一种尼龙6低成本造粒工艺及双螺杆造粒机的制作方法

本发明涉及尼龙技术领域，尤其涉及一种尼龙6低成本造粒工艺及双螺杆造粒机。

背景技术：

尼龙6在工程塑料领域应用中的高粘度切片生产工艺，尼龙6是一种性能优异的热塑性塑料，广泛应用于汽车、机械电子、日用产品及化工建材等方面，也作为改性树脂的基础。近年来有汽车、机械、电子行业的发展，尼龙6的开发和应用发展越来越迅速，产品品种越来越多，目前尼龙6的生产主要集中在发达国家，没钱需进口大批尼龙6树脂和改性牌号，而国内的尼龙6主要是以纤维级产品为主，今年来开始重视尼龙6的开发，但远不能满足市场需求，同时目前的尼龙6制造工艺中固相增粘工艺的设备成本投入较高，且产业化生产出的尼龙6的粘度低，因此迫切需要对其进行相应的改进。

中国专利CN102060992A公开了一种适用于普通尼龙6切片生产线用的固相增粘技术生产高粘切片工艺，包括以下步骤：1)按照常规纺丝级尼龙6切片生产工艺得到萃取后的尼龙6切片，进入干燥塔；2)切片在干燥塔内自上而下以柱塞式流动，并与氮气充分接触，干燥用的热氮气分两股从塔底部和塔中部加入干燥塔中；3)切片在干燥塔内停留时间约24小时；4)干燥好的切片经计量输送阀控制流量后被送往切片冷却料仓，在冷氮气流的循环冷却下，切片被冷却到合格温度后，经气流输送装置送往成品料仓。仅考虑对固相增粘反应中的温度进行相应的调控，其限制了尼龙6粘度的提高，同时固相增粘反应时间长，能耗大。又如中国专利CN200980123231.9公开了一种对固相聚酰胺颗粒进行多级干燥然后缩合的连续方法，其特征在于：1)在70至200℃的颗粒温度下，在连续干燥装置中进行预干燥，所述连续干燥装置以与惰性气体、蒸汽，或与惰性气体和蒸汽的混合物逆流或错流的方式运行，以及2)在120至210℃的颗粒温度下，在带有移动床的独立的管道中进行随后的连续后缩合，其中所述管道以与惰性气体、蒸汽，或与惰性气体和蒸汽的混合物逆流的方式运行，所述惰性气体在沿所述管道的至少两个位点处引入，其中15至90％的惰性气体在管道的底部引入，10至85％的惰性气体在颗粒表面下方的上半部分引入。该发明没有考虑到氮气中除氧问题，易导致尼龙6发生氧化，同时为考虑到氮气中存在的一些杂质，易引起管道堵塞。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的尼龙6材料性能低、工序时间长的问题，本发明提供了一种尼龙6低成本造粒工艺及双螺杆造粒机。

本发明提供了一种尼龙6造粒工艺，所述尼龙6造粒工艺包括以下步骤：

步骤S1，将尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛、抗氧剂和稳定剂放入混合机混合1-2h，得到混合料；其中尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛和抗氧剂各原料的重量百分数如下：

将混合料放入熔炼炉中进行熔融，所述熔炼温度设为220-300℃，熔炼时间为2-4h，得到熔融后的尼龙6；

步骤S2，将熔融后的尼龙6、催化剂与玻璃纤维在双螺杆造粒机中一起进行造粒工序，所述玻璃纤维的重量百分数为10-15％，催化剂的重量百分数为0.1-1％；其中双螺杆造粒机中控制螺杆分段温度为200-270℃，各段温度依次递增，切粒速度为310-340r/min，喂料速度为270-290r/min，得到预聚体；

步骤S3：预聚体放入固相增粘装置之前，需预设固相增粘装置中干燥塔温度为180-200℃；预聚体在固相增粘装置中与氮气充分接触，氮气气流速度设定为5-10L·min^-1，氮气温度与干燥塔温度相同；

步骤S4：预聚体在固相增粘装置中的反应时间设定在10-12h，得到增粘后的尼龙6，将尼龙6放入冷却装置，冷却后送至成品料仓。

进一步的，所述尼龙6造粒工艺包括以下步骤：

步骤S1，将尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛、抗氧剂和稳定剂放入混合机混合2h，得到混合料；其中尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛和抗氧剂各原料的重量百分数如下：

将混合料放入熔炼炉中进行熔融，所述熔炼温度设为260℃，熔炼时间为3h，得到熔融后的尼龙6；

步骤S2，将熔融后的尼龙6、催化剂与玻璃纤维在双螺杆造粒机中一起进行造粒工序，所述玻璃纤维的重量百分数为13％，催化剂的重量百分数为0.5％；其中双螺杆造粒机中控制螺杆分段温度为240℃，各段温度依次递增，切粒速度为320r/min，喂料速度为280r/min，得到预聚体；

步骤S3：预聚体放入固相增粘装置之前，需预设固相增粘装置中干燥塔温度为190℃；预聚体在固相增粘装置中与氮气充分接触，氮气气流速度设定为8L·min^-1，氮气温度与干燥塔温度相同；

步骤S4：预聚体在固相增粘装置中的反应时间设定在12h，得到增粘后的尼龙6，将尼龙6放入冷却装置，冷却后送至成品料仓。

本发明还提供了一种用于尼龙6造粒工艺的双螺杆造粒机，所述双螺杆造粒机包括双螺杆造粒机本体、水冷装置、干燥装置和切粒机构，所述水冷装置连接双螺杆造粒机本体输出端，且位于双螺杆造粒机本体和干燥装置之间；干燥装置的另一侧与切粒装置连接，其创新点在于：所述水冷装置包括支撑架、水冷槽和循环装置，所述水冷槽设于支撑架上方，循环装置设于支撑架内部且位于水冷槽底部；所述水冷槽分为3段，分别为水平段a、曲线段和水平段b，所述水平段a、曲线段和水平段b依次连接，所述水平段b的高度高于水平段a高度，水平段a底部设有循环装置，水平段b与干燥装置连接。

进一步的，所述水冷槽包括底板、左侧板和右侧板，所述水平段a中加有冷水，所述水平段a处的左侧板上设有进水口，所述进水口等间距排列于水平段a处的左侧板上，且与水平段a处的底板平行；水平段a处的右侧板底部设有出水口且等间距排列，出水口与进水口交叉设置。

进一步的，所述循环装置包括进水管、水泵、水箱和出水管，所述进水管、水泵、水箱和出水管依次连接，进水管一端连接进水口，另一端连接水泵；出水管的另一端连接出水口；所述进水口还设有过滤网。

进一步的，所述干燥装置与水平段b连接，所述干燥装置包括隔空板、干燥箱和干燥器，所述干燥箱的前面板和背板中间均开有通孔，所述尼龙6通过通孔横穿干燥箱，尼龙6从干燥箱的前面板通孔进入，从背板通孔穿出；隔空板设于干燥箱侧壁中间位置，与通孔高度一致，干燥箱内部设有干燥器。

进一步的，所述隔空板与水平段b连接，且隔空板与水平段b相互平行；所述隔空板为矩形框架，隔空板中间设有多个滚轴，所述滚轴轴线垂直于尼龙6的移动方向且滚轴等间距分布于隔空板，滚轴沿滚轴轴线转动。

进一步的，所述干燥器包括喷头和热风机，所述喷头与热风机相连，所述喷头分有喷头a和喷头b，喷头a位于干燥箱顶部，且位于滚轴之间空隙上方；喷头b位于干燥箱底部，与喷头a相对。

进一步的，所述切粒机构包括刀架、固定模块和刀具，所述固定模块设于干燥箱背板外侧，刀架设于固定模块上方，刀具位于刀架上，所述固定模块分为上固定模块和下固定模块，所述上固定模块底部设有矩形台阶孔，所述矩形台阶孔均匀分布于上固定模块底部，矩形台阶孔的长度方向平行于尼龙6的伸出方向。

进一步的，所述上固定模块还设有活动块，用于固定尼龙6；所述活动块由活动片组成，一个活动片对应于一个矩形台阶孔，所述矩形台阶孔由下部孔a和上部孔b组成，孔b的深度与活动片高度一致；所述活动片侧边上设有凸点，凸点与活动片组成的总宽度与孔b的宽度一致，且总宽度大于孔a的宽度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的尼龙6具有优异的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度，在保证尼龙6高性能的前提下，大大缩短了尼龙6的制造时间，减少了设备运行成本，降低整个工艺成本。

(2)本发明中通过改变各工艺参数得到尼龙6的最优性能为拉伸强度为183.47MPa，断裂伸长率为3.1％，弯曲强度为238.91MPa，缺口冲击强度为147.18J/M。

(3)本发明中的双螺杆造粒机将双螺杆造粒机本体、水冷装置、干燥装置和切粒装置合为一体，较少了设备成本，减少场地占用；同时所述双螺杆造粒机适用于多种截面的尼龙6。

(4)所述双螺杆造粒机中的水冷装置可有效控制尼龙6的水冷效率，同时干燥装置和切粒装置集成在一起，节省了传输时间。

附图说明

图1是双螺杆造粒机示意图；

图2是水冷槽和干燥装置截面示意图；

图3是左侧板水平段a处示意图；

图4是右侧板水平段a处示意图；

图5是隔空板示意图；

图6是上固定模块底部示意图；

图7是上固定模块截面示意图。

结合附图在其上标记：

1-双螺杆造粒机本体，2-水冷装置，21-底板，22-左侧板，23-进水口，24-右侧板，25-出水口，3-干燥装置，31-喷头a，32-隔空板，33-喷头b，34-滚轴，4-上固定模块，41-矩形台阶孔，42-活动片。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施方式中披露了一种尼龙6造粒工艺，所述尼龙6造粒工艺包括以下步骤：

步骤S1，将尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛、抗氧剂和稳定剂放入混合机混合1h，得到混合料；其中尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛和抗氧剂各原料的重量百分数如下：

将混合料放入熔炼炉中进行熔融，所述熔炼温度设为220℃，熔炼时间为2h，得到熔融后的尼龙6；

步骤S2，将熔融后的尼龙6、催化剂与玻璃纤维在双螺杆造粒机中一起进行造粒工序，所述玻璃纤维的重量百分数为10％，催化剂的重量百分数为0.1％；其中双螺杆造粒机中控制螺杆分段温度为200℃，各段温度依次递增，切粒速度为310r/min，喂料速度为270r/min，得到预聚体；

步骤S3：预聚体放入固相增粘装置之前，需预设固相增粘装置中干燥塔温度为180℃；预聚体在固相增粘装置中与氮气充分接触，氮气气流速度设定为5L·min^-1，氮气温度与干燥塔温度相同；

步骤S4：预聚体在固相增粘装置中的反应时间设定在10h，得到增粘后的尼龙6，将尼龙6放入冷却装置，冷却后送至成品料仓。

通过本实施例值得的尼龙6的拉伸强度为120.51MPa，断裂伸长率为2.63％，弯曲强度为160.15MPa，缺口冲击强度为100.13J/M。

实施例2

本实施例与第一实施例不同之处在于：所述尼龙6造粒工艺包括以下步骤：

步骤S1，将尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛、抗氧剂和稳定剂放入混合机混合2h，得到混合料；其中尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛和抗氧剂各原料的重量百分数如下：

将混合料放入熔炼炉中进行熔融，所述熔炼温度设为300℃，熔炼时间为4h，得到熔融后的尼龙6；

步骤S2，将熔融后的尼龙6、催化剂与玻璃纤维在双螺杆造粒机中一起进行造粒工序，所述玻璃纤维的重量百分数为15％，催化剂的重量百分数为1％；其中双螺杆造粒机中控制螺杆分段温度为270℃，各段温度依次递增，切粒速度为340r/min，喂料速度为290r/min，得到预聚体；

步骤S3：预聚体放入固相增粘装置之前，需预设固相增粘装置中干燥塔温度为200℃；预聚体在固相增粘装置中与氮气充分接触，氮气气流速度设定为10L·min^-1，氮气温度与干燥塔温度相同；

步骤S4：预聚体在固相增粘装置中的反应时间设定在12h，得到增粘后的尼龙6，将尼龙6放入冷却装置，冷却后送至成品料仓。

通过本实施例值得的尼龙6的拉伸强度为170.29MPa，断裂伸长率为2.87％，弯曲强度为200.67MPa，缺口冲击强度为130.56J/M。

实施例3

本实施例与第一、第二实施例不同之处在于：所述尼龙6造粒工艺包括以下步骤：

步骤S1，将尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛、抗氧剂和稳定剂放入混合机混合2h，得到混合料；其中尼龙6、玻璃纤维、二氧化钛和抗氧剂各原料的重量百分数如下：

将混合料放入熔炼炉中进行熔融，所述熔炼温度设为260℃，熔炼时间为3h，得到熔融后的尼龙6；

步骤S2，将熔融后的尼龙6、催化剂与玻璃纤维在双螺杆造粒机中一起进行造粒工序，所述玻璃纤维的重量百分数为13％，催化剂的重量百分数为0.5％；其中双螺杆造粒机中控制螺杆分段温度为240℃，各段温度依次递增，切粒速度为320r/min，喂料速度为280r/min，得到预聚体；

步骤S3：预聚体放入固相增粘装置之前，需预设固相增粘装置中干燥塔温度为190℃；预聚体在固相增粘装置中与氮气充分接触，氮气气流速度设定为8L·min^-1，氮气温度与干燥塔温度相同；

步骤S4：预聚体在固相增粘装置中的反应时间设定在12h，得到增粘后的尼龙6，将尼龙6放入冷却装置，冷却后送至成品料仓。

通过本实施例值得的尼龙6的拉伸强度为183.47MPa，断裂伸长率为3.1％，弯曲强度为238.91MPa，缺口冲击强度为147.18J/M。

实施例4

本实施例披露了一种用于尼龙6造粒工艺中的双螺杆造粒机，如图1所示，所述双螺杆造粒机包括双螺杆造粒机本体1、水冷装置2、干燥装置3和切粒机构，所述水冷装置2连接双螺杆造粒机本体1输出端，且位于双螺杆造粒机本体1和干燥装置3之间；干燥装置3的另一侧与切粒装置连接；所述水冷装置2包括支撑架、水冷槽和循环装置，所述水冷槽设于支撑架上方，循环装置设于支撑架内部且位于水冷槽底部；如图2所示，所述水冷槽分为3段，分别为水平段a、曲线段和水平段b，所述水平段a、曲线段和水平段b依次连接，所述水平段b的高度高于水平段a高度，水平段a底部设有循环装置，水平段b与干燥装置3连接；所述水冷槽包括底板21、左侧板22和右侧板24，所述水平段a中加有冷水，如图3所示，所述水平段a处的左侧板22上设有进水口23，所述进水口23等间距排列于水平段a处的左侧板22上，且与水平段a处的底板21平行；如图4所示，水平段a处的右侧板24底部设有出水口25且等间距排列，出水口25与进水口23交叉设置；所述循环装置包括进水管、水泵、水箱和出水管，所述进水管、水泵、水箱和出水管依次连接，进水管一端连接进水口23，另一端连接水泵；出水管的另一端连接出水口25；所述进水口23还设有过滤网，避免水箱中的杂质进入水冷槽；通过控制水泵转速，可以控制水冷槽中水的流速，控制水冷槽中尼龙6的降温速率，这样的设计可在保证尼龙6降温效率的同时，又缩短了水冷槽的长度，减少了对场地的占用。尼龙6从水平段a输出后，经曲线段至水平段b，所述水平段b的高度高于水平段a处的左侧板22和右侧板24高度，这样设计是保证在水平段a中的水不会进入水平段b中。为了提高尼龙6的干燥效率，同时为节约设备成本，本实施例中双螺杆造粒机上设有干燥装置3，所述干燥装置3与水平段b连接，所述干燥装置3包括隔空板32、干燥箱和干燥器，所述干燥箱的前面板和背板中间均开有通孔，所述尼龙6通过通孔横穿干燥箱，尼龙6从干燥箱的前面板通孔进入，从后面板通孔穿出；隔空板32设于干燥箱侧壁中间位置，与通孔高度一致，干燥箱内部设有干燥器；所述隔空板32与水平段b连接，且隔空板32与水平段b相互平行；如图5所示，所述隔空板32为矩形框架，隔空板32中间设有多个滚轴34，所述滚轴34轴线垂直于尼龙6的移动方向且滚轴34等间距分布于隔空板32，滚轴34沿滚轴34轴线转动；所述干燥器包括喷头和热风机，所述喷头与热风机相连，所述喷头分有喷头a31和喷头b33，喷头a31位于干燥箱顶部，且位于滚轴34之间空隙上方；喷头b33位于干燥箱底部，与喷头a31相对；这样使得尼龙6经过干燥箱时，尼龙6的上下面均受到风吹，尼龙6得到均匀干燥；所述喷头a31与热风机之间设有阀门a；喷头b33与热风机之间设有阀门b，通过阀门a和阀门b控制喷头a31和喷头b33中风量的大小，从而控制尼龙6风干的速率；喷头作为干燥箱的进气口，所述干燥箱的出气口设于干燥箱顶部，靠近干燥箱的前面板位置；为避免从干燥箱出气口中排出的空气中含有太多的水分，所述干燥装置3还包括气水分离器，气水分离器连接干燥箱出气口，所述气水分离器的出口与水箱连接，将气水分离器中的水排至水冷装置2中的水箱，进行循环利用。

作为本实施例进一步优选的，所述切粒机构包括刀架、固定模块和刀具，所述固定模块设于干燥箱背板外侧，刀架设于固定模块上方，刀具位于刀架上，所述固定模块分为上固定模块4和下固定模块，如图6所示，所述上固定模块4底部设有矩形台阶孔41，所述矩形台阶孔41均匀分布于上固定模块4底部，矩形台阶孔41的长度方向平行于尼龙6的伸出方向，矩形台阶孔41宽度方向垂直于尼龙6的伸出方向；所述上固定模块4还设有活动块，用于固定尼龙6；所述活动块由活动片42组成，一个活动片42对应于一个矩形台阶孔41，所述矩形台阶孔41由下部孔a和上部孔b组成，如图7所示，孔b的深度与活动片42高度一致；所述活动片42侧边上设有凸点，凸点与活动片42组成的总宽度与矩形台阶孔b的宽度一致，且总宽度大于孔a的宽度，保证活动片42在矩形台阶孔41中的上下运动，所述活动片42厚度为尼龙6宽度的1/10-1/5；下固定模块为矩形块，下固定模块与上固定模块4相对的表面为平面；通过上固定模块4和下固定模块配合，可固定不同截面尺寸的尼龙6；尼龙6固定后，通过刀架上的刀具，将尼龙6进行切粒。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。