喷丝板的设计
收稿日期:2006201215。
作者简介:王永恒(19752),男,甘肃武威人,助理工程师,工学学士,从事化纤、化工设备研究工作。喷丝板的设计
王永恒,石彩杰,崔再治
(大连合成纤维研究所股份有限公司,辽宁 大连 116021)
摘要:介绍了熔融纺丝所用喷丝板的材质、喷丝板形状、熔体在喷丝孔中的流变特征,喷丝板微孔几何形状重要参数,喷丝孔排列方式,开孔范围及孔间距,喷丝板的厚度。关键词:熔纺;喷丝板;设计中图分类号:TQ340.5; 文献标识码:B 文章编号:100828261(2006)0320027204
近年来,合成纤维的开发和研究进入了一个新
阶段。合成纤维品种规格差别很大,采用的纺丝机
的形式及工艺条件也多种多样,而喷丝板作为纺丝
机不可缺少的精密部件,其功能是将纺丝泵(或称
计量泵)精确计量过的纺丝熔体通过喷丝板上的微
孔喷挤出具有一定粗细和质地细密的纤维束。它的
形状及特征尺寸是保证纤维成品品质的重要条件。
1 喷丝板的材质
喷丝板工作状态相当苛刻,既要承受高温高压,又要保证纤维的品质要求。喷丝板的材质对其机械
性能和使用寿命和周期有很大的影响。通常材质的
硬度越高,喷丝板的使用寿命就越长,但是其加工难
度会加大,所以需选用耐高温、耐腐蚀以及具有优良
机械性能的不锈钢为材质。常用不锈钢有SUS304,
SUS316L,SUS321,SUS431以及SUS630,其特性如表1所示。
其中SUS316加工性能好,耐腐蚀性好,熔融纺
喷丝板多用SUS316加工;SUS630的机械强度较高,耐腐蚀性好,常用于制造耐高压的喷丝板。
表1 喷丝板材质的特性Table1 Propertiesofspinneretmaterial
牌号对照AISI(美国)DIN(德国)JIS(日本)GB(中国)3041.4301SUS3040Cr18Ni93161.4401SUS304-316L1.4304SUS316L0Cr18Ni14Mo3211.4541SUS3211Cr18Ni9Ti4311.4057SUS4311Cr17Ni26301.4542SUS6300Cr17N
i4Cu4Nb
合金元素的质量分数/%C≤0.080.080.030.120.170.17
Cr18～2016～1816～1817～1915～1715.5～17.5
Mo-2～32～3---
Ni8～10.510～1410～148～111.5～2.53～5
Cu-----3～5
Ti---2～3-
-Nb/Ta-----0.15～0.45
机械物理性能硬度HB130～180130～180130～180130～180HRC26～35HRC28～44
磁性无无无-有有
抗拉强度/MPa496～600496～600480～600490～600785～1370840～1370屈服强度/MPa196205176205588785延伸率/%504550501414～22
密度/(t·m-3)7.97.957.957.97.77.75弹性模量E/GPa197197197197204209 第19卷第3期 2006205 聚酯工业 PolyesterIndustryVol.19No.3 May.2006 2 喷丝板的结构
2.1 喷丝板形状常用喷丝板为圆形,为适用于不同品种化纤纺
丝场合,圆形结构又分为平板型、凸缘平板型、平板
环型、凸缘环型等;也有矩形喷丝板,矩形喷丝板又
分为凸缘矩型及凸缘凹槽矩型等,多用于孔数较多
的短纤维纺丝。
2.2 熔体在喷丝孔中的流变特征聚合物熔体为非牛顿流体,是黏弹性流体,在小
孔中作黏性流动的同时,将发生弹性形变,而弹性形
变的存在是纺丝不稳定的关键因素之一。减小弹性
形变的方法可归结为:(1)减小熔体在小孔中的流动速度;(2)提高纺丝温度从而降低熔体黏度;(3)正确设计喷丝微孔的几何形状。显然前2种方案并不可行,因为纺丝速度不能
太低,纺丝温度不能过高。只有第(3)种方案可行。
而几何形状中主要是微孔直径、长径比、导孔形状对
熔体内弹性能的贮存及松弛程度有很大影响。下面
主要讨论微孔的几何形状中的几个重要参数。
2.3 喷丝板微孔的几何形状重要参数
2.3.1 微孔直径[1]
微孔直径计算公式为d0=2(4Q/πγR)1/3。
式中:d0为微孔直径,cm;Q为单孔流量,cm3/s;γR为孔理想剪切速率,s-1。
一般情况下理想剪切速率γR如表2。
表2 喷丝板设计剪切速率范围Table2 Spinneretdesignshearingratescope
高聚物温度/℃γR/s-1
PA66275105
PA6285102～103
PET280104
PE250102～103
一般情况下,熔体黏度越高,微孔直径宜越大。
以下高聚物黏度由小到大依次是:聚酰胺、聚酯、聚
丙烯,而纺相同规格产品时,三者喷丝板微孔直径由
小到大依次应是:聚酰胺、聚酯、聚丙烯。
喷丝板微孔的设计还应考虑喷丝头拉伸比,熔
体从喷丝板微孔挤出后,由于喷丝速度与卷取速度
间的速度差,使熔体细流在沿运行方向的速度场中
逐渐被拉长变细。喷丝头拉伸比过小,丝束拉伸不足,条干不匀,影响产品染色性能;喷丝头拉伸比过
大,拉伸过度,会造成单丝断裂,形成毛丝,生产状
况恶化。
喷丝头拉伸比R计算式为[1]:
R=πd20Vρ/4Q。式中:Q为单孔吐出量,g/s;ρ为熔体密度,一般取
1.18g/cm3;d0为喷丝板微孔直径,cm;V为第一导
丝辊速度,cm/s。
喷丝头拉伸比一般控制在80～200,纺丝效果
较好,生产涤纶FDY时,由于第一牵引辊速度较低,喷头拉伸比应小些,约80～100,而生产涤纶POY时喷丝头拉伸比应较大些。
2.3.2 微孔长径比根据熔体在微孔中流动特性的分析可知,增大
长径比有助于弹性能的松弛,减小出口处的压力和
膨化,纺丝相对稳定。选择长径比的原则是:①熔体在孔道中的停留时间t3必须大于熔体
的松弛时间(高速纺PET的松弛时间为10-3s)。②必须考虑喷丝板的加工的可行性和清洗条
件。同样直径,微孔越长,加工和清洗越困难。
只有满足了上述2点,才可适当增大长径比
(L/d0,L为微孔长度,d0为微孔直径)。常见喷丝板
的长径比列于表3。
表3 喷丝板的长径比Table3 Spinneretslendernessratio
高聚物喷丝板微孔长径比
聚酰胺2～4聚酯2～4聚丙烯5～10
2.3.3 导孔设计喷丝板导孔形状有带锥底的圆柱形、圆锥形、双
锥形、双曲线型和平底圆柱形等几种。见图1[2]。
以带锥孔的圆柱形用的最多,因为加工方便。圆锥
角θ大小在60°～120°。减小圆锥角,可缓和熔体的
收敛程度,因此,常选用90°和60°的锥角。
圆柱形导孔直径d与小孔直径do之比称为直
径收缩比。直径收缩比愈小,熔体在入口区获得的
弹性能就愈小。但d/do的值还与出口的稳定性有
关,导孔越小,出口压力降波动越大。当导孔直径d大于2mm,出口压力降变化很小,故d值不能过小,常用d值为2,2.5,2.8,3mm等几种规格,常规长
丝常用2mm导孔,短纤维用2.5;2.8;3.6mm等。82 聚酯工业 第19卷
图1 喷丝板导孔形状Fig.1 Spinneretguideholeshape
在导孔基础上增开导槽的方式目前被广泛采
用,可以增加熔体势能和流动性,降低熔体在入口区
获得的弹性能,减少板前网和喷丝板背面的接触面,尽可能减小出现死角的可能性,同时也缩短了熔体
停留时间,避免降解和炭化的产生。导孔+导槽方
式见图2。
图2 导孔+导槽方式Fig.2 Guideholeandguidegroovemode
2.3.4 导孔及微孔制造精度导孔及微孔的尺寸公差和光洁度对纤维成形的过程和品质影响最大,微孔应与喷丝板平面垂直,微
孔中心应与下导孔中心线重合;表面要经过梨面或
镜面处理。具体尺寸及公差值见表4。
表4 导孔及微孔制造精度Table4 Manufactureprecisionofguideholeandmicrohole
导孔参数主要尺寸精度备注d/mm2.0～6.0±0.02
do/mm0.2;0.25;0.3±0.001孔数<4000.45±0.005孔数<400
0.2;0.25;0.3+0.010-0.005孔数>400
0.45+0.015-0.005孔数>400
L/mm1;2;5;14;30±0.025长丝1;2;5;14;30±0.04短丝θ/°60±1.5t(板厚)/mm12～40±0.05
2.4 喷丝孔排列方式可以归纳为5种主要方式:即同心圆形、正方
形、菱形、一字形、分区均布等,见图
3。
图3 喷丝孔排列方式Fig.3 Orificearrangemode
矩形板通常用直线形排列;圆形板的同心圆形
排列应注意下面几个问题:(1)各小孔的出液应均匀一致,因此所有小孔
均匀地分组排列。尽量避免采用密集式排列。
(2)每根单丝应能得到均匀冷却,所以要有足
够的孔间距,外层孔的密度应比内层的稀,有利于冷
风吹入内层,提高冷却效果。(3)有足够的刚度,以避免加工喷丝板时发生
形变,保证在高温下具有足够的耐压能力。采用分
区排列,区与区的无孔带有加强筋的作用。
2.5 开孔范围及孔间距
开孔范围:(1)同心圆中心圈直径应大于20mm,末圈直
径应比喷丝板的外径小20～30mm;92第3期王永恒,等:喷丝板的设计(2)孔间距
a.周向间距,可用下式计算:
t0=πD0n0≥5mm。
式中:D0为喷丝孔圈层直径,mm;n0为每圈层喷丝
孔数。
b.圈层间距计算:
tD=12(Dn-D1n-1)≥4.5。
式中:Dn为末圈直径,mm;D1为首圈直径,mm;n为
总圈数。
2.6 喷丝板的厚度正常操作条件下,熔体到达喷丝板上的压力为
4MPa左右,但在喷丝微孔堵塞时,压力可高达10
MPa以上,设计压力不同,喷丝板的厚度也不同,其厚度可用下式计算:S=KD(mm)。式中:D为喷丝板直径,mm;K为与材料及熔体有关
的常数。
熔体压力与系数K值(材料ICr18Ti9Ti)见表5。
表5 熔体压力与K值Table5 MeltpressureandthecorrespondingKvalue
熔体压力/MPa4681015
K0.0800.1000.1130.1270.155
参考文献:
[1] 魏大昌.化纤机械设计原理[M].北京:纺织工业出版社,1991.[2] 郭大生,王文科.聚酯纤维科学与工程[M].北京:中国纺织出版社,2001.
Designofspinneret
WANGYong2heng,SHICai2jie,CUIZai2zhi(DalianSyntheticFiberResearchInstituteCo,Ltd.,Dalian116021,China)Abstract:Thespinneretmaterialusedinmeltspinning,thespinneretshape,therheologicalbehaviourofthemelt
inorifice,thespinneretmicroholegeometricimportantindexes,theorificearrangemode,theorificeopenedscope
anddistance,thespinneretthicknesswereintroducedindetail.
复杂孔形的喷丝板设计方法
复杂孔形的喷丝板设计方法
赵小康;郭英
【期刊名称】《合成纤维工业》
【年(卷),期】1993(016)004
【摘 要】介绍等纤度和不等纤度的不同异形孔(含圆形孔)组合的喷丝板的设计程序和有关的计算公式.计算实例是不等纤度圆形与 Y 形孔组合的设计,由此可以进一步了解这一设计方法的具体细节。
【总页数】4页(P11-14)
【作 者】赵小康;郭英
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ342
【相关文献】
1.关于异型孔喷丝板提高氨纶纤维截面圆度的研究 [J], 张所俊
2.纺丝组件中喷丝板孔结构的设计与熔体流动分析 [J], 韩霞;赵式英
3.电路模拟法计算异孔喷丝板孔流量 [J], 郭英
4.2698孔喷丝板生产1.56 dtex短纤维后纺工艺探讨 [J], 姬明明;权迎峰;张志远
5.500孔Y形喷丝板干纺烟用二醋纤的技术研究 [J], 刘国军;岑美柱;孙友德
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三角形截面单丝异形喷丝微孔设计与加工的探讨
３４ ・制造技术・ 纺织机械２０１３年第３期
三角形截面单丝异形喷丝微孔设计与加工的探讨
张尧年 （北京中丽制机工程技术有限公司１０００２５）
摘要本文主要介绍生产三角形截面粗旦单丝的异形喷丝孔的三角形微孔的设计方法，以及三 角形异形微孔加工过程中的难点和解决方法。
关键词 单丝 三角形截面 异形微孔设计加工
１概述
单丝一般是化学纤维生产中使用单孔喷丝头 （板）所制得的、纤度较小的单根长丝。单丝主要用
于渔网线、蝉翼布料、婚纱等产品，具有质薄、透明、 手感好等特点。
过去单丝纺丝通常采用单丝单板，每个组件只 有一个纺丝孔，生产效率极低。随着纺丝工艺和装
备技术的提高，一步法涤纶分纤母丝纺丝技术和装 备的出现，使得每个组件上可有６～１２个孔，同时纺
制６～１２根单丝，由分丝机分纤后得单丝纤维，大大 提高了生产效率。
由于三角截面的单丝一般单丝纤度１０～４０ ｄ， 织成的织物具有良好的光泽，是单丝纤维中常用的
品种，也是技术要求高的品种。 三角截面单丝较粗，采用多孔纺时，熔体喷出时
携带热量较大，要保证每根单丝冷却均匀，获得一致 性的色泽，除对冷却装置、喷丝板上孔的分布设计要
求较高外，对喷丝板的微孔尺寸设计也提出很高的 要求。在传统的电火花加工模式中，由于三角形尖
角小，截面积大，在加工过程中微孔尺寸和微孔形状 容易产生较大差异，必须分析差异产生的原因并找
到解决办法。
２异形微孔的设计
喷丝板异形微孔设计的首要参数是微孔的尺寸 的确定，而微孔的尺寸大小直接会影响到熔体在喷
丝板微孔区流动的剪切速率。 纺丝熔体在微孔中流动时，熔体有两个特点，一
是流速不同，靠近孔壁处的速度小，孔中心速度高， 有一个速度梯度；另一个是人Ｅｌ效应产生的高弹性
形变。高弹性形变的消失需要一定的时间，称为松 弛时间。由于熔体流经微孑Ｌ的时间远小于松弛时
间，弹性内应力来不及松弛，故高弹性形变消失的非
常小。如果微孔区速度梯度过大，或者说微孔区的 熔体剪切速率过高，亦会继续产生高弹形变。高弹 形变达到极值，熔体细流将会发生破裂，无法成纤。
喷丝板的主要参数
- 1 - 喷丝板的主要参数
喷丝板是一种传统的机械加工材料，它具有精度高、产量大、耐磨性和耐腐蚀性等优点，是制造行业中非常重要的材料之一。以下是喷丝板的主要参数：
①结构参数
喷丝板是由多层叠合网状钢丝组成，每根钢丝间距相等，并用精密工具切割成特定的网格结构，具有稳定性好和不易变形的优点。
②材料参数
喷丝板主要由钢丝、塑料、树脂和其他合金制成，其中钢丝种类包括低碳钢丝、高碳钢丝、不锈钢丝等，塑料种类有ABS、PP和PC等，树脂种类有聚氨酯树脂、聚硅氧烷树脂和聚酯树脂等，而合金则有铝合金、铜合金、锌合金和镍合金等。
③尺寸参数
喷丝板的尺寸一般包括长度、宽度和厚度三个参数，长度一般为0.2-2.5米，宽度一般为0.2-1.5米，厚度一般为0.03-2.0mm，可根据不同的应用需求，进行相应的调整和设计。
④强度参数
钢丝材料的强度参数取决于所用的钢丝的品种，一般采用的是高碳钢丝，其材料的抗拉强度为380-540MPa，抗压强度为290-490MPa，抗剪强度为220-360MPa，而聚硅氧烷树脂则有良好的耐磨性和耐腐蚀性，可以提高喷丝板材料的耐久性。
⑤工艺参数 - 2 - 喷丝板的制造工艺主要包括钢丝焊接、塑料浇注、钢丝加工、精密切割和压力测试等，其中钢丝焊接是喷丝板最重要的步骤，采用专用焊接设备完成，从而确保喷丝板的整体结构稳定。
以上就是喷丝板的主要参数，由此可见，喷丝板具有结构稳定、强度高、耐磨性和耐腐蚀性等优点，是制造行业中应用最广泛的材料之一，被广泛用于汽车制造、电子制造、计算机机械等行业。它有良好的精度和产量，满足了客户的各种需求，是一种制造行业中非常重要的材料。
喷丝板面积算法计算公式
喷丝板面积算法计算公式
摘要：
1.喷丝板的概念与作用
2.喷丝板面积算法的定义
3.喷丝板面积算法的计算公式
4.喷丝板面积算法的应用实例
5.结论
正文：
1.喷丝板的概念与作用
喷丝板，又称纺织喷丝板，是一种应用于纺织行业的机械设备。它的主要作用是将纤维材料通过喷丝孔均匀地喷射到接收装置上，形成纤维网络，进而生产出各种纺织品。喷丝板的性能直接影响到纺织品的质量，因此对其面积算法的研究具有重要意义。
2.喷丝板面积算法的定义
喷丝板面积算法是指通过一定的计算方法，求解喷丝板上喷丝孔的面积之和。这个算法可以帮助纺织企业优化生产过程，提高生产效率和产品质量。
3.喷丝板面积算法的计算公式
喷丝板面积算法的计算公式如下：
喷丝板面积 = 喷丝孔数量 × 喷丝孔直径
其中，喷丝孔数量表示喷丝板上喷丝孔的数量；喷丝孔直径表示喷丝孔的直径。通过这个公式，可以计算出喷丝板的面积，从而为纺织企业的生产提供依据。
4.喷丝板面积算法的应用实例
假设一个喷丝板上有 100 个喷丝孔，喷丝孔的直径为 0.5 毫米。根据喷丝板面积算法的计算公式，可以得出喷丝板的面积为：
喷丝板面积 = 100 × (0.5 × 10^-3) = 0.00025 平方米
这个面积值可以帮助纺织企业了解喷丝板的性能，为生产过程提供参考。
5.结论
喷丝板面积算法是一种对喷丝板性能进行评估的方法，其计算公式为喷丝孔数量乘以喷丝孔直径的平方。这个算法可以帮助纺织企业优化生产过程，提高生产效率和产品质量。
纺丝组件的喷丝板结构
纺丝组件的喷丝板结构
在纺织行业中，纺丝是将纤维材料通过拉伸成纤的方式形成纱线的过程。为了确保纺丝质量和效率，纺纱机械中的喷丝板结构起着至关重要的作用。本文将详细探讨纺丝组件的喷丝板结构，以及其在纺纱过程中的作用和优化策略。
一、喷丝板结构概述
喷丝板是纺纱机械中的一个重要组成部分，用于控制纤维材料从喷丝孔中喷射出来形成纱线。其主要功能有以下几个方面：
1. 调整纤维流动：喷丝板内部设置了多个喷丝孔，可以根据需求调整孔的大小和数量，以控制纤维的流动速度和方向，确保纱线的质量和均匀度。
2. 分散纤维：纤维在通过喷丝孔时往往呈团状，喷丝板的结构可以将纤维分散开来，使其更加均匀地喷射出来，减少纤维间的交织和纺丝过程中的断裂。
3. 降低纤维断裂：喷丝板的设计可以减少纤维在通过孔口时的摩擦和切割，降低纤维的断裂率，提高纤维的延伸性和拉伸强度。
二、喷丝板结构的优化
针对喷丝板的结构和功能，我们可以采取一些优化措施，以提高纺丝效率和纱线质量。 1. 控制喷丝孔尺寸：根据纺丝要求，调整喷丝孔的大小，以确保纤维从孔中顺利喷射出来。过大的孔会导致纤维流速过快，容易断裂；而过小的孔则会引起堵塞，影响纱线的均匀度。
2. 增加喷丝孔数量：在一定范围内增加喷丝孔的数量，可以增加纤维的喷丝速度，提高纺丝机的产能。但过多的孔会增加纺丝过程中纤维交织的可能性，降低纱线的质量。
3. 优化喷丝板表面：喷丝板表面的光滑度和材料选用都会对纺丝过程产生影响。通过选择光滑度较高的材料，并采用表面涂层或抛光等工艺处理，可以减少纤维与喷丝板之间的摩擦，降低断裂率。
4. 引入辅助结构：在喷丝板中增加一些辅助结构，如喷丝板孔口的锥形设计或导向槽等，可以进一步调整纤维的流动和分散，提高纺丝的效果。
5. 定期维护和清洁：喷丝板通过长时间使用会受到纤维残留物的堆积和磨损，应定期进行维护和清洁，保持喷丝板的正常工作状态。
总之，纺丝组件的喷丝板结构在纺织行业中扮演着重要的角色。通过优化喷丝板的结构和功能，可以提高纺丝效率和纱线质量，满足市场需求。在实际应用中，需要根据具体情况综合考虑各种因素，并持续改进和创新，以不断提高纺织行业的发展水平。
多孔中空纤维喷丝板设计与加工的研究
、ｌ 訇 化
多孔中空纤维喷丝板设计与加工的研究
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｄｅｓｉｇｎ＆ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓｐｉｎｎｅｒｅｔ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉ－ｈｏｌｌｏｗ ｆｉｂｅｒ
王越，何法江，王明红
ＷＡＮＧ Ｙｕｅ，ＨＥ Ｆａ－ｊｉａｎｇ，ＷｒＡＮＧ Ｍｉｎｇ—ｈｏｎｑ （上海工程技术大学，上海２０１６２０） 摘要：本文采用基本单元法设计加工多孔中空喷丝板，并进行实际纺丝。讨论了喷丝板设计中孔型的 选择、微孔特征尺寸的设计原则。研究了加工过程中电极的制作，微孔的加工工艺。 关键词：多孔中空纤维；设计；加工 中图分类号：ＴＨ１ ６６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００９－０１ ３４（２Ｏｌ ｏ）１’（下）一０１ １ ６一Ｏ３ Ｄｏｉ：１ ０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１ ０．１１（下）．４１
０引言
中空涤纶纤维具有蓬松性高、弹性好、保暖
性强、手感柔软滑爽、回弹性好、覆盖性好等特
点，广泛应用于喷胶棉、纺羽棉、床上用品、 防寒服、玩具、装饰布等领域。多孔中空涤纶纤
维，不仅具有中空纤维的优异性能，还由于其结
构的力学性质（单纤粗，多孔），具有更高的刚
性、回弹性及体积重量比小等特点。
纺制中空纤维一般常采用以下几种方法：１）
发泡剂法；２）定位吹气法；３）再处理法；４）插 入柱式喷头法；５）插入管式喷头法；６）异形喷
丝板法。其中异形喷丝板法是由特殊形状的小孔
和缝隙组成喷丝孔，在实际纺丝中最为常用。这
样设计和制造特殊形状的喷丝板是关键技术。由
于喷丝板的设计加工既涉及高聚物流变学，又涉
及机械加工领域，一直是制约差别化纤维发展的
关键。本文将从多中空喷丝板的设计理论入手，
基于单元法的喷丝板设计加工方法，以十七中空
纤维为例设计加工多中空纤维喷丝板并应用于实
际纺丝。
１多中空喷丝板微孑Ｌ设计
生产多中空纤维需要特殊设计加工的喷丝
板，具体措施就是将具有数个不连续的直线或曲
喷丝板的设计
收稿日期:2006201215。
作者简介:王永恒(19752),男,甘肃武威人,助理工程师,工学学士,从事化纤、化工设备研究工作。喷丝板的设计
王永恒,石彩杰,崔再治
(大连合成纤维研究所股份有限公司,辽宁 大连 116021)
摘要:介绍了熔融纺丝所用喷丝板的材质、喷丝板形状、熔体在喷丝孔中的流变特征,喷丝板微孔几何形状重要参数,喷丝孔排列方式,开孔范围及孔间距,喷丝板的厚度。关键词:熔纺;喷丝板;设计中图分类号:TQ340.5; 文献标识码:B 文章编号:100828261(2006)0320027204
近年来,合成纤维的开发和研究进入了一个新
阶段。合成纤维品种规格差别很大,采用的纺丝机
的形式及工艺条件也多种多样,而喷丝板作为纺丝
机不可缺少的精密部件,其功能是将纺丝泵(或称
计量泵)精确计量过的纺丝熔体通过喷丝板上的微
孔喷挤出具有一定粗细和质地细密的纤维束。它的
形状及特征尺寸是保证纤维成品品质的重要条件。
1 喷丝板的材质
喷丝板工作状态相当苛刻,既要承受高温高压,又要保证纤维的品质要求。喷丝板的材质对其机械
性能和使用寿命和周期有很大的影响。通常材质的
硬度越高,喷丝板的使用寿命就越长,但是其加工难
度会加大,所以需选用耐高温、耐腐蚀以及具有优良
机械性能的不锈钢为材质。常用不锈钢有SUS304,
SUS316L,SUS321,SUS431以及SUS630,其特性如表1所示。
其中SUS316加工性能好,耐腐蚀性好,熔融纺
喷丝板多用SUS316加工;SUS630的机械强度较高,耐腐蚀性好,常用于制造耐高压的喷丝板。
表1 喷丝板材质的特性Table1 Propertiesofspinneretmaterial
牌号对照AISI(美国)DIN(德国)JIS(日本)GB(中国)3041.4301SUS3040Cr18Ni93161.4401SUS304-316L1.4304SUS316L0Cr18Ni14Mo3211.4541SUS3211Cr18Ni9Ti4311.4057SUS4311Cr17Ni26301.4542SUS6300Cr17N
中空纤维喷丝板的微孔设计
第２ 卷第５期 ２００２年１０月 合成纤维工业 ＣＨＩＮＡ ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＦＩＢＥＲ ＩＮＤＵＳＴＲＹ Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．５ ｏｃｔ．２００２
中空纤维喷丝板的微孔设计
李朝忠
（仪征化纤股份公司瓶级切片事业部，江苏仪征 ２１１９００）
摘 要：用剪切速率法和喷丝头拉伸比法两种方法，分别推导出中空纤维喷丝板微 Ｌ主要结构参数的 计算公式，并用一实例对两者进行了比较。根据类比法导出了简易计算公式，可方便地应用于同类产品 的喷丝板微 Ｌ的设计。 关键词：喷丝板微 Ｌ剪切速率喷丝头拉伸比中空度设计 中图分类号：ＴＱ３４０．５ 文献识别码：Ａ 文章编号：１００１ ００４１（２００２）０５—００５５—０４
三维卷曲中空涤纶短纤维具有蓬松性高、弹
性好、保暖性强、手感柔软滑爽、回弹性好、覆盖性
好等特点，广泛应用于喷胶棉、纺羽棉、床上用品、
防寒服、玩具、装饰布等领域。中空纤维的市场被
越来越多的化纤生产企业所看好，一些企业纷纷
着手进行短纤维生产线的改造、老生产线的产量
增容以及产品的差别化开发工作。在涤纶中空短
纤维的品种开发和产量增容的过程中，常常会遇
到喷丝板设计方面的一些问题。对中空纤维喷丝
板微孔的设计，通常运用剪切速率等相关参数进
行计算。根据作者多年来对中空纤维生产工艺的
研究，认为还可运用喷丝头拉伸比等相关参数进
行计算。利用这两种方法，分别推导出中空纤维喷
丝板微孔的两个主要结构参数的计算公式，并用 同一实例对所推导出的公式分别进行了喷丝板微
孔设计的验证。
ｌ喷丝板微孔的设计
１．１剪切速率法
根据熔体在微孔中流动的剪切速率、熔体的
单孔吐出量和喷丝板微孔的相当中空度等工艺参
数，可推导出设计喷丝板微孔的两个主要结构参
数的计算公式。 生产中最常见的喷丝板微孔是Ｃ字形微孔，
把Ｃ字形微孔展开，按照扁平微孔的剪切速率进
行计算。熔体通过扁平微孔壁面处的剪切速率与
单孔吐出量、微孔结构参数之间的关系如下…：
喷丝板纺丝原理
喷丝板纺丝原理
喷丝板纺丝原理是一种用于纺织工艺中的纺纱方法。它利用高速旋转的喷丝板，将液态或溶液状聚合物经过细孔喷丝板喷射出来，形成连续的纤维流。这些纤维流经过空气的牵引和拉伸作用，逐渐凝固成纤维束，最终形成纺纱线。
喷丝板纺丝原理的关键在于喷丝板的设计和操作参数的控制。喷丝板的细孔尺寸和布局可以决定纺成纤维的直径和分布。通过控制喷丝板与聚合物溶液的距离，可以调节纤维束的拉伸程度和长度。同时，空气的速度和压力也影响着纤维束的拉伸和凝固速度。
喷丝板纺丝原理具有以下几个优点：
1. 可以制备纤维直径较小且分布均匀的纺纱线，适用于制备细纤维产品。
2. 可以在喷丝过程中直接添加颜料或其他添加剂，制备具有特殊功能或效果的纺纱线。
3. 生产效率高，可以快速、连续地制备纺纱线。
喷丝板纺丝原理在纺织工艺中得到广泛应用，特别是在微纳纤维材料的制备和特殊纤维的生产中具有重要意义。
喷丝板设计对原丝和碳纤维性能的影响
石油化工技术与经济 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ 第３１卷第５期 ２０１５年ｌ０月
喷丝板设计对原丝和碳纤维性能的影响
顾文兰
（中国石化上海石油化工股份有限公司腈纶部，２００５４０）
摘要：在了解纺丝原液流变特性的基础上，研究了硫氰酸钠湿法纺丝工艺纺制１２Ｋ聚丙烯腈基原丝工 艺中喷丝板孔结构和孔分布等特性对原丝纺丝和碳纤维性能的影响。结果表明：喷丝板孔径的减小，不仅 使喷丝板纺丝压力升高，还使原液细流流经孔道时切变速率增大，造成细流破裂，断丝增多；增加喷丝板的 长径比可缓解上述断丝现象，但需在制造商的制造能力范围内；原丝喷丝板孔分布和孔间距等设计必须考 虑原液高黏度的特性，为了获得均质化的纺丝效果和优质、高强度的碳纤维，１２Ｋ原丝喷丝板较合理的最大 有孔长度（Ｍ或Ｄ）为７—８ ｍｍ，孔间距至少是喷丝孔径的ｌ１．５倍，孔密度约为２．６个／ｍｉｌｌ 。 关键词：喷丝板原丝孔径孔分布孔间距 文章编号：１６７４—１０９９（２０１５）０５—００３６—０６ 中图分类号：ＴＱ３４２＋．７４ 文献标识码：Ａ
喷丝板是纺丝装置的核心零件，喷丝板的材
质、孔径和孔分布、毛细孔的长径比对纺丝条件
以及纤维的物理机械性能有很大的影响，对聚 丙烯腈（ＰＡＮ）基碳纤维（ＣＦ）原丝纺丝来说，尤 其如此。因为碳纤维的各项指标值是设计构件
的重要指标，而原丝的各项指标又会毫无保留 地“遗传”给碳纤维，因此对原丝在线设备（如喷
丝板等）的精度要求比纺制普通纺织纤维的要
求更高。以Ｔ一３００碳纤维为例 Ｊ，碳纤维的直
径ｃｖ（标准偏差与平均值之比）值低于１．５％，
拉伸强度和拉伸模量ＣＶ值低于３．８％，接近金
属材料的水平，这些不匀率要求远远高于常规 纺织用纤维。因而，为纺制结构均匀、强度较高
的ＰＡＮ基碳纤维原丝，对喷丝板的孔结构和孔
分布进行了较为详细的研究，在了解纺丝原液 流变性能的基础上，分析了喷丝板孔径、孔密度