含锥形孔喷丝板的纺丝研究

第26卷 第2期

合 成 纤 维 工 业

V ol.26 No.2

2003年4月

CH INA S YNTHET IC FIBER INDUSTRY

Apr. 2003

收稿日期:2002-10-29;修订日期:2002-12-31。

作者简介:韩霞(1964-),女,河北廊坊人,工程师。从事

化纤机械研究开发工作。

含锥形孔喷丝板的纺丝研究

韩 霞

(北京服装学院工业设计与信息工程系,北京

100029)

摘 要:讨论了纺制异形异纤异收缩纤维用的喷丝板的微孔锥形出口几何形状的设计,纺丝实验证明,在

常规纺丝条件下,用带有锥形孔的喷丝板并改变结构参数,可生产三异纤维。分析了锥形出口不同形状对纤维性能的影响。

关键词:喷丝板喷丝微孔锥形孔 异形异纤异收缩纤维

中图分类号:TQ340.5 文献识别码:A 文章编号:1001-0041(2003)02-0027-03

纺制异纤异收缩丝的方法,通常是在同一块喷丝板上选取不同孔径的喷丝微孔,纺丝时,由于纺丝条件相同,造成粗线密度拉伸丝比细密度拉伸丝取向度低,经松弛热定型之后,前者收缩小,后者收缩大,得到异纤度异收缩纤维。作者从喷丝板的喷丝微孔结构设计出发,采用带有锥形孔的喷丝板生产异形异纤异收缩纤维。1 带锥形孔的喷丝板的纺丝原理分析

带锥形孔的喷丝板微孔结构特点是:在同一块喷丝板上,一部分圆柱形喷丝微孔的出口前加上一段喇叭形的锥形孔,使得喷丝板上的一部分为普通孔群(圆柱形微孔或异形孔),另一部分为截面积连续扩大的孔群(圆柱形微孔出口带喇叭形的锥形孔)。熔体流经喷丝板时,由于两部分微孔的入口孔径相同,则通过的熔体流量相等,当熔体流经带有锥形孔的喷丝孔时,喷丝速度随着连续扩大的截面积而连续减慢,这样由此类孔喷出的单纤维的初拉伸比远大于喷出的单纤维的初拉伸比,纤维经热处理后,圆柱形孔初拉伸比大的单纤维的收缩率高,成为芯丝承担纤维的强力和回弹性,初拉伸比小的单纤维的收缩率低,卷缩在芯丝周围,赋予纤维蓬松性。2

带锥形孔喷丝板的结构设计

2.1 喷丝板结构

[1]

设计两种喷丝板,一种喷丝板有10个带锥形孔的喷丝微孔和12个普通喷丝微孔;另一种有10个带锥形孔的喷丝微孔和12个异形喷丝微孔(三叶形)。喷丝板结构设计图见图1。

图1 喷丝板结构设计图

Fig.1 Diagram of spi nneret structure

2.2 锥形孔的结构尺寸

为了考察锥形孔几何结构对纤维物理指标的影响,设计了两类锥形孔,见表1。

表1

锥形孔的结构尺寸

Tab.1 Conical orifice dimens ions

微孔直径/mm 锥孔高度3.5mm 角度/( )出口面直径/mm 锥孔角度50 高度/mm 出口面直径/mm 0.550 3.76 3.5 3.760.560 4.54 5.0 5.160.5

80

6.37

50

7.03

3 实验

3.1 原料及设备

纤维级聚丙烯。第一组MFI 为11g /10min,第二组MFI 为13g/10min;VC403纺丝机,VC442牵伸机,常规纤维物性检测仪器。3.2 工艺条件

纺丝泵供量9g/m in;纺丝卷绕速度570m/min;拉伸倍数3.5;拉伸速度320m /min 。

3.3 喷丝板微孔组合

按两组方案设计喷丝板微孔组合:第1组改变锥形孔的角度,第2组改变锥形孔高度,具体尺寸如表1,实验用板列于表2。

表2

实验用喷丝板特征

Tab.2 Character of experimental spinneret

试样号

喷丝孔组合特征

1-1#10个带50

锥角的0.5mm 圆孔+12个三叶孔1-2#10个带60

锥角的0.5mm 圆孔+12个0.4mm 圆孔1-3#10个带80

锥角的0.5mm 圆孔+12个0.5mm 圆孔1-4#22个0.5mm 圆孔2-1

#

10个锥形孔高3.5mm 的0.5mm 圆孔+12个三叶孔

2-2#10个锥形孔高5mm 的0.5mm 圆孔+12个0.4mm 圆孔2-3#10个锥形孔高7mm 的0.5mm 圆孔+12个0.5mm 圆孔2-4#22个0.5mm 圆孔

3.4 结果与讨论

按第1组和第2组实验方案进行实验后,用常规纤维物性测试仪器检测,获得一系列带锥形孔喷丝板结构与纤维物理性能的关系。 (1)丝条线密度

测试结果如图2所示,两组实验均表明,锥形喷丝孔均明显地影响丝条线密度。锥角愈大,线密度愈大。锥形孔高度增加,

线密度减小。

图2 锥形孔喷丝板结构与纤维线密度关系

Fig.2 Relationship betw een structure of conical-hole

spinneret and fiber denier

(2)断裂强度

实验结果如图3所示,表明锥形喷丝孔对丝束断裂强度产生不同程度的影响,锥角角度改变影响较大。锥形孔高度的变化,影响的程度大体不变。

(3)断裂伸长率

实验结果如图4所示,两组实验均表明锥形喷丝孔均一定程度地减小纤维的断裂伸长率。锥形孔结构的改变对伸长率不产生显著影响。 (4)沸水收缩率

如图5所示,两组实验均表明,锥形孔对纤维的沸水收缩率产生了极其明显的影响,与普通喷

丝孔比较显著地提高了收缩率。

图3 锥形孔喷丝板结构与纤维断裂强度关系

Fig.3 Relati onship betw een structure of conical-hole spinneret

and breaking strength

图4 锥形孔喷丝板结构与纤维断裂伸长率关系

Fig.4 Relati onship betw een structure of conical-hole spinneret

and elongati on at break

图5 锥形孔喷丝板结构与纤维沸水收缩率关系

Fig.5 Relati onship betw een structure of conical-hole spinneret

and boili ng w ater shrinkage

4结论

a.设计带有锥形孔的喷丝板,并改变其结构参数,生产聚丙烯三异纤维,在常规纺丝条件下,可纺性良好。纤维的物理指标与普通丝有差异,尤其是伸长率、沸水收缩率差异明显。

b.用现有的纺丝设备,仅对喷丝板进行改进设计,生产三异纤维,生产成本不高,操作工艺简单,前景良好。

参 考 文 献

[1] 郭英等.合成纤维机械原理与设计[M ].北京:纺织工业出

版社,1990.101~102

[2] 孙友德,吴立峰.丙纶[M ].广东:广东科技出版社,1987.85

~100,105~116

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