熔体纺丝工艺与质量控制化学纤维的成形方法干湿法纺丝.ppt

主讲：王安平 熔体纺丝工艺与质量控制 干湿法纺丝原理 01 干湿法纺丝特点与应用 02 聚丙烯晴长丝干湿法纺丝实例 03 干湿法纺丝 熔体纺丝工艺与质量控制 干湿法纺丝（气隙纺丝）：纺丝溶液从喷丝头压出后先经过一段气体（通常为空气）层（或称气隙），然后再进入凝固浴继续凝固的溶液纺丝方法 图1 干湿法纺丝示意图 1－喷丝头　2－气体层　3－凝固浴　4，5－导丝辊 图2 溶液纺丝图解 (a)干湿法纺丝 (b)湿法纺丝 (c)干法纺丝 干湿法纺丝原理 熔体纺丝工艺与质量控制 干湿法纺丝线可以划分为五个区域 I区为液流胀大（膨化）区：喷丝孔流出的液流胀大至2~4倍（点B） II区为液流在气体层中的轴向形变区：胀大的液流受到拉伸 III区为液流在凝固浴中的轴向形变区：纤维表面形成固体皮层（点S以前纤维能发生显著的纵向形变 Ⅳ为纤维固化区：到达D点时该区结束，扩散前沿达到纤维中心，中心的凝固剂浓度等于临界过饱和浓度 V为已成形纤维导出区 熔体纺丝工艺与质量控制 干湿法纺丝特点与应用 一、与湿法纺丝的区别 ①纺丝速度可以比湿法纺丝高5~10倍 湿纺时喷丝头拉伸区域很短（图13.2 b B-S点），较小喷丝头 拉伸比即可出现很大的拉伸速度梯度，液流受到的张力大，因而提高纺速很局限 干湿法纺丝时拉伸区长度可达5~100mm，液流轴向形变的速度梯度不大，因此能在干法段进行高倍喷丝头拉伸（II区），纺速可比湿纺大幅提高 熔体纺丝工艺与质量控制 ②干湿法纺丝可以采用直径较大的喷丝孔（d=0.15-0.3mm）和黏度较高的纺丝浓度。 湿纺溶液黏度一般20~50Pa·s，而干湿法通常50~100Pa·s甚至100Pa·s或更高，因此干湿法纺丝的生产率比湿法纺丝有很大提高 ③干湿法纺丝时喷丝板没有浸入凝固浴，因此纺丝喷丝头和凝固浴可存在较大的温差设计，同时不会发生纺丝溶液在喷丝孔中凝固的问题，因此可采用较高的凝固强度，加快凝固进程，缩短凝固时间 熔体纺丝工艺与质量控制 二、与干法纺丝的区别 干法纺丝时液流的凝固受限于溶剂挥发速度，往往很慢 通常溶液并不分离成两相，因此调节纤维结构几乎不可能 干湿法纺丝更重要的是能比较有效地调节纤维的结构形成过程 正在拉伸中的液流（纤维）进入凝固浴，凝固动力学和纤维的结构可借助凝固浴组成和温度的调节而在宽广范围内加以改变；凝固浴中液流分离为皮层固相和中心液相两相，最终全部成为固相，和湿法纺丝过程十分相似 三、实际应用 干湿法纺丝应用：聚丙烯腈长丝、Lyocell纤维、凝胶纺丝和溶液液晶纺丝 熔体纺丝工艺与质量控制 一、纺丝工艺流程 图3 腈纶干湿法纺丝工艺流程 1－计量泵 2－烛形滤器 3－喷丝头 4－凝固浴 5－导丝钩 6－导丝盘 7－拉伸浴 8－干燥辊筒 9－蒸汽拉伸槽10－松弛干燥辊筒 聚丙烯晴长丝干湿法纺丝实例 熔体纺丝工艺与质量控制 两道拉伸和松弛热定形：第一道热拉伸浴拉伸，第二道蒸汽拉伸槽拉伸 干湿纺长丝结构较均匀，强度和弹性较高，截面结构近似圆形，染色性和光泽较佳 熔体纺丝工艺与质量控制 二、纺丝工艺条件 纺丝工艺条件：纺丝速度、纺丝原液黏度、喷丝头到凝固浴液面的距离、纤维的干燥和拉伸条件等 纺速：比湿纺高得多，一般达200~400甚至1500 m/min 原液浓度：较高，要求50~100Pa·s的高黏度纺丝原液 喷丝头到凝固浴液面的距离：关健参数，一般不应小于20~30mm 拉伸条件：第一道应高于1.5倍，一般80~100℃热水或蒸汽中进行；第二道拉伸温度不应低于100℃，以120~150℃为宜，第二道5~10倍