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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。 原则上讲，分解温度高于熔点温度（或流动温度）的热塑性高聚物都可以采用熔 体纺丝法。 二、熔体纺丝工艺过程 （以纺粘法非织造布生产过程为例） 主要步骤： ―高聚物纺丝熔体的制备； ―熔体自喷丝孔挤出/纺丝； ―挤出的熔体细流的冷却和拉伸成形； ―成形的纤维长丝铺网与固网。 1、熔体制备（螺杆挤压机） 含水率较高的成纤高聚物在熔融纺丝前要经过干燥处理，以防止由于水分引起的 高聚物熔体分子降解。高聚物切片受热熔融过程中微细结构发生如下变化：非晶 区从玻璃态转变为高弹态，再变为粘流态；结晶区发生晶体的融化，也成为粘流 态，最后高聚物形成熔体。 思考：高聚物分子量、结晶度、水份和熔融挤压温度对熔体纺丝工艺有何影响； PET 熔体纺丝工艺中与结晶和干燥的作用。 螺杆挤压过程：高聚物切片是在螺杆挤压机中被加热熔融制备成纺丝熔体的；在 挤压螺杆中，高聚物切片经过进料段（输送和预热）、压缩段（压实和排气、熔 融）、计量段（混合、塑化）后达到适纺温度，以一定的压力挤出，以备后道工 序使用。 单螺杆挤出机主要由螺杆、套筒、传动系统、加料装置、加热和冷却装置等构成。 实际生产中主要应用等距不等深的计量型螺杆，影响熔体制备的螺杆结构参数 有：螺杆直径、螺杆工作长度、长径比、螺杆分段与分段长度、压缩比、螺距与 螺槽深度、螺杆与套筒之间的间隙等。 螺杆与套筒之间的间隙是螺杆挤出机的一个重要的结构参数，特别是在计量段， 对螺杆挤出机的产量影响很大。通常，漏流流量与间隙的三次方成正比，所以， 在保证螺杆与套筒之间不产生刮磨的条件下，应尽可能地采用较小的间隙。通常， 小螺杆间隙应小于 0.002D ，大螺杆应小于 0.005D 。 思考：根据上图，理解各个螺杆结构参数的定义和对熔体制备的意义；加工塑料 和结晶高聚物熔体使用的螺杆结构有何区别（熔点、高弹形变、压缩段）。 当螺杆转速提高到一定程度时，聚合物原料在螺杆挤出机中停留时间缩短，使物 料来不及熔融就进入计量段，未熔融的固体碎块颗粒会引起熔体质量下降（熔体 温度、压力的差异和影响残留水分的排除）。新型螺杆例如分离型或销钉型螺杆 可以解决这一问题。设置销钉后，螺杆挤出机的产量和普通螺杆相比，可以提高 30 ％左右。 2 、熔体纺丝（喷丝板） （1） 纺丝工艺过程 熔融挤压→过滤→静态混和→计量→熔体分配→挤出成形→冷却 过滤可去除聚合物熔体中一些凝胶和细小的固体粒子。 静态混和是指聚合物熔体输送管道中静态混和器对聚合物熔体的均匀混和作用。 计量和熔体分配可精确控制产量和纤维细度的一致性。 聚合物熔体从喷丝孔挤出成