熔融纺丝工艺试验报告

2024年2月6日发(作者：知识改变命运)

熔融纺丝工艺实验

一，实验目的

合成纤维的成形普遍采用高聚物的熔体或浓溶液进行纺丝，前者称为熔体纺丝，后者称为溶液纺丝。本实验采用切片纺丝的方法，将聚合物熔体经过铸带，切粒等工序制成“切片”，然后在纺丝机上重新熔融成熔体并进行纺丝。

1.了解和掌握切片熔融纺丝的工艺路线和基本方法，通过熟悉并掌握常规纤维的成型条件和工艺参数。

2.了解熔融纺丝及牵伸设备的结构和各种部件的作用。

二，实验原理

整个熔体纺丝过程包括纺丝熔体的制备，熔体自喷丝孔挤出，熔体细流拉长变细，冷却固化，丝条的上油和卷绕。在切片熔融阶段，切片受热后结晶破坏，使其有一定结晶度的固体状态转变为均匀的粘流态，这是物理变化。在冷却形成阶段聚合体发生的主要是物理变化，熔融后的聚合体在一定的压力下通过喷丝孔，形成熔体细流，熔体细流刚离开喷丝板时，由于熔体的弹性效应而出现膨胀现象，使熔体直径逐渐扩大，在纺程上细流受到卷绕拉力的作用，这时纤维直径急剧变细，同时丝条运动速度逐步加快，又由于空气冷却的作用，使聚合体温度下降，粘度增高，速度增加减慢，直径变化较小，再往下聚合体凝固并逐渐冷却至玻璃化温度以下，进入玻璃态，纤维固化，又由于固化后的纤维干燥而松散，以及纤维与设备，纤维与纤维之间相互摩擦产生静电，导致毛丝，给后加工带来困难，因此需经过给湿上油，增加纤维间抱合力，抗静电，使纤维变得柔软，平滑并获得良好的手感及弹性。

熔体纺丝过程的参数：指对纺丝过程的进行以及卷绕丝结构和性质起主导作用的参数。这类参数有：成纤高聚物的种类；挤出温度；喷丝孔直径；喷丝孔长度；纺丝线的单纤维根数；质量流量；纺丝线长度，卷绕速度；冷却条件。

三，实验仪器及工艺过程

1.纺丝工艺流程：切片、干燥、熔融挤出、冷却成形、上油、牵伸、卷绕。

2.切片干燥的目的：除去水分，提高切片的含水的均匀性，提高结晶度及软化点。

3.熔融挤出：①螺杆挤出机由螺杆，套筒，传动部分，加料斗，加热和冷却装置构成。螺杆机挤出机是纺丝机的主要部件。②从工作区来分，可分为三段，进料段，压缩段和计量段。在整个挤出过程中，螺杆完成三个操作：切片的供给，切片的熔融和熔体的计量挤出，同时使物料起到混匀和塑化作用。③螺杆高聚物的优点：螺杆的不断旋转，提高传热系数，使切片熔融过程强化，螺杆挤出机能

强制输送各种粘度较高的熔体，螺杆旋转输送熔体，熔体被塑化搅拌均匀，在机内停留时间较短，一般为5-10分钟，大大减少了熔体热分解的可能性。

4.箱体：熔体自螺杆挤出后，经熔体管道分配至各纺丝位的计量泵和纺丝头组件，为进行熔体保温温度控制，一般都采用一个矩形载热体加热箱进行集体保温，箱体内装有至各部位的熔体分配管，计量泵与纺丝头组件安置的保温座以及电热棒等。箱外包覆绝热材料。

5.纺丝组件：是喷丝板，熔体分配板，熔体过滤材料及组装套的结合件。

6.计量泵与喷丝板：是化纤生产中两个高精度标准件，计量泵流量的准确性和均匀性，喷丝板的精度和几何结构都直接影响到纤维的成形和质量。

7.给湿上油：常规纺丝一般采用油盘上油，上油盘下部浸在油盘槽中，通过转动将油剂薄薄地带上一层而给予擦过其上的丝条上油。

8.拉伸:第一拉伸盘一般应控制在玻璃化温度以上10-20℃范围内。若热盘温度过高，拉伸时容易断头，甚至丝条发生熔化，且拉伸点上移，丝条产生松动现象，拉伸不均匀性增大；如果热盘温度过低，则拉伸时所需热量不足，使拉伸点下移，也会使拉伸不匀且出现未拉伸丝，成品丝不匀等。

9.卷绕成形。

四， 实验步骤

1.纤维纺制前准备：①喷丝头组件清洗（煅烧+超神波），组件组装并放入保温炉中预热调配油剂；②根据成品纤度工艺计算，确定纺丝速度和泵供量；设定纺丝温度并使设备升温及箱体压力，打开冷却吹风，调整合适的风速。

2.纤维纺丝：①当设备温度达到工艺温度时，开螺杆并投料，当螺杆压力显示一定值时，开计量泵。②观察熔体流动性能，若熔体流动性能不好，应适当调节各区温度直到熔体流线呈连续稳定性为止。③喷丝板组件装入箱体后，必须严密紧固以免漏浆，组件装完后，在加热状态下保温十分钟左右，使其与箱体温度保持平衡，在这期间开启卷绕机，调节好油盘及卷绕速度。④开启计量泵和螺杆，丝条从喷丝板喷出后若无漏浆，柱头丝时即可卷绕。

五，注意事项

头手不得入箱体下面，以免高温熔体灼伤，工艺参数设定后不得随意波动仪表和开关，以免发生事故。注意人生安全，禁止长发同学进入纺丝，牵伸现场。

六，作业

1.螺杆挤压机由几部分组成，各部分有哪些作用

答：螺杆挤压机由螺杆，套筒，传动部分，加料斗，加热和冷却装置构成。①进料段，固体切片由该段进入，随着螺杆的旋转，切片被向前推进，为防止切片过早软化引起环结阻料，在进料口附近装有夹套冷去装置，夹套内通冷却水，切片在进料段基本保持固体颗粒状态，只是在进料段末端才开始软化或部分熔融。②压缩段，主要使物料压实熔化，同时将物料中带入的空气向加料段排出，

此时切片从固态完全转变为熔融态，因此温度控制较高。③计量段，又称均化段，聚合物熔体在这里进一步加热并搅拌均匀，然后将熔体以一定的压力和流量输出，此段温度控制也较高，以达到搅拌塑化定量输出目的。

2.纺丝箱体有哪些作用

答：纺丝箱体的作用是保持由挤出机送至箱体的熔体经过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每个纺丝部件上，并为熔体保温和温度控制。

3.纺丝组件的作用是什么，包括哪几部分

答：纺丝组件是喷丝板，熔体分配板，熔体过滤材料及组装套的结合件。纺丝组件的作用一是过滤熔体，去除熔体中可能夹带的机械杂质与凝胶粒子，防止堵塞喷丝孔眼，延长喷丝板的使用周期；二是使熔体能充分混合，防止熔体发生粘度的差异；三是把熔体均匀地分配到喷丝板的每一小孔中去形成熔体细流。

4.记录丙纶纺丝工艺。

答：丙纶纺丝工艺包括：①切片干燥，出去水分提高切片的含水均匀性，提高结晶度及软化点；②熔融挤出，主要作用是切片的供给，切片的熔融和熔体的计量挤出，同时使物料起到混匀和塑化作用；③冷却成形，对纤维结构和性能有决定性的影响；④给湿上油，避免产生静电，并能进行正常的卷绕。⑤拉伸；⑥卷绕成形。