纺丝速度
纺丝
聚酯纤维纺丝、高速纺介绍1．简述短纤维切片纺的工艺流程。
聚酯切片→切片料桶（氮气保护）→螺杆挤出机（进料、熔融压缩、计量均化）→弯管→纺丝箱体→吹风窗（冷却固化）→甬道→给湿上油→总上油→牵引→导丝→喂入→盛丝桶2．简述长纤维切片纺的工艺流程（常规纺）。
聚酯切片→切片料桶（氮气保护）→螺杆挤出机（进料、熔融压缩、计量均化）→弯管→纺丝箱体→吹风窗（冷却固化）→甬道→给湿上油→卷绕3．简述长纤维切片纺的工艺流程（高速纺）。
聚酯切片→切片料桶（氮气保护）→螺杆挤出机（进料、熔融压缩、计量均化）→弯管→过滤器→纺丝箱体→吹风窗（冷却固化）→给湿上油→甬道→卷绕4．为什么纺丝箱体要用联苯保温？因为熔体温度的变动对成品丝的染色均匀性有影响，因此要求熔体温度均匀、稳定。
联苯液体是最佳的载热体，可使熔体分配管、计量泵和纺丝组件保持温度均匀。
5．熔体温度对纺丝质量有何影响？涤纶的熔点为260℃左右，软化点为235℃，超过300℃发生急剧热降解，所以熔体温度一般控制在285～290℃。
熔体温度偏高，纺丝时易注头，成品的伸度偏大；熔体温度偏低，拉伸时易产生毛丝和断头，操作困难。
在生产过程中，熔体温度经常变动，容易产生纤维染色差，一般生产中控制在±l℃范围内。
6．侧吹风的作用如何？侧吹风条件对纺丝质量有何影响？（1）作用：熔体自纺丝头喷丝后，向周围空气中放出大量凝固热，为此必须在丝出喷丝板后吹冷风进行对流热交换，以带走放出的热量使熔体细流凝固成纤维。
在冷却凝固过程中，均匀送风很重要，侧吹风送风不均匀会产生纤维条干不均。
（2）影响：*吹风速度：风速↑→→空气湍动↑→飘丝↑→初生纤维条干不匀↑→冷却效果↑（高速纺卷绕张力大，提高风速不会引起丝束摆动）风速↓→丝条凝固速度↓→飘丝↑→初生纤维条干不匀↑风速对预取向丝的双折射、强度、伸长影响小；卷绕性、条干不匀率影响大*吹风温度：18～25℃，（在15～35℃，风温对丝条张力和成品丝质量几乎不影响；）但吹风温度波动→丝条条干不匀↑、染色均匀性↓、毛丝↑、断头↑*相对湿度：65%相对湿度↑→→丝条在纺丝时的静电↓、飘丝↓→比热容和热容量↑→热吸收量↑→冷却风在吸收同样热量时温升低→冷却吹风温度稳定→操作条件差、设备锈蚀*密闭区（无风区）：设置密闭区原因：喷丝板→熔体细流（高分子弹性记忆）→挤出胀大（细流脆弱）→经不起气流冲击7．油轮上油与喷嘴上油有何不同？喷嘴上油效果好于油轮上油，这是因为喷嘴上油有如下特点：(1)由油剂齿轮泵定量供油，自喷嘴挤出，保证了上油量的均匀性。
化纤工艺部分知识
第一章总论1.化学纤维的基本概念天然纤维：由纤维状的天然物质直接分离、精制而成。
化学纤维：用天然或人工合成的聚合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维。
①按原料分类人造纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，也称再生纤维。
合成纤维：以石油、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，再经加工而制得的纤维。
无机纤维：主要成分是由无机物构成的纤维。
②按尺寸分长丝：在化学纤维制造过程中，经纺丝成形和后加工工序后，得到的连续不断的长度以千米计的纤维称为长丝。
短纤维：化学纤维经切断而成的、一定长度规格的纤维。
丝束：丝束是由大量单纤维汇集而成。
牵切纤维：化纤丝束经牵伸拉断而成的长度不相等(而有一定比例)的短纤维。
③按性能分类⑴差别化纤维：泛指对常规化学纤维产品有所创新或赋予某些特性的化学纤维。
异形纤维：在合成纤维成形过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。
复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维，多组分纤维。
共混纤维：由两种或两种以上不同的聚合物混合后纺制成的化学纤维。
超细纤维：化学纤维可按单纤维的粗细（线密度）分类，一般分为常规纤维、细旦纤维、超细纤维和极细纤维。
有光纤维：生产过程中，未加入消光剂经行消光处理的光泽较强的化学纤维消光纤维(无光纤维)：生产过程中，经过消光处理(通常用二氧化钛为消光剂)制成的化学纤维。
纤维表面的反射光减弱。
半消光纤维(半光纤维)：生产过程中，经部分消光处理(加入消光剂约0.5％)而制成的化学纤维。
⑵高性能纤维：具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、特别优异的一类新型纤维。
⑶功能纤维：在常规化学纤维原有性能的基础上，又增加了某种特殊功能的一类新型纤维。
⑷智能纤维：一维的纤维状智能材料。
2.化学纤维的主要质量指标一、线密度1.定义：线密度是表示纤维粗细程度的量，在我国化学纤维工业中，也称“纤度”。
纺丝速度对粘胶纤维成型的影响分析
纺丝速度对粘胶纤维成型的影响分析【摘要】：随着社会经济不断发展，人们日常生活质量出现翻天覆地的变化，对粘胶纤维质量提出更高要求，传统制造方法已无法满足日常生产要求。
因此，在制造粘胶纤维过程中，会通过提升纺丝速度来增加产量。
基于此，本文通过阐述粘胶纤维成型的基本原理，如物理化学变化、化学反应等，再通过实验研究，分析纺丝速度对粘胶纤维成型的影响，找到最适合粘胶纤维成型的纺丝速度，给粘胶纤维生产匹配最佳工艺参数，全面提高粘胶纤维产品品质。
【关键词】：纺丝速度；纤维成型；影响分析一、前言在粘胶纤维生产过程中，经常通过提升纺丝速度来增加产量。
目前，纤维成型过程是指粘胶通过喷丝头喷出，在纺丝酸浴中产生各种化学反应，如再生、分解、中和、凝固等反应，再通过各种专业操作，最终形成丝条。
但从目前粘胶纤维生产情况来看，随着纺丝速度不断提高，给生产过程带来各种问题，如纤维强度低、可纺性差、成品毛丝多等特征，严重影响到粘胶纤维质量。
可见，纤维形成过程和粘胶纤维质量有直接联系，工作人员通过分析纺丝速度对纤维成型带来的影响，能得到粘胶纤维成型规律，满足纤维成型的基本要求，从而得到大量高质量纤维产品【1】。
二、纤维成型的基本原理（一）化学反应首先，中和反应。
通过进行2NaOH+H2SO4→2H2O+Na2SO4，分解出纤维素黄酸脂，中和粘胶中的副反应产物，H2SO4和纤维素黄酸钠相互结合，分解出游离的纤维素黄酸。
C6H7O2（OH）3-X（OCSSNa）x+0.5XH2SO4→C6H7O2（OH）3-x（OCSSH）+0.5XNa2SO4；其次，纤维素黄酸酯分解和纤维素再生。
C6H7O2（OH）3-x（OCSSH）xx→C6H10O5+XCS2。
（二）物理化学反应按照粘胶纤维的纺丝工艺，要利用计量泵测量出原液车间运输的粘胶，再通过纺丝机喷丝孔传输到纺丝浴，从喷丝孔口流出的粘胶出现先膨胀后变细操作，从而形成初级纤维，然后经过导丝轮运行，拉细径向、拉长轴向【2】。
化学纤维概论复习题
1.名词解释差别化纤维：随着科技的不断进步，利用化学改性和物理改性手段，通过分子设计制成具有特定功能的第二代化学纤维。
棉型短纤维：类似于棉纤维，长度为25-38mm，纤维较细（线密度1.3-1.7dtex），类似棉纤维，主要用于与棉纤维混纺。
极限氧指数：使着了火的纤维离开火源，而纤维仍能继续燃烧时环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。
α纤维素：植物纤维素在特定条件下不溶于20℃的17.5%（质量分数）NaOH溶液的部分纤维素。
Β纤维素：植物纤维素在特定条件下溶于20℃的17.5%（质量分数）NaOH溶液的溶解部分称为半纤维素，溶解部分用醋酸中和又重新沉淀分离出来的那一部分纤维素。
空气变形丝：以POY或FOY为原丝，通过一个特殊的喷嘴，在空气喷射作用下单丝弯曲形成圈环结构，圈环和绒圈缠结在一起，形成具有高度蓬松性的环圈丝。
聚丙烯膜裂纤维：是高聚物薄膜经纵向拉伸、切割、撕裂或原纤化制成的化学纤维。
配采-U：是德国巴斯夫公司生产的聚氯乙烯纤维的商品名，以四氢呋喃为溶剂，并采用漏斗形凝固浴槽的湿法纺丝工艺进行生产的纤维。
缩醛化反应：指聚乙烯醇大分子上的羟基与醛作用，是羟基封闭的反应。
再生纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维。
长丝：在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体和溶液）经纺丝成型和后加工工序后，得到的连续不断的、长度以千米计的纤维。
沸水收缩率：指将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩的长度与原来长度之比。
环结阻料：不经干燥的聚酯切片具有不定型结构，软化点较低，进入螺杆挤出机后会很快软化粘结，造成堵塞进料口。
网络丝：指丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作用，单丝互相缠结而呈周期性网络点的长丝。
熔喷法非织造布：在聚合物熔体喷丝的同时利用热空气以超音速和熔体细流接触，使熔体喷出并被拉成极细的无规则短纤维，然后制取超细纤维非织造布。
捏合：纤维级的聚氯乙烯不能溶解于丙酮，首先使聚氯乙烯树脂在丙酮中充分溶胀，这一操作称为捏合。
常用静电纺丝经验参数
水
130万左右
三氯甲烷、DMF、六氟异丙 醇、四氢呋喃
13万
溶剂为水，浓度为40-45%，电压1520KV，喷射距离15-20cm
溶剂为六氟异丙醇，电压10-15KV，喷射 距离15cm，推进速度0.0010mm/s
生物医学 能源
电池隔膜
能源
PTFE
聚四氟乙烯
空气过滤和水过滤
过滤
PS
聚苯乙烯
过滤材料
过滤
PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 其他
其他
PI
聚酰亚胺
过滤
9%左右
1.5%左右 5%-12.5% 10%
8%左右
12-15% 12%-15% 20-25% PTFE/PVP质量 比为6:4，纺丝 液浓度为24%， 20%左右
20-26%
10%-12%
常用溶剂
常用分子量
12万
丙酮、氯仿、DMF、二氯甲烷 、丙酮/DMAC、DCM/甲醇
10万
三氯甲烷、DMF、二氯甲烷、 六氟异丙醇、四氢呋喃
10万
二氯甲烷、三氯甲烷、六氟异 丙醇、DMF
12万左右
文献上用过的纺丝方法
熔融纺丝（220-280℃） 羟基取代度为2.38-2.49，溶剂为丙酮： DMAC：水为7:2:1，电压12-20KV，接受距 离10-15cm，流量0.3-0.5ml/h 溶液浓度为5%-14%，溶剂为丙酮：三氯甲 烷为1:2，电压15-25KV，接受距离1020cm，流量0.1-1.0ml/h PLGA分子量为12万，PLA/PGA为50:50， 溶剂为DMF与THF混合溶液电压10-20KV， 接收距离15cm，流量1ml/h
化纤
化纤长丝的命名：（1）低速纺丝，卷绕速度<2000m/min，卷绕丝为未拉伸丝（常规纺丝）英文：Un-drawn yarn，简写：UDY；（2）中速纺丝，卷绕速度2000～3200m/min，卷绕丝为半预取向丝,英文:Medium Oriented Yarn,简写MOY；（3）高速纺丝，卷绕速度3200～5500m/min，卷绕丝为高取向或全取向丝（HOY或POY）。
POY：预取向丝，全称：PRE-ORIENTED YARN 或者PARTIALLY ORIENTED YARN。
指经高速纺丝获得的取向度在未取向丝和拉伸丝之间的未完全拉伸的化纤长丝。
HOY：高取向丝，全称：High Oriented Yarn ，属超高速纺丝。
其纺速在6000米/分以上,HOY 特点为易染色性(染色温度较常规聚酯低20-30摄氏度),低沸水收缩率(1—2%)FOY(Fully Oriented Yarn)其可由UDY(Un-drawn yarn，未延伸丝，纺速500—1500/分)，MOY(Medium Oriented Yarn,中配向丝,中顺向丝或中取向丝,纺速1500—2500米/分，POY经伸捻机(drawing wister)制成传统之长筒仔原丝，或经伸卷机(drawing winder)制成饼状FOY原丝。
FDY：全拉伸丝。
英文：Fully drawn yarn，近来又有称为纺延丝(spin drawn yarn),缩称SDY,以有别于传统之二步法之FOY(Fully Oriented Yarn)。
DTY：拉伸变形丝，全称：Draw Texture Yarn 。
是利用POY做原丝，进行拉伸和假捻变形加工制成。
往往有一定的弹性及收缩性。
FDY：全拉身丝。
ATY(AIR-TEXTURED YARN)空气变形丝DTY定形丝(Set yarn)或低弹丝大部分使用于针织用途,DTY雾利丝(Wooly yarn)或伸缩丝(Stretch yarn)或DTY高弹丝则大部分使用于平织或梭织用途.FDY、POY、DTY长丝最明显的特征就是，单股的POY和FDY纤维是直的，FDY的强力比较好，POY强力差一点,而单股的DTY是带卷曲的。
化纤工艺学概论资料
第一章总论1.化学纤维的基本概念纤维：比较柔韧的细而长的物质，纺织纤维长径比一般大于1000：1，直径几微米～几十微米。
长丝（Continuous Filament）：在化纤生产中经纺丝处理以后得到的长以千米计的丝叫长丝。
短纤维(Staple)：化纤生产中被切成几厘米~十几厘米短段的纤维称短纤维。
丝束(Tow) ：由几万根~百万根丝组成的一束。
再生纤维：以天然高分子为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，主要产品有再生纤维素和醋酸纤维素酯纤维。
合成纤维：以石油、天然气、煤及农副产品为原料，经过化学处理和机械加工制得的纤维。
复合纤维：沿着纤维轴向同时存在着两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维。
异形纤维：在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维。
变形纱：所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝、膨体纱。
差别化纤维：指通过化学改性或物理变形使常规化学纤维品种有所创新或被赋予某些特性的服用化学纤维。
特种纤维：一般指具有特殊物理化学结构、性能和用途的化学纤维，如高性能纤维、功能纤维。
高性能纤维：指具有高强度、高模量和耐高温、耐腐蚀、耐辐射、耐化学药品等性能的纤维。
功能纤维：指一般纤维具有物理机械性能基础上，具有某种特殊功能和用途的纤维，如具有反渗透、导光、导电、抗静电、阻燃等特性的纤维。
2.化学纤维的主要质量指标线密度：表示纤维粗细程度的量，1000m长纤维重量的克数即为该纤维的特数。
1tex=10dtex，9tex=1Denier断裂强度：纤维在连续增加负荷的作用下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维线密度之比。
1N/tex=1cN/tex .1g/D=0.882cN/dtex断裂伸长率：纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分数。
初始模量：即弹性模量（杨氏模量）是指纤维在外力作用下伸长1%时所需要的应力。
极限氧指数LOI ：着火的纤维离开火源而纤维继续燃烧时环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。
化 纤 知 识
化纤知识将纺丝流体，用纺丝泵（或称计量泵）连续、定量而均匀地从喷丝头或喷丝板的毛细孔中挤出而成液态细流，再在空气、水或凝固浴中固化成丝条的过程称为纺丝或纤维成形。
刚纺成的丝条称为初生纤维。
纺丝是化学纤维生产过程中的关键工序，改变纺丝的工艺条件，可在较大范围内调节纤维的结构，从而相应地改变所得纤维的物理机械性能。
按成纤高聚物的性质不同，化学纤维的纺丝方法主要有熔体纺丝法和熔液纺丝法两大类，此外，还有特殊的或非常规的纺丝方法。
其中，根据凝固方式的不同，熔液纺丝法又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。
在化学纤维的生产时，多数采用熔体纺丝法生产，其次为湿法纺丝生产，只有少量的采用了干法或其他非常规纺丝方法生产。
一．熔体纺丝法熔体纺丝法是将纺丝熔体经螺杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔，使其成细流状射入空气中，并在纺丝甬道中冷却成丝。
目前，熔体纺丝法的纺丝速度一般为1000～2000m/min。
采用调整纺丝时，可达4000～6000m/min。
喷丝板孔数：长丝为1～150孔，短纤维少的为400～800孔，多的可达1000～2000孔。
喷丝板的孔径一般在0.2～0.4mm。
熔体纺丝法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，是一种经济、方便和效率高的成形方法。
但喷丝头孔数相对较少。
近年来，我国在消化吸收引进技术的基础上，已发展了低速多孔和高速短程纺，以生产丙纶和涤纶。
合成纤维中的涤纶、锦纶和丙纶都采用熔体纺丝法纺丝。
二．溶液纺丝法1. 湿法纺丝湿法纺丝是将溶液法制得的纺丝熔液从喷丝头的细孔中压出呈细流状，然后在凝固液中固化成丝。
由于丝条凝固慢，所以湿法纺丝的纺丝速度较低，一般为50～100m/min，而喷丝板的孔数较熔体纺丝多，一般达4000～2000孔。
混法纺丝防得到纤维截面大多呈非圆形，且有较明显的皮芯结构，这主要是由凝固液的固化作用而造成的。
湿法纺丝的特点是工艺流程复杂，投次大、纺丝速度低，生产成本较高。
高速纺丝主要工艺参数
一、高速纺丝主要工艺参数1、纺丝温度：包括螺杆温度，箱体温度，联苯温度等。
一般在275~295℃之间。
2、熔体压力：包括滤前压，滤后压力和组件压力；滤后压力一般疫定在80~100BAR之间；组件压力一般在80~150BAR之间。
3、侧吹风：包括风速成（风压），风湿。
风速在0、3~ 0。
5m/s左右；风温20±2℃左右；风湿65±5﹪左右。
4、集束上油们置：一般根据纺制品种和所需纺丝张力迁当调节上油们置。
通常集束上尚未位置离喷丝板面的垂直距离控制在130~160cm左右；水平位于控制在离侧吹风网面22~23cm左右。
5、计量泵和油剂泵转速：计量泵转速根椐年纺品种的规格计算而得；油剂泵转速则根据丝条所需上油率而定，P0Y上油控制在0。
3~0。
7。
另外：纺间的温度、湿度、室内空气气流等环境对纤维成形也有一定的影响，一般要求温度25左右；湿度65﹪左右，室内空气无紊流干扰。
二、高速纺丝采用何种方式上油？高速成纺丝纺速高，必须使用油嘴上油方式才能保证计量准确各个部位上油量比较一致。
无油丝不但影响纺丝成型，而且直接后加工的正常进行，造成无法退绕，断头和无强力丝的出现，要杜绝无油丝产生。
三、POY含油一般以0.3~0.7﹪左右较为适当。
丝条含油率低会使纤维松散，摩擦阻力增大，发生毛丝；若含油量过高，会造成油污染增加。
四、造成纺丝细丝的原因有哪些？主要原因是组件原因：1、喷丝板镜检不干净；2、分配板不干净；3、组件组装不合格；4、铲板不及时等，出现这种情况，应立即铲板或更换组件。
五、在什么情况下需要紧急更换组件？1、纺丝发生细丝，硬头丝、竹节丝等不正常丝，经板面清理后仍不能清除；2、组件漏浆严重，无法正常生产；3、卷绕毛丝、断头多，检查导丝器，丝道无损伤。
六、熔体压力有哪三种？怎样设定熔体压力？熔体压力通常有螺杆出口压力（一般系过滤器前压）、滤后压力和组件压力三种。
滤后压力的确定一般是减去熔体管道的压力损失，保证熔体进入计量泵前的工作压力（一般不低于3.0MPa），不致使各计量泵吐出量有差异。
概述涤纶长丝POY提高纺速的途径及下游产品质量问题的应对措施
概述涤纶长丝POY提高纺速的途径及下游产品质量问题的应对措施【作者：顾超英】一、前言目前，涤纶长丝在针织行业的应用中呈稳步上升趋势，特别是差别化涤纶长丝在针织生产中的应用增长迅速。
涤纶长丝在针织行业的用量约为每年110万吨以上，主要用在经编、纬编及织袜等生产中，经过测算，经编占有50%，纬编占40%，织袜及企图占10%。
回顾近年来，全球涤纶类纤维得到了极大的增长，特别是涤纶POY系列产品已经成为涤纶长丝中最为重要的中间产品，多数涤纶长丝都先加工成POY原丝后，然后再将其进一步变形加工。
POY装置产能的提高主要取决于纺丝卷绕速度，为了提高POY生产的效率，进一步地降低生产成本，POY纺丝生产速度提高的研究和技术开发早已显示出其必要性和紧迫性，要较大程度地削减长丝生产成本，可行的办法之一就是提高纺丝生产速度。
国内外厂商对提高涤纶POY纺丝速度的技术开发和应用研究都投人了大量的人力和物力，该项技术已越来越引起业内人士的极大关注。
近年来，德国的鲁奇吉玛公司、瑞士的伊文达一费瑟公司等依托自身的技术开发优势，通过对聚酯的物理改性和化学改性，开展了相关的系列研究工作；美国的杜邦公司与德国的巴马格公司强强合作，发挥各自的工艺和设备技术开发优势，通过突破性工艺的研究与设备的改良设计，实现了显着地提高涤纶POY纺丝速度的目的。
在当今合成纤维生产技术向高速化、自动化方向发展的时期．提高涤纶POY纺速技术的发展和完善，并实现工业化的推广应用，具有十分重要的意义。
二、提高涤纶POY纺丝速度的途径1.化学改性所谓化学改性技术是指在聚合过程中采用间位酸或添加第三组分，聚合获得低结晶速率的化学改性聚酯，使高速纺丝线上纤维的取向和结晶发展得到削减。
化学改性的目的是要降低分子链之间分子与分子的引力，因此需要更大的应力来获得同样的结晶度，这是最早试图以高速纺生产POY丝采用的一种方法。
孟山都申请的一项专利说明了这种方法，添加象季戊四醇这样的链支化剂，PET分子链就会被支化。
【doc】影响粘胶长丝纺丝速度提高的因素
影响粘胶长丝纺丝速度提高的因素第30卷第2期VI30.№.2秽人造纤,长,维CelluIosicFibre纺丝2oo0年4月版Apri1,2000①,影响粘胶长丝纺丝速度提高的因素(南京化纤股份有限公司江苏210038)假ff.6【摘要】就影响粘腔长盐纺盐速度的一些因素.如凝固浴的温度,浓度及其中的一些其它离子浓度的改变,粘腔在通过喷盐岳孔道时出现的南分子溶液的特性,以厦凝固浴的流体动力学胆力牛作了分析.一,前言为有效地增加产量降低生产成本,各牯胶纤维厂都将提高纺丝速度作为一种手段.在生产短纤维时,若提高纺速不是太高,其提高纺速不如增加喷丝头孔数更为简便,而粘胶长丝不能增加孔数.只能依靠提高纺速来增加产量.为此,不少国家在提高粘胶长丝纺丝速度方面作了大量的研究.但牯胶长丝高速纺丝是一个非常复杂的问题,它与许多因素有关.不仅有设备问题,还有不少是工艺问题.本文就影响纺丝速度提高的部分因素作一些分析.牯胶是一种高聚物的淮溶液,其在结构上可以看作是瞬间变化的网状结构或分子聚集结构.它的流变性与纺丝时的纺速,丝条成形的稳定性,温度,分子量及分子量分布,喷丝头孔的几何形状有密切关系.另外.随着丝条在凝固裕内移动速度的加快,凝固搭的流体力学阻力也相应增加.二,凝固浴对纺丝速度的影响牯胶细流在行经凝固浴的过程中,其内部通过双扩散来改变其溶剂与凝固剂的比例,当溶剂浓度达到或低于凝固临界浓度(C≤)时,则发生相分离而凝固成纤维.因此,这种固化的完成是以双扩散为其关键步骤的,所谓双扩散是指凝固浴中凝固剂扩散到粘胶细流内部,而粘胶中的溶剂扩散刘凝固浴中.牯胶内和凝固浴内各组分相互扩散的结果,使粘胶细流产生凝固,中和,盐析,分解和再生作用,从而形成固态纤维.在相互扩散中由于各组分扩散的速度不同.则形成固态纤维的主要作用也不同.如凝固浴各组分的扩散速度远大于牯胶各组分的扩散速度,则NaOH 被中和,而使纤维素黄酸酯凝固析出(主要是中和作用);纤维索黄酸酯被分解而再生凝固(再生作用);生成纤维素黄酸锌而交联凝固析出(交联作用).反之,如粘胶中的水和NaOH的扩散速度占主导作用,则主要是脱溶剂作用而凝固(盐折作用).事实上,成形过程中上述几种作用都同时发生,但可以改变成形条件而突出其中某个作用.在普通粘胶纤维成形时,使用浓度较高的硫酸和硫酸盐,粘胶细流的凝固主要是盐折作用,并伴有部分纤维素黄酸酯的分解作用.随着纺速的提高,凝固浴必须作相应的调整,应采用具有高凝固性的搭液组成.下面就凝固浴的各种影响因素作一分析.1.凝固浴温度凝固剂与溶剂的扩散速度随温度的上升而增大,这是湿法成形纤维的一般规律.温度升高有利于扩散过程的完成.加速分解反应;此外,纤维素黄酸酯的分解反应还伴有C的析出,由于分解是逐步进行的,因此应力图在成形设备的某一段上提高温度,加速纤维素黄酸酯的分解,使大部分C能在此设备上析出,以有利于环境保护和创造一个较好的工作环境.2.凝固浴浓度及凝固浴中各组分的影响凝固浴中酸的类型和浓度对黄酸醋的分解【26】2000年第2期2000.№.2人造纤维Celluk~icFibre总第156期Sum156速度有较大的影响.具有关研究表明:Hcl,H2SO4和n3PO4的浓度对黄酸酯的分解速度关系曲线都有一最大值,当达到最大值后即随酸浓的增加而下降,分解速度的最大值分别是:I-IO=3.5red/L,I/z_8=3.5ird/L,I-hr,o~=3.3mol几.上述的最大值关系说明分解反应决定于介质的H离子浓度.黄酸酯的分解速度常数k与氢离子浓度具有如下关系:=一1.56pH一1.15另外,凝固浴中各组分对反应也有不同的影响,研究指出:当H1SO4或NaOH单独存在时.它们透过纤维素透析膜的扩散系数分别为Dso一=.×一和DbH一=.×一;, 96109010如果H2SO4与NaOH同时存在于透析膜的两侧,则扩散系数明显下降,分别为:一=0.75父10.和Do.一=0.32×10;如果在Na2SO4的存在下,DⅢ一几乎不变而Dso一=. ~0.31×10"则明显降低;如在两侧同时加入H1SO4,NaOH和ZnSO4.可以发现在透析膜上有Zn(oH)2的白色凝肢液,使SO4离子的扩散系数(=0.14×10)明显下降,而oH一离子的扩散系数也稍有下降.粘胶中含有许多能于znz离子相互作用的化合物+在一系列的化合物中,纤维素黄酸锌具有特殊作用,由于纤维索黄酸锌比较稳定,其分解速度仅为纤维索黄酸钠的15～22%,这就提高了初生纤维的拉伸能力,由于大分子问生成了Zn一黄酸酯键,使粘胶的凝固机理有所变化.从而形成了较合理的纤维结构.裹不同纺速下的工艺条件zn2离子浓度足够高时,黄酸钠能全部转化为黄酸锌.但生成黄酸锌的反应速度受扩散速度的限制,特别是在大生产条件下ZI'ISO4 的扩散速度,故黄酸锌的生成率较底.3.酸浴中其它成分的影响在凝固浴中少量金属离子的存在,可能影响SO42一和OH一的扩散速度,其影响程度与金属离子生成凝跤的PH值有关,生成凝胶的PH值越高,对s042一扩散的抑制能力也越小. 在凝固浴中还有大约0.5～0.8%的有机物质,主要是低分子多聚糖和表面活性剂等物质.这些有机物的存在,通常能阻碍氧化反应的进行.由上述可知,随着纺速的提高.凝固浴必须作相应的调整,应采取具有高凝固性的溶液组成.根据前苏联粘胶纤维生产的情况看,当粘胶长丝纺速在9O～120m/rain时.在稳定的纺丝过程中,要纺制优质丝,对不同纺速下其粘胶和凝固浴参数要求如下表所示.由表中数据可见,随着纺速的提高.凝固浴中硫酸,硫酸锌含量相应增加,则浴温也应适当提高.但也不是每提高一种速度都要改变凝固浴参数,一般纺速从90m/rain提高到100m/min.需要调整硫酸和硫酸锌的含量;纺速达到110m/rain,只需要浴温作适当的调整;纺速达到115m/rain时则需要降低凝固裕的比重.另外,如何制备适应高纺速的粘胶对提高纺丝速度也是很重要的.在确定合理的工艺参数情况下.还必须合理选用凝固浴的循环速度.以减少落差.一般凝固搭循环速度随纺速提高而逐步增加,在纺纺速(m/rain)90951001.0115l20甲纤(%)8.308.308.308508.508.508.508.50粘N日oH()6.306.306.306.256.356.256.356.35胶熟成度(TnL)l6.7,—17.8粘度(s)37,—43凝SO4(g几)l39139l40l40143l43143143固Zn,SO4(g/L)12～1312～1313～1414～15l4～1514～1515～1615～16 谘比重1.2781.2781.2781.2781.2781.2781.2601.260【27】第30卷第2期V ol30.№.2人造纤维CellulosicFibre2000年4月版April,2000速90m/min时凝固浴循环速度在75--80L/h;纺速在115～l20L/h时,循环速度为90～100L/h.三,粘胶的流变性能对纺丝速度的影响粘胶是一种高分子溶液.其在许多方面表现出高分子溶液的性能,最主要的是出口膨胀现象.出口膨胀现象是高分子弹性的表现.目前公认,至少由两方面因索引起:其一是高分子在外力作用下进入窄口模+在人口处流速收敛,在流动方向上产生速度梯度.因而高分子链受到拉伸力作用而产生拉伸弹性形变,这部分形变一般在经过模孔的时间内来不及完全松弛,那么到了出口之后,外力对分子链的作用解除,高分子链就会由受拉伸的伸展状态重新回缩为卷曲状态.发生出口膨胀.另一个原因是高分子链在模孔内流动时由于切应力的作用,表现出法向应力效应,法向应力差所产生的弹性形变在出口模后恢复,因而挤出物直径胀大.高分子液体在挤出时.如果剪切速度过大超过其极限值时+从口摸出来的挤出物不再是平滑的,而会出现表面起伏不平.有螺旋波纹.挤出物扭曲等现象.造成这种不稳定流动有多种原因,但其中的高分子弹性是一个重要原因.对于小分子液体来说,在较高的雷诺数下,液体运动的动能达到或超过克服粘滞阻力的流动能量时,则发生湍流;对于高分子液体,粘度高,粘滞阻力大,在较高的剪切速度下,弹性形变增大,当弹性形变的储能达到或超过克服粘滞阻力的流动阻力时,导致不稳定流动的发生.引起粘胶的弹性流变效应的主要区域是在喷丝头处,因此良好的喷丝头孔形设计会有效地减少出口膨胀及不稳定流动现象.其设计应是尽量减少人口处的能量聚集,即有一定的人口角度形状.目前较一致的看法是孔道应有两部分组成:人口部分应做成双曲线,下接直形孔道.双曲线部分的长度占整个孔道长度2/3左右. 直径孔道占l/3左右.喷丝头孔道的长度一般以长径比来表示,孔道逾长,长径比逾大.粘胶在孔道中滞留时间越长,对高分子键的松弛也越有好处.虽然长径比的增大有利于提高纺丝的稳定性.但增加长径比要增加喷丝头底面的厚度,同时也增加了制造加工的难度,而且牯胶喷出的阻力也增大,喷丝头孔堵塞的情况就会增大.因此.一般情况下,长径比在1.0--1.3的范围内.此外,适当提高牯胶温度可以改善粘胶的流动性和纺丝成形时的可纺性.因此纺前预热是提高纺丝速度的有效措施.因为提高粘胶温度可使熟成速率加快,而熟成度对粘胶结构有明显的影响,也就是说:粘胶的结构粘度是随着温度提高而下降的.并互成线性关系.粘胶经瞬间加热后.大分子间的作用力必然变弱. 表现出它的结构牯度指数,出口膨胀比以及松弛时间均因温度升高而下降.此外,粘胶温度升高.纤维素黄酸酯的分解也加快.由此可见,适当加热纺前粘胶有利于提高纺速. 【281四,凝固浴的流体动力学阻力对纺丝速度的影响随着丝束在凝固浴内移动速度的增加.凝固浴的流体动力学阻力也相应提高.这个阻力是由凝固浴表面层对丝条的拉力和其它速度合并而成,它接近于丝条移动速度和凝固浴与丝条之间一种假定的牯性摩擦阻力.这一阻力和纺速的平方成正比.随纺速的增加而急剧增加,当纺速在120m/rain时,此力很容易使丝条断裂.目前对于高速纺丝这一问题有一种比较好的办法是管中成形纺丝法.这一技术在我国个别厂家已在试用.此法的关键是要保证流管直线部分的纺丝浴流速要比纺丝速度慢35～80m/rain,这样才能使高速纺丝法所制得的丝条质量与普通法相同.否则易在管子出口处引起毛丝或断裂.迄今为止.粘胶纤维纺丝过程中,不管在工艺上做如何改进,或采用(下转17页)2000年第2期2000,Ne.2人造纤维CellulosicFibre总第156期Stma156从表中可以看出,筒子因色泽降等的色差.经反打后因成形结构发生变化,原两层色圈的档次都变大.即色差变小.大部分试验样.同一筒子不同色泽的丝条染色均匀度均小于2档,对应的灰卡色牢度等级不小于3.5 级,符合国标(GB/T13758—92粘胶长丝》一等品染色均匀度指标.且从色泽看,丝条光泽差其染色值较高,丝条光泽好(色暗)其染色值较低.试验丝筒染色值与同批号大批染色范围对照,则大部分试样的染色值高于同批号物检指标,即染色偏深,尤其是试验样中的浅色丝条染色值几乎高出物检染色半档以上. 三,分析牯胶长丝成品出厂的主要形式为简装丝,筒丝的外观色泽是丝条内在质量的表现形式. 纤维的光泽来自白色光线在纤维表面和内部的反射,除乳白丝内部带有气泡造成色差和精炼,烘干过程产生的色斑外(白斑,黄斑和炭化丝等),正常情况下丝条色泽主要决定于纤维表面对光线的反射.粘胶长丝生产各个环节的工艺波动均会造成产品质量指标的变化.外观则反映为色泽不匀.从纺丝成形机理看.粘胶在酸浴中凝固再生形成丝条时,丝条受粘胶内在质量,酸浴组成和纺丝成形条件的影响.其内外层凝固分解的速度存在差异,使丝条形成结构不均一的皮', 芯层,拉伸的强弱还决定着丝条的取向度,皮芯层结构和取向度的差异均能造成染色不匀. 皮层厚和取向度大的纤维吸色性差,染色浅,反之则染色深.而皮层越厚丝条表面越光滑,对白光反射形成的光泽越好,这也就符合试验所反映出的规律.而成筒后丝条染色值高出物检指标染色值(成筒前丝条),则是因丝条成筒过程受到张力作用使强度下降皮屡变薄所致.四,结论文中所列试验结果,只是我们所做试验中的一组数据.几年来,同样的试验我们做了十多次,积累了大量的试验数据,从反复的试验结果看.我们可以得出这样的结论:即丝条外观色泽差异直接反映其内在的染色均匀性,丝条光泽越好染色值越低.丝条在成筒过程会使丝条染色值变化.仳I戒筒过程只是一个系统因素.不会对丝条的色泽均匀性产生影响.试验得出的结果有利于对实际工作的指导,有利于通过加强管理,稳定工艺从而提高丝条染色均匀度.最终提高成品一等品率.增强产品的市场竞争力.(上接28页)什么型式的纺丝机,大部分以湿法工艺为基础,即纤维素黄酸酯的分解是在酸浴中进行,此法对于高速纺丝有许多的困难.因此,干法纺丝或干湿法纺丝被人们作为一种纺丝方向而进行研究.如以四氧化二氮和二甲基甲酰胺溶液为溶剂的干湿法纺丝.以聚甲醛的二甲基亚砜溶液为溶剂的千湿法纺丝, 以氯化锂和二甲基乙酰胺为溶剂的干法或干湿法纺丝等,这些方法其试验纺速最高已达到300m/rain.但这些方法不是存在着溶剂代价高,回收困难.就是溶剂是危险品或有毒,到目前为止还没有大生产成功的报道.虽然干法纺丝或干湿法纺丝目前大生产还有许多困难,但其较为简单的纺丝过程,较好的环保要求以及较高的纺丝速度促使人们进行【17】不断的深入研究,相信在不远的将来,干法或千湿法纺丝能成为大生产的首选方法.实现粘胶纤维的高速纺丝大有希望.五,结语1.提高凝固浴的温度有利于纤维素黄酸酯的分解;2.改变凝固浴中各组分的浓度对凝固浴中的H扩散和黄酸酯的分解有不同的影响; 3.牯胶在挤出喷丝头孔道时表现出的出口膨胀现象和不稳定流动可以用加强喷丝头孔形设计和适当提高粘胶纺前温度来克服;4.凝固浴的流体动力学阻力对纺丝速度的影响目前尚无根本的解决方法.管中成形纺丝法是一个较好的方法.。
化纤工艺学讲解
第一章总论1.化学纤维的基本概念纤维：比较柔韧的细而长的物质，纺织纤维长径比一般大于1000：1，直径几微米～几十微米。
长丝（Continuous Filament）：在化纤生产中经纺丝处理以后得到的长以千米计的丝叫长丝。
短纤维(Staple)：化纤生产中被切成几厘米~十几厘米短段的纤维称短纤维。
丝束(Tow) ：由几万根~百万根丝组成的一束。
再生纤维：以天然高分子为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，主要产品有再生纤维素和醋酸纤维素酯纤维。
合成纤维：以石油、天然气、煤及农副产品为原料，经过化学处理和机械加工制得的纤维。
复合纤维：沿着纤维轴向同时存在着两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维。
异形纤维：在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维。
变形纱：所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝、膨体纱。
差别化纤维：指通过化学改性或物理变形使常规化学纤维品种有所创新或被赋予某些特性的服用化学纤维。
特种纤维：一般指具有特殊物理化学结构、性能和用途的化学纤维，如高性能纤维、功能纤维。
高性能纤维：指具有高强度、高模量和耐高温、耐腐蚀、耐辐射、耐化学药品等性能的纤维。
功能纤维：指一般纤维具有物理机械性能基础上，具有某种特殊功能和用途的纤维，如具有反渗透、导光、导电、抗静电、阻燃等特性的纤维。
2.化学纤维的主要质量指标线密度：表示纤维粗细程度的量，1000m长纤维重量的克数即为该纤维的特数。
1tex=10dtex，9tex=1Denier断裂强度：纤维在连续增加负荷的作用下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维线密度之比。
1N/tex=1cN/tex .1g/D=0.882cN/dtex断裂伸长率：纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分数。
初始模量：即弹性模量（杨氏模量）是指纤维在外力作用下伸长1%时所需要的应力。
极限氧指数LOI ：着火的纤维离开火源而纤维继续燃烧时环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。
静电纺丝过程中纺丝速度的计算与分析
式 中 ： — — 收集距 离 。 ｚ
由于 在静 电 纺丝 过 程 中 ， 法 直 接 收 集 到 纺 无 丝 过 程 中不 同距 离处 的射 流 直 径 ， 因而 无 法 得 到 射 流 直径 与纺 丝过 程 的关 系 ， 设 在 静 电纺 丝 过 假 程 中， 射流处 于匀 电场 ， 变 ｚ时 ， 过 调 节静 电 改 通 压 可 以保 持 电场 强度 的一 致 ， 射 流 在 不 同距 离 则 收集 的射流 直径 可 以认 为是 等 同于在 不 同距 离 收
纤维。
式 中： Ｑ— — 体积 流速 。 当 ｈ— 流体 逐渐 减小 ， （ ） ， 式 ２ 简化 为 ：
Ｑ －ｈ一 ， ｏ ／ ｒ、 ３
且此 时 在 Ｎ ｖ ｒ ｔ ｅ 等式 中主要存 在 的 主 ａｉ — ｏ ｓ ｅＳｋ
基 金 项 目 ： 育 部 资 助 项 目（ １８ ） 教 ００４ 。
维普资讯
２ ６
合
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维
工
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２０ ０ ６年第 ２ ９卷
表 面张力 等 。
表 ３ 不同 ｚ 射流 的加速 度计 算
Ｔ ｂ ３ Ｃａｃ ａｅ ｔ ｔｅｍ ｃｅ ｒｔ ｎ ａ ． ｌ ｔｄｊ ｒａ ａ ｃｌ ａｉ ｌ ｕ ｅｓ ｅ ｏ
ａ ｆｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｃ ｉ ｎ ｄ ｓａｎ ｅ ｔｄｉｆ ｒ ｎ ｏ ｌ ｔｏ ｉｔ ｃ ｅ ｚ ／ ｎ ×１ ０一 ／ ｚ／ ｎ ×ｌ ／ ０
集 到 的纤维 直径 。 表 １ 实验 中 ｚ 别 为 ５，０ １ ，０ｃ 处所 是 分 １ ，５ ２ ｍ 对 应 的电压 大小 。
合 物 、 电聚合 物 、 物 聚合物 、 导 生 无机 聚合 物 、 复合 聚合物 以及 液 晶聚 合 物 。静 电 纺 丝 理 论 涉 及 力 学 、 体学 、 流 电场 等 多 个领 域 ， 研 究 对静 电纺 其 丝过程 参数 的掌握 有 着 指 导 意 义 ， 射 流 的稳 定 而
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。
DTY、DT等化学纤维产品含义简解
大有光，半消光，全消光：为了消除纤维的光泽，采用在熔体中加入二氧化钛（T iO 2）以消减纤维的光泽。如果在熔体中不加T iO 2为有光丝（或大有光丝），加入0．3％为半消光丝，大于0．3％为全消光丝。
50D／18F铁：为50旦18孔，铁管卷装。75D／36F纸：为75旦36孔，纸管卷装。150D／36F阳离子：为150旦36孔，经阳离子改善染色性能。
210D／72F肥瘦丝：为210旦72孔的竹节丝。“肥瘦丝”为非标纺织词汇，一般理解为“竹节丝”，即周期性的一段粗一段细的丝。
POY：预取向丝，全称：PRE-ORIENTED YARN 或者PARTIALLY ORIENTED YARN。 指经高速纺丝获得的取向度在未取向丝和拉伸丝之间的未完全拉伸的化纤长丝。与未拉伸丝相比，它具有一定程度的取向，稳定性好，常常用做拉伸假捻变形丝（DTY）的专用丝。（一般不用于织造）
DTY：拉伸变形丝，全称：DRAW TEXTURED YARN。是利用POY做原丝，进行拉伸和假捻变形加工制成。往往有一定的弹性及收缩性。（一般分有网络和无网络丝，网络的意思是网络节点）
FDY：全拉身丝。全称：FULL DRAW YARN。采用纺丝拉伸进一步制得的合成纤维长丝。纤维已经充分拉伸，可以直接用于纺织加工。（一般就叫它长丝）
DTY、DT等化学纤维产品含义简解（这个常有人问，所以还是再贴出来）
DTY：假捻变形丝称为DTY（D raw Tex－tu red Y a rn），也称弹力丝。
DTY网络丝：网络丝是指丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作用，单丝互相缠结而呈周期性网络点的长丝。网络加工多用于POY、FDY和DTY的加工，网络技术与DTY技术结合制造的低弹网络丝，既有变形丝的蓬松性和良好的弹性，又有许多周期性和网善丝束通过喷水织机的能力。
氨纶生产工艺比较
氨纶生产工艺比较根据纺丝工艺的特点，目前的氨纶生产工艺路线有溶液干法、溶液湿法、反应纺、熔融纺四种。
以下就几种工艺的技术特点及产品特点作一比较：1．溶液干法聚醚二醇与二异氰酸酯以1：2的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚物，预聚物经溶剂溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经加入助剂后混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。
然后用计量泵定量均匀地压入喷丝头，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，进入纺丝甬道。
甬道中充有热空气（或热氮气），使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气（或氮气）带走，丝条浓度不断提高直至凝固，同时氨纶一般为复丝，在凝固前经过加捻器将其抱合，最后上油，卷绕成一定的卷装。
干法纺丝是目前世界上应用最广泛的氨纶纺丝方法。
干法纺丝产量约为世界氨纶总产量的80%。
其纤度为1.1-123tex，纺丝速度一般为200~600 m/min，有的甚至可高达1200 m/min。
干法纺丝工艺技术成熟，制成的纤维质量和性能都很优良。
杜邦、拜耳、东洋纺等及国内大部分厂家均采用溶液干法纺丝技术。
2．溶液湿法首先用聚酯型二醇与二异氰酸酯以干法纺丝类似的方法制成嵌段共聚物溶液，溶液经纺前准备，送至纺丝机，通过计量泵压入喷丝头。
从喷丝板毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴。
凝固浴以温水（90℃以下）为凝固介质，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，原液细流中聚合物的浓度不断提高，形成纤维，再经洗涤干燥后进行卷绕。
湿法纺丝速度一般为5~50 m/min，纤度0.55-7.7dtex。
湿法纺丝工艺流程复杂，装臵设备投资费用大，纺丝速度较低，生产成本高。
该法已逐渐被淘汰。
目前湿法纺丝的产量约占氨纶总产量的10%左右。
3．反应法反应纺丝法亦称化学纺丝法，由纺丝液转化成固态纤维时，必须经过化学反应或用化学反应控制成纤速率。
反应纺丝法由单体或预聚物形成高聚物的反应过程与成纤过程同时进行。
将两端含有二异氰酸酯的聚醚或聚酯预聚物溶液，经喷丝头压出进入凝固浴，与凝固浴中的链增长剂反应，生成初生纤维。
高速纺丝主要工艺参数
一、高速纺丝主要工艺参数1、纺丝温度：包括螺杆温度，箱体温度，联苯温度等。
一般在275~295℃之间。
2、熔体压力：包括滤前压，滤后压力和组件压力；滤后压力一般疫定在80~100BAR之间；组件压力一般在80~150BAR之间。
3、侧吹风：包括风速成（风压），风湿。
风速在0、3~ 0。
5m/s左右；风温20±2℃左右；风湿65±5﹪左右。
4、集束上油们置：一般根据纺制品种和所需纺丝张力迁当调节上油们置。
通常集束上尚未位置离喷丝板面的垂直距离控制在130~160cm左右；水平位于控制在离侧吹风网面22~23cm左右。
5、计量泵和油剂泵转速：计量泵转速根椐年纺品种的规格计算而得；油剂泵转速则根据丝条所需上油率而定，P0Y上油控制在0。
3~0。
7。
另外：纺间的温度、湿度、室内空气气流等环境对纤维成形也有一定的影响，一般要求温度25左右；湿度65﹪左右，室内空气无紊流干扰。
二、高速纺丝采用何种方式上油？高速成纺丝纺速高，必须使用油嘴上油方式才能保证计量准确各个部位上油量比较一致。
无油丝不但影响纺丝成型，而且直接后加工的正常进行，造成无法退绕，断头和无强力丝的出现，要杜绝无油丝产生。
三、POY含油一般以0.3~0.7﹪左右较为适当。
丝条含油率低会使纤维松散，摩擦阻力增大，发生毛丝；若含油量过高，会造成油污染增加。
四、造成纺丝细丝的原因有哪些？主要原因是组件原因：1、喷丝板镜检不干净；2、分配板不干净；3、组件组装不合格；4、铲板不及时等，出现这种情况，应立即铲板或更换组件。
五、在什么情况下需要紧急更换组件？1、纺丝发生细丝，硬头丝、竹节丝等不正常丝，经板面清理后仍不能清除；2、组件漏浆严重，无法正常生产；3、卷绕毛丝、断头多，检查导丝器，丝道无损伤。
六、熔体压力有哪三种？怎样设定熔体压力？熔体压力通常有螺杆出口压力（一般系过滤器前压）、滤后压力和组件压力三种。
滤后压力的确定一般是减去熔体管道的压力损失，保证熔体进入计量泵前的工作压力（一般不低于3.0MPa），不致使各计量泵吐出量有差异。
纺丝速度
提高聚酯POY 纺丝速度的理论分析和应用展望徐晓辰(上海石化股份公司合纤所,200540)分析当今聚酯长丝生产技术高速发展的现状,基于高速纺丝成形机理,探讨提高聚酯POY 纺丝速度的理论依据及可行性实施方法。
介绍了提高聚酯POY 纺丝速度技术开发的国内外现状和发展动态,分析比较了各种技术的特点和开发优势,展望了该技术的开发和应用前景。
关键词: 聚酯 POY 纺丝速度 分析 展望收稿日期:2001-06-13。
作者简介:徐晓辰,男,1964年出生,1985年毕业于中国纺织大学化学纤维专业,高级工程师,现从事合成纤维工艺研究及产品开发工作,发表10余篇。
1 前言自美国杜邦公司率先实现聚酯纤维工业化生产以来[1],全球聚酯纤维在80年代和90年代得到了极大的增长,1997年,聚酯长丝和短纤维的市场销售量均达到了8000kt ,预计到2003年,均可超过11000kt [2]。
图1 全球聚酯短纤维和长丝的生产能力当前,预取向丝(POY )已经成为合成纤维长丝中最为重要的中间产品,全球范围内,纺织用长丝的产能已超过600Mt ,据有关信息的分析统计,其中约85%都先加工成POY,而仅有15%是FDY,几乎所有的POY 都要进一步的变形加工[3]。
POY 装置产能的提高主要取决于纺丝卷绕速度,然而聚酯POY 工艺自70年代开创并实现工业化应用至今,目前生产中仍然采用2700～3300m/min 的纺丝卷绕速度。
为了提高POY 生产的效率,进一步地降低生产成本,POY 纺丝生产速度提高的研究和技术开发早已显示出其必要性和紧迫性,要较大程度地削减长丝生产成本,唯一可行的办法就是提高纺丝生产速度。
国内外厂商对提高聚酯POY 纺丝速度的技术开发和应用研究都投入了大量的人力和物力,该项技术已越来越引起业内人士的极大关注。
90年代初,国外各大公司又纷纷竞相开展相关技术的深入研究。
常规聚酯随着POY 纺丝卷绕速度的提高,纤维的分子取向和结晶速率会显著的增加,并最终导致在后道DTY 加工中拉伸倍率的减小,所以提高POY 纺丝速度的技术关键在于高速生产的POY 仍需具有与常规POY 相同的超分子结构和后道加工性能。
分析涤纶POY纺丝速度对DTY结构和性能的影响
2019年1月| 177分析涤纶POY 纺丝速度对DTY 结构和性能的影响胡建松 杨卫星 吴云伟 许芬娟 范仁忠 (桐昆集团股份有限公司,浙江 桐乡 314500)摘要：在涤纶的生产加工过程中,为了对涤纶进行纺丝速度优化,需要降低涤纶预取向丝POY 纺丝速度,改进其结构和性能。
采取降低涤纶预取向丝POY 的速度,还要对降速前后DTY 的结构和性能进行研究,将涤纶一曲相丝和涤纶低弹丝的微观结构变化进行记录,从而分析出涤纶预取向丝的微观结构变化,论证降速前后的性能的影响。
通过实验表明,当降低涤纶的预取向丝POY 纺丝速度后,从3200米每分钟降低到3000米每分钟之后,DTY 和POY 在取向度上发生了变化,力学的性能变强、条干变得均匀、沸水收缩率下降,DTY 的品质得以改善,纺丝速度达到了明显的降低。
关键词：涤纶生产;POY;DTY0 引言在涤纶生产中,通过改善POY 的结构和形态即可满足体验上的舒适感和视觉上的美感。
在环圈卷取加工的过程中进行生产状态的获取,这是一种化纤长丝变形加工技术。
这种技术多半采用的是热机械变形法,第一轮的低弹丝通过假捻变形法,也就是经过拉伸减假捻,最终采用高速仿制涤纶预取向丝,简称POY。
具有效率高、质量好、流程短的特征,生产出来的涤纶具有蓬松性,且弹性很好。
在纺织工业中,这种进行高速纺丝拉丝变形的工艺,当前被统一称为高速纺丝工艺路线。
在丝纺、麻纺、针织物生产中被大量的广泛应用。
1 国内外研究成果当前国内外对涤纶低弹丝的纺织工艺进行了大量的研究,有学者认为,POY 结构在DTY 沸水收缩率和超分子结构上会有很大的影响。
在条件允许的范围内,对降速前后的DTY 力学性能、沸水收缩率等进行分析,研究出降速前后DTY 的超分子结构。
制定了POY 制备过程中的纺丝结构,在条件允许的范畴内进行最初设置的POY 纺丝速度的运行,可以得到降低纺丝速度之后能耗减少的结果。
通过分析发现DTY 结构和性能的影响对于箱包布生产工艺线路性能评价,能够提高涤纶低弹丝产品生产工艺的实践参考。
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提高聚酯POY 纺丝速度的理论分析和应用展望徐晓辰(上海石化股份公司合纤所,200540)分析当今聚酯长丝生产技术高速发展的现状,基于高速纺丝成形机理,探讨提高聚酯POY 纺丝速度的理论依据及可行性实施方法。
介绍了提高聚酯POY 纺丝速度技术开发的国内外现状和发展动态,分析比较了各种技术的特点和开发优势,展望了该技术的开发和应用前景。
关键词: 聚酯 POY 纺丝速度 分析 展望收稿日期:2001-06-13。
作者简介:徐晓辰,男,1964年出生,1985年毕业于中国纺织大学化学纤维专业,高级工程师,现从事合成纤维工艺研究及产品开发工作,发表10余篇。
1 前言自美国杜邦公司率先实现聚酯纤维工业化生产以来[1],全球聚酯纤维在80年代和90年代得到了极大的增长,1997年,聚酯长丝和短纤维的市场销售量均达到了8000kt ,预计到2003年,均可超过11000kt [2]。
图1 全球聚酯短纤维和长丝的生产能力当前,预取向丝(POY )已经成为合成纤维长丝中最为重要的中间产品,全球范围内,纺织用长丝的产能已超过600Mt ,据有关信息的分析统计,其中约85%都先加工成POY,而仅有15%是FDY,几乎所有的POY 都要进一步的变形加工[3]。
POY 装置产能的提高主要取决于纺丝卷绕速度,然而聚酯POY 工艺自70年代开创并实现工业化应用至今,目前生产中仍然采用2700～3300m/min 的纺丝卷绕速度。
为了提高POY 生产的效率,进一步地降低生产成本,POY 纺丝生产速度提高的研究和技术开发早已显示出其必要性和紧迫性,要较大程度地削减长丝生产成本,唯一可行的办法就是提高纺丝生产速度。
国内外厂商对提高聚酯POY 纺丝速度的技术开发和应用研究都投入了大量的人力和物力,该项技术已越来越引起业内人士的极大关注。
90年代初,国外各大公司又纷纷竞相开展相关技术的深入研究。
常规聚酯随着POY 纺丝卷绕速度的提高,纤维的分子取向和结晶速率会显著的增加,并最终导致在后道DTY 加工中拉伸倍率的减小,所以提高POY 纺丝速度的技术关键在于高速生产的POY 仍需具有与常规POY 相同的超分子结构和后道加工性能。
近年来,德国的鲁奇2吉玛公司、瑞士的伊文达2费瑟公司等依托自身的技术开发优势,通过对聚酯的物理改性和化学改性,开展了相关的系列研究工作;美国的杜邦公司与德国的巴马格公司强强合作,发挥各自的工艺和设备技术开发优势,通过突破性工艺的研究与设备的改良设计,实现了显著地提高聚酯POY 纺丝速度的目的,然而国内至今未见有相关的研究开发报道,还处于刚刚起步阶段。
在当今合成纤维生产技术向高速化、自动化方向发展的时期,提高聚酯POY 纺速技术的发展和完善,并实现工业化的推广应用,具有十分重要的意义。
2 提高聚酯POY 纺丝速度的理论分析211 高速熔融纺丝纤维结构的成形机理[1]聚酯高速纺丝技术发展至今工艺技术得到了很大的发展。
高速纺丝线上纤维的超分子结构形成和发展研究也得到了不断地深化,前人的研究已形成了各种纺速下的熔融纺丝理论、数学模型讨论纺丝条件对纺丝过程动力学及其稳定性影响的成果。
高速熔融纺丝中,熔体从喷丝孔挤出,进入稳定的空气中被冷却凝固,熔体细流向环境介质传热与纺丝线上的固化是熔纺的一个关键过程,直接影响丝束的速度分布和应力分布,影响纤维的结晶和取向形成过程。
纤维的取向度和结晶度等基本的结构参数随着纺丝速度的提高而逐渐增加,与此同时,纤维的断裂强度增加,断裂伸长则减小。
研究显示,熔融纺丝纤维成形过程和纤维结构所产生的对应变化如图2所示,可以简单地分为流动变形区(无取向作用)、取向结晶形变区(取向中间相和高倍拉伸过程)和塑性形变区(结晶和分子取向基本完成)。
在流动变形区因大分子仍然具有良好的流动性能和分子活性,取向易松弛,对于结构的形成影响不大;分子的取向和结晶主要发生在流动变形区之后的区域内,高度形变的高分子取向凝集相,可以作为晶核导致快速结晶;图2 高速熔融纺丝中纺程上纤维结构的形成发展过程而塑性形变区仅可能发生的冷拉伸作用,主要归结于空气的摩擦阻力。
由此可见POY 结构的形成过程主要是取向结晶形变区的贡献,无论通过何种技术,都以改变纤维取向结晶形变区的贡献和作用为前提。
212 提高POY 纺速的理论分析dF dx =W dV dx -gV+2πA τf (1)F ———纤维轴向张力(N )x ———轴向坐标(cm )W ———质量流量(g/s )V ———丝运行速度(cm/s )g ———重力加速度(cm/s 2)A ———纤维戴面积(cm 2)τf ———与空气阻力有关的剪切应力(N/cm 2)一般而言,提高聚酯的纺丝速度,必将导致纺丝、卷绕张力的增加,纤维的双折射取向增加而诱导纤维结晶的发展,使最终POY 的断裂伸长下降。
高速纺丝中纤维的结晶强烈地受卷绕张力或分子取向的影响。
分子的取向是高速纺丝成形过程中的主要内容,取向度受纺丝工艺条件的影响,尤其是纺丝卷绕速度、卷绕张力的影响,还受到纺丝熔体温度、冷却条件等因素的影响[4]。
提高聚酯POY 纺速的研究,首先可从高速熔融纺丝线上影响纤维结构形成的三个场[1](应力场、温度场、速度场)着手,进行必要的理论分析和推测,进行相关开发的可行性研究和论证。
纺程上纤维的在线张力分布可以用微分方程式(1)表示,从式(1)分析,POY 的品种规格和原料性能一旦确定,提高纺速从改变纺程上纤维的张力分布着手,可取的是改变空气对高速运行丝束的摩擦阻力,在不同的变形区内,实施减小丝束与空气摩擦阻力的任何措施都是有效的,式(1)中得到的启示是需要合理地改变丝束的冷却凝固条件,包括工艺设计和相关设备的设计和改良。
d T dx =-2πA C p Wh (T -T 3)(2)T ———丝束平均温度(℃)x ———轴向坐标(cm )A ———纤维截面积(cm 2)C p ———等压比容(J/g ·℃)W ———质量流量(g/s )h ———传热系数(J/cm 2·s ·℃)T———丝束温度(℃)T3———周围空气温度(℃)纺程上纤维的在线温度分布可以用微分方程式(2)表示,纺程上高速运行的丝束,温度场的存在对丝束取向结晶的形成和发展起着重要的作用,合理地改变纺程上丝束的温度分布可以有效地抑制纤维的结晶程度。
同上分析,由式(2)可见提高纺速从改变纺程上纤维的温度分布着手,可变的参数是传热系数和周围的空气温度,仍然归结于丝束的冷却凝固条件,设想通过在喷丝板下设置缓冷装置及对冷却吹风条件或系统的改良,将会起到积极有效的作用。
上述对于熔纺过程的理论分析是建立在高聚物流动是稳态、连续的基础上,纺丝线上各点在每一个瞬间所流经的质量流量相等,即满足高聚物流动的连续性基本规律,如式(3)所示。
ρVA=W=常数(3)ρ———高聚物密度(g/cm3)V———丝束运行速度(cm/s)A———纤维截面积(cm2)W———质量流量(g/s)在提高聚酯POY纺丝速度的研究过程中,同样需要遵循这一连续方程,丝束在线密度、速度和截面大小三者的乘积保持不变,然而各单一因子则可通过各种技术手段进行调整和变化,目的在于达到抑制纤维超分子结构的发展。
纺程上纤维的在线速度分布可以用微分方程式(4)表示。
dV dx =Fβ·ρVW(4)V———丝束运行速度(cm/s)x———轴线坐标(cm)F———纤维轴向张力(N)ρ———高聚物密度(g/cm3)β———熔体拉伸粘度(g/cm·s)W———质量流量(g/s)从式(4)分析可得,纤维轴向张力以及熔体拉伸粘度的改变都能有效地改变纺程上纤维的速度分布情况,通过工艺参数的调整和选择,合理控制取向结晶形变区的拉伸粘度和纤维轴向张力,将是能否提高POY纺速的关键。
POY的取向度随着传热系数、卷绕速度、挤出粘度和流量强度的倒数的增加而增加,而喷丝头拉伸比的影响是较次要的因素。
这是纺丝取向的特点,它和冷拉伸过程不同,在冷拉伸中,拉伸比则是重要的因素。
纺程上纤维结晶度与成核速率和晶体生长速率有关,均是温度的函数,高速纺丝中,由于丝束受到的应力变大,大分子的取向规整性区域变大,生成晶核的临界温度也变得越高,取向高的体系能在较高的温度下形成晶核,取向低的则相反需要较大程度的过冷才能形成晶核,为此高的纺丝速度,容易产生取向的诱导结晶作用。
通过上述的理论分析可知,对于常规聚酯而言,提高POY的纺丝速度从改变纺程的三场分布出发,具有一定的理论可行性,涉及到对现有POY 纺程的工艺和设备的创新、优化设计,控制和改变纺程上纤维超分子结构的发展和形成。
99年美国杜邦公司的丝束冷却凝固突破性工艺创新与德国老牌合成纤维生产设备制造商巴马格公司新型的E VO SPEE D超高速高性能柔性纺丝机相结合,在用于POY生产时,工艺速度可达4500～4600 m/min,在保持传统拉伸比的情况下,品质有进一步的提高,技术开发的内容和采取的相应措施,与前面方程式(1)、(2)、(4)所分析的要素相吻合,丝束冷却凝固工艺的突破,改变了纺程上丝束的摩擦阻力,改变了丝束与周围空气的传热,使得各项条件的变化有利于减少纤维取向和结晶的发展。
然而针对现有聚酯长丝装置的生产厂家而言,采用对设备不作全新设计和较大改造的聚酯化学改性和物理改性方法达到提高纺速的目的,将更具有实际意义,真正实现装置竞争能力柔性能力的提高。
一般容易理解通过聚酯化学改性制得低结晶速率的改性聚酯以达到提高POY纺速的原理,实际在前述的理论分析中,采用聚酯物理改性技术,在保证高聚物流动连续性规律的同时,不难理解调控纺程上丝束在线速度和截面的分布,同样可以达到对纤维超分子结构的控制。
3 化学改性技术和物理改性技术[5～7]311 化学改性技术所谓化学改性技术一般是指通过在聚合过程中采用间位酸或通过添加第三组分,聚合获得低结晶速率的化学改性聚酯,使高速纺丝线上纤维取向和结晶发展得到削减,该种技术的应用无需对设备进行改造,也不需要添置其它辅助设备,便于在现有的生产装置上应用,POY纺丝速度可提高至3400～3800m/min,生产能力增幅可达13%。
德国吉玛公司、伊文达2费瑟等公司在聚酯化学改性技术的开发研究方面取得了较大的进展,聚酯的化学改性技术已得到工业化应用,近年来,国内也有该项技术的研究和工业化应用报道。
然而该技术的不足在于提高纺丝速度的幅度有限,难以实现纺速的大幅度提高。
此外,由于选用了与常规聚酯不同的二单或第三单体共聚,聚合工艺和最终产品都与常规聚酯存在差异,特别是产品的性能和应用性能存在差异,这种特殊改性的低结晶聚酯,更容易被理解为一种新的聚酯原料,一种新的聚酯差别化产品,如具有高收缩、低结晶性能的改性聚酯等。