1、會計學1成型工藝學合成纖維的紡絲與加工成型工藝學合成纖維的紡絲與加工 一、化學纖維的分類一、化學纖維的分類 纖維素纖維：粘膠纖維（人造棉、毛等）纖維素纖維：粘膠纖維（人造棉、毛等）人造纖維人造纖維 醋酸纖維（人造絲：宛如絲綢，質地柔軟）醋酸纖維（人造絲：宛如絲綢，質地柔軟） 蛋白質纖維蛋白質纖維 尼龍（錦綸）：堅牢耐磨，如尼龍尼龍（錦綸）：堅牢耐磨，如尼龍6 6、尼龍、尼龍6666 滌綸：聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，抗皺免燙滌綸：聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，抗皺免燙 維綸：聚乙烯醇縮醛纖維，堅牢耐穿維綸：聚乙烯醇縮醛纖維，堅牢耐穿合成纖維合成纖維 丙綸：聚丙烯纖維，快干挺爽丙綸：聚丙烯纖維，快干挺

2、爽 氯綸：聚氯乙烯纖維，輕柔保暖氯綸：聚氯乙烯纖維，輕柔保暖 氨綸：聚氨酯纖維，彈性最好氨綸：聚氨酯纖維，彈性最好化化學學纖纖維維 三三 合成纖維的一些基本概念合成纖維的一些基本概念 1.1.纖維：是一種比較柔軟的細而長的物質。纖維：是一種比較柔軟的細而長的物質。 紡織纖維長徑比一般大于紡織纖維長徑比一般大于10001000，直徑為幾微，直徑為幾微米至幾十微米，長為米至幾十微米，長為25mm.25mm. 2. 2.異形截面纖維異形截面纖維 為改善纖維的手感、回彈性、起球性和光澤為改善纖維的手感、回彈性、起球性和光澤等性能，制得各種不同截形狀的纖維或中空纖維等等性能，制得各種不同截形狀的纖維或中

3、空纖維等。 3.3.長絲：長度以千米記的光滑而且有光澤的長絲：長度以千米記的光滑而且有光澤的絲。絲。 （2 2）成纖高聚物的溫度特性（主要與其玻璃化）成纖高聚物的溫度特性（主要與其玻璃化溫度、粘流溫度和熔化溫度等有關，見表溫度、粘流溫度和熔化溫度等有關，見表7-17-1） （3 3）影響溫度特性的主要因素）影響溫度特性的主要因素 .大分子的極性增大，熔化溫度提高。大分子的極性增大，熔化溫度提高。 如聚酰胺等。如聚酰胺等。 .大分子鏈中引入剛性苯基，熔化溫度明顯提大分子鏈中引入剛性苯基，熔化溫度明顯提高。如聚酯等。高。如聚酯等。 表表7-1 2. 2.成纖高聚物的熱穩定性成纖高聚物的熱穩定性 （

4、1 1）無氧高溫情況）無氧高溫情況 .發生大分子鏈斷裂，分子量降低；發生大分子鏈斷裂，分子量降低； .脫去小分子物質，然后進一步交聯；脫去小分子物質，然后進一步交聯； 如聚氯乙烯脫出氯化氫、醋酸纖維脫出醋酸或如聚氯乙烯脫出氯化氫、醋酸纖維脫出醋酸或醋酸酐。醋酸酐。 （2 2）在氧氣作用下，產生熱氧化降解：）在氧氣作用下，產生熱氧化降解： .分子量降低；分子量降低； .產生含氧化合物，如醛、酮、醚、酸、產生含氧化合物，如醛、酮、醚、酸、酯等。酯等。 會影響高聚物的成型加工性能和使用性能會影響高聚物的成型加工性能和使用性能等。等。 3 3結晶對纖維拉伸行為的影響結晶對纖維拉伸行為的影響 結晶度高，

5、纖維的拉伸性能可能降低；如聚丙結晶度高，纖維的拉伸性能可能降低；如聚丙烯的拉伸行為。烯的拉伸行為。 2 2取代基取代基 對分子中的電荷密度的分配有影響，分子極性對分子中的電荷密度的分配有影響，分子極性發生變化。發生變化。 以上的影響，必然引起相變溫度、力學性能和以上的影響，必然引起相變溫度、力學性能和電學性能等的變化。電學性能等的變化。nMba表表7-2 2 2電性能電性能 （1 1）電阻高，紡紗中因摩擦產生電荷，給紡紗）電阻高，紡紗中因摩擦產生電荷，給紡紗帶來困難。帶來困難。 （2 2）介電性）介電性 即承受高壓電的能力，取決于分即承受高壓電的能力，取決于分子結構和基團的性能，也與纖維中的雜

6、質有關。子結構和基團的性能，也與纖維中的雜質有關。 4 4染色性能染色性能 主要取決于分子鏈上的極性基團，如聚酯、聚主要取決于分子鏈上的極性基團，如聚酯、聚酰胺、纖維素纖維、聚乙烯醇等有極性基團，所以酰胺、纖維素纖維、聚乙烯醇等有極性基團，所以容易染色。但聚丙烯腈不易染色，通過共聚可以解容易染色。但聚丙烯腈不易染色，通過共聚可以解決。決。 二主要優點二主要優點 1設備結構簡單，可分段加熱。設備結構簡單，可分段加熱。 2樹脂熔融均勻，加熱熔融高聚物時間短。樹脂熔融均勻，加熱熔融高聚物時間短。 3生產效率高。生產效率高。 4. 纖維細度可達纖維細度可達0.2520特。特。 圖7-1 熔融紡絲示意圖

7、1噴絲頭2噴絲板3甬道4通道下部5上油盤6紡絲盤7卷繞裝置 2紡絲工藝條件紡絲工藝條件 （1）紡絲溫度：一般為）紡絲溫度：一般為290300，箱體溫度為，箱體溫度為285290。 . 紡絲溫度過高時，導致熱降解，熔體黏度下降紡絲溫度過高時，導致熱降解，熔體黏度下降，造成氣泡絲。，造成氣泡絲。 . 紡絲溫度過低時，熔體粘度增高，熔體輸送困紡絲溫度過低時，熔體粘度增高，熔體輸送困難，組件內壓力升高而出現漏漿現象。難，組件內壓力升高而出現漏漿現象。 . 紡絲溫度過高或過低，均會出現異常絲。紡絲溫度過高或過低，均會出現異常絲。 2 工藝條件工藝條件 （1）集束）集束 ：將若干個盛絲筒的絲條合并，集中：

8、將若干個盛絲筒的絲條合并，集中成工藝規定粗度的大股絲束。成工藝規定粗度的大股絲束。 . 集束前的準備：需在恒溫恒濕下存放一段時集束前的準備：需在恒溫恒濕下存放一段時間。主要作用：間。主要作用： A.使內應力減小或消除。使內應力減小或消除。 B.予取向度降低致平衡值。予取向度降低致平衡值。 C.使油劑擴散均勻，改善纖維的拉伸性能。使油劑擴散均勻，改善纖維的拉伸性能。 . 一般在一般在30 1（股）（股） 752（股）（股） B. 二次拉伸溫度：一般在二次拉伸溫度：一般在150（棉型）（棉型）180（毛型）（毛型） a. 取向度提高，結晶度提高，取向度提高，結晶度提高，Tg 提高，溫度應提高，溫度

9、應提高。提高。 b. 拉伸溫度太低，會加大拉伸應力，使纖維斷拉伸溫度太低，會加大拉伸應力，使纖維斷頭頭增多。增多。 . 拉伸點控制拉伸點控制 A. 拉伸點：拉伸過程中出現細徑的位置叫做控拉伸點：拉伸過程中出現細徑的位置叫做控制點（控制區）。制點（控制區）。 原因：由于各單根纖維的細徑往往在原因：由于各單根纖維的細徑往往在23cm的區域內展開。的區域內展開。 . 卷曲方法卷曲方法 A. 化學方法化學方法 B. 機械方法機械方法 填塞箱式卷曲機由上下卷曲輪、卷曲刀、卷填塞箱式卷曲機由上下卷曲輪、卷曲刀、卷曲箱和加壓機構等組成，絲束經導輥被上下卷曲輪夾曲箱和加壓機構等組成，絲束經導輥被上下卷曲輪夾住

10、送入卷曲箱中，上卷曲輪采用壓縮空氣加壓，并通住送入卷曲箱中，上卷曲輪采用壓縮空氣加壓，并通過重錘來調節絲束在卷曲箱中所受的壓力，使絲束在過重錘來調節絲束在卷曲箱中所受的壓力，使絲束在卷曲箱中受擠壓而卷曲。卷曲箱中受擠壓而卷曲。 . 熱定型機熱定型機 A. 鏈板式熱定型機鏈板式熱定型機 B. 圓網式熱定型機圓網式熱定型機 C. 熱輥式熱定型機：熱輥式熱定型機： 主要適用于高強低伸型短纖維。在一定張力下進主要適用于高強低伸型短纖維。在一定張力下進行緊張熱定型，然后進行卷曲、松弛熱定型等。行緊張熱定型，然后進行卷曲、松弛熱定型等。 （5）切斷和打包）切斷和打包 . 棉型短纖維：棉型短纖維：35 38

11、mm,偏差不大于偏差不大于6%，最長纖維量不大于，最長纖維量不大于2%。 . 中長纖維：中長纖維：5176mm. 粗梳毛紡的毛型短纖維：粗梳毛紡的毛型短纖維：6476mm. . 精梳毛紡的毛型短纖維：精梳毛紡的毛型短纖維：89114mm. . 可根據用戶要求切成可根據用戶要求切成51114mm的短纖維的短纖維。 3后處理：后處理： 預熱浴拉伸預熱浴拉伸 蒸汽加熱拉伸蒸汽加熱拉伸 水洗水洗 上油上油 干燥熱定型干燥熱定型 卷曲卷曲切斷切斷 圖7-2 濕法紡絲示意圖1，7紡絲頭2凝固浴3拉伸盤4卷繞裝置5管子6喇叭槽平式紡絲法沉淀池紡絲法立式紡絲法喇叭漏斗法 四工藝條件的控制四工藝條件的控制 1紡

12、絲工藝條件紡絲工藝條件 （1）紡絲液濃度：）紡絲液濃度：PAN含量為含量為1214%,NaSCN含量為含量為44%，余為水。，余為水。 . 濃度提高，初生纖維密度增大，結構均一濃度提高，初生纖維密度增大，結構均一性提高，機械強度提高，生產效率提高。性提高，機械強度提高，生產效率提高。 . 濃度太高時，機械性能變化不明顯，而黏濃度太高時，機械性能變化不明顯，而黏度明顯提高，流動性不良。度明顯提高，流動性不良。 . 濃度太低時，無法形成具有一定強度的凍濃度太低時，無法形成具有一定強度的凍膠體，因而不能形成纖維。膠體，因而不能形成纖維。 C. 凝固浴溫度太高時，凝固過快，纖維的截凝固浴溫度太高時，凝

13、固過快，纖維的截面面由圓形變為不規則的腎形。并有空洞出現，纖維嚴由圓形變為不規則的腎形。并有空洞出現，纖維嚴重失透，泛白，形成皮芯結構，內外層差別增大，重失透，泛白，形成皮芯結構，內外層差別增大，內應力增大，強度降低。內應力增大，強度降低。 . 凝固浴的循環量凝固浴的循環量 A. 作用：作用：a. 減小凝固浴的濃度差。減小凝固浴的濃度差。 b. 減小凝固浴的溫度差。減小凝固浴的溫度差。 B. 循環量的確定循環量的確定 Q = W/e B. 主要作用主要作用 a. 使高分子取向，強度提高。使高分子取向，強度提高。 b. 進一步脫液，體積收縮，絲條直徑減小，結進一步脫液，體積收縮，絲條直徑減小，結

14、構更緊密。構更緊密。 E.予熱浴溫度：予熱浴溫度：55 65 a. 如果溫度太低，凍膠體初生纖維的脫液過少如果溫度太低，凍膠體初生纖維的脫液過少，其溶脹度太大，網絡結構太弱，經不起高倍拉伸，其溶脹度太大，網絡結構太弱，經不起高倍拉伸，使后拉伸的最大拉伸比降低，纖維的取向度低。，使后拉伸的最大拉伸比降低，纖維的取向度低。 b. 如果溫度太高，則凍膠體初生纖維脫液過度如果溫度太高，則凍膠體初生纖維脫液過度，網絡結構太強，初生纖維的可塑性降低，導致最，網絡結構太強，初生纖維的可塑性降低，導致最大拉伸比降低，并使毛絲增多。大拉伸比降低，并使毛絲增多。 . 拉伸比對性能的影響拉伸比對性能的影響 A. 隨

15、拉伸總倍數的增大，纖維的取向度提高，隨拉伸總倍數的增大，纖維的取向度提高，強度提高，延伸度降低。強度提高，延伸度降低。 一般總拉伸倍數在一般總拉伸倍數在10以上，才能得到要求的強以上，才能得到要求的強度、延伸度、手感和光澤。度、延伸度、手感和光澤。 B. 拉伸總倍數太高時，斷絲現象嚴重。拉伸總倍數太高時，斷絲現象嚴重。 . 水洗溫度：一般為水洗溫度：一般為50100%。 A. 溫度提高，溶脹加劇，有利于絲條中溶劑分溫度提高，溶脹加劇，有利于絲條中溶劑分子向水中擴散，同時也有利于水向絲條中滲透，以子向水中擴散，同時也有利于水向絲條中滲透，以達到水洗的目的。達到水洗的目的。 B. 但溫度太高時，熱

16、量消耗大，溶劑塤失大，但溫度太高時，熱量消耗大，溶劑塤失大，惡化周圍環境。惡化周圍環境。 . 上油率：上油率： 毛型腈綸為毛型腈綸為0.20.3% 棉型腈綸為棉型腈綸為0.40.5% . 油浴比：單位時間通過纖維的干重與循油浴比：單位時間通過纖維的干重與循環油量之比。環油量之比。 A. 一般為一般為1：1540 B. 油浴比大，有利于上油。油浴比大，有利于上油。 . 主要作用：主要作用： A. 除去內應力和纖維內存在的缺陷。除去內應力和纖維內存在的缺陷。 B. 提高尺寸穩定性。提高尺寸穩定性。 C. 提高纖維的可紡性。提高纖維的可紡性。 D. 提高纖維的物理機械性能。提高纖維的物理機械性能。

17、E. 提高染色均勻性。提高染色均勻性。 .干燥致密化的工藝控制干燥致密化的工藝控制 A. 溫度：應高于初級溶脹纖維的溫度：應高于初級溶脹纖維的Tg。具體可。具體可分區控制：分別為分區控制：分別為130160，120145，100130和和90110。 如溫度太高，則纖維易變黃，質量降低；表如溫度太高，則纖維易變黃，質量降低；表層易形成硬皮層，內層水分擴散困難，速度減慢；結層易形成硬皮層，內層水分擴散困難，速度減慢；結構產生差異，影響染色均勻性。構產生差異，影響染色均勻性。 B. 時間：一般少于時間：一般少于15分鐘。分鐘。如時間過長，會使纖維著色，且降低生產效率如時間過長，會使纖維著色，且降低

18、生產效率。 B. 定型溫度：定型溫度： a. 適當提高溫度，有利于纖維超分子結構的適當提高溫度，有利于纖維超分子結構的舒解、重建和加強，取向度下降，鉤強和鉤伸上升舒解、重建和加強，取向度下降，鉤強和鉤伸上升，而干強少有下降，沸水收縮率降低，纖度增大。，而干強少有下降，沸水收縮率降低，纖度增大。 b.溫度過高時，纖維發黃和并絲，物理機械溫度過高時，纖維發黃和并絲，物理機械性能變差。性能變差。C.定型時間：一般為定型時間：一般為20分鐘。分鐘。 . 溫度：一般為溫度：一般為7577。 A.如絲束溫度過低，不能達到要求的卷曲度。如絲束溫度過低，不能達到要求的卷曲度。 B.如絲束溫度過高，纖維強度降低

19、，變黃變脆如絲束溫度過高，纖維強度降低，變黃變脆，發粘并絲等。，發粘并絲等。 （7）切斷）切斷：和熔融紡絲相象，不再贅述。：和熔融紡絲相象，不再贅述。 第五節第五節 聚丙烯腈纖維聚丙烯腈纖維 的干法的干法 紡絲和加工紡絲和加工 圖7-3 干法紡絲示意圖1卷絲盤，2噴絲頭，3通道 三工藝過程三工藝過程 1準備準備 （1）配溶液：）配溶液： A.先冷溶脹，加熱至先冷溶脹，加熱至80100溶解，氮氣保溶解，氮氣保護，防止變色。護，防止變色。 B. 濃度為濃度為2530%。 四干法紡絲的工藝控制四干法紡絲的工藝控制 1高聚物的分子量：一般為高聚物的分子量：一般為34萬。萬。 （1）分子量太高時，原液黏

20、度太高，過濾和消）分子量太高時，原液黏度太高，過濾和消泡困難，可紡性降低。泡困難，可紡性降低。 （2）分子量太低時，會使物理機械性能降低。）分子量太低時，會使物理機械性能降低。 3紡絲溫度和甬道中的介質溫度紡絲溫度和甬道中的介質溫度 （1）紡絲原液溫度：一般為）紡絲原液溫度：一般為130140。 （2）甬道中介質溫度：一般為）甬道中介質溫度：一般為165180。 （3）熱氮氣進口溫度為）熱氮氣進口溫度為400，出口溫度為，出口溫度為130。 熱空氣進口溫度為熱空氣進口溫度為230260。 4紡絲速度：一般為紡絲速度：一般為100400米米/分鐘分鐘。 （1）影響紡絲速度的因素）影響紡絲速度的因

21、素 . 紡絲甬道中溶劑的蒸發速度增大，紡紡絲甬道中溶劑的蒸發速度增大，紡絲速度增大。絲速度增大。 . 原液細流中需要釋出溶劑量小，紡絲原液細流中需要釋出溶劑量小，紡絲速度增大。速度增大。 （2）紡絲速度對纖維性能的影響）紡絲速度對纖維性能的影響 紡絲速度提高，噴絲頭的拉伸比增大，取向度紡絲速度提高，噴絲頭的拉伸比增大，取向度提高，斷裂延伸和最大拉伸比減小，纖維的線密度降提高，斷裂延伸和最大拉伸比減小，纖維的線密度降低。低。紡絲速度的提高，斷裂強度和熱水收縮率增大。紡絲速度的提高，斷裂強度和熱水收縮率增大。 5噴絲頭拉伸：一般為噴絲頭拉伸：一般為1015倍。倍。 6甬道中溶劑蒸汽的濃度：一般為甬道中溶劑蒸汽的濃度：一般為3545克克/米米3。 7水洗拉伸水洗拉伸 （1）水洗拉伸溫度：一般為）水洗拉伸溫度：一般為9098。 （2）拉伸倍數：一般為）拉伸倍數：一般為26倍倍 。 二主要優點二主要優點 1設備結構簡單，可分段加熱。設備結構簡單，可分段加熱。