熔体纺丝成型

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合成纤维第三章熔体纺丝

熔体纺丝是一元体系，只涉及聚合物熔体丝条与冷却介质间的传热，纺丝体系没有组成的变化，而干法和湿法纺丝分别为二元体系（聚合物+溶剂）和三元体系（聚合物+溶剂+沉淀剂）。
在纺丝过程中，聚合物熔体以一定的流量自喷丝板细孔挤出，在喷丝板到卷绕装置之间，丝条必须被拉伸至需要的细度并充分地冷却固化。喷丝板的孔径一般为，而卷绕丝的直径仅为20-30μm，熔体出喷丝孔后，丝条的直径需成十倍的减小，丝条就应成百倍地被拉伸，因此卷绕的速度就应成百倍地高于挤出速度。
固化长度指熔体细流从喷丝孔口到固化点的长度，这是纤维结构形成的关键区域。
1
2
冷却固化
冷风从四周吹向纤维的环形吹风，适用于短纤维的多孔纺，能有效地提高纤维质量。
冷却吹风方式
横吹风：风向与纤维垂直
直吹风：风向与纤维平行
冷却室内吹出冷空气的风速、风温需要均匀恒定，以保证熔体细流在纺丝过程中的温度分布、速度分布和固化点的位置恒定。纤维所受的轴向拉力恒定才能制得粗细和结构均匀的纤维。
1
2
熔体的弹性的几种表现
孔口胀大效应纺丝流体的应变松弛爬杆现象液体的弹性回缩
螺杆挤出机
计量泵
喷丝板
熔体细流喷出后受到冷空气的作用而冷却固化。细流和周围介质的热交换主要以传导和对流方式进行。熔体细流的温度在冷却过程中逐步下降，粘度则不断提高，当粘度提高到某临界值而卷绕张力已不足以使纤维继续变细时，便到达了固化点。
第三章熔体纺丝（melt spinning）工艺原理熔体纺丝的定义及适用范围将高分子聚合物加热熔融成为一定粘度的纺丝熔体，利用纺丝泵连续均匀地挤压到喷丝头，通过喷丝头的细孔压出成为细丝流，然后在空气或水中使其降温凝固，通过牵伸成丝。第一节概述

第六章-2-熔融纺丝

图
（3）影响取向的因素
①聚合物分子量：M ②卷绕速度纺程上不结晶时：VL↑，使σxx Δn ↑ 纺程上结晶时：VL↑，使σxx ↑ 微晶取向↑ 进一步使VL↑↑，Δn 变化缓慢 ③熔体泵供量（细度不变）：W ↑ Δn↓ ④ 纤维细度（泵供量不变）：d↓ Δn ↑ ⑤环境介质温度的影响：Ts ↑ Δn↓ ⑥熔体温度的影响：To ↑ Δn↓ ηe ↑ σxx ↑ Δn ↑
两个重要的结论：（1）在横吹风时（Vx =0， V y=a）的传热系数为纵向吹风（Vx=a， Vy=0）时的两倍
（2）在纺丝线上丝条冷却的控制因素是变化的
=0.428A-0.3332Vy0.334 =0.428A-0.333Vx0.334 在纺程上部, Vx<<8Vy（Vy/ Vx >>0.125）时在纺程下部, Vx>>8Vy（ Vy/ Vx << 0.125）时
卷曲，上油，切断和打包整个工序。

长丝的后加工－拉伸
拉伸加捻示意图 1—筒子架 2—卷绕丝筒 3，8—导丝棒 4—喂入辊 5—上拉伸盘 6—加热器 7—下拉伸盘 9—钢领 10—筒管 11—废丝轴 12—钢丝圈
拉伸加捻流程
POY丝假捻变形的加工
POY丝假捻变形的加工原理
利用纤维的热塑性，经过“变形”和热定型而制得的高度卷曲蓬松的弹力丝。加捻、热定型、解捻这三个过程在同一台机器上完成。
②表面张力Fs
纺丝液的拉伸流动使流体比表面积增大，但表面张力要使液体表面趋于最小， Fs是一种抗拒拉伸的作用力。 Fs=2π(R0-Rx) λ Fs仅在液态区域内起作用；熔纺中一般很小，除了纺低分子量物料外可忽略。
③摩擦力Ff

熔体静电纺丝技术

熔体静电纺丝技术
熔体静电纺丝技术是一种新型的纳米材料制备技术，它通过将高分子
材料或金属材料加热至熔化状态，然后通过高压电场使其在空气中形
成纳米级的纤维。

这种技术具有制备纳米级材料的高效性、低成本和
易于控制等优点，因此在材料科学、生物医学、纺织工业等领域得到
了广泛的应用。

熔体静电纺丝技术的原理是利用高压电场将熔化的高分子材料或金属
材料从喷嘴中喷出，然后在空气中形成纳米级的纤维。

这种技术的关
键在于高压电场的控制，它可以调节纤维的直径、形态和排列方式等
参数，从而得到不同性质的纳米材料。

熔体静电纺丝技术的应用非常广泛，其中最重要的是在材料科学领域。

通过这种技术制备的纳米材料具有很高的比表面积和特殊的物理、化
学性质，可以用于制备高性能的传感器、催化剂、电池等材料。

此外，熔体静电纺丝技术还可以制备纳米级的药物载体，用于生物医学领域
的药物传递和组织工程等方面。

在纺织工业领域，熔体静电纺丝技术也有着广泛的应用。

通过这种技
术制备的纳米纤维可以用于制备高性能的纺织品，如防护服、过滤材料、医用敷料等。

此外，熔体静电纺丝技术还可以制备具有特殊功能
的纺织品，如防辐射、防静电、防紫外线等。

总的来说，熔体静电纺丝技术是一种非常有前途的纳米材料制备技术，它具有高效、低成本、易于控制等优点，可以用于制备各种高性能的
材料。

随着技术的不断发展，相信熔体静电纺丝技术将会在更多的领
域得到应用。

熔体纺丝工艺原理

�
σ 12 ηγ̇ γ = = = τγ̇ = N Re,el G G
PP比PET纺丝流体的非牛顿性强，弹性显著，τ值和ψ值越大，总法向应力差和胀大比越大。因此流体的粘弹本质是决定胀大比的内因。 � 适当提高纺丝温度，控制适宜的分子量，适当增大喷丝孔径（0.4mm），以及增大喷丝孔长径比（L/D值大于2）和降低剪切速率。都是可以减小细流的胀大比，改善 PP的可纺性能。
�
1.简述影响纺丝流体弹性的因素及其对成形的影响。 2. 什么是孔口胀大？纺丝流体产生孔口胀大的原因是什么？并说明欲提高纺丝产量会遇到哪些问题？怎样克服？ 3. 纺丝流体出现不稳定流动的原因是什么？ 4. 什么是纺丝流体的可纺性？表征可纺性的方法有哪些？纺丝中如何避免出现毛细断裂和内聚断裂？ 5. 简述纺丝流体的挤出类型及其影响因素。
dmax时， d= d=d
dv x ̇x = ε =0 dx
X<10mm 弹性释放。
1.PA6，2.PET，3.PS
Ⅱ形变（细化）区：丝条拉伸流动，拉长变细。 Vx ↑, d ↓，出现极大值， X=50-150cm 2 dv d vx a Ⅱ ： x > 0, >0
dx dx 2
̇ ( X ) ↑ x ≈ 10cm T高， η 小，形变大。 ε V(x)增加快，大部分形变在此发生。
�
原则上，这两种断裂机理都能独立地对丝条的断裂起作用。两种断裂机理起控制作用的条件： η、 V0 较小时毛细破坏起控制作用 η、 V0 较大时内聚破坏起控制作用在某一中间范围χ* 有极大值，可纺性最好
4. 纺丝中可能发生的断裂
表面张力（达因/cm2） PP.PE PA.PET 30－50 30－80
)=

熔体纺丝(melt spinning)工艺原理

冷卻速率增加，結晶所需時間降低，結晶速率隨
紡速提高而增加。

取向使結晶速率大大增加的原因，可以概括為兩類：一，從結晶理論的角度看，大分子取向區域越大，生成晶核的臨界溫度也越高，因此，在熔體冷卻的過程中，取向高的體系能夠在較高的溫度下形成晶
核，取向低的體系則相反，必須有較大的過冷度才
能形成晶核。

取向度的測定：一般用取向因數f 表徵。
該式用於表徵單軸取向中結構單元的取向，υ
表示單元晶胞某晶軸與纖維軸的平均夾角，當
結構單元完全平行于纖維軸時，υ=0，f=1；
垂直于纖維軸時，υ=90度，f=0.5 。

二熔體紡絲過程中的結晶
熔體紡絲線上的結晶是控制絲條固化的一個極
重要的動力學過程。紡絲線上的結晶對捲繞絲的結構
流一經固化，就有巨大的抗張能力，所以熔紡的捲繞速
度比濕紡為高，一般在1000～1500米/分，噴絲頭拉伸比（捲繞速度與熔體從噴絲孔噴出速度之比）也比濕紡時高。
三、上油
熔紡纖維剛成形時幾乎是幹的，容易積聚靜電，纖
維間的抱合力差，與設備的摩擦力大，因此在捲繞前要經過給油、給濕處理。
對於吸水性較大的聚醯胺纖維還可以防止繞在筒管上的絲條再度吸水，以致發生縱向膨脹而出現松圈和塌邊等現象。化學纖維在紡絲和紡織加工過程中因不斷摩擦而產生靜電，必須使用助劑以防止或消除靜電積累,，同時賦於纖維以柔軟、平滑等特性，使其順利通過後道

熔體紡絲過程中的參數可以歸為三類
第二節熔體紡絲過程的運動學和動力學
紡絲線上直徑的變化和速度的分佈
從速度分佈，可求出拉伸應變速率（軸向速度梯度）
根據拉伸應變速率的不同，把整個紡絲線分成三個區域

熔融纺丝法简介

熔体制备（螺杆挤压机）含水率较高的成纤高聚物在熔融纺丝前要经过干燥处理，以防止由于水分引起的高聚物熔体分子降解。高聚物切片受热熔融过程中微细结构发生如下变化：非晶区从玻璃态转变为高弹态，再变为粘流态；结晶区发生晶体的融化，也成为粘流态，最后高聚物形成熔体。
纺丝工艺过程熔融挤压→过滤→静态混和→计量→熔体分配→挤出成形→冷却过滤可去除聚合物熔体中一些凝胶和细小的固体粒子。静态混和是指聚合物熔体输送管道中静态混和器对聚合物熔体的均匀混和作用。计量和熔体分配可精确控制产量和纤维细度的一致性。
一般，喷丝孔直径越大，所纺纤维直径越大，纤维双折射越低。喷丝孔直径越大，可以减缓熔体在喷丝孔中流动时的径向剪切速度梯度，降低毛细粘性流动的切应变速率，减少出口时的熔体膨大现象。喷丝孔越长，熔体弹性形变能松弛越多，将来出口处熔体膨大越小。通常，喷丝孔直径和长度大一些，纺丝比较稳定，尤其是对高粘度熔体的纺丝有利。一般长径比大些，有利于熔体松弛，减小出口膨大；但当长径比大到某一数值时，膨大系数不再随长径比变化。
• 液滴型不能成为连续细流，纤维无法成形；液滴型出现的条件首先与纺丝流体的性质有关。流体表面张力α越大，则细流缩小其表面积成为液滴的倾向也越大。此外，粘度 η的下降也促使液滴的生成。 • 漫流型虽已形成连续细流，但纺丝流体在流出喷丝孔后，迅即沿喷丝板表面漫流。这种细流很不稳定，纺丝往往因而中断；为避免漫流型细流的出现，应设法提高η和R0 或降低界面张力
• 聚合物熔体从喷丝孔挤出成形，经历入流、孔流、出流、变形和稳定的流变过程，其物理形态和几何形态均发生变化。 • 高聚物流体通过喷丝孔的流动有明显的流场变化，而包括毛细孔入口区的收敛流场，毛细孔区的管道流动，以及毛细孔出口区向拉伸流动的流场过渡

聚酰胺熔体纺丝成型过程

（弹性滞后、
摩擦、间隙及
松动等）。
（4）重复性
指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
重复性误差：
R
1 2
Rmax YFS
100%
2.传感器的动态特性 —— 在测量动态信号时传
感器的输出反映被测量的大小和随时间变化的能力
阶跃响应法：给传感器输入一个单位阶跃函数信号：
酱油生产上常用的米曲霉菌株有：AS 3.951(沪酿 3.042)；UE328、UE336；AS 3.863；渝3.811等。生产中常常是由两菌种以上复合使用，以提高原料蛋白质及碳水化合物的利用率，提高成品中还原糖、氨基酸、色素以及香味物质的水平。
第一节传统发酵食品
2. 酵母菌与酱油质量关系密切的酵母菌有鲁氏酵母、球拟酵母等。酵母菌主要进行酒精发酵，赋予成品醇香。 3. 乳酸菌常见的乳酸菌有嗜盐片球菌、酱油片球菌、酱油四联菌、植物乳杆菌等。乳酸菌可以利用发酵基质，生成乳酸，和乙醇作用生成乳酸乙酯，是呈香物质。
1.传感器的静态特性 —— 被测量的值处于稳定
（1）线性度
状态时的输出-输入关系。
指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
传感器的输出与输入关系：
y a0 a1x1 a2x2 anxn
如果传感器非线性的方次不高，输入量变化范围较小，则可用一条直线（切线或割线）近似地代表实际曲线的一段，使传感器的输出-输入特性线性化，所采用的直线称为拟合直线。
第一节传统发酵食品
（二）酱油酿造机理酱油是通过曲霉、酵母、细菌等微生物经过一系列复杂的生化反应而得到的产物。主要通过蛋白质分解、淀粉糖化、酸类发酵、酒精发酵、色素形成和风味物质产生等一系列复杂的变化，使酱油最终具有特有的色、香、味。

熔体纺丝定义

熔体纺丝定义熔体纺丝定义熔体纺丝是一种制备纤维的方法，它利用高分子材料的熔融状态将其挤出成细丝，并在空气中冷却和固化。

该方法广泛应用于纤维、薄膜、管材等领域，并有着广泛的应用前景。

一、熔体纺丝的基本原理熔体纺丝是利用高分子材料在加热条件下从固态转变为液态，经过特定的挤出系统将其挤出成细丝，然后通过空气或其他方式进行冷却和固化。

这个过程主要包括以下几个步骤：1.高分子材料加热：将高分子材料放入挤出机中，在一定的温度和压力下加热。

2.挤出成形：在加热条件下，高分子材料从机头中挤出成细丝。

3.冷却固化：将挤出来的细丝通过空气或其他方式进行冷却和固化，使其变得坚硬并具有所需的物理性能。

二、熔体纺丝的分类根据不同的加工方式和设备类型，熔体纺丝可以分为以下几种：1.单丝熔体纺丝：将高分子材料从单一的机头中挤出成细丝。

2.多丝熔体纺丝：将高分子材料从多个机头中挤出成多根细丝，然后通过特定的方式进行合并。

3.微纳米级熔体纺丝：利用电场、气流等特定条件对高分子材料进行加工，制备出微小尺寸的纤维或薄膜。

三、熔体纺丝的应用由于熔体纺丝具有制备成本低、生产效率高、产品性能优良等优点，因此在许多领域都有广泛的应用。

以下是几个典型的应用领域：1. 纤维制备：利用熔体纺丝技术可以制备各种类型的合成和天然纤维，如聚酯、聚酰胺、聚乙烯等。

2. 薄膜制备：通过控制挤出速度和冷却方式，可以制备各种类型的薄膜，如聚乙烯薄膜、聚氨酯薄膜等。

3. 医疗器械：熔体纺丝技术可以制备出具有良好生物相容性的材料，用于制备医用敷料、人工血管等医疗器械。

4. 环保材料：利用可降解高分子材料进行熔体纺丝制备，可以制备出可降解的环保材料，如可降解塑料袋、餐具等。

四、熔体纺丝的优缺点1. 优点：（1）生产效率高，可以大批量生产；（2）生产成本低，适合大规模生产；（3）产品性能优良，具有较高的强度和耐磨性；（4）可以制备出各种类型的高分子材料。

2. 缺点：（1）对原始材料要求较高；（2）设备成本较高；（3）对操作人员技术要求较高。

熔体纺丝工艺原理

熔体纺丝工艺原理咱先得知道啥是熔体纺丝。

简单说呢，就是把那些能变成熔体的材料，像聚酯啥的，给它加热变成黏糊糊的液体，就像把巧克力加热融化了一样。

这一步可关键啦，就好比是给一场大戏搭舞台呢。

这个加热的过程得控制好温度哦，温度高了低了都不行。

要是温度太高，那材料可能就变得太稀，像水一样不好控制，就跟你做菜的时候火太大，菜糊了一个道理。

温度低了呢，它又不能顺利地变成熔体，就像你想把黄油软化，可温度不够，它还是硬邦邦的。

那变成熔体之后呢？就要把这熔体从一个很小的孔里挤出来。

想象一下，就像是从一个超级小的漏斗里把蜂蜜挤出来一样。

这个孔啊，可是很有讲究的，它的大小、形状都会影响到最后纺出来的丝的质量。

要是孔太大，那挤出来的丝就会很粗，就像你用粗粗的画笔去画画，画出来的线条就很笨拙。

要是孔太小呢，又可能会堵住，就像你用很细的吸管喝珍珠奶茶，珍珠可能就会把吸管堵住啦。

从孔里挤出来之后，丝就开始变身啦。

这时候要给它快速降温，让它从黏糊糊的液体一下子变成固体。

这就像是给刚出炉的热面包迅速降温，让它定个型。

这个降温的速度也得恰到好处。

要是降得太慢，丝可能就会变形，就像你捏的橡皮泥，还没等它变硬就被碰歪了。

降得太快呢，丝可能会变得很脆，就像你把冰块在火上烤一下，然后又突然放到冷水里，冰块就容易裂。

而且啊，在纺丝的过程中，还得给丝加点拉力。

这就像是在拉面条一样，你得把它拉得直直的，这样丝才会又细又均匀。

如果没有拉力，丝就会松松垮垮的，就像没有筋骨的面条，软趴趴的不好看也不好用。

宝子们，熔体纺丝的整个过程就像是一场精心编排的舞蹈。

每个环节都得配合好，哪一个环节出了岔子，这舞就跳不好啦。

你看，从材料变成熔体，再从熔体变成丝，这中间的学问可大着呢。

再说说这工艺在生活中的应用吧。

咱们穿的好多衣服都是用熔体纺丝做出来的纤维织成的呢。

那些漂亮的连衣裙、帅气的衬衫，很多都离不开这个工艺。

要是没有熔体纺丝，咱们的衣服可能就没有这么多花样，也不会这么舒服啦。

熔体纺丝工艺流程

熔体纺丝工艺流程一、熔体纺丝的起始原料准备。

1.1 首先呢，咱们得有高质量的聚合物原料。

这就好比盖房子得有好砖头一样。

这聚合物啊，那可得精挑细选，纯度得高，性能得稳定。

要是这原料就不行，那后面纺丝就像瘸腿的马，跑不远也跑不好。

比如说聚酯，它得是经过严格合成和处理的，不能有太多杂质，否则纺丝过程中就容易断线或者纺出的丝质量很差。

1.2 原料还得进行干燥处理。

这就像我们把湿衣服晾干一样重要。

因为如果原料里有水份，在后面加热熔融的时候，就会产生气泡，那纺出的丝就会有孔洞，就像好好的皮肤上长了麻子，不美观也影响丝的强度等性能。

二、熔融过程。

2.1 接下来就是把干燥好的聚合物加热熔融。

这可是个关键步骤，就像把铁放进熔炉里化成铁水一样。

要控制好温度，温度低了，聚合物融不完全，就像没化透的冰，有硬块，纺丝的时候会堵塞喷头，那可就麻烦大了。

温度高了呢，聚合物可能会分解，就像煮饭火太大把饭烧焦了，那纺出的丝质量肯定不行。

2.2 这加热的设备也很有讲究。

就像厨师做菜得有好锅一样。

加热炉得能均匀加热，不能有的地方热有的地方冷，不然熔融的聚合物各处性能就不一样，纺丝的时候丝的粗细就不均匀，这就像人走路一脚深一脚浅，看着就别扭。

三、纺丝过程。

3.1 熔融后的聚合物通过喷丝头挤出。

这喷丝头就像一个神奇的魔法棒。

喷丝头的孔眼那得是精心设计的，大小、形状、排列都有学问。

如果孔眼不均匀，那纺出的丝就像歪瓜裂枣，有粗有细。

而且喷丝的时候压力也要控制好，压力小了，丝出不来或者出来得很慢，像挤牙膏似的不顺畅；压力大了，丝可能会断，就像拉过头的橡皮筋，啪的一下就断了。

3.2 丝从喷丝头出来后，就开始冷却固化。

这就像把刚出炉的热馒头放在冷空气里让它变硬定型一样。

冷却的速度也很关键，冷却太快，丝内部结构可能不稳定，就像盖房子地基没打牢；冷却太慢呢，丝可能会粘连在一起，就像一群人挤在一块儿，乱成一团。

四、后处理。

4.1 纺出的丝还得进行拉伸等后处理。

熔体纺丝纤维成型原理

熔体纺丝纤维成型原理
熔体纺丝纤维成型是一种常见的制造纤维和材料的方法。

它是通过将高分子材料加热到其熔点，然后将其通过细孔或喷嘴挤出来形成连续的纤维。

这种方法可以用于制造各种不同类型的纤维，包括聚酯、尼龙、聚丙烯等。

在熔体纺丝过程中，高分子材料首先被加热到其熔点以上的温度，使其变成液态。

然后，液态高分子材料通过喷嘴或细孔挤出，并在空气中冷却和固化。

这个过程称为拉伸固化。

拉伸固化是整个过程中最重要的步骤之一。

在拉伸固化期间，挤出的液态高分子材料会被拉伸成一个非常细小的直径，并在空气中迅速冷却和固化。

这种快速冷却和固化使得纤维具有优异的强度和耐久性。

在熔体纺丝过程中，控制喷嘴或细孔大小以及拉伸速度非常重要。

如果喷嘴或细孔太大，那么挤出的液态高分子材料将会过于厚重，导致纤维质量下降。

相反，如果喷嘴或细孔太小，那么挤出的液态高分子材料将会过于细小，难以拉伸和固化。

另外，拉伸速度也非常重要。

如果拉伸速度太慢，那么纤维将会变得过于粗糙和不均匀。

相反，如果拉伸速度太快，那么纤维将会变得过
于脆弱和易碎。

总之，在熔体纺丝纤维成型中，控制好喷嘴或细孔大小以及拉伸速度是非常重要的。

这种方法可以制造出各种不同类型的纤维，并被广泛应用于各种领域，包括服装、家居用品、医疗器械等。

高分子材料成形工艺____聚酯纤维熔纺成形

11.1 聚酯原料及纤维
11.1.1 聚酯原料 11.1.2 聚酯纤维
11.1.1 聚酯原料
一、PET的生产 PET是以对苯二甲酸双羟乙二酯（BHET）为原
料缩聚反应脱除乙二醇（EG）而制备，缩聚反应式：
1．BHET的制备
制备PET首先制备得到BHET，BHET方法有酯交换法和直接酯化法
酯交换法：先将TPA与MA反应生成粗对苯二甲酸二甲酯（粗DMT），精炼后再与EG酯交换反应得到纯度较高的BHET
直接酯化法：直接采用TPA与EG酯化反应而制得 BHET
2．BHET的缩聚
BHET缩聚反应是可逆平衡的逐步反应，依次生产 BHET二聚体、三聚体、四聚体、…，不同多聚体的非结合水和氢键结合的结合水两部分
1．切片干燥曲线
切片干燥实质是同时进行的传质和传热过程：热介质传热给切片使水分吸热并从切片表面蒸发；水分从切片内部迁移至切片表面再进入干燥介质
聚酯切片干燥：前期为恒速干燥阶段，主要除去非结合水，切片含水率随干燥时间线性下降；干燥后期为降速干燥阶段，结合水慢慢向切片表面扩散并被除去，直至最后达到平衡水分
吸湿性：较低，标准状态回潮率0.4%，低于腈纶 1%~2%和锦纶4%，静电现象严重，透气性差，但湿强度下降少，具洗可穿性
其他：软化点230~240℃，火中能燃烧，耐光性仅次于腈纶
2．力学性能
强度：干态强度高，4~7cN/dtex，湿态下强度不下降断裂伸长率：适中，20%~50% 初始模量：大品种合成纤维中最高，可高达14~17GPa，
11.1.2 聚酯纤维
一、聚酯纤维的性质
1．物理性质
结晶与密度：部分结晶，1.38~1.40g/cm 色泽：一般为乳白色并带有丝光，无光产品需加入

熔融纺丝法

熔融纺丝法（Melt spinning）是一种常见的纺丝工艺，用于将高分子材料（如聚合物）从熔融状态转变为纤维的过程。

该工艺常用于合成纤维的生产，例如聚酯纤维、聚酰胺纤维等。

以下是熔融纺丝法的一般步骤和关键要点：
原料准备：将所需的高分子材料（聚合物）加工成颗粒状或片状形式，以便于后续的熔融处理。

通常需要对原料进行预处理，如干燥去除水分。

加热熔融：将预处理的高分子材料放入熔融设备中，如熔体挤出机或熔融纺丝机。

通过加热和机械搅拌，将高分子材料加热至熔融状态，形成可流动的熔体。

纺丝成型：将熔融的高分子熔体通过纺丝孔板或纺丝喷嘴，以合适的速度和压力喷出。

喷出的熔体会迅速冷却和固化，形成连续的纤维。

拉伸和冷却：在纺丝过程中，通过拉伸装置将形成的纤维拉伸，以改变其物理性质和尺寸。

同时，通过冷却装置将纤维迅速冷却，固化并增强其结构。

采集和收集：将拉伸冷却后的纤维通过辊筒或其他采集装置收集起来，形成卷曲的纤维束或纺线。

熔融纺丝法具有高效、连续和可控的特点，可以生产出各种不同性质的纤维。

该工艺可以根据不同的需求和应用，调整加热温度、拉伸速度、冷却方式等参数，以控制纤维的物理性质、直径和形态。

它广泛应用于纤维制造、纺织、塑料工业等领域。

熔体纺丝工艺原理

第二节熔体纺丝原理一、熔体纺丝工艺
聚合物熔体
熔体过滤及分配
纺丝
后加工
高聚物切片
熔体制备
纺丝箱体分配组件过滤
喷丝板成型
纤维
螺杆熔融
熔体纺丝过程
熔纺纤维的纺丝成型
melt
solid
Melt-spinning sketch
直接纺：单体聚合
高聚物熔体
纺丝箱体丝孔挤出
泵送至纺丝组件
由喷
切片纺：切片筛选干燥等处理螺杆挤出机中熔融
dmax时， d= d=d
dv x ̇x = ε =0 dx
X<10mm 弹性释放。
1.PA6，2.PET，3.PS
Ⅱ形变（细化）区：丝条拉伸流动，拉长变细。 Vx ↑, d ↓，出现极大值， X=50-150cm 2 dv d vx a Ⅱ ： x > 0, >0
dx dx 2
̇ ( X ) ↑ x ≈ 10cm T高， η 小，形变大。 ε V(x)增加快，大部分形变在此发生。
表口模材料对临界剪切应力的影响
̇↑ 临界 γ
̇↑ 临界 γ
3. 发生熔体破裂的条件的评定方法：
由临界剪切应力来评定：对大多数聚合物言，约在105Pa左右。 � 由临界剪切速率来评定：105s � 由临界粘度来评定：ηcr=0.025ηo ̇ ＞5~8 � 由弹性雷诺准数来评定：Reel=τ γ τ：温度、浓度、分子量等 γ̇ ：喷丝孔几何尺寸、泵供量、纺速等
(1)几何形态变化 (do dl) 喷丝孔（0.1~0.4mm）纤维20~30μm 减小10倍 (2)物理形态变化 ①宏观状态米几百米~几千米增大百倍 50-100% Ci-X (浓度场) 20% P-X (应力场)

熔融纺丝_精品文档

熔融纺丝熔融纺丝是一种通过将高分子材料熔化后，通过旋转或喷射等方法将其拉伸成纤维的工艺。

这种工艺被广泛应用于纺织品、医疗用品、过滤器等领域。

本文将介绍熔融纺丝的原理、工艺流程和应用领域等内容。

原理熔融纺丝的原理是将高分子材料加热至熔化状态，然后将其通过旋转或喷射的方式拉伸成纤维。

这种纤维常常具有长、细、均匀的特点，可以用于制造各种纺织品。

高分子材料在加热过程中，会逐渐熔化并变得粘稠，此时可通过挤出机将其压力推动到纺丝孔。

纺丝孔的形状可以是圆形、椭圆形等，通过调节纺丝孔的尺寸和形状，可以控制纤维的粗细和形状。

当高分子材料通过纺丝孔时，会因为拉伸而变细，最终形成纤维。

工艺流程熔融纺丝的工艺流程可以分为预处理、挤出、拉伸和收取四个步骤。

预处理在进行熔融纺丝之前，需要将原料进行预处理。

首先，将原料进行分散和干燥，以去除水分和其它杂质。

然后，将干燥后的原料送入挤出机。

挤出挤出是将高分子材料加热并压力推送到纺丝孔的过程。

首先，将原料送入挤出机的料斗中，并通过加热和搅拌以熔化原料。

然后，将熔化后的材料推送到纺丝头部，并将其压力推动到纺丝孔中。

拉伸在纺丝头部，高分子材料会因为挤出并通过纺丝孔的拉伸而变细。

拉伸的目的是使纤维具有更好的强度和延伸性。

根据不同的产品需求，可以通过调节纺丝孔的尺寸、拉伸速度和温度等参数，来控制纤维的粗细和形状。

收取拉伸后的纤维会被收取和整理。

收取可以通过辊筒、吸风装置等方式进行。

收取的纤维可以有不同的形状和长度，可以按照产品需求进行进一步的处理和制造。

应用领域熔融纺丝技术被广泛应用于纺织品、医疗用品、过滤器等领域。

以下是一些常见的应用领域：纺织品熔融纺丝技术可以制造各种纺织品，如衣物、床上用品、装饰品等。

纺织品可以具有不同的纤维特性，如光泽、柔软度、透气性等。

医疗用品熔融纺丝技术可以用于制造医疗用品，如口罩、敷料、手术衣等。

这些产品需要具有一定的过滤性能、透气性和杀菌性能。

过滤器熔融纺丝技术可以制造各种过滤器，如空气过滤器、液体过滤器等。

熔体静电纺丝技术

熔体静电纺丝技术一、介绍熔体静电纺丝技术是一种制备纳米纤维的新兴技术。

它是通过将高分子材料加热至熔融状态，然后利用高压电场将熔融液拉伸成纤维，最终获得直径在几纳米至几百纳米之间的纤维。

这种技术具有高效、简单、可控的特点，广泛应用于材料科学、纤维制备、能源储存等领域。

二、原理与过程1. 基本原理熔体静电纺丝技术基于静电力的作用。

当物体处于高压电场中时，表面的自由电子会受到电场力的作用，产生电荷分离，形成静电力。

在高分子熔融状态下，受到电场作用力的拉伸，形成纳米纤维。

2. 纤维形成过程熔体静电纺丝技术的纤维形成过程包括以下几个步骤：•高分子材料预热：将高分子材料加热至其熔融点以上，保持在熔融状态。

•材料输送：将熔融液通过喷嘴或者针尖的小孔，形成液滴。

•液滴伸展：在高压电场的作用下，液滴被拉伸成纤维。

•纤维固化：经过空气中的传热，纤维冷却固化形成。

•纤维收集：通过旋转杆或者收集器，将纤维收集起来。

三、优势与应用1. 优势熔体静电纺丝技术相比传统纤维制备技术具有以下优势：•快速制备：纤维形成过程简洁高效，制备时间短。

•纤维直径可控：通过调节加热温度、喷嘴或者针尖直径、高压电场强度等参数，可以制备不同直径的纤维。

•结构可控：通过添加不同的功能性材料或者改变纤维形成过程中的条件，可以获得不同结构的纤维。

•大面积制备：可以通过并联多个纤维收集器，实现大规模的纤维制备。

2. 应用熔体静电纺丝技术在多个领域具有广泛的应用前景：•纺织品领域：用熔体静电纺丝技术制备的纤维具有超细的纤维直径和大比表面积，可以用于制备高性能的纺织品，如防水透湿纺织品、阻燃纺织品等。

•材料科学领域：通过控制纤维结构和添加材料，可以制备具有特殊功能的纳米纤维材料，如滤水材料、电池隔膜材料等。

•医药领域：熔体静电纺丝技术可以制备纳米纤维支架，用于组织工程和药物的控释。

•能源储存领域：通过改变纤维结构和组成，可以制备高效的电极材料，用于超级电容器和锂离子电池等能源储存设备。

熔纺成形的基本步骤和规律PPT文档(完整版)

T-X (温度场)
V-X (速度场)
,T,C i,P, 0
P-X (应力场)
• 稳态：单根卷绕丝直径dL=4W/（nρL vL ）1/2；
(1)几何形态变化 (do dx)
• 连续：在稳态纺丝条件下，纺程上各干法和湿法纺丝分别为二元体系（聚合物+溶剂）和三元体系（聚合物+溶剂+凝固剂），传质、化学反应，比较复杂
(2)纺丝流体从喷丝孔中的剪切流动
喷丝板孔径，卷绕丝直径20-30μm
点每一瞬时所流经的聚合物质量相等卷绕丝纤度Ttex=1000W/ vL ；
喷丝板孔径，卷绕丝直径20-30μm
（2）纺丝线上的主要成形区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸（径向、轴向速度梯度）
连续：在稳态纺丝条件下，纺程上各
连续：在稳(态流纺丝动条件连下，续纺程性上各方程) ：
熔纺成型的基本步骤和规律
1
• 1.纤维成型的基本步骤
• (1)纺丝流体在喷丝孔中的剪切流动 • (2)纺丝流体从喷丝孔中的剪切流动
向纺丝线上的拉伸流动的转化 • (3)流体丝条的单轴拉伸流动 • (4)纤维的固化
纺丝线：熔体挤出细流和固化初生纤维化
(1)几何形态变化
（②2微）观纺状丝态线参上数的主要i成形区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸（径向、轴向速度梯度）
②微观状态参数纺丝线：熔体挤出细流和固化初生纤维的总称
(1)纺丝流体在喷丝孔中的剪切流动
取向度结晶度网络结构
(3)化学结构变化
3
• 熔体纺丝是一元体系，只涉及聚合物熔体丝条与冷却介质的传热，纺丝体系没有组成的变化
(流动连续性方程) ：
(do
dx)
(纤1)维几成何型形过态喷程变中化丝成纤(板do聚孔合物径的dx变)，化卷绕丝直径20-30μm

熔体纺丝工艺要点

-熔体纺丝工艺原理-装置纺丝工艺流程及特点简介•附加和辅助设备简介弟一扁涤纶短纤维纺丝工艺部分合成纤维即用石油、天然气、煤及农副产品等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制成的纤维。

其生产始于本世纪30年代中期，由于其性能优良，用途广泛，原料来源丰富，生产又不受气候或土壤条件的影响，所以合成纤维工业自建立以来，发展十分迅速。

在品种方面，占主导地位的是涤纶、锦纶和晴纶。

合成纤维的纺丝成型方法主要有熔体纺丝法和溶液纺丝法两不中。

溶液纺丝是化学纤维传统的成型工艺，根据纺丝原液细流的凝固方式不同，又分为湿法纺丝和干法纺丝。

湿法纺丝是指纺丝溶液经混合、过滤和脱泡等纺前准备，送至纺丝机，通过计量泵、过滤器、连接管，进入喷丝头，从喷丝头毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的沉淀剂向细流扩散，高聚物在凝固浴中析出而形成纤维。

湿法纺丝中的扩散和凝固是一些物理化学过程，但在某些化学纤维（如粘胶纤维）的湿法纺丝过程中，还同时发生化学变化，因此，湿法纺丝的成形过程是比较复杂的。

干法纺丝是指从喷丝头毛细孔中压出的原液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。

由于通入甬道中的热空气流的作用，使原液细流中的溶剂快速挥发，挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。

在逐渐脱去溶剂的同时，原液细流凝固并伸长变细而形成初生纤维。

在干法纺丝过程中，纺丝原液与凝固介质（空气）之间只有传热和传质过程，不发生任何化学变化。

干法纺丝的成形过程与熔体纺丝有某些相似之处，它们都是在纺丝甬道中使高聚物液流的粘度达到某一极限值来实现凝固的，所不同的在于熔体纺丝时，这个过程是借温度下降而达到，而干法纺丝则是通过高聚物浓度的不断增大而完成的。

熔体纺丝是指成纤高聚物在高于其熔点10- 40 C的熔融状态下，形成较稳定的纺丝熔体，然后通过喷丝孔挤出成型，熔体射流在空气或液体介质中冷却凝固，形成半成品纤维，再经过拉伸、热定型等后处理工序，即成为成品纤维。