邱军先 QIU Jun-xian
（北京中丽制机工程技术有限公司，北京 101111）
摘要： 以生产涤（锦）纶 264dtex /12f 单丝为例，介绍了一步法和二步法分纤母丝（单丝）纺牵联合机及工艺技术。该设备可在同一台机器上一次完成纺丝成形、初生纤维牵伸取向、纤维热定型和卷绕等工艺流程，卷绕的母丝丝饼再经过分丝机分纤后，得到单丝纤维。
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关键词 ： 一步法；分纤母丝（单丝）；纺牵联合机；工艺
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）26-0123-05
作者简介：邱军先（1986-），男，山东无棣人，主要研究方向为化纤机械。
0 引言
目前全世界生产单丝的企业主要集中在中国、韩国、日本和法国。由于分纤母丝及单丝具有总产量小但利润高的特点，因此单丝具有广阔的应用前景。
单丝通常是从化学纤维中利用单孔喷丝头所制得的线密度（纤度）较小的单根长丝。但随着技术的不断进步，取得单丝的渠道越来越多了，不再仅限于化学纤维中，从涤纶、锦纶等中也可以得到单丝。
单丝纤度（dpf）为 22～33 dtex，具有高技术、高效益、高附加值等特点。由于使用单丝织造的衣料具有很多良好的性能，比如悬垂性好、半透明的朦胧效果、轻薄柔软等，民用上可以用来织造蝉翼布面料，工业上可以用来织造高密度滤网、印刷筛网等。
1 工艺流程和设备技术特点
现阶段单丝的生产工艺主要包括两种，分别是二步法和一步法。
1.1 二步法
通常采用二步法生产单丝的方法有以下两种：
①利用常规的 UDY 工艺路线纺丝，每个喷丝板出一根丝，然后拉伸卷绕（如图1所示）。
②由常规的 UDY 设备生产出未拉伸母丝，再经拉伸机拉伸成分纤母丝，最后经分丝得到成品单丝（如图2所示）。
二步法工艺路线，尽管可以得到单丝，但是采用该方法不仅工序复杂，而且得到的单丝质量不高，正是由于采用该方法得到单丝的代价太大，并且质量不良，目前新上项目已不再采纳此工艺。
1.2 一步法
1.2.1 工艺流程图
北京中丽制机工程技术有限公司开发的一步法生产分纤母丝的工艺流程为：
目前新上项目大多采用这种技术先进的生产路线，它不仅有效解决了上述二步法中存在的弊端，工序简单、生产效率和稳定性高，而且设备占地面积小，具有广阔的应用前景。
1.2.2 设备布置图
一步法分纤母丝（单丝）纺牵联合机布置如图3所示，在这台机器上可以纺丝成形、初生纤维的拉伸取向、纤维的热定形和卷绕等工序，得到分纤母丝，再经分纤后得到单丝。
1.2.3 设备主要技术参数（见表 1）
1.2.4 主要设备特征
①螺杆挤压机。将切片放入螺杆进料口内，然后切片会在螺杆各区加热和螺杆旋转挤压下被被熔融挤压成熔体，这时机头会存在一定的压力，若设备采用的是LTM销钉螺杆，得到的熔体将会更加满足生产要求。为了保证最终的产品符合相关的规范标准和设计要求，通常螺杆挤出机采用多区分段加热和独立的控制系统。
②纺丝箱体。由于生产分纤母丝时采用的通常都是高压纺丝，所以为了保证最终的产品符合相关质量要求，在设计纺丝箱体时会加大该设备的管壁厚度，使其能够承受熔体的巨大压力，不仅如此，这种设计还改善了熔体的流动性，确保了每个纺丝部位都以相等的时间获得了熔体（如图5所示）。箱体采用联苯蒸汽循环供热和性能优异的材料保温，如此可有效保证箱体受热均匀，而且可有效节省能耗。热媒加热系统采用汽液分离型热媒加热系统，该系统的温差在1 ℃之间，符合相关的设计要求。每位安装 2 个计量泵，12-16 块喷丝板。
③纺丝组件。圆形下装式高压自密封组件，内部分配板采用特殊分布方式，确保熔体分配均匀。分配板采用斜孔分布方式，确保了熔体的分配均匀，流动无死角。纺丝压力通常在 14～20MPa。
④丝条冷却装置。本文采用的是侧吹风方式，该方式需将丝条冷却装置安装在纺丝箱下部，同时为了保证丝条冷却装置真正的发挥作用，起到良好的冷却作用，应将丝条冷却装置吹风高度设计为 1900 mm；风网必须方便拆卸和清洗；多孔板的开孔分布能够自由调整；出口装有挡风板和泄压孔等。
⑤上油。如图8所示是油轮上油系统，其作用是减少生产单丝过程中的静电，增加丝束抱合，如此一来，在冷却单丝时可避免单丝粘连。通过控制油轮转速就可以实现对上油量的有效管理。
⑥牵伸定形。牵伸系统如图9所示，丝束经油轮、剪丝器、预网络、导丝器后进入第三对热辊依次牵伸。采用3对速度、温度不同的热牵伸辊进行牵伸和热定形。如此只需调整热牵伸辊就可以得到满足不同要求的单丝。
⑦卷绕成形。采用北京中丽制机工程技术有限公司自主研发的 BWA55T-1380型全自动换筒高速卷绕头，保证了丝束成卷（见图10）。
⑧分丝设备。分丝机：与用户共同研制（见图11）。
2 生产工艺及成品指标
2.1 主要原料指标（见表2、3）
2.2 主要工艺参数
纺制 264dtex/12f 单丝，典型产品的纺丝工艺参数见表4、5。
2.3 单丝分纤的主要工艺参数
母丝的分纤工艺：
经过纺丝、拉伸、热定形、卷绕后的母丝不需要经过其他的处理就可以直接在分丝机上分丝，进而得到相应的单丝，分丝速度通常是800～1000 m/min，这时只要检验单丝质量是否合格即可，若合格就可以贩卖或者投入使用。另外还能够通过分丝整经机直接加工织造所需的盘头，整经速度为 400～600 m/min。母丝经母丝加弹机加弹后, 还可制得相应的加弹单丝。单丝分纤的主要工艺参数如表6所示。
3 结果与讨论
3.1 主要测试仪器
①含水仪：CHY-8 型压差式微量水分仪；
②粘度仪：粘度仪；
③测长仪：YG068C 型；
④强伸仪：YG023A 型；
⑤乌斯特值测试仪：Uster-IV型。
3.2 产品质量
国内单丝目前尚无国家标准。经检测，本项目纺制的264dtex/12f单丝产品，其质量可以达到与国外同等丝优等品标准值的要求，投入使用后用户的满意度很高。264dtex/12f单丝的产品质量检测指标参见表7。
3.3 讨论
①组件、喷丝板。根据项目的实验结果，在纺制264dtex/12f的单丝时，适宜采用微孔?准0.45×1.1，长径比选择2.5，生产效果很好。
②纺丝温度﹑缓冷器温度。纺丝温度的选择对生产也有重要影响。适宜的温度可以得到好的熔体流变性，小的粘度降，同时熔体有好的流动性，丝束冷却缓慢，纺丝张力减小，可纺性得到改善。纺丝温度一般应控制在270～290 之间，若温度太高，则丝条无法结晶冷却；若温度太低，则结晶过度，无法正常取向。
③侧吹风。由于单丝太粗，丝条冷却慢，所以风速不宜过大，风温也不宜太高，以减缓纺程张力。还要防止骤冷，产生皮芯效应。另外，风湿不易低于80%，否则静电过大，可纺性下降，断头增多。
④纺丝油剂与上油。在选择油剂时，最好选用抗静电好、发烟少、扩散性好的油剂，如此可确保上油均匀，有效避免生产过程中有可能出现的各种意外情况，确保整个生产过程的顺利进行。
⑤热辊温度与速度。为了保证单丝正常分丝需要的足够强度，一般选择三对热辊，其中，GR1用于均化丝条的受热程度，减少牵伸过程中可能的单丝断裂。要求GR1的温度适宜，因为GR1的温度过高或者过低都不利于整个单丝的生产流程，都会给整个流程的顺利实施带来阻力。GR2对拉伸后丝束定型起着关键作用，丝束经过GR2加热后，可消除拉伸应力，得到稳定的取向度和结晶度。但也需要注意丝束的温度应适宜，过高或者过低都不利于整个单丝的生产流程。GR3是用于保持拉伸定型、消减丝束内部应力的。
⑥卷绕。为保证产品符合相关规范标准，在选择卷绕机时应保证其能够满足成型良好、控制简单、切换成功率高等要求，鉴于此，选用全自动卷绕机BWA55T－1380，不仅可满足上述条件，其采用精密卷绕控制方式也符合相关质量要求。
⑦分丝。由于成本需求原因，分丝机一般以被动为主，分丝速度500～1000m/min，单丝分丝张力控制在10～50c N，若过高，易拉断；若过低，无法分丝。
4 结束语
本文重点介绍了一步法分纤母丝纺丝工艺，发现该工艺与传统的二步法工艺相比具有很多优势，不仅工序简单、能耗低，而且生产效率高，可有效降低投资和运行成本，促进生产企业的经济效益，更重要的是该工艺推动了我国单丝生产的产业化和国产化进程，为我国的单丝产业做出了巨大贡献。
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