《紡粘法非織造》PPT課件

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1、第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程 8-3 典 型 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 與 設 備 8-4 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 與 產(chǎn) 品 性 能 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 紡 絲 成 網(wǎng) 法 是 非 織 造 材 料 生 產(chǎn) 的 主 要 方 法 之 一 ，又 被 稱 為 紡 粘 法 。 其 原 理 是 利 用 化 纖 紡 絲 的 方 法 ， 將高 聚 物 紡 絲 、 牽 伸 、 鋪 疊 成 網(wǎng) ， 最 后 經(jīng) 針 刺 、 熱 軋 或自 身 粘 合 等 方 法 加 固 形 成 非 織 造 材

2、 料 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 發(fā) 展 簡 況 ： 1959年 美 國 Dupont公 司 首 先 成 功 開 發(fā) 聚 酯 紡 絲 成 網(wǎng) 法非 織 造 材 料 ， 同 時 期 研 制 成 功 的 ， 還 有 德 國 的Freudenberg公 司 ， 德 國 的 Lurgi公 司 也 是 該 技 術 的 先 驅者 之 一 。 近 十 幾 年 工 藝 技 術 取 得 突 破 性 的 發(fā) 展 ， 產(chǎn) 品 性 能 有 很大 的 提 高 ， 如 產(chǎn) 量 提 高 ， 紡 絲 速 度 提 高 ， 單 絲 強 度 提高 ， 纖 維 細 度 降 低 ， 雙 組 份 紡 粘 以 及 SMS、

3、 SMMS復合 材 料 等 。 目 前 產(chǎn) 量 超 過 80萬 噸 ， 占 世 界 非 織 造 材 料 總 產(chǎn) 量 的30%。 加 工 能 力 主 要 集 中 在 西 歐 、 美 國 、 日 本 和 中 國 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 我 國 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 的 發(fā) 展 情 況 我 國 自 1986年 開 始 陸 續(xù) 從 國 外 進 口 紡 絲 成 網(wǎng) 法 生產(chǎn) 線 ， 雖 然 起 步 較 晚 ， 但 發(fā) 展 迅 速 。 到 2001年 為 止 ，擁 有 紡 絲 成 網(wǎng) 法 生 產(chǎn) 線 超 過 70條 ， 總 生 產(chǎn) 能 力 約 為 23萬 噸 /年 。 與 國 外

4、 先 進 水 平 相 比 ， 我 國 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 技 術尚 存 一 定 的 差 距 ， 尤 其 是 在 產(chǎn) 量 、 紡 絲 速 度 、 成 網(wǎng) 寬度 、 成 網(wǎng) 均 勻 度 及 纖 維 細 度 方 面 的 差 距 還 很 大 ， 有 待于 進 一 步 提 高 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 特 點 ： 工 藝 流 程 短 ， 產(chǎn) 量 高 產(chǎn) 品 機 械 性 能 好 產(chǎn) 品 適 應 面 廣 可 制 得 細 纖 維 纖 網(wǎng) 成 網(wǎng) 均 勻 度 不 及 干 法 工 藝 產(chǎn) 品 變 換 的 靈 活 性 較 差 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 紡 絲 成 網(wǎng) 法 土

5、工 織 物 與 干 法 針 刺 土 工 織 物 的 技 術經(jīng) 濟 指 標 對 比 (%)：對 比 項 目 紡 絲 成 網(wǎng) 法 干 法 備 注基 建 投 資 100 63 1、 原 料 為 聚丙 烯 ；2、 產(chǎn) 品 定 量為 200g/cm2；3、 年 產(chǎn) 量 為4000t。勞 動 力 需 要 277能 源 消 耗 84維 修 管 理 費 303倉 儲 保 管 費 233生 產(chǎn) 成 本 120原 料 成 本 242 制 造 費 用 156 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 產(chǎn) 品 應 用 ： 聚 丙 烯 ： 土 工 織 物 ， 簇 絨 地 毯 基 布 ， 涂 層 底 布 ， 醫(yī) 衛(wèi) 材 料

6、 ， 用 即 棄 產(chǎn) 品 的 包 覆 材 料 等 。 聚 乙 烯 ： 書 籍 封 面 材 料 ， 高 級 信 封 ， 包 裝 材 料 等 。 聚 酯 ： 過 濾 材 料 ， 襯 里 材 料 ， 簇 絨 地 毯 基 布 ， 農(nóng) 用 材 料 ， 包 裝 材 料 等 。 聚 酰 胺 ： 過 濾 材 料 ， 拋 光 材 料 ， 疊 層 織 物 底 基 等 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 紡 絲 成 網(wǎng) 非 織 造 技 術 是 傳 統(tǒng) 紡 絲 工 藝 的 延 續(xù) ， 因此 ， 從 理 論 上 講 ， 任 何 成 纖 聚 合 物 均 可 用 于 紡

7、絲 成 網(wǎng)工 藝 。 但 考 慮 到 紡 絲 性 能 、 生 產(chǎn) 成 本 以 及 產(chǎn) 品 性 能 等因 素 ， 目 前 較 多 采 用 聚 丙 烯 、 聚 酯 、 聚 乙 烯 和 聚 酰 胺 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 一 、 紡 絲 成 網(wǎng) 法 聚 合 物 原 料 的 基 本 性 能 紡 絲 成 網(wǎng) 法 生 產(chǎn) 過 程 中 聚 合 物 經(jīng) 歷 了 復 雜 的 物 理變 化 ， 聚 合 物 本 身 的 性 質(zhì) 對 最 終 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 起 到 至 關重 要 的 作 用 。 紡 絲 成 網(wǎng) 法 聚 合 物 原 料 基 本 性 質(zhì)

8、通 常 包括 以 下 幾 個 方 面 ： 聚 合 物 分 子 量 和 分 布 高 分 子 鏈 結 構 對 成 纖 高 聚 物 性 質(zhì) 影 響 成 纖 高 聚 物 分 子 間 的 作 用 力 高 分 子 結 構 與 結 晶 能 力 成 纖 高 聚 物 的 熱 性 質(zhì) 不 同 聚 合 物 原 料 還 有 不 同 的 要 求 ， 如 聚 丙 烯 原 料的 等 規(guī) 度 和 熔 融 指 數(shù) ， 聚 酯 原 料 的 粘 度 等 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 1、 聚 合 物 分 子 量 和 分 布 (MWD) 聚 合 物 原 料 的 分 子 量 體

9、 現(xiàn) 其 聚 合 度 的 高 低 ， 分 子量 及 分 子 量 分 布 對 加 工 性 能 和 成 纖 后 的 性 能 等 具 有 明顯 的 影 響 。 分 子 量 過 高 過 低 ， 均 不 利 于 絲 束 強 力 的 提 高 ， 因此 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 要 求 聚 合 物 原 料 的 分 子 量 適 中 。 分 子 量 分 布 對 纖 維 結 構 的 均 一 性 有 很 大 的 影 響 ，分 子 量 分 布 寬 時 ， 內(nèi) 部 取 向 雜 亂 ， 表 面 存 在 不 均 勻 裂痕 。 分 子 量 分 布 越 寬 ， 熔 體 粘 彈 性 越 顯 著 ， 擠 出 膨 大現(xiàn) 象 越 嚴 重

10、 。 因 此 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 要 求 聚 合 物 原 料 的 分子 量 分 布 要 窄 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 數(shù) 均 分 子 量 粘 均 分 子 量 重 均 分 子 量 Z均 分 子 量nM MwM zM 典 型 分 子 量 分 布 微 分 曲 線 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 成 纖 高 聚 物 的 平 均 分 子 量 和 分 子 量 分 布 是 表 征 該 高 聚 物遠 程 鏈 結 構 的 重 要 參 數(shù) ， 它 對 于 該 高 聚 物 的 加 工 性 能 及 所

11、 得纖 網(wǎng) 的 性 能 等 具 有 明 顯 的 影 響 。 當 平 均 分 子 量 相 近 時 ， 分 子量 分 布 寬 度 對 流 動 曲 線 亦 有 明 顯 的 影 響 。分 子 量 分 布 寬 度 剪 切 速 率 非 牛 頓 區(qū) 負 斜 率 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 分 子 量 分 布 相 似 時 ， 平 均 分 子 量 對 流 動 曲 線 的 影 響 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 2、 高 分 子 鏈 結 構 對 成 纖 高 聚 物 性 質(zhì) 影 響 主 鏈 結 構 ： 當 聚

12、 合 物 主 鏈 結 構 引 入 雙 鍵 時 ， 由 于 誘 導 效 應 或共 軛 效 應 ， 而 改 變 鏈 中 原 子 間 的 相 互 作 用 。 引 入 與 主鏈 原 子 不 同 價 的 原 子 、 雙 鍵 或 環(huán) 結 構 ， 則 會 改 變 鏈 的柔 性 。 高 聚 物 鏈 的 結 構 變 化 ， 均 會 改 變 分 子 間 相 互 作用 力 的 大 小 ， 和 改 變 鏈 的 構 型 和 晶 格 ， 以 及 分 子 間 距離 。大 分 子 鏈 中 側 基 的 性 質(zhì) ： 改 變 大 分 子 鏈 中 側 基 的 性 質(zhì) ， 使 分 子 中 的 電 子 云密 度 重 新 分 布 ， 改

13、變 鍵 的 長 度 、 能 量 和 極 性 。 由 于 未結 合 原 子 和 基 團 相 互 作 用 而 引 起 大 分 子 鏈 的 柔 性 發(fā) 生改 變 ， 同 時 對 大 分 子 鏈 的 平 衡 構 型 、 分 子 間 的 相 互 作用 力 和 晶 格 產(chǎn) 生 顯 著 影 響 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 高 聚 物 特 性 支 配 的 纖 維 性 質(zhì) ( -影 響 ) 高 聚 物 的 特 性 纖 維 性 質(zhì) 抗 拉 強 度 彈 性 模 量 熔 點 擴 散 和 吸 濕分 子 量 （ 鏈 長 ） 鏈 剛 性 結 構 規(guī) 整 性 分 子

14、 間 力 結 晶 能 力 極 性 基 團 含 量 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 3、 成 纖 高 聚 物 分 子 間 的 作 用 力 分 子 間 的 作 用 力 包 括 范 德 華 力 （ 靜 電 力 、 誘 導 力和 色 散 力 ） 和 氫 鍵 。 靜 電 力 是 極 性 分 子 之 間 的 引 力 ， 極 性 分 子 都 具 有永 久 偶 極 ， 永 久 偶 極 之 間 的 靜 電 相 互 作 用 的 大 小 與 分子 偶 極 的 大 小 和 定 向 程 度 有 關 。 誘 導 力 是 極 性 分 子 的 永 久 偶 極 與 它 在 其

15、 他 分 子 上引 起 的 誘 導 偶 極 之 間 的 相 互 作 用 力 。 大 分 子 間 的 相 互 作 用 以 氫 鍵 為 最 強 。 氫 鍵 可 以 在分 子 間 形 成 ， 如 極 性 的 液 體 水 、 醇 、 氫 氟 酸 和 有 機 酸等 都 有 分 子 間 的 氫 鍵 ， 在 極 性 的 高 聚 物 如 聚 酰 胺 、 纖維 素 、 蛋 白 質(zhì) 等 中 ， 也 都 有 分 子 間 的 氫 鍵 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 4、 高 分 子 結 構 與 結 晶 能 力 高 聚 物 應 具 有 一 定 規(guī) 律 性 的 化

16、學 結 構 和 空 間 結 構 ，使 可 能 形 成 最 佳 超 分 子 結 構 的 纖 維 。 為 制 得 具 有 最 佳綜 合 性 能 的 纖 維 ， 成 纖 高 聚 物 應 有 形 成 半 結 晶 結 構 的能 力 。 高 聚 物 中 無 定 型 區(qū) 的 存 在 ， 決 定 了 纖 網(wǎng) 中 纖 維的 柔 軟 性 、 染 色 性 、 吸 收 性 等 。 成 纖 高 聚 物 的 結 晶 能 力 非 常 重 要 ， 結 晶 度 在 很 大程 度 上 影 響 紡 絲 成 網(wǎng) 纖 維 的 物 理 機 械 性 能 ， 通 過 結 晶作 用 ， 纖 維 中 的 大 分 子 與 其 聚 集 體 沿 著

17、纖 維 軸 向 排 列的 取 向 狀 態(tài) 才 能 固 定 下 來 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 5、 成 纖 高 聚 物 的 熱 性 質(zhì) 高 聚 物 制 造 紡 絲 成 網(wǎng) 非 織 造 材 料 的 可 能 性 和 纖 維的 性 質(zhì) 與 高 聚 物 的 熱 性 質(zhì) 關 系 密 切 ， 高 聚 物 的 熱 性 質(zhì)取 決 于 分 子 鏈 結 構 。 高 聚 物 在 受 熱 過 程 中 將 產(chǎn) 生 兩 類變 化 。 物 理 變 化 ： 軟 化 、 熔 融 。 化 學 變 化 ： 環(huán) 化 、 交 聯(lián) 、 降 解 、 分 解 、 氧 化 、 水 解

18、 等 。 表 征 這 些 變 化 的 溫 度 參 數(shù) 是 ： 玻 璃 化 溫 度 （ T g） 、熔 點 溫 度 （ Tm） 和 熱 分 解 溫 度 （ Td） 。 從 非 織 造 材 料應 用 的 角 度 來 看 ， 聚 合 物 耐 高 溫 的 要 求 不 僅 是 能 耐 多高 溫 度 的 問 題 ， 還 必 須 同 時 給 出 耐 溫 的 時 間 ， 使 用 環(huán)境 以 及 性 能 變 化 的 允 許 范 圍 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 典 型 成 纖 高 聚 物 的 Tm和 Td 高 聚 物 熱 分 解 溫 度 (C ) 熔 點

19、(C )聚 乙 烯 350 400 138等 規(guī) 聚 丙 烯 350 380 176聚 丙 烯 腈 200 250 320聚 氯 乙 烯 150 200 170 220聚 乙 烯 醇 200 220 225 230聚 己 內(nèi) 酰 胺 300 350 215 聚 對 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 300 350 265纖 維 素 180 220 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 6、 聚 合 物 降 解 聚 合 物 降 解 有 助 于 修 正 聚 合 物 熔 體 粘 度 和 分 子 量分 布 。 通 常 有 三 種 降 解 方 式 ： 化 學 、

20、機 械 剪 切 和 熱 降解 。 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 可 采 用 氧 或 過 氧 衍 生 物 來 實 現(xiàn) 化 學降 解 ， 增 加 擠 壓 速 率 、 熱 量 和 熔 體 滯 留 時 間 均 可 達 到機 械 剪 切 降 解 和 熱 降 解 的 目 的 。 對 于 聚 合 物 熔 體 來 說 ， 要 求 均 勻 發(fā) 生 降 解 ， 避 免聚 合 物 熔 體 降 解 不 一 致 而 造 成 粘 度 不 均 勻 ， 分 子 量 分布 離 散 。 同 時 還 要 求 不 能 過 度 降 解 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 7、 含 雜 聚

21、合 物 原 料 中 鋁 、 鈦 、 鐵 及 灰 分 含 量 的 增 加 ， 將影 響 纖 維 的 耐 氣 候 性 能 ， 同 時 縮 短 紡 絲 組 件 的 使 用 周期 ， 引 起 生 產(chǎn) 成 本 上 升 。 因 此 ， 改 善 聚 合 物 切 片 原 料 生 產(chǎn) 環(huán) 境 ， 優(yōu) 化 切 片生 產(chǎn) 工 藝 ， 降 低 切 片 含 雜 量 ， 可 提 高 產(chǎn) 品 性 能 ， 有 效延 長 紡 絲 組 件 更 換 周 期 ， 減 少 耗 能 ， 降 低 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 成本 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 二 、 紡 絲 成 網(wǎng) 法 常 用

22、 原 料 (一 )聚 丙 烯 (PP) 聚 丙 烯 是 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 常 用 的 一 種 聚 合 物 ， 主 要性 能 參 數(shù) 有 等 規(guī) 度 、 熔 融 指 數(shù) (MFI)和 灰 分 。 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 要 求 聚 丙 烯 的 等 規(guī) 度 在 95%以 上 ， 若低 于 90%則 紡 絲 困 難 。 聚 丙 烯 的 結 構 式 為 ： CH2 CH n CH 3 在 聚 合 過 程 中 ， 因 甲 基 在 立 體 空 間 所 取 位 置 不 同 ，可 產(chǎn) 生 三 種 構 型 的 聚 合 物 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性

23、能 如 果 把 線 型 聚 合 物 的 主 鏈 看 作 是 在 同 一 平 面 內(nèi) ，那 么 甲 基 都 在 主 鏈 同 側 的 ， 為 等 規(guī) 聚 合 物 ； 甲 基 依 次交 替 有 規(guī) 則 地 分 布 在 主 鏈 平 面 兩 側 的 ， 是 間 規(guī) 聚 合 物 ；甲 基 排 列 無 規(guī) 則 的 ， 是 無 規(guī) 聚 合 物 。 聚 合 物 等 規(guī) 度 直 接 影 響 纖 維 的 各 種 性 能 ， 等 規(guī) 度高 ， 熔 點 高 ， 易 結 晶 ， 纖 維 的 物 理 機 械 性 能 好 ， 而 且耐 化 學 藥 品 的 性 能 也 高 。 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 要 求 聚 丙 烯 的 熔

24、 融 指 數(shù) (MFI)大 于27， 熔 融 指 數(shù) 高 ， 則 熔 體 流 動 性 好 。 通 常 情 況 下 ， 聚合 物 分 子 量 提 高 ， 則 熔 融 指 數(shù) 減 小 。 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 要 求 將 聚 丙 烯 原 料 的 灰 分 控 制 在0.05%以 下 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 熔 體 指 數(shù) （ MFI） 是 紡 絲 成 網(wǎng) 、 熔 噴 實 際 生 產(chǎn) 中 對原 料 性 能 的 主 要 指 標 ， 其 定 義 為 ： 在 一 定 的 溫 度 下 ， 熔融 狀 態(tài) 的 高 聚 物 在 一 定 負 荷 下 ，

25、 10分 鐘 內(nèi) 從 規(guī) 定 直 徑 和長 度 的 標 準 毛 細 管 中 流 出 的 重 量 ， 單 位 為 g/10min， 熔 體指 數(shù) 越 大 ， 流 動 性 越 好 。 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 不 同 MFI聚 丙 烯 切 片 的 熔 體 粘 度 與 切 變 率 的 關 系 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 (二 )聚 酯 (PET) 聚 酯 纖 維 工 業(yè) 化 生 產(chǎn) 始 于 1953年 ， 其 性 能 優(yōu) 良 ，強 度 和 彈 性 模 量 較 高 ， 耐 熱 和 耐

26、日 曬 性 能 高 超 ， 紡 絲成 網(wǎng) 工 藝 應 用 較 多 的 原 料 。 聚 酯 的 熔 點 比 聚 丙 烯 要 高 得 多 ， 純 PET的 熔 點 為267 。 工 業(yè) 化 生 產(chǎn) 的 PET熔 點 略 低 ， 一 般 在 255264 之 間 。 熔 點 是 PET切 片 的 一 項 重 要 指 標 ， 如 熔 點波 動 較 大 ， 則 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 中 的 加 熱 溫 度 條 件 要 適 當調(diào) 整 。 PET切 片 的 熔 點 對 纖 維 成 形 過 程 的 影 響 不 如 分子 量 的 影 響 大 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原

27、料 基 本 性 能 熔 體 粘 度 是 PET熔 體 流 變 性 能 的 表 征 ， 與 纖 維 成形 好 壞 密 切 相 關 。 影 響 熔 體 粘 度 的 因 素 有 溫 度 、 壓 力 、聚 合 度 和 切 變 速 率 等 。 PET熔 體 粘 度 與 切 變 速 率 有 密 切 關 系 。 通 常 ， 切 應力 在 9.65 105達 因 /cm2以 下 為 牛 頓 流 動 ， 以 上 為 非 牛頓 流 動 。 當 切 片 的 分 子 量 增 大 時 ， 牛 頓 區(qū) 變 窄 變 長 ，且 溫 度 對 粘 度 的 影 響 增 大 。 熔 體 粘 度 與 分 子 量 有 關 。 分 子 量

28、 低 于 20000的 PET，其 熔 體 粘 度 與 溫 度 呈 明 顯 的 線 性 函 數(shù) 關 系 ， 而 分 子 量超 過 20000時 ， 則 呈 非 線 性 函 數(shù) 關 系 。 纖 維 級 的 PET的分 子 量 通 常 為 15000 22000。 隨 著 溫 度 的 升 高 ， 熔 體 粘 度 依 指 數(shù) 函 數(shù) 關 系 而 降低 。 隨 著 PET分 子 量 的 提 高 ， 在 相 同 溫 度 下 的 熔 體 粘度 增 加 。 而 在 不 同 溫 度 下 ， 熔 體 溫 度 每 增 減 10 ， 大 約 相 當 于 特 性 粘 數(shù) 減 增 0.05， 這 一 點 對 生 產(chǎn) 控

29、 制 頗 有 現(xiàn)實 意 義 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 PET可 能 發(fā) 生 的 降 解 有 三 種 ： 熱 降 解 、 熱 氧 化 降解 和 水 解 。 由 于 PET分 子 結 構 中 存 在 酯 基 ， 在 熔 融 時極 易 水 解 ， 使 分 子 量 下 降 ， 影 響 纖 維 質(zhì) 量 。 因 此 ， 熔噴 前 ， PET切 片 必 須 進 行 干 燥 ， 使 其 含 水 率 從 0.4 降到 0.01 以 下 。 PET切 片 干 燥 的 目 的 不 僅 僅 是 除 去 水 分 ，還 可 提 高 切 片 的 結 晶 度 和

30、軟 化 點 。 PET切 片 造 粒 時 ，其 熔 體 鑄 帶 是 在 水 中 急 劇 冷 卻 的 ， 所 得 到 的 切 片 是 無定 形 結 構 ， 軟 化 點 較 低 。 這 種 切 片 如 不 經(jīng) 過 干 燥 ， 進入 螺 桿 擠 壓 機 后 ， 會 很 快 軟 化 粘 結 ， 造 成 環(huán) 結 阻 料 。PET切 片 干 燥 后 ， 因 發(fā) 生 結 晶 ， 使 其 軟 化 點 大 大 提 高 ，切 片 變 得 堅 硬 ， 且 熔 程 狹 窄 ， 熔 體 質(zhì) 量 均 勻 ， 不 再 發(fā)生 粘 結 阻 料 現(xiàn) 象 。 PET切 片 干 燥 后 應 密 封 充 氮 保 護 ， 以 防 止 切

31、 片 重 新 吸 濕 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 不 同 溫 度 下 PET熔 體 粘 度 與 切 變 速 率 的 關 系 0.60 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 PET干 切 片 的 吸 濕 性 能 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 (三 )聚 乙 烯 美 國 Dupont公 司 溶 劑 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 采 用 線 性 聚 乙烯 (LPE)， 與 聚 丙 烯 相 比 ， 其 結 構 沒 有 長 鏈 分 枝 ， 而 且MWD

32、分 布 較 窄 ， 因 此 更 容 易 獲 得 較 細 的 纖 維 。 此 外 ， LPE 通 常 具 有 較 好 的 耐 氣 候 性 ， 溶 劑 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 制成 的 非 織 造 材 料 具 有 高 強 度 、 抗 撕 裂 、 耐 穿 刺 、 防 水透 氣 、 可 印 刷 等 特 點 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 (四 )聚 酰 胺 (PA) 聚 酰 胺 纖 維 是 世 界 上 最 早 投 入 工 業(yè) 化 生 產(chǎn) 的 合 成纖 維 。 聚 酰 胺 66發(fā) 明 于 1935年 ， 通 過 進 一 步 的 研 究 ，Carot

33、hers等 人 于 1936 1937年 又 發(fā) 明 了 用 熔 體 紡 絲 法制 造 PA66纖 維 的 技 術 。 1938年 ， 德 國 的 Schlack發(fā) 明 了制 取 PA6及 生 產(chǎn) 纖 維 的 技 術 ， PA6纖 維 于 1941年 開 始 工業(yè) 化 生 產(chǎn) 。 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 所 用 的 聚 酰 胺 主 要 是 PA6， 但 用 量不 及 PP和 PET。 對 于 聚 合 物 ， 結 晶 固 體 才 有 鮮 明 的 熔 點 ， 無 定 形固 體 只 有 熔 融 溫 度 范 圍 或 軟 化 溫 度 范 圍 ， 部 分 結 晶 的聚 合 物 根 據(jù) 其 結 晶 度 而

34、有 寬 或 窄 的 熔 融 溫 度 范 圍 。 聚酰 胺 是 一 種 部 分 結 晶 高 聚 物 ， 具 有 較 窄 的 熔 融 范 圍 。差 熱 分 析 表 明 ， PA6的 熔 點 范 圍 為 220 226 ， PA66 為 261 269 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 聚 酰 胺 的 熔 體 粘 度 與 溫 度 、 剪 切 速 率 以 及 單 體 含量 等 因 素 密 切 相 關 。 隨 著 水 萃 取 物 含 量 的 增 加 ， PA熔體 粘 度 呈 下 降 趨 勢 。 和 聚 酯 一 樣 ， 聚 酰 胺 在 紡 絲 成 網(wǎng)

35、工 藝 前 必 須 進 行干 燥 ， 以 防 止 聚 酰 胺 熔 融 時 發(fā) 生 水 解 。 通 常 ， 干 燥 可使 聚 酰 胺 的 含 水 率 從 0.2 0.4 下 降 到 0.06 ， 同 時 伴隨 著 聚 合 物 內(nèi) 部 結 構 的 變 化 。 為 了 防 止 切 片 泛 黃 ， PA6干 燥 溫 度 不 得 超 過 135， 宜 采 用 115 130 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 PA6表 觀 粘 度 與 剪 切 速 率 的 關 系 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-1 聚 合 物 原 料 基 本 性 能 PA6

36、熔 體 粘 度 與 水 萃 取 物 含 量 的 關 系 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程一 、 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 類 型 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 按 紡 絲 原 理 可 分 為 ： 熔 融 紡 溶 劑 紡 濕 紡 目 前 ， 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 以 熔 融 紡 絲 為 主 ， 溶 劑 紡 較少 ， 而 濕 紡 未 見 有 工 業(yè) 化 生 產(chǎn) 的 報 道 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程熔 融 、 干 法 、 濕 法 紡 絲 的 內(nèi) 容 和 特 征 紡 絲 方 法 熔

37、 融 法 干 法 濕 法紡 絲 原 液 的 狀 態(tài) 熔 融 體 溶 液 溶 液 或 變 性 體 溶 液原 液 的 粘 度 （ Pas） 100010000 2004000 202000噴 絲 孔 直 徑 （ mm） 0.10.8 0.020.2 0.010.1凝 固 介 質(zhì) 冷 卻 空 氣 加 熱 空 氣 凝 固 液 凝 固 機 理 冷 卻 溶 劑 蒸 發(fā) 脫 溶 劑 和 伴 有 反 應 的脫 溶 劑 一 般 特 征 卷 取 速 度 大或 紡 絲 速 度 高 噴 絲孔 孔 數(shù) 少 中 卷 取 速 度 中或 紡 絲 速 度 中噴 絲 孔 孔 數(shù) 少 中 卷 取 速 度 小或 紡 絲 速 度 小噴

38、 絲 孔 孔 數(shù) 少 多回 收 工 序 配 備 無 需 回 收 工 序 要 回 收 、 再 生 工 序 要 回 收 、 再 生 工 序典 型 的 聚 合 物 原 料 聚 丙 烯 、 聚 酯 、 聚酰 胺 6、 聚 酰 胺 66 醋 酯 、 聚 乙 烯聚 氨 酯聚 丙 烯 腈 （ 一 部 分 ） 維 綸 （ 短 纖 維 ）粘 膠 、 銅 氨 纖 維聚 丙 烯 腈 （ 大 部 分 ） 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程二 、 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 指 熔 融 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 ： 聚 合 物 切 片 送 入 螺 桿 擠

39、 出 機 ， 經(jīng) 熔 融 、 擠 壓 、 過濾 、 計 量 后 ， 由 噴 絲 孔 噴 出 ， 長 絲 絲 束 經(jīng) 氣 流 冷 卻 牽伸 后 ， 均 勻 鋪 放 在 凝 網(wǎng) 簾 上 ， 形 成 的 長 絲 纖 網(wǎng) 經(jīng) 熱 粘合 、 化 學 粘 合 或 針 刺 加 固 后 成 為 紡 絲 成 網(wǎng) 法 非 織 造 材料 。 工 藝 流 程 為 ： 聚 合 物 切 片 切 片 烘 燥 熔 融 擠 壓 紡 絲 冷 卻 牽 伸 分 絲 鋪 網(wǎng) 加 固 切 邊 卷 繞 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程熔 融 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 料 斗螺

40、 桿 擠 出 機 計 量 泵 紡 絲 箱冷 卻 風牽 伸 裝 置分 絲 至 卷 繞加 固 成 網(wǎng) 裝 置 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程三 、 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 過 程(一 ) 切 片 烘 燥 PET、 PA切 片 用 于 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 需 進 行 烘 燥 。1、 目 的 含 水 PET切 片 在 熔 融 時 會 水 解 ， 使 分 子 量 下 降 ， 影 響成 絲 質(zhì) 量 。 水 在 高 溫 下 汽 化 ， 可 形 成 氣 泡 絲 ， 易 造 成 紡 絲 斷 頭 或毛 絲 。 含 水 PET切 片 是 無 定 形 結

41、 構 ， 軟 化 點 低 ， 在 螺 桿 的 加料 段 易 造 成 環(huán) 結 阻 料 現(xiàn) 象 ， 影 響 正 常 生 產(chǎn) 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程2、 烘 燥 原 理 PET切 片 的 含 水 形 式 有 兩 種 ， 一 是 吸 附 在 切 片 表面 和 細 小 縫 隙 中 的 吸 附 水 ， 所 占 比 例 較 大 ， 容 易 去 除 ；另 一 種 是 存 在 于 切 片 內(nèi) 部 的 氫 鍵 結 合 水 ， 所 占 比 例 較小 ， 難 以 去 除 。 通 常 以 熱 空 氣 干 燥 PET切 片 ， 可 分 兩 個 階 段

42、 ， 第一 階 段 為 預 結 晶 階 段 ， 熱 空 氣 溫 度 為 120150 ； 第 二階 段 為 干 燥 階 段 ， 熱 空 氣 溫 度 為 160180 。 預 結 晶 可 提 高 PET切 片 的 軟 化 點 ， 從 而 使 切 片 不易 粘 連 ， 為 加 快 干 燥 速 度 創(chuàng) 造 有 利 條 件 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程PET切 片 的 干 燥 進 程 干 燥 時 間 (min)干 燥 階 段預 結 晶 階 段10 20 30 40 50 60 70 80 H2O含 量 (%)0.300.200.100.

43、02 T=120 T=170 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程PET預 結 晶 度 與 時 間 的 關 系 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程3、 干 燥 設 備 真 空 轉 鼓 干 燥 裝 置 ： 容 量 7006000kg， 干 燥 時 間 1024h， 真 空 度 一 般大 于 740Pa。 特 點 ： 干 燥 質(zhì) 量 高 ， 更 換 品 種 容 易 ， 干 燥 過 程 中 特 性 粘度 降 低 小 ， 但 干 燥 時 間 長 ， 產(chǎn) 量 低 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng)

44、法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程真 空 轉 鼓 干 燥 裝 置 切 片 進 出 口 回 轉 接 頭 檢 修 進 出 口 夾 層 內(nèi) 通 入 蒸汽 或 導 熱 油真 空 抽 吸 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程RD型 回 轉 圓 筒 干 燥 裝 置 ： 設 備 結 構 簡 單 ， 連 續(xù) 化 生 產(chǎn) ， 干 燥 效 率 高 ， 但 最后 干 燥 切 片 的 含 水 量 不 均 勻 。 回 風切 片 熱 風 回 轉 圓 筒抄 板 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與

45、 過 程沸 騰 式 干 燥 裝 置 ： 干 燥 效 率 極 高 ， 適 合 大 規(guī) 模 連 續(xù) 生 產(chǎn) ， 但 設 備 較 復 雜 。 空 氣 過 濾 器除 濕 器 緩 沖 器 加 熱 器切 片振 動 篩 除 塵 器 預 結 晶 器 沸騰干燥器干 切 片 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程充 填 式 干 燥 裝 置 ： 可 保 證 切 片 干燥 時 間 一 致 ， 干 燥質(zhì) 量 較 好 ， 可 直 接連 續(xù) 喂 入 螺 桿 擠 出機 料 斗 ， 設 備 也 較簡 單 。 切 片 空 氣 空 氣干 切 片水 平 攪 拌柱 式 攪 拌 第 八

46、 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程其 它 干 燥 形 式 ： 回 轉 圓 筒 +充 填 式 間 歇 式 預 結 晶 +連 續(xù) 充 填 式 沸 騰 式 干 燥 +回 轉 圓 筒 微 波 、 高 頻 、 遠 紅 外 預 干 燥 和 預 結 晶 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程(二 )熔 融 擠 壓 固 體 切 片 進 入 螺 桿 后 ， 首 先 在 螺 桿 進 料 段 被 輸 送和 預 熱 ， 繼 而 經(jīng) 螺 桿 壓 縮 段 壓 實 、 排 氣 并 逐 漸 熔 化 ，然 后 在 螺 桿 計

47、量 段 中 進 一 步 混 和 塑 化 ， 并 達 到 一 定 的溫 度 ， 以 一 定 的 壓 力 輸 送 至 后 道 工 序 。 螺 桿 擠 出 機 ： 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 一 般 使 用 單 螺 桿 擠 出 機 ， 主 要 由 螺桿 、 套 筒 、 傳 動 系 統(tǒng) 、 加 料 裝 置 、 加 熱 和 冷 卻 裝 置 等構 成 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程螺 桿 擠 出 機 結 構 示 意 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程螺 桿 擠 出 過 程 示 意 第 八 章

48、 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程 螺 桿 擠 出 機 的 特 征 主 要 反 映 在 螺 桿 結 構 上 ， 有 等距 不 等 深 螺 桿 、 等 深 不 等 距 螺 桿 和 不 等 深 不 等 距 螺 桿 。實 際 生 產(chǎn) 中 主 要 應 用 等 距 不 等 深 螺 桿 ， 其 又 有 四 種 形式 ： 長 區(qū) 漸 變 型 螺 桿 、 短 區(qū) 漸 變 型 螺 桿 、 突 變 型 螺 桿和 計 量 型 螺 桿 。 螺 桿 的 結 構 特 征 如 螺 桿 直 徑 、 長 徑 比 、螺 桿 分 段 與 分 段 長 度 、 壓 縮 比 、 螺 距 與

49、螺 槽 深 度 等 ，決 定 了 螺 桿 擠 出 機 的 使 用 特 性 。1、 螺 桿 直 徑 通 常 指 螺 桿 的 外 徑 ， 對 擠 出 機 有 決 定 性 的 影 響 ，直 徑 加 大 ， 擠 出 機 產(chǎn) 量 增 加 ， 但 加 熱 和 驅 動 能 耗 均 增加 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程2、 螺 桿 長 徑 比 L/D 螺 桿 長 徑 比 指 螺 桿 工 作 長 度 (不 包 括 魚 雷 頭 及 附 件 )與 外 徑 之 比 。 聚 合 物 切 片 在 這 個 工 作 長 度 上 被 加 熱 熔化 、 壓 縮 和

50、輸 送 。 加 熱 面 積 和 切 片 停 留 時 間 都 與 螺 桿長 度 成 正 比 。 長 徑 比 大 ， 有 利 于 切 片 原 料 的 混 和 塑 化 、提 高 熔 體 壓 力 和 減 少 逆 流 以 及 漏 流 損 失 。 因 此 ， 螺 桿擠 出 機 的 長 徑 比 有 不 斷 增 大 的 趨 勢 。 目 前 ， 加 工 塑 料 的 螺 桿 L/D一 般 為 15 20， 加 工 纖維 時 ， L/D一 般 為 20 30， 甚 至 高 達 35， 常 用 的 是 2530。 如 螺 桿 太 長 ， 聚 合 物 切 片 在 高 溫 下 停 留 時 間 增 加 ，對 某 些 熱 穩(wěn)

51、 定 性 差 的 聚 合 物 會 引 起 熱 分 解 ， 同 時 ， 機械 制 造 難 度 加 大 ， 所 以 ， 螺 桿 長 度 是 有 限 度 的 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程3、 螺 桿 分 段 與 分 段 長 度 螺 桿 分 進 料 段 、 壓 縮 段 和 計 量 段 ， 三 段 長 度 的 分配 與 被 加 工 的 聚 合 物 切 片 性 質(zhì) 有 關 。 加 工 塑 料 等 非 結晶 聚 合 物 時 ， 由 于 此 類 聚 合 物 沒 有 明 顯 的 熔 點 ， 而 且有 明 顯 的 高 彈 形 變 ， 因 此 需 要

52、 螺 桿 的 壓 縮 段 較 長 ， 一般 為 螺 桿 全 長 的 50 55 ， 聚 合 物 切 片 原 料 在 一 個 較長 的 距 離 內(nèi) 逐 漸 被 壓 縮 、 軟 化 至 熔 融 。 而 結 晶 型 的 成纖 高 聚 物 有 熔 點 ， 而 無 明 顯 的 高 彈 形 變 ， 因 此 加 工 此類 聚 合 物 的 螺 桿 的 壓 縮 段 較 短 ， 如 加 工 PET僅 為 螺 桿直 徑 的 4 5倍 。 由 此 ， 加 工 PET的 螺 桿 進 料 段 約 為 全長 的 30 ， 壓 縮 段 約 為 全 長 的 15 ， 計 量 混 和 段 約 為全 長 的 55 。 第 八 章

53、紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程4、 壓 縮 比 螺 桿 的 壓 縮 比 是 指 螺 桿 進 料 口 處 螺 槽 容 積 與 計 量段 最 后 一 個 螺 槽 容 積 之 比 。 等 距 不 等 深 螺 桿 的 壓 縮 比可 用 下 式 計 算 ： 222 212 dD dD 式 中 ： D 螺 桿 直 徑 d1 進 料 口 螺 桿 根 徑 d2 出 料 口 螺 桿 根 徑 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程 壓 縮 比 主 要 取 決 于 聚 合 物 性 質(zhì) 、 狀 態(tài) 和 切 片 截 面形

54、 狀 ， 通 常 為 2.5 3.5， 加 工 PET時 ， 常 采 用 3.0左 右 ，加 工 PP時 ， 最 小 為 2.8。 5、 螺 距 與 螺 槽 深 度 螺 桿 直 徑 一 定 時 ， 螺 距 決 定 了 螺 桿 的 螺 旋 角 ， 由此 影 響 螺 紋 的 推 進 力 。 通 常 螺 桿 的 螺 旋 角 取 17 38 ，螺 距 等 于 直 徑 ， 螺 桿 制 造 時 較 方 便 。 螺 槽 深 度 對 產(chǎn) 量和 質(zhì) 量 均 有 較 大 的 影 響 ， 深 螺 槽 產(chǎn) 量 大 ， 但 對 熔 體 壓力 反 應 靈 敏 ； 螺 槽 淺 則 產(chǎn) 量 小 ， 但 塑 化 作 用 好 ，

55、 擠 出量 穩(wěn) 定 。 加 工 PET時 一 般 采 用 淺 槽 螺 桿 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程6、 螺 桿 與 套 筒 之 間 的 間 隙 這 是 螺 桿 擠 出 機 的 一 個 重 要 的 結 構 參 數(shù) ， 特 別 是在 計 量 段 ， 對 螺 桿 擠 出 機 的 產(chǎn) 量 影 響 很 大 。 通 常 ， 漏流 流 量 與 間 隙 的 三 次 方 成 正 比 ， 所 以 ， 在 保 證 螺 桿 與套 筒 之 間 不 產(chǎn) 生 刮 磨 的 條 件 下 ， 應 盡 可 能 地 采 用 較 小的 間 隙 。 通 常 ， 小 螺

56、 桿 間 隙 應 小 于 0.002D， 大 螺 桿 應小 于 0.005D。 普 通 螺 桿 是 不 帶 混 煉 結 構 的 單 螺 紋 螺 桿 ， 當 螺 桿轉 速 提 高 到 一 定 程 度 時 ， 聚 合 物 原 料 在 螺 桿 擠 出 機 中停 留 時 間 縮 短 ， 使 物 料 來 不 及 熔 融 就 進 入 計 量 段 ， 導致 熔 體 質(zhì) 量 下 降 ， 擠 出 壓 力 和 擠 出 量 波 動 。 這 主 要 是固 體 切 片 在 熔 融 過 程 中 ， 固 體 床 發(fā) 生 破 裂 ， 破 裂 后 的碎 塊 失 去 控 制 ， 不 能 及 時 熔 化 而 浮 于 熔 體 中 。

57、 這 種 碎塊 顆 粒 會 引 起 熔 體 溫 度 、 壓 力 的 差 異 和 影 響 殘 留 水 分 的 排 除 。 針 對 上 述 的 問 題 ， 目 前 出 現(xiàn) 了 一 些 新 型 螺 桿 ，主 要 有 分 離 型 螺 桿 、 銷 釘 型 螺 桿 等 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程 銷 釘 型 螺 桿 銷 釘 設 置 在 壓 縮 段 與 計 量 段 之 間 ， 可 將 未 熔 融 的固 相 物 料 分 離 細 化 ， 以 增 加 固 相 與 液 相 的 接 觸 面 積 ，加 速 固 相 顆 粒 的 熔 融 速 度 。 設 置

58、 在 螺 桿 頭 部 或 計 量 段的 銷 釘 ， 具 有 分 流 、 剪 切 和 混 合 的 作 用 ， 通 過 銷 釘 的激 烈 攪 拌 ， 細 化 和 粉 碎 熔 體 中 的 顆 粒 物 料 ， 促 使 其 加速 熔 化 。 設 置 銷 釘 后 ， 螺 桿 擠 出 機 的 產(chǎn) 量 和 普 通 螺 桿相 比 ， 可 以 提 高 30 左 右 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程 螺 桿 擠 出 機 、 計 量 泵 驅 動 、 上 料 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程(三 )紡

59、 絲1、 紡 絲 工 藝 過 程 與 傳 統(tǒng) 紡 絲 類 似 ， 工 藝 過 程 為 ： 熔 融 擠 壓 過 濾 靜 態(tài) 混 和 計 量 熔 體 分 配 擠 出 成 形 冷 卻 過 濾 可 去 除 聚 合 物 熔 體 中 一 些 凝 膠 和 細 小 的 固 體粒 子 。 靜 態(tài) 混 和 ， 是 指 聚 合 物 熔 體 輸 送 管 道 中 靜 態(tài) 混和 器 對 聚 合 物 熔 體 的 均 勻 混 和 作 用 。 計 量 和 熔 體 分 配可 精 確 控 制 產(chǎn) 量 和 纖 維 細 度 的 一 致 性 。 聚 合 物 熔 體 從 噴 絲 孔 擠 出 ， 經(jīng) 歷 入 流 、 微 孔 流 動 、出 流

60、 、 變 形 和 穩(wěn) 定 的 流 變 過 程 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程聚 合 物 熔 體 從 噴 絲 孔 擠 出 的 流 變 模 型 入 流 區(qū)孔 流 區(qū)出 流 區(qū)擠 出 膨 化 脹 大 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程(1)入 流 聚 合 物 熔 體 從 直 徑 較 大 的 空 間 擠 入 較 小 的 微 孔 ，流 動 速 度 急 劇 增 大 ， 動 能 增 加 。 熔 體 的 分 子 構 象 也 發(fā)生 改 變 ， 并 貯 存 了 一 定 的 變 形 彈 性 能 ，

61、 稱 為 “ 入 口 效應 ” 。 熔 體 單 位 體 積 貯 存 的 變 形 彈 性 能 超 過 一 定 限 度時 ， 將 影 響 熔 體 的 流 動 穩(wěn) 定 。 因 此 ， 入 口 導 角 越 小 ，熔 體 的 流 動 越 穩(wěn) 定 。 紡 PP時 入 口 導 角 一 般 為 30 50 之 間 ， 紡 PET時入 口 導 角 一 般 在 65 70 之 間 。 入 口 導 角 太 小 制 造 比較 困 難 。 聚 合 物 熔 融 指 數(shù) 上 升 有 利 于 穩(wěn) 定 流 動 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程(2)微 孔 流 動 流

62、 動 特 點 ： 流 速 不 同 ， 靠 近 孔 壁 速 度 小 ， 孔 中 心 速 度 大 ， 存 在 徑向 速 度 梯 度 。 入 口 效 應 產(chǎn) 生 的 高 彈 形 變 來 不 及 消 失 ， 因 為 熔 體 在 微孔 中 的 流 速 很 高 ， 通 過 時 間 僅 10-410-3s。 如 徑 向 速 度 梯 度 過 大 ， 還 會 繼 續(xù) 產(chǎn) 生 高 彈 形 變 。當 高 彈 形 變 達 到 極 限 值 時 ， 熔 體 細 流 就 會 產(chǎn) 生 破 裂 ，從 而 無 法 成 纖 。 研 究 表 明 ， 徑 向 速 度 梯 度 與 微 孔 半 徑的 三 次 方 成 反 比 ， 因 此 ，

63、 微 孔 大 一 些 紡 絲 比 較 穩(wěn) 定 。 紡 PP時 微 孔 直 徑 一 般 為 0.30.5mm， 紡 PET時 微 孔直 徑 一 般 在 0.3mm以 下 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程(3)出 流 聚 合 物 熔 體 從 微 孔 擠 出 后 即 產(chǎn) 生 “ 膨 化 脹 大 ” 現(xiàn)象 ， 其 原 因 是 高 彈 形 變 的 迅 速 恢 復 。 膨 脹 嚴 重 時 將 出現(xiàn) 熔 體 破 裂 現(xiàn) 象 ， 此 時 絲 條 表 面 不 光 滑 ， 出 現(xiàn) 波 紋 、竹 節(jié) 或 螺 旋 等 外 觀 。 熔 體 膨 化 脹 大 的

64、 程 度 可 用 膨 化 脹 大 率 X來 表 示 ： 式 中 ： D B 熔 體 細 流 膨 化 區(qū) 最 大 直 徑 D 噴 絲 孔 直 徑 研 究 表 明 ， 增 大 微 孔 直 徑 和 長 度 ， 升 高 紡 絲 溫 度 ，均 可 使 膨 化 脹 大 率 減 小 。X DDB 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程(4)變 形 與 穩(wěn) 定 聚 合 物 熔 體 離 開 出 口 區(qū) 時 ， 溫 度 仍 然 很 高 ， 流 動性 也 較 好 ， 在 張 力 的 作 用 下 能 迅 速 拉 伸 變 形 。 同 時 ，由 于 空 氣 的 冷 卻

65、作 用 ， 熔 體 細 流 的 溫 度 越 來 越 低 ， 而粘 度 越 來 越 高 ， 因 此 ， 粘 流 態(tài) 的 熔 體 細 流 逐 漸 變 成 穩(wěn)定 的 固 態(tài) 纖 維 。 如 果 不 再 創(chuàng) 造 新 的 拉 伸 條 件 ， 纖 維 直 徑 將 穩(wěn) 定 不變 ， 但 剛 成 形 的 初 生 纖 維 的 性 能 是 很 低 的 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程紡 絲 過 程 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程2、 主 要 設 備(1)計 量 泵 計 量 泵 為 外 嚙 合

66、齒輪 泵 ， 齒 輪 嚙 合 運 轉 時 ，齒 輪 嚙 合 脫 開 使 吸 入 腔容 積 增 大 ， 形 成 負 壓 ，聚 合 物 熔 體 被 吸 入 泵 內(nèi)并 填 滿 兩 個 齒 輪 的 齒 谷 ，齒 谷 間 的 熔 體 在 齒 輪 的帶 動 下 緊 貼 著 “ 8” 字 形孔 的 內(nèi) 壁 回 轉 近 一 周 后送 至 出 口 腔 ， 由 于 出 口腔 的 容 積 不 斷 變 化 ， 聚合 物 熔 體 得 以 順 利 排 出 。 第 八 章 紡 絲 成 網(wǎng) 法 工 藝 8-2 紡 絲 成 網(wǎng) 工 藝 原 理 與 過 程 計 量 泵 每 轉 輸 出 的 聚 合 物 熔 體 量 稱 為 計 量 泵 的 公稱 流 量 ， 泵 的 實 際 流 量 與 理 論 流 量 之 比 稱 為 泵 的 容 積效 率 。 影 響 容 積 效 率 的 因 素 很 多 ， 有 泵 結 合 面 的 密 封性 能 、 造 成 熔 體 回 流 的 間 隙 、 轉 速 、 進 出 口 熔 體 壓 力 、熔 體 粘 度 等 。 齒 輪 計 量 泵 的 總 效 率 是 容 積 效 率 和 機 械效 率 的 乘 積 。 精