3.3干法纺丝及其他纺丝方法原理及工艺
《化学纤维》教学大纲
《化学纤维》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《化学纤维》（CHEMICAL FIBER）课程号（代码）：300024030课程类别：专业选修课学时：48 学分：3二、教学目的及要求化学纤维是高分子材料的一大类型，与人们的生产生活及国民经济的发展息息相关。
本课程针对化学纤维发展现状和趋势，主要讲授熔融法、湿法、干法、凝胶纺丝、干湿法纺丝等各种纺丝成形方法的基本原理，成纤聚合物在纺丝过程中纤维中大分子取向、结晶和形态结构的形成过程，成形工艺条件-结构-性能之间的相互关系。
结合纺丝技术，分别介绍各种纺丝方法生产的相应的化学纤维品种。
根据成纤聚合物的性能，选择满足其要求且合理可行的纺丝方法，并介绍近期研究发展起来的纺丝成型新技术。
使学生掌握化学纤维的基本概念、主要成型过程及原理等基础理论知识，同时掌握化学纤维的成型条件、结构与性能三者之间的关系，以及化学纤维领域相关的测试表征手段，了解化学纤维前沿发展现状和趋势，最终使学生能够应用化学纤维基础课程及相关基础理论知识，识别、表达、并通过文献研究分析化学纤维及相关领域复杂工程问题，以获得有效结论。
对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1）毕业要求 1，分指标点1.4；（2）毕业要求2，分指标点2.5；（3）毕业要求3，分指标点3.2；三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点）第一章绪论（1学时）简要介绍化学纤维的国内外发展历史，化学纤维的定义、分类、应用及发展方向等内容，介绍本课程的学习目的、方法及要求。
要点：化学纤维作为三大高分子材料之一在结构与性能上的显著特点。
化学纤维的定义及分类按原料来源或加工方法对于化学纤维进行分类第二章化学纤维的基本概念及质量指标（2学时）介绍长丝、短纤、丝束、牵切纱、预取向丝、变形纱、异形纤维、复合纤维、超细纤维、差别化纤维、特种纤维、高性能纤维、功能纤维、智能纤维等化学纤维领域的基本概念，对纤维线密度、强伸度、弹性、燃烧性能、吸湿性能、染色性能、卷曲性等化学纤维常见质量指标进行讲解，并介绍相关测试方法。
科普常规纺丝工艺及流程
科普常规纺丝工艺及流程1、纺丝工艺流程常规纺丝工艺流程如下：干切片→熔融挤出→混合→计量→过滤→纺丝→冷却成形→上油→卷绕→UDY筒子。
工艺流程见图9-4。
1.熔融挤出切片依靠自重从进料口进人螺杆挤出机。
由于螺杆的转动，切片沿螺槽向前运动，螺杆套简外侧装有加热元件，通过套筒将热量传给切片；同时，螺杆挤出机内的切片之间的摩擦和被挤压产生一定的热量。
切片受热熔化，并被挤出机压缩而具有一定的熔体压力。
2.混合使用静态混合器将出口处的熔体混合均匀，从而强化熔体的均匀性，减小熔体通过弯管时管壁与管中心温度和停留时间的差别。
若熔体均匀可不使用静态混合器。
3.计量螺杆挤出机输出的熔体由分配管分配到各纺丝部位的计量泵进行计量，以保证丝条的线密度一致、条干均匀。
同时，计量泵可使熔体增压，以适应高压纺丝的需要。
4.过滤纺丝前用滤砂等过滤材料滤掉熔体中的杂质。
过滤材料有金刚砂、海砂、超细玻璃珠、过滤网等。
在高压纺丝中，过滤层会产生较高的阻力，使熔体摩擦生热，温度升高，改善熔体的流变性能。
5.纺丝经过滤后，熔体被分配板分配到喷丝板上的各个喷丝孔，从喷丝孔中吐出，形成熔体细流。
6.冷却成形熔体细流被冷却介质冷却、凝固成丝条的过程称为冷却成形。
在冷却的同时，由于喷丝头的拉伸作用，熔体细流在未凝固之前逐渐细化。
冷却成形在纺丝窗内完成，纺丝甬道上端吹风窗强制吹出的冷却风可保证冷却条件的均匀。
7.上油由于初生纤维较干燥，易产生静电，且单丝间抱合力差，丝条松散，摩擦系数大，无法进行后加工。
因此，纺丝时要给丝条上油。
虽然，采用不同工艺纺丝时其上油位置不同，但上油的目的上油可起到利于丝条集束、减少静电、提高平滑性的作用。
常规纺丝均采用油轮上油，经冷却成形的丝条经过甬道到达卷绕机之前，与油轮接触完成上油。
8.卷绕卷绕由上、下导丝盘、横导丝器及摩擦辊相互配合完成。
上过油的丝条经上、下导丝盘改变走向、调节张力后，经横导丝器卷绕在筒管上。
管管与卷绕头上的摩擦辊以一定压力接触，通过摩擦传动保持相同的线速度，这一速度即为纺丝速度。
纤维加工工艺简介
表2 三种基本纺丝成型法方法的特征
纺丝方法 熔纺法 干法 湿法
纺丝液状态 纺丝液浓度/% 纺丝液粘度/Pa· s 喷丝孔直径0.8 冷却空气，不回 收 冷却
溶液或乳液 12～16 2×10～4×102 2～2×102 0.07～0.1 0.03～0.2 热空气或氮气， 凝固浴，回收、再 生 再生 脱溶剂（或伴有化 溶剂挥发 学反应）
△ 切片纺丝法灵活性强，停车开车方便，而且纺丝前对切片质量的选择余地较大，可以
调换。但工序较多，投资费用较大，劳动生产率较低，成本较高。目前对于生产产品 质量要求较高的帘子线，以及不具备聚合生产能力的企业，大多采用切片纺丝法。应 该指出的是熔体直接纺丝法是发展方向，国外大多数均采用此方法，我国在20世纪90 年代末和21世纪初已经建成多家大规模的涤纶熔体直接纺丝路线。
⒈熔体纺丝是将成纤高聚物熔体经纺丝喷丝头流出熔体细流、在周围空气 （或水）中冷却凝固成型的方法。如涤纶、锦纶、丙纶等采用熔体纺丝方 法制得。此法流程短、纺丝速度高、纺丝速度一般为900～1200m/min，高 速纺丝可达3200m/min以上，成本低，但喷丝板孔数较少，长丝1～150孔； 短纤维300～800孔，高的可达1000～2600孔，甚至更多。若用常规圆形喷 丝孔，则纺得的纤维截面大多为圆形；采用异形喷丝孔，则纺得的纤维截 面为异形。该法适用于能熔化、易流动、不易分解的高聚物。
化学纤维 一类是合成纤维，一类是再生 纤维 A、合成纤维是以石油为 原料，经化学聚合而成，主要 纤维材料有涤纶、锦纶、腈纶、 维纶、丙纶、氯纶、氨纶等B、 再生纤维，也叫做人造纤维， 是利用天然材料经制浆喷丝而 成，有再生纤维素与再生蛋白 质之分。其中最常用的是粘胶 纤维（再生纤维素纤维），它 具有棉、麻的主要特性，但强 力低于棉麻，且湿态强力更小。 再生蛋白质使用较少，甲壳质 纤维已经很成熟的用于当今医 学领域。
纺丝各工序要求及原理
一、【涤纶长丝的物理指标】1、线密度是表示长丝粗细的指标，用分特(dtex)表示。
10000m长纤维的重量克数为分特数。
也有用特数(tex)表示的。
1特等于10分特。
2、断裂强度是反映长丝质量的一项重要指标。
断裂强度高，长丝在加工过程中不易断头、绕辊，最终做成的纱线和织物的强力也高。
但断裂强度太高，纤维刚性增加，纱线和织物的手感变差。
3、断裂伸长率断裂伸长率是一种反映纤维韧性的指标。
对于衣着长丝，伸长率愈大，手感愈柔软，后加工毛丝、断头较少，但过大时，织物易变形。
4、条干不匀率是一种表示长丝条干均匀度的指标。
这项指标对预取向丝的拉伸丝尤为重要。
长丝条干不匀，在加工过程中容易产生毛丝和染色不匀。
5、沸水收缩率定长的长丝放在沸水中煮沸一定时间后，其收缩的长度与原来长度的比值称为沸水收缩率。
用百分数表示。
沸水收缩率是一种反映长丝热定型程度和尺寸稳定性的指标，与染色性能有一定关系。
二、【长丝对切片质量的要求】特性粘数为了使产品具有适当的物理机械性能，又能顺利纺丝，要求聚酯切片有适当的分子量。
而测定分子量及其分布的方法烦杂，故用特性粘数表示其分子量的大小。
凝聚粒子如氧化凝胶物、二氧化钛凝聚物以及在反应釜壁上生成的高熔点物、碳化物等，这些杂质不仅加重了熔体预过滤器或组件过滤层的负荷，而且还极易导致毛丝和断头。
端羧基含量端羧基含量高，说明分子量分布宽，可纺性差。
制得的成品在热态使用条件下，会导致聚酯大分子的降解加剧。
二氧化钛含量在能取得较好的消光效果的前提下，二氧化钛的含量应尽量低，并分布均匀、粒子细。
铁质含铁量高，会使纤维发黄，色泽变差。
三、【可纺性表现特征】预过滤器或纺丝组件的升压速率曰升压速率，高速纺丝应小于10%，常规纺丝应小于6%，否则，易出现染色不匀和毛丝、断头等问题。
拉伸断头率和绕辊率在拉伸张力下，纤维内部的缺陷最容易暴露。
可纺性好的切片，拉伸时，断头率和绕辊率均较低。
四、【长丝对切片干燥的要求】除去切片中的水分，可避免聚酯高分子在纺丝过程中剧烈的水解，剧烈的水解使分子量降低，丝的质量下降，甚至无法纺丝。
干湿法纺丝工艺流程
干湿法纺丝工艺流程下载温馨提示: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。
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纺丝工艺流程
纺丝工艺流程
《纺丝工艺流程》
纺丝工艺是将原料纤维通过一系列工艺流程转化成纱线的过程，是纺织工业中至关重要的环节。
纺丝工艺流程是一个复杂的过程，需要经过多道工序才能完成。
下面将介绍一般纺丝工艺的流程。
首先，原料纤维要经过预处理工艺，包括清洗、拉伸、结晶等步骤。
这是为了确保原料纤维的质量和纯度。
接下来是纤维的混合和配比，通过不同纤维的比例搭配，可以制作出不同特性的纱线。
然后是纤维的开松和牵伸，将原料纤维拉成适合纺纱的细条状，这一步对后续纺纱工序至关重要。
接下来就是纺纱工序，这一步是将纤维细条拉成细丝并卷绕成纱线的过程。
这一步通常需要通过纺纱机器来完成，其中包括预纺、粗纺和精纺等工序。
最后要对纱线进行整理和加工，使其达到需要的纱线规格和质量要求。
纺丝工艺的流程虽然复杂，但却是纺织工业的核心环节。
通过不断优化纺丝工艺流程，可以提高纱线的质量和产量，推动整个纺织行业的发展。
同时，随着技术的进步和创新，纺丝工艺流程也在不断改进和完善，为纺织行业的发展注入新的动力。
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。
纺丝工艺流程
纺丝工艺流程纺丝是将纤维原料加工成纱线的工艺过程，是纺织品生产的重要环节。
纺丝工艺流程包括纤维预处理、纤维加工、纤维拉伸和纤维卷绕等步骤。
下面将详细介绍纺丝工艺的整个流程。
首先是纤维预处理。
纤维预处理是指将原料纤维进行清洗、染色等处理，以确保纤维的质量和干净度。
清洗是为了去除原料纤维上的杂质和污垢，染色则是为了给纤维上色，使其具有所需的颜色和色彩效果。
纤维预处理的质量直接影响着后续纺丝的质量和效果。
接下来是纤维加工。
纤维加工是将原料纤维进行精细加工，使其成为适合纺丝的纤维束。
这一步通常包括开松、梳理、并列等工序，通过这些工序可以使原料纤维变得更加柔软、均匀，有利于后续的拉伸和卷绕。
然后是纤维拉伸。
纤维拉伸是将加工好的纤维束进行拉伸，使其变细并增加长度。
拉伸的过程中，纤维的分子结构会发生改变，从而使纤维具有更好的拉伸性能和强度。
在纤维拉伸的过程中，需要控制好拉伸的速度和力度，以确保纤维的质量和稳定性。
最后是纤维卷绕。
纤维卷绕是将拉伸好的纤维进行卷绕，使其成为纱线。
卷绕的过程中，需要控制好卷绕的张力和速度，以确保纱线的均匀性和稳定性。
同时，还需要对纱线进行整理和加工，使其达到所需的规格和质量标准。
总的来说，纺丝工艺流程是一个复杂而精细的过程，需要严格控制各个环节的参数和质量，才能保证纺织品的质量和效果。
只有在每个环节都做到精益求精，才能生产出优质的纱线和纺织品。
希望本文所介绍的纺丝工艺流程能对纺织行业的从业人员有所帮助，谢谢阅读。
干湿法纺丝原版课件 (一)
干湿法纺丝原版课件 (一)
干湿法纺丝原版课件
干湿法纺丝是一种常见的纺织工艺，是将液态的高分子化合物经过拉伸形成长丝。
干湿法纺丝工艺原版课件主要介绍了干湿法纺丝的基本原理、工艺流程、设备构造和操作要点等内容。
下面就分点介绍一下这份原版课件：
一、干湿法纺丝的基本原理
干湿法纺丝是利用高分子化合物在抽拉拉伸过程中微观结构的变化来实现长丝的制备。
干湿法纺丝的基本原理是：将高分子化合物溶解在适当的溶剂中，形成高分子液溶液；将高分子液溶液通过纺丝装置进行抽拉加工；在抽拉过程中，高分子液团被一步一步拉长为长丝。
二、干湿法纺丝的工艺流程
干湿法纺丝工艺流程分为以下几个步骤：
1、高分子溶液的配置
2、高分子溶液的成丝
3、长丝的拉伸加工
4、长丝的连续悬挂与烘干
5、长丝的卷绕、分包、打包
三、设备构造和操作要点
干湿法纺丝生产线主要包括溶液制备系统、成丝系统、拉伸加工系统、悬挂烘干室、卷绕系统等部分。
在实际操作中，应注意以下几点：
1、高分子溶液的质量和稳定性
2、成丝系统的温度、压力、流量等调节
3、拉伸加工系统的温度、拉伸倍数等掌握
4、悬挂烘干室的卫生与晾干时间
5、卷绕系统的自动化和可靠性
四、干湿法纺丝工艺应用和优缺点
干湿法纺丝广泛应用于纺织、化纤、合成纤维、高分子材料等领域，
具有以下优缺点：
1、成本低、生产效率高
2、产品性能稳定、品种丰富
3、投资大、技术要求高
4、污染严重、能源消耗大
总之，干湿法纺丝原版课件详细介绍了干湿法纺丝工艺的基本原理、
工艺流程、设备构造和操作要点等内容，对于有意从事该领域的人士具有较为重要的参考价值。
静电纺丝技术的工艺原理及应用
静电纺丝技术的工艺原理及应用静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。
这一技术的核心是使带电荷流体在静电场中流动与变形，最终得到纤维状物质，从而为高分子成为纳米功能材料提供了一种新的加工方法。
由于纳米纤维具有许多特性，例如纤维纤度细、比表面积大、孔隙率高，因而具有广泛的应用。
1、静电纺技术静电纺是一项简单方便、廉价而且对环境无污染的纺丝技术。
早在20世纪30年代，Formals A就已经在其专利中报道了利用高压静电纺丝，但是直到近些年，由于对纳米科技研究的迅速升温，激起了人们对这种可制备纳米尺寸纤维的纺丝技术进行深入研究的浓厚兴趣。
1.1 静电纺技术的基本原理静电纺丝技术(Electrospinning fiber technique)是使带电的高分子溶液(或熔体)在静电场中流动变形，经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，从而得到纤维状物质的一种方法。
对聚合物纤维电纺过程的图式说明见图1。
静电纺丝机的基本组成主要有3个部分：静电高压电源、液体供给装置、纤维收集装置。
静电高压电源根据电流变换方式可以分成DC／DC和AC／DC两种类型，实验中多用IX；／DC电源。
液体供给装置是一端带有毛细管的容器(如注射器)，其中盛有高分子溶液或熔体，将一金属线的一端伸进容器中，使液体与高压电发生器的正极相连。
纤维收集装置是在毛细管相对端设置的技术收集板，可以是金属类平面(如锡纸)或者是旋转的滚轮等。
收集板用导线接地，作为负极，并与高压电源负极相连。
另外随着对实验要求的提高，液体流量控制系统也被渐渐的采用，这样可以将液体的流速控制得更准确。
电场的大小与毛细管口聚合物溶液的表面张力有关。
由于电场的作用，聚合物溶液表面会产生电荷。
电荷相互排斥和相反电荷电极对表面电荷的压缩，均会直接产生一种与表面张力相反的力。
当电场强度增加时，毛细管口的流体半球表面会被拉成锥形，称为Taylor锥。
进一步增加电场强度，是用来克服表面张力的静电排斥力到达一个临界值，此时带电射流从Taylor锥尖喷射出来。
纺丝工艺流程
纺丝工艺流程
一、前处理
（1）原料准备：根据产品要求选择合适的原料，并进行清洗和筛选。
（2）预处理：将原料进行烘干或浸泡等处理，以便于后续工艺的进行。
（3）混配：根据产品要求，将不同种类的原料按照一定比例混合。
二、纺丝前工艺
（1）开杆：将经过预处理的原料放入开杆机中，经过拉伸、挤压等操作，形成细长的纤维束。
（2）并条：将多个纤维束放在一起，并通过并条机进行拉伸和压缩，使其变得更加均匀。
（3）梳理：通过梳理机对并条后的纤维进行梳理和拉伸，使其更加平整、柔软。
三、纺丝主要工艺
（1）牵伸：将经过前处理和前工艺的纤维束送入牵伸机中，通过高速旋转的锥形滚筒牵引纤维束并拉伸成单根纤维。
（2）捻合：将两根或多根单根纤维交错地捻合在一起，形成精密而坚固的线。
捻合方式有环锭捻合、摆式捻合、气流捻合等。
（3）卷绕：将捻合好的线卷绕成一定长度的小卷筒，便于后续加工和使用。
四、后处理
（1）拉伸：将卷绕好的线送入拉伸机中进行拉伸，使其更加均匀、柔软。
（2）定型：通过高温、压力等处理方式对线进行定型，使其保持特定形状和尺寸。
（3）染色：将经过前处理和纺丝的线进行染色，以满足不同客户的需求。
（4）整理：对染色后的线进行整理、包装等操作，最终成为可供销售的纱线产品。
五、注意事项
在纺丝工艺中需要注意以下事项：
（1）原料选择要符合产品要求；
（2）各种机器设备要保持良好状态；
（3）操作人员需要具备专业技能和经验；
（4）生产环境要保持干净整洁，避免灰尘等污染物对纺丝质量造成影响。
干法纺丝及其他纺丝方法原理及工艺
(H2)28wt%, 40kV
(H3)39wt%, 40kV
SEM photographs of electrospun SF fibers
3.4.7喷射纺丝法
采用高压和高速气流来分散高聚物溶液或熔体进行 纺丝的方法。 纺丝流体经过一个窄缝型模口挤出，而后通过文丘 里管或高速气流喷嘴进行喷吹拉伸，形成极细的纤 维。 与静电纺丝法可结合使用。
在纤维制造过程中，各向异性溶液或熔体的液晶区在 剪切和拉伸流动下易于取向，同时各向异性聚合物在冷 却过程中会发生相变形成高结晶性的固体，从而可以得 到高取向度和高结晶度的高强纤维。
溶致性聚合物的液晶纺丝通常采用干湿法纺丝工艺。 热致性聚合物的液晶纺丝可采用熔融纺丝工艺。
3.4.4相分离纺丝法
与冻胶纺丝法类似，采用一种聚合物溶液作为纺丝原液， 纺丝线的固化是改变温度的结果，而不是改变溶液的组成。
I区(起始蒸发区) (近喷孔处)： 溶剂大量挥发 T↓↓至Tm附近，且T中心>T表面
II区(恒速蒸发区) ： 溶剂恒速挥发
T≈Tm III区（降速蒸发区）：溶剂降速挥发
T表↑至T热风
干纺成形时沿纺程温度和溶剂的 浓度分布图
1－纤维表面温度 2－纤维中心温度 3－纤维内溶剂的平均浓度 CP－纤维周围的介质 P－纺丝溶液 X (t)－纺程（时间） Tm－湿球温度
3.4.6静电纺丝法
静电纺丝法是一种对高分 子溶液或熔体施加高电压进行 纺丝的方法。
静电纺丝的装置包括定量 供给溶液或熔体的装置（计量 泵）形成细流的装置（喷丝模 口）以及纤维接受装置。
例:再生蚕丝蛋白水溶液的静电纺丝
regenerated silk fibroin aqueous solution
生产纤维的方法
生产纤维的三种不同方法一．干法纺丝化学纤维主要纺丝方法之一，简称干纺。
干法纺丝和湿法纺丝都是采用成纤高聚物的浓溶液来形成纤维。
与湿纺不同的是，干纺时从喷丝头毛细孔中压出的纺丝液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。
通过甬道中热空气流的作用,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。
原液在逐渐脱去溶剂的同时发生固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而形成初生纤维。
干法纺丝与熔体纺丝有某些相似之处，二者都是在纺丝甬道中使高聚物流体（溶液或熔体）的粘度达到某一临界值而实现凝固。
不同的是，熔纺时凝固过程是借纺丝行程中细流温度下降而实现的，而干纺则通过原液细流中溶剂挥发，高聚物浓度不断增大而凝固。
在干纺的纺丝行程中，原液细流中溶剂的脱除通过下列三步实现：1.原液一出喷丝孔立即快速挥发──闪蒸；2.溶剂从原液细流内部向外扩散；3.从细流表面向周围气体介质作对流传质。
在靠近喷丝头的一段纺程上，传质的机理包括闪蒸、对流和扩散的综合作用，随后纯扩散就逐渐变成控制传质过程速率的因素。
干纺时，纺丝原液与周围气体介质之间只有传热和传质过程，不发生任何化学变化。
干纺的纺丝速度主要取决于溶剂挥发的速度，通常在聚合物的溶解度和纺丝液粘度许可的条件下原液浓度应尽可能高，并选择沸点较低和蒸发潜热较小的溶剂，借以减少纺丝原液转化为纤维所需挥发的溶剂量，降低热能消耗并提高纺丝速度。
目前生产中干纺的纺丝速度一般为200～500米/分，增加甬道长度或纺制细纤维时，纺速可提高至700～1500米/分。
干纺时,纺丝原液的浓度和粘度都比相应的湿法纺丝原液为高。
通常干纺溶剂的沸点不超过80℃，但沸点高达153℃的二甲基甲酰胺(DMF)也可用作聚丙烯腈纤维和某些高弹性纤维干纺的溶剂。
与熔纺相比，干纺适合于加工分解温度低于熔点或加热时易变色、但能溶解在适当溶剂中的成纤高聚物。
对于既能用干纺又能用湿纺成形的纤维，干纺一般更适于纺制长丝。
纺丝工艺流程介绍
丝型纺纱工艺流程一、养蚕缫丝（1）蚕丝蚕丝分为桑蚕丝，柞蚕丝也就是野生蚕丝蚕丝轻柔，透气性好是最佳填充物，现在市场上卖的蚕丝被填充物主要有 3 种：100%纯桑蚕丝，100%柞蚕丝还有桑蚕丝柞蚕丝混在一起的。
价格也各有不同，好的蚕丝丝长而且有珍珠光泽。
（2）缫丝缫丝工艺过程包括煮熟茧的索绪、理绪、茧丝的集绪、拈鞘、缫解、部分茧子的茧丝缫完或中途断头时的添绪和接绪、生丝的卷绕和干燥。
索绪将无绪茧放入盛有90℃左右高温汤的索绪锅内，使索绪帚与茧层表面相互摩擦，索得丝绪。
柞蚕茧用手索绪，但不能在封口部位索绪。
索得绪丝的茧子称为有绪茧。
理绪除去有绪茧茧层表面杂乱的绪丝，理出正绪。
理得正绪的茧称为正绪茧。
集绪将若干粒正绪茧的绪丝合并，经接绪装置轴孔引出，穿过集绪器(又称磁眼)，集绪器有减少丝条水分、减少颣节和固定丝鞘位置等作用。
拈鞘丝条通过集绪器、上鼓轮、下鼓轮后，利用本身前后两段相互拈绞成丝鞘(见立缫)。
缫解把正绪茧放入温度40℃左右的缫丝汤中，以减少茧丝间的胶着力，使茧丝顺序离解。
如离解中的茧丝强力小于其间的胶着力，就会产生断头，这个现象称为落绪。
茧子缫至蛹衬而落绪的称为自然落绪;缫至中途而落绪的称为中途落绪。
添绪和接绪当茧子缫完或中途落绪时，为保持生丝的纤度规格和连续缫丝，须将备置的正绪茧的绪丝添上，称为添绪。
立缫用人工添绪,自动缫由机械添绪,由接绪器完成接绪。
由于一粒茧的茧丝纤度粗细不一，为保证生丝质量，立缫添绪时除保证定粒外，还必须进行配茧，即每绪保持一定的厚皮茧和薄皮茧的数量比例。
卷绕和干燥由丝鞘引出的丝，必须有条不紊地卷绕成一定的形式。
丝条通过络交器卷绕在小?上的称为小?丝片;卷绕在筒子上的称为筒装生丝。
但是无论何种卷绕形式，在卷绕时都要进行干燥。
在自动缫丝机上，除了上述各项程序外，新茧的补给、给茧、纤度感知、添绪以及落绪茧的收集、输送和分离等，都由机械来完成。
柞蚕茧缫丝有干缫丝和水缫丝两种。
第八章 纺丝成网工艺和原理 非织造课件
• 熔体指数（MFI）是纺丝成网、熔喷实际生产中对原料性能 的主要指标，其定义为：在一定的温度下，熔融状态的高聚 物在一定负荷下，10分钟内从规定直径和长度的标准毛细管 中流出的重量，单位为g/10min，熔体指数越大，流动性越好。
• 纺丝成网工艺要求聚丙烯的熔融指数(MFI)大于27，熔融指 数高，则熔体流动性好。通常情况下，聚合物分子量提高， 则熔融指数减小。
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• 高聚物制造纺丝成网非织造材料的可能性和纤维的性质与 高聚物的热性质关系密切，高聚物的热性质取决于分子链结 构。高聚物在受热过程中将产生两类变化。
•物理变化：软化、熔融。
•化学变化：交联、降解、分解、氧化、水解等。
• 表征这些变化的温度参数是：玻璃化温度（Tg）、熔点温 度（Tm）和热分解温度（Td）。从非织造材料应用的角度来 看，聚合物耐高温的要求不仅是能耐多高温度的问题，还必 须同时给出耐温的时间，使用环境以及性能变化的允许范围。
•1.螺杆直径
• 通常指螺杆的外径，对挤出机有决定性的影响，直径加大，挤 出机产量增加，但加热和驱动能耗均增加。
•2.螺杆长径比L/D
• 螺杆长径比指螺杆工作长度(不包括鱼雷头及附件)与外径之比。 聚合物切片在这个工作长度上被加热熔化、压缩和输送。加热面 积和切片停留时间都与螺杆长度成正比。
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•主链结构： • 当聚合物主链结构引入双键时，由于诱导效应或共轭效应， 而改变链中原子间的相互作用。引入与主链原子不同价的原 子、双键或环结构，则会改变链的柔性。高聚物链的结构变 化，均会改变分子间相互作用力的大小，和改变链的构型和 晶格，以及分子间距离。 •大分子链中侧基的性质 ： • 改变大分子链中侧基的性质，使分子中的电子云密度重新 分布，改变键的长度、能量和极性。由于未结合原子和基团 相互作用而引起大分子链的柔性发生改变，同时对大分子链 的平衡构型、分子间的相互作用力和晶格产生显著影响。
纺丝的工艺流程是
纺丝的工艺流程是纺织丝线是纺纱行业的常见工艺，其工艺流程包括纱线原料的准备、纺纱机操作和纱线的后处理。
下面我将详细分析纺丝的工艺流程。
首先，纱线原料的准备是纺丝工艺的第一步。
通常纺丝原料来自于天然纤维（如棉、羊毛、丝）或合成纤维（如涤纶、锦纶）。
这些原料需要经过质检和分类，确保纤维质量合格。
同时纺丝原料需要进行染色或漂白处理，以满足不同需求。
接下来是纺纱机操作。
根据纺织产品的不同要求，选择合适的纺纱机进行操作。
一个典型的纺丝机包括筒子纺丝机、气流纺丝机和杯子纺丝机等。
在纺纱机操作过程中，首先将纺丝原料通过梳理机进行梳理，将纤维侧面选择性的梳理，以去除杂质和混纺纤维。
然后，将梳理后的纤维通过牵伸和拉伸等操作，使其拉薄并形成合适的纤维条。
接着，纤维条经过摇臂和旋转杆进行加工，最后通过喷丝孔口喷出纱丝，并经过冷却和固化处理。
操作过程中需要控制纺纱机的温度、速度和张力等参数，以获得理想的纱线质量。
最后是纺丝后处理。
纺丝后处理是确保纱线最终质量的关键步骤之一。
一般后处理包括卷绕、排绕、扭纺和整理等工序。
卷绕是将纱线经过多轴纵向卷取，使其变成卷筒状，以便于储存和运输。
排绕是将纱线通过特定的装置或机器排列成一定形式，以满足不同产品的需求。
扭纺是将多股纱线通过旋转部件进行扭绞，提高纱线的均匀度和强度。
整理过程中，通过剪除纱线头部和尾部的杂质和短纤维，并进行平整、拉伸和包装处理，最终得到成品纱线。
总结起来，纺丝的工艺流程包括纱线原料的准备、纺纱机操作和纱线的后处理。
每个步骤都有其独特的要求和操作技巧，通过严格控制各个环节，可以获得高质量的纱线产品。
纺织行业中纺丝工艺的不断创新和发展，为纺织品的生产提供了强大支持。
合成纤维第五章干法纺丝
一. 溶剂的选择 溶剂的选择是制备干纺溶液的首要问题，溶剂的
性质对于干纺工艺起着决定性的影响。 实际选择溶剂是根据溶剂的溶解度和所制成的溶
液的性质。 一般认为等浓度溶液的粘度越小，或者等粘度溶
液的浓度越大，该溶剂就越好，这样制得的溶液 具有良好的可纺性。
干法纺丝所用溶剂
干纺时，纺丝原液与周围气体介质之间只有 传热和传质过程，不发生任何化学变化。干 纺的纺丝速度主要取决于溶剂挥发的速度， 通常在聚合物的溶解度和纺丝液粘度许可的 条件下原液浓度应尽可能高，并选择沸点较 低和蒸发潜热较小的溶剂，借以减少纺丝原 液转化为纤维所需挥发的溶剂量，降低热能 消耗并提高纺丝速度。
（1）浓度过高，难于得到溶解完全而均匀的溶液，并且使 过滤脱泡困难；
（2）浓度高，粘度就大，会使纺丝溶液的输送压力增加； （3）超过一定的浓度，纺丝溶液的流变性变差，可纺性降
低，容易造成纺丝断头现象的产生。
在实际生产中纺丝溶液浓度一般在18%~45% 之间
干法纺丝的纺丝溶液浓度
2. 溶解
A：溶解机理（1）溶剂向聚合物内部扩散；（2）粒状聚合物表面生 成的膨润层剥离脱落，向溶剂相分散。
干纺过程中，溶剂存在于整个丝条中，溶剂 从丝条表面蒸发的速度E和溶剂从丝条中心扩 散到表面的速度V的相对大小可以用来表征干 纺成形过程和初生纤维截面形态结构的表征。
E/V≤1，成纤干燥固化过程十分缓和均匀，纤 维截面趋近于圆形，几乎没有皮层;
随着E/V的增加，纤维截面不同程度的变化
E/V略>1
重点
1）干法纺丝的过程和特点 2）干纺纤维在结构的形成上有什么特点
思考题： 纺制腈纶的干法与湿法相比，成形过程有何区别？你认为哪 种方法成形条件更剧烈？对纤维品质有何影响？
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有研究表明，将聚合物熔体表面遮蔽起来，如采用保温 隔膜，则纺丝过程可以稳定的进行。
熔池纺丝法可以生产与普通熔融纺丝性质类似的纤维， 但纤维的变异系数较大。采用熔池纺丝法还可较为容易的生 产双组份复合纤维，将芯层聚合物熔体从皮层聚合物熔体表 面溶液浓度和温 度下，可以形成各向异性溶液或熔体。 在纤维制造过程中，各向异性溶液或熔体的液晶区在 剪切和拉伸流动下易于取向，同时各向异性聚合物在冷 却过程中会发生相变形成高结晶性的固体，从而可以得 到高取向度和高结晶度的高强纤维。 溶致性聚合物的液晶纺丝通常采用干湿法纺丝工艺。 热致性聚合物的液晶纺丝可采用熔融纺丝工艺。
Fg通常较小，Fs可忽略
3.3.2.2干纺纺丝中的传热和传质
I区(起始蒸发区) (近喷孔处)： 溶剂大量挥发 T↓↓至Tm附近，且T中心>T表面
II区(恒速蒸发区) ： 溶剂恒速挥发 T≈Tm III区（降速蒸发区）：溶剂降速挥发 T表↑至T热风
干纺成形时沿纺程温度和溶剂的 浓度分布图 1－纤维表面温度 2－纤维中心温度 3－纤维内溶剂的平均浓度 CP－纤维周围的介质 P－纺丝溶液 X (t)－纺程（时间） Tm－湿球温度
3.4.4相分离纺丝法
与冻胶纺丝法类似，采用一种聚合物溶液作为纺丝原液， 纺丝线的固化是改变温度的结果，而不是改变溶液的组成。 由聚合物在溶剂中不同温度下溶解度不同的原理，使聚合 物溶液极速降温，从而导致聚合物与溶剂发生相分离而固化。 临界相分离温度高于室温而低于挤出温度。
所得初生纤维经过拉伸和萃取溶剂得到成品纤维
化学纤维生产原理及工艺
3.3干法纺丝原理及工艺
3.3.1干法纺丝工艺
将聚合物溶于挥发性溶剂中，通过喷丝孔喷出细 流，在热空气中形成纤维的纺丝方法。 分解温度低于熔点或加热时易变色，但能溶解在 适当溶剂中的聚合物适用于干法纺丝.
例：二醋酯纤维
对于既能用干法纺丝，又能用湿法纺丝成形的纤
维，如聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维、聚乙烯醇、
聚氨酯等纤维，干法纺丝更适合于纺长丝。
熔纺、湿纺、干纺的比较
3.3.2干法纺丝原理
3.3.2.1干法纺丝的运动学和动力学
a.干法纺丝线上的直径分布和速度分布 近喷头区域： 沿纺程dx ↓↓,Vx↑(胀大区基本消失) 离喷头稍远区：
沿纺程dx ↓， Vx↑(έx有极大值)
近固化区： dx及Vx均趋于平稳
3.4.8离心纺丝法
取消喷丝头，将聚合物熔体自轴心引入一个 快速转动着的喇叭口中央，由于离心力的作用使
流体甩出，通过喇叭口的内表面而成为一逐渐变 薄的薄膜，在离开喇叭口的边缘后薄膜被分散成 纤维，随后被干燥或冷却而固化。
3.4.9无喷头熔池纺丝法
直接从聚合物熔体表面将丝条拉出经冷却固化后形成纤维 的方法。 由于大多数聚合物的热稳定性都不是很好，故从未加保 护的熔体表面自然拉出纤维的过程尚未成功。
优点：纺丝速度高，生产能力大（100~1600m/min） 溶液浓度可较低，而形成细旦纤维。 可纺制填充物粒径高于纤维直径的纤维。 缺点：溶剂的选择及回收 理论尚不成熟
3.4.4乳液纺丝法
将成纤高聚物分散在分散介质中，构成乳液或悬浊液进行纺丝的方法。 适用与一些熔点高于分解温度，且无合适的溶剂的聚合物进行纺丝。 50年代就被用来生产聚四氟乙烯纤维。 过程与湿纺纺丝类似。 将粉末状的聚合物颗粒分散在某种成纤载体中，配置成乳液，载体通 常是另一种聚合物的溶液，且这种聚合物溶液易被纺制成纤维，并能 在高温下破坏分解掉。在进行高温处理时，载体分解，而高熔点的聚 合物粒子被烧结或熔融而连续化形成纤维。为了提高纤维强度，在进 行烧结时通常进行一定的拉伸。 适用于生产：聚四氟乙烯纤维、陶瓷纤维、碳化硅纤维、氧化硅纤维、 维氯纶（氯乙烯在PVA水溶液中进行乳液聚合后进行纺丝）等。
3.4.6静电纺丝法
静电纺丝法是一种对高分 子溶液或熔体施加高电压进行 纺丝的方法。 静电纺丝的装置包括定量 供给溶液或熔体的装置（计量 泵）形成细流的装置（喷丝模 口）以及纤维接受装置。
例:再生蚕丝蛋白水溶液的静电纺丝
regenerated silk fibroin aqueous solution
化学纤维生产原理及工艺
3.4其他纺丝技术简介
3.4.1干湿法纺丝
与湿法相比，喷丝头拉伸↑↑，使纺速↑ 与湿法相比，喷丝孔径可↑ 与湿法相比，纺丝液浓度及粘度可↑ 与干法相比，能有效调节纤维结构形成过程
Spinneret
Spin line in air gap Spin line in coagulation bath Godet roller Coagulation bath Godet roller Winding roller
x
3.4.2冻胶纺丝（凝胶纺丝）
冻胶纺丝也称凝胶纺丝，是一种通过冻胶态中间物质制得高强 度纤维的新型纺丝方法。 冻胶纺丝通常采用干湿法纺丝工艺，使挤出细流先通过气隙， 然后进入凝固浴。因此与普通干湿法纺丝的区别，主要不在于 纺丝工艺，而在于挤出细流在凝固浴中的状态不同 冻胶纺丝的所有技术要点都是为了减少宏观和微观的缺陷， 使结晶结构接近理想的纤维，使分子链几乎完全沿纤维轴取向。 与干法、湿法相比: 采用超高分子量原料、半稀溶液（2%~10%） 固化过程主要是冷却过程，溶剂基本不扩散 拉伸比大（大于20） 产品高强高模
3.3.2.3干法纺丝中纤维结构的形成
1.超分子结构 特点：一般存在结晶或准晶，但分子和微晶的取向度很低。 2.形态结构 (1)截面形状结构特点及影响因素 ≤1 趋于圆形（无皮层） 略偏离圆形（存在皮层） E/V 稍>1 >1 近梅花形 >> 1 呈扁平状，近于大豆形或哑铃形 纺丝液浓度↓，越偏离圆形 纤维在甬道中的停留时间 (2)其他形态结构特点 无明显孔洞和微纤结构，皮芯结构不如湿纺明显
(H2)28wt%, 40kV
(H3)39wt%, 40kV
SEM photographs of electrospun SF fibers
3.4.7喷射纺丝法
采用高压和高速气流来分散高聚物溶液或熔体进行 纺丝的方法。 纺丝流体经过一个窄缝型模口挤出，而后通过文丘 里管或高速气流喷嘴进行喷吹拉伸，形成极细的纤 维。 与静电纺丝法可结合使用。
蜘蛛和蚕是在空气中吐丝 静电压：20KV~40KV； 成形的，其成丝过程其实是 喷射孔径：0.9mm； 一个干法纺丝过程。 接收距离：11cm。 静电纺丝从本质上而言， 属于一种干法纺丝过程。
(L1)17wt%, 20kV
(L2)28wt%, 20kV
(L3)39wt%, 20kV
(H1)17wt%, 40kV
b.干纺纺丝线上的轴向力平衡分析 若分析从x=0至x=x处的一段纺丝线 Fr(x)=Fr(0)+Fs+Fi+Ff-Fg 其中：Fi=Fi理论+△Fi,(△Fi>0)
Ff rx ,s ( x ) 2Rx dx
0
X
(溶剂蒸发速率较低时，也可由Sakiadis公式求)
对纺程张力的贡献最重要