三组分复合纺丝组件设计关键技术研究

可能会 导致 各组 分 复 合 不 均匀 ， 复 合熔 体 所 受 阻
力就不容易达到均匀 ， 熔体在组件 内的停 留时间
容易超 过 ５ ｍ ｉ ｎ ， 这 样 就更 容 易 产 生 死 角 和 停 滞
丝技术正是为纤维的细旦化、 差别化 、 功能化提供
基本 的技术保 障 。 目前 ， 我 国的多 组 分 纤 维 和异 形 纤 维 等 的研
１ ． １ 分配 板 的设计
控 制优 化技 术基 本依 靠大 量 的实践 经验 和反 复实 验， 这样 增 加 了纤 维 开 发 的 成 本 和 周 期 Ｉ ２ Ｊ 。 多 组 分复 合纤 维成 形过 程是 将 ２种 或 ２种 以上 的 聚
三组 分 复合纤 维 的组 件设 计 中 ， 喷丝 板 的 每 个 喷丝孑 Ｌ 有 ３种熔 体汇 合 、 挤 出。因此 ， 既要 保 证
作者简介 ：王磊（ １ ９ ８ ７ 一）， 硕士研究生 ， 研究方 向为新型纤
三组分复合纺丝组件结构 的设计 ， 以期指导多组
分 复合纤 维 的开发 及生 产 。 １ 三组 分 复合纺 丝组 件的 设计 技术
维成形理论及装备。Ｅ ． ｍ ａ ｉ ｌ ： ２ １ １ ０ ６ ４ ３ ＠ｄ ｈ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 。
（ｄ） 及 分配 板厚 度 （Ｌ） ， 如表 １所示 。
Ｐ Ｂ Ｐ＝１ ２ ８ ０ ｎ Ｌ ／ ￣ ｃ Ｐ Ｚ （ ２ ）

行研究 ， 通过理论研究及数值模 拟分析纺丝过程
的关 键 因素 ， 并 进 行纺 丝工 艺 的优 化 ， 重点研 究 了
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ３ － ２ ９ ； 修 改稿收 到日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ９ － ２ ０ 。
（ １ ． 纺织装 备教育部工程研究中心 ， 上海 ， ２ ０ １ ６ ２ ０ ； ２ ． 东华 大学 机械工程学院 ， 上海 ２ ０ １ ６ ２ ０ ）
摘 要 ： 介绍了三组分复合纺丝组件分 配板及 喷丝板 的设计技术 ， 通过 理论计算 、 数值仿真研 究 了三组 分
复合纺丝组件各性能参数 ， 设计制造了 ２套三组 分复合 纺丝组件 ， 通过纺丝实验验证 了三组分复合纺丝组件 的性能 。结果表 明： 所研制的组件制备的复合纤维中三组分纤 维的横截 面清 晰分 明， 纤维各个组分熔体混合 均匀 ； 该三组分复合纺丝组件的结构设计合理 。
维 ３ Ｊ 。对于三组分复合纺丝 的研究 ， 关键 是高
聚物熔 体 在纺 丝组 件 内流 动 和 三组 分 的复 合 Ｊ ， 目前 存在 的 主要 问题 有 ： 均匀 地 分 配 好 各 组 分 的 熔体 ， 设 计分 配板 系统 ； 熔 体 在分 配板 内流 动时 所 受 的温 度 、 压 力 均匀 ， 不在 复 合 纺 丝组 件 内降解 ； 高 聚物熔 体在 多熔 道 、 多 分 配板 流动 的数 学 模 型 的建 立等 。 因此 ， 作 者 对 三组 分 纤 维 成 形 过 程进
关键 词 ： 三组分纤 维 纺 丝组件 数值模拟 设计
中图分类号 ： Ｔ Ｑ ３ ４ ２ ． ９ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ０ ０ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ ． ０ ０ ４ ８ — ０ ４
多组 分 复合纤 维制 备 的关键 是纺 丝工艺 参 数 的控制 以及 配备 特 殊 的纺 丝组 件 ， 三组 分 复 合 纺
基 金 项 目：上 海 市 教 育 委 员 会 科 研 创 新 重 点 项 目
（ １ ２ Ｚ Ｚ ０ ６ ６） ；高 等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基
合物切片分别干燥 、 熔融挤 出、 各组分熔体复合 、 复合熔体冷却拉伸 、 卷绕成形。在复合纺丝组件 中， 各个 组 分熔体 在 各 自的流 道 中流动 ， 在喷 丝孔 的入 口处各个组分熔体汇合一起挤出， 通过冷却 装置的冷却 ， 多组分复合熔体很快 固化 ， 相互之间
不会混 合， 所 以 形 成 界 面 清 晰 的 多 组 分 复 合 纤
制， 主要 是 通过仿 制 国外 的新产 品 ， 由 于缺乏 纺丝 工 艺优 化基 础理 论 的指导 ， 纤 维 纺 丝 成形 过 程 的
区， 引起熔体 高温裂解 、 发黄 、 固化 ， 影 响纺丝质
量 。三组 分复 合纺 丝 组 件 设 计 的关 键 在 于 ： 分 配 板和 喷丝 板 的力 学性 能 分 析 及结 构设 计 ； 熔 体 在 复合 纺丝 组件 中的填 充 性 和 均 匀 性 ； 熔 体 在纺 丝 组件 的无 死角 控制 等 。
设 备 与 控 制
Ｃ 合 Ｈ Ｉ Ｎ 成 Ａ 纤 Ｓ Ｙ Ｎ 维 Ｔ Ｈ Ｅ 工 Ｔ Ｉ Ｃ 业 Ｆ ， Ｉ ２ Ｂ ０ Ｅ １ Ｒ ３ ， ３ Ｉ Ｎ ６ Ｄ （ Ｕ ６ Ｓ ） Ｔ ： Ｒ ４ Ｙ ８
三 组 分 复 合 纺 丝 组 件 设 计 关 键 技 术 研 究
王 磊 ， 刘婷 婷 ， 纪俊洋 ， 甘学辉
熔体 的分配均匀 ， 熔体从组件人 口到每一个喷丝
孔 的压 降一致 ， 还要 保证 板 的承压 能力 ， 即在熔 体 压力 下分 配板 有 足 够 的 强度 和 刚 度 ， 按 照 弹性 力 学 理论 分配 板厚度 （ｈ） 计算 如下 ：
（ １ ／ ８ ０—１ ／ ｌ ｏ ｏ ）＜ ｈ ／ ｂ ＜（ １ ／ ５～１ ／ ８ ） （ １ ）
式 中： ｂ 是 分 配板 面 的最 小尺 寸 。 实 际生 产 中 ， ｈ一般 为 ８— ２ ０ ｍ ｍ。根 据现 有
双 组分 纺丝 组件 分 配 板 的结 构 ， 大致 确 定 分 配 板 的尺寸 ， 再 根 据 压力 降 （Ｐ ） 计算公 式 （ ２ ） 及 纺 丝 速度 （ ） 计 算公 式 （ ３ ） 调整 相应 的分 配板 孑 Ｌ 径