5嘉兴学院纺织导论第五章 长丝纱成纱工艺流程及其原理(薛元)

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1、``本章知识要点1、了解长丝纤维的纺丝成形原理；2、理解长丝复合变形与多重加工的概念；3、掌握长丝纱线的加工工艺流程及其原理。第五章长丝纱线的成纱原理及其工艺流程由若干根长丝经过拉伸和变形工艺组合形成的具有一定力学性能的细而长的纤维集合体即为长丝纱线。长丝纱线一般加工过程可分为四步，即①纺丝成型：涉及到高分子材料的纤维化技术；②拉伸-定型：在低应力纺丝条件下，分子链未得到充分的伸展，拉伸使分子链伸展并沿纤维轴向取向，进一步的拉伸取向会导致结晶度的提高（取向由诱导结晶），同时使得初生纤维的物理力学性能、染色性能发生变化；③变形：加捻、假捻、空气

2、变形、空气网络、BCF变形等等；④卷绕：高速卷绕成形，使长丝具有一个便于运输、便于管理、便于退绕、便于使用的卷装形式。根据纺丝速度的不同以及对长丝风格和手感的不同要求，可以设计不同的纺丝--拉伸—变形加工工艺，以较低廉的成本取得最佳的织物效果。第一节长丝的纺丝成型加工原理一、纺丝液的制备纺织纤维是具有特定形状的固体柔性材料。纺丝的主要任务是将固体材料纺制成细长状且具有一定力学性能的柔性纤维材料。任何一种物质只有在液态时才能随意改变自身的形状。因此，纺丝的主要过程应该包含了将固体聚合物制备成液态（或粘流态），再将液态聚合物转变成纤维形状，然后固

3、化形成纤维材料。二、纺丝成形将纺丝流体，用纺丝泵连续、定量而均匀地从喷丝头或喷丝板的毛细孔中挤出而成液态纺丝液细流，再在空气、水或凝固浴中固化成丝条的过程称为纺丝或纤维成形。纺丝是化学纤维生产过程中的关键工序，改变纺丝的工艺条件，可在较大范围内调节纤维的结构，从而相应地改变所得纤维的物理机械性能。表5-1.主要纺丝方法`````液体化方式工艺特点纺丝方法使用电加热加热成熔体状态加热聚合物成熔体状态螺杆挤出后在空气中冷却，固化成纤维熔融纺丝使用溶剂溶解制备成悬浊液或乳液，成为液体状态溶剂溶解聚合物成液体状态螺杆挤出后溶剂在空气中蒸发，溶质固化成

4、纤维溶液溶剂纺干法纺丝溶剂溶解聚合物成液体状态螺杆挤出后在固化液中溶剂与固化液中和，溶质固化成纤维溶液溶剂纺湿法纺丝按成纤高聚物的性质不同，化学纤维的纺丝方法主要有熔融纺丝法和溶液纺丝法两大类，此外，还有特殊的或非常规的纺丝方法。其中，根据凝固方式的不同，溶液纺丝法又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。在化学纤维的生产时，多数采用熔融纺丝法生产，其次为湿法纺丝生产，只有少量的采用了干法或其他非常规纺丝方法生产。(一)熔融纺丝熔体纺丝工艺流程如图5-1所示。聚合物切片由加热装置加热成粘流态的熔融体，随着螺杆的转动，熔体被推动并逐渐升压，然后进入纺丝计量

5、泵，经过过滤器，最后由喷丝板的喷丝孔压出，使其成细流状射入空气中，并在纺丝通道中冷却成丝。纺丝计量泵是一种积极式输送齿轮泵，它的作用是等量、均匀地输送聚合物熔体至喷丝板进行纺丝。通常一个喷丝板只配备一个纺丝泵。聚合物熔体流量的波动将导致纺制长丝的线密度的不均匀，即而导致丝束的线密度的不均匀。纺丝液从喷丝板喷出进入空气当中并发生热量的交换，熔融态丝条逐步冷却并由粘流态变成粘弹态，最终凝固成固体。另一方面，由于纺丝卷饶头的高速卷饶，从喷丝板挤出的熔融态丝条，立即被快速牵离喷丝孔并被拉伸。为了保证恒定的热交换条件，还采用横向的侧吹风以加速熔体的凝固

6、。侧吹风的流速和温度是恒定的，以确保长丝长度方向的均匀度。热塑性长丝在固化之前的拉伸倍数最高可达100倍（一般至少可达25倍）。纺制涤纶长丝时，熔融状丝条在喷丝板下方约0.6m处固化，在喷丝板下方约1m至10m处集束，然后经过一系列导丝盘，卷绕到筒管上。长丝集束后，在导丝盘之前有一个润湿给油装置。润湿给油的过程是当长丝通过带有油膜的坚硬表面时，吸取表面的油剂完成给湿上油。给油装置的下方紧接着是导丝罗拉。导丝罗拉的速度一般称为纺丝速度。`````纺丝吐出量与导丝罗拉速度相配合，可调整纺出丝条的粗细（线密度）。丝条的粗细或单丝纤度取决于纺丝计量泵

7、的吐出量、长丝根数、纺丝速度以及后拉伸倍数。在吐出量恒定的条件下，纺丝速度越块，长丝单丝纤度越细；在吐出量、纺丝速度恒定的情况下，后拉伸倍数越大，长丝单丝纤度越细。例如，将导丝罗拉加热，并使它们的速度从后到前逐渐增大，即可实现对丝束的拉伸。拉伸能提高聚合物大分子的取向度，进而提高丝束的强度。保持恒定的导丝盘速度是确保纤维均匀性的关键。目前熔融纺丝法的纺丝速度一般为1000～2000m/min。采用调整纺丝时，可达4000～6000m/min。喷丝板孔数：长丝为1～150孔，短纤维少的为400～800孔，多的可达1000～2000孔。喷丝板的孔

8、径一般在0.2～0.4mm。图5-1.熔融纺丝—卷绕工艺流程(二)溶液溶剂法纺丝溶液纺丝法是将高聚物溶解于适当的溶剂以配成纺丝溶液，再将纺丝液从喷丝孔中压出射入热空