熔融纺丝及纤维性能
熔融纺丝及纤维性能
测试(1)
大型工艺实验讲义
编者龚静华
东华大学材料学院
2000年12月
一,实验目的
熔融纺丝工艺实验是一个全面,系统的工程训练,学生通过亲自动手操作,提高实际动手能力和解决问题的能力.
熟悉,了解熔融纺丝整个工艺流程
熟悉,了解熔融纺丝设备.
能根据纤维成品要求,确定和控制纺丝工艺.
进一步掌握化学纤维测试技术.
进一步加深理解化学纤维成型工艺理论.
二,工艺流程
三,主要设备
1,切片干燥设备
目前切片干燥设备主要有真空转鼓干燥,组合式干燥等.实验室干燥设备主要是真空烘箱.
1真空转鼓干燥
真空转鼓干燥机主要有转鼓部分,抽真空系统和加热系统三部分组成,见图1.
真空转鼓干燥机干燥质量高,可在较低温度下干燥切片,适合易氧化或热敏性的高聚物.但由于干燥时间长,生产能力低,不能连续生产等,所以适用于小批量,多品种及一些特种纤维的生产.
图1 真空转鼓干燥机
1-进,出料口2-人孔3-抽真空管4-热载体入管
5-热载体回流管6-转鼓夹套7-电动机8-减速机9-齿轮
2组合式干燥设备
这种干燥设备主要有预结晶器,充填干燥器和热风循环系统三部分组成.切片首先经过预结晶器除去大部分水分(主要是表面吸附水),并具有一定的预结晶度,软化点提高,使切片在高温下不再发生粘连,然后进入充填干燥器,在干燥器内保证足够的停留时间充分去除切片水分.由于组合式干燥机较好运用了切片干燥原理,因而具有连续干燥,效率高干燥质量好且稳定等特点.图2是KF公司切片干燥机流程.
2,纺丝机
一般纺丝机由螺杆挤出机,箱体,计量泵,纺丝组件,纺丝吹风窗,甬道和卷绕间等组成,并配有仪表柜,变频柜和电气设备.
2.1杆挤出机由螺杆,套筒,冷却夹套,电加热夹套,电动机,减速箱以及控制仪表和测量仪表等组成.
图2 KF公司切片干燥流程
1-过滤器2-空气冷却器3-气水分离器4-除湿器
5-热交换器6-干燥风机7-电加热器8-充填干燥塔
9-回风风机10-旋风分离器11-湿切片料仓12-加热器
图3 螺杆挤出机结构示意图
1-螺杆2-套筒3-法兰4-加热套5-电热棒
6-冷却水管7-进料口8-密封部分9-传动和减速机构
在螺杆挤出过程中,螺杆完成三项基本操作:切片的供给,熔融加压和计量挤出熔体.螺杆相对应的部分为进料段,压缩段和计量段(见图3).一般螺杆挤出机的转速在20-60r/min.螺杆传动电机为直流调速电机或交流变频电机,刚启动或停车前用手动调速,运转正常时自动调速,通过转速的自动调节,可以保持螺杆恒定的出口压力.
2.2箱体纺丝箱体的作用是保持由挤压机送至的熔体经各部件到每个纺丝位都有相同的温度和压力降,保证熔体均匀地分配到每个纺丝部位上.纺丝相同有长方形和正方形两种.熔体分配管,计量泵和纺丝组件均安装在箱体内.计量泵有上装式和侧装式两种,纺丝组件也有上装和下装两种方式.纺丝箱体箱体内的热载体是联苯-联苯醚的混合物(简称联苯).
图4纺丝箱结构
2.3计量泵计量泵为外啮合齿轮泵,它有一对相等齿数的齿轮,三块泵板,两根轴和一副联轴器以及若干螺栓组成.见图5.
图5 计量泵结构图
1-下泵板2-中泵板3-主动齿轮4-健5-主动轴
7-轴套8-联接轴9-端盖10-从动轴11-从动齿轮
计量泵的产品型号由下式表示:
JRG-1.22
式中J-计量泵;R-熔纺,另有Y-粘胶,S-腈纶,N-维纶
G-高压泵;数字1.2-公称流量,即每转流量1.2ml,2-叠泵
计量泵由变频同步电机经行星式减速器减速后带动,为防止计量泵超负荷而损坏设备,传动轴上设有安全销.计量泵是精密设备,拆装应仔细.除螺丝外,泵的其它零件不允许互换,煅烧温度不得高于回火温度(500oC).新泵或使用一段时间的泵要测量实际流量,按精度分组使用,否则会造成纤度不匀.此外为使计量泵计量正确,要求入口压力不低于0.3Mpa.计量泵常用的转速范围一般在8-40r/min.
计量泵的检验分外观检查,高温检查,流量检查.
计量泵的维护和清洗从纺丝机上换下来的计量泵,必须将其残存的熔体清除干净方可使用,清除残存熔体的方法有五种.
(1)煅烧法将计量泵在煅烧炉加热到420-450oC使残存物在高温下分解碳化,煅烧时可将泵拆开,也可以整体煅烧.拆开可缩短煅烧时间,特别对叠泵更为有利.由于材质的关系,在煅烧时煅烧炉的升温速度不能高于100oC/h,同时要严格控制炉内温度不得超过450 oC,否则高温将使泵的硬度下降或引起变形,破坏泵的精度.这种方法加热不够均匀,操作条件差.
(2)盐浴法把纺丝机上换下的泵拆开,置于吊蓝中,挂在盐浴炉内清理.盐浴一般有两种,一种是配比为1:1的亚硝酸钠与硝酸钠双组分盐浴;另一种是配比为53:7:40的硝酸钾,硝酸钠与亚硝酸钠三组分盐浴.在300-400oC下,盐浴处理1-2h,便可将泵的各部件清洗干净.这种方法的优点是温度控制均匀,盐浴中泵与空气隔离,使表面不易氧化.缺点是盐浴耗量大,用久后效果下降,且有一定腐蚀作用.
(3)三甘醇法将泵浸入三甘醇浴中,加热到260oC下清洗,由于三甘醇与聚酯反应,使其溶解或溶胀除去.这种处理方法能保护组件的精度和光洁度,但处理时间长,在24h 以上.
(4)硫化床法将一定数目的Al2O3粉末放入沸腾床中加热到300oC,把泵拆开,置于吊蓝中,挂在硫化床内,沸腾床把高温Al2O3粉末抛在泵的零件上使泵上聚合物发生氧化反应.这种方法和煅烧法相比,增加了传热介质,可以缩短处理时间和降低处理温度.
(5)真空煅烧法在真空系统中进行煅烧,可以降低处理温度,加快反应进行.
上述方法处理后,在经超声波清洗即可备用.
4纺丝组件
纺丝组件的主要作用是将计量泵送来的熔体进行最终过滤,混合均匀后分配到每个中,形成均匀的细流.对组件的要求有:熔体应均匀分配到喷丝头各小孔,通道阻力相等,组件内不能有死角,以免熔体停留时间过长而发生裂解或凝胶;密封良好,无漏浆现象;过滤作用好,使用周期长,组件拆装方便,密封可靠;凡与熔体直接接触的零件均需耐高温,耐腐蚀.
图6 长丝纺丝组件结构图
长丝纺丝组件有外壳,进浆板,滤网,过滤沙,分配板,喷丝板等组成.
喷丝板喷丝板的外形主要有圆形和矩形(见图7),生产上广泛使用的是圆形喷丝板. 图7喷丝板形式
2.5冷却吹风系统
熔体细流从喷丝板喷出到卷绕装置以前要进行冷却吹风使其凝固,冷却吹风的条件对纤维的线密度,染色性,伸长等都有较大的影响.
吹风装置有侧吹风装置和环吹风装置两种,长丝生产使用的是侧吹风装置(图8)
图8 侧吹风装置
1-风道2-碟阀3-多孔板4-稳压室5-风窗6-蜂窝板
7-金属网8-喷丝板9-缓冷室10-冷却风11-甬道
3,卷绕机
卷绕机的作用是把丝条按一定规律卷绕收集,形成一定形状和容量的卷装,根据卷绕纤维的不同,可把卷绕机分为长丝卷绕机和短丝卷绕机两大类.
长丝卷绕机按速度分有:常规卷绕机(1000-2000m/min),高速卷绕机(3000-4000m/min),超高速卷绕机(5000m/min以上).
卷绕机由导丝机构和卷取机构两部分组成.
上油装置上油有喷嘴上油和油轮上油两种.
图9 长丝卷绕机
4,牵伸加捻机
牵伸加捻机的主要作用是拉伸,其次是加捻.牵伸加捻机包括喂入,拉伸,加捻,卷绕等部分(见图10)
图10牵伸加捻流程
1-筒子架2-原丝架3-导丝棒4-上压辊5-分丝棒6-喂丝罗拉
7-小转子8-牵伸盘9-导丝钩10-钢丝钩11-筒管12-钢领13-锭子
四,纺丝工艺的设定
根据产品要求和不同的高聚物特性制定合适的纺丝工艺.
1.纺丝温度的设定
以PP(Y2600,金山石化生产)为例,确定螺杆各区温度.在实际操作中,应根据纤维的品质作相应的调整.
冷却区
一区
二区
三区
法兰
弯管
箱体
≤100oC
240 oC
270 oC
270 oC
270 oC
270 oC
270 oC
2.纺丝工艺计算
根据成品纤维要求进行工艺计算,确定泵供量和纺丝速度.例如聚丙烯成品纤维的纤度要求100dtex,卷绕机的卷绕速度为600m/min,拉伸倍数为3.5倍,pp密度d为0.9g/ml,计量泵的容量V为0.6ml/r.则泵供量:
式中:Q-泵供量(g),D-纤度(dtex),v-卷绕速度(m/min),
λ-拉伸倍数
计量泵的转速:
式中:n-计量泵的转速(r/min),Q-泵供量(g/min),
V-计量泵的容量(ml/r),d-密度(g/ml).
上油速度的确定和侧吹风的确定,根据上油率来确定上油速度;根据纤维纤度和不同高聚物确定侧吹风的温度和速度.
3.油剂
3.1对油剂基本性能的要求有
(1)平滑性:实际上是油剂的摩擦系数.
(2)抗静电性:由于高聚物是良好的绝缘体,在加工和使用过程中产生负电性的静电.静电是丝条松散,加工性变坏.因此,上油后的纤维应具有抗静电性.抗静电的机理通常有三种:即增强纤维的吸湿性;减少摩擦作用;中和产生的静电.三种机理可同时发生作用.
(3)耐热性:对于需要热加工(拉伸,假捻等)的丝条,所上油剂的耐热性非常重要,耐热性差的油剂,高温下会分解,油剂的物理性能发生变化,使上油量减少,并污染环境,产生的焦油或油滴还会影响操作.
3.2油剂的用量和浓度
油剂的用量以丝条的含油量(OPU)计算.常规纺机织用丝OPU为0.6%-0.7%,针织用丝为0.7%-0.9%,加弹丝为0.5%-0.6%.常规纺的油剂还要根据拉伸中是否产生毛丝和断头而定,因有的油剂含量高时,会使丝条张力增加,造成毛丝和断头.
油剂的浓度受几种因素的制约,应综合决定.从油剂在丝条上的附着均匀性考虑,油剂浓度越低越好,但随之而来的是油剂飞溅,尤其是油轮上油设备,飞溅更严重.一般常规纺油剂浓度为10%-15%,而高速纺油剂浓度为8%-15%.
3.3油剂的配制
温度桶装油剂在低温下存放时,会出现组分分层现象.遇到这种情况,应将油桶放到40oC的水浴中,待固体部分溶解后,搅拌均匀再使用.配油的水温随油剂性能的不同而不同,但多为20-30oC.
水质一般离子交换水可满足要求.
搅拌油剂注入水中需经搅拌才能均匀.油水接触实际越短形成的凝聚络合物粒子越小.油剂以细流的方式注入搅拌速度最快的水中,所形成的粒子小.一般搅拌速度在100-400r/min.注毕油剂后,应继续搅拌约30min.
油剂溶液的防腐配制好的油剂在储存和使用中会应腐败而产生沉淀物.常用的防腐
方法有两种:一是控制温度,二是加防腐剂.
五,拉伸
拉伸是纤维制造中必不可少的重要过程.对纤维的质量影响很大.纤维经拉伸后便卷绕成筒,由于大多数设备的卷绕成筒装置为环锭,在绕丝时给丝加上一定的捻度,所以在长丝生产中统称为拉伸加捻.
1,拉伸的目的和要求
卷绕丝(UDY)强度低,伸度高,尺寸稳定性差,性质极不稳定.没有直接使用价值.通过拉伸和热定型,可使纤维的大分子取向和结晶,从而具备一定的物理机械性能,以满足织造和服用的需要;同时给予一定的保护性捻度,卷绕成筒,便于储存,运输和使用.
长丝的强度,伸度,沸水收缩率及染色均匀性等性能取决于纤维的微观结构,除了高分子本身固有的大分子链结构影响外,取向和结晶等超分子结构起着关键的作用,只有经过拉伸,在拉伸应力和温度的作用下,长丝才能获得必要的超分子结构.
对拉伸的基本要求是:拉伸机上各锭位之间的各种条件保持一致.拉伸过程必须稳定,得到的产品具有优良的内在和外观质量,生产效率高.
2,拉伸工艺参数的选择
2.1卷绕丝平衡时间和条件由于纺丝过程中急剧形变,卷绕丝内部分子间存在着内应力,结构极不稳定,卷绕筒子的表层和内层之间更存在明显的差别.因此卷绕丝应在一定的温度,湿度条件下,放置一定的时间,使其内应力减少或消失,结构相对稳定及内外层均匀后,再进行拉伸.这个过程习惯上称平衡.根据实验平衡时间至少2h,最好8-12h.平衡温度通常控制在25oC.平衡间保持一定的湿度可防止原丝上水分的挥发,一般取75%左右的湿度为佳.
2.2拉伸倍数拉伸倍数会直接影响成品丝的强,伸度和纤度.拉伸倍数高,成品丝强度高,伸度低,纤度小.但过高,会产生毛丝和断头.拉伸倍数过低,则会使拉伸不均匀,出现"橡皮筋丝"等.故拉伸倍数应选择在一个适当的范围.拉伸倍数主要受纺丝速度的影响.随着纺丝速度的提高,拉伸倍数应降低.在纺速一定的情况下,拉伸倍数的选择原则是:大于自然拉伸倍数,小于断裂拉伸倍数.另外,拉伸倍和喷丝头拉伸倍数,原料,纺丝温度和预取向度也有关系.
2.3拉伸温度拉伸时大分子沿着纤维轴取向,首先要使分子链活动性,因此必须选择合适的拉伸温度,一般拉伸温度高于玻璃化温度Tg,但拉伸温度必须小于软化温度.
2.4拉伸速度拉伸速度既决定拉伸加捻机的产量,又对纤维的质量有所影响.随着拉伸速度的提高,由于拉伸热效应导致拉伸应力下降,纤维的沸水收缩率降低,纤维上染率增加.一般拉伸速度大于800m/min为宜.但拉伸速度不能过高,因为拉伸中纤维的形变需要一定的时间,速度过高纤维大分子链的形变来不及发展,会使内应力增加,会产生大量的毛丝或断头.
2.5拉伸倍数,和捻度的计算拉伸是在给丝罗拉和拉伸盘之间进行,因此,伸倍数数就是两者线速度之比.
捻度方向有右捻(S捻)和左捻(Z捻).
六,纺丝,拉伸操作步骤
1,纺丝准备
1.1除聚丙烯外切片都需烘干,并含水低于工艺要求.
1.2喷丝组件及备用计量泵放入预热炉预热.
1.3根据原料配好油剂.
1.4根据成品纤维纤度进行工艺计算,确定纺丝速度和计量泵的转速.
1.5先升箱体温度,当箱体温度快达到工艺要求时,打开螺杆进料口冷却水,再升螺杆
温度,使各区温度达到工艺要求.
1.6开启冷却风,并用风速仪调整侧吹风速度.
2,纺丝
1.1先开计量泵,再开螺杆.
1.2开启加料阀门.
1.3根据流体的流动性能,适当调节纺丝温度,直到流体连续且稳定.
1.4测定泵供量,调节计量泵和螺杆的转速,使泵供量达到工艺要求,熔体具有一定的压力.
1.5准备装喷丝组件,.先关闭螺杆,再关闭计量泵.
1.6组件在安装之前紧固,以免漏浆.紧固完在热状态下再次保温10分钟左右.使其与箱体温度保持平衡.在保温期间开启卷绕机控制箱总开关,并调节好油盘,导丝盘和卷绕速度.
1.7开启计量泵,再开螺杆.
1.8纤维从喷丝板喷出后,若无漏浆,注头,即通知卷绕间工作人员,再将纤维通过甬道投入卷绕间.
1.9卷绕间工作人员将纤维通过上油盘,上下导丝盘,横动装置及卷取机构绕在卷绕筒管上.
1.10清理上下导丝盘上废丝.
1.11测定卷绕丝纤度
注意事项
螺杆升温前要开启冷却水.
开车时必须先开计量泵再开螺杆,关车时则相反.避免螺杆熔体压力突然升高.
头,手不得伸入箱体下面,防止高温熔体烫伤.
工艺调节好后,不得随意更改参数.
3,拉伸
1.1开启总电源,打开热盘,热板电源,按工艺升温,并用测温仪测量温度,直到热盘,热板温度达到工艺要求.
1.2开启罗拉和拉伸盘,用测速表测定速度,调节罗拉,使之达到规定的拉伸倍数.
1.3将卷绕丝放到筒架上,拉伸
注意事项
(1)只有当温度达到平衡时才能测热盘热板温度.
(2)工艺一旦确定,请不要乱动.
(3)操作时请注意安全.
七,测试
1,纤维纤度测试.
2,纤维断裂强度,断裂伸长测试.
3,纤维声速取向测试.
八,计算
纺丝速度为600m/min,聚丙烯(PP)成品纤维为90dtex,拉伸倍数3.5倍,喷丝板孔数24F,孔径0.25mm,聚丙烯熔体密度0.90g/ml,计量泵转速0.6ml/r.求计量泵转速及喷丝头拉伸倍数
九,思考题
1.真空转鼓干燥机是怎样进行切片干燥的转鼓由几部分组成
2.挤压机由几部分组成各部分有哪些作用
3.清理计量泵有哪些方法比较其优缺点.
4.纺丝箱体有哪些作用
5.纺丝组件的作用是什么包括哪几个部分
6.有哪几种冷却方式使用在什么场合
7.拉伸的目的是什么拉伸机构由哪些部分组成
8.纤维变脆,发黄,纺丝工艺如何调节
9.纤维发硬,纺丝工艺如何调节
10.熔体中有气泡,是如何产生的怎样解决
11.怎样根据S-S曲线,确定纤维的拉伸倍数
12.怎样确定纤维的拉伸温度
附参考资料
1.化纤生产工艺学
2.涤纶长丝生产
3.高分子材料生产加工设备
吹风,甬道
熔融挤出
切片干燥
筛料
上油,卷绕
拉伸
熔体纺丝成型
熔体纺丝成型 一、实验目的 了解熔体纺丝机的各部分组成，掌握螺杆挤压机、计量泵的工作原理，了解纺丝工艺条件和工艺流程，设计出合理的纺丝工艺，纺制出合格的纤维 二、实验原理 一）螺杆挤压机的工作原理和结构 1、工作原理 物料从加料口进到螺杆的螺槽中，由于螺杆的转动，把切片向前推进。切片不断吸收加热装置供给的热能；另一方面因切片和切片、切片与螺杆及套筒的摩擦及液层之间的剪切作用，而由一部分机械能转化成热能，切片在前进过程中温度不但升高而逐渐熔化成熔体。熔化过程聚合物在温度、压力、粘度和形态等方面发生变化，由固态（玻璃态）转变为高弹态，随温度的进一步提高，出现塑性流动，成为粘流体（粘流态）。粘流态的聚合物经螺杆的推进和螺杆出口的阻力作用，以一定的压力向熔体管道输送 2、挤压机的结构 螺杆挤压机主要由四部分组成（见图1） 高聚物熔融装置：主要由螺杆和套筒组成，其作用是将固体的物料挤压，外加热，使其熔融成均匀的熔体，并以一定的温度、压力和排出量从螺杆头部挤出，经过熔体管道送至纺丝装置进行纺丝。按物料在螺杆中的输送、压缩和熔融等过程，一般将螺杆的的工作长度分为进料段、压缩段和计量段；根据物料在螺杆中的物理状态，将螺杆分为固体区、熔融区和熔体区。 加热和冷却系统：主要是由铝套加热器和水冷却夹套组成，其作用是通过对套筒的加热和冷却保证高聚物在工艺要求的温度范围内挤出。 传动系统：主要由变速电动机和齿轮箱组成，其作用是保证螺杆以需要的扭矩和转速稳定而均匀的工作。 电器控制系统：由温度、压力和转速控制系统构成，一方面通过熔体压力传感器控制电动机按所需要的转速运转，另一方面通过测温单元控制加热、冷却系统按设定温度工作。 二）计量泵的工作原理和结构 计量泵的作用是精确计量、连续输送成纤高聚物熔体或溶液，并于喷丝头组件结合产生预定的压力，保证纺丝流体通过滤层到达喷丝板，以精确的流量从喷丝孔喷出。 1、计量泵的结构 计量泵为外啮合齿轮泵，它由一对相等齿数的齿轮、三块泵板、两根轴和一副联轴器以及若干螺栓组成（见图2）. 2、工作原理
涤纶长纤和涤纶短纤定义(精)
涤纶长纤和涤纶短纤定义、种类及特点应用 涤纶长纤种类和特点已及应用 涤纶长丝的品种: 初生丝, 未拉伸丝(常规纺丝UDY 半预取向丝(中速纺丝MOY 预取向丝(高速纺丝POY 高取向丝(超高速纺丝HOY 拉伸丝, 拉伸丝(低速拉伸丝DY 全拉伸丝(纺丝拉伸一步法FDY 全取丝(纺丝一步法FOY 变形丝:常规变形丝(DY拉伸变形丝(DTY空气变形丝(ATY 1.涤纶全牵伸丝(FDY 特性:强度高、丝筒成型好、纤度、强度、伸长不均率小,染色均匀等优点。 用途:适合高速整经机及高速无梭织机的要求,直接用于针织和经编。广泛运用在春亚纺、摇粒绒、单面绒、金光绒、丝光绒、灯芯绒、花点绒、经编拉毛绒、经编短毛绒、经编条绒、经编平绒、经编网眼布、经编丝光绸、圈绒、平绒、五枚缎、涤塔夫、丝光绸、喷水轻盈纺(仿真丝、喷水八枚缎、纬条牛津布、套格牛津布、提花窗帘、印花窗帘等面料。 2.涤纶预取向丝(POY/高速纺卷绕丝 / 高速纺 性能:预取向度高,性质稳定,力学性能好,均匀性高,有良好的加工性能。 用途:本产品可通过进行牵伸、加弹、空气变形等工序,分别制成牵伸丝、加弹丝、空气变形丝等不同性能的产品,制成各种仿毛、仿麻、仿真丝制品,适用于机织、针织行业。 3.涤纶低弹丝(DTY/ 拉伸变形丝 / 假捻变形丝 性能:纱线是弯曲的,是经假捻变形加工后可以赋予丝蓬松效果
用途:涤纶低弹丝是针织(纬编、经编或机织加工的理想原料,适宜制作服装面料(如西服、衬衫、床上用品(如被面、床罩、蚊帐及装饰用品(如窗帘布、沙发布、贴墙布、汽车内装饰布等。 4.涤纶拉伸丝(DT/ 拉伸加捻丝 特性:能够生产各种织物,并具有不同的手感和真丝般外观,质轻透气的特性 用途:家庭装饰、服饰、产业用织物和汽车用织物,用于织造各种仿真丝绸织物等 涤纶短纤的分类及其特点 1.“大化纤”产品指的是用相对精良的进口和国产生产设备,采用聚酯熔体直接纺丝方法或聚酯切片间接纺丝方法而纺制出的涤纶短纤维。由于“大化纤”产品使用的原料基本上都是合格等级品,因而其正规产品的各项质量指标均为上乘。“大化纤”涤纶短纤维是棉纺织行业主导原料。“大化纤”生产设备是吃“细粮”的设备。 2.“中化纤”产品和“小化纤”产品生产设备采用的绝大多数是国产小化纤机械厂生产的。这类生产设备不论在规模上还是在质量上与“大化纤”所使用的生产设备都有较大的距离,所以使用这类设备生产出来的产品和“大化纤”生产出来的产品也有明显的质量差别。“中化纤”和“小化纤”使用的设备基本上是相同的。它们的主要区别在于,“中化纤”一般使用的是正规聚酯切片生产厂生产的等外产品和经过很好处理的国外进口聚酯回收瓶片。而“小化纤”使用的原料基本上就是一般的回收聚酯瓶片、聚酯回收废丝和废料、聚酯泡泡料等。 正因为此,“中化纤”和“小化纤”设备一般使用等外聚酯切片和回收后经过处理的聚酯瓶片、泡泡料作为涤纶短纤维的原料。“中化纤”和“小化纤”生产设备是吃“粗粮”的设备。 几种涤纶长纤的生产 POY:Preoriented yarn /partially oriented yarn 预取向丝。当高速纺丝的速度为
静电纺丝法简介
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 硕士生课程论文 题目静电纺丝法简介 学生姓名张辉华 学号133511018 指导教师秦毅红 学院冶金与环境学院专业冶金工程 完成时间2014.5.27
静电纺丝法简介 摘要：静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝，作为一种新颖的纳米纤维制备方法，具有许多一般纳米纤维制备法没有的优点，在国内外一直引起广泛的关注。本文主要是介绍了静电纺丝的基本原理以及研究重点，同时简要地介绍了此方法在电池材料一起其他材料上的应用。 前言 静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。静电纺丝技术在1934年首先由Formhals[1]提出, 随后的相当长一段时间又有多项专利出现。近年来，随着纳米材料研究的兴起，人们发现由电纺制得的纤维的直径可以达到纳米级，使得这种技术重新受到重视并出现了大量的文献[2]。目前, 主要是从事材料、化工和高分子领域的科学家在研究静电纺丝。 1 静电纺丝实验装置与基本原理 1.1 电纺过程 所需设备高压电源，溶液储存装置，喷射装置( 如内径 1 mm 的毛细管) 和收集装置( 如金属平板、铝箔等) 。图1为传统的单纺装置。 图1 经典的静电纺丝装置示意图
高压静电场(一般在几千到几万伏) 在毛细喷丝头和接地极间瞬时产生一个电位差，使毛细管内聚合物溶液或者熔融体(一般为非牛顿流体) 克服自身的表面张力和粘弹性力，在喷丝头末断呈现半球状的液滴。随着电场强度增加，液滴被拉成圆锥状即Taylor锥。当电场强度超过一临界值后，将克服液滴的表面张力形成射流(一般流速数m/s)，在电场中进一步加速，直径减小，拉伸成一直线至一定距离后弯曲，进而循环或者循螺旋形路径行走，伴随溶剂挥发或熔融体冷却固化，终落在收集板上形成纤维，直径一般在几十纳米到几微米之间。 除去传统的单纺丝还有其他的一些纺丝方式，如同轴静电纺丝，共轴复合纺丝就是将两种不同聚合物溶液预先不经混合, 而是各自在电场力的驱动下共轴 喷射经过同一个毛细管或注射器针头出口，得到连续的复合纤维的方法，该纤维具有核-壳结构。共轴复合纺丝设备如图2(a)所示，核-壳结构纤维如图2(b)所示。 图2 同轴纺丝和复合纤维形貌 同轴纺丝能直接接一步制备复合微/纳米线，可以制备医用复合纳米线、空心纳米管，这种方法制备出来的材料品质要明显优于涂覆法制备的材料。此外可以将碳纳米管与挥发性溶剂混合液用作内纺液, 将聚合物溶液用作外纺液, 利用溶剂的挥发性就可以携带碳纳米管渗透到外层聚合物中, 形成连续的碳纳米管增强 的复合纳米纤维。
熔融纺丝工艺试验报告
熔融纺丝工艺试验报告文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
熔融纺丝工艺实验 一，实验目的 合成纤维的成形普遍采用高聚物的熔体或浓溶液进行纺丝，前者称为熔体纺丝，后者称为溶液纺丝。本实验采用切片纺丝的方法，将聚合物熔体经过铸带，切粒等工序制成“切片”，然后在纺丝机上重新熔融成熔体并进行纺丝。 1.了解和掌握切片熔融纺丝的工艺路线和基本方法，通过熟悉并掌握常规纤维的成型条件和工艺参数。 2.了解熔融纺丝及牵伸设备的结构和各种部件的作用。 二，实验原理 整个熔体纺丝过程包括纺丝熔体的制备，熔体自喷丝孔挤出，熔体细流拉长变细，冷却固化，丝条的上油和卷绕。在切片熔融阶段，切片受热后结晶破坏，使其有一定结晶度的固体状态转变为均匀的粘流态，这是物理变化。在冷却形成阶段聚合体发生的主要是物理变化，熔融后的聚合体在一定的压力下通过喷丝孔，形成熔体细流，熔体细流刚离开喷丝板时，由于熔体的弹性效应而出现膨胀现象，使熔体直径逐渐扩大，在纺程上细流受到卷绕拉力的作用，这时纤维直径急剧变细，同时丝条运动速度逐步加快，又由于空气冷却的作用，使聚合体温度下降，粘度增高，速度增加减慢，直径变化较小，再往下聚合体凝固并逐渐冷却至玻璃化温度以下，进入玻璃态，纤维固化，又由于固化后的纤
维干燥而松散，以及纤维与设备，纤维与纤维之间相互摩擦产生静电，导致毛丝，给后加工带来困难，因此需经过给湿上油，增加纤维间抱合力，抗静电，使纤维变得柔软，平滑并获得良好的手感及弹性。 熔体纺丝过程的参数：指对纺丝过程的进行以及卷绕丝结构和性质起主导作用的参数。这类参数有：成纤高聚物的种类；挤出温度；喷丝孔直径；喷丝孔长度；纺丝线的单纤维根数；质量流量；纺丝线长度，卷绕速度；冷却条件。 三，实验仪器及工艺过程 1.纺丝工艺流程：切片、干燥、熔融挤出、冷却成形、上油、牵伸、卷绕。 2.切片干燥的目的：除去水分，提高切片的含水的均匀性，提高结晶度及软化点。 3.熔融挤出：①螺杆挤出机由螺杆，套筒，传动部分，加料斗，加热和冷却装置构成。螺杆机挤出机是纺丝机的主要部件。②从工作区来分，可分为三段，进料段，压缩段和计量段。在整个挤出过程中，螺杆完成三个操作：切片的供给，切片的熔融和熔体的计量挤出，同时使物料起到混匀和塑化作用。③螺杆高聚物的优点：螺杆的不断旋转，提高传热系数，使切片熔融过程强化，螺杆挤出机能强制输送各种粘度较高的熔体，螺杆旋转输送熔体，熔体被塑化搅拌均匀，在机内停留时间较短，一般为5-10分钟，大大减少了熔体热分解的可能性。
涤纶短纤维、涤纶长丝生产安全生产要点(2021新版)
涤纶短纤维、涤纶长丝生产安全生产要点(2021新版) The safety operation procedure is a very detailed operation description of the work content in the form of work flow, and each action is described in words. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0301
涤纶短纤维、涤纶长丝生产安全生产要点 (2021新版) 1工艺简述 1.1生产涤纶短纤维是以聚酯（PET）融体为原料送入纺丝机；或以聚酯切片为原料，经干燥、熔融后送入纺丝机，再经集束、拉伸、定型、卷曲、切断、打包、得到涤纶短纤维。 1.2生产涤纶化丝是以聚酯切片为原料，经干燥、熔融后送入纺丝机；或以聚酯融体为原料送入纺丝机，经不同的后处理得到拉伸加捻纱、拉伸变形纱、空气变形纱、全牵伸纱。 涤纶短纤维、涤纶长丝可燃。热载体联苯可燃、可爆、有毒。 2安全要点 2.1控制好切片干燥和熔融纺丝的操作，促进持平稳运行。 2.2螺杆挤压熔融纺丝是用联苯热载体加热。当联苯升温时需要
排气，排气要缓慢，以免将联苯带出；排气时严禁明火接近，不得排入室内，以免发生着火、中毒。 该岗位气温高，要做好防署降温工作。 2.3卷绕机卷绕速度很高，在操作中稍有不慎易将钩子带入，造成飞钩伤人。因此要教育操作者集中精力操作，站在有利的安全位置，以免飞钩伤害。 向废丝辊上绕丝时，如果辊上已绕有几束丝，再绕丝时应用一只手扶住原有丝束，以免丝束将钩子卷入而造成飞钩。 当割去废丝辊上废丝时，一定要用脚踏住刹闸装置，待停稳后用打结刀割去废丝。 2.4在升、降集束架时，架下严禁站人。 2.5在处理牵伸缠辊时，一定要降速或停车处理。钩丝时，集中精力，在出口处钩丝，以防钩手。 2.6注意油剂不能溢出，一旦溅出地面要及时冲洗，以防行走滑倒。 2.7切断机在开机升头时，手握丝头送入切断钩轮，如果配合不
涤纶短纤区别
涤纶短纤区别 大化纤：CHEMICAL FIBER用PET切片纺或者熔体直纺的短纤维 特点，色泽好，批号大，强力稳定，疵点少，可纺性好 小化纤：SMALL CHEMICAL FIBER用PET回料纺 特点:价格和质量参次不齐，适合国情，出口到一些质量要求不是太高的市场和领域（如填充料等） “大化纤”、“中化纤”和“小化纤” 首先这是市场上的通俗说法，不一定有准确的定义。三者都是针对聚酯短纤维（涤纶短纤维）而言的，其它的化纤产品种类暂时还不包括在内。 区别是：简单的说：“大化纤”一般规模较大的化纤企业用质量较好的切片直接生产的纤维，工艺比较先进，设备多为进口，产品质量指标比较理想，而且稳定，可纺性能比较高。反之目前市场上不少小化纤在生产中掺用可乐瓶等回收原料制作的切片，同时工艺比较落后，设备多为国产，纤维质量明显受到影响，但成本比大化纤低的多，有些质量要求不高的纱线可以混用一些小化纤。 1.“大化纤”产品指的是用相对精良的进口和国产生产设备，采用聚酯熔体直接纺丝方法或聚酯切片间接纺丝方法而纺制出的涤纶短纤维。由于“大化纤”产品使用的原料基本上都是合格等级品，因而其正规产品的各项质量指标均为上乘。“大化纤”涤纶短纤维是棉纺织行业主导原料。“大化纤”生产设备是吃“细粮”的设备。 2.“中化纤”产品和“小化纤”产品生产设备采用的绝大多数是国产小化纤机械厂生产的。这类生产设备不论在规模上还是在质量上与“大化纤”所使用的生产设备都有较大的距离，所以使用这类设备生产出来的产品和“大化纤”生产出来的产品也有明显的质量差别。正因为此，“中化纤”和“小化纤”设备一般使用等外聚酯切片和回收后经过处理的聚酯瓶片、泡泡料作为涤纶短纤维的原料。“中化纤”和“小化纤”生产设备是吃“粗粮”的设备。 3.“中化纤”和“小化纤”使用的设备基本上是相同的。它们的主要区别在于，“中化纤”一般使用的是正规聚酯切片生产厂生产的等外产品和经过很好处理的国外进口聚酯回收瓶片。而“小化纤”使用的原料基本上就是一般的回收聚酯瓶片、聚酯回收废丝和废料、聚酯泡泡料等。 由于生产设备投资的差异、原料价格方面的差异和产品质量方面的差异，从目前的价格看，一般情况下，“大化纤”涤纶短纤维产品与“中化纤”涤纶短纤维产品相差2000元/吨左右，“中化纤”涤纶短纤维产品与“小化纤”涤纶短纤维产品相差1000元/吨上下。 产品用途 “大化纤”产品应用面比较宽。“中化纤”产品在有些应用方面可以替代“大化纤”产品使用，从而为下游产品提供较大的利润空间。“小化纤”产品一般使用在对短纤维质量要求不高的领域，生产档次比较低的产品（比30s更粗的纱、喷胶棉和填充材料等）。 “中化纤”和“小化纤”涤纶短纤维产品由于设备投资相对较小，原料价格相对低廉，而且在一些应用领域可以替代“大化纤”产品使用，因而具有较大的利润空间，深受下游产品生产厂家的欢迎。 怎么区分: 可以漂一下，看看颜色，大化颜色鲜艳中化就差些，大化上色好;再就是看有没有荧光,大化是没有的.
PLA纤维熔融纺丝生产工艺探讨
PLA纤维熔融纺丝生产工艺探讨 合成纤维在纺织纤维中所占比重较高，现已广泛应用于工农业生产、服饰、家居等领域，但由于其原料大都取自石油、煤炭等不可再生资源，且使用后难降解，易造成污染，因此，可降解、再生的“绿色环保”纤维材料成为今后合成纤维研究的方向。近年来，随着聚乳酸（PLA）纤维聚合工艺的局部成熟，它被认为是最具发展前景的“绿色环保”纤维之一，它具有良好的生物降解性和循环再生性，同时又具有芯吸导湿性、良好的抗紫外线性和耐菌性、优良的阻燃性、出色的回弹性及悬垂性。PLA纤维POY—DT技术由于工艺路线简单、成本低、污染小，且常规设备进行适当改造后可以工业化生产，已经成为PLA纤维的一大生产方向。 浙江上虞新天龙化纤有限公司通过北京中丽POY纺丝线及山西晋中改造的平行牵伸机设备，已成功开发生产了50 D、98 D系列PLA长丝纤维，较大程度地克服了PLA可纺性差、易水解、纺丝成形温度窄等技术难题，提高了纤维织物的档次。本文将结合生产实例对PLA纤维的生产工艺作一定探讨。 一、生产实例 设备北京中丽POY纺丝试验线，日本汤浅导丝系统，山西晋中改造的平行牵伸机（KV 505）。 原料美国Largill Dow 公司生产的PLA切片，日本竹本公司生产的POY油剂。 工艺PLA切片→干燥→螺杆挤压→预过滤→纺丝箱→冷却上油→POY卷绕→热盘拉伸→DT纤维 二、工艺探讨 1. 切片干燥 像PET一样，PLA切片必须经过干燥处理后才能进行熔融纺丝。PLA属聚酯类产品，由于其聚合物在活跃和潮湿的环境中会通过酯键断裂发生水解而产生降解，造成分子量大幅下降，从而严重影响成品纤维的品质，因此纺丝前要严格控制PLA聚合物的含水率（<50×10-6）。PLA切片干燥后含水率与干切片特性粘度的控制尤为重要，因为含水率控制不当引起的分子量损失将给正常的熔融纺丝带来困难。 从生产试制55 dtex／24 f PLA纤维的工艺来看，长丝生产要求PLA干切片的含水率最好在30 ppm以下。适用的干燥条件为：结晶温度控制在105℃左右，切片经过脉动阀板和两两隔开的结晶热风循环通道的气流；再由氧化铝分子筛脱湿器和夹套式闭式热空气干燥；由于其熔点和玻璃化温度较低，干燥温度可控制在120℃左右，干燥时间6h以上，实现露点温度60℃。而从108 dtex／48 f PLA纤维的试纺情况来看，其预结晶和干燥温度可比55 dtex／24 f的略高3～4℃，干燥时间可略短。 2. 熔融纺丝
PLA纤维熔融纺丝工艺
PLA纤维熔融纺丝生产工艺 合成纤维在纺织纤维中所占比重较高，现已广泛应用于工农业生产、服饰、家居等领域，但由于其原料大都取自石油、煤炭等不可再生资源，且使用后难 降解，易造成污染，因此，可降解、再生的“绿色环保”纤维材料成为今后合 成纤维研究的方向。 近年来，随着聚乳酸（PLA）纤维聚合工艺的局部成熟，它被认为是最具发 展前景的“绿色环保”纤维之一，它具有良好的生物降解性和循环再生性，同 时又具有芯吸导湿性、良好的抗紫外线性和耐菌性、优良的阻燃性、出色的回 弹性及悬垂性。 PLA纤维POY－DT技术由于工艺路线简单、成本低、污染小，且常规设备进 行适当改造后可以工业化生产，已经成为PLA纤维的一大生产方向。 浙江上虞新天龙化纤通过北京中丽POY纺丝线及山西晋中改造的平行牵伸 机设备，已成功开发生产了50D、98D系列PLA长丝纤维，较大程度地克服了PL A可纺性差、易水解、纺丝成形温度窄等技术难题，提高了纤维织物的档次。 一、生产实例 设备 北京中丽POY纺丝试验线， 日本汤浅导丝系统，山西晋中改造的平行牵伸机（KV 505）。
原料 美国Largill Dow 公司生产的PLA切片， 日本竹本公司生产的POY油剂。 工艺 PLA切片→干燥→螺杆挤压→预过滤→纺丝箱→冷却上油→POY卷绕→热盘拉伸→DT纤维 二、工艺探讨 1. 切片干燥 像PET一样，PLA切片必须经过干燥处理后才能进行熔融纺丝。 PLA属聚酯类产品，由于其聚合物在活跃和潮湿的环境中会通过酯键断裂发生水解而产生降解，造成分子量大幅下降，从而严重影响成品纤维的品质，因此纺丝前要严格控制PLA聚合物的含水率（<50×10-6）。 PLA切片干燥后含水率与干切片特性粘度的控制尤为重要，因为含水率控制不当引起的分子量损失将给正常的熔融纺丝带来困难。 从生产试制55dtex／24 f PLA纤维的工艺来看，长丝生产要求PLA干切片的含水率最好在30ppm以下。
熔融法纺丝法制备辐射制冷织物
熔融纺丝法制备辐射制冷织物的研究方案 一、研究背景 在织物表面涂覆辐射制冷涂料的方法制备的辐射制冷织物存在许多局限性，如不透气性、质地较硬、手感不良、不耐磨和洗涤，该织物制品的适应性差，应用场景受限。为了改善辐射制冷织物的上述局限性，通过熔融纺丝的方法将具有高反射和高发射的功能填料在纺丝的过程中熔融到其中，制得具有高反射和高反射的织物纤维丝，再用途根据要求将该织物纤维丝纺织成所需织物，通过此方法制得具有高反射和高发射的辐射制冷织物，弥补了涂层法制得的织物不透气性的缺陷，该织物主要应用于服装领域。 二、原材料 熔融纺丝法制备辐射制冷织物所需原材料主要分为两大类，一是功能填料类，提供高反射和高发射功能；二是载体类，功能填料均匀分布于载体中，也是纺丝的主要原料，如表1： 表1 原材料种类 三、试验方案 1. 载体材料筛选 以载体的断裂伸长率和断裂力指标，筛选出最佳的载体材料。 从市面上调研选择几种纺丝用原料，如PE、PP、PET、TPU等改性后的母粒。称取适量的母粒放在50 mm×100 mm×3 mm的不锈钢模具中，在马弗炉中熔融，制得一块长条状样品，测定样品的断裂伸长率和断裂力，择优选择合适的载体材料。
注：a）需要若干不锈钢模具，尺寸50 mm×100 mm×3 mm； b）马弗炉，最高温度＞800℃，精度±2℃。 2. 功能填料的筛选 根据辐射制冷涂料的相关研究经验，推荐一种或几种填料。 3. 配方优化 根据优选出的载体材料和确定的功能填料，通过试验初步确定1~2种配方。 表2 试验方法 配合比设计，控制功能填料掺量（内掺法）为10%不变，改变功能填料的种类及各填料的复合比例，确定功能填料配合比例；控制功能填料的配合比例不变，改变母粒与复合填料的比例，确定性能较优的实验室配方。 4. 纺丝 根据实验室初步确定的原料配比，在纺丝机上进行纺丝，制得成卷纤维丝。
谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计(1)
设备与工厂 Equipment &Factory 收稿日期:2008202220 作者简介:王维新(1961-),女,1984年毕业于沈阳建筑工程学院机械制造工艺与设备专业,现主要从事非织造布设备的研制工作,高级工程师。 谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计 王维新 (辽宁天维纺织研究建筑设计有限公司,辽宁沈阳110016) 摘要:概述了纺丝模头的作用,介绍了熔融纺丝生产线上纺丝模头的设计、材料选择、加工及维护保养等。 关键词:非织造布;纺粘法:纺丝模头;设计 中图分类号:TS173.8 文献标识码:A 文章编号:100522054(2008)0320044204 在熔融纺丝技术中,纺丝模头是纺丝设备中比较关键的部件,它与喷丝板组合直接影响产品的质量,控制着生产线的产量。因此要提高熔融纺丝技术水平,首先要设计制造出高品质的纺丝模头。纺丝成型是一个很复杂的过程,涉及到高分子材料学、流体力学、热力学、摩擦学、机械学等多种学科。加之受不同原料生产工艺和产品要求的制约,纺丝模头的设计相对于其它成型模具的设计更为困难。 1 设计及应用 为了确保喷丝板喷出的丝径均匀连续,就必须保证纺丝模头沿整个长度和宽度上获得均匀的熔流,并且使各喷丝孔喷出的丝束流量相同、压力损失相等和剪切速率相同。设计中应采用优化的流道设计,各流道的几何中心在设计中应考虑对称,为了避免熔体的渗漏,注意尽量减少模头内型腔面积。流道根据产品要求设计成各种形状,分为大、小衣架式模头、T 型模头和鱼尾型模头几种。目前在单泵纺丝箱中应用最广的是带衣架形熔体分配器的衣架式模头,而多泵箱体采用的是多个小衣架式模头,设计合理,可实现满意的熔体分配,且最大限度地不受工作条件的影响。 判断纺丝模头设计是否合理、熔体分配质量的 好坏很大程度上取决于模头流道的形状,设计中应选用压力降最小、聚合物均匀挤出且停滞时间最短的流道结构。对于衣架式模头,特定的材料和特定纵横比的截面,存在一个过渡区长度和扩散角的最佳组合。 挤出机挤出的熔体经预过滤器、熔体分配管路输送到纺丝泵,进入纺丝模头,整板式纺丝模头的作用就是使来自挤出机的熔体按要求的方式均匀地分配,因此,纺丝模头是纺丝箱体除纺丝泵、纺丝组件外的的核心部件,并且是主要承重件。 2 纺丝模头的机械设计 模头的机械设计是指模头工作过程中产生的变形和受力的计算、所用材料和热处理工艺的选择。设计中要保证模头工作中不被破坏,保证使熔流均匀分配并符合流变学要求的几何形状。 (1)内压下与组件密封表面的设计; (2)内压下模头壁产生的变形在允许的范围内 的设计。 纺丝模头的机械设计与流变设计有着密切的联系,设计时,首先用流变学设计将流道几何尺寸限定下来,再通过流动计算估计压力分布。流动计算在工作范围内按最大粘度、最低温度和最大挤出量进行,从而确定模头中压力和壁上的剪切应力。校验模头弯曲变形和剪切变形中的作用力可根据应力和流道壁的面积进行计算,设计中还必须要考虑模头重量的影响。 第16卷第3期2008年6月 非织造布Nonwovens Vol 116,No 13 J un 1,2008
纤维的熔融纺丝
纤维的熔融纺丝 H2H2C6H4 摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OC-C OCO CO]-，简称PET，为高分子 聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。本文对PET的生产进行了详细的概述，包括其原料组成、常用催化剂以及聚合酯化的各种方法和操作流程,同时介绍了涤纶的制备方法和工艺流程，包括纺丝中各组件的作用和控制要点。 关键词：涤纶二步纺聚对苯二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸乙二醇 1 引言 纤维成形过程包括液体纺丝及液体细流的冷却固化过程。纺丝成形的方法较多，目前工业生产上主要采用熔法、干法及湿法。这三种方法的纺丝及冷却固化过程的基本原理虽有相同之点，但各有其特点。 （1）熔法纺丝 熔法纺丝是很早就实现了工业化的纺丝法，无论从纺丝原理到生产实际过程都是很成熟的方法。聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃类纤维等均用此法生产。熔法纺丝是在熔融纺丝机中进行的。聚合物颗粒加入纺丝机后，受热熔融而成为熔体。此熔体通过纺丝泵打入喷丝头，在一定的压力下熔体通过喷丝头的小孔流出，形成液体细流。细流在纺丝通道流出时同空气接触，进行热交换冷却固化成为初生纤维。纺丝中丝线的粗细及根数受到通道冷却速度的限制，所以纺丝的速度也受冷却速度的限制，一般可达1000～1500米／分。如果采取措施，能强化冷却固化过程，改进通道的冷却条件，纺丝的速度可提高到4000～5000米／分。纺成的丝线越粗，成形速度就越低。 熔体成形法所制得的纤维的纤度为0.25～20特，（注：9旦为1特）要形成更细的纤维将会增加成形的不稳定性，并降低生产能力。如形成太粗的纤丝则传热困难，并将增加通道的长度。如果用软化聚合物的方法成形，由于熔体的粘度太大，不可能将熔体从直径很小的喷丝孔中压出，所以不能生产很细的丝线。在熔法及软化聚合物法制成纤度大的单丝时为了强化冷却过程，可以采用冷却浴（水浴及水溶液的方法）进行冷却。用此法一般生产聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯及其它聚合物的单丝，成形的速度不大，一般为30米／分左右。 （2）干法纺丝 聚合物溶液干法成形时用纺丝泵喂料，从喷丝孔流出的液体细流送入成形通道，在此通道中吹入热空气蒸发溶剂，制得的丝线送入卷绕装置。干法成形时溶剂的蒸发使聚合物产生解溶剂化作用，细流的流动性急剧下降，使其转为固态。干法成形的纤维有醋酸纤维、聚烯烃、聚氯乙烯、过氯乙烯等纤维。 用挥发性溶剂增塑聚合物的成形与溶液干法原则上区别不大。一般是聚氯乙烯和聚苯乙烯采用此法成形。
聚乳酸纺丝
聚乳酸的成型加工方法及其应用 摘要：简单介绍了聚乳酸的聚合方法和目前聚合工艺方面的新发展。介绍了聚乳酸纤维的纺丝方法、聚乳酸熔融纺丝工艺流程及目前国内外聚乳酸纤维的生产、开发情况。比较了聚乳酸纤维与涤纶等合成纤维及真丝等天然纤维的物理性能指标。纺丝用聚乳酸合成和聚乳酸纤维纺丝的方法、优缺点和国内外研究现状,对聚乳酸纤维的降解性能、物理机械性能和染色性能进行了述评。最后,介绍了聚乳酸纤维在医药、织物和非织造布方面的应用。 关键词：聚乳酸;聚合;溶液纺丝;熔融纺丝;应用 引言 合成纤维出现以后,发展速度非常快,用量非常大,但是它使用后的废弃物对环境造成了极大的威胁。从环保的观点出发,研究开发可生物降解的纤维原料已变得非常迫切。目前聚乳酸的合成技术逐渐成熟,在纺织领域的应用非常广泛,聚乳酸纤维的开发非常吸引业界人士的关注,它是采用玉米等自然资源为原料制取的纤维,从原料到废物完全可以再生利用,对环境完全没有危害。这里主要介绍纺丝用聚乳酸的合成及聚乳酸纤维的性能和研究现状。 聚乳酸的合成 聚乳酸并不是一种全新的高分子。早在1932年,被誉为高分子化学之父的Carothers采用直接缩合的方法将乳酸在有机溶剂和真空状态下反应得到聚乳酸,但未能工业化。直到20世纪60年代,由丙交酯(LA)开环聚合得到高相对分子质量的PLA,并根据聚乳酸能在人体内分解的特性,将其应用于医用材料领域,人们才再次掀起PLA研究的热潮。 聚乳酸一般可以通过两种方法聚合:一种是乳酸的直接聚合,另一种是丙交酯的开环聚合。熔融缩聚是直接合成聚乳酸的方法之—,最近备受关注。但是如果只是通过熔融缩聚还不能得到高分子量的聚乳酸,必须在熔融缩聚后进行固相缩聚,使聚乳酸大分子链继续增长,以提高产物分子量。目前还有一些人通过在乳酸预聚物中加入扩链剂的方法获得高分子聚合物,但是这种方法在合成过程中会用到一些有机溶剂,对环境造成污染。 该反应存在两个平衡反应: (1)伴随着聚乳酸末端-COOH基和-OH基的缩合脱水的酯化平衡反应。 (2)聚乳酸与丙交酯之间的环线平衡反应。 合理控制上述两个平衡过程,使反应向缩聚的方向深入进行,将有利于聚乳酸分子量的提高。在有效脱水和抑制解聚反应这两个关键技术上采取有效的措施,可使聚合反应得以顺利进行,从而获得高分子量聚合物。
涤纶长纤和涤纶短纤定义、种类及特点应用
涤纶长纤种类和特点已及应用 涤纶长丝的品种: 初生丝, 未拉伸丝（常规纺丝）UDY 半预取向丝（中速纺丝）MOY 预取向丝（高速纺丝）POY 高取向丝（超高速纺丝）HOY 拉伸丝, 拉伸丝（低速拉伸丝）DY 全拉伸丝（纺丝拉伸一步法）FDY 全取丝(纺丝一步法）FOY 变形丝：常规变形丝（DY）拉伸变形丝（DTY）空气变形丝（ATY） 1.涤纶全牵伸丝（FDY） 特性：强度高、丝筒成型好、纤度、强度、伸长不均率小，染色均匀等优点。 用途：适合高速整经机及高速无梭织机的要求，直接用于针织和经编。广泛运用在春亚纺、摇粒绒、单面绒、金光绒、丝光绒、灯芯绒、花点绒、经编拉毛绒、经编短毛绒、经编条绒、经编平绒、经编网眼布、经编丝光绸、圈绒、平绒、五枚缎、涤塔夫、丝光绸、喷水轻盈纺(仿真丝)、喷水八枚缎、纬条牛津布、套格牛津布、提花窗帘、印花窗帘等面料。 2.涤纶预取向丝（POY）/高速纺卷绕丝/ 高速纺 性能：预取向度高，性质稳定，力学性能好，均匀性高，有良好的加工性能。 用途：本产品可通过进行牵伸、加弹、空气变形等工序，分别制成牵伸丝、加弹丝、空气变形丝等不同性能的产品，制成各种仿毛、仿麻、仿真丝制品，适用于机织、针织行业。 3.涤纶低弹丝（DTY）/ 拉伸变形丝/ 假捻变形丝 性能：纱线是弯曲的，是经假捻变形加工后可以赋予丝蓬松效果 用途：涤纶低弹丝是针织(纬编、经编)或机织加工的理想原料，适宜制作服装面料(如西服、衬衫)、床上用品(如被面、床罩、蚊帐)及装饰用品(如窗帘布、沙发布、贴墙布、汽车内装饰布)等。 4.涤纶拉伸丝（DT）/ 拉伸加捻丝 特性：能够生产各种织物，并具有不同的手感和真丝般外观,质轻透气的特性。 用途：家庭装饰、服饰、产业用织物和汽车用织物,用于织造各种仿真丝绸织物等 涤纶短纤的分类及其特点 1.“大化纤”产品指的是用相对精良的进口和国产生产设备，采用聚酯熔体直接纺丝方法或聚酯切片间接纺丝方法而纺制出的涤纶短纤维。由于“大化纤”产品使用的原料基本上都是合格等级品，因而其正规产品的各项质量指标均为上乘。“大化纤”涤纶短纤维是棉纺织行业主导原料。“大化纤”生产设备是吃“细粮”的设备。 2.“中化纤”产品和“小化纤”产品生产设备采用的绝大多数是国产小化纤机械厂生产的。这
物理熔融纺丝操作规程
岗位操作责任制 转鼓工 1、操作流程：投料→干燥→试纺看色→出料→清洁鼓。 2、严格按工艺单进行投、出料，不允许无故拖延时间，影响正常 生产。 3、投料：将转鼓进料口对准投料口，把已配好的原辅料依次经过 漏斗加入鼓中，待原辅料全部投完，将转鼓投料口的盖子盖好（注意不要忘记盖子上的密封垫子，以防漏真空）。启动电机，使转鼓正常。 4、干燥：待庄股温度升到95-100℃，关好放气阀门，启动真空泵， 检查冷却水是否正常，然后先打手动开前级泵，待真空下降后再打自动，直至罗茨泵开启。一小时做一次记录，观察蒸汽压力和升温情况，发现问题，及时解决。 5、出料：应由转鼓组长通知化验室取样做含水，待含水合格后方 可出料，出料时，清理料车，保证料车无残余料，按工艺要求试纺看色。 6、转鼓应该根据品种的改变，安排清洗鼓，确保颜色。 7、下班时，必须对设备、仪表、料仓、地面进行全部清扫。 纺丝工序 （一）升温 1、配合电工、机修人员检查电器、仪表、线路、设备是否正常。
2、先升过滤器、箱体、大法兰，后升螺杆，当箱体、过滤器、大 法兰升到90-100℃时，观察是否有水蒸气或油水共沸物冒出。恒温2小时左右（特别是新加入的导热油）。恒温的目的是把水蒸气蒸发出来，然后再升到120℃再恒温，再升到150℃，再恒温，然后升到200℃，直至升到工艺要求的设定温度。 （二）开车 1、检查一下预热炉内所需要的组件，是否合格。 2、检查一下计量泵是否灵活（预先用手盘动）。 3、检查一下各区温度是否符合工艺要求。 4、开启螺杆，打开进料口，观察一次过滤器及出料口出浆情况。（三）纺丝 1、待浆正常后，按要求装还组件，合格打铃下丝。 2、纺丝过程中检查硬头丝、注头丝、毛丝等，有问题及时处理。 3、设备运转出现故障，及时汇报到分厂。 4、遇到突然停电，在半小时之内做好保温工作，超过30分钟以 上，做好拆头工作。 （四）交接班 1、本班出现的问题不允许拖到下一班，不当班解决的，汇报分厂。 2、各工作区的卫生下班必须清洁干净。 组件工序 1、班中检查煅烧炉，真空炉运行是否正常。
第三章熔体纺丝工艺原理总结
第三章熔体纺丝工艺原理总结 概述 熔体纺丝属于聚合物直接纺丝方法，相对于溶液纺丝方法而言，工艺简单，速度快，对环境影响较小，适合于几乎所有热塑性聚合物的纺丝。溶液纺丝分为干法纺丝（使用挥发性溶剂）和湿法纺丝（采用非挥发性溶剂）两种方法。由于涉及到溶剂的回收和物质交换，因此纺丝速度低于熔体纺丝，而且溶液纺丝成形过程中丝条所经受的拉伸少，纤维强力低，因此应用很少，只有少数聚合物纺丝使用。 PP、PE、PA 和PET一般采用熔体纺丝；醋酯、聚氨酯和一部分PAN采用干法纺丝；粘胶纤维、维纶、铜氨纤维和大部分PAN纤维采用湿法纺丝。 思考题：试比较熔体纺丝、干法纺丝和湿法纺丝法的工艺特征和产品特征。 第一节熔体纺丝成网工艺原理 聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝束经气流冷却牵伸后，均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经固网工序（热粘合、化学粘合、水刺或针刺）加固后成为熔体纺丝成网法非织造材料。 1、工艺流程为： 聚合物切片→切片烘燥→熔融挤压→纺丝→冷却→牵伸→分丝→铺网→加固→切边→卷绕 2、纺粘非织造工艺参数：聚合物种类、熔融挤压条件、纺丝孔尺寸、冷却空气、拉伸/牵伸方式、固网方法（重点掌握热轧粘合工艺参数对纺粘非织造布结构和性能的影响）。 思考题：试画出化纤长丝生产和纺粘非织造布生产工艺流程图，并标出每个工艺步骤的名称和作用。 一、熔体纺丝工艺特点 熔体纺丝工艺具有过程简单和纺丝速度高的特点，在熔体纺丝过程中，成纤高聚物经历了两种变化，即几何形状的变化和物理状态的变化。 几何形状的变化是指成纤高聚物经过喷丝孔挤出和拉长而形成连续细丝的过程；物理变化即先将高聚物变为易于加工的流体，挤出后为保持已经改变了的几何形状和取得一定的化纤结构，使高聚物又变为固态。
熔融纺丝及纤维性能
熔融纺丝及纤维性能 测试(1) 大型工艺实验讲义 编者龚静华 东华大学材料学院 2000年12月 一,实验目的 熔融纺丝工艺实验是一个全面,系统的工程训练,学生通过亲自动手操作,提高实际动手能力和解决问题的能力. 熟悉,了解熔融纺丝整个工艺流程 熟悉,了解熔融纺丝设备. 能根据纤维成品要求,确定和控制纺丝工艺. 进一步掌握化学纤维测试技术. 进一步加深理解化学纤维成型工艺理论. 二,工艺流程 三,主要设备 1,切片干燥设备 目前切片干燥设备主要有真空转鼓干燥,组合式干燥等.实验室干燥设备主要是真空烘箱. 1真空转鼓干燥 真空转鼓干燥机主要有转鼓部分,抽真空系统和加热系统三部分组成,见图1. 真空转鼓干燥机干燥质量高,可在较低温度下干燥切片,适合易氧化或热敏性的高聚物.但由于干燥时间长,生产能力低,不能连续生产等,所以适用于小批量,多品种及一些特种纤维的生产. 图1 真空转鼓干燥机 1-进,出料口2-人孔3-抽真空管4-热载体入管 5-热载体回流管6-转鼓夹套7-电动机8-减速机9-齿轮 2组合式干燥设备 这种干燥设备主要有预结晶器,充填干燥器和热风循环系统三部分组成.切片首先经过预结晶器除去大部分水分(主要是表面吸附水),并具有一定的预结晶度,软化点提高,使切片在高温下不再发生粘连,然后进入充填干燥器,在干燥器内保证足够的停留时间充分去除切片水分.由于组合式干燥机较好运用了切片干燥原理,因而具有连续干燥,效率高干燥质量好且稳定等特点.图2是KF公司切片干燥机流程. 2,纺丝机 一般纺丝机由螺杆挤出机,箱体,计量泵,纺丝组件,纺丝吹风窗,甬道和卷绕间等组成,并配有仪表柜,变频柜和电气设备. 2.1杆挤出机由螺杆,套筒,冷却夹套,电加热夹套,电动机,减速箱以及控制仪表和测量仪表等组成. 图2 KF公司切片干燥流程 1-过滤器2-空气冷却器3-气水分离器4-除湿器 5-热交换器6-干燥风机7-电加热器8-充填干燥塔 9-回风风机10-旋风分离器11-湿切片料仓12-加热器 图3 螺杆挤出机结构示意图 1-螺杆2-套筒3-法兰4-加热套5-电热棒
高速纺丝对聚酯质量和切片干燥的要求
高速纺丝对聚酯质量和切片干燥的要求 1聚酯质量的要求聚酯纺丝有熔体直接纺丝和切片纺丝两种，不同的聚酯熔体和切片对纺丝和成品的质量影响极大。纺丝情况及POY的质量不但与聚酯的相对分子质量及其分布、熔体的流变特性和切片的热容量等有关，而且与切片的凝聚粒子含量、聚合时加入催化剂的沉淀物、灰分和其他机械杂质的含量以及所加TiO2的特性等有关。纺丝工艺不同，会使纺丝情况不同，对原料的要求也不同。高速纺丝对聚酯质量有如下要求：(1)聚酯中机械杂质及凝聚粒子的含量愈低愈好，熔体特性粘度的波动值最好小于0.01，其中心值在0.63～0.68之间，以偏高为佳。较高的特性粘度有利于制得良好的POY，但过高会造成纺丝困难和毛丝增多。(2)聚酯的相对分子质量分布窄，分布指数α小(α α大者，纺丝成形不良，产生飘丝和并丝，疵点多，无油丝粘度波动大，纤维的强伸度波动大。聚酯的相对分子质量高，在纺程上可承受大的拉力，对纺丝有利。但聚酯相对分子质量太高时，大分子链太长，难以展开和伸直，使分子取向所需要的力也大，并可能导致不完全取向。聚酯相对分子质量太低时，则大分子链短，从喷丝孔挤出和拉伸取向时，在张力作用下易产生断裂。故其平均相对分子质量应适中。聚酯的相对分子质量在很大程度上决定着纤维的性能，同时
对纺丝工艺条件有很大的影响。最佳的相对分子质量范围应选择在对纺丝工艺条件和产品质量最不敏感的区域。(3)聚酯熔体的过滤性能好。描述和判定聚酯熔体的过滤性能，可用在过滤面积S(m2)上通过一定时间G(min)的熔体的平均压力降△P来表示，其值A称为过滤系数，表示如下：如果A值小，表示过滤性能好。过滤性能好的切片，预过滤器的出口起始压力有一个比较稳定的阶段，然后慢慢下降；过滤性能差的，没有稳定阶段，其压力迅速下降，甚至呈直线下降。(4)切片中的粉屑含量少。若切片中粉屑含量较多，纺丝时喷丝板粘板严重，新使用的喷丝板8～12h 后就会出现粘板现象，从而造成纺丝成形恶化，甚至产生注头或块状疵点，纺丝组件使用寿命缩短，侧吹风窗上会积满粉尘，影响冷却吹风的风速及分布的均匀性，从而使POY 质量低劣。粉屑的熔点比普通切片高10～15℃，一般的纺丝温度下难以熔透；此外，粉末中含有较多的不熔物和凝聚粒子，导致其可纺性变差。为了使切片可纺性良好，切片的粉屑含量应小于0.1％。(5)切片中的凝胶含量尽可能少，尤其不能存在老凝胶。凝胶是聚酯热裂解形成的三向交联聚酯，是一种无明显熔点的胶状物。聚酯的热降解受制造过程中温度、停留时间、氧的存在等因素的影响。所以在聚合和纺丝过程中应尽量减少熔体停留时间，温度应尽可能保持低一些，同时所有可能引起聚合物降解的容器和管道应尽量地
3、第三章 纺丝设备
第三章纺丝设备 熔融法纺丝适用于加工热分解温度高于熔融温度的聚合物，主要为涤纶、腈纶、丙纶的生产。 熔融法纺丝设备主要包括： 螺杆挤压机纺丝箱体计量泵纺丝组件冷却装置五个部分。纺丝速度5000-8000m/min 湿法纺丝适用于加工热分解温度低于熔融温度的成纤聚合物，例如腈纶、粘胶纤维、芳纶、高强度聚乙烯纤维等。 主要设备包括: 原液制备装置过滤器混合器计量泵喷丝头组件浴槽 因为丝束的凝固过程涉及到传质，所以湿法纺丝的速度比熔体纺丝慢得多，一般为50-200s/min 干法纺丝设备目前国内使用较多的是引进杜邦公司的腈纶干法纺丝技术。 主要包括：原液制备装置、过滤器、混合器、计量泵、喷丝头组件、介质传热、溶剂蒸发（丝束成形）以及挥发溶剂的回收系统。 第一节螺杆挤压机 螺杆挤压机的作用是把固体高聚物熔融后以均质、恒定的温度和稳定的压力输出高聚物熔体。有卧式和立式两种类型，主要为卧式螺杆挤压机为主。 一、螺杆挤压机的工作原理和结构 （一）工作原理 物料从加料口进入到螺杆的螺槽中，由于螺杆的转动，把切片推向前进。切片在前进过程中温度升高而逐渐融化为熔体，状态由玻璃态---高弹态---粘流态。粘流态的聚合物经螺杆的推进和螺杆出口的阻力作用，以一定的压力向熔体管道输送。 （二）挤压机的结构 螺杆挤压机由四部分组成：PPT8 高聚物熔融装置：主要有螺杆和套筒组成，其作用是将固体的物料挤压，外加热，使其熔融成均匀的熔体，并以一定的温度、压力和排出量从螺杆头部挤出。 加热和冷却系统：主要由铝套加热器和水冷却夹套组成，其作用是通过对套筒的加热和冷却保证高聚物在工艺要求的温度范围内挤出。 传动装置：主要由变速电动机和齿轮箱组成，其作用是保证螺杆以需要的扭矩和转速稳定而均匀地工作。 电器控制系统：由温度、压力和转速控制系统构成，一方面通过熔体压力传感器控制电动机按所需要的转速运转，另一方面通过测温元件控制加热、冷却系统按设定温度工作。