第六章-2-熔融纺丝
熔融纺丝二氧化钛-概述说明以及解释
熔融纺丝二氧化钛-概述说明以及解释1.引言1.1 概述熔融纺丝二氧化钛是一种新兴的纳米材料制备技术，其通过将二氧化钛材料加热至熔化状态，再通过高速喷射或旋转等方式将熔化的材料喷射或旋转成纤维状，最后在冷却过程中固化为纳米纤维薄膜。
熔融纺丝二氧化钛薄膜具有优异的物理化学性质和独特的微结构，因此在多个领域具有广泛的应用前景。
熔融纺丝二氧化钛的制备方法相对简单，成本较低，能够实现大规模生产。
此外，通过控制纺丝参数和材料组成，可以调控薄膜的形貌、结构和性能。
这为熔融纺丝二氧化钛在各个领域的应用提供了可行性和灵活性。
目前，熔融纺丝二氧化钛已经在光催化、传感、能源存储等领域展现出巨大的应用潜力。
在光催化领域，熔融纺丝二氧化钛的高表面积和多孔结构有助于提高光催化反应的效率，有效地降解污染物和杀灭细菌。
在传感领域，纳米纤维薄膜的高灵敏性和高表面积使其能够作为优秀的传感元件，具有广泛的应用前景。
此外，熔融纺丝二氧化钛的纤维状结构还可以用于能源存储领域，例如制备柔性太阳能电池和超级电容器等。
总之，熔融纺丝二氧化钛作为一种新兴的纳米材料制备技术，具有广阔的应用前景。
随着研究的深入和技术的不断进步，相信熔融纺丝二氧化钛在各个领域的应用将会得到进一步拓展和深化。
1.2文章结构文章结构的目的是为读者提供一个清晰的思路和逻辑框架，使他们能够更好地理解文章的内容。
本文将采用以下结构进行叙述：1. 引言：首先介绍熔融纺丝二氧化钛的背景和意义，以及本文的研究目的和意义。
2. 正文：2.1 熔融纺丝的定义和原理：详细解释熔融纺丝技术的概念、过程和原理，包括熔融纺丝的基本原理、纺丝材料的选择和加工工艺。
2.2 熔融纺丝二氧化钛的制备方法：介绍熔融纺丝二氧化钛的不同制备方法，包括常用的电纺和气流熔融纺丝法，并对各种方法的特点、优缺点进行比较。
2.3 熔融纺丝二氧化钛的应用领域：综述熔融纺丝二氧化钛在不同领域的应用，包括纺织、电子、能源、环境等领域，并重点介绍其在纺织领域的应用前景和挑战。
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
熔融纺丝法简介课件
根据聚合物性质和生产工艺要求，选择合适的螺杆直径、 长径比、压缩比等参数。同时，要确保螺杆表面光滑、无 损伤，防止物料在挤出过程中受热分解。
熔融挤出温度控制
通过调节加热和冷却系统，将熔融挤出的温度控制在适宜 范围内，以避免聚合物的热分解和物料粘度的变化。
喷丝
喷丝板的选择与清洁
根据产品规格和生产工艺要求，选择合适的喷丝板孔径、孔数和排 列方式。同时，要定期清洁喷丝板表面，避免堵塞和物料粘附。
进一步提高生产效率与产品质量
优化设备与工艺参数
通过改进设备结构和优化工艺参数，提高纺丝效率和产品质量。
智能化生产控制
应用先进的传感器和控制系统，实现生产过程的自动化和智能化， 提高生产效率和产品质量的稳定性。
研发高性能纤维
通过研发高性能的纤维材料，提高产品的功能性、耐用性和舒适性 ，满足不断升级的市场需求。
化、远程监控和预测性维护，提高生产效率和产品质量。
绿色生产
02
采用环保的生产工艺和材料，降低生产过程中的能耗和排放，
实现绿色生产。
循环经济
03
构建循环经济模式，实现资源的再生利用和废弃物的减量化、
资源化、无害化处理，降低对环境的影响。
06
熔融纺丝法与其他纺丝法的比较
熔融纺丝法与溶液纺丝法的比较
01
开发多功能复合纤维
多功能化
在纤维中融入多种功能，如抗菌、抗静电、保暖 等，以满足不同领域的需求。
复合材料
将多种材料进行复合，形成具有多层结构、多种 功能的复合纤维。
创新技术
通过研发新技术，实现多功能复合纤维的高效制 备和性能优化。
研究智能化与可持续发展的生产技术
智能化生产
纤维制备常用的三种技术及原理
纤维制备常用的三种技术及原理一、熔融纺丝技术。
宝子，咱先来说说熔融纺丝技术哈。
你可以把这个想象成做超级好玩的糖画呢。
就像做糖画的时候，咱们先把糖加热融化成糖浆，纤维的熔融纺丝也是类似的道理哦。
这种技术主要是针对那些加热能融化的聚合物原料。
比如说聚酯这类的材料，就像是一群小伙伴，在常温下它们是固体，规规矩矩地待着。
可是呢，当我们给它们加热到一定温度的时候，哇塞，它们就像被施了魔法一样，变成了黏糊糊的液态。
这时候就可以通过一个特殊的装置，就像糖画师傅用的那个小勺子一样，这个装置叫喷丝头。
喷丝头上面有好多特别小的孔，液态的聚合物就从这些小孔里被挤出来。
刚挤出来的时候，它们还是软趴趴的呢，不过呀，这个时候外面的温度可不像在里面那么热了，就像从暖和的屋子里突然到了有点凉的户外。
这些液态的丝条就会迅速地冷却，然后就凝固成一根根的纤维啦。
就这么简单又神奇，就像糖画在板子上迅速凝固成型一样有趣呢。
二、溶液纺丝技术。
嘿呀，溶液纺丝技术也特别有意思呢。
这就好比咱们调颜料画画的时候，不过比那可复杂多啦。
如果说有些聚合物不好直接加热融化，就像有些颜料不溶于热水只能溶在特殊的溶剂里一样，那我们就用溶液纺丝技术。
我们先把这些聚合物溶解在一种合适的溶剂里，这个溶剂就像是聚合物的好朋友，能让聚合物舒舒服服地待在里面，形成均匀的溶液。
然后呢，这个溶液也要通过一个喷丝头，从那些小孔里被挤出来。
但是这时候可不像熔融纺丝那么简单就凝固了哦。
挤出来之后，要想办法把溶剂去掉，这样才能留下纯纯的纤维。
有的时候是用加热的办法，让溶剂挥发掉，就像水分从湿衣服上慢慢蒸发一样。
还有的时候呢，是用一种特殊的化学方法，让溶剂和别的东西发生反应，然后就乖乖地离开了聚合物。
这个过程就像是一场精心策划的魔术表演，最后就变出了我们想要的纤维啦。
三、静电纺丝技术。
宝子，静电纺丝技术那可就更酷啦。
你有没有玩过静电的小游戏呀，比如说冬天的时候，头发会被毛衣吸起来，那种静电的感觉。
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。
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。
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。
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6 h以上，实现露点温度60℃。
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。
熔融纺丝的实习报告
一、实习背景随着科技的不断发展，纤维材料在各个领域中的应用越来越广泛。
熔融纺丝作为一种重要的纤维制造技术，具有生产效率高、成本低、产品性能优良等优点。
为了更好地了解熔融纺丝技术，提高自己的实践能力，我于2021年6月至7月在XX纺织有限公司进行了为期一个月的熔融纺丝实习。
二、实习目的1. 了解熔融纺丝的基本原理、工艺流程和设备构造。
2. 掌握熔融纺丝生产过程中的各项操作技能。
3. 学习熔融纺丝生产过程中的质量控制方法。
4. 提高自己的实际操作能力和团队协作能力。
三、实习内容1. 熔融纺丝基本原理熔融纺丝是一种将高分子聚合物熔融后，通过高速拉伸使其凝固成纤维的过程。
该过程主要包括以下几个步骤：（1）聚合物熔融：将聚合物原料加热至熔融状态，使其具有良好的流动性。
（2）纺丝：将熔融的聚合物通过纺丝头挤出，形成细流。
（3）拉伸凝固：细流在凝固浴中冷却凝固，并通过拉伸装置进行拉伸。
（4）后处理：对拉伸后的纤维进行热定型、卷绕、切断等后处理。
2. 熔融纺丝工艺流程（1）原料准备：将聚合物原料按照配方要求进行称量和混合。
（2）熔融：将混合好的原料加热至熔融状态。
（3）纺丝：将熔融的聚合物通过纺丝头挤出，形成细流。
（4）拉伸凝固：细流在凝固浴中冷却凝固，并通过拉伸装置进行拉伸。
（5）后处理：对拉伸后的纤维进行热定型、卷绕、切断等后处理。
3. 熔融纺丝设备构造熔融纺丝设备主要包括以下几部分：（1）原料输送系统：负责将聚合物原料送入熔融装置。
（2）熔融装置：将聚合物原料加热至熔融状态。
（3）纺丝头：将熔融的聚合物挤出，形成细流。
（4）拉伸凝固装置：冷却细流，使其凝固并拉伸。
（5）后处理装置：对拉伸后的纤维进行热定型、卷绕、切断等后处理。
4. 熔融纺丝生产过程中的操作技能（1）原料准备：严格按照配方要求进行原料的称量和混合。
（2）熔融：控制好加热温度和时间，确保聚合物完全熔融。
（3）纺丝：调整好纺丝头的压力和速度，使细流均匀。
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。
熔体纺丝melt spinning工艺原理 ppt课件
熔体纺丝melt spinning工艺原理
第四節 熔體紡絲過程
一、熔融擠出 切片熔融過程通常在螺杆擠壓機內進行，控制螺杆
熔体纺丝melt spinning工艺原理
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。
横吹风： 风向与纤维垂直
直吹风： 风向与纤维平行
熔体纺丝melt spinning工艺原理
❖ 不同品種的纖維根據需要可以適當地改變冷卻方式。
如紡制民用纖維常在約2米長的冷卻室內用空氣介質冷 卻成形;
紡制聚酯和聚醯胺簾子線纖維則常在噴絲頭下方和冷 卻室上方設置加熱裝置以降低纖維的冷卻速度，使 初生纖維結構均勻，拉伸性能良好；
在紡制粗條子纖維時(如棕絲)常以水為冷卻劑，使纖維 迅速冷卻。
熔体纺丝melt spinning工艺原理
熔體細流冷卻成形時在周圍空氣介質中遇到的摩擦阻 力，比濕法紡絲成形時絲條承受的溶液阻力小。熔體細 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。
熔体纺丝melt spinning工艺原理
熔融纺丝制备木质素基碳纤维及其储能应用研究
熔融纺丝制备木质素基碳纤维及其储能应用研究熔融纺丝制备木质素基碳纤维及其储能应用研究随着电力需求的不断增长和可再生能源的快速发展，储能技术越来越受到关注。
碳纤维作为一种优秀的储能材料，因其具有轻质、高强度和良好的导电性能而备受瞩目。
然而，传统碳纤维制备工艺复杂，成本高昂。
为了解决这一问题，研究人员开始开发新的制备方法，其中熔融纺丝技术成为一种备受关注的方法。
熔融纺丝是一种将高分子材料通过熔点以上的温度迅速熔化，再通过气流或旋转等方式拉伸并凝固成纤维的工艺。
这种方法具有工艺简单、操作方便和成本低廉的优势，因此越来越多的材料科学家开始关注其在制备碳纤维方面的应用。
木质素是一种由多种天然木材组成的聚合物化合物，具有丰富的原料来源、低成本和高分子量的特点，是一种理想的碳纤维前驱体。
通过熔融纺丝技术制备木质素碳纤维具有很大的潜力。
首先，利用熔融纺丝技术可以将木质素材料快速熔化为纺丝液，并通过拉伸和固化成纤维。
研究表明，通过高温处理可以使纺丝液中的木质素熔融，形成均匀的纺丝液，有助于制备高质量的木质素碳纤维。
其次，熔融纺丝工艺可以通过调整拉伸速度和拉伸比例来控制碳纤维的直径和结构，从而使得制备的碳纤维具有理想的电化学性能。
利用熔融纺丝制备的木质素基碳纤维具有很广泛的储能应用。
首先，碳纤维具有良好的导电性能和化学稳定性，可以用于制备高性能的电极材料。
研究人员发现，将木质素基碳纤维作为电极材料，可以显著提高储能器件的能量密度和循环稳定性。
其次，木质素基碳纤维还可以用于制备超级电容器。
由于其大表面积和孔隙结构，木质素基碳纤维可以提供更多的储能空间，从而使得超级电容器具有更高的能量存储和释放速度。
总之，熔融纺丝制备木质素基碳纤维是一种具有潜力的制备方法。
通过调整制备工艺参数和优化碳纤维结构，可以制备出高质量的木质素基碳纤维。
这种碳纤维具有良好的导电性能和化学稳定性，可以用于储能应用。
值得注意的是，虽然当前的研究进展仍然有限，但随着材料科学技术的不断进步，相信熔融纺丝制备木质素基碳纤维的研究将会取得更多的突破，并广泛应用于未来的能源开发和储能领域综上所述，熔融纺丝制备木质素基碳纤维是一种有潜力的制备方法，可以通过调整制备工艺参数和优化碳纤维结构来制备高质量的碳纤维。
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。
熔融纺丝法简介
熔体从喷丝孔高速挤出时，随着纺丝流体粘弹性和挤出条件 的不同，挤出细流的类型分为液滴型、慢流型、胀大型和破 裂型。
• 胀大型是高聚物熔体纺丝的正常现象，是由于高聚物熔体 的粘弹性中的弹性决定的，只要控制好纺丝工艺条件，尽 量减小胀大比，不应性纺丝过程的正常进行。其它三种类 型细流是纺丝不稳定性的表现，应该避免发生。
• 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
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
熔体纺丝工艺主要包 括：成纤聚合物在螺杆挤 出机中加热熔融，熔体通 过计量泵从喷丝孔挤出形 成细流，熔体细流冷却固 化，丝条经上油和卷绕， 被拉伸变细而得纤维。
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，使出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
?高聚物流体通过喷丝孔的流动有明显的流场变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?形变区也称冷凝区这是纺丝成形过程中最重要的区域
熔融纺丝
合成纤维的生产首先是将单体经聚合反应制 成成纤高 聚物，这些聚合反应原理、生产过程及设备与合成树脂、 合成橡胶的生产大同小异，不同的是合成纤维要经过纺丝 及后加工，才能成为合格的纺织纤维。 溶液纺丝又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。
熔融纺丝实验报告
熔融纺丝工艺指导书一．实验目的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．实验仪器及材料WSP微型高速轮装置、HD101A电热鼓风烘箱、WJS-10微型立式挤出机、加热片、滤网、计量泵、喷丝板组件、送帘网、吸风装置、送网辊、收卷装置三．实验步骤1.纤维纺制前准备: ①喷丝头组件清洗(煅烧+超声波) 组件组装并放入保温炉中预热调配油剂;②根据成品纤度工艺计算，确定纺丝速度和泵供量;设定纺丝温度并使设备升温及箱体压力，打开冷却吹风，调整合适的风速。
2.纤维纺丝: ①当设备温度达到工艺温度时，开螺杆并投料，当螺杆压力显示一定值时，开计量泵。
②观察熔体流动性能，若熔体流动性能不好，应适当调节各区温度直到熔体流线呈连续稳定性为止。
③喷丝板组件装入箱体后，必须严密紧固以免漏浆，组件装完后，在加热状态下保温十分钟左右，使其与箱体温度保持平衡，在这期间开启卷绕机，调节好油盘及卷绕速度。
④开启计量泵和螺杆，丝条从喷丝板喷出后若无漏浆，柱头丝时即可卷绕，四．数据整理及分析1.实验参数以及数据2.绘制图表如下图一：力学性能与温度关系图二：力学性能与卷绕速度关系图3.数据分析由数据可知：1.在卷绕速度一定的前提下，随着温度的升高，所得纤维的强力随着温度的升高而增加，但温度过高时，纤维的强力降低；断裂强度也随温度的升高而增加，当温度过高时，断裂强度反而下降。
2.在温度一定的前提下，随着卷绕速度的增加，纤维线密度减小，丝束的张力增大，纤维强力增加。
随着卷绕速度的增大，其拉伸强度增加，断裂强度增大，而断裂伸长率降低。
3.随着纤维的伸长，其强力逐渐增大，当纤维强力达到一定的值之后，强力开始减小，减小到某一强力值时，其强力保持不变，直至纤维断裂。
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≤100oC240 oC270 oC270 oC270 oC270 oC270 oC2.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。
纺织产品开发学第六到九章
纺织产品开发学第六到九章第六章加工技术与产品开发一、纺丝技术与产品开发1.根据聚合物的性质，纤维聚合物应首先编织成纺丝所需的流动状态。
从液体状态来看，熔融纺丝法、溶液纺丝法、乳液悬浮纺丝法、凝胶纺丝法和反应纺丝法是主要的纺丝方法。
2、可在纺丝液中加入一定量的具有某种特性的物质，以改善纤维的物理、化学等应用性能和功能，如：加入适量的颜料或者染料，可以生产出有色纤维，开发出混色产品3、改变纤维的形态结构，如：单丝、复丝、异形截面纤维、复合纤维、超细纤维等。
纺丝后处理技术如：变形丝，变形手段有假捻法，齿轮卷曲法、假编法，空气变形法等二、纺织线状产品的加工与产品开发1、纺纱加工如：新型纺纱，共同点是将加捻和卷绕分开进行，加捻速度和卷绕速度互不影响，因而产量可以成倍的增加。
自由端纺纱：从喂入端喂入棉条后，通过分拣机构将棉条分解成单根纤维，然后将单根纤维凝聚成连续的晶须，然后捻成纱，从输出端输出，卷绕成筒管。
在变薄后再次凝结的胡须的头端称为自由端，它可以随着捻线器旋转。
捻度可以通过从捻线器到输出端的一段纱线获得。
根据凝聚方式和加捻方法的不同，自由端纺纱又可分为转杯纺纱、尘笼纺纱、涡流纺纱等。
（1）转杯纺纱特点：弯曲、打圈、对折、缠绕纤维较多，纤维外层转移程度较差，因此转杯纱强力低于环锭纱。
而且由于凝聚过程中有合并均匀作用，所以条干比环锭纱均匀。
结构较蓬松，保暖性能好，吸水性强，染色性和吸浆性较好。
主要用于机织物中蓬松厚实的平纹布、起毛均匀、手感好的绒布等。
（2）笼式纺纱特点：当纱条从尘笼的一端向另一端输出时，纤维是逐步添加到纱条上去的，从而形成分层结构。
纱芯捻度较大，外层纤维捻度较小，具有内紧外松的结构。
表面丰满而蓬松，弹性好，手感好，伸长率也较高，成纱强力较低。
（3）涡流纺纱特点：纱线结构比较蓬松，保暖、染色、吸浆、透气性好。
它具有良好的耐磨性和抗起球性。
它主要用于绒布。
2.非自由端纺纱由纤维组成的晶须从进给端到输出端连续，中间没有断裂过程。
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小结
对于常规熔 纺 ，Fi 和Ff起 是流变力的主 要贡献者。
图 PA66在纺速6600m/min时计算的受力分布
根据纺丝线上的力平衡方程式，可求得任意 点x处的纺丝应力，从而确定纺丝线上的应力分 布.
在4000m/min的纺速下，纺丝应力 沿纺程几乎单调增加。
当纺速更高纺丝线上出现颈缩现象 时，颈缩点附近纺丝应力急剧增大。
第二节 熔体纺丝(melt spinning)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
纺丝箱体分配杆熔融
熔体纺丝过程
1.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
切片纺：切片筛选干燥等处理
①重力Fg
考虑流体丝条在环境介质中的浮力作用，丝条单位 体积的重力： 0
fg=g(ρ-ρ )cosθ cosθ=
x
θ ：丝条流动方向与 重力方向的夹角
-1 垂直向上纺丝
ρ0«ρ
0 水平纺丝 1 垂直向下纺丝
Fg g
0
d x
4
2
dx
Fg 很小，在高速纺丝中可忽略，但低速纺制高线密度 纤维时较重要。
域。
Ⅱa:拉伸流动的主要区域,对纤维的均匀性影响很大.
Ⅱb：结构形成的主要区域，拉伸流动取向↑;如果VL
很大,可能发生大分子结晶 Ⅲ区中纤维的初生结构继续完成: 拉伸形变取向↑ 结晶 形态结构形成
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(上脱离体)： Fr(x)=Fr(0)+Fs+Fi+Ff-Fg 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 图 纺丝线轴向受力示意图 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 。
rx ,s
1 0 2 C f vx 2
C f = K N n Re
Re=
Vxdx
νa
(νa 即ν )
0
Cf也可通过测定张力来确定:
Fext Cf 0 2 v x r x
Ff受纺速影响较大,接近X0，Vx特别小， Ff也极微小.实际上Ff绝大部分为VL以后 的纺丝线所贡献。 Ff和Vx的1.39次方成正比 在高速纺丝中，Ff 随Vx提高而急剧增 大。因此Ff在高速纺速中作用十分重要， 成为丝条的握持力，对结构的形成有很 大影响 .
短纤维集束
短纤维拉伸
二.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):
ρxAxVx=常数
T(x)：由补偿式接 触温 度计、红外 线拍照等确定 ρ(T) ① 高速摄影法 不发生 结晶时
ρx ≈ K Vx
dx： ②取样器取样法确定
③ 激光衍射法
④惯性力Fi
牛顿第二定律：使物体加速需要克服物体的惯性 Fi=W(Vx-V0)=Qρ(Vx-V0)=A0V0 ρ(Vx-V0)
Fi与vx的平方成正比。因此高速纺丝中，Fi的重要性大 大增加。纺丝速度超过6000m/min时，Fi和Ff达到了使纤 维在纺丝线上进行全拉伸。 丝条固化后， Fi不变
。
⑤流变力Fr
Fr
Fr(0):熔体细流在喷丝孔出口处作拉伸流动时所克服 的流变阻力 Fr(X):在x=X处丝条所受到的流变阻力 （纺丝线上x=X处丝条截面上所受的张力）
分析从离喷头x处到离喷头L处的一段纺丝线 (下脱离体)：
Fr(x)=Fext+Fg-Fs-Fi-Ff Fr(0)=π R0σ xx(0)= π R0ηeέ (0)
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
Ff rx ,s ( x ) 2Rx dx
0 X
έ(x) =
dVx dx
纺丝线上发生结晶 , 存在着一处丝条 直径急剧减小的位 置.
PET高速纺丝
根据έ的不同，纺丝线可分成三个区域 :
dv x 0 挤出胀大区:沿纺程Vx减小, dx
dv x 0 d=dmax时， dx
形变（细化）区：
dvx d 2vx Ⅱa ： dx 0, dx2 0
图 PET纺丝线上的应力分布
3.熔体纺丝线上的传热及温度分布
运动丝条和环境介质间的传热: (1)丝条内部(0 < r < R ):传导 (2)从丝条表面到环境介质:主要为 对流传热，还有很小一部分为热辐 射。 在纺丝线上有轴向温度场（T-X） 径向的温度场（T-r） 研究熔体纺丝中传热问题的主要任 务，就是找出任何时刻纺丝线上的 温度分布情况，即轴向温度场和径 向温度场。
螺杆挤出机中熔融
纺丝箱体 丝孔挤出
泵送至纺丝组件
由喷
在纺丝甬道中冷却(拉伸)
上油、卷绕或落桶
熔体纺丝的主要设备——螺杆挤出机
纺丝箱体
喷丝头组件
喷丝孔及导孔形状
丝条的冷却
上油
纤维的卷绕成型
长丝卷绕机
2.熔纺纤维的后加工
长丝的后加工
拉伸（加捻） 加弹（假捻变形） 网络
短纤维的后加工包括集束，拉伸，定型，
Ⅱb：
dvx d 2vx 0, 2 0 dx dx
固化丝条运动区：Vx=K，d=K
图 聚合物在等温纺丝条件下的平均轴向分布
和 图 纺丝过程中拉伸应变速率分布的示意图 拉伸应变速率变化 1一PA6 2一PET 3一聚苯乙烯
Ⅱ区的έ出现极大值，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，因此是纺丝成形过程最重要的区