熔体纺丝
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
)=
熔体纺丝运动学和动力学.

四、熔体纺丝的运动学和动力学1.熔体纺丝线上的直径变化和速度分布对稳态纺丝(且忽略各参数在丝条截面上的分布):ρ(x )A (x )ν(x )=常数图 12 锦纶 6熔体纺丝线上的直径变化 图 13 锦纶 6熔体纺丝线上的速度变化若密度数值ρ已知,测定截面变化,推算出速度 ν(x ) ,进一步求出拉伸应变速率(即 έ 轴向速度梯度) (x) =dν(x )/dxέ根据 的不同,纺丝线可分成三个区域:挤出胀大区,形变(细化)区和固化丝条运动 区。
第二区是发展拉伸流动的主要区域,是熔体细流向初生纤维转化的重要过渡阶段,是发 生拉伸流动和形成纤维最初结构的主要区域,因此是纺丝成型过程最重要的区域。
在此区中 熔体细流被迅速拉长变细,速度迅速上升,速度梯度也增大。
2.熔体纺丝线上的力平衡及应力分布(1)熔体纺丝线上的力平衡分析从喷丝头(x=0)到离喷丝头x 处的一段纺丝线上,各种作用力存在如下的动平衡: Fr(x)=Fr(0)+Fs+Fi+Ff-Fg图14 纺丝过程中拉伸应变速率分布的示意图图 15 纺丝线轴向受力示意图Fr(x)—在x=X 处丝条所受到的流变阻力;Fr(0)—细流在喷丝孔出口处作轴向拉伸流动时所克服的流变阻力;Fs——纺丝线在纺程中需克服的表面张力;Fi——使纺丝线作轴向加速运动所需克服的惯性力;Ff——空气对运动着的纺丝线表面所产生的摩擦阻力;Fg——重力场对纺丝线的作用力 。
由已知数据分析知,丝条的重力和表面张力都很小,可忽略不计,其它三项阻力 Fs 、 Fi 和 Fr(0)随着卷绕速度 V L 而增大,总张力中主要是空气摩擦阻力的贡献。
3.熔体纺丝线上的传热及温度分布从熔体细流(初生丝条)向环境介质的传热与纺丝线上的固化过程相联系,是熔体纺丝 过程的一个决定性因素,它影响纺丝线上的速度分布和应力分布,以及纺丝线上的结晶、分 子取向和其它结构形成过程。
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。
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。
原则上讲,分解温度高于熔点温度(或流动温度)的热塑性高聚物都可以采用熔体纺丝法。
二、熔体纺丝工艺过程(以纺粘法非织造布生产过程为例)主要步骤:―高聚物纺丝熔体的制备;―熔体自喷丝孔挤出/纺丝;―挤出的熔体细流的冷却和拉伸成形;―成形的纤维长丝铺网与固网。
合成纤维的制备方法0827

合成纤维的制备方法放肆的目的在于将固体聚合物材料制成纤维。
将高分子聚合物材料制成纤维需要经过以下步骤:首先将固态聚合物材料转变成液态;接着,迫使液态聚合物从喷丝板上的细孔中排出成流态纤维状;最后,流态纤维因为空气冷却等方法而固成纤维。
根据聚合物的熔化方法,可将纺丝方法分成两大类:也是利用溶剂的溶液纺丝法;二是利用加热实现聚合物熔化的熔融纺丝法。
一、熔融纺丝法熔融纺丝法也称熔体纺丝法。
首先,粒状聚合物原料经料斗进入螺旋挤出机中,并且由螺旋输送,一边受到加热至熔融状态;接着,由作为计量泵的齿轮泵精密的控制流量,并迫使流态原料通过喷丝板上的细孔喷出,陈伟半熔融态长丝。
计量泵的作用是等量、均与的输送聚合物熔体,迫使其通过喷丝板上的细孔进行纺丝。
这样便保证了流量无波动、长丝线密度均匀。
丝束线密度均匀。
度当熔体纤维从喷丝板刚刚喷出时,立即被快速牵离喷丝孔,以便在冷凝前对其进行拉伸。
接着,版熔融状态长丝在纺丝筒中受到横向冷却风的冷却,成为固化纤维。
冷却风的速度和温度是恒定的,以确保长丝沿长度方向的均匀度。
固化后的长丝在喷丝板下方1-10m处集束。
集束的长丝在经过油剂辊时,吸取了棍子表面的油剂,实现了润湿上油。
接着,丝束经过导丝辊。
导丝辊的速度决定着纺丝的速度。
导丝辊的速度应与喷丝速度互相配合,以调节纺出丝的粗细。
如果导丝辊的速度恒定,则纤维的粗细均匀。
若是给导丝辊加热,并且使后面的导丝辊的速度稍高于前面的导丝辊,那么就实现了对丝束的拉伸。
拉伸能提高聚合物大分子的取向度,从而提高了丝束的强度。
卷绕辊的速度影响着导丝辊的速度和丝束的张力,施加小的张力有利于丝束卷绕成型。
应当指出,在喷丝板的上游必须设置过滤器,否则聚合物中的杂质微粒和胶块可能堵塞喷丝孔,也可能混在长丝中造成纤维结构的不连续,导致使用中发生断裂。
纺丝前进行过滤还会起混合作用,这有助于降低熔体温度、黏度的不不均匀性、消除“螺纹记忆”。
“螺纹记忆”是由螺旋挤出机的螺杆旋转,造成长链分子聚合物扭曲取向而引起的。
第2章熔体纺丝工艺原理

四、纺丝流体挤出细流的类型 1. 液滴型
液滴型不能成为连续细流,这是毛细破坏现象。
�
影响液滴型出现的因素: (1)纺丝流体的性质: 流体表面张力a和粘度η : α/η↑ 液滴的可能性↑ ( 温度T ↑ η↓ α/η↑ )
(2)挤出条件:喷丝孔径R0和挤出速度V0 : R 0↓ 液滴的可能性↑ V0↓ 液滴的可能性↑ 当α/η ↓(α↓ ,η↑ ) 或T ↓、 R0 ↑、 V0 ↑ : 液滴型 漫流型 湿法纺丝流体表面张力a较小,一般不出现液滴 型。
Ⅲ 固化丝条运动区:丝条固化, =K,d=K ’, =0 Vx Vx=K d=K’ Ⅲ区中纤维的初生结构继续完成: 拉伸形变取向↑ 结晶(PA,PP) 形态结构形成 X=5~7m
2. 熔体纺丝线上的力平衡及应力分布
(1) 熔体纺丝线上的力平衡
η
(泊)
α η(cm/sec)
10-3-10-2 10-2
(2-15)×103 1000
PA.PET的粘度小,松弛时间短在10-100毫秒,弹 性能不易聚集,一般不发生内聚断裂,而且本体高聚 物的内聚能密度较高,所以PET可以进行104m/min的 纺丝而不发生断裂,但温度过高时,发生热裂解会使 η↓,可能发生毛细断裂。
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
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。
熔体纺丝的原理及工艺流程,最新进展

熔体纺丝的原理及工艺流程,最新进展下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!一、熔体纺丝的原理熔体纺丝是一种制备合成纤维的方法,主要是通过将高分子聚合物熔融后,经过计量、挤出和拉伸等过程,最终形成细长的纤维。
熔体纺丝工艺原理及工艺流程,最新进展

熔体纺丝工艺原理及工艺流程,最新进展下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!熔体纺丝工艺原理及其最新进展熔体纺丝工艺,作为一种广泛应用于纤维制造的技术,其原理和流程在纺织行业中占据着重要地位。
10化纤个论-熔体纺丝

§1-2-1 PET的制备
BHET
PET 一、TPA和EG的制备 (一)TPA的制备 (1)萘氧化苯酐转位法----第一亨格尔法 ①将萘氧化成苯酐 助催:K2SO4 载体:SiO2 萘 苯酐
9
7
8
1
第一亨格尔法
TPA的制备
聚酯纤维原料
②、由PX制TPA 硝酸氧化法; 一步氧化法; 低温氧化法。
稀 HNO 3
异构化
O H3C CH
COO
OCH 2 CH 2 OOC
n=4
n
OH OH
乙烯醇,不稳定
23 24
(2)酯交换工艺方法
b、工艺条件
活性大 引起的副反应少 不使聚合物着色 降解少 既是酯交换的催化剂又是缩聚的催化剂 能溶于聚合物
2)连续法
a.流程:
1)间歇法: a 流程: 两个阶段: 甲醇相阶段 乙二醇相阶段
C、生成二甘醇(DEG)和乙醛
HO(CH2)2OH
OC
a 生成低聚物,二聚体、三聚体、四聚体。 b 生成环状低聚物,如:
COOCH
2 CH 2 O
+ HO(CH2)2OH
-H2O
HO(CH2)2O
O(CH 2)2OH
MP n=2 n=3 314~316℃ 225~229℃ 247~250℃
H2C CH2 H2C CH2OH
3
第一章 聚酯纤维
主要内容: §1-1 绪论 §1-2 聚酯纤维原料 §1-3 聚酯纤维的纺前准备 §1-4 聚酯纤维的成形 §1-5 聚酯纤维的高速纺丝 §1-6 聚酯纤维的后加工 §1-7 聚酯纤维的性质和用途
O
§1-1 绪论
聚酯纤维:大分子中各链节通过酯基相连的成纤高聚物纺制而成的合纤。 1、历史 (1)1894年德·Vorlandr用丁二酰氯和异二醇进行反应制得低分子聚酯。
熔体纺丝工艺

·概述·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第一篇涤纶短纤维纺丝工艺部分第一章合成纤维概述合成纤维即用石油、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种。
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。
纺丝箱体

热
同时在真空泵后面设有空气冷凝器,以便将抽出的热 媒冷凝,防止大气污染。为了防止箱体内热媒蒸汽压
力过高,在箱体上设有防爆装置-安全阀,热媒蒸汽压
力一旦超过设定压力,安全阀起跳,使热媒回流。
相关原理说明 2
计量泵是由三块泵板组成。上下两块 为泵的盖板,中间一块呈“8”字形的空洞, 里面恰好能装一对互相啮合的齿轮,其中 一个是主动齿轮,另一个是被动齿轮。其 工作原理是这样的,当一对一互相啮合的 齿轮转动时,在熔体吸入口形成负压,熔 体就从吸入口吸入,充满于齿轮的齿间隙 之中。随着齿轮的旋转,在熔体出口形成 一定的压力,将熔体从出口处压出而进入 组件。由于齿轮的齿隙容积是恒定的,所 以计量泵每转动一转,输出的容积是恒定, 从而保证了计量泵具有高精度的计量。为 了保证计量泵运转中不损坏,在计量泵的 传动轴上装有保险销。相关原理说明 1Fra bibliotek纺丝箱体
纺丝箱体是一个矩形载热体加热箱, 箱体内装有熔体分配管、计量泵、组件, 箱体外包绝热材料,对熔体起保温作用, 箱体配置了一台热媒电加热器,即热媒锅 炉,用气相热媒的循环,对纺丝箱体内的 熔体分配管、计量泵、纺丝组件起保温、 加热作用。在纺丝箱体中熔体入口到每个
纺丝部位的熔体分配管的长度相等,避免了各个纺丝位间管道 的阻力差异,保证了每个纺丝位的熔体粘度,停留时间及其温 度的均匀一致,保证了纺丝质量的均匀稳定。
相关原理说明 1
整个纺丝装置除螺杆挤压机及过滤器盖外均采用气
热
相热媒加热、保温。气相热媒由一台加热功率为45KW 的热煤锅炉产生,按工艺要求输送到各熔体管道及纺
媒 丝箱体内。熔体管道及纺丝箱体中的热媒经换热后冷
凝靠自重回流到热煤锅炉中。为保证热媒的纯度和加
加 热温度,在该系统中设有真空泵,供开、停车使用,
熔体纺丝过程参数.ppt

次级参数 平均挤出速度v0 单根卷绕丝直径dL 卷绕丝线密度Ttex 喷丝头拉伸比S
结果参数
卷绕张力; 张应力; 固化点的丝温; 结构参数
次级、结果参数如何求出?
纺丝过程的基本规律:
连续:在稳态纺丝条件下,纺程上各点每一瞬时所 流经的聚合物质量相等。 (流动连续性方程)
对稳态纺丝(且忽略各参数在丝条截面上的分布):
卷绕丝线密度Ttex
Tex:1000米长的纤维的重量克数 Ttex=1000W/vL
g/min
m/min
结果参数
初级和次级参数已知 流变学 流体力学 热平衡
王安平熔体纺丝工艺与质量控制熔体纺丝过程参数01contents目录次级参数结果参数独立初级参数成纤聚合物的种类
熔体纺丝工程参数 01
目
录
Diagram
独立(初级)参数
成纤聚合物的种类; 挤出温度T0; 喷丝孔参数(直径d0、长度l0 、 孔数n); 质量流量W(泵供量); 纺丝线长度L; 卷绕速度vL; 冷却条件(风温、风速、风湿)
ρxAxVx=常数
纺丝线:从喷丝孔x=0到卷绕点xL之间的路线
熔体纺丝过程次级参数
平均挤出速度V0
卷绕丝线密度Ttex
单根卷绕丝直径dL
平均挤出速度V0
质量流量W(泵供量)= ρxAxVx=ρ(nπd02/4)v0 V0=4W/(nρπd02)
单根卷绕丝直径dL
质量流量W(泵供量)= ρxAxVx=ρL(nπdL2/4)vL dL=4W/(nρLπvL )1/2
熔融纺丝机的基本结构

熔融纺丝机的基本结构
熔融纺丝机是一种实现聚合物熔融加工的设备。
它能够将固态高分子材料通过高温熔
化后,经过旋转、压力等力的作用,通过细小的孔洞(喷丝孔)将熔融液完整无缺地伸出
并形成纤维,从而实现纤维素材的生产。
(1) 熔体输送系统:熔体输送系统是整个熔融纺丝机的起点。
它通过熔体加热、熔化,将固态的高分子材料变为流动性较好的液体。
熔体输送系统的组成主要包括熔融缸、熔体泵、压力计、流量计等部分。
(2) 喷丝系统:喷丝系统是整个熔融纺丝机的核心部分,它能够将经过熔体输送系统
加工过的熔体,通过喷丝孔抽出并喷洒成纤维形成。
喷丝系统的组成主要有喷丝板、喷丝口、旋转辊等部分。
(3) 风机系统:熔融纺丝机的风机系统主要用于辅助纤维的冷却和牵引。
风机系统的
组成主要有风机和风机罩等部分。
(4) 拉伸系统:拉伸系统主要用于拉伸、牵引纤维、调整纤维的空间结构以及改变纤
维的物理性能等。
拉伸系统的构成主要包括拉伸机、牵伸器、收丝机等部分。
(5) 控制系统:熔融纺丝机的控制系统主要由PLC控制器、触摸屏、变频器、温度控
制器等部分组成。
控制系统能够实现对整个熔融纺丝机的加热、压力、速度、纤维直径等
参数的实时监控和控制,确保熔融纺丝机的稳定运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
熔体粘度和温度是熔体纺丝的主要工艺参数。在一定 温度下,熔体粘度主要取决于成纤聚合物的分子量。
熔体粘度过高,则流动不均匀,使初生纤维拉伸时
易产生毛丝、断头;
熔体温度可利用螺杆挤出机各段的温度来控制,熔
体温度过高,会导致聚合物降解和形成气泡;温度过 低,则熔体粘度过高;两者均使纺丝过程不能正常进 行。
第四节 熔体纺丝过程
一、熔融挤出
切片熔融过程通常在螺杆挤压机内进行,控制螺杆 挤压机各段温度和箱体温度可以改变熔体的温度,使其 具有适当的粘度和良好的可纺性。从螺杆挤压机出来的 熔体经过计量泵送往喷丝头组件。后者由过滤网、分
配板和喷丝板等组成,其作用是除去熔体中的杂质, 使
熔体均匀地送至喷丝板。
和性能起决定作用。
(一)熔体纺丝中纤维结晶的主要特征 熔体纺丝中纤维结晶的特征包括两个方面,一是 卷绕丝本身的态结构,二是熔体纺丝中聚合物结晶 过程的发展。
卷绕丝的结晶特性主要包括:晶格结构、结
晶度、结晶形态和结晶取向等,它们对纤维的
物理性能都有一定的影响。 1. 晶格结构 成纤聚合物的晶体,大多数为对称性较小的晶系, 如三斜、单斜等,值得注意的是,纤维结晶中常常 会出现同质多晶现象,即在不同的纺丝过程和纺丝
它还赋予纤维一定的平滑性,使纤维在摩擦过程中不受损伤,
并有良好的手感,在纺丝时能顺利通过卷绕、拉伸、干燥等工
序;
还能消除纺织加工过程中的静电作用,减少毛丝及断头等不正
常情况,保证纤维产品的质量。
重点 (1)简述熔体纺丝的过程和特点 (2)熔体纺丝的基本规律 (3)取向结晶机理
思考题:为什么取向使 结晶速率大大增加
不同品种的纤维根据需要可以适当地改变冷却方式。
如纺制民用纤维常在约2米长的冷却室内用空气介质冷 却成形; 纺制聚酯和聚酰胺帘子线纤维则常在喷丝头下方和冷 却室上方设置加热装置以降低纤维的冷却速度,使 初生纤维结构均匀,拉伸性能良好;
在纺制粗条子纤维时(如棕丝)常以水为冷却剂,使纤维
迅速冷却。
熔体细流冷却成形时在周围空气介质中遇到的摩擦阻 力,比湿法纺丝成形时丝条承受的溶液阻力小。熔体细
直接纺丝是将聚合后的聚合物熔体直接送往纺丝;
切片纺丝则需将高聚物溶体经铸带、切粒等纺前准备
工序而后送往纺丝。
熔体纺丝工艺主要包括:纺丝熔体的制备;将熔体 经喷丝板眼压出——熔体细流的形成;熔体细流 被拉长变细并冷却凝固;固态丝条的上油和卷绕。
熔纺的主要特点是卷绕速度高、不需要溶剂和沉淀剂,
设备简单,工艺流程短。熔点低于分解温度、可熔融
喷丝板
二、冷却固化
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。 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。
冷却速率增加,结晶所需时间降低,结晶速率随
纺速提高而增加。
取向使结晶速率大大增加的原因,可以概括为两类: 一,从结晶理论的角度看,大分子取向区域越大, 生成晶核的临界温度也越高,因此,在熔体冷却的 过程中,取向高的体系能够在较高的温度下形成晶
核,取向低的体系则相反,必须有较大的过冷度才
能形成晶核。
生产上常采用增大喷丝小孔直径、长径比(小孔长度与直径之比) 和提高熔体温度等措施来减小胀大比,以防止熔体破裂(在高应 力或高剪切速率时,液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流 动,引起流体破坏)。
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
液体的弹性回缩
爬杆现象
螺杆挤出机
计量泵
条件下,生成不同的晶型。例如:聚丙烯(PP)在
快速冷却时形成六角次晶,而在缓慢固化时形成单 斜晶体 。
2. 结晶度
聚合物的结晶极不完整,常用X射线衍射、热分析或
密度法来测定
3. 结晶形态及尺寸
在光学和电子显微镜下,可以观察到聚合物有多种
形态,主要为球晶,柱晶,片晶,单晶。
三 高速纺丝线上的结晶特征
来的高聚物内部分子间作用力,提高纤维的稳定性和其
他物理-机械性能、染色性能。卷曲是改善合成纤维的 加工性(羊毛和棉花纤维都是卷曲的),克服合成纤维 表面光滑平直的不足。假捻是改进纺织品的风格,使其 膨松并增加弹性。
熔体纺丝理论是在高分子物理学与连续介质力学等 学科背景下发展起来的。
纺丝过程中的动量和热量交换
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0.1-0.4mm,而卷绕丝的直径仅为20-30μ m, 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。
由于聚合物熔体丝条一旦凝固便具有很大的抗张
能力,因此,熔体纺丝的速度很高,工业上熔体
流一经固化,就有巨大的抗张能力,所以熔纺的卷绕速
度比湿纺为高,一般在1000~1500米/分,喷丝头拉伸 比(卷绕速度与熔体从喷丝孔喷出速度之比)也比湿纺 时高。
三、上油
熔纺纤维刚成形时几乎是干的,容易积聚静电,纤
维间的抱合力差,与设备的摩擦力大,因此在卷绕前要 经过给油、给湿处理。
对于吸水性较大的聚酰胺纤维还可以防止绕在筒 管上的丝条再度吸水,以致发生纵向膨胀而出现松圈 和塌边等现象。 化学纤维在纺丝和纺织加工过程中因不断摩擦而 产生静电,必须使用助剂以防止或消除静电积累,,同 时赋于纤维以柔软、平滑等特性,使其顺利通过后道
第三章 熔体纺丝(melt spinning)工艺原理 第一节 概述
一 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。
二 熔体纺丝的工序 熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。
取向度的测定:一般用取向因子f 表征。
该式用于表征单轴取向中结构单元的取向,υ
表示单元晶胞某晶轴与纤维轴的平均夹角,当
结构单元完全平行于纤维轴时,υ=0,f=1;
垂直于纤维轴时,υ=90度,f=0.5 。
二 熔体纺丝过程中的结晶
熔体纺丝线上的结晶是控制丝条固化的一个极
重要的动力学过程。纺丝线上的结晶对卷绕丝的结构
工序。这种助剂统称为化学纤维油剂 。
油剂主要由表面活性剂组成,能在化学纤维表面形成定向的吸附层, 即油膜。
油膜的亲水基朝向空间,吸附空气中的湿气,在纤维表面上形
成连续的水膜,使带电离子在水膜上泳移,减少因摩擦所产生
的静电荷积聚,从而降低纤维表面电阻,增加导电作用;
油膜隔离纤维,又对纤维有一定的亲和力,使其产生一定的集束性 而不致散乱;
第三节 熔体纺丝过程中纤维结构的形成
初生纤维结构的形成和发展主要是指纺丝线上聚合物的取 向和结晶。
一 熔体纺丝过程中的取向作用
纺丝过程中发生取向是纤维制造中重要的结构形成过
程之一。对成品纤维的取向贡献最大的不是纺丝工
序,而是拉伸工序。在纺丝过程中得到的取向度,即
预取向度,对拉伸工序和成品纤维的取向度有很大的影
涉 及 的 问 题
流动和形变下的大分子取向
聚合物结晶动力学 受纺丝条件影响的纤维形态
第二节 纺丝过程中的基本规律和主要参数
基本规律
1)纺丝线上的任何一点上,高聚物的流动是“稳态”的和连 续的。 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。 3)纺丝过程是一个状态参数(T,σ,C)连续变化的非平衡态 动力学变化。 4)纺丝动力学包括几个同时进行并相互联系的单元过程,如 流体力学过程,传热、传质,结构和聚集态变化过程等。
纺丝的卷绕速度为每分钟几百米至几千米。丝条 的冷却固化通常在喷丝板下的空气中完成,为了 加强冷却效果,一般在喷丝板后,在垂直或平行 于丝条的方向上吹送调温调湿气流。
初生纤维的后处理主要有拉伸、热定型、卷曲
和假捻。
拉伸可改变初生纤维的内部结构,提高断裂强度和
耐磨性,减少产品的伸长率。热定型可调节纺丝过程带
熔体纺丝过程中的参数可以归为三类
第二节 熔体纺丝过程的运动学和动力学
纺丝线上直径的变化和速度的分布
从速度分布,可求出拉 伸应变速率(轴向速度 梯度)
根据拉伸应变速率的 不同,把整个纺丝线 分成三个区域
第一区:在直径膨化最大 的地方,离喷丝板 <10mm; 第二区:发展拉伸流动的 主要区域,通常在 50~150CM; 第三区:丝条已基本固化, 不再明显流动。
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。
冷却吹风方式
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。
横吹风: 风向与纤维垂直
直吹风: 风向与纤维平行
喷丝板用耐热、耐腐蚀的不锈钢材料制成,面上的小孔按一定规
律排布,孔径通常为0.2~0.5毫米。熔体通过喷丝板上的小孔形 成熔体细流。细流直径在出喷丝小孔处会出现膨胀现象,这是因 熔体的弹性所致。不同的聚合物孔口膨胀程度不同。聚酯、聚酰 胺熔体在正常纺丝条件下,孔口胀大比在1.5以下。弹性效应较
显著的是聚丙烯。孔口胀大常是流动不均的根源。
二,从热力学的角度看,取向体系比未取向体系的熵 值低,所以从熔体转变为晶体时,取向体系的熵值变 化小,即自由能变化较大,这样就能使那些在未取向 体系中不稳定的亚稳晶核稳定下来,即增大晶核生