3第九章常规纺丝习题参考答案

涤纶长丝习题的参考答案

第九章常规纺丝

1.写出常规纺丝的工艺流程。

常规纺丝工艺流程如下：

干切片→熔融挤出→混合→计量→过滤→纺丝→冷却成形→上油→卷绕→UDY筒子。

2.试述纺丝的原理。

纺丝原理：

[1] 熔体的制备

随着温度的升高，切片中的聚酯大分子发生热运动，无定形区分子逐渐由玻璃态→高弹态→粘流态；晶态部分则发生结晶熔化，从而制得熔体。

[2] 熔体细流及其凝固成形

在纺程上，熔体细流受卷绕力和冷却气流的综合作用，变细变长，固化成初生纤维。[3] 上油给湿及卷绕成型

初生纤维较干燥，易产生静电，加之单丝间抱合力差，丝条松散，摩擦系数大，无法进行后加工。

上油给湿：使丝条含有一定的油剂和水分，可消除静电，进行润滑，有利于集束，便于拉伸和假捻。

卷绕由上、下导丝盘，横动导丝器及摩擦辊筒互相配合来完成。

[4] 卷绕丝的结构形成

熔体细流被拉长和固化的过程也就是卷绕丝的结构形成和发展过程。卷绕丝的结构形成和发展主要指高聚物的取向和结晶。取向和结晶是纤维的主要结构因素，纺丝过程的取向有两种，一种是处于熔体状态下的流动取向，另一种是纤维固化之后的形变取向，以前者为主。熔体的拉伸流动取向，主要受轴向速度梯度控制，形变取向的大小取决于形变比。

在常规纺丝的条件下，卷绕丝基本上不产生结晶。低取向和不结晶是卷绕丝的结构特征。

在高速纺丝时，POY不仅发生取向，而且同时产生结晶。POY纤维的结晶度主要受纺丝卷绕应力和分子取向的影响。

3.常规纺丝的工艺参数有哪些？其中熔体温度对纺丝过程及成品质量有何影响？纺丝时，为什么要给丝条上油？

常规纺丝的工艺参数有：[1] 熔体温度（T m）（纺丝温度），[2] 螺杆挤出压力，[3] 泵供量，[4] 组件压力，[5] 冷却吹风的温、湿度和风速，[6] 卷绕速度，[7] 横动导丝器往复次数，[8] 油轮转速和油剂浓度。

熔体温度控制适当，不仅可纺性好，而且得到的成品丝物理机械性能优异，熔体温度偏高，纺丝时易注头，成品的伸度偏大；熔体温度偏低，拉伸时易产生毛丝和断头，操作困难。在生产过程中，熔体温度经常变动，容易产生纤维染色差。

纺丝时给丝条上油，可起到利于集束、减少静电，提高润滑性的作用。

4.什么叫预取向？取向度可用什么来表示？影响预取向的主要因素有哪些？

把纺丝过程中的取向称为预取向。取向度可用双折射?n来表示，?n愈大，取向度愈高。

影响预取向的主要因素是卷绕速度和冷却条件。卷绕速度高，预取向相应也高。冷却条件：风温、风湿和风速。熔体细流冷却过快或过慢均会使预取向升高。

5.卷绕丝具有何结构种特征？

低取向和不结晶是卷绕丝的结构特征。

6.为什么要对UDY进行拉伸加工？对其有何要求？

拉伸的目的：

使纤维大分子获得一定的取向度和结晶度，从而使丝线在强度、伸长，沸水收缩率，染色均匀性等方面满足织造和使用的要求，给予一定的捻度，增加单丝间的约束，便于贮存、运输和使用。

拉伸的要求：

[1] 拉伸过程稳定，得到的产品具有优良的内在和外观质量，生产效率高。

[2] 拉伸机上锭与锭之间的各种条件一致，以防止锭位差异的质量问题。

[3] 尽可能减少拉伸中的毛丝和“绕辊”。

7.拉伸的工艺参数有哪些？为什么要先对UDY进行平衡？平衡条件对加工过程及产品质量有何影响？

拉伸的工艺参数：

[1] 卷绕丝的平衡条件:包括平衡时间、平衡温度和湿度

[2] 拉伸倍数

[3] 拉伸温度

[4] 拉伸速度

[5] 定型温度

[6] 拉伸丝的卷绕丝成型条件：主要有卷绕张力、锭速、钢丝钩（钢针）型号、卷绕角、锥面角等。

对UDY进行平衡的理由：

由于纺丝过程中的急剧形变，卷绕丝内部分子间存在着内应力，结构极不稳定。在卷绕筒子的表层和内层之间，更存在着明显的差别。如果将这种卷绕丝立即拉伸，不仅使成品丝的不匀率高，还易产生毛丝和断头。

因此，刚落筒的卷绕丝必须在一定的温湿度下平衡一定的时间，以消除或减小丝线内部的应力和内外层的不均匀。

平衡时间一般不小于2h，最好8～12 h，但时间不能太长，否则会使卷绕丝老化变硬，拉伸时，毛丝、断头率增高、甚至无法进行拉伸。

平衡温度一般为25℃，温度高，能促进应力松弛，温度低，能减缓原丝老化，故应综合考虑。

湿度75%，平衡间保持一定的湿度可防止原丝上的水分的挥发。湿度太小易造成表层水分蒸发，造成内外层丝含水率不一。水分对纤维起增塑作用，含水率的不匀会在拉伸时造成明显的伸度不匀和取向不匀。

8.对UDY进行拉伸加工时，如何选择拉伸温度？

涤纶长丝的拉伸属于均匀拉伸，在分子链和链段具有一定的活动性时才能进行。分子链和链段的活动程度与温度有关，温度愈高，活动性愈强。分子链段开始活动的最低温度是玻璃化温度(Tg)，卷绕丝的Tg=69℃，只有当T> Tg时，才能进行正常拉伸，若T< Tg拉伸，

由于链段处于“冻结”状态，单丝表面容易破裂，内部亦可能出现空洞，产生毛丝和断头。即使不断头，卷绕成筒时，容易出现圈丝，拉伸不均匀；染色时，会收缩变硬或产生“竹节丝”。由于纤维的屈服强度随着拉伸温度的提高而降低，在T> Tg下拉伸，拉伸应力可变小，有利于减少毛丝和断头。但T> 110℃时，分子链活动能力太强，出现解取向，这对提高强度不利。在实际生产中，一般选择T=Tg＋（10～20℃）。

9.对UDY进行拉伸时，拉伸倍数对成品丝的质量有何影响？

拉伸倍数直接影响成品丝的强伸度和线密度等。拉伸倍数高，成品丝条强度高、伸度低、线密度小。但过高，会使丝条断裂，产生毛丝和断头。拉伸倍数过低，则会使拉伸不匀，出现“橡皮筋”丝等。

10.拉伸过程中纤维的微观结构发生了很大的变化，主要表现在什么方面？

主要表现在结晶度和取向度的提高。

11.结晶的生成需要什么条件？造成拉伸丝高结晶度的主要原因是什么？

结晶的生成需要一定的时间和温度。造成拉伸丝高结晶度的主要原因是拉伸应力的诱导作用。

12.卷绕丝经拉伸后为什么要进行定型？

卷绕丝经过拉伸后，内部存在一定的内应力，而成为不稳定的结构，经过热定型使内应力消除，使拉伸丝性能稳定，并可使丝线进一步结晶，强化其物理性能。

13.什么叫假捻？试述假捻变形的原理。何为假捻变形中的四“T”？

假捻:先加捻，后解捻的过程称为假捻。

假捻变形原理：假捻变形是利用丝的热塑性，加捻之后加热定型，接着进行冷却，冷却之后把所加之捻全部解开。由于加捻之后经加热和冷却，丝的弯曲形状已固定下来，解捻之后丝仍然保持着弯曲形状。

假捻变形中的四“T”为：捻度（twist）、张力(tension)、温度(temperatur e)、时间(time)。因为它们的英文第一个字母都为T，所以简称为四“T”。

14.为什么在假捻变形过程中要进行加热和冷却?

在假捻过程中加热的目的是利用分子的热运动消除因加捻而产生的内应力，使加捻变形固定。另外，丝条受热后塑性增强，刚性减弱，可以降低加捻张力，便于加捻。

冷却的目的是使加捻变形得到的塑性变形固定下来。若T> T g，解捻将不起作用，产生蓬松性极差的僵丝。