谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计(1)
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
谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计(1)
设备与工厂 Equipment &Factory收稿日期:2008202220作者简介:王维新(1961-),女,1984年毕业于沈阳建筑工程学院机械制造工艺与设备专业,现主要从事非织造布设备的研制工作,高级工程师。
谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计王维新(辽宁天维纺织研究建筑设计有限公司,辽宁沈阳110016)摘要:概述了纺丝模头的作用,介绍了熔融纺丝生产线上纺丝模头的设计、材料选择、加工及维护保养等。
关键词:非织造布;纺粘法:纺丝模头;设计中图分类号:TS173.8 文献标识码:A 文章编号:100522054(2008)0320044204 在熔融纺丝技术中,纺丝模头是纺丝设备中比较关键的部件,它与喷丝板组合直接影响产品的质量,控制着生产线的产量。
因此要提高熔融纺丝技术水平,首先要设计制造出高品质的纺丝模头。
纺丝成型是一个很复杂的过程,涉及到高分子材料学、流体力学、热力学、摩擦学、机械学等多种学科。
加之受不同原料生产工艺和产品要求的制约,纺丝模头的设计相对于其它成型模具的设计更为困难。
1 设计及应用为了确保喷丝板喷出的丝径均匀连续,就必须保证纺丝模头沿整个长度和宽度上获得均匀的熔流,并且使各喷丝孔喷出的丝束流量相同、压力损失相等和剪切速率相同。
设计中应采用优化的流道设计,各流道的几何中心在设计中应考虑对称,为了避免熔体的渗漏,注意尽量减少模头内型腔面积。
流道根据产品要求设计成各种形状,分为大、小衣架式模头、T 型模头和鱼尾型模头几种。
目前在单泵纺丝箱中应用最广的是带衣架形熔体分配器的衣架式模头,而多泵箱体采用的是多个小衣架式模头,设计合理,可实现满意的熔体分配,且最大限度地不受工作条件的影响。
判断纺丝模头设计是否合理、熔体分配质量的好坏很大程度上取决于模头流道的形状,设计中应选用压力降最小、聚合物均匀挤出且停滞时间最短的流道结构。
对于衣架式模头,特定的材料和特定纵横比的截面,存在一个过渡区长度和扩散角的最佳组合。
纺丝组件压力计算
熔融纺丝组件的设计计算1．纺丝组件内熔体流动阻力计算纺丝组件的初压力完全消耗在克服组件内件的各层阻力上，因此初压力应等于各层压力损失之和，用公式表示为：P O=ΣP i式中，P O为纺丝组件初压力，其值等于组件入口处测量的泵后压力，P i为熔体通过纺丝组件中第I个内件的压力损失。
（1）熔体通过分配板的压力损失ΔP=128μl*q/(πd4)式中，ΔP为压力降（Pa）；μ熔体粘度（Pa﹒s）;l*为孔入口修正常数（m）;q为分配板单孔熔体流量（m3/s）;d为分配板单孔直径（m）。
l*为按Bagley修正公式进行修正的孔入口修正常数。
l*=(l+Nd)式中，N为入口修正系数，通常由实验确定，进行估算时，对于热塑性聚合物，可近似取N=2.5～3。
（2）熔体通过过滤网的压力损失ΔP=64（w+d）2dμQ/(Fw4)式中，ΔP为压力降（Pa）；w为滤网网孔间距（m）; d为滤网网丝直径(m)；μ为熔体粘度（Pa﹒s）; Q为通过滤网总体积流量（m3/s）; F为滤网的总通孔面积（m2）。
F=z w2式中，Z为滤网孔数。
（3）熔体通过过滤沙的压力损失ΔP=72（L p/L）2μVˊLX-2(1-ε)2/ε3式中，ΔP为通过滤沙层的压力降（Pa）；μ为熔体粘度（Pa ﹒s）; L p为滤沙构成的毛细孔长度（m）; L为滤沙层厚度（m）; ε为滤沙空隙滤；Vˊ为熔体平均流动速度（m/s）; X为粒子平均直径(m).对于均匀直径粒子。
L p/L≈2.5。
滤沙的空隙率可由下式求出：ε=A H/A=V H/V式中，A H﹑V H分别为过滤器容器内的滤沙形成的空隙面积和体积；A﹑ V分别为空容器的流通面积和体积。
另一种计算熔体通过过滤沙的压力损失方法是:ΔP=280µL Vˊ(1-ε)2/(98x10000xε3Φ2 X2其中，ΔP为通过滤沙层的压力降（Kg/cm2）；μ为熔体粘度（泊）；L为滤沙层厚度(cm)；Vˊ为熔体平均流动速度（cm/s）；ε为滤沙空隙滤；Φ为球形度；X为粒子平均直径(cm).2．纺丝组件密封的设计计算（1）平垫密封的预压紧力预压紧力使垫片塑性变形，填塞不平及空隙。
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
碳纤维熔融纺丝
碳纤维熔融纺丝
碳纤维熔融纺丝是一种制造碳纤维的工艺技术，其基本原理是将碳纤维的原材料——聚丙烯腈（PAN）等高分子化合物加热至熔融状态，通过纺丝喷丝孔挤出，并在极端的冷却条件下快速固化，形成连续的碳纤维。
熔融纺丝技术的优点在于其工艺流程短，生产效率高，可连续化生产，且纺丝速度可调范围广，适用于大规模生产。
同时，由于熔融纺丝过程中不使用溶剂，因此避免了环境污染和溶剂回收的问题。
然而，熔融纺丝技术也存在一些挑战和难点。
首先，熔融纺丝过程中需要控制温度、压力、纺丝速度等工艺参数，以保证纤维的均匀性和稳定性。
其次，熔融纺丝的原料高分子化合物需要具有较高的熔点和结晶度，以保证其在高温下具有良好的稳定性。
此外，熔融纺丝过程中需要解决高分子链的取向和结晶度控制问题，以保证纤维的力学性能和电性能。
为了克服这些难点，科研人员进行了大量的研究和技术攻关。
例如，通过优化纺丝喷丝孔的设计和尺寸，可以改善纺丝过程中纤维的均匀性和稳定性。
通过调节纺丝温度和速度，可以控制高分子链的取向和结晶度。
此外，采用新型的高分子化合物作为原料，也可以提高碳纤维的性能和稳定性。
总的来说，碳纤维熔融纺丝技术具有广阔的应用前景和市场潜力。
未来，随着技术的不断进步和完善，碳纤维熔融纺丝技术有望在更多的领域得到应用和推广。
同时，随着人们环保意识的不断提高，熔融纺丝技术也将成为绿色制造技术的重要发展方向之一。
熔喷模头的设计及试验
MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺熔喷模头的设计及试验刘金南 程寿国 王益辉 周琦 杨非凡江阴职业技术学院机电工程系 江苏省江阴市 214405摘 要： 熔喷布的质量对病毒预防功能的有效发挥至关重要。
针对熔喷布生产过程中生产效率低、安装难度大、调节不方便等问题，本文设计了一种可调节的熔喷模头，熔喷模头主要由侧板、喷丝板、导风板、底板、风道调节块、热电偶以及连接件组成。
在对气道及侧板结构工作原理进行分析研究的基础上，通过熔喷生产线上试验，结果表明：生产的熔喷布厚度均匀，产量提高了10%；在静电驻极处理后，经专业测试机测试，过滤效率达到95%以上，改进效果显著。
关键词：熔喷模头 调节 侧板 过滤效率1 引言近年来，世界范围内各类新型病毒不断出现，对人类安全造成威胁。
优质的熔喷布是隔离病毒的主要防护成分。
尽管熔喷布产量已经翻了几番，PP 熔喷布是以聚丙烯为原料，采用熔喷模头借助高速热气流的喷吹下形成超细纤维，并在气流作用下自身粘合形成的非纺织材料。
目前市面上生产的 PP 熔喷布质量的好坏主要取决于熔喷模头的质量，国内生产的熔喷模头质量参差不齐，大部分还是依赖进口，成本高、供货周期长。
本文对现有的熔喷模头进行改进设计，使其拆装方便，并能提高原料利用效率，降低生产成本，提高产品质量。
2 熔喷工艺分析熔喷非织造技术的生产工艺是采用较高熔融指数（简称MF1）的聚合物通过喂料装置吸入，通过螺杆挤出机挤压，经过多段加热区使原料融化成液态溶体，随后经过滤网过滤掉熔体中的杂质，再由计量泵把熔体精确计量送入熔喷模头内。
在模头内会经过多个加热棒加热使其保持良好的流动性。
熔体在一定压力下从微孔中挤出后在高速热气流的作用下拉伸成超细纤维，纤维被喷到成网帘上，利用其自身的余热互相粘合从而形成PP熔喷布，在成网帘下有一抽吸装置，通过它可将热气流及溶体散发的热量排到室外，降低室内温度影响。
最后通过切卷装置进行收集，整个流程如图1所示。
熔融纺丝法简介
熔融纺丝法又分为聚合法、共混纺丝法、皮芯复合纺丝法（皮芯 复合纺丝法是以含有光敏剂的组分为芯的生产变色纤维的主要技术。）
直接纺：单体聚合→高聚物熔体 切片纺：切片筛选干燥等处理 纺丝箱体→泵送至纺丝组件→由喷 丝孔挤出→在纺丝甬道中冷却（拉 伸）→上油、卷绕或落桶
螺杆挤出机中熔融
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。
• 入流区（入口效应）：纺丝流体进入喷丝孔前，在入口处 发生流线收敛，流速增加，动能增加。入口区的纵向速度 梯度导致粘弹性流体产生拉伸弹性形变，熔体的分子构象 也发生改变，因此贮存了一定的变形弹性能，称为“入口 效应”。 • 孔流区（纺丝）：入口效应产生的高弹形变来不及消失， 因为熔体在微孔中的流速很高，通过时间很短，因此会出 现孔口胀大现象。挤出温度升高，或挤出速度下降，或体 系中加入填料而导致高分子熔体弹性形变减小时，挤出胀 大现象明显减轻。
• 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
• 聚合物熔体从喷丝孔挤 出成形，经历入流、孔 流、出流、变形和稳定 的流变过程，其物理形 态和几何形态均发生变 化。 • 高聚物流体通过喷丝孔 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
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。
PLA纤维熔融纺丝生产工艺探讨
P L A纤维熔融纺丝生产工艺探讨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有限公司通过北京中丽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。
本文将结合生产实例对PLA纤维的生产工艺作一定探讨。
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（KV505）。
原料美国LargillDow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／24fPLA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。
熔融纺丝用夹套管的设计及柔性分析的探讨
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图２ 熔 体管的插 接接 头
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间布置和管道柔性的限制 ； ②在距离不变 的情况下 ， 可以通过提高流速 ， 来减少在管 内的停 留时间， 流量
纤熔 体输送 控 制 中最 为关 键 。生 产 设 备 的产 能 一旦 明确 规定 下来 时 ， 道 的流量 就 是 一个 确 定量 ， 使 管 要
都会造成熔体的淤积 ， 滞留的熔体长时间加热降解 ， 黏度下 降后 流 出， 在正 常 的熔 体 中间， 混 形成 “ 黑 料”影响最终产品质量 ， 以两根熔体管连接时采 ， 所
用图２的结构 ， 熔体管端部 内孔去毛刺 ， 外圆倒角 ， 接 头 的内孔止 口和熔 体 管 外 径 配 车 ， 管 与 接 头 组 焊 内
时 ， 缝、 错 间隙应小 于 ０ ２ ｍ。 ．ｍ
熔体在管内停留的时间短 ， 可在两方 面做调节 ： ①缩 短管道的长度 ， 在流速不变的前提下 ， 输送距离短了， 花费的时间也相应缩短， 当然管道的长度还受设备空
２ 夹 套管的设 计要点
２ １ 内熔体 管 的设计 特点 ．
（ ）聚酯熔体属高粘度 流体， １ 其动力粘度高达 ２０～ ０ ａ・ ， ５ ３０Ｐ ｓ输送 如此高粘度 的流体时 ， 雷诺数 远远 小于 ２ ０ 处于 层流状 态 ， 内流 速很 慢 … 。设 ３０， 管
计时要使熔体输送过程的时间尽量短 ， 减少因熔体在 管道输 送 过程 中 的长 时 间受 热 引起 的降 解 ， 这点 在化
管路 系统的柔性设 计是设计 中应考虑 的重点 ， 为使 分析 结果 满足标 准规 范的要 求 ， 必须对 管道进 行应 力 分
析， 以达到 管道设计的安全性。
关键词 ： 熔融纺丝 ； 夹套 管； 设计 ； 柔性 分析
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。
纤维的熔融纺丝
纤维的熔融纺丝H2H2C6H4摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OC-C OCO CO]-，简称PET，为高分子聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。
对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。
本文对PET的生产进行了详细的概述，包括其原料组成、常用催化剂以及聚合酯化的各种方法和操作流程,同时介绍了涤纶的制备方法和工艺流程，包括纺丝中各组件的作用和控制要点。
关键词：涤纶二步纺聚对苯二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸乙二醇1 引言纤维成形过程包括液体纺丝及液体细流的冷却固化过程。
纺丝成形的方法较多，目前工业生产上主要采用熔法、干法及湿法。
这三种方法的纺丝及冷却固化过程的基本原理虽有相同之点，但各有其特点。
（1）熔法纺丝熔法纺丝是很早就实现了工业化的纺丝法，无论从纺丝原理到生产实际过程都是很成熟的方法。
聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃类纤维等均用此法生产。
熔法纺丝是在熔融纺丝机中进行的。
聚合物颗粒加入纺丝机后，受热熔融而成为熔体。
此熔体通过纺丝泵打入喷丝头，在一定的压力下熔体通过喷丝头的小孔流出，形成液体细流。
细流在纺丝通道流出时同空气接触，进行热交换冷却固化成为初生纤维。
纺丝中丝线的粗细及根数受到通道冷却速度的限制，所以纺丝的速度也受冷却速度的限制，一般可达1000～1500米／分。
如果采取措施，能强化冷却固化过程，改进通道的冷却条件，纺丝的速度可提高到4000～5000米／分。
纺成的丝线越粗，成形速度就越低。
熔体成形法所制得的纤维的纤度为0.25～20特，（注：9旦为1特）要形成更细的纤维将会增加成形的不稳定性，并降低生产能力。
如形成太粗的纤丝则传热困难，并将增加通道的长度。
如果用软化聚合物的方法成形，由于熔体的粘度太大，不可能将熔体从直径很小的喷丝孔中压出，所以不能生产很细的丝线。
在熔法及软化聚合物法制成纤度大的单丝时为了强化冷却过程，可以采用冷却浴（水浴及水溶液的方法）进行冷却。
沥青基碳纤维熔融纺丝工艺及纺丝组件
沥青基碳纤维熔融纺丝工艺及纺丝组件的学习心得沥青基碳纤维的纺丝方法以熔融纺丝为主，但因为沥青不同于其他高聚物的特性，如温度敏感、剪切变稀、组分复杂以及原丝强度低等原因，纺丝时难以稳定得到丝径较细的原丝。
而沥青基碳纤维原丝的发展趋势是细旦化长丝，这需要优化纺丝工艺和纺丝组件。
下面是近一段时间通过资料和试验的学习摘录和心得。
1,检测表明，国产原丝和碳纤维所含碱、碱土金属和铁的含量比国外大得多。
它们的存在不仅影响聚合和纺丝的稳定性，而且在高温碳化过程中逸走而残留下孔隙，所以，聚合所用原料要纯，纺丝空间应洁净化，所用设备应耐腐蚀。
纺用沥青热熔体的过滤是避免固形物堵塞喷孔、防止断丝的必要措施。
固形物包括沥青中残留的少量游离碳、机械杂质和热聚反应中形成的不溶于喹啉等强溶剂的不溶物等，用烛形过滤器等设备或在纺丝箱中加入金属过滤网和纤维过滤层，都能达到滤去杂质的目的。
以海沙作过滤层是经济、方便的高效过滤方法，不仅提高了纺丝的稳定性并使纺得的纤维质量有明显改善。
2,纺程加热法(SLH )对丝束施以热, 如东洋纺丝通过在喷丝板下约30cm处设置温度为200℃、长2m 的加热板，加热装置可以是热管、热板和热盘。
我们现在纺丝时通过加装红外灯给喷丝板加热对纺丝连续性和稳定性效果显著，但红外灯热量恒定无法调节，一方面受环境和人为影响，另一方面不能定量参考，局限性大。
3,对于所有的高速纺丝过程，都希望能够有效地降低空气摩擦阻力，尽可能减少损伤初生丝。
基于这种考虑，德国Lurgi 公司于1977-1979年问成功地开发了“喷管纺丝工艺”。
在冷却甬道下部装有带压缩空气喷嘴的喷管，而上油装置则置于卷绕机上。
丝束通过喷管吸送至卷绕间。
生头完毕，即关闭压缩空气，此时喷管只起导丝作用。
采用该工艺，摩擦阻力最小。
丝束不会受到损伤。
吹风速度可与不同纤度、不同根数的初生丝的冷却要求相适应，因而在一定程度上可优化丝的结晶度和取向度同时，丝在冷却甬道内的扰动极小。
熔融增塑纺丝工艺流程
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谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计
谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计
王维新
【期刊名称】《非织造布》
【年(卷),期】2008(016)003
【摘要】概述了纺丝模头的作用,介绍了熔融纺丝生产线上纺丝模头的设计、材料选择、加工及维护保养等.
【总页数】4页(P44-47)
【作者】王维新
【作者单位】辽宁天维纺织研究建筑设计有限公司,辽宁沈阳,110016
【正文语种】中文
【中图分类】TS173.8
【相关文献】
1.熔融纺丝熔体输送管路设计原理研究 [J], 龙娇
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5.合成纤维熔融纺丝装置设计基本知识第二讲熔融纺丝组件的设计计算 [J], 郭英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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设备与工厂 Equipment &Factory收稿日期:2008202220作者简介:王维新(1961-),女,1984年毕业于沈阳建筑工程学院机械制造工艺与设备专业,现主要从事非织造布设备的研制工作,高级工程师。
谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计王维新(辽宁天维纺织研究建筑设计有限公司,辽宁沈阳110016)摘要:概述了纺丝模头的作用,介绍了熔融纺丝生产线上纺丝模头的设计、材料选择、加工及维护保养等。
关键词:非织造布;纺粘法:纺丝模头;设计中图分类号:TS173.8 文献标识码:A 文章编号:100522054(2008)0320044204 在熔融纺丝技术中,纺丝模头是纺丝设备中比较关键的部件,它与喷丝板组合直接影响产品的质量,控制着生产线的产量。
因此要提高熔融纺丝技术水平,首先要设计制造出高品质的纺丝模头。
纺丝成型是一个很复杂的过程,涉及到高分子材料学、流体力学、热力学、摩擦学、机械学等多种学科。
加之受不同原料生产工艺和产品要求的制约,纺丝模头的设计相对于其它成型模具的设计更为困难。
1 设计及应用为了确保喷丝板喷出的丝径均匀连续,就必须保证纺丝模头沿整个长度和宽度上获得均匀的熔流,并且使各喷丝孔喷出的丝束流量相同、压力损失相等和剪切速率相同。
设计中应采用优化的流道设计,各流道的几何中心在设计中应考虑对称,为了避免熔体的渗漏,注意尽量减少模头内型腔面积。
流道根据产品要求设计成各种形状,分为大、小衣架式模头、T 型模头和鱼尾型模头几种。
目前在单泵纺丝箱中应用最广的是带衣架形熔体分配器的衣架式模头,而多泵箱体采用的是多个小衣架式模头,设计合理,可实现满意的熔体分配,且最大限度地不受工作条件的影响。
判断纺丝模头设计是否合理、熔体分配质量的好坏很大程度上取决于模头流道的形状,设计中应选用压力降最小、聚合物均匀挤出且停滞时间最短的流道结构。
对于衣架式模头,特定的材料和特定纵横比的截面,存在一个过渡区长度和扩散角的最佳组合。
挤出机挤出的熔体经预过滤器、熔体分配管路输送到纺丝泵,进入纺丝模头,整板式纺丝模头的作用就是使来自挤出机的熔体按要求的方式均匀地分配,因此,纺丝模头是纺丝箱体除纺丝泵、纺丝组件外的的核心部件,并且是主要承重件。
2 纺丝模头的机械设计模头的机械设计是指模头工作过程中产生的变形和受力的计算、所用材料和热处理工艺的选择。
设计中要保证模头工作中不被破坏,保证使熔流均匀分配并符合流变学要求的几何形状。
(1)内压下与组件密封表面的设计;(2)内压下模头壁产生的变形在允许的范围内的设计。
纺丝模头的机械设计与流变设计有着密切的联系,设计时,首先用流变学设计将流道几何尺寸限定下来,再通过流动计算估计压力分布。
流动计算在工作范围内按最大粘度、最低温度和最大挤出量进行,从而确定模头中压力和壁上的剪切应力。
校验模头弯曲变形和剪切变形中的作用力可根据应力和流道壁的面积进行计算,设计中还必须要考虑模头重量的影响。
第16卷第3期2008年6月 非织造布Nonwovens Vol 116,No 13J un 1,2008另外,纺丝模头作为纺丝箱体的主要支承件,受到来至本身重量、熔体的压力及纺丝组件的重量作用的影响而产生拉伸变形、温差变形。
模头受拉时,变形量与截面积大小有关,而与截面积的形状无关,因此,结构设计时必需选择合理的截面尺寸,保证具有足够的刚度,使其变形量最小。
211 设计总则(1)模头部件应尽可能少,以缩短组装时间,同时必须注意模头与各部件的对中性和部件间的配合;(2)尽量减少流道中各部件间连接环节,以避免熔体出现渗漏的可能,连接环节的位置应便于清洗;(3)密封面应尽量小而平,并使内压在整个密封表面均匀分布,同时要校核该处的表面压力;(4)模头的组装应使用耐热且寿命长(大直径)的高强螺钉紧固(不用许多小螺栓),安装组件的螺钉应易于装配而不需要拆掉加热板;(5)模头尺寸必须足以保证弯曲(受压)变形在所要求的范围内,同时要考虑安装组件螺栓孔、加热板安装孔、外罩螺栓联结孔和压力、温度传感器安装孔对模头强度的削弱;(6)因组件始装时与模头温度不同,设计时要考虑热膨胀问题。
212 设计流道时需注意的问题设计流道时应注意以下问题:(1)熔体尽可能从流道的中心进入;(2)流道中不能存在死角,尽量避免截面大小和流动方向的突变,而且各处半径必须>3mm;(3)截面大的区域,熔体流速低,滞留时间长,易引起聚合物的降解,因而应尽量缩小型腔的体积;(4)流痕的存在会影响挤出物的质量,因此流道设计时应尽量避免形成流痕或尽量减少流痕的数量;(5)流道表面应经过硬化和抛光处理,表面粗糙度应<018μm,以减轻熔体的壁上粘附,缩短熔体在模头中的停留时间,并使模头易于清洗。
213 纺丝模头材料在纺丝模头的设计与制造过程中,合理地选用和使用金属材料是十分重要的工作。
我们不仅要考虑材料的性能能够适应模头的工作条件,使模头经久耐用,而且要求材料具有较好的加工工艺性能和经济性,以便在保证模头的质量和达到使用要求的前提下降低成本。
纺丝模头的材料必须满足下列要求:(1)易加工;(2)耐压、耐热(抗氧化起皮)、耐磨;(3)优良的耐腐蚀性和导热性;(4)具有足够的强度和硬度、表面硬度及易于抛光;(5)热处理变形小;(6)能够进行表面处理(镀铬等);(7)无内应力。
纺丝模头的材料要根据聚合物的种类、型腔的结构形状、材料的机械强度、加工工艺、热处理方法来选择。
常用纺丝模头可选如下钢材:表面硬化处理的钢材、氮化处理的钢材、安全硬化处理的钢材、淬火回火钢材、不锈钢等。
如Cr12、3Cr2MoS、40Cr、4Cr13、0Cr17Ni4Cu4Nb(SUS630)等。
表面镀铬可以提高材料的耐腐蚀性、耐磨性和表面光洁度,从而使熔体附着程度降低,表面易于清理。
但镀层厚度不均匀或有棱角会引起镀层内应力,导致镀层破裂或脱落。
多数情况下镀层需定期更新。
对于型腔表面精度要求较高的模头,可采用真空炉中深炼的钢,其纯度好、无缺陷,尽管价格较高,但目前大型模头均采用此种钢材。
21311 钢坯锻造锻造的首要目的是使钢材达到模头坯料的尺寸及规格,为后继加工做好准备。
第二是改善钢材的组织和性能,使大块碳化物破碎,获得均匀分布状态;改善金属纤维的方向性,使流线合理分布;消除或减轻冶金缺陷,提高钢的致密度。
模头使用钢材的含碳量及合金元素均较高,导热性差,特别是高碳高合金钢锻造温度范围较窄,如操作不当极易锻裂。
因此,要有严格合理的锻造工艺。
首先,加热速度不能太快,加热要均匀,注意钢料在炉中的位置要适当,并适时翻转,以使其受热均匀;加热温度不能过高,要防止过热和过烧。
锻打时轻重要掌握适度,打击力过大,变形量太大,易产生裂纹。
停锻后的冷却速度也很重要,冷却过快也易开裂。
因此,如果锻造工艺不合理,不仅达不到改善542008年(总第67期)王维新:谈熔融纺丝整板式纺丝模头设计 模头钢材质量和提高其性能的目的,甚至会造成锻造缺陷而恶化钢材质量。
(1)锻造使用的钢锭(钢坯)应有熔炼单位的合格证明书;(2)锻造用钢的化学成分应符合图纸和耐热钢的化学成分的规定,并提供材质报告单;(3)锻造前须将钢坯的表面缺陷全部消除掉(铲或磨),不得将带有缺陷的钢坯进行锻造;(4)锻件应有适当的锻造比,锻造比不小于3;(5)在锻造过程中,为了不使锻件开裂,避免δ铁素体的形成,锻件毛坯的加热、冷却、始锻和终锻温度应按加热及热处理规范进行;(6)锻件应做机械性能试验(σb、σs、δ5、αk、HB)和非金属夹杂物的检查;(7)锻件的超声波探伤应在长度方向全端面进行;(8)锻件锻后缓冷,及时进行等温退火;(9)锻件交货时,应附有出厂合格证。
21312 超生波探伤模头锻件多为单件生产,生产过程复杂、周期长、成本高。
而在锻造加工过程中,比较容易产生折叠、裂纹等取向分布为平行于端面的锻造缺陷。
因此,模头锻件出厂前,不仅要求做机械性能和晶粒度检验,而且要求做超声波探伤检查。
超声波是一种频率高于20000Hz的振动波,它对大多数材料具有穿透、反射和折射能力,但在不同材质的界面上难以穿透而产生反射。
超声波检测是无损检测方法之一,无损探伤检测即指对材料或工件在不损害或不影响其未来使用性能或用途的基础上,用各种方法探测其内部表面所存在的缺陷的一种方法,通常这些缺陷往往都是采用直观检查法所不能发现或确认的。
当超声波进入物体遇到缺陷时,一部分声波会产生反射,接收器可对接收到的反射波进行分析,就能异常精确地测出缺陷来,并且能显示内部缺陷的大小和位置。
21313 热处理要求及工艺热处理的目的不仅是为了改善材料的机械性能,同时对工件的质量起决定性的作用。
采用合理的热处理工艺,妥善安排工艺路线,使模头材料获得稳定的组织结构和理想的使用性能,就可避免因组织转变而引起的变形。
模头应有适中的硬度和良好的韧性,不同类型的模头要求不同的硬度。
由于模头是在长期受热、受压下工作,因而要求在热处理后,具有足够的抗延性断裂的能力。
粗加工后的模头在热处理过程中应特别注意保护型腔表面,防止表面氧化、侵蚀、脱碳或增碳。
如果表面碳量过高,则会使残杀奥氏体增多,难以或根本无法抛光。
淬火冷却时,应采用较缓和的冷却介质,以免变形和淬裂。
可采用延迟冷却淬火、热浴淬火或空冷。
在粗加工和精加工之间及在高精加工之前应进行去应力处理,清除因加工残余应力导致的变形。
热处理的关键是加热温度的选择(保证碳化物充分浴解或合金元素充分固溶),冷即速度或等温温度的选择(保证所析出的碳化物均匀分布,能获得合适的切削硬度),如正火、高温回火、球化退火、调质处理等,也包括最终热处理,如淬火、回火、表面强化处理等。
3 机械加工311 部件特点纺丝模头类似大型模具部件,具有如下特点:(1)由于有些型腔是组合的并且型腔的表面粗糙度要求较高,与组件装配的数10个螺钉位置要求精确,因此要有较高的加工精度;(2)型腔面复杂,有些曲面必须用数学计算方法进行处理;(3)批量小,很多情况下往往是单件生产;(4)工序多,加工量大。
模头加工中要用到铣、镗、钻、铰、攻螺纹和抛光等多种工序;(5)模头材料优异,硬度高,多采用不锈钢和优质合金钢制造。
这类钢材从毛坯锻造、加工到热处理均有严格要求,因此加工工艺的编制就更加不容忽视,热处理变形也是加工中需认真对待的问题。
根据上述特点,在选用机床上要尽可能满足加工要求,机床精度要高,刚性要好,热稳定性要强,并具有仿形功能等。
312 设备选择模头的加工质量是保证箱体质量和使用寿命的基础。
零件的加工质量包括加工精度(尺寸精度、形状精度和位置精度)和表面质量两个方面。
大型模头64 非织造布第16卷第3期的加工,不但加工工作量较大,还有空间三维坐标的转换问题,而且加工轨迹的计算非常复杂和难以确定。