化學(xué)纖維成型原理-熔體紡絲成型原理

熔體紡絲原理紡絲熔體的制備熔體自噴絲孔的擠出擠出熔體細(xì)流的拉長變細(xì)冷卻固化固化絲條的上油和卷繞

1—螺桿擠出機2—噴絲板3—吹風(fēng)窗

4—紡絲甬道5—給油盤6—導(dǎo)絲盤7—卷繞裝置

熔體紡絲示意圖

01熔體細(xì)流冷卻固化歷程02擠出細(xì)流的類型03熔體紡絲的運動學(xué)和動力學(xué)目錄CONTENTS04成型過程中的熱量變化熔體紡絲中纖維結(jié)構(gòu)的形成05熔體細(xì)流冷卻固化歷程11—入口區(qū)2—孔流區(qū)3—膨化區(qū)4—形變區(qū)5—穩(wěn)定區(qū)熔體細(xì)流及固化成形示意圖

入口區(qū)(喇叭口)：入口效應(yīng)：熔體→大空間進入小空間→流速↑→能量損失→這部分能量損失使柔順的高分子分子鏈以高彈形變的方式作為彈性能貯存?？琢鲄^(qū)(噴絲孔的毛細(xì)孔）流速呈拋物線分布：孔壁處速度小，孔中心速度高，徑向速度梯度。入口效應(yīng)產(chǎn)生的高彈形變有所消失（消失非常小）。膨化區(qū)(離開噴絲孔后）出口膨化：剪切速率↓、剪切應(yīng)力↓→熔體在進入孔口時所儲存的彈性能，以及在孔流區(qū)貯存的并來不及在孔道中松弛的那部分彈性能將在熔體流出孔口處發(fā)生回彈和應(yīng)力松弛→細(xì)流膨化脹大。直徑最大處：離噴絲板不超過10mm。形變區(qū)(膨化區(qū)之后與固化點之間）離開噴絲板10～15cm的距離內(nèi)，溫度高，流動好→卷繞張力→熔體細(xì)流拉長變細(xì)、速度上升→冷卻風(fēng)→細(xì)流從上到下溫度降低→黏度增加→大分子取向度增加（雙折射上升）、大分子結(jié)晶→該區(qū)的終點即為固化點（離噴絲板板面約40～80cm）。穩(wěn)定區(qū)(固化點到卷繞筒）:初生纖維、纖維不再細(xì)化，速度不變強度低、伸長大、沸水收縮率高、熱收縮率大、性質(zhì)不穩(wěn)定。擠出細(xì)流的類型2擠出細(xì)流的類型（a）液滴型（b）漫流型（c）脹大型（d）破裂型液滴型不能成為連續(xù)細(xì)流，無法形成纖維。漫流型噴絲板表面漫流，細(xì)流間易相互粘連脹大型正常紡絲細(xì)流。破裂型波浪形、鯊魚皮形、竹節(jié)形或螺旋形畸變，甚至發(fā)生破裂。熔體紡絲的運動學(xué)和動力學(xué)3熔體紡絲線上的速度分布熔體從噴絲孔擠出后，熔體絲條逐漸被拉細(xì)，運動速度逐步加大。熔體紡絲線上的力平衡Fp＋Fg=Fr＋Fi＋Ff＋Fs式中卷繞張力Fp可用張力計在紡絲線上直接測定，重力Fg、慣性力Fi、摩擦力Ff及表面張力Fs可根據(jù)理論計算得到，從而可求出流變阻力Fr。成型過程中的熱量變化4強制對流傳熱（環(huán)形吹風(fēng)、側(cè)吹風(fēng)）。手段:熱量變化:熔體細(xì)流不斷向周圍介質(zhì)釋出熱量，溫度逐漸下降。熔體紡絲中纖維結(jié)構(gòu)的形成5取向機理：熔體狀態(tài)下的流動取向機理（噴絲孔中切變流場中的流動取向和出噴絲孔后熔體細(xì)流在拉伸流場中的流動取向）；纖維固化之后的形變?nèi)∠驒C理。表示：雙折射Δn，Δn↑→纖維取向度↑。流動形變區(qū)：該區(qū)在噴絲板以下0～70cm范圍，解取向主要（高溫），取向很?。唤Y(jié)晶取向區(qū)：該區(qū)在噴絲板下80～130cm范圍，結(jié)晶和取向