合成纤维的纺丝.ppt

合成纤维的纺丝第一第一节节:合成合成纤维纤维的熔融的熔融纺丝纺丝第二第二节节:合成合成纤维纤维的溶液的溶液纺丝纺丝第三第三节节:合成合成纤维纤维的的冻冻胶胶纺丝纺丝主要内容主要内容.第一节合成纤维的熔融纺丝•一、概述•合成合成纤维纤维的的纺丝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•合成纤维的纺丝纺丝方法方法主要有三种：•1、熔融熔融纺丝纺丝：：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、干法干法纺丝纺丝：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、湿法湿法纺丝纺丝：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溶液纺丝纺丝P261~269;P359~365.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：.•（（1）熔融炉）熔融炉栅纺丝栅纺丝•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）螺杆挤挤出出纺丝纺丝•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、螺杆挤挤出机出机 与塑料螺杆挤出机基本相同一般采用渐变式螺杆 2、、纺丝组纺丝组件件 即即喷丝头喷丝头，，结结构构见见P264图图7-58 3、、纺丝泵纺丝泵 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 、、纺丝纺丝吹吹风风窗及窗及纺丝纺丝冷却套筒冷却套筒 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 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.四、螺杆挤出纺丝工艺树树脂切片脂切片 集束集束 卷曲卷曲二二级级拉伸拉伸拉伸拉伸预热预热拉伸上油拉伸上油 加加热热 卷卷绕绕挤挤出出纺丝纺丝真空干燥真空干燥成品打包成品打包气流开松气流开松干燥定型干燥定型 切断切断螺杆螺杆挤挤出出纺丝纺丝工工艺过艺过程用方框程用方框图图表示如下：表示如下：挤出纺丝.1、熔融、熔融挤挤出：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：、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4、卷、卷绕绕：：纤维经上油加湿卷绕成筒或盛丝桶中，供后加工用5、集束：、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：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：、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、、热热定型定型：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9、切断、切断：将纤维切成规定长度长纤维长纤维与短与短纤维纤维加工工序大致相同，后加工有所不同加工工序大致相同，后加工有所不同长纤维长纤维的后加工包括：的后加工包括：初稔、拉伸初稔、拉伸-加稔、复稔、加稔、复稔、热热定型、定型、络丝络丝、分、分级级、包、包装等工序装等工序五、螺杆挤出纺丝工艺条件的选择1、原料切片、原料切片质质量要好量要好 特性粘度特性粘度值值要求在要求在0.63~0.68,波波动值动值要小于要小于0.01;含水量含水量水率要低于水率要低于0.005%(特特别别是高速是高速纺丝纺丝)2、熔体温度、熔体温度 熔体温度熔体温度应应控制在粘流控制在粘流转变转变温度以上，分解温度以下温度以上，分解温度以下3、冷却温度（速度）、冷却温度（速度） 30℃℃＜＜TC＜＜40℃℃4、、喷丝喷丝速度和卷速度和卷绕绕速度速度 喷丝喷丝速度宜高有利速度宜高有利 卷卷绕绕速度要速度要远远大于大于喷丝喷丝速度，形成拉伸。

速度，形成拉伸5、、给给湿及油湿及油剂处剂处理理 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 油油剂剂是用油脂与表面活性是用油脂与表面活性剂剂配制而成配制而成6、拉伸温度与拉伸倍数、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、、热热定型温度与定型温度与时间时间 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第二节合成纤维的溶液纺丝•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、一、腈纶腈纶短短纤维纤维的的纺丝纺丝工工艺艺•1、溶液配制、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。

P385~393.2、、喷丝喷丝 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、、纤维纤维成型成型 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 成型后的成型后的纤维经纤维经水洗和干燥后水洗和干燥后进进入入 后加工工序后加后加工工序后加工工序与工工序与挤挤出出纺丝纺丝基本相同，不再基本相同，不再讲讲述二、影响溶液纺丝的因素1、、纺丝纺丝溶液溶液（（1））纺丝纺丝液的粘度液的粘度 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) 纺丝纺丝溶液的均匀性溶液的均匀性 溶液不均匀容易引起喷丝头堵塞和断丝影响可纺性. (3) 脱泡程度脱泡程度 脱泡不净,容易引起单丝断裂和毛丝2、、 凝固液的凝固液的浓浓度度 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.3、凝固液的温度、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、凝固浴的浸长长 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、、纺丝纺丝速度速度 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6、、纤维纤维的拉伸的拉伸 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7~107、、纤维纤维的后的后处处理理 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 .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•用方框图表示如下：原料准备水洗热拉伸上油加稔喷丝蒸发加压计量过滤溶液配制卷绕热定型.第三节合成纤维的冻胶纺丝 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超高强强纤维纤维 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简简介，自学介，自学为为主主.作业 .。