熔体纺丝(melt spinning)工艺原理
熔体纺丝
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。
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
纺丝文献
纺丝工艺及设备综述引言：纺丝（spinning）又称化学纤维成形。
制造化学纤维的一道工序。
将某些高分子化合物制成胶体溶液或熔化成熔体后由喷丝头细孔压出形成化学纤维的过程。
纺丝胶体溶液或熔体用计量泵向喷丝头输送。
成形方法主要有溶液纺丝（solution spinning）和熔体纺丝（melt spinning)两大类。
近年来还出现许多新的特殊纺丝法。
本文主要就熔体纺丝和溶液纺丝中的基本概念、基本原理以及相关的设备进行介绍，以供学习。
关键词：纺丝溶液纺丝熔体纺丝纺丝设备一、熔体纺丝（一）熔体纺丝的基本概念1熔体纺丝的原理熔体纺丝是化学纤维的主要成形方法之一，简称熔纺。
合成纤维主要品种涤纶、锦纶、丙纶等都采用熔纺生产。
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、可熔融形成热稳定熔体的成纤聚合物，都可采用这一方法成形。
2熔体纺丝的分类熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。
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注带、切粒等纺前准备工序而后送往纺丝。
大规模工业生产上常采用直接纺丝，但切片纺丝更换品种容易，灵活性较大，在长丝生产中仍占主要地位。
3熔体纺丝的性能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。
需要注意的是，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，使纤维顺利地卷绕并可改善其后拉伸的性能。
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。
（二）熔体纺丝的主要设备1 干燥设备干燥的目的：a除去切片中水分；b提高软化点；为了达到上述干燥目的，可以选择各种各样的干燥设备。
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。
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
)=
熔体纺丝工艺原理
熔体纺丝工艺原理咱先得知道啥是熔体纺丝。
简单说呢，就是把那些能变成熔体的材料，像聚酯啥的，给它加热变成黏糊糊的液体，就像把巧克力加热融化了一样。
这一步可关键啦，就好比是给一场大戏搭舞台呢。
这个加热的过程得控制好温度哦，温度高了低了都不行。
要是温度太高，那材料可能就变得太稀，像水一样不好控制，就跟你做菜的时候火太大，菜糊了一个道理。
温度低了呢，它又不能顺利地变成熔体，就像你想把黄油软化，可温度不够，它还是硬邦邦的。
那变成熔体之后呢？就要把这熔体从一个很小的孔里挤出来。
想象一下，就像是从一个超级小的漏斗里把蜂蜜挤出来一样。
这个孔啊，可是很有讲究的，它的大小、形状都会影响到最后纺出来的丝的质量。
要是孔太大，那挤出来的丝就会很粗，就像你用粗粗的画笔去画画，画出来的线条就很笨拙。
要是孔太小呢，又可能会堵住，就像你用很细的吸管喝珍珠奶茶，珍珠可能就会把吸管堵住啦。
从孔里挤出来之后，丝就开始变身啦。
这时候要给它快速降温，让它从黏糊糊的液体一下子变成固体。
这就像是给刚出炉的热面包迅速降温，让它定个型。
这个降温的速度也得恰到好处。
要是降得太慢，丝可能就会变形，就像你捏的橡皮泥，还没等它变硬就被碰歪了。
降得太快呢，丝可能会变得很脆，就像你把冰块在火上烤一下，然后又突然放到冷水里，冰块就容易裂。
而且啊，在纺丝的过程中，还得给丝加点拉力。
这就像是在拉面条一样，你得把它拉得直直的，这样丝才会又细又均匀。
如果没有拉力，丝就会松松垮垮的，就像没有筋骨的面条，软趴趴的不好看也不好用。
宝子们，熔体纺丝的整个过程就像是一场精心编排的舞蹈。
每个环节都得配合好，哪一个环节出了岔子，这舞就跳不好啦。
你看，从材料变成熔体，再从熔体变成丝，这中间的学问可大着呢。
再说说这工艺在生活中的应用吧。
咱们穿的好多衣服都是用熔体纺丝做出来的纤维织成的呢。
那些漂亮的连衣裙、帅气的衬衫，很多都离不开这个工艺。
要是没有熔体纺丝，咱们的衣服可能就没有这么多花样，也不会这么舒服啦。
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。
熔融纺丝 熔融指数
熔融纺丝熔融指数熔融纺丝是一种通过热塑性材料的熔融状态，将其通过纺丝机设备制成纺丝线的工艺过程。
熔融指数是一个用来评价材料熔融性能的指标，它反映了材料在一定温度和压力下熔融流动的能力。
本文将从熔融纺丝的原理、熔融指数的定义、测试方法以及在工业应用中的意义等方面进行论述。
一、熔融纺丝的原理熔融纺丝是将高分子聚合物料加热至熔化状态后，通过纺丝机设备使其在物理力的作用下形成连续的纤维。
熔融纺丝的原理主要涉及到三个过程：熔化、延伸和固化。
1. 熔化：将高分子聚合物料通过高温加热，使其从固态转变为熔融态。
在熔化过程中，物料中的结晶区域被破坏，分子链开始流动。
2. 延伸：熔化后的高分子聚合物料通过纺丝机设备，在一定拉伸力作用下进行延伸。
延伸过程中，高分子聚合物料的分子链被拉长、排列，形成纺丝线。
3. 固化：延伸后的纺丝线从纺丝机设备中放出，经过冷却后，高分子聚合物料再次固化为纤维。
二、熔融指数的定义熔融指数是用来衡量热塑性材料在一定条件下熔融流动能力的一个指标。
它的单位是克/10分钟（g/10min），表示了在特定温度和特定负载条件下材料熔融流动的速率。
熔融指数越大，表示材料的流动性能越好。
三、熔融指数的测试方法熔融指数的测试通常使用熔融指数仪进行，测试方法如下：1. 准备样品：将热塑性材料切碎成颗粒，并经过一定的干燥处理。
2. 设置测试条件：根据材料的具体要求，设置测试温度和负载重量。
3. 进行测试：将样品加入熔融指数仪中，通过加热和施加一定的负载力，观察材料的熔融流动情况，并记录流出的样品重量。
4. 计算熔融指数：根据在一定时间内流出的样品重量，计算熔融指数。
四、熔融指数在工业应用中的意义1. 质量控制：熔融指数可以用来评估材料的熔融性能，从而控制产品的质量稳定性。
通过控制熔融指数，可以使产品在生产过程中具有较稳定的纤维形态和性能。
2. 工艺优化：不同熔融指数的材料可以适用于不同的纺丝工艺。
根据产品要求和工艺条件，选择合适的熔融指数材料，可以优化生产流程，降低生产成本。
熔体纺丝的原理及工艺流程,最新进展
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熔融纺丝法
熔融纺丝法（Melt spinning）是一种常见的纺丝工艺，用于将高分子材料（如聚合物）从熔融状态转变为纤维的过程。
该工艺常用于合成纤维的生产，例如聚酯纤维、聚酰胺纤维等。
以下是熔融纺丝法的一般步骤和关键要点：
原料准备：将所需的高分子材料（聚合物）加工成颗粒状或片状形式，以便于后续的熔融处理。
通常需要对原料进行预处理，如干燥去除水分。
加热熔融：将预处理的高分子材料放入熔融设备中，如熔体挤出机或熔融纺丝机。
通过加热和机械搅拌，将高分子材料加热至熔融状态，形成可流动的熔体。
纺丝成型：将熔融的高分子熔体通过纺丝孔板或纺丝喷嘴，以合适的速度和压力喷出。
喷出的熔体会迅速冷却和固化，形成连续的纤维。
拉伸和冷却：在纺丝过程中，通过拉伸装置将形成的纤维拉伸，以改变其物理性质和尺寸。
同时，通过冷却装置将纤维迅速冷却，固化并增强其结构。
采集和收集：将拉伸冷却后的纤维通过辊筒或其他采集装置收集起来，形成卷曲的纤维束或纺线。
熔融纺丝法具有高效、连续和可控的特点，可以生产出各种不同性质的纤维。
该工艺可以根据不同的需求和应用，调整加热温度、拉伸速度、冷却方式等参数，以控制纤维的物理性质、直径和形态。
它广泛应用于纤维制造、纺织、塑料工业等领域。
熔体纺丝工艺原理
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
由喷
切片纺：切片筛选干燥等处理 螺杆挤出机中熔融
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。
表 口模材料对临界剪切应力的影响
̇↑ 临界 γ
̇↑ 临界 γ
3. 发生熔体破裂的条件的评定方法：
由临界剪切应力来评定：对大多数聚合物言， 约在105Pa左右。 � 由临界剪切速率来评定：105s � 由临界粘度来评定：ηcr=0.025ηo ̇ ＞5~8 � 由弹性雷诺准数来评定：Reel=τ γ τ：温度、浓度、分子量等 γ̇ ：喷丝孔几何尺寸、泵供量、纺速等
(1)几何形态变化 (do dl) 喷丝孔（0.1~0.4mm） 纤维20~30μm 减小10倍 (2)物理形态变化 ①宏观状态米 几百米~几千米 增大百倍 50-100% Ci-X (浓度场) 20% P-X (应力场)
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。
熔融和溶液纺丝法
所谓熔体纺丝就是将聚合物熔融后并定量从喷丝孔挤出形成细流，经空气或水冷却固化，以一定的速度卷绕成纤维的纺丝方法。
The melt spinning is the polymer melting and quantitatively from the spinneret holes formed by the extrusion flow, air or water cooled and solidified in a certain speed, winding the fiber spinning method.熔纺包括以下步骤：①制备纺丝熔体（将成纤高聚物切片熔融或由连续聚合制得熔体）；②熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流;③熔体细流冷却固化形成初生纤维;④初生纤维上油和卷绕。
熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。
Melt spinning comprises the following steps: ① preparation of melt spinning (the fiber-forming polymer melt or slice by continuous polymerization melt); ② melt through a spinneret hole is extruded to form a melt stream; the stream cooling and curing to form melt spun fibers; the nascent fiber oil and winding.Direct spinning melt spinning method and spinning slice method.所谓溶液纺丝是将将高聚物浓溶液定量从喷丝孔挤出，溶液细流经凝固浴或热空气或热惰性气体固化成纤维的方法。
The so-called solution spinning the polymer solution quantitative from the spinneret holes extrusion, a coagulation bath or solution by hot air or hot inert gas for curing method for fiber.溶液纺丝主要可分干法纺丝和湿法纺丝两种方法。
纺丝文档
melt spinning 又称熔融纺丝,简称熔纺。
是将聚合物加热熔融,过喷丝孔挤出，在空气中冷却固化形成纤维的化学纤纺丝方法。
用于熔体纺丝的聚合物，必须能熔融成粘态而不发生显著分解。
聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚丙纤维都可采用熔体纺丝法生产。
熔体纺丝步骤熔纺包括以下步骤：①制备纺丝熔体（将成纤高聚物切片熔融或由连续聚合制得熔体）；②熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流;③熔体细流冷却固化形成初生纤维;④初生纤维上油和卷绕。
熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。
分类熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。
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注带、切粒等纺前准备工序而后送往纺丝。
大规模工业生产上常采用直接纺丝，但切片纺丝更换品种容易，灵活性较大，在长丝生产中仍占主要地位。
制做过程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。
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。
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。
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。
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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
第一區：在直徑膨化最大 的地方，離噴絲板 <10mm； 第二區：發展拉伸流動的 主要區域，通常在 50~150CM； 第三區：絲條已基本固化， 不再明顯流動。
熔體紡絲（melt spinning）工藝原理 第一節 概述
一 熔體紡絲的定義及適用範圍
將高分子聚合物加熱熔融成為一定粘度的紡絲
熔體，利用紡絲泵連續均勻地擠壓到噴絲頭，通過
噴絲頭的細孔壓出成為細絲流，然後在空氣或水中 使其降溫凝固，通過牽伸成絲。
二 熔體紡絲的工序 熔紡分直接紡絲法和切片紡絲法。
直接紡絲是將聚合後的聚合物熔體直接送往紡絲；
噴絲板用耐熱、耐腐蝕的不銹鋼材料製成，面上的小孔按一定規
律排布，孔徑通常為0.2～0.5毫米。熔體通過噴絲板上的小孔形 成熔體細流。細流直徑在出噴絲小孔處會出現膨脹現象，這是因 熔體的彈性所致。不同的聚合物孔口膨脹程度不同。聚酯、聚醯 胺熔體在正常紡絲條件下，孔口脹大比在1.5以下。彈性效應較
顯著的是聚丙烯。孔口脹大常是流動不均的根源。
生產上常採用增大噴絲小孔直徑、長徑比（小孔長度與直徑之比） 和提高熔體溫度等措施來減小脹大比，以防止熔體破裂（在高應 力或高剪切速率時，液體中的擾動難以抑制並易發展成不穩定流 動，引起流體破壞）。
熔體的彈性的幾種表現 孔 口 脹 大 效 應
紡絲流體的應變鬆弛
液體的彈性回縮
爬杆現象
螺杆擠出機
計量泵
熔體紡絲理論是在高分子物理學與連續介質力學等 學科背景下發展起來的。
紡絲過程中的動量和熱量交換
涉 及 的 問 題
流動和形變下的大分子取向
聚合物結晶動力學 受紡絲條件影響的纖維形態
第二節 紡絲過程中的基本規律和主要參數
基本規律
1）紡絲線上的任何一點上，高聚物的流動是“穩態”的和連 續的。 2）紡絲線上的主要成形區域內，占支配地位的形變是單軸拉 伸。 3）紡絲過程是一個狀態參數（T,σ，C）連續變化的非平衡態 動力學變化。 4）紡絲動力學包括幾個同時進行並相互聯繫的單元過程，如 流體力學過程，傳熱、傳質，結構和聚集態變化過程等。
條件下，生成不同的晶型。例如：聚丙烯（PP）在
快速冷卻時形成六角次晶，而在緩慢固化時形成單 斜晶體 。
2. 結晶度
聚合物的結晶極不完整，常用X射線衍射、熱分析或
密度法來測定
3. 結晶形態及尺寸
在光學和電子顯微鏡下，可以觀察到聚合物有多種
形態，主要為球晶，柱晶，片晶，單晶。
三 高速紡絲線上的結晶特徵
熔體粘度和溫度是熔體紡絲的主要工藝參數。在一定 溫度下，熔體粘度主要取決於成纖聚合物的分子量。
熔體粘度過高，則流動不均勻，使初生纖維拉伸時
易產生毛絲、斷頭；
熔體溫度可利用螺杆擠出機各段的溫度來控制，熔
體溫度過高，會導致聚合物降解和形成氣泡；溫度過 低，則熔體粘度過高；兩者均使紡絲過程不能正常進 行。
冷卻室內吹出冷空氣的風速、風溫需要均勻恒定，以保
證熔體細流在紡絲過程中的溫度分佈、速度分佈和固化點的
位置恒定。纖維所受的軸向拉力恒定才能制得粗細和結構均 勻的纖維。
冷却吹风方式
冷風從四周吹向纖維的環形吹風，
適用於短纖維的多孔紡，能有 效地提高纖維品質。
横吹风： 风向与纤维垂直
直吹风： 风向与纤维平行
第三節 熔體紡絲過程中纖維結構的形成
初生纖維結構的形成和發展主要是指紡絲線上聚合物的取 向和結晶。
一 熔體紡絲過程中的取向作用
紡絲過程中發生取向是纖維製造中重要的結構形成過
程之一。對成品纖維的取向貢獻最大的不是紡絲工
序，而是拉伸工序。在紡絲過程中得到的取向度，即
預取向度，對拉伸工序和成品纖維的取向度有很大的影
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
高速紡絲，紡速已達 3000～4000m/min，所得的捲 繞絲稱為部分取向絲。用超高紡速 (9000～
10000m/min)以獲得全取向絲的工藝也已研究成功。
高速紡絲的優點有：生產能力大；所得纖維的貯存
穩定性好；對捲繞工序的空調要求較低；能得到部
分取向絲，可直接在拉伸變形機上加工；能形成穩 定的卷裝；變形加工時截面形變小，加工容易；染 色較均勻。
二，從熱力學的角度看，取向體系比未取向體系的熵 值低，所以從熔體轉變為晶體時，取向體系的熵值變 化小，即自由能變化較大，這樣就能使那些在未取向 體系中不穩定的亞穩晶核穩定下來，即增大晶核生
成的速率。對於取向度非常高的體系，臨界晶核尺
寸將小到晶胞尺寸的數量級，有人提出在這種情況下， 結晶的歷程就從通常的晶核形成和晶粒生長轉變為： “整體均勻成核”（nucleative collapse），因此結 晶速率迅速增加。
和性能起決定作用。
（一）熔體紡絲中纖維結晶的主要特徵 熔體紡絲中纖維結晶的特徵包括兩個方面，一是 捲繞絲本身的晶態結構，二是熔體紡絲中聚合物結晶 過程的發展。
捲繞絲的結晶特性主要包括：晶格結構、結
晶度、結晶形態和結晶取向等，它們對纖維的
物理性能都有一定的影響。 1. 晶格結構 成纖聚合物的晶體，大多數為對稱性較小的晶系， 如三斜、單斜等，值得注意的是，纖維結晶中常常 會出現同質多晶現象，即在不同的紡絲過程和紡絲
切片紡絲則需將高聚物溶體經鑄帶、切粒等紡前準備
工序而後送往紡絲。
熔體紡絲工藝主要包括：紡絲熔體的製備；將熔體 經噴絲板眼壓出——熔體細流的形成；熔體細流 被拉長變細並冷卻凝固；固態絲條的上油和捲繞。
熔紡的主要特點是捲繞速度高、不需要溶劑和沉澱劑，
設備簡單，工藝流程短。熔點低於分解溫度、可熔融
形成熱穩定熔體的成纖聚合物，都可採用這一方法成
高於擠出速度。
由於聚合物熔體絲條一旦凝固便具有很大的抗張
能力，因此，熔體紡絲的速度很高，工業上熔體
紡絲的捲繞速度為每分鐘幾百米至幾千米。絲條 的冷卻固化通常在噴絲板下的空氣中完成，為了 加強冷卻效果，一般在噴絲板後，在垂直或平行 於絲條的方向上吹送調溫調濕氣流。
初生纖維的後處理主要有拉伸、熱定型、捲曲
噴絲板
二、冷卻固化
熔體細流噴出後受到冷空氣的作用而冷卻固化。 細流和周圍介質的熱交換主要以傳導和對流方式進行。 熔體細流的溫度在冷卻過程中逐步下降，粘度則不斷 提高，當粘度提高到某臨界值而捲繞張力已不足以使 纖維繼續變細時，便到達了固化點。 固化長度指熔體細流從噴絲孔口到固化點的長度，這是 纖維結構形成的關鍵區域。
形。如滌綸、丙綸、錦綸等。
熔體紡絲是一元體系，只涉及聚合物熔體絲條與冷卻
介質間的傳熱，紡絲體系沒有組成的變化，而幹法和濕法 紡絲分別為二元體系（聚合物+溶劑）和三元體系（聚合 物+溶劑+沉澱劑）。
在紡絲過程中，聚合物熔體以一定的流量自噴
絲板細孔擠出，在噴絲板到捲繞裝置之間，絲條必須
被拉伸至需要的細度並充分地冷卻固化。噴絲板的孔 徑一般為0.1-0.4mm，而捲繞絲的直徑僅為20-30μ m， 熔體出噴絲孔後，絲條的直徑需成十倍的減小，絲條 就應成百倍地被拉伸，因此卷繞的速度就應成百倍地
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 擠壓機各段溫度和箱體溫度可以改變熔體的溫度，使其 具有適當的粘度和良好的可紡性。從螺杆擠壓機出來的 熔體經過計量泵送往噴絲頭組件。後者由過濾網、分
配板和噴絲板等組成，其作用是除去熔體中的雜質， 使
熔體均勻地送至噴絲板。
它還賦予纖維一定的平滑性，使纖維在摩擦過程中不受損傷，