(3)常规纺丝

（2）熔体输送 法兰区温度：＜均化区温度；280～292℃； 作用：连结螺杆与弯管 影响：法兰本身较短→熔体停留时间短→对纺丝熔体温度影响小→保证熔体在此不冻 结 弯管区温度：接近或低于熔体温度；熔点+（14～20）℃；275～280℃ 作用：输送熔体 影响：温度↑→弯管本身较长→熔体停留时间长→聚合物热降解↑→熔体流动性↑→ 纺丝有利 纺丝箱体温度：熔点+（18～34）℃；290～295℃； 作用：通过熔体分配管输送和分配纺丝熔体到各个纺丝部位；保温和补充加热 影响：温度↑→纺丝成形↑ →热降解↑→熔体喷出喷丝孔时易粘附喷丝板→纺丝组 件更换率↑ 温度↓→热降解↓ →纺丝熔体温度↓→熔体在喷丝孔中剪切应力↑→熔体破裂→丝 条断面不匀（甚至不能纺丝）→拉伸时产生毛丝、断头 （3）纺丝温度（纺丝熔体温度）： 范围：聚合物熔点＜纺丝温度＜聚合物分解点；258～265℃＜纺丝温度＜300℃； 最适：285～290℃ 影响：同纺丝箱体温度
计量泵的结构示意 1—熔体进口；2—熔体出口；3—主动齿轮；4—被动齿轮 5—上板；6—中板；7—下板；8—联轴节
纺丝头组件： 作用：过滤熔体，防止堵塞喷丝孔熔体充分混合，减少熔体粘度差异 把熔体均匀分散到喷丝孔的每个小孔中去形成熔体细流 结构：喷丝板+熔体分配板+熔体过滤材料+组装套的结合件
吹风面高度：单面侧吹30—70cm；环吹20cm
4、卷绕工艺控制：
（1）上油：
目的：消除静电，防止绕辊；增加丝束的平滑性，防止丝束在导丝辊 处产生毛丝增加丝束抱合力，防止丝束松散 方法：油轮上油 范围：依用途而定 影响：油剂浓度↑、油盘转速↑、丝束与油盘接触长度 ↑→上油↑上油 ↑↑→丝条间的集束性↓→卷绕丝 筒成型差→丝条后加工产生粉末 ↑、 发烟量↑→ 丝条后加工打滑→成品物理机械性↓
二、纺丝机： 高聚物熔融装置：螺杆挤出机 熔体输送、分配、纺丝及保温装置：弯管、纺丝箱体 （熔体分配管、计量 泵、纺丝头组件） 丝条冷却装置：纺丝窗及冷却套筒 丝条收集装置：给湿上油机构、导丝结构、卷绕机或受丝装置
1、熔融装置：螺杆挤出机 作用：固体物料的供给、聚合物熔融、熔体定量挤出 螺杆三段：进料段、压缩段、计量段 螺杆挤出机结构与技术要求 短纤维：国产：VD403、VD404、VD405、VD406、VD408、 HV451-481； 进口：日本帝人SSM-70、日本东洋纺TK48、瑞士伊文达 常规长丝：国产：VC401（炉栅）、VC402（炉栅）、 VC403、VC404、 VC405、VC406、VC408
2．熔体输送、分配、纺丝及保温装置：弯管、纺丝箱体 弯管：螺杆挤出机至纺丝箱体的熔体输送管道（一端与螺 杆出口相接，另一端与纺丝机熔体分配管相接）—夹套 内联苯－联苯醚混合物加热（熔体保温） 纺丝箱体：熔体分配管+联苯加热箱+纺丝泵及其传动装 置 +纺丝头组件
VC406A型纺丝机的箱体
熔体管道分配： 原则：确保熔体到达各纺丝位的距离相同；熔体在分配管中停留时 间 短；折回少； 形式：分支式、辐射式 纺丝箱体的加热（联苯加热箱）： 作用：对熔体分配管、计量泵、纺丝头组件其保温加热作用； 方式：联苯—联苯醚热载体（联苯/联苯醚=26.5%/73.5%），用电热 棒加热 保温：80～100mm保温层，填充超细玻璃纤维或其他绝热材料 计量泵：高温齿轮泵
（2）纺丝（卷绕）速度： 定义：第一导丝盘（辊）速度 范围：900～2000m/min 影响：纺速↑→纺丝线上速度梯度↑、丝束与冷空气的摩擦阻力↑→ 卷绕丝预取向度↑（双折射↑）、后拉伸倍数↓ 纺速↓→丝束张力↓→卷绕时发生跳动→纺丝稳定性↓、并丝↑
喷丝孔的几何形状 a—圆筒漏斗形；b—圆筒平底形；c—圆锥形；d—双曲面形
3、丝条冷却装置：纺丝窗及纺丝甬道
纺丝窗 作用：使丝条在冷却过程中只受定向、定量和定质的空气流冷却，冷却速度均匀 一 致，纤维凝固位置固定（不受周围气流影响） 缓冷室：下部设前后两块插板，使其与冷却纺丝筒隔开，上部有闭锁器，使喷丝 板下形成缓冷区；长30～200mm；防止冷却风吹冷喷丝板面、降低卷绕丝双折射、 提高拉伸性
涤 纶 长 丝 生 产 流 程

螺杆挤出机结构特点： 螺杆和螺杆套筒：单头短区渐变或突变螺杆；38CrMoAlA（螺杆和螺杆套筒） 传动部分：电动机+减速器+轴承 加热和冷却装置：加热（电阻加热、电感应加热）；冷却（夹套或盘管通冷却水） 螺杆挤出机的结构参数：直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与套筒的间隙、 螺杆头部形状、套筒
第三节 聚酯纤维的常规纺丝
一、概述 1、熔体纺丝过程：熔体制备→熔体自喷丝孔挤出→熔体细流拉长变细并冷却固化→上油→卷绕 2、方法： 切片纺→→ 直接纺→→→常规纺丝（1000～1500m/min）→UDY（未拉伸丝） 中速纺丝（1500～3000m/min）→MOY（中取向丝） 高速纺丝（3000～6000m/min）→POY（预取向丝）、FDY（全拉伸丝） 超高速纺丝（6000～8000m/min）→FOY（全取向丝） 3、纺丝新技术： 高速纺丝普及化 直接纺丝法 纺丝后加工联合工艺 纺丝拉伸整经工艺 差别化纤维
（3）风速（风量）： 范围：0.3～0.5m/min（长丝）；0.3～0.4m/min（短纤） 影响：风速↑→冷却效果↑→凝固点向喷丝板方向移动→形变区变短 →熔体凝 固前受到的拉伸取向↓→卷绕丝双折射率↓→室外空气干扰↓→卷绕丝条干不匀 率↓、染色干不匀率↓ →丝条晃动↑→卷绕丝条干不匀率（并丝→喷丝板面冷 却↑→丝束经不起拉伸
吹风窗：0.2～1.2m 侧吹风：空气直接吹在纤维未完全凝固的区域，并与纤维垂直，传热系 数高，冷却效果好；但不均匀—长丝（0.8m） 环吹风：空气从丝束周围吹向丝束，克服凝固的丝条偏离垂直位置产生 的弯曲，甚至互相粘结—短纤维（0.2m）
侧吹风装置示意图 1—恻吹风进风管；2—调节阀；3，5—多孔板； 4—稳压室；6—金属网；7—整流板；8—纺丝组件 9—缓冷室；10—丝条；11—甬道
环形吹风装置示意图 1—喷丝板；2—多孔环状板；3—提 拉套筒；4—吹风环；6—过滤材料
纺丝甬道：3.2～7m
目的：保证已凝固的初生纤维不受 外界气流的影响，并继续冷 却到室温； 结构： 长丝：金属铝制圆筒形或矩 形管，3.2～7m（长度↑↑ →气流紊乱→丝条摇晃→互 相摩擦→毛丝） 短纤维：玻璃套筒（可上下 升降）+金属铝制圆筒形或矩 形管（固定）
短纤维常规纺丝工艺流 程 1—切片料斗；2—螺杆挤出机；
3、3’—螺杆挤出机和计量泵传动装置； 4—纺丝箱体；5—吹风窗；6—甬道； 7—上油轮；8—导丝器；9—绕丝辊； 10—总上油轮；11—牵引辊；12—喂入轮； 13—盛丝桶；14—总绕丝辊
普通长丝纺丝工艺流程图
1—切片料仓；2—切片干燥机；3—螺杆挤出机； 4—箱体；5—上油轮；6—上导丝盘；7—下导丝盘； 8—卷绕筒子；9—摩擦辊；10—卷绕机； 11—纺丝甬道；12—冷却吹风
3、丝条冷却固化条件：
（1）冷却吹风方式：
直吹风：传热差，冷却效果差，不用 横吹风：单面侧吹风（涤纶长丝）、双面侧吹风、环形吹风（涤纶短纤）
（2）工艺控制： A、风温：范围：20～30℃，组件调换率、卷绕丝双折射率；卷绕丝条干不匀率 最低 风温的影响： 风温↑→熔体丝条冷却不充分→并丝、粘结丝↑→卷绕丝条干不匀率↑ 风温↓→熔体在喷丝孔处快速冷却→拉伸应力↑→初生纤维预取向度↑，径向双 折射率差异大→纺丝性↓→能耗大 B、风湿：范围：65～80%；风湿对卷绕丝双折射率和纺丝稳定性影响大 风湿的影响：冷却风带湿度→卷绕丝在纺丝甬道中的带电↓→飘丝↓ →空气比热和热焓↑→纺丝甬道中冷却风和丝束温度恒定
（1）高压式 （2）低压式 图 纺丝组件结构示意图 1—组件壳体；2—喷丝板；3—耐压分配板；4—过滤材料（20、40、60目/英寸）； 5—自封压板；6—螺纹压板；7，8—铝填圈；9—圆形铝密封环；10，11—薄形铝填圈； 12—熔体进口；13—过滤网（400、6000、10000孔/厘米2）
喷丝板
表 环吹风和侧吹风对卷绕丝不匀率的影响
吹风条件及卷绕丝不匀率
环形吹风
侧吹风
风温℃ 风速(m/s) 直径不匀率(%) 双折射不匀率(%)
24～26 0.3 5.3 9.2
ห้องสมุดไป่ตู้
24～26 0.4 3.0 6.7
27 0.34 11.7 15.6
27 0.42 14.0 15.1
（4）吹出距离（缓冷区）： 定义：吹风口顶部到喷丝板面的距离 目的：设置缓冷区→熔体在喷丝孔处慢速冷却→ 拉伸应力↓→初生纤维预取向度↓，径向双折射率 差异小→纺丝性↑ 范围：30～200 mm 影响：吹出距离↑→卷绕丝双折射率↓→卷绕丝条 干不匀率↓→断丝率↑、组件调换率↑
2、喷丝条件：
（1）螺杆挤出压力： 定义：螺杆挤出机出口的熔体压力；由压力传感器测量显示和控制 作用：克服熔体在管道和混合器等设备内的阻力，保证计量泵入口有 一定的熔体压力 范围：65*105～75*105Pa （2） 泵供量 定义：计量泵单位时间内输送熔体的重量 工艺要求：熔体压力稳定（螺杆转速稳定）→熔体挤出量稳定（泵供 量稳定）→纤维纤度稳定（纤维条干稳定） （3）组件压力（纺丝熔体压力）： 定义：喷丝头组件中的熔体压力 作用：克服熔体通过过滤层和喷丝孔丝受到的阻力 范围：98*105～245*105Pa（高压纺丝） 工艺要求：初始压力：新组件纺丝稳定30min后的压力；98*105～ 147*105Pa。升压速度：应小于6%（否则组件使用寿命缩短）。
长丝收集装置（长丝卷绕机）
三 、纺丝工艺控制：
1、熔融工艺 （1） 螺杆各区温度：1个冷却区，5个加热区； （2）冷却区温度：50～100℃，夹套通冷却水；进料段前半部 作用：防止环结堵料（软化切片粘结于螺杆）保护螺杆传动部分不受热 （3）预热段区温度：265～285℃（熔点）；加热一区和加热二区前半部； 作用：预热切片，使物料进入压缩段时能升高到聚合物熔点以上，又要求切片不能过 早熔化。 温度↑→切片在到达压缩段前过早熔化→原来固体颗粒间的空隙消失→熔体体积＜原 固体堆砌体积→熔体在等深螺杆内无法压紧压实→熔体向前推动力↓→后面来的未熔 化的切片粘结在熔体上造成环结 温度↓→切片进入压缩段后不能顺利熔融→切片在压缩段内堵塞 （4）熔融区温度：熔点+（25～35℃）→290～295℃；加热二区后半部和加热三区 （加热三区温度最高）； 作用：熔融物料，产生机头熔体压力（螺杆螺槽由深变浅→螺槽容积↓→挤压作用） 排除切片夹带空气及微量水蒸气（从进料口） （5）均化区温度：熔融区温度-（2～5℃）→288～292℃；加热四区和加热五区； 作用：熔化、、混合、均化 ，保持压缩区已建立的熔体压力；稳定均匀输送熔体 备注：要提高纺丝熔体温度用提高均化区温度最有效（此区熔体强制传热）
螺杆挤出机工作原理： 螺杆的分区和物料在螺杆各区中的运动 进料区（固化区）：等深螺杆 前半部（冷却区）：夹套盘管或螺杆内芯通冷却水，＜100℃；防止物料过早熔融而环结堵料；保护 螺杆传动机构不受热 后半部（预热区）：防止物料从进料区到压缩区温度突变 压缩区（熔融区）：渐变或突变螺杆熔融物料（加热、剪切）并压缩（螺槽容积变小）；将空气或 水蒸气返回进料区 计量区（均化区）：等浅螺杆
4．丝条收集装置：
短纤维（盛丝桶大卷装）； 长丝（筒管卷绕） 下图为短纤维丝条收集装置（短纤维卷绕机）
短纤维卷绕机结构示意 1—纺丝甬道；2—废丝吸丝器；3—压丝器； 4—上油轮；5—盛油盘；6—浆块剔除器； 7—导丝轮；8—纺丝油剂总上油器； 9—集束导丝器；10—牵引辊；11—导丝辊； 12—压丝器；13—喂人轮；14—导丝筒； 15—盛丝桶；16—盛丝桶传动履带； 17—废丝真空吸引槽