熔融紡絲工藝試驗(yàn)報(bào)告

2024年2月6日發(fā)(作者：知識(shí)改變命運(yùn))

熔融紡絲工藝實(shí)驗(yàn)

一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

合成纖維的成形普遍采用高聚物的熔體或濃溶液進(jìn)行紡絲，前者稱為熔體紡絲，后者稱為溶液紡絲。本實(shí)驗(yàn)采用切片紡絲的方法，將聚合物熔體經(jīng)過鑄帶，切粒等工序制成“切片”，然后在紡絲機(jī)上重新熔融成熔體并進(jìn)行紡絲。

1.了解和掌握切片熔融紡絲的工藝路線和基本方法，通過熟悉并掌握常規(guī)纖維的成型條件和工藝參數(shù)。

2.了解熔融紡絲及牽伸設(shè)備的結(jié)構(gòu)和各種部件的作用。

二，實(shí)驗(yàn)原理

整個(gè)熔體紡絲過程包括紡絲熔體的制備，熔體自噴絲孔擠出，熔體細(xì)流拉長(zhǎng)變細(xì)，冷卻固化，絲條的上油和卷繞。在切片熔融階段，切片受熱后結(jié)晶破壞，使其有一定結(jié)晶度的固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻恼沉鲬B(tài)，這是物理變化。在冷卻形成階段聚合體發(fā)生的主要是物理變化，熔融后的聚合體在一定的壓力下通過噴絲孔，形成熔體細(xì)流，熔體細(xì)流剛離開噴絲板時(shí)，由于熔體的彈性效應(yīng)而出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，使熔體直徑逐漸擴(kuò)大，在紡程上細(xì)流受到卷繞拉力的作用，這時(shí)纖維直徑急劇變細(xì)，同時(shí)絲條運(yùn)動(dòng)速度逐步加快，又由于空氣冷卻的作用，使聚合體溫度下降，粘度增高，速度增加減慢，直徑變化較小，再往下聚合體凝固并逐漸冷卻至玻璃化溫度以下，進(jìn)入玻璃態(tài)，纖維固化，又由于固化后的纖維干燥而松散，以及纖維與設(shè)備，纖維與纖維之間相互摩擦產(chǎn)生靜電，導(dǎo)致毛絲，給后加工帶來困難，因此需經(jīng)過給濕上油，增加纖維間抱合力，抗靜電，使纖維變得柔軟，平滑并獲得良好的手感及彈性。

熔體紡絲過程的參數(shù)：指對(duì)紡絲過程的進(jìn)行以及卷繞絲結(jié)構(gòu)和性質(zhì)起主導(dǎo)作用的參數(shù)。這類參數(shù)有：成纖高聚物的種類；擠出溫度；噴絲孔直徑；噴絲孔長(zhǎng)度；紡絲線的單纖維根數(shù)；質(zhì)量流量；紡絲線長(zhǎng)度，卷繞速度；冷卻條件。

三，實(shí)驗(yàn)儀器及工藝過程

1.紡絲工藝流程：切片、干燥、熔融擠出、冷卻成形、上油、牽伸、卷繞。

2.切片干燥的目的：除去水分，提高切片的含水的均勻性，提高結(jié)晶度及軟化點(diǎn)。

3.熔融擠出：①螺桿擠出機(jī)由螺桿，套筒，傳動(dòng)部分，加料斗，加熱和冷卻裝置構(gòu)成。螺桿機(jī)擠出機(jī)是紡絲機(jī)的主要部件。②從工作區(qū)來分，可分為三段，進(jìn)料段，壓縮段和計(jì)量段。在整個(gè)擠出過程中，螺桿完成三個(gè)操作：切片的供給，切片的熔融和熔體的計(jì)量擠出，同時(shí)使物料起到混勻和塑化作用。③螺桿高聚物的優(yōu)點(diǎn)：螺桿的不斷旋轉(zhuǎn)，提高傳熱系數(shù)，使切片熔融過程強(qiáng)化，螺桿擠出機(jī)能

強(qiáng)制輸送各種粘度較高的熔體，螺桿旋轉(zhuǎn)輸送熔體，熔體被塑化攪拌均勻，在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間較短，一般為5-10分鐘，大大減少了熔體熱分解的可能性。

4.箱體：熔體自螺桿擠出后，經(jīng)熔體管道分配至各紡絲位的計(jì)量泵和紡絲頭組件，為進(jìn)行熔體保溫溫度控制，一般都采用一個(gè)矩形載熱體加熱箱進(jìn)行集體保溫，箱體內(nèi)裝有至各部位的熔體分配管，計(jì)量泵與紡絲頭組件安置的保溫座以及電熱棒等。箱外包覆絕熱材料。

5.紡絲組件：是噴絲板，熔體分配板，熔體過濾材料及組裝套的結(jié)合件。

6.計(jì)量泵與噴絲板：是化纖生產(chǎn)中兩個(gè)高精度標(biāo)準(zhǔn)件，計(jì)量泵流量的準(zhǔn)確性和均勻性，噴絲板的精度和幾何結(jié)構(gòu)都直接影響到纖維的成形和質(zhì)量。

7.給濕上油：常規(guī)紡絲一般采用油盤上油，上油盤下部浸在油盤槽中，通過轉(zhuǎn)動(dòng)將油劑薄薄地帶上一層而給予擦過其上的絲條上油。

8.拉伸:第一拉伸盤一般應(yīng)控制在玻璃化溫度以上10-20℃范圍內(nèi)。若熱盤溫度過高，拉伸時(shí)容易斷頭，甚至絲條發(fā)生熔化，且拉伸點(diǎn)上移，絲條產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象，拉伸不均勻性增大；如果熱盤溫度過低，則拉伸時(shí)所需熱量不足，使拉伸點(diǎn)下移，也會(huì)使拉伸不勻且出現(xiàn)未拉伸絲，成品絲不勻等。

9.卷繞成形。

四， 實(shí)驗(yàn)步驟

1.纖維紡制前準(zhǔn)備：①噴絲頭組件清洗（煅燒+超神波），組件組裝并放入保溫爐中預(yù)熱調(diào)配油劑；②根據(jù)成品纖度工藝計(jì)算，確定紡絲速度和泵供量；設(shè)定紡絲溫度并使設(shè)備升溫及箱體壓力，打開冷卻吹風(fēng)，調(diào)整合適的風(fēng)速。

2.纖維紡絲：①當(dāng)設(shè)備溫度達(dá)到工藝溫度時(shí)，開螺桿并投料，當(dāng)螺桿壓力顯示一定值時(shí)，開計(jì)量泵。②觀察熔體流動(dòng)性能，若熔體流動(dòng)性能不好，應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)各區(qū)溫度直到熔體流線呈連續(xù)穩(wěn)定性為止。③噴絲板組件裝入箱體后，必須嚴(yán)密緊固以免漏漿，組件裝完后，在加熱狀態(tài)下保溫十分鐘左右，使其與箱體溫度保持平衡，在這期間開啟卷繞機(jī)，調(diào)節(jié)好油盤及卷繞速度。④開啟計(jì)量泵和螺桿，絲條從噴絲板噴出后若無漏漿，柱頭絲時(shí)即可卷繞。

五，注意事項(xiàng)

頭手不得入箱體下面，以免高溫熔體灼傷，工藝參數(shù)設(shè)定后不得隨意波動(dòng)儀表和開關(guān)，以免發(fā)生事故。注意人生安全，禁止長(zhǎng)發(fā)同學(xué)進(jìn)入紡絲，牽伸現(xiàn)場(chǎng)。

六，作業(yè)

1.螺桿擠壓機(jī)由幾部分組成，各部分有哪些作用

答：螺桿擠壓機(jī)由螺桿，套筒，傳動(dòng)部分，加料斗，加熱和冷卻裝置構(gòu)成。①進(jìn)料段，固體切片由該段進(jìn)入，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，切片被向前推進(jìn)，為防止切片過早軟化引起環(huán)結(jié)阻料，在進(jìn)料口附近裝有夾套冷去裝置，夾套內(nèi)通冷卻水，切片在進(jìn)料段基本保持固體顆粒狀態(tài)，只是在進(jìn)料段末端才開始軟化或部分熔融。②壓縮段，主要使物料壓實(shí)熔化，同時(shí)將物料中帶入的空氣向加料段排出，

此時(shí)切片從固態(tài)完全轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴趹B(tài)，因此溫度控制較高。③計(jì)量段，又稱均化段，聚合物熔體在這里進(jìn)一步加熱并攪拌均勻，然后將熔體以一定的壓力和流量輸出，此段溫度控制也較高，以達(dá)到攪拌塑化定量輸出目的。

2.紡絲箱體有哪些作用

答：紡絲箱體的作用是保持由擠出機(jī)送至箱體的熔體經(jīng)過各部件到每個(gè)紡絲位都有相同的溫度和壓力降，保證熔體均勻地分配到每個(gè)紡絲部件上，并為熔體保溫和溫度控制。

3.紡絲組件的作用是什么，包括哪幾部分

答：紡絲組件是噴絲板，熔體分配板，熔體過濾材料及組裝套的結(jié)合件。紡絲組件的作用一是過濾熔體，去除熔體中可能夾帶的機(jī)械雜質(zhì)與凝膠粒子，防止堵塞噴絲孔眼，延長(zhǎng)噴絲板的使用周期；二是使熔體能充分混合，防止熔體發(fā)生粘度的差異；三是把熔體均勻地分配到噴絲板的每一小孔中去形成熔體細(xì)流。

4.記錄丙綸紡絲工藝。

答：丙綸紡絲工藝包括：①切片干燥，出去水分提高切片的含水均勻性，提高結(jié)晶度及軟化點(diǎn)；②熔融擠出，主要作用是切片的供給，切片的熔融和熔體的計(jì)量擠出，同時(shí)使物料起到混勻和塑化作用；③冷卻成形，對(duì)纖維結(jié)構(gòu)和性能有決定性的影響；④給濕上油，避免產(chǎn)生靜電，并能進(jìn)行正常的卷繞。⑤拉伸；⑥卷繞成形。