(三)工藝技術特點
1.聚酰胺6高速紡絲拉伸一步法
(1)因聚酰胺6高速紡絲拉伸一步法是將紡絲一上油一拉伸一卷繞等工序于一部紡絲機械上連續(xù)一次性完成的,所以其生產流程簡單、設備緊湊、占地面積相對比聚酯纖維裝置要少。
(2)工藝操作便捷,開停車較為方便,同時由于采用了切片法生產,與上游聚合裝置無相互干擾因素,故不受上游裝置生產波動的影響。
(3)因為聚酰胺6高速紡絲的卷繞速度較高,每個紡絲頭的吐絲量很大,因而在螺桿擠壓機計量段之前,設置了帶有銷釘狀結構的混煉頭,可以提高熔體的黏度、溫度的均勻性和穩(wěn)定性。在高速熔體紡絲過程中,當聚酰胺6熔體通過混煉頭時,有利于擠壓機擠出量的穩(wěn)定和高速擠出時的質量。
(4)在螺桿擠壓機出口與紡絲箱體人口之間的熔體分配管路上安裝的列管式熔體預過濾器,拆裝方便,清除熔體雜質效能高。
(5)紡絲箱體采用熱媒聯苯加熱方式可使絲束受熱均勻。雖然聚酰胺6紡絲設備與聚酯紡絲設備基本相同,但前者的紡絲溫度為265~270℃,要比聚酯紡絲溫度略低些,而紡絲速度則比聚酯纖維要高(至少在4000m/min以上),因而工藝控制要求較高。就成形條件而言,兩者基本相同(風溫20~C,風速0.3-0.5m/s,相對濕度65%—75%),因此聚酰胺6纖維紡絲箱體的結構與聚酯纖維紡絲箱體一樣,都具有消除箱體內熔體滯留時間差和減少箱體內的溫度差的特性。
(6)為適應高速卷繞的要求,聚酰胺6高速紡絲的上油方式與常規(guī)紡絲不同之處,是在于上油機構不在卷繞機的板面上,而在紡絲窗下方的甬道人口處,采用油嘴上油。這樣可保證絲條含油均勻,并使各單絲抱合在一起,減少絲條與空氣的接觸表面摩擦阻力及降低絲條上的張力,確保高速卷繞能順利地進行。
(7)生產具有靈活性。即可以卷繞筒管形式錦絲長絲F1)Y產品出廠,也可以卷繞絲(UDY)或高速紡預取向絲(POY)為原料送入后加工單元進行處理,按市場需要制得DT絲(拉伸加捻絲)等各類成品出廠。
2,聚酰胺6長絲纖維后加工生產
(1)同聚酰胺6高速紡絲拉伸一步法生產一樣,聚酰胺6長絲纖維后加工生產也是在同一機臺上一步完成拉伸、加捻生產的。因此生產流程簡單。
(2)生產產品比較廣泛。后加工處理可根據種類頗多的各種拉伸加捻機,例如按拉伸絲的纖度選擇單絲拉伸加捻機、中等纖度(輕旦)拉伸加捻機和粗纖度(重旦)拉伸加捻機等,來加工處理制得包括最細單絲至4000dex(旦)粗絲的各種長絲產品。
(3)拉伸加捻機操作簡便,除POY絲筒單絲引入拉伸加捻機需要操作人員用鉤子人工作業(yè)之外,其余生產過程直至卷繞筒管DT絲的落料、移位、包裝等都可以做到自動化操作,勞動強度較輕,能實行大批量生產。
(4)熱拉伸時的加熱裝量可采用熱板式、熱盤式、熱栓式、管式、箱式等多樣形式加熱,其中熱板式加熱器結構簡單,操作便利,應用最廣泛。
(四)熱媒及組件清洗劑
與滌綸纖維裝置一樣,聚酰胺6纖維裝置的主要化學危險危害物質,亦為熱媒及組件清洗劑。
熱媒通常使用聯苯—聯苯醚,通過熱媒爐的加熱循環(huán)使用,使聚酰胺6樹脂充分保持均勻的加熱熔融流動狀態(tài),以在紡絲箱體內紡絲成形。
常選用的組件清洗劑是三甘醇作有機溶劑。其目的是利用對錦綸融體的良好可溶性能,通過對紡絲箱體內的噴絲板、整流箱、噴絲頭等紡絲組件進行分析、清洗、吹干、再組裝使用等一系列步驟,使紡絲組件始終保持光潔性,以確保紡絲工序的正常進行和單絲的質量。但是,熱媒和組件清洗劑都屬于化學可燃物質,蒸汽狀態(tài)下或高溫高熱情況下,一旦發(fā)生泄漏現象,與外界環(huán)境空氣相混合,會形成爆炸性混合物。因此,十分注意它們的安全性是很重要的。
聯苯—聯苯醚(熱媒)和三甘醇(組件清洗劑)的物化性質見第一節(jié)表6—1和表6—2。
(五)原料及產品性質
1.原料
聚酰胺6纖維裝置的原料為聚己內酰胺(通稱聚酰胺),化學結構式:聚己內酰胺為線型長鏈分子,屬熱塑性樹脂。通常用于紡制纖維的聚酰胺樹脂平均相對分子質量為14000-20000左右。將適合于紡制纖維的聚酰胺平均分子量控制在一定的范圍內,其目的是過高和過低都會對高聚物的加工性能和產品性質帶來不利影響。另外,聚酰胺的相對分子質量分布也對切片熔融后的紡絲和拉伸產生一定的影響,因此要求有適當的相對分子質量分布。
線型聚酰胺6在固態(tài)時,是五色半透明狀的部分結晶體,結晶度通常在50%以下,其密度在1.12-1.14s/cm3。部分結晶的聚酰胺6高聚物,具有較窄的熔融范圍,按差熱分析法測定,其熔點在220—226℃聚己內酰胺切片是聚酰胺6纖維裝置紡絲工序的直接原料。聚合裝置聚合反應生成的聚酰胺6樹脂,經過鑄常、切粒后制得濕切片,再需萃取、干燥等處理為干切片,才能送至后續(xù)裝置紡絲工序進行熔體紡絲(此過程稱為紡前處理,在聚合裝置內完成)。干切片含水量≤0.05%,可符合高速紡絲的要求。
2.產品
聚酰胺纖維裝置的產品為聚酰胺纖維,又稱錦綸纖維。其特性是強度較高;吸濕率較低,但在合成纖維中,除維綸外,它的吸濕性較高,(吸濕性為3.5%~5,0%);回彈性極好;耐多次變性(或耐疲勞);在所有的紡織纖維中,耐磨性最好;相對密度較小(相對密度為1.14);在合成纖維中,較易染色;耐光性較差;耐熱性也較差(其軟化點為180℃熔點為215~220℃;燃燒性是在高溫下會熔融,同時慢慢地燃燒,無自燃性。
二、重點部位及設備
從聚酰胺6纖維裝置的安全性及火災危險性角度出發(fā),對重點部位及設備分類如下:
(一)重點部位
1.熱媒系統
在聚酰胺6纖維裝置生產過程中,由于固體狀的聚酰胺6切片,在紡絲時需要加熱和保溫,而設立熱媒系統就可以提供足夠的熱量來確保實現聚酰胺6加工的工藝需要。同時熱煤系統所使用的熱媒系為可燃有毒的化學危險品物質(聯苯—聯苯醚,建規(guī)火險分級為丙類物質),且是在高溫加熱蒸汽狀態(tài)下,由熱媒泵通過熱媒爐電加熱后不斷地經由熱媒管道循環(huán)使用的。因此,工藝上和安全上的要求均很高,該系統屬于裝置的重點部位。
2。組件清洗系統
組件清洗系統雖然屬于聚酰胺6纖維裝置的一個輔助生產系統,但因為所使用的組件清洗劑介質為易燃的三甘醇有機化學物質(建規(guī)火險分級為丙類物質),有一定的燃燒爆炸危險性,并且因工藝生產的需要,紡絲組件的清洗操作比較頻繁,故也屬于該裝置的重點部位。
3.化纖倉庫
由于錦綸纖維有在高溫下熔融,同時會慢慢地燃燒的特性,加上裝置連續(xù)性生產,產品數量較大,這就把錦綸纖維產品的倉庫儲存安全防火性,放到了重要的高度,對垛距、堆距、間距、通道、通風、采光等都提出了嚴格的要求,因此化纖倉庫也是一個重要部位。
(二)重點設備
1.螺桿擠壓機
螺桿擠壓機是擠壓被加熱的熔融聚酰胺6切片的第一道重要的生產設備。主要的危險危害因素是作業(yè)環(huán)境的高溫熱輻射及易燙灼傷操作人員。
2.高速紡絲卷繞機
高速紡絲卷繞機是聚酰胺6纖維成形的主要紡絲機械,集紡絲一上油一拉伸一卷繞等工序于一機進行連續(xù)性操作。紡絲作業(yè)涉及高溫熱輻射及燙灼傷事故,還涉及熱媒系統發(fā)生泄漏后的中毒和燃燒火災事故;拉伸,特別是高速卷繞(最高速度可達6000m/min),其機器的旋轉速度極快。在高速運轉中,生產中如果發(fā)生亂絲、斷絲等故障而使異常情況發(fā)生時,一旦操作處置不當,常常會導致機械傷害、人身事故的產生,故是事故的多發(fā)之點。
3,拉伸加捻機
拉伸加捻機是聚酰胺6纖維后加工處理得到產成品的紡織機械。與前道生產高速紡絲卷繞機一樣,是集拉伸一加捻—+卷繞成產品絲于一機的連續(xù)操作。由于加捻和卷繞部分都有高速旋轉機械運動,因此生產操作中若處理不當,也有機械傷害、人身事故的發(fā)生。另外,若采用熱板、熱盤等加熱形式拉伸作業(yè)的,因為采用了蒸汽加熱或電加熱方式,有可能發(fā)生熱燙傷或觸電事故。