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1、第七章第七章合成纤维的纺丝与加工合成纤维的纺丝与加工第一节第一节化学纤维的基本知识化学纤维的基本知识第二节第二节成纤高聚物的特性成纤高聚物的特性第三节第三节聚酯短纤维的熔融纺丝与加工聚酯短纤维的熔融纺丝与加工第四节第四节聚丙烯腈纤维的湿法纺丝与加工聚丙烯腈纤维的湿法纺丝与加工第五节第五节聚丙烯腈纤维的干法纺丝与加工聚丙烯腈纤维的干法纺丝与加工成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 第一节第一节 化学纤维的基本知识化学纤维的基本知识 一、化学纤维的分类一、化学纤维的分类成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 纤维素纤维：粘胶纤维（人造棉、毛等）纤维素纤维：粘胶纤维（人造棉、毛等）人造纤维人造纤维 醋酸纤
2、维（人造丝：宛如丝绸，质地柔软）醋酸纤维（人造丝：宛如丝绸，质地柔软） 蛋白质纤维蛋白质纤维 尼龙（锦纶）：坚牢耐磨，如尼龙尼龙（锦纶）：坚牢耐磨，如尼龙6 6、尼龙、尼龙6666 涤纶：聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，抗皱免烫涤纶：聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，抗皱免烫 维纶：聚乙烯醇缩醛纤维，坚牢耐穿维纶：聚乙烯醇缩醛纤维，坚牢耐穿合成纤维合成纤维 丙纶：聚丙烯纤维，快干挺爽丙纶：聚丙烯纤维，快干挺爽 氯纶：聚氯乙烯纤维，轻柔保暖氯纶：聚氯乙烯纤维，轻柔保暖 氨纶：聚氨酯纤维，弹性最好氨纶：聚氨酯纤维，弹性最好化化学学纤纤维维成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 化化学学纤纤维维：由由各各种种不不同同
3、的的原原料料，经经过过化化学处理和机械加工方法制得的纺织纤维。学处理和机械加工方法制得的纺织纤维。 人人造造纤纤维维：利利用用某某些些天天然然高高分分子子化化合合物物制得的化学纤维。制得的化学纤维。 合合成成纤纤维维：利利用用石石油油、天天然然气气、煤煤等等为为原原料料合合成成聚聚合合物物，然然后后经经纺纺丝丝而而成成的的化化学学纤纤维。维。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 二、化学纤维及其纺织品的命名二、化学纤维及其纺织品的命名 1.1.人人造造纤纤维维的的短短纤纤维维一一律律称称为为“纤纤”，如醋酸纤维等。如醋酸纤维等。 2.2.合合成成纤纤维维的的短短纤纤维维一一律律称称为为“纶纶”，
4、如涤纶、氯纶等。如涤纶、氯纶等。3.3.合合成成和和人人造造纤纤维维的的长长丝丝则则在在其其名名称称后后加加“丝丝”字，或将字，或将“纤纤”“”“纶纶”改为改为“丝丝”。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 4.4.人人造造纤纤维维按按其其制制造造方方法法及及所所用用溶溶剂剂的的不不同，给予不同的命名；同，给予不同的命名； （1 1）黏黏胶胶纤纤维维：由由于于生生产产过过程程，必必须须制制成成粘胶状的溶液。粘胶状的溶液。 （2 2）富富强强纤纤维维：是是粘粘胶胶纤纤维维的的改改良良品品种种，性能比较高，伸度小。性能比较高，伸度小。 （3 3）醋酸纤维：生产中要用醋酸或醋酸酐。）醋酸纤维：生产中要
5、用醋酸或醋酸酐。 5. 5.合成纤维：依照其原料构成的物质而命合成纤维：依照其原料构成的物质而命名，如氯纶、丙纶等名，如氯纶、丙纶等成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 三三 合成纤维的一些基本概念合成纤维的一些基本概念 1. 1.纤维：是一种比较柔软的细而长的物质。纤维：是一种比较柔软的细而长的物质。 纺织纤维长径比一般大于纺织纤维长径比一般大于10001000，直径为几微，直径为几微米至几十微米，长为米至几十微米，长为25mm.25mm. 2. 2.异形截面纤维异形截面纤维 为改善纤维的手感、回弹性、起球性和光泽为改善纤维的手感、回弹性、起球性和光泽等性能，制得各种不同截形状的纤维或中空纤维
6、等。等性能，制得各种不同截形状的纤维或中空纤维等。 3. 3.长丝：长度以千米记的光滑而且有光泽的长丝：长度以千米记的光滑而且有光泽的丝。丝。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 4. 4.短纤维：长度为几厘米至十几厘米的短纤维：长度为几厘米至十几厘米的短段。短段。 5. 5.丝束：由几万直至百万根单丝汇成一丝束：由几万直至百万根单丝汇成一束，用来切断成短纤维。束，用来切断成短纤维。 6. 6.变形纱：指所有经过变形加工的丝和变形纱：指所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝和膨体纱等。纱，如弹力丝和膨体纱等。 7. 7.弹力丝：伸缩性、蓬松性好，厚度、弹力丝：伸缩性、蓬松性好，厚度、轻度、不透明度、
7、覆盖度和外观特征等接近轻度、不透明度、覆盖度和外观特征等接近毛织品。毛织品。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件第二节成纤高聚物的特性一一. 成纤高聚物的性能要求成纤高聚物的性能要求 1. 1.机械强度高、弹性模量大；机械强度高、弹性模量大； 2. 2.伸长率适当；伸长率适当； 3. 3.耐热性、耐老化性优良；耐热性、耐老化性优良； 4. 4.溶液纺丝时，有适当溶剂、粘度适当；溶液纺丝时，有适当溶剂、粘度适当； 5. 5.熔点和软化点应比允许的使用温度高；熔点和软化点应比允许的使用温度高； 6. 6.染色性、对水及化学物质的稳定性好染色性、对水及化学物质的稳定性好。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工
8、课件 二二. .成纤高聚物的结构特征成纤高聚物的结构特征 1.成成纤纤高高聚聚物物应应是是线线形形高高分分子子，支支链链尽尽量量少、无交联，没大侧基；少、无交联，没大侧基；2.分分子子链链上上应应有有极极性性基基团团（氢氢键键）（不不是是必要条件，如聚丙烯等）；必要条件，如聚丙烯等）；3.分子量高，分子量分布应窄；分子量高，分子量分布应窄；4.化学和空间结构规整；化学和空间结构规整；5.非非结结晶晶成成纤纤高高聚聚物物的的玻玻璃璃化化转转变变温温度度应应高于使用温度，高于使用温度，6.最好能结晶；最好能结晶；7.具有一定的亲水基团等。具有一定的亲水基团等。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 三
9、三. .成纤高聚物的温度特性及热稳定性成纤高聚物的温度特性及热稳定性 1. 1.成纤高聚物的温度特性成纤高聚物的温度特性 （1 1）纤维的使用温度范围：）纤维的使用温度范围： .一一般般纤纤维维的的使使用用温温度度使使用用范范围围：-50-505050； . .国防及特殊用途的纤维：国防及特殊用途的纤维：100100以上。以上。 成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 （2 2）成纤高聚物的温度特性（主要与其玻璃化）成纤高聚物的温度特性（主要与其玻璃化温度、粘流温度和熔化温度等有关，见表温度、粘流温度和熔化温度等有关，见表7-17-1） （3 3）影响温度特性的主要因素）影响温度特性的主要因素 .
10、 .大分子的极性增大，熔化温度提高。大分子的极性增大，熔化温度提高。 如聚酰胺等。如聚酰胺等。 . .大分子链中引入刚性苯基，熔化温度明显提大分子链中引入刚性苯基，熔化温度明显提高。如聚酯等。高。如聚酯等。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件表表7-1成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 （4 4）主要成型加工温度范围）主要成型加工温度范围 .成成纤纤高高聚聚物物的的加加工工一一般般在在高高于于玻玻璃璃化化温温度度条条件下进行；件下进行；.纺丝过程一般在粘流态进行；纺丝过程一般在粘流态进行；.纺丝成型过程在粘流态向高弹态转化的过程；纺丝成型过程在粘流态向高弹态转化的过程；.纤纤维维的的取取向向过过
11、程程和和松松弛弛热热处处理理一一般般在在TgTgTmTm之间进行。之间进行。 成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 2. 2.成纤高聚物的热稳定性成纤高聚物的热稳定性 （1 1）无氧高温情况）无氧高温情况 . .发生大分子链断裂，分子量降低；发生大分子链断裂，分子量降低； . .脱去小分子物质，然后进一步交联；脱去小分子物质，然后进一步交联； 如聚氯乙烯脱出氯化氢、醋酸纤维脱出醋酸或如聚氯乙烯脱出氯化氢、醋酸纤维脱出醋酸或醋酸酐。醋酸酐。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.在热作用下，有些大分子链会产生分子内在热作用下，有些大分子链会产生分子内的环化反应生成环状大分子。的环化反应生成环状大分子。
12、.杂链高聚物杂链高聚物 A. A.可能产生大分子链段的交换反应，分子量可能产生大分子链段的交换反应，分子量分布更均匀；分布更均匀； B. B.高温下，可能发生水解、酸解、醇解、胺高温下，可能发生水解、酸解、醇解、胺解等；解等； C. C.更高温度下，可能产生更深裂解，产生低更高温度下，可能产生更深裂解，产生低分子挥发物。分子挥发物。 成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 （2 2）在氧气作用下，产生热氧化降解：）在氧气作用下，产生热氧化降解： . .分子量降低；分子量降低； . .产生含氧化合物，如醛、酮、醚、酸、产生含氧化合物，如醛、酮、醚、酸、酯等。酯等。 会影响高聚物的成型加工性能和使用性
13、能会影响高聚物的成型加工性能和使用性能等。等。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 四四. .成纤高聚物的结晶性能成纤高聚物的结晶性能 1.1.成纤高聚物多为结晶性的成纤高聚物多为结晶性的 原因：纺丝成型和拉伸取向后，结晶度高，原因：纺丝成型和拉伸取向后，结晶度高，分子结构较稳定，耐热性高，纤维形状稳定；分子分子结构较稳定，耐热性高，纤维形状稳定；分子链间相互作用力较大，所以取向结晶后纤维强度高，链间相互作用力较大，所以取向结晶后纤维强度高，模量高，同时具有较好的耐磨性及其它综合性能。模量高，同时具有较好的耐磨性及其它综合性能。 无定型高聚物模量和强度较低，变形较大，无定型高聚物模量和强度较低，
14、变形较大，耐热性差，尤其玻璃化转变温度低于耐热性差，尤其玻璃化转变温度低于40406060时无时无使用价值；当玻璃化转变温度超过使用价值；当玻璃化转变温度超过60608080时，才时，才有使用价值。有使用价值。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 2 2影响结晶行为的主要因素影响结晶行为的主要因素 （1 1）高分子链化学结构和空间结构的规整性）高分子链化学结构和空间结构的规整性 （2 2）高分子链的活动性（柔曲性）高分子链的活动性（柔曲性） （3 3）高聚物的热力学性质和结晶过程的动力）高聚物的热力学性质和结晶过程的动力学因素学因素( (结晶温度：结晶温度：TgTgTm)Tm) . .低温时，分
15、子链的活动性很小，结晶作用低温时，分子链的活动性很小，结晶作用需要时间很长；需要时间很长； . .温度太高时，分子链活动性太强，难以实温度太高时，分子链活动性太强，难以实现有序排列。现有序排列。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 3 3结晶对纤维拉伸行为的影响结晶对纤维拉伸行为的影响 结晶度高，纤维的拉伸性能可能降低；如聚丙结晶度高，纤维的拉伸性能可能降低；如聚丙烯的拉伸行为。烯的拉伸行为。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 五分子链的结构对成纤高聚物性能的影响五分子链的结构对成纤高聚物性能的影响 1 1分子主链分子主链 （1 1）碳链高聚物中可能有双键和环化基团；）碳链高聚物中可能有双键和环
16、化基团； （2 2）杂杂链链高高聚聚物物中中可可能能有有-S-、-O-、-N-、-Si-等等键及环化基团等。键及环化基团等。 这些不同的键和基团的存在，改变了分子链间这些不同的键和基团的存在，改变了分子链间的作用力和链的内旋转能力，使链的柔曲性发生变化，的作用力和链的内旋转能力，使链的柔曲性发生变化，使分子链的构象和结晶能力发生变化，最终影响了纤使分子链的构象和结晶能力发生变化，最终影响了纤维的结构和性能。维的结构和性能。 比如，尼龙纤维分子链上的亚甲基的影响等。比如，尼龙纤维分子链上的亚甲基的影响等。 成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 2 2取代基取代基 对分子中的电荷密度的分配有影响，分
17、子极性对分子中的电荷密度的分配有影响，分子极性发生变化。发生变化。 以上的影响，必然引起相变温度、力学性能和电以上的影响，必然引起相变温度、力学性能和电学性能等的变化。学性能等的变化。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 3 3分子量的影响分子量的影响 如表如表7-11-27-11-2所表示。所表示。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件表表7-2成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 4 4分子量分布分子量分布 不应含有分子量过低和过高的级分。不应含有分子量过低和过高的级分。 低分子量级分过多，分布宽，纤维强低分子量级分过多，分布宽，纤维强度降低；度降低； 高分子量级分过多，高聚物液体或熔高分子量级分
18、过多，高聚物液体或熔体黏度急剧增大，出现凝胶型的颗粒而难于体黏度急剧增大，出现凝胶型的颗粒而难于拉伸取向。拉伸取向。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 六成纤高聚物的其它性能六成纤高聚物的其它性能 1 1吸附性能吸附性能 （1 1）原因：分子链上的羟基和酰胺基等）原因：分子链上的羟基和酰胺基等引起的。引起的。 （2 2）含有极性基团的比例越大，对水蒸）含有极性基团的比例越大，对水蒸气的吸附能力越大。力学性能降低越多。气的吸附能力越大。力学性能降低越多。 如纤维素吸附能力最强，吸水后分子如纤维素吸附能力最强，吸水后分子间的作用力明显消弱。间的作用力明显消弱。 成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件
19、2 2电性能电性能 （1 1）电阻高，纺纱中因摩擦产生电荷，给纺纱带）电阻高，纺纱中因摩擦产生电荷，给纺纱带来困难。来困难。 （2 2）介电性）介电性 即承受高压电的能力，取决于分子即承受高压电的能力，取决于分子结构和基团的性能，也与纤维中的杂质有关。结构和基团的性能，也与纤维中的杂质有关。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 3 3防腐蚀性能（对酸、碱、盐及氧防腐蚀性能（对酸、碱、盐及氧化剂等作用的稳定性）化剂等作用的稳定性） 可引起纤维大分子降解、断裂、强度可引起纤维大分子降解、断裂、强度降低等。降低等。 如滤布用的防腐纤维为过氯乙烯纤维；如滤布用的防腐纤维为过氯乙烯纤维； 聚丙烯腈纤维不耐
20、强酸，易水解生成聚丙烯腈纤维不耐强酸，易水解生成酰胺基；纤维素不耐碱。酰胺基；纤维素不耐碱。 成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件 4 4染色性能染色性能 主要取决于分子链上的极性基团，如聚酯、聚酰主要取决于分子链上的极性基团，如聚酯、聚酰胺、纤维素纤维、聚乙烯醇等有极性基团，所以容易胺、纤维素纤维、聚乙烯醇等有极性基团，所以容易染色。但聚丙烯腈不易染色，通过共聚可以解决。染色。但聚丙烯腈不易染色，通过共聚可以解决。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件第三节第三节 聚酯短纤维的熔融纺丝与加工聚酯短纤维的熔融纺丝与加工一一.熔融纺丝熔融纺丝二二.熔融纺丝的主要优点熔融纺丝的主要优点三三.熔融纺丝的工
21、艺过程及工艺条件熔融纺丝的工艺过程及工艺条件四四.聚酯短纤维的后处理聚酯短纤维的后处理成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件第三节 聚酯短纤维的熔融纺丝与加工一一熔融纺丝熔融纺丝纤维切片在螺杆式纺丝机中熔融塑化为熔体后，在压力下纤维切片在螺杆式纺丝机中熔融塑化为熔体后，在压力下熔体通过喷丝头小孔而形成液体细流，经冷却、卷绕等处理而熔体通过喷丝头小孔而形成液体细流，经冷却、卷绕等处理而成为初生纤维的纺丝方法称为熔融纺丝。成为初生纤维的纺丝方法称为熔融纺丝。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件二主要优点二主要优点1设备结构简单，可分段加热。设备结构简单，可分段加热。2树脂熔融均匀，加热熔融高聚物时间短。
22、树脂熔融均匀，加热熔融高聚物时间短。3生产效率高。生产效率高。4.纤维细度可达纤维细度可达0.2520特。特。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件三熔融纺丝工艺流程和工艺条件三熔融纺丝工艺流程和工艺条件1纺丝工艺过程纺丝工艺过程切片熔融塑化 计量泵 纺丝箱体喷丝头组件恒温恒湿丝室冷却套筒给油给湿 牵引辊收丝筒 后处理成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件图7-1熔融纺丝示意图1喷丝头2喷丝板3甬道4通道下部5上油盘6纺丝盘7卷绕装置成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件2纺丝工艺条件纺丝工艺条件（1）纺丝温度：一般为）纺丝温度：一般为290300，箱体温度为，箱体温度为285290。.纺丝温度过高时，导
23、致热降解，熔体黏度下降，纺丝温度过高时，导致热降解，熔体黏度下降，造成气泡丝。造成气泡丝。.纺丝温度过低时，熔体粘度增高，熔体输送困纺丝温度过低时，熔体粘度增高，熔体输送困难，组件内压力升高而出现漏浆现象。难，组件内压力升高而出现漏浆现象。.纺丝温度过高或过低，均会出现异常丝。纺丝温度过高或过低，均会出现异常丝。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（2）纺丝压力纺丝压力.低压纺丝：低压纺丝：0.50.9MPa.需要升高纺丝温度，改善熔体流变性能，需要升高纺丝温度，改善熔体流变性能，易引起热降解。易引起热降解。.高压纺丝：高压纺丝：15MPa以上。以上。组件内滤层厚而密，熔体在高压下强制通组件内滤
24、层厚而密，熔体在高压下强制通过滤层会产生大的压力降，使熔体温度升高。过滤层会产生大的压力降，使熔体温度升高。高压纺丝可降低纺丝箱体的温度。高压纺丝可降低纺丝箱体的温度。（10MPa34）成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（3）丝条的丝条的冷却固化条件冷却固化条件.冷却温度冷却温度：一般为：一般为302。A.温度过高，冷却速度下降，冷却时间延长，断头增多。温度过高，冷却速度下降，冷却时间延长，断头增多。原因：丝经不起拉伸。原因：丝经不起拉伸。B.温度过低，冷却速度增大，冷却时间缩短，温度过低，冷却速度增大，冷却时间缩短，“空心空心”增增多。多。原因：外层急冷变硬，内层冷却收缩，中心出现空心。原因
25、：外层急冷变硬，内层冷却收缩，中心出现空心。.冷却风的湿度：一般为冷却风的湿度：一般为7080%。.吹风速度：一般为吹风速度：一般为0.30.4m/s。纺丝速度提高或孔数增多，吹风速度应增大纺丝速度提高或孔数增多，吹风速度应增大成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（4）纺丝速度）纺丝速度.纺丝速度纺丝速度1000m/min时，后拉伸倍数约时，后拉伸倍数约4倍。倍。.纺丝速度纺丝速度1700m/min时，后拉伸倍数约时，后拉伸倍数约3.5倍倍拉伸倍数则取决于纺丝速度。拉伸倍数则取决于纺丝速度。.拉伸比达到拉伸比达到100左右。左右。.大分子受拉伸而取向，但取向度不大。大分子受拉伸而取向，但取向度不
26、大。原因：大部分取向为可逆的，即可以解取向。原因：大部分取向为可逆的，即可以解取向。.拉伸倍数太大时，过程不易控制。拉伸倍数太大时，过程不易控制。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（5）给油给湿处理）给油给湿处理.目的目的:提高丝束的集束性、抗静电性和平提高丝束的集束性、抗静电性和平滑性，以满足纺丝、拉伸和后加工的要求。滑性，以满足纺丝、拉伸和后加工的要求。.油剂的组成：润滑剂、抗静电剂、集束剂、油剂的组成：润滑剂、抗静电剂、集束剂、乳化剂和调整剂等。乳化剂和调整剂等。.含油率一般为：含油率一般为：0.3%0.4%.（6）卷绕车间的温湿度）卷绕车间的温湿度.温度：冬天为温度：冬天为20，夏天为
27、，夏天为2527。.湿度：湿度：60%70%。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件四聚酯短纤维的后处理四聚酯短纤维的后处理1工艺流程工艺流程集集束束拉拉伸伸热热定定型型加加捻捻卷卷曲曲变形加工变形加工切断切断打包打包成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件2工艺条件工艺条件（1）集束）集束：将若干个盛丝筒的丝条合并，集中成：将若干个盛丝筒的丝条合并，集中成工艺规定粗度的大股丝束。工艺规定粗度的大股丝束。.集束前的准备：需在恒温恒湿下存放一段时间。集束前的准备：需在恒温恒湿下存放一段时间。主要作用：主要作用：A.使内应力减小或消除。使内应力减小或消除。B.予取向度降低致平衡值。予取向度降低致平衡值。C.
28、使油剂扩散均匀，改善纤维的拉伸性能。使油剂扩散均匀，改善纤维的拉伸性能。.一般在一般在301（股）（股）752（股）（股）成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（2）拉伸：）拉伸：两次拉伸，以三台七辊机两次拉伸，以三台七辊机进行进行。.拉伸温度：拉伸温度：A.第一次拉伸温度：一般在第一次拉伸温度：一般在7090。（Tg以上）以上）a.温度升高，丝条屈服应力和拉伸应力温度升高，丝条屈服应力和拉伸应力减小，有利拉伸。减小，有利拉伸。b.温度太高，会发生流动形变。温度太高，会发生流动形变。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件B.二次拉伸温度：一般在二次拉伸温度：一般在150（棉型）（棉型）180（毛型）（
29、毛型）a.取向度提高，结晶度提高，取向度提高，结晶度提高，Tg提高，温度应提高，温度应提高。提高。b.拉伸温度太低，会加大拉伸应力，使纤维断头拉伸温度太低，会加大拉伸应力，使纤维断头增多。增多。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.拉伸速度拉伸速度A.V1一般为一般为3045m/min,V3一般为一般为140180m/min,毛型则低些。毛型则低些。B.拉伸速度提高使拉伸应力增大。拉伸速度提高使拉伸应力增大。通过提高拉伸温度降低拉伸应力，提高拉伸速度。通过提高拉伸温度降低拉伸应力，提高拉伸速度。C.拉伸速度超过一定值时，拉伸应力有降低的拉伸速度超过一定值时，拉伸应力有降低的趋势。趋势。原因：原因
30、：拉伸过程发热，使拉伸纤维的实际温度拉伸过程发热，使拉伸纤维的实际温度升高，从而应力减小。升高，从而应力减小。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.拉伸倍数及其分配拉伸倍数及其分配A.总拉伸倍数：总拉伸倍数：4.04.4倍，第一次拉倍，第一次拉伸倍数为其伸倍数为其85%左右为好。左右为好。B.拉伸倍数小于自然拉伸倍数时，纤维拉伸倍数小于自然拉伸倍数时，纤维中细径没有扩展到整个纤维，未拉伸丝较多，中细径没有扩展到整个纤维，未拉伸丝较多，没有使用价值。没有使用价值。C.拉伸倍数达到最大拉伸倍数时，纤拉伸倍数达到最大拉伸倍数时，纤维就要断裂。维就要断裂。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.拉伸点控制拉
31、伸点控制A.拉伸点：拉伸过程中出现细径的位置叫做控拉伸点：拉伸过程中出现细径的位置叫做控制点（控制区）。制点（控制区）。原因：由于各单根纤维的细径往往在原因：由于各单根纤维的细径往往在23cm的的区域内展开。区域内展开。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件B.拉伸点（区）的距离越短越好。拉伸点（区）的距离越短越好。C.拉伸点的控制：拉伸点的控制：a.通通过过加加热热，使使纤纤维维内内部部形形成成稳稳定定的的温温度度梯梯度度，当当实实际际温温度度达达到到在在响响应应拉拉伸伸应应力力能能发发生生屈屈服服变形时，出现细径。变形时，出现细径。b.加热拉伸时屈服应力明显降低，纤维生热加热拉伸时屈服应力明显
32、降低，纤维生热减小，加之热传导，实际温升明显减低，近似等减小，加之热传导，实际温升明显减低，近似等温拉伸，拉伸均匀性大大改善。温拉伸，拉伸均匀性大大改善。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（3）卷曲）卷曲.作用作用改善纤维的纺织性能，提高短纤维与棉、改善纤维的纺织性能，提高短纤维与棉、毛之间的混纺抱合力。毛之间的混纺抱合力。.聚酯短纤维的卷曲数（卷曲度）聚酯短纤维的卷曲数（卷曲度）棉型：棉型：57个个/cm毛型：毛型：35个个/cm成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.卷曲方法卷曲方法A.化学方法化学方法B.机械方法机械方法填塞箱式卷曲机由上下卷曲轮、卷曲刀、卷曲填塞箱式卷曲机由上下卷曲轮、卷曲
33、刀、卷曲箱和加压机构等组成，丝束经导辊被上下卷曲轮夹住箱和加压机构等组成，丝束经导辊被上下卷曲轮夹住送入卷曲箱中，上卷曲轮采用压缩空气加压，并通过送入卷曲箱中，上卷曲轮采用压缩空气加压，并通过重锤来调节丝束在卷曲箱中所受的压力，使丝束在卷重锤来调节丝束在卷曲箱中所受的压力，使丝束在卷曲箱中受挤压而卷曲。曲箱中受挤压而卷曲。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（4）热定型）热定型.目的：消除纤维在拉伸时产生的内应力，目的：消除纤维在拉伸时产生的内应力，使大分子发生一定程度的松弛，提高纤维的结晶度，使大分子发生一定程度的松弛，提高纤维的结晶度，改善纤维的弹性，降低纤维的热收缩率，使其尺寸改善纤维的弹
34、性，降低纤维的热收缩率，使其尺寸稳定。稳定。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.热定型机热定型机A.链板式热定型机链板式热定型机B.圆网式热定型机圆网式热定型机C.热辊式热定型机：热辊式热定型机：主要适用于高强低伸型短纤维。在一定张力下进主要适用于高强低伸型短纤维。在一定张力下进行紧张热定型，然后进行卷曲、松弛热定型等。行紧张热定型，然后进行卷曲、松弛热定型等。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.热定型的条件热定型的条件A.干燥温度为干燥温度为110115。B.松弛热定型温度为松弛热定型温度为120130。C.紧张热定型温度为紧张热定型温度为170左右。左右。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件
35、（5）切断和打包）切断和打包.棉型短纤维：棉型短纤维：3538mm,偏差不大于偏差不大于6%，最长纤维量不大于最长纤维量不大于2%。.中长纤维：中长纤维：5176mm.粗梳毛纺的毛型短纤维：粗梳毛纺的毛型短纤维：6476mm.精梳毛纺的毛型短纤维：精梳毛纺的毛型短纤维：89114mm.可根据用户要求切成可根据用户要求切成51114mm的短纤维。的短纤维。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件第五节第五节聚丙烯腈纤维的湿法成型加工聚丙烯腈纤维的湿法成型加工一一.湿法纺丝湿法纺丝二二.常用溶剂常用溶剂三三.工艺流程工艺流程四四.工艺条件的控制工艺条件的控制成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件一、湿法纺丝
36、一、湿法纺丝将适当浓度的纺丝浓溶液由喷丝头喷出黏液将适当浓度的纺丝浓溶液由喷丝头喷出黏液细流，进入凝固浴；黏液细流中的溶剂向凝固浴中细流，进入凝固浴；黏液细流中的溶剂向凝固浴中扩散，同时凝固剂则向粘液细流中渗透，因而黏液扩散，同时凝固剂则向粘液细流中渗透，因而黏液细流凝固形成初生纤维，这种方法称为湿法纺丝。细流凝固形成初生纤维，这种方法称为湿法纺丝。二、常用的溶剂：二、常用的溶剂：二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硫氰酸钠的二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硫氰酸钠的水溶液等。水溶液等。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件三工艺流程三工艺流程1准备：纺丝溶液的配制准备：纺丝溶液的配制脱单体脱单体脱脱气泡气泡过滤
37、过滤2纺丝：纺丝：（1）用计量泵定量地将纺丝溶液压入烛形过滤）用计量泵定量地将纺丝溶液压入烛形过滤器过滤。器过滤。（2）将溶液经鹅颈管有喷丝头喷出黏液细流）将溶液经鹅颈管有喷丝头喷出黏液细流（孔径为（孔径为0.08mm,26孔）。孔）。（3）粘液细流经凝固浴凝固成丝。）粘液细流经凝固浴凝固成丝。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件3后处理：后处理：预热浴拉伸预热浴拉伸蒸汽加热拉伸蒸汽加热拉伸水洗水洗上油上油干燥热定型干燥热定型卷曲卷曲切断切断成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件图7-2湿法纺丝示意图1，7纺丝头2凝固浴3拉伸盘4卷绕装置5管子6喇叭槽平式纺丝法沉淀池纺丝法立式纺丝法喇叭漏斗法成型工
38、艺学合成纤维的纺丝与加工课件四工艺条件的控制四工艺条件的控制1纺丝工艺条件纺丝工艺条件（1）纺丝液浓度：）纺丝液浓度：PAN含量为含量为1214%,NaSCN含量为含量为44%，余为水。，余为水。.浓度提高，初生纤维密度增大，结构均一性浓度提高，初生纤维密度增大，结构均一性提高，机械强度提高，生产效率提高。提高，机械强度提高，生产效率提高。.浓度太高时，机械性能变化不明显，而黏度浓度太高时，机械性能变化不明显，而黏度明显提高，流动性不良。明显提高，流动性不良。.浓度太低时，无法形成具有一定强度的冻浓度太低时，无法形成具有一定强度的冻胶体，因而不能形成纤维。胶体，因而不能形成纤维。成型工艺学合成
39、纤维的纺丝与加工课件纤维性能与纺丝液浓度的关系纤维性能与纺丝液浓度的关系浓度浓度/%12.8712.3311.76纤度纤度3.633.503.35干强干强/克克/旦旦3.333.402.73干伸干伸/%33.430.429.3成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（2）凝固浴）凝固浴.凝固浴浓度：凝固浴浓度：914%硫氰酸钠的水溶液硫氰酸钠的水溶液A.浓度太低时：浓度太低时：a.双扩散速度提高，表层凝固过于激烈，皮双扩散速度提高，表层凝固过于激烈，皮层厚度增加，导致拉伸性能变坏。层厚度增加，导致拉伸性能变坏。b.皮层影响原液和凝固浴间的双扩散，内凝皮层影响原液和凝固浴间的双扩散，内凝固变慢。固变慢
40、。c.皮芯层结构差异变大，收缩不均，内应力皮芯层结构差异变大，收缩不均，内应力不均，产生孔洞，结构疏松，光泽下降。不均，产生孔洞，结构疏松，光泽下降。d.初生纤维经拉伸时，易拉断，产生毛丝，初生纤维经拉伸时，易拉断，产生毛丝，手感变硬，色泽变白，强度和伸度都很差。手感变硬，色泽变白，强度和伸度都很差。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件B.浓浓度度太太高高时时：扩扩散散速速度度太太慢慢，造造成成凝凝固固难难和和不不易易生生头头，初初生生纤纤维维过过分分溶溶胀胀导导致致出出浴浴处处发发生生坠荡现象，易断裂，并丝等。坠荡现象，易断裂，并丝等。C.“双扩散双扩散”过程过程一一方方面面，初初生生纤纤维维
41、中中的的硫硫氰氰酸酸钠钠向向凝凝固固浴浴中中扩扩散散；另另一一方方面面，凝凝固固浴浴中中的的硫硫氰氰酸酸钠钠向向黏黏液液细细流流中中扩扩散散，由由于于黏黏液液细细流流中中的的硫硫氰氰酸酸钠钠的的浓浓度度远远大大于于凝凝固固浴浴中中的的硫硫氰氰酸酸钠钠的的浓浓度度，所所以以总总的的结结果果是是黏黏液液细细流流中中的的硫硫氰氰酸酸钠钠浓浓度度降降低低，聚聚丙丙烯烯晴晴在在细细流流中中失失去去了了溶溶解解性性能能，大大分分子子逐逐渐渐相相互互凝凝聚聚靠靠拢拢，并并将将部部分分水水分分子子挤挤出出体体系系之之外外，从从而而有有液液态态转变为固态，即形成了初生纤维。转变为固态，即形成了初生纤维。成型工艺
42、学合成纤维的纺丝与加工课件.凝固浴温度：一般为凝固浴温度：一般为1012。A.凝固温度降低，扩散速度减慢，凝固过程均凝固温度降低，扩散速度减慢，凝固过程均匀，初生纤维结构紧密，纤维网络骨架较细，而且网匀，初生纤维结构紧密，纤维网络骨架较细，而且网络结点的密集度较大，微纤间连接点密度高，纤维的络结点的密集度较大，微纤间连接点密度高，纤维的结构加强，强度和勾强提高。结构加强，强度和勾强提高。B.凝固浴温度升高，纤维的强度和延伸度下降，凝固浴温度升高，纤维的强度和延伸度下降，尤其是强度更为敏感尤其是强度更为敏感.成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件C.凝固浴温度太高时，凝固过快，纤维的截面凝固浴温度太
43、高时，凝固过快，纤维的截面由圆形变为不规则的肾形。并有空洞出现，纤维严由圆形变为不规则的肾形。并有空洞出现，纤维严重失透，泛白，形成皮芯结构，内外层差别增大，重失透，泛白，形成皮芯结构，内外层差别增大，内应力增大，强度降低。内应力增大，强度降低。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件D.凝固浴温度太低时，凝固速度慢，芯层凝固浴温度太低时，凝固速度慢，芯层凝固不充分，易产生毛丝等。凝固不充分，易产生毛丝等。凝固浴温度对纤维的性能的影响凝固浴温度对纤维的性能的影响温度温度/2101825强度强度/克克/旦旦3.02.61.51.1.凝固浴的循环量凝固浴的循环量A.作用：作用：a.减小凝固浴的浓度差。减
44、小凝固浴的浓度差。b.减小凝固浴的温度差。减小凝固浴的温度差。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.凝固浴的循环量凝固浴的循环量A.作用：作用：a.减小凝固浴的浓度差。减小凝固浴的浓度差。b.减小凝固浴的温度差。减小凝固浴的温度差。B.循环量的确定循环量的确定Q=W/e成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件C.循环量对凝固过程及性能的影响循环量对凝固过程及性能的影响a.循环量太小时，浓度和温度的差别大，可循环量太小时，浓度和温度的差别大，可能使部分凝固不良。易造成断头，波浪形色差和能使部分凝固不良。易造成断头，波浪形色差和丝束饶辊等。丝束饶辊等。b.循环量太大时，会造成丝条周围形成流体循环量太大时，
45、会造成丝条周围形成流体力学状态不稳定，产生毛丝等。力学状态不稳定，产生毛丝等。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.凝固浴的长度凝固浴的长度:0.81.0米。米。a.太长时，凝固充分，质量提高；阻力大，过太长时，凝固充分，质量提高；阻力大，过头，对拉伸不利，质量低。头，对拉伸不利，质量低。b.太短时，凝固不充分，一拉断，出现毛丝和太短时，凝固不充分，一拉断，出现毛丝和断丝等现象。断丝等现象。.初生纤维的卷绕速度初生纤维的卷绕速度A.卷绕速度（卷绕速度（510米米/分）分）成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件2.后处理工艺条件后处理工艺条件（1）拉伸工艺条件）拉伸工艺条件.预热浴拉伸预热浴拉伸A.原
46、因：因初生纤维是一种高度溶原因：因初生纤维是一种高度溶胀的冻胶体，强度很低，不适宜进行直接胀的冻胶体，强度很低，不适宜进行直接高倍拉伸。经预热浴拉伸后，溶胀度降低，高倍拉伸。经预热浴拉伸后，溶胀度降低，纤维结构单元间的作用力增大，为进一步纤维结构单元间的作用力增大，为进一步进行高倍拉伸创造了条件。进行高倍拉伸创造了条件。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件B.主要作用主要作用a.使高分子取向，强度提高。使高分子取向，强度提高。b.进一步脱液，体积收缩，丝条直径减小，结进一步脱液，体积收缩，丝条直径减小，结构更紧密。构更紧密。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件C.予热拉伸比：一般为予热拉伸比：一般
47、为1.52.5D.予热浴中硫氰酸钠的浓度为：予热浴中硫氰酸钠的浓度为：34%a.如过低时，纺丝易断头，毛丝多。如过低时，纺丝易断头，毛丝多。b.如过高时，强力降低，毛丝和断头增如过高时，强力降低，毛丝和断头增多。多。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件E.予热浴温度：予热浴温度：5565a.如果温度太低，冻胶体初生纤维的脱液过少，如果温度太低，冻胶体初生纤维的脱液过少，其溶胀度太大，网络结构太弱，经不起高倍拉伸，使其溶胀度太大，网络结构太弱，经不起高倍拉伸，使后拉伸的最大拉伸比降低，纤维的取向度低。后拉伸的最大拉伸比降低，纤维的取向度低。b.如果温度太高，则冻胶体初生纤维脱液过度，如果温度太高，
48、则冻胶体初生纤维脱液过度，网络结构太强，初生纤维的可塑性降低，导致最大拉网络结构太强，初生纤维的可塑性降低，导致最大拉伸比降低，并使毛丝增多。伸比降低，并使毛丝增多。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.蒸汽加热拉伸蒸汽加热拉伸A.拉伸比：一般为拉伸比：一般为4.56.5,总拉伸比一般为总拉伸比一般为710。如毛型短纤维为如毛型短纤维为8（1.55.3）B.拉伸温度：拉伸温度：95100。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.拉伸比对性能的影响拉伸比对性能的影响A.随拉伸总倍数的增大，纤维的取向度提高，强随拉伸总倍数的增大，纤维的取向度提高，强度提高，延伸度降低。度提高，延伸度降低。一般总拉伸倍数
49、在一般总拉伸倍数在10以上，才能得到要求的强度、以上，才能得到要求的强度、延伸度、手感和光泽。延伸度、手感和光泽。B.拉伸总倍数太高时，断丝现象严重。拉伸总倍数太高时，断丝现象严重。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（2）水洗）水洗.目的：除去由凝固浴或拉伸出来的目的：除去由凝固浴或拉伸出来的丝束中含有的溶剂。丝束中含有的溶剂。.危害：危害：A.手感粗硬，色泽灰暗。手感粗硬，色泽灰暗。B.纤维发粘，不易输分。纤维发粘，不易输分。C.干燥热定型时，纤维变黄。干燥热定型时，纤维变黄。D.如有如有0.1%硫氰酸钠，会使染料沉淀，硫氰酸钠，会使染料沉淀，纤维中出现斑点。纤维中出现斑点。成型工艺学合成纤
50、维的纺丝与加工课件.水洗温度：一般为水洗温度：一般为50100%。A.温度提高，溶胀加剧，有利于丝条中溶剂分温度提高，溶胀加剧，有利于丝条中溶剂分子向水中扩散，同时也有利于水向丝条中渗透，以达子向水中扩散，同时也有利于水向丝条中渗透，以达到水洗的目的。到水洗的目的。B.但温度太高时，热量消耗大，溶剂埙失大，但温度太高时，热量消耗大，溶剂埙失大，恶化周围环境。恶化周围环境。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（3）上油）上油.目的目的：为了提高纤维的平滑性和抗静为了提高纤维的平滑性和抗静电性，从而提高可纺性。电性，从而提高可纺性。.原因：原因：A.水洗后的纤维摩擦系数太大，手感发水洗后的纤维摩擦系
51、数太大，手感发涩。涩。B.静电严重，切断时易附在沟轮上，易静电严重，切断时易附在沟轮上，易产生塞、绕和粘现象。产生塞、绕和粘现象。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.上油率：上油率：毛型腈纶为毛型腈纶为0.20.3%棉型腈纶为棉型腈纶为0.40.5%.油浴比：单位时间通过纤维的干重与循环油浴比：单位时间通过纤维的干重与循环油量之比。油量之比。A.一般为一般为1：1540B.油浴比大，有利于上油。油浴比大，有利于上油。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（4）干燥致密化）干燥致密化.原因：由于在凝固浴成型中溶剂和沉淀剂之原因：由于在凝固浴成型中溶剂和沉淀剂之间的相互扩散，使纤维中存在为数众多，大小
52、不等的间的相互扩散，使纤维中存在为数众多，大小不等的空洞及裂隙结构。因此造成纤维的透光率低（失透或空洞及裂隙结构。因此造成纤维的透光率低（失透或泛白），染色均匀性及物理机械性能差。所以必须除泛白），染色均匀性及物理机械性能差。所以必须除去其中的水分，使微孔闭合，而空洞及裂隙变小或部去其中的水分，使微孔闭合，而空洞及裂隙变小或部分分消消失失，使使其其结结构构致致密密，均均匀匀，以以制制得得具具有有实实用用价价值值的高质量腈纶。的高质量腈纶。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.主要作用：主要作用：A.除去内应力和纤维内存在的缺陷。除去内应力和纤维内存在的缺陷。B.提高尺寸稳定性。提高尺寸稳定性。C
53、.提高纤维的可纺性。提高纤维的可纺性。D.提高纤维的物理机械性能。提高纤维的物理机械性能。E.提高染色均匀性。提高染色均匀性。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.纤维性能的变化纤维性能的变化A.透光率：前为透光率：前为20%以下，后为以下，后为93%以以上。上。B.白度降低。白度降低。原因是由于内部空洞减小，引起的光散射原因是由于内部空洞减小，引起的光散射降低。降低。C.染色性能：对上色率影响不大，均染染色性能：对上色率影响不大，均染性明显提高。性明显提高。D.物理机械性能提高。物理机械性能提高。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.干燥致密化的工艺控制干燥致密化的工艺控制A.温度：应高于初级溶
54、胀纤维的温度：应高于初级溶胀纤维的Tg。具体可分。具体可分区控制：分别为区控制：分别为130160，120145，100130和和90110。如温度太高，则纤维易变黄，质量降低；表层如温度太高，则纤维易变黄，质量降低；表层易形成硬皮层，内层水分扩散困难，速度减慢；结构易形成硬皮层，内层水分扩散困难，速度减慢；结构产生差异，影响染色均匀性。产生差异，影响染色均匀性。B.时间：一般少于时间：一般少于15分钟。分钟。如时间过长，会使纤维着色，且降低生产效率。如时间过长，会使纤维着色，且降低生产效率。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（5）热定型）热定型.热定型的目的（作用）：热定型的目的（作用）：A
55、.改善纤维的超分子结构。改善纤维的超分子结构。B.提高纤维的机械性能（强度、延提高纤维的机械性能（强度、延伸度、钩伸等）。伸度、钩伸等）。C.改善纤维染色性和纺织工艺性能。改善纤维染色性和纺织工艺性能。D.减小沸水收缩率。减小沸水收缩率。E.消除部分内应力。消除部分内应力。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件C.介质的相对湿度介质的相对湿度介质湿度越低，纤维的干燥进行越快。介质湿度越低，纤维的干燥进行越快。介质湿度过低时，有与介质温度过高相同的介质湿度过低时，有与介质温度过高相同的弊病。弊病。D.张力张力a.紧张态：干强较高，但延伸度和钩强紧张态：干强较高，但延伸度和钩强低，沸水收缩率较高。低，
56、沸水收缩率较高。b.少有张力：有一定程度的收缩。少有张力：有一定程度的收缩。c.松弛态：自由收缩。松弛态：自由收缩。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件热定型对纤维性能的影响热定型对纤维性能的影响热定型对腈纶性质的影响热定型对腈纶性质的影响纤维性能纤维性能未蒸汽热定型未蒸汽热定型蒸汽热定型蒸汽热定型线密度线密度/dtex2.342.80强度强度/dN.tex-13.503.52延伸度延伸度/%31.141.4钩强钩强/dN.tex-11.121.79钩伸钩伸/%15.131.4沸水收缩率沸水收缩率%82成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.热定型的工艺控制热定型的工艺控制A.介质的种类：热板、空气
57、、水浴、介质的种类：热板、空气、水浴、饱和蒸汽和过热蒸汽。饱和蒸汽和过热蒸汽。最佳介质：加压饱和蒸汽热定型效果最佳介质：加压饱和蒸汽热定型效果最好。最好。原因：原因：a.加压饱和蒸汽为纤维中大分加压饱和蒸汽为纤维中大分子的运动提供了充足的热能。子的运动提供了充足的热能。b.加加压压饱饱和和蒸蒸汽汽中中的的水水分分起起到到增增塑塑剂剂的的作作用用，使使纤纤维维溶溶胀胀，Tg下下降降，有有利利于定性效果的提高。于定性效果的提高。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件B.定型温度：定型温度：a.适当提高温度，有利于纤维超分子结构的舒适当提高温度，有利于纤维超分子结构的舒解、重建和加强，取向度下降，钩强和
58、钩伸上升，解、重建和加强，取向度下降，钩强和钩伸上升，而干强少有下降，沸水收缩率降低，纤度增大。而干强少有下降，沸水收缩率降低，纤度增大。b.温度过高时，纤维发黄和并丝，物理机械性温度过高时，纤维发黄和并丝，物理机械性能变差。能变差。C.定型时间：一般为定型时间：一般为20分钟。分钟。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件D.纤维张力纤维张力a.如果干燥致密化和热定型都在紧张状态如果干燥致密化和热定型都在紧张状态下进行，干强和初始的模量较高；钩强和干伸下进行，干强和初始的模量较高；钩强和干伸较低，沸水收缩率高。较低，沸水收缩率高。b.如果都处于松弛状态时，则钩强和干伸如果都处于松弛状态时，则钩强和
59、干伸大幅提高，但干强和初始模量下降较多。大幅提高，但干强和初始模量下降较多。c.两者结合时，介于两者之间。钩强和干两者结合时，介于两者之间。钩强和干伸明显增加，初始模量下降不大。伸明显增加，初始模量下降不大。d.紧张热定型不利于充分消除内应力。紧张热定型不利于充分消除内应力。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（6）卷曲）卷曲.目的：增加自身及其与面、毛混纺时目的：增加自身及其与面、毛混纺时的抱合力，改善纺织加工性能，提高纤维的柔的抱合力，改善纺织加工性能，提高纤维的柔软性、弹性和保暖性等。软性、弹性和保暖性等。.卷曲数：卷曲数：A.棉纺的短纤维卷曲数最高棉纺的短纤维卷曲数最高.B.精精梳梳毛毛
60、纺纺及及膨膨体体纱纱的的短短纤纤维维一一般般为为要要求求中中等卷曲数（等卷曲数（3.55个个/cm）.成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件.温度：一般为温度：一般为7577。A.如丝束温度过低，不能达到要求的卷曲度。如丝束温度过低，不能达到要求的卷曲度。B.如丝束温度过高，纤维强度降低，变黄变脆，如丝束温度过高，纤维强度降低，变黄变脆，发粘并丝等。发粘并丝等。（7）切断）切断：和熔融纺丝相象，不再赘述。：和熔融纺丝相象，不再赘述。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件一一.湿法纺丝湿法纺丝二二.常用溶剂常用溶剂三三.工艺过程工艺过程四四.干法纺丝的工艺控制干法纺丝的工艺控制第五节第五节聚丙烯腈纤维聚
61、丙烯腈纤维的干法的干法纺丝和加工纺丝和加工成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件图7-3干法纺丝示意图1卷丝盘，2喷丝头，3通道成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件一一干干法法纺纺丝丝：将将适适当当浓浓度度（2530%）的纺丝浓溶液由喷丝头喷出粘液细流，然后进的纺丝浓溶液由喷丝头喷出粘液细流，然后进入热空气套筒中，使粘液细流中溶剂遇热蒸发，入热空气套筒中，使粘液细流中溶剂遇热蒸发，蒸汽被热空气带走，而高聚物则随之凝固而成蒸汽被热空气带走，而高聚物则随之凝固而成初生纤维，这种纺丝方法称为干法纺丝。初生纤维，这种纺丝方法称为干法纺丝。二常用的溶剂：二甲基甲酰胺等。二常用的溶剂：二甲基甲酰胺等。成型工艺学
62、合成纤维的纺丝与加工课件三工艺过程三工艺过程1准备准备（1）配溶液：）配溶液：A.先冷溶胀，加热至先冷溶胀，加热至80100溶解，氮气保护，溶解，氮气保护，防止变色。防止变色。B.浓度为浓度为2530%。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件C.湿湿法法：分分子子量量为为58万万；干干法法分分子子量量为为3.54万。万。D.浓度增大，能耗降低，纺丝速度提高，物浓度增大，能耗降低，纺丝速度提高，物理机械性能提高，变圆，光泽较好，断裂强度提高，理机械性能提高，变圆，光泽较好，断裂强度提高，延伸度降低。延伸度降低。（2）过滤过滤（3）脱气泡）脱气泡（4）预热：）预热：110120。（5）加稳定剂（草酸或
63、甲醛的衍生物等）加稳定剂（草酸或甲醛的衍生物等）成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件2纺丝纺丝（1）纺丝原液由计量泵送到加热器加热到）纺丝原液由计量泵送到加热器加热到130140。（2）由喷丝头喷出黏液细流进入纺丝甬道。）由喷丝头喷出黏液细流进入纺丝甬道。.400的热氮气从甬道顶部通入，与喷丝的热氮气从甬道顶部通入，与喷丝板喷出的原液细流并流而下，丝束中的溶剂不断蒸板喷出的原液细流并流而下，丝束中的溶剂不断蒸发而成型。发而成型。.含有含有DMF的热氮气从甬道中下部排出进的热氮气从甬道中下部排出进入冷凝器。入冷凝器。.DMF在冷凝器中被冷凝并送往回收工在冷凝器中被冷凝并送往回收工段，而氮气重新被加
64、热后循环使用。段，而氮气重新被加热后循环使用。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（3）丝束出甬道后，用冷水喷淋降温，）丝束出甬道后，用冷水喷淋降温，经导辊集束后装入盛丝桶。经导辊集束后装入盛丝桶。（4）如如纺纺长长丝丝，则则经经两两对对导导盘盘进进行行拉拉伸伸，拉拉伸伸倍倍数数为为24，经经拉拉伸伸后后的的丝丝条条以以100300m/min.3.后处理后处理盛丝筒盛丝筒水洗拉伸机水洗拉伸机上上油油卷曲卷曲干干燥燥致致密密化化热热定定型型切切断断打包打包成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件四干法纺丝的工艺控制四干法纺丝的工艺控制1高聚物的分子量：一般为高聚物的分子量：一般为34万。万。（1）分子量
65、太高时，原液黏度太高，过滤和消泡）分子量太高时，原液黏度太高，过滤和消泡困难，可纺性降低。困难，可纺性降低。（2）分子量太低时，会使物理机械性能降低。）分子量太低时，会使物理机械性能降低。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件2原液浓度：一般为原液浓度：一般为25%33%。（1）浓度大，溶剂单耗减小，热空气循）浓度大，溶剂单耗减小，热空气循环量减少，避免初生纤维相互粘结，提高纺环量减少，避免初生纤维相互粘结，提高纺丝速度，纤维的截面变圆，光泽较好，断裂丝速度，纤维的截面变圆，光泽较好，断裂强度增加。强度增加。（2）浓度大，纤维的延伸度降低。）浓度大，纤维的延伸度降低。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工
66、课件3纺丝温度和甬道中的介质温度纺丝温度和甬道中的介质温度（1）纺丝原液温度：一般为）纺丝原液温度：一般为130140。（2）甬道中介质温度：一般为）甬道中介质温度：一般为165180。（3）热氮气进口温度为）热氮气进口温度为400，出口温度为，出口温度为130。热空气进口温度为热空气进口温度为230260。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（4）纺丝温度降低，纤维的断裂强度和）纺丝温度降低，纤维的断裂强度和热水收缩率上升。热水收缩率上升。（5）温度降低，延伸度和拉伸倍数增加，）温度降低，延伸度和拉伸倍数增加，然后出现降低现象。然后出现降低现象。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件4纺丝速度：一
67、般为纺丝速度：一般为100400米米/分钟。分钟。（1）影响纺丝速度的因素）影响纺丝速度的因素.纺丝甬道中溶剂的蒸发速度增大，纺丝纺丝甬道中溶剂的蒸发速度增大，纺丝速度增大。速度增大。.原液细流中需要释出溶剂量小，纺丝速原液细流中需要释出溶剂量小，纺丝速度增大。度增大。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件（2）纺丝速度对纤维性能的影响）纺丝速度对纤维性能的影响纺纺丝丝速速度度提提高高，喷喷丝丝头头的的拉拉伸伸比比增增大大，取取向向度度提提高，断裂延伸和最大拉伸比减小，纤维的线密度降低。高，断裂延伸和最大拉伸比减小，纤维的线密度降低。纺丝速度的提高，断裂强度和热水收缩率增大。纺丝速度的提高，断裂强度和热水收缩率增大。5喷丝头拉伸：一般为喷丝头拉伸：一般为1015倍。倍。6甬甬道道中中溶溶剂剂蒸蒸汽汽的的浓浓度度：一一般般为为3545克克/米米3。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件7水洗拉伸水洗拉伸（1）水洗拉伸温度：一般为）水洗拉伸温度：一般为9098。（2）拉伸倍数：一般为）拉伸倍数：一般为26倍倍。成型工艺学合成纤维的纺丝与加工课件
