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1、熔融纺丝及纤维性能测试(1)大型工艺实验讲义编者龚静华东华大学材料学院2000年12月一,实验目的熔融纺丝工艺实验是一个全面,系统的工程训练,学生通过亲自动手操作,提高实际动手能力和解决问题的能力.熟悉,了解熔融纺丝整个工艺流程熟悉,了解熔融纺丝设备.能根据纤维成品要求,确定和控制纺丝工艺.进一步掌握化学纤维测试技术.进一步加深理解化学纤维成型工艺理论.二,工艺流程三,主要设备1,切片干燥设备目前切片干燥设备主要有真空转鼓干燥,组合式干燥等.实验室干燥设备主要是真空烘箱.1真空转鼓干燥真空转鼓干燥机主要有转鼓部分,抽真空系统和加热系统三
2、部分组成,见图1.真空转鼓干燥机干燥质量高,可在较低温度下干燥切片,适合易氧化或热敏性的高聚物.但由于干燥时间长,生产能力低,不能连续生产等,所以适用于小批量,多品种及一些特种纤维的生产.图1真空转鼓干燥机1-进,出料口2-人孔3-抽真空管4-热载体入管5-热载体回流管6-转鼓夹套7-电动机8-减速机9-齿轮2组合式干燥设备这种干燥设备主要有预结晶器,充填干燥器和热风循环系统三部分组成.切片首先经过预结晶器除去大部分水分(主要是表面吸附水),并具有一定的预结晶度,软化点提高,使切片在高温下不再发生粘连,然后进入充填干燥器,在干燥器内保证
3、足够的停留时间充分去除切片水分.由于组合式干燥机较好运用了切片干燥原理,因而具有连续干燥,效率高干燥质量好且稳定等特点.图2是KF公司切片干燥机流程.2,纺丝机一般纺丝机由螺杆挤出机,箱体,计量泵,纺丝组件,纺丝吹风窗,甬道和卷绕间等组成,并配有仪表柜,变频柜和电气设备.2.1杆挤出机由螺杆,套筒,冷却夹套,电加热夹套,电动机,减速箱以及控制仪表和测量仪表等组成.图2KF公司切片干燥流程1-过滤器2-空气冷却器3-气水分离器4-除湿器5-热交换器6-干燥风机7-电加热器8-充填干燥塔9-回风风机10-旋风分离器11-湿切片料仓12-加热
4、器图3螺杆挤出机结构示意图1-螺杆2-套筒3-法兰4-加热套5-电热棒6-冷却水管7-进料口8-密封部分9-传动和减速机构在螺杆挤出过程中,螺杆完成三项基本操作:切片的供给,熔融加压和计量挤出熔体.螺杆相对应的部分为进料段,压缩段和计量段(见图3).一般螺杆挤出机的转速在20-60r/min.螺杆传动电机为直流调速电机或交流变频电机,刚启动或停车前用手动调速,运转正常时自动调速,通过转速的自动调节,可以保持螺杆恒定的出口压力.2.2箱体纺丝箱体的作用是保持由挤压机送至的熔体经各部件到每个纺丝位都有相同的温度和压力降,保证熔体均匀地分配到
5、每个纺丝部位上.纺丝相同有长方形和正方形两种.熔体分配管,计量泵和纺丝组件均安装在箱体内.计量泵有上装式和侧装式两种,纺丝组件也有上装和下装两种方式.纺丝箱体箱体内的热载体是联苯-联苯醚的混合物(简称联苯).图4纺丝箱结构2.3计量泵计量泵为外啮合齿轮泵,它有一对相等齿数的齿轮,三块泵板,两根轴和一副联轴器以及若干螺栓组成.见图5.图5计量泵结构图1-下泵板2-中泵板3-主动齿轮4-健5-主动轴7-轴套8-联接轴9-端盖10-从动轴11-从动齿轮计量泵的产品型号由下式表示:JRG-1.22式中J-计量泵;R-熔纺,另有Y-粘胶,S-腈纶
6、,N-维纶G-高压泵;数字1.2-公称流量,即每转流量1.2ml,2-叠泵计量泵由变频同步电机经行星式减速器减速后带动,为防止计量泵超负荷而损坏设备,传动轴上设有安全销.计量泵是精密设备,拆装应仔细.除螺丝外,泵的其它零件不允许互换,煅烧温度不得高于回火温度(500oC).新泵或使用一段时间的泵要测量实际流量,按精度分组使用,否则会造成纤度不匀.此外为使计量泵计量正确,要求入口压力不低于0.3Mpa.计量泵常用的转速范围一般在8-40r/min.计量泵的检验分外观检查,高温检查,流量检查.计量泵的维护和清洗从纺丝机上换下来的计量泵,必须
7、将其残存的熔体清除干净方可使用,清除残存熔体的方法有五种.(1)煅烧法将计量泵在煅烧炉加热到420-450oC使残存物在高温下分解碳化,煅烧时可将泵拆开,也可以整体煅烧.拆开可缩短煅烧时间,特别对叠泵更为有利.由于材质的关系,在煅烧时煅烧炉的升温速度不能高于100oC/h,同时要严格控制炉内温度不得超过450oC,否则高温将使泵的硬度下降或引起变形,破坏泵的精度.这种方法加热不够均匀,操作条件差.(2)盐浴法把纺丝机上换下的泵拆开,置于吊蓝中,挂在盐浴炉内清理.盐浴一般有两种,一种是配比为1:1的亚硝酸钠与硝酸钠双组分盐浴;另一种是配比
8、为53:7:40的硝酸钾,硝酸钠与亚硝酸钠三组分盐浴.在300-400oC下,盐浴处理1-2h,便可将泵的各部件清洗干净.这种方法的优点是温度控制均匀,盐浴中泵与空气隔离,使表面不易氧化.缺点是盐浴耗量大,
