合成纤维的纺丝

6、纤维的拉伸
分两次拉伸，第一次在3%~4% NaSCN预热浴中进 行，浴温50~55 ℃，拉伸倍数2.5~3.5；第二次拉伸在蒸 汽拉伸器中拉伸，蒸汽压力0.2MPa，拉伸倍数4.5~6.5。 总拉伸倍数7~10。 7、纤维的后处理 用水洗除去拉伸后还残存在丝中的溶剂 。残存量应 控制在0.1%以下。水洗温度宜40~45 ℃。水洗后再上油 处理，而后进行干燥，干燥后再热定型、卷曲处理，最后 切断、打包。
9、切断：将纤维切成规定长度。
长纤维与短纤维加工工序大致相同，后加工有所不 同
长纤维的后加工包括： 初稔、拉伸-加稔、复稔、热定型、络丝、分级、包 装等工序。
五、螺杆挤出纺丝工艺条件的选择
1、原料切片质量要好 特性粘度值要求在0.63~0.68,波动值要小于0.01;含水量 水率要低于0.005%(特别是高速纺丝) 2、熔体温度 熔体温度应控制在粘流转变温度以上，分解温度以下 3、冷却温度（速度） 30℃＜TC＜40℃ 4、喷丝速度和卷绕速度 喷丝速度宜高有利 卷绕速度要远大于喷丝速度，形成拉伸。
2、喷丝 将PAN纺丝液用计量泵定量压经过滤器入喷丝头喷出 成细流 3、纤维成型
经喷丝口出来的细流进入凝固浴后，细流中的溶剂不 断向凝固浴中扩散，使纺丝细流中的溶剂逐步失去溶解能 力而使细流逐步从液态变成固态纤维。 成型后的纤维经水洗和干燥后进入 后加工工序。后 加工工序与挤出纺丝基本相同，不再讲述。
5、给湿及油剂处理 在喷丝后的卷绕及拉伸过程中都必须加湿和上油。减 少磨擦、消除静电、防粘附、使纤维平滑柔软，便于加工。 油剂是用油脂与表面活性剂配制而成。
6、拉伸温度与拉伸倍数 拉伸温度应控制在聚合物的软化点以上熔点以下。 拉伸倍数要高，所以要多次拉伸，一般为4 ~6倍。高的可达10 倍以上， 根据材料而定。 7、热定型温度与时间 热定型温度应在软化点以下进行，时间根据材料性质和温度高低有不 同，涤纶在120~130℃，时间15~20分钟。
二、影响溶液纺丝的因素
1、纺丝溶液 （1）纺丝液的粘度 是影响可纺性的主要因素。 纺丝液的粘度由原料的相对分子 质量和溶液的浓度决 定。一般PAN的相对分子质量在6~8万，溶液浓度在 12.2%~13.5% (2) 纺丝溶液的均匀性 溶液不均匀容易引起喷丝头堵塞和断丝影响可纺性. (3) 脱泡程度 脱泡不净,容易引起单丝断裂和毛丝 2、 凝固液的浓度 凝固浴中凝固液的浓度影响凝固速度和纤维质量. 凝固液的浓度对于于NaSCN浓度在10~12%为宜
• 用方框图表示如下：
原料准备 水洗 溶液配制 热拉伸 过滤 上油加稔 加压计量 热定型 喷丝蒸发 卷绕
第三节合成纤维的冻胶纺丝
简介，自学为主
冻胶纺丝是先制备2%~15%(质量分数)浓度的高聚物溶液，然后将 该溶液经喷丝头挤入温度不高于室温的气体或液体介质中冷却，生成冻 胶状初生纤维；初生纤维先经萃取再进行高倍热拉伸，或者不经萃取而 直接进行高倍拉伸，最终得到含有伸直链晶体结构的超高强纤维。 溶液制备与湿法干纺基本相同，不同的是要用超高分子量的聚合 物，溶液浓度较低（2~15%）溶剂的作用是为减少大分子链之间的缠结 作用，所以浓度不宜太高。 冻胶纺丝工艺也与干湿法纺丝基本相同，不同的是挤出的丝条在冷 却介质中只发生热量交换，而不象湿纺时那样发生质量交换；纤维中的 溶剂主要是通过萃取和热拉伸过程除去而不是在纺丝过程中除去。 拉伸过程的拉伸倍数远高于前两种方法，至少10倍以上，最大可 达30倍以上。 冻胶纺丝工艺参见P392图11-16
4、卷绕：纤维经上油加湿卷绕成筒或盛丝桶中，供后加工用
5、集束：将丝筒或丝桶中的纤维丝排列在集束架上合并成大 股丝束然后进行拉伸
6、拉伸：拉伸目的是提高纤维强度、减小伸长率、使细度 符合要求。 拉伸操作是使纤维绕经前后两组辊筒，后辊筒的线速度大 于前辊筒，利用前后两组辊筒的速度差使纤维受到拉力而 伸长。拉伸倍数4~5倍或更高，视具体材质和要求而定。 通常采用三台五辊拉伸机以不同的转速进行两次拉伸。 拉伸是用热拉，故拉伸前要加热到拉伸温度。拉伸时还要 上油，以减少纤维与纤维、纤维与设备间的磨擦、消除静 电、使纤维平滑柔软，便于加工。
7、卷曲：赋予纤维类似天然纤维那样的表面卷曲，增加合 成纤维与其它纤维的抱合力、改善手感、增加弹性。
卷曲采用热空气、热水、蒸汽、化学药品和机械力等方法
8、热定型：消除内应力提高尺寸稳定性。可用张紧 热定型和松驰热定型。热定型在热风箱、水浴或 油浴中进行。温度在热变形温度以下。涤纶通常 在120~130℃，时间15~20分钟。
四、螺杆挤出纺丝工艺
螺杆挤出纺丝工艺过程用方框图表示如下：
树脂切片 集束 二级拉伸 气流开松 真空干燥 拉伸预热 卷曲 成品打包挤出纺丝挤出纺丝 拉伸 Nhomakorabea油 干燥定型
卷绕
加热
切断
1、熔融挤出：树脂切片干燥后由料斗加入，进入螺杆挤出机 熔融挤出。
2、喷丝：挤出的熔体进入导管用压力泵加压后经计量泵送入 喷丝头（导管、压力泵、计量泵、喷丝头都封闭在联苯加热 装置的箱体内，以保证熔体在输送过程中的流动温度）喷出 细丝。 3、冷却成型：喷出的细丝进入恒温的吹风窗经冷却套筒冷却 成纤维。
合成纤维的纺丝
主要内容
第一节:合成纤维的熔融纺丝 第二节:合成纤维的溶液纺丝 第三节:合成纤维的冻胶纺丝
第一节合成纤维的熔融纺丝
P261~269;P359~365
• 一、概述 • 合成纤维的纺丝是将聚合物制成具有纤维基本结构及其综 合性能的纺织纤维的过程。 • 合成纤维的纺丝方法主要有三种： • 1、熔融纺丝：将聚合物加热熔融成熔体经加压通过喷丝 头喷射细流冷凝成丝。 • 2、干法纺丝：将聚合物配制成溶液，经加压通过喷丝头 喷射细流蒸发溶剂成丝。 • 3、湿法纺丝：将聚合物配制成溶液，经加压通过喷丝头 喷射细流经凝固池双向扩散而凝固成丝。 • 干法和湿法因都用溶剂溶解聚合物故都称为溶液纺丝。
第二节合成纤维的溶液纺丝 P385~393
• 某些聚合物(如PAN聚丙烯腈)在加热条件下既不软化也不 熔融，只是在280~300℃时才进行分解。所以不能用熔融 法（干法）来纺丝，只能溶液法（湿法）纺丝。 • 一、腈纶短纤维的纺丝工艺 • 1、溶液配制 选用能完全溶解PAN的溶剂，常见的有二甲基甲酰胺、 二甲基亚砜、碳酸乙烯酯等，也可用无机溶剂如硫氰酸钠、 硝酸等。 在溶解釜中加入溶剂和树脂，在一定工艺条件下进行溶 解得到PAN溶液，然后经过脱单体、混合、脱泡、过滤得 到纺丝溶液。
• 先将树脂切片用挤出机熔融挤出，熔体用经计量泵压入喷 丝头喷出细丝经空气冷却而成纤维。 • 此法的优点：设备简单、可分段加热、时间短、不易分解、 生产效率高，适于任何粘度的树脂。 • 目前国内大都采用此法。
三、螺杆挤出纺丝设备
1、螺杆挤出机 与塑料螺杆挤出机基本相同。一般采用渐变式螺杆。 2、纺丝组件 即喷丝头，结构见P264图7-58 3、纺丝泵 用来将熔体输送至喷丝头。一般用两个齿轮泵。一个压 力泵，一个计量泵。 4 、纺丝吹风窗及纺丝冷却套筒 用来定量、定向、稳定输送冷却风（空气），并不受外 界气流影响。 5、后加工装置 后加工装置包括：卷绕装置、加热拉伸装置、给油给湿装 置、干燥定型装置、切断装置、开松收集装置等
二、熔融纺丝
• 纤维一般分为短纤维、长纤维和中长纤维。它们的生产工 艺基本相同。一般都用熔融法生产。 • 熔融纺丝有两种工艺方法： • 1、熔体直接纺丝： • 聚合后的聚合物熔体直接纺丝。此法省去了熔融过程，工 艺过程及设备简单，生产周期短、生产效率高、成本低。 但此法由于高温熔融态下的停留时间长，特别对于热稳定 性差的聚合物容易分解，影响质量，所以目前只限于涤纶、 绵纶的生产。 • 2、间接纺丝： • 先将聚合物加工成小颗粒切片，然后熔融纺丝。故又称切 片熔融纺丝。该法根据所用设备的不同，又分两种：
作业
三、溶液干法纺丝P389
• 干法纺丝主要用来制造长纤维。 • 溶液干法纺丝是将高聚物配制成溶液，然后在空气中（或 惰性气体中）蒸发去除溶剂而成丝。 • 纺丝溶液的制备与湿法相同，但浓度比湿法要高，湿纺一 般为15~20%，而干纺为26~30%；同时要用相对分子质 量较低的聚合物。 • 干法纺丝工艺流程P390图11-13
• （1）熔融炉栅纺丝
• 将切片加入密闭的熔融炉栅内（用氮气或二氧化碳保护） 利用联苯-联醚蒸汽加热炉栅使切片熔融，用压力泵将熔 体送至计量泵压入喷丝头喷出，在空气中冷却成纤维。 • 此法也因生产能力小，且高温停留时间也较长，树脂易分 解，又不适合高粘度树脂。所以此用得较少。
• （2）螺杆挤出纺丝
3、凝固液的温度
通溃控制在10~12℃为宜。过高反应剧烈，会造成纤 维结构疏松、强度下降等，温度太低，反应过慢，效率低， 且易产生并丝和断头 。 4、凝固浴的浸长 以1米左右为宜。太短，凝固不充分，易毛丝；太长凝 固过头，对拉伸不利。 5、纺丝速度
使纤维丝条在浴中处于松驰状前进。 不能有拉伸且拉 伸为负值。