熔体纺丝工艺要点
·概述
·熔体纺丝工艺原理
·装置纺丝工艺流程及特点简介·附加和辅助设备简介
第一篇
涤纶短纤维纺丝工艺部分
第一章合成纤维概述
合成纤维即用石油、天然气、煤及农副产品等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制成的纤维。其生产始于本世纪30年代中期，由于其性能优良，用途广泛，原料来源丰富，生产又不受气候或土壤条件的影响，所以合成纤维工业自建立以来，发展十分迅速。在品种方面，占主导地位的是涤纶、锦纶和晴纶。
合成纤维的纺丝成型方法主要有熔体纺丝法和溶液纺丝法两种。溶液纺丝是化学纤维传统的成型工艺，根据纺丝原液细流的凝固方式不同，又分为湿法纺丝和干法纺丝。
湿法纺丝是指纺丝溶液经混合、过滤和脱泡等纺前准备，送至纺丝机，通过计量泵、过滤器、连接管，进入喷丝头，从喷丝头毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的沉淀剂向细流扩散，高聚物在凝固浴中析出而形成纤维。湿法纺丝中的扩散和凝固是一些物理化学过程，但在某些化学纤维(如粘胶纤维)的湿法纺丝过程中，还同时发生化学变化，因此，湿法纺丝的成形过程是比较复杂的。
干法纺丝是指从喷丝头毛细孔中压出的原液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。由于通入甬道中的热空气流的作用，使原液细流中的溶剂快速挥发，挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。在逐渐脱去溶剂的同时，原液细流凝固并伸长变细而形成初生纤维。在干法纺丝过程中，纺丝原液与凝固介质(空气)之间只有传热和传质过程，不发生任何化学变化。干法纺丝的成形过程与熔体纺丝有某些相似之处，它们都是在纺丝甬道中使高聚物液流的粘度达到某一极限值来实现凝固的，所不同的在于熔体纺丝时，这个过程是借温度下降而达到，而干法纺丝则是通过高聚物浓度的不断增大而完成的。
熔体纺丝是指成纤高聚物在高于其熔点10—40 C的熔融状态下，形成较稳定的纺丝熔体，然后通过喷丝孔挤出成型，熔体射流在空气或液体介质中冷却凝固，形成半成品纤维，再经过拉伸、热定型等后处理工序，即成为成品纤维。在纤维成形过程中，只发生熔体细流与周围空气的热交换，而没有传质过程，故熔体纺丝法较为简单。合成纤维的主要品种中，涤纶、锦纶和丙纶等均是以熔体纺丝法生产的。因此，熔体纺丝是合成纤维纺丝成型中最重要的方法。
1熔体纺丝概述
2高聚物熔体的加工性质
3 熔体纺丝运动学和动力学
4 熔体纺丝的传热
5非稳态纺丝及其对纤维不匀性的影响
6纺丝过程中纤维结构的形成
第一节熔体纺丝概述
一、熔体纺丝工艺的一般特点
前已述及，熔体纺丝是一元体系，只涉及高聚物熔体丝条与冷却介质之间的传热，纺丝体系没有组成的变化。而干法和湿法纺丝分别为二元体系(高聚物+溶剂)和三元体系(高聚物+溶剂+沉淀剂)，此时传质(扩散)过程非常突出，甚至还有化学反应发生，情况要复杂很多。从这种意义上来说，熔体纺丝是最简单的纺丝过程，在理论研究中，容易用数学模型进行分析，生产工艺也比较简单。
1．熔体纺丝的基本步骤
熔体纺丝主要由以下四个基本部分构成：
(1)纺丝熔体在喷丝毛细孔中流动
(2)挤出细流的内应力松弛和流动体系的流场转化，即从喷丝孔中的剪切流
动向纺丝线上的拉伸流动转化
(3)流体丝条的单轴拉伸流动
(4)纤维的固化
在上述这些过程中，成纤高聚物要发生几何形态、物理状态和化学结构的变化。几何形态的变化是指成纤高聚物熔体经喷丝孔挤出和在纺丝线上转变为具有一定断面形状的、长径比无限大的连续丝条(即成形)。纺丝中化学结构的变化是很重要的，但在熔体纺丝中只有很少的裂解和氧化等副反应发生，因此通常不予考虑。纺丝中物理状态的变化，即先将固态高聚物变为易于形变加工的液态，挤出后为了保持已经改变了的几何形状和取得一定的纤维结构，高聚物又变为固态。这一变化虽然在宏观上用温度、组成、应力和速度等几个物理量就能加以描述，但整个纺丝过程涉及高聚物的溶解和溶化；纺丝熔体的流动和形变，丝条固化过程中的胶凝、结晶、二次转变和拉伸流动中的大分子取向，以及过程中的传热等。同时三者之间互相影响，这就构成了纺丝过程固有的复杂性。
纤维发生上述变化相应于纺丝线上的位置为：
(1)在喷丝毛细孔内产生纺丝熔体的流动
(2)在刚出喷丝板的出口胀大区产生熔体丝条内应力松弛和速度场转化
(3)在胀大区与丝条固化点之间熔体丝条被拉伸，此区又称为形变区
(4)在固化点与卷绕之间熔体丝条固化，此区称为固化区
2．熔体纺丝工艺过程的主要内容
熔体纺丝过程主要包括：
(1)纺丝熔体的制备
(2)熔体从喷丝孔挤出
(3)熔体细流的拉伸和冷却固化
(4)固化丝条的给湿上油和卷绕
纤维的内部结构取决于全部上述纺丝过程的进行。上述每一步在不同的方面对纤维结构产生影响，(2)、(3)两步决定丝条形状的规则性和尺寸，并直接地影响下一段纺丝线上的应力分布和速度分布；与纤维基本力学性质相关的大分子取向主要在拉伸过程中发生；纤维固化和结构的发展主要在拉伸和固化中完成。
二、熔体纺丝过程的基本规律和主要参数
1．熔体纺丝过程的基本规律
为了对熔体纺丝过程进行理论分析，首先应了解纺丝过程中的一些基本规律，即：
(1)在纺丝线上任何一点上，高聚物的流动是“稳态”和连续的。
“稳态”是指纺丝线上任何一点都具有各自恒定的状态参数，不随时间而变化。即其运动速度V、温度T、组成C i和应力P等参数虽然在整个纺丝线上各点依位置不同而连续变化，但在每一个选定的位置上，这些参数不随时间而改变，它们在纺丝线上形成一种稳定的分布，称为“稳态纺丝”。应该指出，在实际生产过程中，纺丝条件不可能控制得完全准确和稳定，因熔体本身不匀，挤出速度或卷绕速度变化，或外部成形条件波动，纺丝状态便会遭到破坏，因此，“稳态纺丝”只是一种理想的状况。
(2)纺丝线上的主要成形区域内，占支配地位的形变是单轴拉伸。
纺丝线上高聚物熔体的流动和形变是单轴拉伸流动，即熔体出喷丝孔后，在轴向速度梯度的作用下，高聚物大分子沿纺丝线方向被拉伸。
(3)纺丝过程是一个状态参数(T 、P、C i)连续变化的非平衡态动力学变化过程。
即使纺丝过程的初始(挤出)条件和最终(卷绕)条件保持不变，纤维的结构和性质仍强烈地依赖于状态变化的途径。因此，研究纺丝条件与纤维结构和性质的关系必须考虑从纺丝流体转变为固体纤维的动力学问题。
(4)纺丝动力学包括几个同时进行并相互联系的单元过程，如流体力学过程，
传热，结构及聚集态变化过程等。
2．熔体纺丝过程的主要参数
纺丝过程包含许多参数，这些参数是纺丝过程中各种变化因素的定量表示，它们以数学的形式确定了纤维成形过程。
这些参数可归纳为以下三类：
(1)独立参数，指对纺丝过程的进行及卷绕丝结构和性质起主导作用的参数。
这些参数包括：
?高聚物的种类；
?挤出温度T0；
÷喷丝孔直径d0；
≠喷丝孔长度l0；
≡喷丝板孔数n；
≈质量流量W；
?纺丝线长度L；
∣卷绕速度V L；
?冷却条件(冷却介质的温度和流动状况)
(2)次级参数，指通过连续性方程与初级参数相联系的参数。
这些参数包括：
?平均挤出速度V0，V0 = (4W / nρ0πd02)；
?单根卷绕丝的直径d L，d L = 2(W / nπρL V L)1/2；
÷卷绕丝纤度(tex) T d，T d = 1000(W / V L)；
≠喷丝伸比S，S = (V L/V0) ≈ (d02/d L2)；
(3)结果参数，指由独立参数和基本纺丝动力学规律所决定的参数，即原则上讲，可
以由流变
学、流体力学和热平衡方程推导出来的参数。
这些参数包括：
?卷绕张力F ext；
?张应力σL，σL = (4F ext / nπd L2)；
÷卷绕点(x = L)处丝的温度T L；
≠卷绕丝结构(取向度、结晶度和形态结构等)
另外，还有一种观点，按高聚物和纺丝过程的步骤，将纤维成形的工艺参数分为以下三类：
(1)对工艺控制有重要意义的高聚物性质参数，包括：
?数均分子量和重均分子量；
?结晶速率的温度和应变依赖性；
÷切应力—切变速率关系；
≠切应力的温度依赖性
(2)挤出过程中的基本参数，包括：
?高聚物的剪切历史；
?挤出温度；
÷喷丝孔直径、长度和入口角度；
≠体积流量；
≡出口胀大；
≈最大挤出速度
(3)冷却区中的过程参数，包括：
?熔体的拉伸粘度；
?冷却区长度；
÷卷绕速度；
≠热交换介质的温、湿度和流动状况；
≡丝条温度分布；
≈纺丝线上丝条直径的变化；
?最大拉伸速度；
∣丝条张力
第二节高聚物熔体的加工性质
纺丝流变学是研究纺丝流体的流动和形变的基本规律以及造成流体流变的各种因素之间的关系的一门学科。因此，研究纺丝流体的流变性质及其从喷丝孔内的挤出过程，对化学纤维的成形有着重要的意义。本节仅就纺丝流体的流变性，纺丝流体的粘弹性，纺丝流体的挤出过程及纺丝流体的可纺性等内容进行讨论。
一、纺丝流体的流变性
材料在受外力作用时，作为对外力的响应，将在内部建立起应力，于是材料发生流动或形变。流变性即指材料在外力作用下发生流动和形变的特点。纤维纺丝成形是通过流动和形变来实现的，流动是纤维成形加工过程中最基本的现象。因此，了解高聚物熔体的流变性对于研究纺丝工艺具有很大的意义。
高聚物流体在纺丝加工中有两种基本流场，以喷丝孔为界，在喷丝孔之前的一系列加工设备的通道中，基本上属于剪切流动；在出喷丝孔后的纺丝线上，基本上属于单轴拉伸流动；在喷丝孔道中，则基本上属于压差作用下的压力流动，可以按二维简单剪切流动处理。
1．纺丝流体的非牛顿剪切粘性
(1)非牛顿流体
如果流体切变速率γ?与切应力σ12成正比，即符合于牛顿流动定律：
σ12 = η?γ?(1)
则该流体称之为牛顿流体。一般地说，除牛顿流体以外的流体，都称之为非牛顿流体。常采用下列幂函数形式描述：
σ12 -σy = K?γ?n (2)
相应的流体称为幂次律流体。式中：σy为屈服应力，K与n均为经验常数。
用切应力σ12对切变速率γ?作成的图，称为流动曲线。上述(2)式中，当σy = 0时，曲线过原点。若此时n=1，则(2)式可转化为(1)式，且η=K。所以牛顿流体是幂次律流体的一个特例。若n<1，则表观粘度ηα随γ?增大而减小，这种非牛顿流体称为假塑性流体或切力变稀流体，大部分高聚物熔体和浓溶液属于这一类；若n>1，则ηα随γ?增大而增大，这种非牛顿流体称为胀流性流体或切力增稠流体，少数高聚物溶液和一些固体含量高的高聚物分散体系属于这一类。当σy≠0时，σ12 -σy的差值是导致流动的净切应力，这种流体称为宾哈姆流体，聚合物的浓溶液，油漆、牙膏等均属此类。若σ12<σy，则无流动发生。下图是牛顿流体与几种非牛顿流体的流动曲线。
附图(合纤P94)
图 1. 牛顿流体和几种非牛顿流体的流动曲线
(2)切力变稀流体的流动曲线
纺丝流体是切力变稀型的，但切力变稀现象只在某特定γ?范围内显现。当γ?较低时，流动是牛顿型的，该粘度称为零切粘度η0，相应的γ?区间称为第一牛顿区；当γ?增大到某极限值以上时，流体开始呈现切力变稀现象，σ12与γ?的比值不再是常数，表观粘度η随γ?增大而不断下降，相应的γ?区间称为非牛顿区；继续提高切变速率，流体又表现为牛顿流动，相应的粘度称为极限牛顿粘度η∞，此时流动进入第二牛顿区。
流动曲线往往画成以下两种形式：γ?
?用lgσ12对lgσy作图
附图(合纤P95)
图2. 切力变稀流体的流动曲线
上图中，曲线的斜率d lgσ12 /d lgγ?即幂次律中的指数n，指数n表征流体偏离牛顿流动的程度。如果n越小，则随着γ?的增加表观粘度η下降越强烈。n具有温度、分子量和切变速率依赖性，只是在较窄的温度范围内才保持常数。不同高聚物熔体的粘度对切变速率依赖性的敏感程度不同。聚酯熔体在很宽的γ?范围内仍保持牛顿流体行为。
?用lgη对lgσy作图
附图(合纤P95)
图3. 切力变稀流体的流动曲线
(3)切力变稀的原因
纺丝流体切力变稀的原因在于大分子链间发生的缠结。当线性大分子的分子量超过某一定临界值M c以上时，大分子链间形成了缠结点。这些缠结点具有瞬变性质，在不断地拆散和重建，并在某一特定条件下达到动态平衡。因此，可以把高聚物流体看成为瞬变网络体系。该体系的动态平衡随给定条件的改变相应地发生移动。
?切应力
当切应力增大(相应地γ?也增大)时，大分子链间的部分缠结点被拆除，缠结点浓度的下降相应地使表观粘度下降。
?切变速率
当γ?增大时，缠结点间链段中的应力来不及松弛，链段在流场中仍发生取向。链段取向效应导致大分子链在流层间传递动量的能力减小，流层间的牵曳力也随之减小，表现为表观粘度的下降。
对于高聚物浓溶液来说，切力变稀还有另外一个原因，当切应力增大时，大分子链发生脱溶剂化，使大分子链有效尺寸减小，表现为表观粘度下降。
(4)流动曲线对化学纤维生产工艺的意义
流动曲线在较宽广的切变速率范围内描述了纺丝流体的剪切粘性。这种剪切粘性是其内在结构的反映。当纺丝流体内高聚物的链结构、分子量、分子量分布及链间结构化程度发生变化时，流动曲线相应地发生变化。
当高聚物分子量分布相似时，流动曲线随平均分子量的增大而上移。
当平均分子量相近时，流动曲线在非牛顿区的负斜率(1-n)随分子量分布宽度增加而下降。
3．纺丝流体的拉伸粘性
通常用拉伸粘度来表征纺丝流体作单轴拉伸流动的材料常数。拉伸粘度ηe可表示为：
ηe =S11 / ε?
式中：S11为丝条横截面上的拉伸应力，或法向应力(Pa)；ε?为拉伸应变速率。
拉伸粘度值大小除于可纺性有关外，它与ε?的变化规律也与成形稳定性有关。
拉伸粘度与下列因素有关：
?在低拉伸应变速率下，纺丝流体为牛顿流体，ηe= 3η；对于粘弹性流体来说，ηe 往往是ε?的函数，且与松弛时间τ有关。纺丝流体拉伸粘度对ε?的依赖关系要比切粘度对γ?的依赖性复杂得多，至今未能找到较为满意的理论解释。通常认为随ε?增加，高聚物的拉伸粘度降低是由于大分子链缠结浓度的降低。另一方面，大分子链的取向伸直、平行
排列则比杂乱状的具有较强的抗拉伸性，ηe因而较大。
?高聚物熔体的拉伸粘度随温度的提高按指数关系下降，符合Arrhenius方程式。
÷拉伸粘度随M w/M n增大而提高，可以推测，分子量分布越窄(在M w保持恒定时)，则ηe越小。
4．纺丝流体的弹性
前文已指出，纺丝流体是一种典型的弹性粘流体。其弹性的表现和表征为：
?液流的弹性回缩：把纺丝流体从容器中倾出，使其成液流，突然切断后，液
流会发生弹性回缩。
?纺丝流体的蠕变松弛：在同轴旋转圆筒粘度计中，对流体施以形变，维持一段时间后在另其松弛，曲线上的可回复部分即为弹性形变，见下图。
附图(合纤P129)
图4 . 同轴旋转圆筒粘度计中的可复形变与流动示意图
1—外加形变时间；2—维持恒定形变时间；
3—可回复形变；4—由于粘性流动所产生的形变
÷孔口胀大效应：纺丝流体从喷丝孔挤出时，在孔口处出现细流胀大现象，
即Barus效应，见下附图5。
≠Weissenberg效应：小分子流体在搅拌轴周围为凹面，而纺丝流体则为凸面，
这种效应又称为爬杆效应，见下附图6。
附图(合纤P130)
图5 挤出细流的形状图6 W eissenberg效应
(a)纯粘性流体的挤出收缩现象(a)小分子流体
(b)粘弹性流体的挤出胀大现象(b)纺丝流体
≡剩余压力现象：纺丝流体沿孔道流动时，测定沿流向各点的压力，用外推
法可求出出口处表压不为零，有剩余压降?P exit。
≈孔道的虚构长度：纺丝流体流经孔道时，孔端压力降(?P)实测> (?P)计算。因
为(?P)
计算是以纯粘性为基础求出的，(?P)
实测
却包括由于弹性能的储藏所包含的压降在内，
即相当于孔道增加了一段虚构长度。
纺丝流体在加工过程中所经历的是大粘弹形变，其弹性部分的应力应变关系已不符合胡克定律所表示的线性关系。法向应力差是粘弹流体在剪切流动中弹性的表现。从热力学角度看，纺丝流体的高弹大形变，除了内能的贡献外，更重要的是熵的贡献。大分子在应力作用下构象熵减小，外力解除后，大分子会自动恢复至熵最大的平衡构象上来，因而表现出弹性回复。高分子流体的弹性，其本质是一种熵弹性。可以用第一法向应力差函数?1(γ?)表征其弹性，也可以用稳态剪切流动中的模量G或动态剪切流动的G?来表征其弹性。通过挤出胀大比的测定可以求得G。纺丝流体的温度、浓度以及高聚物的分子量和分布等因素对G都有影响。纺丝流体弹性过大，往往会给成形带来不利的影响。
二、纺丝流体的挤出及细流类型
化学纤维成形首先要求把纺丝流体从喷丝孔道中挤出，使之形成细流。正常细流的形成是纺丝必不可少的先决条件。随着纺丝流体粘弹性和挤出条件的不同，挤出细流可分为四种：液滴型、漫流型、胀大型和破裂型。下图为挤出细流的示意图。
附图(合纤P148)
图7. 挤出物细流的类型
a—液滴型；b—漫流型；c—胀大型；d—破裂型
液滴型不成其为连续细流，纤维无法成形；漫流型虽已形成连续细流，但纺丝流体在流出喷丝孔后，迅即沿喷丝孔(板)表面漫流。这种细流很不稳定，纺丝往往因而中断，在生产中应该力求避免。胀大型与漫流型不同，纺丝流体在孔口发生胀大，但不流附于喷丝孔(板)表面。只要将胀大比B0(指细流最大直径与喷丝孔直径之比)控制在适当的范围内，细流是连续而稳定的，是纺丝中正常的细流类型。当细流呈破裂型时，纺丝流体中出现不稳定流动，熔体初生纤维外表呈现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形或螺旋形畸变，甚至发生破裂。这种细流类型最初是在高聚物熔体的挤出过程中发现的，所以称之为熔体破裂。破裂型细流属不正常类型，它限制着纺丝速度的提高，并使纺丝过程因毛丝和断头而不时中断。
三、喷丝孔中熔体的流动和挤出胀大现象
从纺丝流变学的角度看，熔体在喷丝毛细孔中的流动以及在熔体纺丝线上的流动，是与纤维成型最为相关的两类流动。
1. 高聚物熔体在喷丝孔中的流动
对于喷丝孔中高聚物熔体的流动，因为熔体粘度高，流速常常很低，消耗于动能部分等压差可以忽略不计，而且这部分动能在熔体出毛细孔后，一部分消耗于出口区的流场变化，一部分残留于运动的丝条之中。粘性摩擦部分的损失都是耗散性的，全部转化
为热能形式。弹性部分压力损失也分为两种形式，一部分也是耗散性的；另一部分则是可回复的，为熔体在整个流域流动中所获得的弹性能，它贮存于熔体之中。这部分弹性能对高聚物熔体的挤出过程影响很大，一般情况下，若这部分能量不是很大，通常表现为出口胀大现象；当它超过熔体所能贮存弹性能的限度时，便要引起熔体破裂。
附图(辽化教材P9)
图8 . 熔体细流的变化示意图
(1)高聚物流体进入喷丝孔毛细管之前，有一个空间收敛的入口区。流体在入口区收敛场中发生弹性形变产生压力降，这部分能量以弹性能的形式储存在流体中。
(2)流体经入口区进入毛细管中，由于大分子松驰的作用，已储存的弹性能一部分以热能的形式散掉，剩余的部分将会保留至出口，从而在毛细孔出口表现为压力降。通常用喷丝孔长度和孔径之比L/D来描述毛细孔中剩余弹性能的变化。
一般地，随着L/D增大，延长了大分子在毛细孔中的松驰过程，弹性能中的耗散部分也增加，使得出口处的压力降减小，从而更有利于后续的单轴拉伸流动，有利于消除出口区的不稳定流动现象。
(3)流体出毛细孔后，进入大气或凝固浴而形成无刚性界面束缚的液流，并立即受到卷绕机构的轴向张力控制，使得其速度分布由原来的近似抛物线形式逐渐地变成均匀分布。
2．熔体的挤出胀大现象
根据流体力学理论，流体自管中流出时，液流直径并不等于管径。一些低粘度的牛顿型流体在流出管口时，液流直径产生收缩，收缩比在0.86左右；而粘弹性的高聚物流体在流出毛细孔后，其液流直径会扩大，这种现象称为出口胀大现象。
解释出口胀大的理论很多，对于高聚物来说，主要原因还是熔体的弹性。
?毛细孔的入口效应
熔体进入毛细孔时流速将增加，在入口处发生流线收缩，并在流动方向上形成速度梯度，大分子链在此作用下发生构象改变，从而贮存一部分弹性能，由于熔体在孔径中的流动时间较短，其应力松驰过程也不能完全将其弹性能耗散，出喷丝孔后，松驰过程继续进行，使大分子链恢复到原来的比较卷曲的构象，表现出直径增大。
?毛细孔流动中的弹性能储存
由于大分子链间缠结的形成，切应力也会使大分子无规线团产生形变而贮存起弹性能，松驰过程在出口的继续导致挤出物胀大。
出口胀大的程度用出口液流最粗处的直径与喷丝孔直径之比值B(B= d max/ d0)来表
示。纺丝过程中，出口胀大值在B=1~2.5范围内，出现的位置一般在距离喷丝孔口0.1~1.0cm的地方。胀大的位置和大小与高聚物的性质、毛细孔的几何形状及流体在毛细孔中的流动状况有关。熔体的粘度越高，非牛顿行为越突出，喷丝板的毛细孔长径比L0/ d0越小，毛细孔入口区的死角越严重，熔体在毛细孔中流动越快，则胀大比B越大，胀大点离喷丝孔越远。提高熔体温度，增加喷丝板毛细孔长径比，可以减小出口胀大。对于不同的高聚物熔体，其出口胀大程度随其非牛顿性的增强而增大。
出口胀大对于纺丝是一个不利的现象，它使纤维在塑性状态下拉伸受到限制，影响纤维的细化，当直径膨胀很严重时，甚至造成纺丝断头。若冷却条件不当，膨化部分未拉细而带到卷绕丝中还会致使丝条不匀，且纺丝中高B值的出口胀大现象，常常是一系列不规则挤出现象的先兆，严重影响正常纺丝。在实际生产中应合理地设计喷丝毛细孔的几何形状，将纺丝条件控制在最适当的程度，从而把胀大现象限制在尽可能小的程度和适当的距离内，才有利于纺丝过程的顺利进行和确保得到高度均匀的卷绕丝。
四、纺丝流体的可纺性
1．可纺性概念
“可纺性”是指材料承受稳定的拉伸操作所具有的形变能力。通俗讲，就是指液体在拉力作用下形成连续细长丝条的能力。可纺性并非高聚物所特有，但作为纺丝液体，仅具有可纺性是不够的，它还必须在纺丝条件下具有足够的热稳定性和化学稳定性，在形成丝条后容易转化成固态，且固化的丝条经过处理后具有必要的物理力学性质。所以可纺性是作为成纤高聚物的必要条件，但不是充分条件。从纺丝成形加工的角度看，高聚物流体从喷丝孔中挤出后，便受到轴向拉伸而形成丝条，有良好的可纺性是保证纺丝过程持续不断的先决条件，因此可纺性问题是研究纺丝流变学的一个十分重要的基本问题。
2．可纺性理论
可纺性目前仍是有待于研究的课题，尚无统一的评定标准。就已有的资料看，评定的依据有两种：细流的最大拉伸长度x*和最大喷丝头拉伸比(V L/V0)max 。60年代初，波兰学者Ziabicki等对“可纺性”形成了一个比较确切的概念。在探讨流体丝条断裂机理的基础上，系统地提出了定量的可纺性理论。这种理论认为，决定最大丝条长度x*的断裂机理至少有两种，一种是内聚破坏，一种是毛细破坏。
(1)内聚破坏机理
内聚破坏机理基于强度的能量理论，流体的形变能或应力功分成耗散或储存的两部分，只有蓄能形变，即弹性形变的能量贡献于破坏，对于纯粘性液体，全部形变能都能在瞬间以热能的形式耗散。从理论上讲，可以在任何速率下无限地发生形变而不致破坏。对于粘弹性流体的拉伸流动，当储存的弹性能密度超过某临界值时，流动就会发生破坏，这个临界值相当于液体的内聚能密度K。以线性粘弹体(Maxwell流体)为例，断裂条件可以表示为：
W* =σ11* 2 / 2E ≈ K
式中：W*为临界弹性能密度，E为杨氏模量，σ11*为单轴拉伸时的断裂应力，即流体的拉伸强度。在稳态流动中应力达到这个临界值便是出现断裂的条件。所以，当纺丝线上丝条所受应力小于σ11*时，均能使纺丝细流得到顺利的发展。
当丝条的拉伸过程为内聚破坏所控制时，最大拉丝长度x*随内聚能密度增加而增
大，随拉伸形变梯度、挤出速度和松弛时间的增大而减小。
(2)毛细破坏机理
丝条的毛细破坏与表面张力所引起的扰动及这种不稳定的滋长与传播有关，这种扰动在液体自由表面上形成一种所谓“毛细波动”。纺丝液从喷丝孔挤出时形成了新的自由表面，液体表面张力有使液体表面收缩成滴的趋势。液体丝条上轴向对称毛细波产生的原因，可能是由于喷丝头压力的波动和纺丝液密度的起伏，以及一些其他未知因素所引起。当毛细波发展到振幅等于自由表面无扰动丝条的半径时，液流便解体成滴而断裂。断裂条件可以表示为：
δ(x1)∣x1 = x * = R(x1) ∣ x1 = x *
式中：δ(x1)为毛细波在x1处的振幅。
由毛细波生长的断裂机理所决定的流体最大丝条长度x*，随粘度η而增加，随表面张力α而减小。
上面讨论的可纺性理论，只能用定性地于对实际纤维成形的分析，对于非线性的粘弹性纺丝流体，无论内聚破坏或毛细波生长的临界条件都将更为复杂。
高聚物流体在拉伸流动中的丝条破坏机理取决于拉伸条件和流体的流变特性。通常低分子量熔体丝条的破坏是出毛细机理，而高分子量的熔体丝条是内聚断裂。
3．纺丝工艺中的可纺性问题
可纺性欠佳是纤维纺丝工艺中许多不稳定现象的根源之一。下面讨论一下纺丝工艺中发生各种丝条断裂过程的可能性问题。
在纺丝过程中，与断裂过程有关的不稳定现象常常发生在喷丝板附近。因此，涉及可纺性问题，首先应考虑刚离开喷丝头的纺丝流体的性质。
α/η值的大小可作为是否出现毛细断裂的依据。α/η的最大值不超过10-2cm/s的纺丝流体，一般不会发生毛细断裂。如聚烯烃类熔纺和湿法纺丝。
内聚断裂机理发生作用的纺丝条件范围则比毛细断裂宽。在实际纺丝过程中，内聚断裂导致的丝条不稳定性，决定了卷绕速度与纺丝拉伸比的上限。纺丝流体松弛时间的范围，纺丝的运动学参数以及固化条件，也是控制内聚断裂的重要因素。缩聚型高聚物的熔纺，一般不会发生内聚断裂。对于聚酯纺丝熔体，主要因为松弛时间极短，固化距离很长，熔体的拉伸强度较高。在干纺和半熔体法纺丝中，有时也发生内聚断裂。而湿法纺丝的可纺性问题则比较复杂，影响其稳定性的最重要的因素是凝固浴中的固化过程。
第三节熔体纺丝运动学和动力学
一、概述
在纺丝工艺学中，把从喷丝孔至卷绕点的整个纺丝路径称为纺丝线。在熔体纺丝线上，各点的
运动速度、丝条的截面积、所受的各种力以及温度等，都在不断发生变化，在纺丝线上形成一种不均匀分布。为了处理问题简便，作为一级近似，可以认为各参数只是空间坐标的函数，而不随时间改变，即满足下列条件：
? / ?t (V，σ，T??????) = 0
这就是所谓稳态假设。假如不考虑上述参数在丝条横截面上的分布，则可以认为这些参数只随丝条运动方向的坐标轴变化。在理论分析中可认为高聚物熔体的纺丝过程是稳态等温过程。显然，实际的纺丝过程都是非等温的。本节不涉及关于纺丝过程的严格的数学推导，仅从工艺理论的角度加以定性的介绍。
二、纺丝线上的直径变化和速度分布
熔体从喷丝孔挤出后，流体细流逐渐被拉细，并且运动逐步加速，这是丝条在纺丝线上最直观的变化。丝条直径的变细是熔体在纺丝线上的纵向速度梯度场中拉伸流动的结果。
前已指出，在稳态纺丝下，纺丝线上各点的质量流量相等，即：
ρ(x)V(x)A(x) = 常数
上式中，纺丝线上的密度为温度的函数，知道温度分布T(x)后，便可确定ρ(x)。则从速度可直接推算出丝条截面尺寸的变化。反之，若测定出截面变化，则可以从上式中推出速度场。
从速度分布V(x)，可以进一步求出拉伸应变速率(即轴向速度梯度)ε? (x)：
ε? (x) ≡ dV(x) / dx
下图是高聚物在等温纺丝条件下的平均轴向速度分布和拉伸应变速率变化。
附图(合纤P176)
图9 . 高聚物在等温纺丝条件下的平均轴向速度分布
和拉伸应变速率变化
1—PA6；2—PET；3—聚苯乙烯(流量2.9g/min；V L=656m/min) 根据拉伸应变速率ε? (x)的不同，可将整个纺丝线分为三个区域，参见下附图。
图10 . 纺丝过程中拉伸应变速率分布的示意图
1.挤出胀大区(ε?< 0)；
2.形变区(ε?>0) ；
3.固化丝条运动区(ε?= 0)
1．挤出胀大区(ε?< 0)
此区是丝条直径膨化最大的地方，通常离喷丝板距离不超过10mm，丝条在该区内为减速运动。
2．形变区(ε?>0)
此区是发展拉伸流动的主要区域，其长度随纺丝条件而异，通常在50—150mm左右。在此区中ε?(x)出现极大值，可达到102s-1数量级以上。此区又是纺丝成形过程中最重要的区域，按温度的差别，可分为两个部分。第一部分约在形变区接近喷丝板的10mm左右，这里丝条温度高，拉伸形变大部分在这里发生，对大分子取向的作用大。第二部分为10—100mm左右的部分，由于冷却作用，丝条温度降低，熔体粘度增加，丝条温度已邻近固化点，形变困难，熔体松弛时间延长。形变区是熔体细流向初生纤维转化的重要过渡阶段，因此，是控制冷却条件的关键区域。
3．固化丝条运动区(ε?= 0)
在此区域丝条已基本固化，以恒定的卷绕速度运动，丝条直径保持不变，不再有明显的流动发生。
三、纺丝线上的力平衡
在熔体纺丝过程中，高聚物熔体从喷丝孔挤出后，立即受到卷绕力的轴向拉伸作用，丝条在运行过程中将克服各种阻力而被拉长细化。纺丝线上的受力情况如下图所示。在稳态纺丝时，从喷丝头(x = 0)到离喷丝头x处的一段纺丝线上，各种作用力存在如下动平衡：
F r(X) = F r(0) + F s + F i + F f- F g
式中：F r(X)，为x = X处丝条所受到的流变阻力；
F r(0)，为熔体细流在喷丝孔出口处作轴向拉伸流动时所克服的流变阻力；
F s ，为纺丝线在纺程中需克服的表面张力；
F i ，使纺丝线作轴向加速运动所需克服的惯性力；
F f ，空气对运动着的纺丝线表面所产生的摩擦阻力；
F g ，为重力场对纺丝线的作用力
在卷绕点(x = L)处，上式可写为：
F ext = F r(L) = F r(0) + F s + F i + F f- F g
附图(合纤P178)
图11 . 纺丝线轴向受力示意图
上式中，除卷绕张力F ext外，其余各项阻力可根据理论计算得到，从而求出F r(0)。
现对作用于纺丝线上力平衡的各分力进行简要分析。
1．重力---- 丝条所受的重力较小，可忽略不计。
2．表面张力---- 这是一种抗拒拉伸的作用力，这项阻力一般很小，仅在丝
条处于液态的一小段区域内起作用，一般可忽略不计。
3．摩擦阻力
设介质作用在纺丝线表面的剪切应力用σrx, s表示，则从喷丝头到X处这段纺丝线上所受到的总的摩擦阻力F f为：
F f = ?0x σrx, s(x) ? 2πR(x) dx
可见该力随纺丝线而变化，在接近喷丝板处，熔体丝条速度特别小，空气阻力也极微小，甚至在形变速率最大的整个区域中，空气阻力都不十分重要，实际上空气摩擦阻力绝大部分为丝条达到卷绕速度以后所作的贡献。
摩擦阻力σrx, s与丝条和空气之间相对速度的平方成正比：
σrx, s(x) = C f 1/2ρ0{V(x)}2
式中：ρ0为空气介质密度(1.2kg/m3)；C f为表面摩擦系数，即阻力系数如果我们对于一定速度下的纺丝线，在拉伸形变完成之后，沿纺丝线进行测定，可以看到张力沿纺丝线成线性地增大，其原因基本上只是空气阻力增加的结果，因为惯性力等的作用可以忽略。张力的增加可用下式表示：
? F ext = σrx, s(x) ? 2πr ? (?x)
推导可得出：C f = ? F ext /ρ0V2 (x) ?πr??x
利用上式，我们可以通过测定张力来确定阻力系数C f 。
空气摩擦阻力的确定在熔体纺丝研究中意义很大，因为纺丝线上的拉伸流动研究需要求得流变阻力的大小，其它各项分力，如惯性力、重力可以进行计算，而且在某些条
件下这些分力可以忽略，卷绕力也可以测定，按照前面的力平衡式，要确定F r，空气摩擦阻力的确定就是个关键。而这项阻力又最难确定，因此，流变阻力的确定强烈地受空气摩擦阻力表达式选用的影响。
4．惯性力
高聚物熔体从喷丝孔挤出后，在纺丝线上从初速V0加速到V x，纺丝线上的惯性力为：
F i = W (V x- V0) = Qρ(V x- V0)
式中W、Q分别为喷丝孔熔体的质量流量和体积流量。惯性力仅在纺丝线上有加速运动的范围内存在，丝条固化之后，速度不再变化，惯性力这一项也就不存在了。实验表明，涤纶卷绕丝的预取向度随惯性应力直线上升。
5．流变阻力
流变阻力决定于高聚物熔体离开喷丝孔后的流变行为和形变区的速度梯度，即：
F r (x) = ηeε? (x)πR2(x)
式中拉伸粘度ηe(x) 是纺丝线上位置的函数，它受纺丝线上速度和温度分布的影响，反过来ηe的分布又影响纺丝线上的速度分布，三个分布之间是相互牵连的，都与流变阻力有关。纺丝线上的流变阻力F r (x)通常可通过下面的力平衡关系式得到：
F r(X) = F ext + F g- F s- F i- F f
综合上述对纺丝线上各力的分析，说明各种力是沿纺丝线变化的，在稳态下形成一种分布，这种分布随纺丝速度的变化而变化。丝条的重力和表明张力都很小，可忽略不计，其它三项阻力则随着卷绕速度V而增大(纤维细度相同)，总张力中主要是空气摩擦阻力的贡献。测定流变力可以研究拉伸场中熔体的材料函数ηe，而且流变力与卷绕丝的取向度、后加工性能及成品纤维的机械性能都有一定的关系。
第四节熔体纺丝的传热
一、纺丝线上的传热与温度分布
从高聚物丝条向环境介质的传热，与纺丝线上的固化过程相联系，是熔体纺丝过程的一个决定性因素，它影响纺丝线上的速度分布和应力分布，决定纺丝线上的结晶、分子取向和其它结构的形成过程。运动丝条在和环境介质间进行传热时，在丝条内部，热流因传导所引起，从丝条表面到环境介质则主要为对流传热，还有很小一部分为热辐射。这样，丝条在纺丝线上逐渐冷却，有一个轴向温度场；同时，由于热量是由中心经边界层传到周围介质中去的，因而必定有一径向的温度场。由于丝条沿径向存在温度梯度，因而形成皮芯层结构，皮层分子承受较大应力，其取向度和结晶度均高于芯层。丝条表面温度可以测定，而内部的温度则很难直接测定。对比沿纺丝线和丝条径向上的温度分布，可以发现，径向上的温度梯度比轴向上的温度梯度大得多，在轴向上最大的温度梯
度为1—10?C/cm左右，而在径向上却高达10--10?C/cm。
在稳态、无相变热的情况下，丝条轴向温度梯度和传热系数等有关，其关系式为：
dT / dx = -πda* (T-T s) / WC p
式中：a*为传热系数, C p为等压热容，T s为环境介质温度。
二、熔体纺丝线的冷却长度
，则从喷丝板到丝条固化点的距离，即冷却长度L k为：取固化点的温度为T
固
L k = (WC p / πdα*) ? ln(T0-T s / T固- T s)
式中：W为单孔吐出量(kg/s)；d为固化点前的丝条直径。
由上式可知，当其它条件不变时，L k主要受冷却吹风对丝条的传热系数α*的影响。在固化点以前(即冷却长度L k范围内)是熔体细流向初生纤维转化的过渡阶段，是初生纤维结构形成的主要区域，因此测定或计算出L k并加以控制，是纺丝工程中重要的研究内容。
三、丝条冷却的传热系数
前已述及，传热系数α*是冷却长度L k的重要影响因素，熔体纺丝过程中丝条冷却的传热系数，是以气流冷却圆柱形金属细丝的的模拟实验，依据稳态假定推导出来的。其一般表达式为：
α* = 0.4253 A-0.334 [V2 + (8V y) 2]0.167
式中：A为丝条的截面积；V为丝条的运动速度；V y为冷却气流速度在垂直于V方向上的分量。
上式与高聚物的种类无关，熔纺高聚物均可用，只要丝条横截面为圆形。从上述关系式可得出以下结论：
?在横吹风时，的传热系数为纵向吹风时的两倍。
?在纺丝线上丝条冷却的控制因素是变化的。在纺丝窗的上段，冷却过程主要受冷却吹风速度V y控制，在纺丝窗下部，冷却过程几乎完全决定于丝条本身的运动速度V。
四、丝条的径向温度梯度
由于高聚物为导热差的物体，从丝条中心到表皮实际上存在着温差。热量可以从内部高温点向表面低温点传导，即热传导。根据傅立叶经验律可得丝条的径向温度梯度?T/?r为：
(?T/?r)R = -(T R-T S) α*/λ
式中：T R为丝条表面温度；λ为丝条的导热系数[W/(m?K)]。
可见，丝条的径向温度梯度随传热系数而变大，即随纺速、横吹风风速、的增加和纤度变细而变大。虽然纤维表面和中心的温差只有几度，由于高聚物性质对温度的敏感性，即使这样小的径向温差也会对纤维的径向结构发展产生重要影响。由于径向的温度分布导致径向粒度分布，高粘性的皮层出现应力集中现象，这样高应力的皮层区要比接
近于纤维轴的低应力区存在更好的大分子取向和结晶的条件。这是纤维结构径向不匀的根源。在纺速和冷却速率非常高的情况下，由于应力集中，使皮层承受了大部分的张应力，因而在表皮层产生裂缝和裂纹。因此，应选择适度的冷却条件，以制得径向结构均匀的优质纤维。
第五节非稳态纺丝及其对纤维不均匀性的影响
一、概述
不再满足稳态条件的纺丝过程皆称为非稳态纺丝。导致非稳态纺丝的原因十分复杂。通常与纺丝过程稳定性有关的因素有：
?纺丝熔体本身的不均匀或含有异物(气泡、絮凝的消光剂团块或其它杂质)
?熔体温度的波动；
÷泵供量的波动；
≠卷绕速度的波动；
≡冷却条件的变化，如冷却气流压力，风速、风温、风湿等；
≈喷丝板板面剥离性劣化或孔壁异常。
熔体本身的不均匀性或含有异物，通常产生短区域性的局部不规则?丝结，工艺中表现为硬头丝或气泡丝；另外，熔体粘度的局部不匀也产生丝结。
喷丝板板面剥离性变差和孔壁异常，往往与沾污有关。
熔体温度过高时，丝条出现毛细断裂，致使纺丝中断；温度过低时，可能出现“熔体破裂”现象，使丝条产生严重畸形和表面粗糙。
泵供量和卷绕速度的变化将导致丝条直径的变化。
冷却条件在上述所有因素中是最主要的，也是最易波动的。因为空气的流体力学状况最难于维持稳态，它涉及传热和丝条扰动两个方面的作用。冷却条件是固化过程的决定因素，冷却条件变化对纺丝线上的影响是全面性的。
非稳态纺丝不但会使卷绕丝纤度不均匀，还会带来结构的不均匀(取向和结晶)，而这种结构的不均匀在后拉伸中也会造成纤度不匀。因此，对于纺丝条件的控制，不仅要能减小卷绕丝纤度的波动，还要避免产生任何结构的不均匀性
二、熔体丝条在冷却气流中的扰动
实践证明，冷却吹风风速对高速纺丝条(如POY)的力学性质及后加工性能的影响比低速纺时小得多，但对POY的条干不匀率影响很大。
一个良好的丝条冷却室必须能提供层流性好的气流。通常，从空调室经送风管道送来的气流都是呈湍流态的，在进入冷却室前，气流还要经过90?的折向，因此，气流进入冷却室前是湍流态的。如果采用多孔板完成气流整流的送风，由于从各分散的小孔中出来的空气射流在空间的扩散和各射流的相互影响，使吹向丝条的气流仍然是不稳定的湍流气体。如果采用网目很细的金属丝筛网，则使气流的层流性有所改进，且筛网越细，抑制湍流的效果越好，多层组合还有效果加倍的作用。但采用这种方法也不能达到完全层流化的效果，仅能减轻湍流的程度。这种减小湍流的效果还与雷诺数高低有关，气流的雷诺数离临界值越远，抑制湍流的效果越好。
第六节熔体纺丝过程中纤维结构的形成
熔体纺丝法制成的合成纤维，其最终结构除决定于成纤高聚物的本性外，还决定于纺丝、拉伸和热处理等一系列加工条件，而且下道工序的加工条件及结果，又强烈地受前一道工序已形成的丝条的影响。其中，从纺丝得到的结构，即卷绕丝结构，对最终纤维的结构具有非常重要的影响，控制着进一步加工中的结构变化，间接地影响到成品纤维的纺织加工和使用性能。
卷绕丝结构的形成，是纺丝过程中流变学因素，运动丝线上的传热和高聚物结晶动力学之间相互作用的结果。纤维结构的形成和发展，主要是指纺丝线上高聚物的取向和结晶。对于所有成纤高聚物，发生取向是普遍性的，而结晶现象，并非所有成纤高聚物，或一切纺丝条件下都会发生。如聚酯熔体，在通常的纺丝条件下，纺丝线上就不发生结晶。
一、熔体纺丝过程中的取向
纺丝过程中发生取向，是纤维制造中重要的结构形成过程之一。当然，就成品纤维的取向度而言，贡献最大的不是纺丝工序，而是拉伸工序。但纺丝过程中得到的取向度，即所谓预取向度，对拉伸工序的正常操作和成品纤维的取向度有很大地影响，对结晶动力学和晶体形态也有一定的影响。因此，研究纺丝过程中的取向，具有很大的理论意义和实践意义。
1．取向机理
取向是材料在应力场中，结构单元沿外力作用方向上的择优排列，这种排列是材料结构单元对外力作用的响应。材料经过加工过程得到的取向度，是取向和解取向过程的综合结果。
根据高聚物在纺丝线上的形变特点，可以分为两种取向机理：一种是处于熔体状态下的流动取向机理，另一种是纤维固化后的形变取向机理。
(1)流动取向
高聚物的流动取向包括两个方面，即喷丝孔中切变流场中的流动取向和出喷丝孔后熔体丝条在拉伸流场中的流动取向。
喷丝孔中的流动取向，是在横向梯度的速度场中的取向。在定态条件下，取向度与速度梯度和松弛时间的乘积γ??τ成正比。在非定态条件下，取向度是喷丝孔中的经历时间t与定态条件下的安定时间t u(γ??τ)的函数。高聚物大分子在进行取向的同时，还伴随着大分子热运动所引起的解取向过程。取向和解取向是两个相反的过程。在喷丝孔中流动时，熔体温度较高，因而松弛时间τ较小，造成的取向就小。而且，即使有流动取向，在挤出胀大区内也将松弛殆尽。实验证明，对于熔体纺丝，喷丝孔中的流动取向可以忽略不计。
熔体纺丝线上的拉伸流动取向，是熔体纺丝中所应考虑的最重要的取向机理，卷绕丝的取向度主要是纺丝线上拉伸流动的贡献。拉伸流动中，流动单元的取向也是两种对立因素“竞争”的结果，一种是以轴向速度梯度ε?为特征的拉伸流动速度场的取向作用，
另一种是布朗(扩散)运动的解取向的作用。稳态流动时，决定取向度的参数是乘积(ε?τ)。
(2)形变取向
形变取向发生在纺丝线上的固化区，这时纤维由粘流态转化为高弹态，以塑性形变为主的拉伸形变引起大分子的取向。形变取向也是由轴向速度梯度引起的，其大小取决于形变比V L/V0。固体高聚物的形变可以分为两部分：不可逆(塑性)形变和可复(弹性)形变。塑性介质中的刚性结构单元在承受拉伸时，在外力消除后，塑性基体产生永久变形，这些结构单元的取向也保留下来。而在弹性形变中，应力消除后，取向也消失，形变也跟着消失。
流动取向与形变取向的差别在于后者没有扩散过程，形变取向可以看成扩散速度为零的非定态流动的极限情况。对于纺丝中究竟哪种机理占优势尚有争论，但一般熔纺实验数据表明，松弛因素和速度差(V L-V0)对取向的影响较形变比V L/V0的影响要大得多。
附图(合纤P203)
图12 . 取向机理示意图
(a)喷丝孔切变流场中的流动取向
(b)纺丝线拉伸流场中的流动取向
(c)弹性网络的形变取向
2．取向态的表征
取向度通常由取向因数f定量加以表征。根据取向的概念，可以用结构单元在空间的分布函数来描写取向态。处于取向态的材料，其物理性质表现出各向异性。对于纤维材料，取向因数f定义如下：
f = α// -α⊥ / α1-α2
式中：α//和α⊥分别为平行于纤维轴和垂直于纤维轴的平均极化度；α1和α2分别为沿高聚物链垂直于高聚物链的极化度；(α1-α2)表示一种理想取向体系的极化度差。
虽然取向因数由上述物理量定义，但它本质上是一个纯几何量。表征单轴取向中结构单元的取向，最常用的表达式为：
f = 1/2(3cos2?-1) = 1 - 3/2(sin2?)
式中：?表示单元晶胞某晶轴与纤维轴的平均夹角。当结构单元完全平行于纤维轴
纺纱工艺流程
纺纱主要工艺流程 一、.纺纱原理和基本作用 1、开松、清除、混合和梳理作用。 压紧的原料必须经过开松，使其成为细小的棉束。清除其中的杂质、疵点，并均匀混合。开清棉是相互关联的，开松是实现除杂和混合的先决条件，只有将纤维开松成细小的棉束并进一步开松成单根纤维，才能完好地清除杂质、疵点，才能实现充分混合。要将纤维束分解成单根纤维，仅经开松作用是不够的，还必须经过梳理作用，特殊要求的纱线还要经过更加细致的梳理，才能更多地清除杂质、疵点和短绒。 2、均匀、并合与牵伸作用 纱线和各半制品皆要求有一定的均匀度。经开清梳作用后制成的半制品棉条，其粗细均匀的程度，仍不能满足要求。因此，还要经过并合，将多根棉条并合在一起，使粗细不匀的片断有机会得以相互补偿而使均匀度得到改善。并合后的棉条很粗，要纺成合乎一定细度标准的纱线，还要经过多次、逐步抽长拉细才能获得。一般棉条需要经过100—200倍甚至更高倍的抽长拉细才能成纱。这个抽长拉细的作用，称为牵伸作用。 3、加捻和卷绕作用 随着纱条抽长拉细，纱条内纤维根数减少，纤维变得更加伸直平行，纱条强力下降，容易断裂并产生意外伸长，因此需要加上适当捻度使其具有一定的强力。细纱是纺纱厂的成品，为保证其达到一定的物理机械性能，满足成纱标准强力要求和一定的成纱外观风格，还需要有合适的捻度。这就是加捻作用。 为了便于半成品和成品的储存、运输和下道工序的加工，必须将各半制品和成纱卷绕成一定的卷装形式，这就需经卷绕作用。 二、.纺纱系统及工艺流程 1、纺纱系统 目前，环锭纺纱系统有两种，一种是普梳（粗梳）纺纱系统，另一种为精梳纺纱系统。
2、工艺流程 不同的纺纱系统有着不同的工艺流程，同一纺纱系统不同的纺纱技术和成纱质量要求，工艺流程亦有细微差别。下面主要介绍目前普遍采用的工艺流程。（1）普梳系统工艺流程 ●纯棉品种： 开清棉----梳棉----清梳联----细纱----络筒-----捻线-----倍捻 ●混纺品种： 开清棉-----梳棉-----清梳联-----混三并-----粗纱------细纱-----络筒-----捻线-----倍捻 （2）精梳系统工艺流程 ●纯棉品种： 开清棉-----梳棉-----清梳联------一并------二并-----粗纱------细纱------络筒-----捻线-----倍捻 ●混纺品种 以涤棉混纺为例 涤：开清棉-----梳棉----预并-----清梳联-----混一并 棉：开清棉-----梳棉----清梳联-----混二并-----混三并-----粗纱------细纱-----络筒捻线-----倍捻
熔体纺丝成型
熔体纺丝成型 一、实验目的 了解熔体纺丝机的各部分组成，掌握螺杆挤压机、计量泵的工作原理，了解纺丝工艺条件和工艺流程，设计出合理的纺丝工艺，纺制出合格的纤维 二、实验原理 一）螺杆挤压机的工作原理和结构 1、工作原理 物料从加料口进到螺杆的螺槽中，由于螺杆的转动，把切片向前推进。切片不断吸收加热装置供给的热能；另一方面因切片和切片、切片与螺杆及套筒的摩擦及液层之间的剪切作用，而由一部分机械能转化成热能，切片在前进过程中温度不但升高而逐渐熔化成熔体。熔化过程聚合物在温度、压力、粘度和形态等方面发生变化，由固态（玻璃态）转变为高弹态，随温度的进一步提高，出现塑性流动，成为粘流体（粘流态）。粘流态的聚合物经螺杆的推进和螺杆出口的阻力作用，以一定的压力向熔体管道输送 2、挤压机的结构 螺杆挤压机主要由四部分组成（见图1） 高聚物熔融装置：主要由螺杆和套筒组成，其作用是将固体的物料挤压，外加热，使其熔融成均匀的熔体，并以一定的温度、压力和排出量从螺杆头部挤出，经过熔体管道送至纺丝装置进行纺丝。按物料在螺杆中的输送、压缩和熔融等过程，一般将螺杆的的工作长度分为进料段、压缩段和计量段；根据物料在螺杆中的物理状态，将螺杆分为固体区、熔融区和熔体区。 加热和冷却系统：主要是由铝套加热器和水冷却夹套组成，其作用是通过对套筒的加热和冷却保证高聚物在工艺要求的温度范围内挤出。 传动系统：主要由变速电动机和齿轮箱组成，其作用是保证螺杆以需要的扭矩和转速稳定而均匀的工作。 电器控制系统：由温度、压力和转速控制系统构成，一方面通过熔体压力传感器控制电动机按所需要的转速运转，另一方面通过测温单元控制加热、冷却系统按设定温度工作。 二）计量泵的工作原理和结构 计量泵的作用是精确计量、连续输送成纤高聚物熔体或溶液，并于喷丝头组件结合产生预定的压力，保证纺丝流体通过滤层到达喷丝板，以精确的流量从喷丝孔喷出。 1、计量泵的结构 计量泵为外啮合齿轮泵，它由一对相等齿数的齿轮、三块泵板、两根轴和一副联轴器以及若干螺栓组成（见图2）. 2、工作原理
棉纺织生产工艺流程
棉纺织生产工艺流程 清棉工序 1．主要任务： （1）开棉：将紧压的原棉松解成较小的棉块或棉束，以利混合、除杂作用的顺利进行； （2）清棉：清除原棉中的大部分杂质、疵点及不宜纺纱的短纤维。 （3）混棉：将不同成分的原棉进行充分而均匀地混和，以利棉纱质量的稳定。 （4）成卷：制成一定重量、长度、厚薄均匀、外形良好的棉卷。 2．主要机械的名称 （1）混棉机械： 自动抓包机，由于某种原因1-2只打手和抓棉小车组成，抓取平台上多包混合的原棉，用气流输送到前方，同时起开棉作用。 （2）棉箱机械： 棉箱除杂机（高效能棉箱，A006B等）继续混合，开松棉块，清除棉籽、籽棉等较大杂质，同时控制好原棉的输送量。 （3）43号棉箱（A092），开松小棉块，具有较好的均棉、松解作用。（4）打手机械： ①毫猪式开棉机（A036），进行较剧烈的开棉和除杂作用，清除破籽等中等杂质。②直立式开棉机具有剧烈的开棉和除杂作用，但易损伤纤维，产生棉结。目前清花在流程中一般都不采用（一般可作原料予以处理或统破籽处理之用）。③A035混开棉机，兼具棉箱机械和打手机械的性能，且有气流除杂
装置，有较好的混棉、开棉和除杂作用。④单程清棉机（A076等）对原棉继续进行开松、梳理，清除较细小的杂质，制成厚薄均匀、符合一定规格重量的棉卷。 梳棉工序（普梳） 1．主要任务 （1）分梳：将棉块分解成单纤维状态，改善纤维伸直平行状态。 （2）除杂：清除棉卷中的细小杂质及短绒。 （3）混合：使纤维进一步充分均匀混合。 （4）成条：制成符合要求的棉条。 2．主要机械名称和作用： （1）刺辊：齿尖对棉层起打击、松解作用，进行握持分梳，清除棉卷中杂质和短绒，并初步拉直纤维。 齿尖将纤维带走，并转移给锡林。 （2）锡林、盖板 ①将经过刺辊松解的纤维进行自由分流，使之成为单纤维状态，具有均匀混合作用。②除去纤维中残留的细小杂质和短绒。③制成质量较好的纤维层，转移给道夫。 （3）道夫： ①剥取锡林上的纤维，凝聚成较好的棉网。②通过压辊及圈条装置，制成均匀的棉条。
纺纱工艺设计
纺纱工艺设计 发表者：发表时间：2012-6-6 9:04:13 第一章棉纺工艺设计 棉纺厂主要加工棉、棉型化纤、中长化纤的纯纺及其混纺纱线，其它天然纤维如毛、麻、绢、羊绒、兔毛等的短纤维形式也可在棉纺厂进行混纺产品开发。 本章主要掌握典型纺纱系统、各工序工艺参数调节、半制品及成纱的质量控制指标和措施。第一节纺纱系统分类 1 普梳纺纱 原料→开清棉→梳棉→并条(2-3道) →粗纱→细纱→后加工 2 精梳纺纱 原料→开清棉→梳棉→精梳前准备→精梳→并条(2-3道) →粗纱 (预并条、条卷) (条卷、并卷) (条并卷) →细纱→后加工 3 混纺纱 棉→开清→梳理→精梳前准备→精梳 涤→开清→梳理→预并条 →混并条(三道) →粗纱→细纱→后加工 4 新型纺纱 开清棉→梳棉→并条二道→新型纺纱 5 中长纺 中长专用开清棉设备→M型梳棉机→并条粗纱→细纱 6 废纺系统 利用下脚纺制棉毯等 7 后加工 1 烧毛→纱筒打包→出厂 烧毛→定型线筒打包→出厂 细纱→络筒→并纱→捻线→线络筒→摇纱→绞纱打包→出厂 络并联 细管直并本厂织部车间使用 本节学习后能写出典型棉纺纺纱流程。 第二节工艺参数与质量指标 一、原料 1 棉：籽棉轧棉皮棉→打包→送到纺织厂 1) 轧棉 a 锯齿轧棉—锯齿棉 含量少、短绒少、棉结索丝疵点多、产量高、 适轧细绒棉（长度为25~33mm，细度为6000 ~ 7000公支，适纺中细号纱，即9 ~ 28tex）b 皮辊轧棉—皮辊棉 含杂多、短绒多、棉结索丝疵点少、产量低 适轧长绒棉（长度33mm以上，细度7000 ~ 8000公支，适纺细号纱，即3 ~ 7tex）
静电纺丝技术的工艺原理及应用
静电纺丝技术的工艺原理及应用 静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。这一技术的核心是使带电荷流体在静电场中流动与变形，最终得到纤维状物质，从而为高分子成为纳米功能材料提供了一种新的加工方法。由于纳米纤维具有许多特性，例如纤维纤度细、比表面积大、孔隙率高，因而具有广泛的应用。 1、静电纺技术 静电纺是一项简单方便、廉价而且对环境无污染的纺丝技术。早在20世纪30年代，Formals A就已经在其专利中报道了利用高压静电纺丝，但是直到近些年，由于对纳米科技研究的迅速升温，激起了人们对这种可制备纳米尺寸纤维的纺丝技术进行深入研究的浓厚兴趣。 1.1 静电纺技术的基本原理 静电纺丝技术(Electrospinning fiber technique)是使带电的高分子溶液(或熔体)在静电场中流动变形，经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，从而得到纤维状物质的一种方法。对聚合物纤维电纺过程的图式说明见图1。 静电纺丝机的基本组成主要有3个部分：静电高压电源、液体供给装置、纤维收集装置。静电高压电源根据电流变换方式可以分成DC／DC和AC／DC两种类型，实验中多用IX；／DC电源。液体供给装置是一端带有毛细管的容器(如注射器)，其中盛 有高分子溶液或熔体，将一金属线的一端伸进容器中，使液体与高压电发生器的正极相连。纤维收集装置是在毛细管相对端设置的技术收集板，可以是金属类平面(如锡纸)或者是旋转的滚轮等。收集板用导线接地，作为负极，并与高压电源负极相连。另外随着对实验要求的提高，液体流量控制系统也被渐渐的采用，这样可以将液体的流速控制得更准确。电场的大小与毛细管口聚合物溶液的表面张力有关。由于电场的作用，聚合物溶液表面会产生电荷。电荷相互排斥和相反电荷电极对表面电荷的压缩，均会直接产生一种与表面张力相反的力。当电场强度增加时，毛细管口的流体半球表面会被拉成锥形，称为Taylor锥。进一步增加电场强度，是用来克服表面张力的静电排斥力到达一个临界值，此时带电射流从Taylor锥尖喷射出来。带电后的聚合物射流经过不稳定拉伸过程，
纺纱工艺流程
纺纱工艺流程 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
纺纱主要工艺流程 一、.纺纱原理和基本作用 1、开松、清除、混合和梳理作用。 压紧的原料必须经过开松，使其成为细小的棉束。清除其中的杂质、疵点，并均匀混合。开清棉是相互关联的，开松是实现除杂和混合的先决条件，只有将纤维开松成细小的棉束并进一步开松成单根纤维，才能完好地清除杂质、疵点，才能实现充分混合。要将纤维束分解成单根纤维，仅经开松作用是不够的，还必须经过梳理作用，特殊要求的纱线还要经过更加细致的梳理，才能更多地清除杂质、疵点和短绒。 2、均匀、并合与牵伸作用 纱线和各半制品皆要求有一定的均匀度。经开清梳作用后制成的半制品棉条，其粗细均匀的程度，仍不能满足要求。因此，还要经过并合，将多根棉条并合在一起，使粗细不匀的片断有机会得以相互补偿而使均匀度得到改善。并合后的棉条很粗，要纺成合乎一定细度标准的纱线，还要经过多次、逐步抽长拉细才能获得。一般棉条需要经过100—200倍甚至更高倍的抽长拉细才能成纱。这个抽长拉细的作用，称为牵伸作用。 3、加捻和卷绕作用 随着纱条抽长拉细，纱条内纤维根数减少，纤维变得更加伸直平行，纱条强力下降，容易断裂并产生意外伸长，因此需要加上适当捻度使其具有一定的强力。细纱是纺纱厂的成品，为保证其达到一定的物理机械性能，满足成纱标准强力要求和一定的成纱外观风格，还需要有合适的捻度。这就是加捻作用。 为了便于半成品和成品的储存、运输和下道工序的加工，必须将各半制品和成纱卷绕成一定的卷装形式，这就需经卷绕作用。 二、.纺纱系统及工艺流程 1、纺纱系统 目前，环锭纺纱系统有两种，一种是普梳（粗梳）纺纱系统，另一种为精梳纺纱系统。
纺纱工艺流程
裁剪胶布操作规程 1．进入岗位前穿戴好工作服后再进行操作 2. 检查操作现场，对操作台周围及裁刀刀槽中的异物进行清理。 3. 操作前检查操作按钮是否灵敏可靠，检查无误后方可进行操作。有障碍必须及时修理。 4. 操作台的气缸固定压板落下时，听专人指挥，查看无误后操作人员方可落下压板，任何人不得将手放于压板下面，避免压伤 5. 裁剪胶布前必须对胶布的编号、厚度、布面外观质量进行初验，符合要求后方可裁剪。 6. 裁剪时要按照工艺要求的宽度、长度进行画线，确定无误后方可裁剪。 7. 裁剪胶布时，要认真、仔细、平稳的按照所画线条进行裁剪，所裁布边要光滑平直。 8. 裁剪胶布后必须对所裁胶布进行检验、修补。气眼、划痕、杂质等需用焊枪修复，吹焊胶膜后刷密封胶。布面胶层过薄处可用涂刷密封胶修复。 9. 操作人员要按照工艺尺寸对胶布进行编号，并在胶布上画好提手、附件位置。在胶布长短幅相交边的长幅布的两端裁去纵向长27cm，横向宽2cm一条。按照生产油罐的编号顺序将胶布整齐码放于胶布车内，不同编号的油罐所用的胶布不得混放。 10. 将检验合格后的胶布转入下道工序。
验布机安全操作规程 1、验布机是链条传动，多辊作业，链条传动部分安全防护罩应完整、牢固可靠，验布机电气部位应有保护箱，验布机控制箱应有良好接地，验布机要有良好的工作照明，验布机码布台平整完好，送布辊应稳定，坚固。 2、开机前应认真检查验布机周围有无杂物，验布机上有无尖硬锐器，防止妨碍工作和损伤机器，搬运布匹卷要轻拿轻放。 3、开机后空转几周，检查后有无异常声响，无卡夹想象后方可正式开车使用。 4、验布机运行中，严禁更换布卷或用棍棒拨弄布卷，防止卷入机器，损伤部件，更换布卷应在停机后进行。 5、经常检查机器轴承发热情况，必要时应予更换，每周对轴承加油一次经常做好日常保养工作，每月至少做一次清洁工作，每季度对传动链条进行清洗一次。 6、在运行中发现异常情况，立即关车，由维修人员检查修理后方可再行开车 7、下班后，切断电源。
纺纱工艺流程设备介绍
纺纱工艺流程设备介绍 一、纺织的定义 纺织原意是取自纺纱与织布的总称，但是随着纺织知识体系和学科体系的不断发展和完善，特别是非织造纺织材料和三维复合编织等技术产生后，纺织不仅是传统的纺纱和织布，也包括无纺布技术，三维编织技术，静电纳米成网技术等，所以，现代纺织是指一种纤维或纤维集合体的多尺度结构加工技术。 二、工艺流程及设备 纺纱按天然纤维分为棉纺、麻纺、绢纺、和毛纺，工艺流程和设备不尽相同。下面我们主要说说棉纺工艺流程及用到的设备。 纺织机把许多植物纤维捻在一起纺成线或纱，这些线或纱可用来织成布。 所有的纺纱机都只做两件事：首先把大量的短纤维聚合成松散的棉线，然后把棉线一点点的抽出来，捻搓成细密的棉线，棉线经过搓捻就变长了。 1、清棉工序： 开棉机：将紧压原棉松解成小的棉块或棉束，以方便混合、除杂。 清棉机：清除原棉中的大部分杂质、疵点及不宜纺纱的短纤维。
清棉机（亦称清弹机、开棉机、开清棉机等）是由分梳器和刺辊高速运转所产生的机械离心力来排除锦花中的杂质并将皮棉疏松，滚压成片，便于使用。 混棉机：将不同成分的原棉进行充分而均匀地混合。 成卷机：支撑一定重量、长度、厚薄均匀、外形良好的棉卷。 2、梳棉工序： 梳棉机（图1）：对清棉工序下机的棉卷经过刺辊、锡林盖板、道夫等工序进行分梳、除杂、混合成棉条入筒。 （图1） 3、精梳工序： 精梳机： （1）除杂：清除纤维中的棉结、杂质和纤维疵点。 （2）梳理：进一步分离纤维，排除一定长度以下的短纤维。 （3）牵伸：将棉条拉细到一定粗细，并提高纤维平行伸直度。 4、并条工序： 并条机： （1）并合：用6~8根棉条进行并合，改善棉条长片段不匀。 （2）牵伸：把棉条拉长抽细到规定重量，并进一步提高纤维伸直平行程度。（3）混合：利用并合与牵伸，根据工艺在并条机上进行棉条混合。 （4）成条：将圈条做成成型良好的熟条，有规则地盘放在棉条筒里。 5、粗纱工序：
纺纱工艺介绍
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.wendangku.net/doc/e52072796.html,） 纺纱工艺介绍 随着生活水平的提高，人们对纺织品式样和性能的需求也越来越广泛。尽管新潮、时尚化和个性化不断的催生出五彩缤纷的纺织品世界，但就环锭细纱机生产的纱线新产品而言，可以分为两大类，即原料型新产品和结构型新产品。原料型新产品就是一种或多种不同功能的新纤维进行纯纺或混纺生产的纱线新产品。原料型新产品一直是纺织工作者研究的重点，而结构型新产品是近几年发展较快的纱线产品，它是通过在细纱机进行机构改造或增加装置，改变纱线成纱机理，形成不同形态和结构的新产品。本文主要通过几种结构型新产品生产技术的分析研究，就该类新产品发展方向提出建议。 1、紧密纺 紧密纺是在传统环锭细纱机前罗拉的前面加一个集束区，使得纤维在被加捻前有一个整理集束的过程，减小甚至消除加捻三角区，使纤维聚集紧密，排列均匀顺直，边缘纤维减少，因而成纱毛羽减少，成纱条干和强力得到改善。目前紧密纺聚集纤维有两种方式： 一是通过气流聚集纤维； 二是通过机械的方式聚集纤维。 在紧密纺加捻成纱的过程中，纤维较顺直平行，结构良好，纤维的内外转移减少，须条表层纤维和两侧边缘纤维受到控制，纤维头端易被捻合到纱体内部，因此紧密纺纱条干均匀，强力提高，毛羽减少，而且耐摩擦性能提高。另外，在后续加工中可以省去烧毛、免去上蜡、减少织物起球，提高织机的效率，改善织物的印染效果。
在环锭细纱机进行紧密纺技术改造较复杂，要求较高，因此其改造和生产成本高。同时紧密纺对粗纱的条干和均匀度较高要求。紧密纺产品紧密、均匀、光泽好，适宜传统高档织物用，但并不能替代普通环锭纺纱，如起绒织物用纱及一些特殊风格产品用纱仍需在普通细纱机上完成。 2、缆型纺 在传统细纱工序中，一般都是由一根粗纱经牵伸成为一根细纱；缆型纺则不同，当经牵伸后的须条从细纱机前钳口输出时，有一个分割轮将其分割成两股以上的纤维束，纤维束在纺纱加捻力的作用下，围绕自身的捻心回转，获得少量捻度，这些带有一定捻度的纤维束向下移动汇交于一点，并围绕整根纱线的捻心积极回转，最后形成一种具有特殊风格，与传统纱线结构完全不同的新型纱线，这种纺纱方法即缆型纺纱。 缆型纺是为了解决针织面料在外力摩擦的作用下容易起球起毛而出现的。缆型纺纱线与传统单纱和赛络纱相比，纱线强力高，耐磨性好，毛羽少，织成的织物纹路清晰，不易起球。缆型纺的优点凸显于织造过程，断头少，开口清晰，修补工时少，提高了织造效率。另外缆型纺对原料要求低，适合纺低支产品。 3、包芯纱 在细纱机上生产包芯纱时，一般以化纤长丝为内芯，外包短纤维，短纤维粗纱从后罗拉喂入牵伸区，芯丝从前罗拉处喂入，与牵伸后的短纤维须条合并，加捻成包芯纱。芯丝分布在纱线的内部，短纤维分布包覆在芯丝的外层。芯丝可用涤纶、氨纶长丝，外包纤维可用棉、毛、麻、丝等天然纤维。在环锭细纱机上加工的包芯纱除了具有特殊的结构以外，还有很多优点，它可以利用芯纱化纤长丝优良的物理性能和外包短纤维良好的服用性能和表面特征，充分发挥两种纤维的特长并弥补它们的不足，包芯纱兼有长丝芯纱和外包短纤维的优良性能。 以氨纶长丝为芯纱，外包其他纤维制成的氨纶包芯纱目前应用最为广泛。在细纱机上生产氨纶包芯纱应注意以下几个问题：
纺织工艺设计流程
纺织工艺 纺织工艺流程包括纺纱工艺和织造工艺两部分。 纺纱工艺流程主要包括：清棉、梳棉、精梳、并条、粗纱、细纱。 织造工艺流程主要包括：络筒、整经、浆纱、穿经、织造、整理。 一、纺纱工艺流程主要设备及任务： 1、清棉工序： 开棉机：将紧压原棉松解成小的棉块或棉束，以方便混合、除杂。 清棉机：清除原棉中的大部分杂质、疵点及不宜纺纱的短纤维。 混棉机：将不同成分的原棉进行充分而均匀地混合。 成卷机：支撑一定重量、长度、厚薄均匀、外形良好的棉卷。 2、梳棉工序： 梳棉机（图1）：对清棉工序下机的棉卷经过刺辊、锡林盖板、道夫等工序进行分梳、除杂、混合成棉条入筒。
（图1）3、精梳工序： 精梳机： （1）除杂：清除纤维中的棉结、杂质和纤维疵点。 （2）梳理：进一步分离纤维，排除一定长度以下的短纤维。 （3）牵伸：将棉条拉细到一定粗细，并提高纤维平行伸直度。 4、并条工序： 并条机（图2）： （1）并合：用6~8根棉条进行并合，改善棉条长片段不匀。 （2）牵伸：把棉条拉长抽细到规定重量，并进一步提高纤维伸直平行程度。 （3）混合：利用并合与牵伸，根据工艺在并条机上进行棉条混合。（4）成条：将圈条做成成型良好的熟条，有规则地盘放在棉条筒里。
（图2） 5、粗纱工序： 粗纱机（图3）：对并条合成的熟条经过牵伸、加捻，使纱条具有一 定的强力，以利于粗纱卷绕，并有助于纱条在细纱机上的退绕。
（图3） 6、细纱工序： 细纱机（图4）：将粗纱牵伸拉细到所需细度，并加捻，形成具有一定捻度和强力的细纱并卷绕在筒管上。 （图4） 二、织造工艺流程主要设备及任务： 1、络筒工序： 络筒机：是将捻线机上下来的管纱重新卷绕成一定形状、容量大的筒子，同时消除纱线上的杂质和疵点，从而提高后序工序的生产率。2、整经工序： 整经机：按工艺设计要求，把一定根数的经纱，按规定的长度、幅宽，在一定张力的作用下平行卷绕在经轴上。 3、浆纱工序： 浆纱机：为了让丝的单纤维相互粘结，增加丝的断裂强度，以利于上
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。
纺织工艺流程
纺织工艺流程 纺织工艺流程包括纺织工艺和织造工艺两部分。 纺织工艺流程主要包括：清棉、梳棉、精梳、并条、粗纱、细纱。 织造工艺流程主要包括：络筒、整经、浆纱、穿经、织造、整理。 一、纺纱工艺流程主要设备及任务： 1、清棉工序： 开棉机：将紧压原棉松解成小的棉块或棉束，以方便混合、除杂。 清棉机：清除原棉中的大部分杂质、疵点及不宜纺纱的短纤维。 混棉机：将不同成分的原棉进行充分而均匀地混合。 成卷机：支撑一定重量、长度、厚薄均匀、外形良好的棉卷。 2、梳棉工序： 梳棉机（图1）：对清棉工序下机的棉卷经过刺辊、锡林盖板、道夫等工序进行分梳、除杂、混合成棉条入筒。 （图1） 3、精梳工序： 精梳机： （1）除杂：清除纤维中的棉结、杂质和纤维疵点。 （2）梳理：进一步分离纤维，排除一定长度以下的短纤维。 （3）牵伸：将棉条拉细到一定粗细，并提高纤维平行伸直度。 4、并条工序：
并条机（图2）： （1）并合：用6~8根棉条进行并合，改善棉条长片段不匀。 （2）牵伸：把棉条拉长抽细到规定重量，并进一步提高纤维伸直平行程度。（3）混合：利用并合与牵伸，根据工艺在并条机上进行棉条混合。 （4）成条：将圈条做成成型良好的熟条，有规则地盘放在棉条筒里。 （图2） 5、粗纱工序： 粗纱机（图3）：对并条合成的熟条经过牵伸、加捻，使纱条具有一定的强力，以利于粗纱卷绕，并有助于纱条在细纱机上的退绕。
（图3） 6、细纱工序： 细纱机（图4）：将粗纱牵伸拉细到所需细度，并加捻，形成具有一定捻度和强力的细纱并卷绕在筒管上。 （图4） 二、织造工艺流程主要设备及任务： 1、络筒工序： 络筒机：是将捻线机上下来的管纱重新卷绕成一定形状、容量大的筒子，同时消除纱线上的杂质和疵点，从而提高后序工序的生产率。 2、整经工序： 整经机：按工艺设计要求，把一定根数的经纱，按规定的长度、幅宽，在一定张力的作用下平行卷绕在经轴上。 3、浆纱工序： 浆纱机：为了让丝的单纤维相互粘结，增加丝的断裂强度，以利于上机的顺利织造。把整好的经轴放在浆纱机上，经过吸浆，通过烘箱烘干。 4、穿经工序： 穿经机：将经轴上的每一根经纱根据工艺设计要求，按照一定的次序穿入综丝和钢筘，并在经纱上插放停经片，已确定织造环节一切顺利。 5、织造工序： 梭织机（图5）：将经轴在梭织机上通过梭子导纬纱，按工艺要求交织成坯布，并卷绕成布卷。
纺纱原理各章复习题
第一章复习题： 1.简述纺纱的基本原理。 2.纺纱的系统主要有哪些？ 3.写出棉纺（精梳）系统纺纱工艺流程。 4.写出棉纺（混纺）系统纺纱工艺流程。 第二章复习题： 1.什么是纤维原料的初加工？主要天然纤维的初加工方法分别是什么？ 2.有哪两类轧棉方法，各有何特点？ 3.指出唛头（329）各符号代表什么含义？ 4.洗毛工艺有哪几个主要环节？ 5.麻纤维的脱胶方法有哪几种？ 6.绢纺原料的精炼工程包括那几个工序？ 7.解释洗净毛、炭化毛、精干麻、精干绵？ 第三章复习题： 1.简述原料选配的目的和原则。 2.什么叫原棉的分类与排队？各注意哪些问题？ 3.精梳毛纺原料选配主要采用哪几种方法？ 4.什么是混纺比？什么是投料比？两者间有何关系？ 5.涤/棉混纺时的设计干重混比为65/35，若涤纶和棉纤维的实际回潮率分别是0.4%和 13%，求涤/棉混纺时的湿重混比？ 6.纺纱原料的混合程度目前有哪几种检验方法？ 第四章复习题： 1.开松与除杂的工艺原则是什么？为什么？ 2.原料的开松方式主要有几种？说明自由状态与握持状态开松的特点？你知道都有那 些设备是采用自由式开松的？ 3.打手机械排除杂质的过程可分为哪三种情况？简述各自的除杂机理。 4.目前开松效果的评定方法有哪些？ 5.除杂效果评价有哪些指标？各是如何计算的？ 6.异性纤维指什么？在棉纺生产中，为什么要排除异性纤维？简述新型异性纤维分拣 装置的工作机理。 第五章复习题： 1.什么是棉板分割工艺长度、刺辊分割度、针面负荷、道夫转移率、分配系数、刺辊 附面层？ 2.两针面间实现梳理、剥取、起出的条件是什么？ 3.影响梳理机梳理作用因素主要有哪些？ 4.如输出纤维网的纤维结较多，分析主要是什么原因造成的？ 5.提高道夫转移率对梳理机的均匀混合作用有何影响？ 6.从刺棍附面层的定义、附面层内气流速度和压力的分布以及附面层内纤维和杂质的 运动特点等方面说明气流除杂的基本原理？ 7.除尘刀调节工艺有哪些？如增加落棉率，除尘刀应如何调节？ 8.金属针布的规格参数有哪些？ 第六章复习题： 1.棉纺精梳准备的工艺方式有哪几种？ 2.在精梳机的一个工作循环中，有哪几个阶段？分别是什么？在各个阶段精梳机主要
纺纱工艺流程
热烈欢迎东华大学郁教授及纺织学院师生！
棉纺纺纱工艺介绍 1、JC/C清梳联+环锭纺（清花梳棉一体式：高效、短流程）： 2、JC/C小梳棉（传统纺、环锭纺）
3、各工序主要任务：
4、主要工序工艺简单介绍 DK 针织纱DT 机织纱 C 普梳JC 精梳BJC 半精梳（精梳条与普梳条进行并条） 清梳联：清花梳棉一体式，实现开清棉和梳棉的两道工序的连接，缩短了工艺流程，短流程、高度自动化、高速度，一抓一开一混一清，主要适用于40s以下的品种。目前一套清梳联配18台高产梳棉机。 FA103双轴流开棉机：一次喂入，两次打手开松，高速度，第一打手412RPM，第二打手425RPM，除杂效率在25%～30%之间，由于高速度短绒率会有所增加。 FA109清棉机：三辊筒清棉，除杂效率在50%以上，第一辊筒速度845RPM，第二辊筒速度1425RPM，第三辊筒1980RPM，速比一般控制在1：1.8～2.3：4。 A045B凝棉器：实现棉流的传递，主要结构是一个风扇，后吸式传递。 A186系列梳棉/FA221系列梳棉： A186G主要机件刺辊1000RPM，锡林365RPM，道夫20RPM，盖板与锡林五点隔距（7、6、5、5、6）英丝<一英寸的千分之一>，紧隔距，能够高效除杂，设计落棉一般在6%左右，总牵伸倍数在100左右，FA221的结构与A186大同小异，产量A186系列在12kg/台时，FA221系列在28kg/台时。 精梳准备工序：FA306预并条+SR80条并卷，牵伸倍数为18倍左右，并合及牵仲倍数大于条卷→并卷工序，精梳落棉可降低2%，使用于中高支精梳纱。
熔体纺丝工艺要点
·概述 ·熔体纺丝工艺原理 ·装置纺丝工艺流程及特点简介·附加和辅助设备简介 第一篇 涤纶短纤维纺丝工艺部分 第一章合成纤维概述 合成纤维即用石油、天然气、煤及农副产品等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制成的纤维。其生产始于本世纪30年代中期，由于其性能优良，用途广泛，原料来源丰富，生产又不受气候或土壤条件的影响，所以合成纤维工业自建立以来，发展十分迅速。在品种方面，占主导地位的是涤纶、锦纶和晴纶。 合成纤维的纺丝成型方法主要有熔体纺丝法和溶液纺丝法两种。溶液纺丝是化学纤维传统的成型工艺，根据纺丝原液细流的凝固方式不同，又分为湿法纺丝和干法纺丝。 湿法纺丝是指纺丝溶液经混合、过滤和脱泡等纺前准备，送至纺丝机，通过计量泵、过滤器、连接管，进入喷丝头，从喷丝头毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的沉淀剂向细流扩散，高聚物在凝固浴中析出而形成纤维。湿法纺丝中的扩散和凝固是一些物理化学过程，但在某些化学纤维(如粘胶纤维)的湿法纺丝过程中，还同时发生化学变化，因此，湿法纺丝的成形过程是比较复杂的。 干法纺丝是指从喷丝头毛细孔中压出的原液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。由于通入甬道中的热空气流的作用，使原液细流中的溶剂快速挥发，挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走。在逐渐脱去溶剂的同时，原液细流凝固并伸长变细而形成初生纤维。在干法纺丝过程中，纺丝原液与凝固介质(空气)之间只有传热和传质过程，不发生任何化学变化。干法纺丝的成形过程与熔体纺丝有某些相似之处，它们都是在纺丝甬道中使高聚物液流的粘度达到某一极限值来实现凝固的，所不同的在于熔体纺丝时，这个过程是借温度下降而达到，而干法纺丝则是通过高聚物浓度的不断增大而完成的。 熔体纺丝是指成纤高聚物在高于其熔点10—40 C的熔融状态下，形成较稳定的纺丝熔体，然后通过喷丝孔挤出成型，熔体射流在空气或液体介质中冷却凝固，形成半成品纤维，再经过拉伸、热定型等后处理工序，即成为成品纤维。在纤维成形过程中，只发生熔体细流与周围空气的热交换，而没有传质过程，故熔体纺丝法较为简单。合成纤维的主要品种中，涤纶、锦纶和丙纶等均是以熔体纺丝法生产的。因此，熔体纺丝是合成纤维纺丝成型中最重要的方法。
纺纱生产工艺
倍捻工艺流程 实习报告内容摘要： 1、公司基本情况 2、实习岗位状况及要求（仪器设备状况、人员编制、岗位职能、 安全要求、技术要求） 3、实习过程（工艺流程、操作过程、参数、信息处理及机器设备 基本结构） 4、参考资料目录清单 5、结尾（创新性建议及心得体会） 一、企业简介及状况 鲁泰纺织股份有限公司为外商投资股份制企业，A、B股上市公司，是具有棉花种植、纺纱、漂染、织布、整理、制衣综合垂直生产能力的纺织企业集团，世界最大的高档色织面料生产厂商。 公司现有总资产70.19亿元，净资产27.69亿元，拥有纺纱、漂染、织布、整理、制衣等二十个生产工厂，八家控股子公司（鲁丰织染有限公司、新疆鲁泰丰收棉业有限责任公司、山东鲁泰环中制药有限公司、淄博鲁群纺织有限公司、鲁泰（香港）有限公司、北京思创服饰有限公司、北京鲁泰衬衫有限公司、淄博鑫胜热电有限公司（即纺纱三厂））。 公司现拥有从日本、德国、瑞士等国家引进的国际先进水平为主的15000多台（套）机器设备，纱锭58万枚，线锭8.4万枚，年产色织布13000万米、匹染面料4500万米、衬衣1500万件。公司主要
产品为纱线、色织布、衬衣三大系列，产品具有质量好、档次高、技术含量大、花色品种多等特色。公司产品衬衫、色织布、高支高密纯棉坯布、纱线分别在2004年、05年、06年、07年被国家质检总局认定为“中国名牌”，“鲁泰格蕾芬”衬衫于2007年再次通过“中国名牌”认定；2005年,“鲁泰格蕾芬”被评为“商务部重点培育和发展的出口名牌”并于 08年初被国家工商总局认定为“中国驰名商标”。2006年公司被中国产品质量协会评为“质量信誉AAA级企业”；产品100支纯棉色织面料荣获“出口商品免验”资格。2007年10月鲁泰公司被国家发改委、科技部等五部门评为“国家认定企业技术中心”，2008年8月公司被中国纺织工业协会、国家纺织产品研发中心认定为国家色织面料研发基地。 公司生产经营业绩一直位居全国纺织行业前列，产品85%销往日本、美国、英国、意大利、新西兰等30多个国家和地区。2007年公司合并销售收入38.11亿元，利润总额5.24亿元，出口创汇3.8 亿美元；2008年前三季度实现合并营业收入28.79亿元，出口创汇3.4亿美元，利润总额5.96亿元，继续保持增长趋势，名列全国色织行业前茅。 当前鲁泰公司正处在增强发展基础、积聚发展能量、增创发展方式的关键阶段。面对日趋严峻的市场竞争和复杂多变的国际、国内经济形势，公司将在“世界一流，百年鲁泰”总体发展目标的指引下，抓住历史发展机遇，继续深入学习和实践科学发展观，全面客观的分析当前经济形势，不断探索发展新途径，继续坚持“对社会负责、对