聚酯纤维

溶液纺丝法的纺丝液是溶解的高 聚物溶液，纺出的丝的固化方式分为 湿法与干法两种。
2．湿法纺丝
湿法纺丝纺出的丝在溶液中固化 这种方法纺丝速度低，一般速度为 18~380m/min。 湿法纺丝加工成本高且对环境污染较严重， 纺出丝的截面多为非圆形，有皮芯结构。

腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维多采用此法。

预热段：基本低于熔点，基本保持固体状态（50~265 ℃） 压缩段：切片熔融，固态→粘流态；T=Tm+(27~33)； 计量段：切片完全熔化；Tm为255℃切片，该区温度约285℃； 法兰区：较短；温度等于或略低于计量段； 纺丝箱体：熔体停留约1.5min；箱体温度为285~288 ℃。
2 熔体输送过程（螺杆→法兰→箱体）
并列型
皮芯型
海岛型
桔瓣型
复合纤维的特点：
具有三维空间的立体卷曲，高膨松性、延伸性和覆盖能力。
特种纤维（续）
2、异形纤维：
在合成纤维成形过程 中采用非圆形孔眼的喷丝 板，制成的非圆形截面或 中空的纤维。可改善手感、 回弹性、抗起球性及光泽 等。主要有三角形、四角 形、五角形、扁平形、中 空形等。
特种纤维
总 论
一、高分子材料及其产品分类（重点）
高分子材料的分类 化学纤维 塑料 橡胶
二、高分子材料工业的发展（自学） 三、高分子材料品质表征 四、高分子材料加工过程及方法概述
纺 织 纤 维 分 类
塑料分类
橡胶分类
高分子材料品质表征

纤维
（1）物理性能指标 （2）机械（力学）性能指标 （3）稳定性能指标 （4）加工性能指标 （5）其他

3 熔体温度与粘度（熔体流出喷丝板孔的温度为纺丝温度）
（二）喷丝条件


续
泵供量（泵供量稳定；熔体压力稳定） 喷丝头组件结构（熔体过滤；均匀稳定的分配）
（三）丝条冷却固化条件

风湿和风温（风温选定与Tg、纺丝速度、线密度、设备特征有关
；风湿可采用70~80%或100%露点风）

风速及分布（环吹风、侧吹风；侧吹风—0.3~0.7m/s)

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纺丝温度：290~300 ℃ 纺丝压力：高压纺丝组建压力40MPa以上；中压 15~30MPa 度70~80%
3 冷却吹风条件：风速0.3~0.7m/s，风温20 ℃，相对湿 4 卷绕速度 : 3000~3600m/min
（三）预取向丝的性能
1 取向度（双折射率>0.025,<0.06） 2 结晶度（一般为1~2%） 3 断裂伸长率（最好为100~150%） 4 结构一体性参数（表征适于拉伸变形的结构条件
环吹风的温度30±2 ℃，风的湿度70~80%，风速0.3~0.4m/s。
4、纺丝速度
2000m/min以下
六 聚 酯 长 丝 的 纺 丝 工 艺
工艺特点 1 对原材料的质量要求高
含水率0.008%以下；干切片中粉末和粘连粒子少；干燥均匀 性好。
2 工艺要求严
工艺参数严格控制，如熔体温度波动不超过±1 ℃，风速差 异不大于0.1m/s；张力稳定。
总 论 第一章 第二章 第三章 第四章 第八章 合成纤维概况 聚酯纤维（涤纶） 聚酰胺纤维（锦纶） 聚丙烯纤维（丙纶） 聚丙烯腈纤维（腈纶） 高技术纤维
合成纤维的概况
一、 成纤高分子物条件 二、 纺丝方法
三、常用合成纤维
四、特种纤维
合成纤维是指以简单化合物为原料,通过聚合或缩聚 反应制成成纤高分子物，再通过纺丝和后处理加工制成 纤维。
3、超细纤维：
单丝纤度< 0.1旦
特点：手感柔软、 细腻，柔韧性好，光 泽柔和，高清洁能力， 高吸水和吸油性，…
4、改性纤维：
近来，为了改善化学纤维 容易起静电、起毛起球等 缺点，为了改进染色性能 和提高熔点等，已出现了 抗静电纤维、低温可染涤 纶、阳离子可染涤纶、变 性涤纶等改性纤维。
第一章 聚酯纤维（涤纶）
熔融纺丝法工艺流程
二、纺丝熔体的制备

螺杆挤出纺丝机
螺杆的结构特征



螺杆直径 长径比：20-27（部分28-33） 压缩比：3-3.5 螺距：螺旋角 螺杆与套筒间隙：小于0.02D 套筒
螺杆结构的主要参数
三、纺丝机的基本结构
（1）高聚物熔融装臵（螺杆挤出机） （2）熔体的输送、分配、纺丝及保温装臵 （3）丝条冷却装臵 （4）丝条收集装臵 （5）上油装臵
生产简介
1、主要原料：对苯二甲酸和乙二醇 2、合成方法：


酯交换法：将对苯二甲酸和乙二醇在催化剂作用下进 行酯交换，然后再经缩聚生成聚对苯二甲酸乙二酯。已 逐渐被淘汰。 直接酯化法：将对苯二甲酸和乙二醇进行直接酯化生 成聚对苯二甲酸乙二酯。目前使用广泛。 连续法：聚对苯二甲酸乙二酯熔体 → 纺丝 间歇法：a.聚对苯二甲酸乙二酯熔体 →铸带 → 切片 b.切片→ 干燥 →纺丝
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 聚酯纤维的原料 聚酯切片的干燥 聚酯纤维的纺丝 聚酯纤维的高速纺丝 聚酯纤维的后加工 聚酯纤维的性质和用途 改性聚酯纤维
概述
1、聚酯纤维的分子结构： 聚酯通常指以二元酸和二元醇缩聚而提的 高分子物，其基本链节之间以酯键联结而 得名。 2、聚酯的品种： PTT、PBT、PET等等，其中以聚对苯二 甲酸乙二酯（PET）纤维为主，其分子量 一般控制在18000～25000左右。
3、纺丝方法：熔融纺丝法

第一节 聚酯纤维原料
一、聚对苯二甲酸乙二酯的制备
（一）BHET的制备 1、酯交换法
（1） 间歇法酯交换法
原料：DMT:EG=1：2.3~2.5 催化剂：0.05%金属醋酸盐 反应过程： a 甲醇相阶段： 温度（180-200 ℃），时间（约4hr） b 乙二醇相阶段： 催化剂（0.03-0.04% Sb2O3），稳定剂（ 0.015-0.03%亚磷酸三苯酯），温度（ 230-240 ℃），时间（约1.5hr）
1．熔融纺丝法

纺丝液是熔体，纺出的丝在空气中固化。 熔融纺丝的纺丝速度高，目前一般的纺丝速度为 1000~2000m/min，采用高速纺丝时，可达3000 ~6000m/min 或更高。

熔融纺丝加工成本低，但喷丝板孔数少，丝的截
面多为圆形。

涤纶、锦纶、丙纶等均采用此法
熔融纺丝工艺流程
纺丝
三、切片干燥的工艺控制
温度： 预结晶温度（170 ℃以下）；干燥温度（180 ℃以下） 时间：与设备和温度有关 风速：8-10m/s 风湿度: 补充经除湿的低露点空气

第三节 聚酯纤维的纺丝
一、概述 常规纺丝：纺丝速度1000~1500m/min，UDY 中速纺丝：纺丝速度1500~3000m/min，MOY 高速纺丝：纺丝速度3000~6000m/min，FDY 超高速纺丝：纺丝速度6000~8000m/min，FOY
湿法纺丝工艺流程
3．干法纺丝
干法纺丝纺出的丝在空气中固化 这
种方法目前一般的纺丝速度为 200~500m/min ， 高 者 可 达 1000~1500m/min。 干法纺丝溶剂挥发易污染环境，成本 高，但丝的质量好， 此法多用于制作长丝。
干法纺丝工艺流程
干法纺丝
常用合成纤维
一、 成纤高分子物条件
•具备一定的分子量 •具备一定的分子结构(线形或支化度很低)
•超分子结构具有取向并部分结晶
•具有一定的耐热性 •具有一定的机械物理性能
•具有一定的化学稳定性
•具有一定的染色性
合成纤维的优缺点
优点：强度高、弹性好、耐穿耐
用、光泽好、化学稳定性强、耐霉
腐、耐虫蛀
缺点：吸湿性差、耐热性差、导
电性差、防污性差、易起毛起球、
不易染色、腊状手感
纺丝方法
合成纤维的纺丝方法，目前大致可分为以下 三种：
分类 湿法纺丝 干法纺丝 纺丝液制备 溶于水或水溶液 溶于非水溶剂 凝固方法 凝固浴凝固成型 蒸发溶剂凝固成型 应用举例 维纶、腈纶 醋酸纤维
熔融法纺丝
加热熔融
冷却凝固成型
锦纶、涤纶、丙纶
新方法：复合纺丝法、拉裂法、切割法等。
；0.3~1.0）
5 摩擦系数与含油率（摩擦系数最好为0.2~0.34；
含油率0.3~0.4%）
二 聚酯全拉伸丝的生产工艺
（一）
生产 工艺 流程
（二）生产工艺控制 1 纺丝条件


纺丝温度：295~300 ℃； 冷却条件与POY近似 切片含水率0.0018%
2 拉伸条件
第一辊 3000m/min 60~80 ℃ 第二辊 5200m/min 150~195 ℃
3 高速度、大卷装
工业生产中普遍采用5500m/s的纺速。 丝筒的净重从3~4kg增至15kg
第四节 聚酯纤维的高速纺丝
一 聚酯预取向丝的生产工艺 （ 一 ） 生 产 工 艺 流 程
（二）生产工艺控制 1 切片质量要求
[η]在0.65 dL/g，含水率0.005%以下，杂质粒径小于6μm
2 纺丝温度和压力
（四）卷绕工艺条件

卷绕速度（纺丝速度提高，卷绕丝取向度高，双折射率增加，后
拉伸倍数减小）

上油、给湿（集束性、抗静电性、平滑性；喷嘴上油、油盘上油
及结合）

车间温湿度（冬季20℃，夏季25~27 ℃；60~75%湿度）
五、聚酯短纤维的纺丝工艺
纺丝工艺的工艺条件 1、螺杆：290~300 ℃ 箱体：285~260 ℃ 2、纺丝压力 低压纺丝：0.5~0.9MPa 高压纺丝：15MPa以上 3、丝条冷却固化条件：
按纤维结构分为：
涤纶、腈纶、锦纶、芳纶、维纶、氨纶、丙纶
• 按纤维长短分为： a.棉型 短纤维：b.毛型 c.中长纤维（仿毛、仿麻）
长丝： a.单丝
b.复丝
→加工→弹力丝：高弹丝
低弹丝
特种纤维
1、复合纤维
两种或两种以上成纤高分子物的熔体分别输入同一 喷丝头，在喷丝头的适当部位相遇后，从同一喷丝 孔中喷出，成为两组份或多组份粘并的一根纤维。
棉型：5~7个/cm 毛型：3~5个/cm
5 热定型


链板式、圆网式、九辊紧张热定型机
干燥温度：110~115 ℃; 松弛热定型温度：120~130 ℃； 紧张热定型温度：170 ℃左右。
6 切断、打包
二 聚酯长丝的后加工
（ 一 ） 工 艺 过 程
（二）工艺及设备 1 初生纤维的存放及集束 2 拉伸设备--- 三道七辊拉伸机 3 拉伸工艺条件


拉伸温度 （一级70~90 ℃；二级150~180 ℃） 拉伸速度：喂入速度30~45m/min;出丝140~180m/min 拉伸倍数及分配 总倍数：4.0~4.4,第一级占85%。
4 卷曲

反 应 釜 示 意 图
（2）直接法酯交换
（二）PET的生产
1、缩聚反应平衡
通式
间歇法缩聚
缩聚釜内分两段进行： 低真空缩聚： 余压5.3kPa,温度250-260 ℃ 高真空缩聚： 余压66Pa,温度270-285 ℃ 终点：特性粘数0.64-0.66dL/g
连续法缩聚
二、PET的结构和性质
3 网络度 20个/m
第五节 聚酯纤维的后加工

后加工
包括拉伸、热定型、加捻、变形加工和成品包装

后加工作用
（1）将纤维拉伸，使大分子取向，并规整排列，提高强度， 降低收缩率； （2）将纤维热处理，消除内应力，提高纤维的结晶度 （3）对纤维进行特殊加工
一 聚酯纤维后加工
（ 一 ） 工 艺 流 程
（一）分子结构 无定形PET密度：1.335g/cm3 PET纤维密度：1.38-1.4g/cm3 （二）分子量及其分布 分子量：15000~22000 （三）流变性质 纯PET熔点：267℃ 工业用PET熔点：255~264 ℃
第二节 聚酯切片的干燥
一、切片干燥的目的 除去水分 提高切片含水均匀性 提高结晶度和软化点 二、干燥过程伴随的副反应 高温水解反应
纺 丝 箱 体 断 面
计 量 泵
喷丝板

喷丝板有圆 形和矩形两 种。




丝条冷却装臵 侧吹风 环形吹风 卷绕装臵 上油机构：给湿和上油 导丝机构：导丝盘（辊）或纺丝盘 卷绕机构：将卷绕丝卷成筒子形式
四、纺丝过程的主要工艺参数
（一）熔融条件--高聚物切片熔融和熔体输送过程的条件 1 螺杆各区温度的选择与控制

塑料
（1）物理性能指标 （2）机械性能指标 （3）稳定性能指标

橡胶
（1）物理性能指标 （2）生胶加工性能 （3）硫化胶的机械性能指标 （4）稳定性能指标
高分子材料加工过程及方法

化学纤维的加工
塑料成型加工
塑料加工
橡胶加工
上篇 化学纤维成型加工
涤纶、锦纶、丙纶、腈纶 、高技术纤维
教学内容