复合纺丝复合纺丝的原理一，复合纤维的纺制过程同一般的熔融纺丝过程相似，所不同的是复合纺丝是将两种不同的聚合体通过两根螺杆和两个计量泵，按不同的比例分别送到同一组件再通过特殊的喷丝板挤出成形。整个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，切片受热后结晶被破坏，使其由一定结晶度的固体状态变为均匀的粘流态，这是物理变化。在切片熔融的同时，由于高温、氧气和水分的影响，会导致聚合物发生降解，再聚和凝胶等化学反应，其结果使聚合体分子量下降，表现为纤维强度下降，颜色变黄和产生气泡丝，给纺丝成形和后拉伸带来困难，因此，除聚内烯切片外，一般都必须经过烘燥处理工序，使切片含水达到工艺要求后，方可使用。在冷却成形阶段，聚合体发生的主要是物理变化，熔融后的聚合体在一定压力下通过喷丝板，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，同时丝条的运动逐渐加快，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遂渐冷却至玻璃化温度以下，进入玻璃态，纤维固化，因此在冷却成形过程中，聚合体熔体发生了直径变化，与此同时大分子结构也有一定变化，又由于固化后的纤维干燥而松散，以及纤维与设备、纤维与纤维间相互磨擦产生静电，导致毛丝，给后加工带来困难。因此需经过给湿上油，增加纤维的抱合力，抗静电，使纤维变得柔软、平滑并获得良好的手感及弹性。复合纺丝机的结构二.熔融纺丝设备一般都采用螺杆挤出纺丝机，按纺制纤维类型可分为长丝纺丝机和短纤维纺丝机。本实验采用（ABE25*2）双螺杆挤出纺丝机，其特点是既可使用单侧螺杆纺制单组分纤维，又可使用双螺杆纺制多组分的复合纤维。整机结构如图1所示，它与常规纺丝机一样，由以下一些部件组成：1.高聚物熔融螺杆挤出机2.熔体输送、分配、计量泵及喷丝头组件3.丝条冷却装置，如纺丝窗及冷却甬道4.卷绕机（一)螺杆挤出机螺杆挤出机是纺丝机的主要部件，两根螺杆直径均为Φ25mm等螺距渐变螺杆，两根螺杆的加热区及工作区都一样，只是纺不同组分的复合纤维时，两根螺杆温度-1-
- 1 - 复合纺丝 一． 复合纺丝的原理 复合纤维的纺制过程同一般的熔融纺丝过程相似，所不同的是复合纺丝是将 两种不同的聚合体通过两根螺杆和两个计量泵，按不同的比例分别送到同一组件 再通过特殊的喷丝板挤出成形。整个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，切片受热后结晶被破坏，使其由一定结晶度的固体状态变为 均匀的粘流态，这是物理变化。在切片熔融的同时，由于高温、氧气和水分的影响， 会导致聚合物发生降解，再聚和凝胶等化学反应，其结果使聚合体分子量下降，表 现为纤维强度下降，颜色变黄和产生气泡丝，给纺丝成形和后拉伸带来困难，因此， 除聚丙烯切片外，一般都必须经过烘燥处理工序，使切片含水达到工艺要求后，方 可使用。 在冷却成形阶段，聚合体发生的主要是物理变化，熔融后的聚合体在一定压力 下通过喷丝板，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，同时丝条的运动逐渐加快，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，因此在冷却成形过程中，聚合体熔体 发生了直径变化，与此同时大分子结构也有一定变化，又由于固化后的纤维干燥而 松散，以及纤维与设备、纤维与纤维间相互磨擦产生静电，导致毛丝，给后加工带 来困难。因此需经过给湿上油，增加纤维的抱合力，抗静电，使纤维变得柔软、平 滑并获得良好的手感及弹性。 二． 复合纺丝机的结构 熔融纺丝设备一般都采用螺杆挤出纺丝机，按纺制纤维类型可分为长丝纺丝机 和短纤维纺丝机。本实验采用（ABE25*2）双螺杆挤出纺丝机，其特点是既可 使用单侧螺杆纺制单组分纤维，又可使用双螺杆纺制多组分的复合纤维。整机 结构如图 1 所示，它与常规纺丝机一样，由以下一些部件组成： 1．高聚物熔融螺杆挤出机 2．熔体输送、分配、计量泵及喷丝头组件 3．丝条冷却装置，如纺丝窗及冷却甬道 4．卷绕机 ㈠螺杆挤出机 螺杆挤出机是纺丝机的主要部件，两根螺杆直径均为φ25mm 等螺距渐变螺杆， 两根螺杆的加热区及工作区都一样，只是纺不同组分的复合纤维时，两根螺杆温度
控制不同，螺杆各区分为冷却区、第一加热区、第二加热区、第三加热区、第四加热区、计量泵座加热区、弯管区和箱体区。从工作区来分，可分为三段，进料段、压缩段和计量段。其结构如图2示。进料段一一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节阻料，在进料口附近装有夹套冷却装置，夹套内通冷却水，切片在进料段基本上保持固体颗粒状态，只是在进料段末端才开始软化或部分融化。压缩段一一主要使物料压实融化，同时将物料中带入的空气向加料段排除，此时切片从固体完全转变为熔融态，因此温度控制较高。计量段一一又称均化段。聚合物溶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的目的。计量泵座加热区装有压力传感器，用来测量计量泵进口的熔体压力，其中计量泵的出口压力近似地反应了纺丝组件的熔体压力，该段的温度控制可较前区稍低些，只要能保证熔体顺利通过即可。因此。螺杆挤出机的作用是将切片不断输送、熔融及定量挤出，同时起到将物料混匀和塑化的作用。（计量泵和喷丝板计量泵和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、喷丝板的精度和儿何结构都直接影响到纤维的成形和质量。目前熔融纺丝用的计量泵都用齿轮泵，本实验采用1.2CC/转的计量泵，其结构较简单，它由两个齿轮、三块板，再加一付联轴器，由变频调速器来调节计量泵的转速，其结构示意图如图3所示：9.1一主动齿轮2一从动齿轮3一主动轴4一从动轴amCO5一熔体出口6一下盖板1027一中间板8-上盖板009一联轴节5图3塔丝计量系结构-2-
- 2 - 控制不同，螺杆各区分为冷却区、第一加热区、第二加热区、第三加热区、第四加 热区、计量泵座加热区、弯管区和箱体区。从工作区来分，可分为三段，进料段、 压缩段和计量段。其结构如图 2 示。 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节阻料，在进料口附近装有夹套冷却装置，夹套内通冷却水， 切片在进料段基本上保持固体颗粒状态，只是在进料段末端才开始软化或部分融 化。 压缩段——主要使物料压实融化，同时将物料中带入的空气向加料段排除，此 时切片从固体完全转变为熔融态，因此温度控制较高。 计量段——又称均化段。聚合物溶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的目 的。计量泵座加热区装有压力传感器，用来测量计量泵进口的熔体压力，其中计量 泵的出口压力近似地反应了纺丝组件的熔体压力，该段的温度控制可较前区稍低 些，只要能保证熔体顺利通过即可。 因此。螺杆挤出机的作用是将切片不断输送、熔融及定量挤出，同时起到将物 料混匀和塑化的作用。 ㈡计量泵和喷丝板 计量泵和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。 目前熔融纺丝用的计量泵都用齿轮泵，本实验采用 1.2CC/转的计量泵，其结 构较简单，它由两个齿轮、三块板，再加一付联轴器，由变频调速器来调节计量泵 的转速，其结构示意图如图 3 所示：
本实验用的喷丝头组件是用来纺复合纤维的，根据复合形态不同有皮芯型、并列型、桔瓣型和海岛型等，它们由分配板和喷丝板组成，皮芯型和并列型喷丝板的结构如图4所示：白卷绕机本卷绕机的卷绕速度可达到1500m/min，它由给湿上油装置、导丝盘、卷绕往复机构、绕丝机构及变频控制系统组成，除上油马达外，上下导丝盘、卷绕往复机构、绕丝机构均由变频器加以调速控制，其中下导丝盘又称纺丝盘，一般纺丝速度是指下导丝盘速度。纺丝卷绕的运动是两种运动的合成过程，一是筒管的圆周运动，它使丝条在筒管上卷绕，另一种是由往复机构带着丝条在管筒轴线方向上的来回摆动，这两种运动合成的结果使丝条在筒管上来回螺旋形卷绕而形成交叉形丝层结构。1下分配板BI喷丝板皮芯型图4皮芯型、并列型复合形式三、操作(一)纺丝前准备1.除常规丙纶外，切片都需要干燥处理，并要求含水量低于工艺要求，一般涤纶切片含水量应<0.02%，锦纶切片含水量应<0.06%。2.喷丝头组件应放入保温炉中预热。3.配好油剂。4．根据成品纤度进行工艺计算，确定纺丝速度和泵供量。5.根据工艺要求，将设备升温，同时开启进料口冷却水。6.打开冷吹风，并用风速仪调整好风速度。（纺丝1：先打开计量泵，再开螺杆。2.开启加料阀门。3.观察熔体流动性能，若流动性能不好，应适当调节各区温度直到熔体流-3-
- 3 - 本实验用的喷丝头组件是用来纺复合纤维的，根据复合形态不同有皮芯型、并 列型、桔瓣型和海岛型等，它们由分配板和喷丝板组成，皮芯型和并列型喷丝板的 结构如图 4 所示： ㈢卷绕机 本卷绕机的卷绕速度可达到 1500m/min，它由给湿上油装置、导丝盘、卷绕往 复机构、绕丝机构及变频控制系统组成，除上油马达外，上下导丝盘、卷绕往复机 构、绕丝机构均由变频器加以调速控制，其中下导丝盘又称纺丝盘，一般纺丝速度 是指下导丝盘速度。 纺丝卷绕的运动是两种运动的合成过程，一是筒管的圆周运动，它使丝条在筒 管上卷绕，另一种是由往复机构带着丝条在管筒轴线方向上的来回摆动，这两种运 动合成的结果使丝条在筒管上来回螺旋形卷绕而形成交叉形丝层结构。 三、操作 ㈠纺丝前准备 1．除常规丙纶外，切片都需要干燥处理，并要求含水量低于工艺要求，一般 涤纶切片含水量应〈0.02%，锦纶切片含水量应〈0.06%。 2．喷丝头组件应放入保温炉中预热。 3．配好油剂。 4．根据成品纤度进行工艺计算，确定纺丝速度和泵供量。 5．根据工艺要求，将设备升温，同时开启进料口冷却水。 6．打开冷吹风，并用风速仪调整好风速度。 ㈡纺丝 1．先打开计量泵，再开螺杆。 2．开启加料阀门。 3．观察熔体流动性能，若流动性能不好，应适当调节各区温度直到熔体流
线呈连续稳定为止。4：测泵供量，调节计量泵，使泵供量达到工艺要求。5.准备装喷丝板组件，先关闭螺杆，再关闭计量泵。6.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10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、导丝盘及卷绕速度。7.开启计量泵和螺杆。8.丝条从喷丝板喷出后若无漏浆、注头丝时即可卷绕操作人员准备卷绕，然后将丝条通过甬道投入卷绕间。9.卷绕间工作人员将卷绕丝条通过上油盘、上下导丝盘、张力轮架、免子头（即往复结构）再卷绕在卷绕筒管上。10.上下导丝盘上的废丝。11.测卷绕纤度。四、注意事项1.螺杆升温前必须打开冷却水。2.开车时必须先开计量泵，关车时则相反，以免熔体压力骤然升高。3.头、手不得伸入箱体下面，以免高温熔体灼伤。4.工艺参数调节好后不得随意拨动仪表及开关，以免发生事故。5.若有异常情况发生，必须立刻报告值班老师及时加以处理。五、拉伸1.开启总电源，按工艺要求，设置热盘、热板温度，设置完毕后，按下加热按钮使热盘、热板加热至所定温度。2.按工艺要求设置拉伸倍率。3.设定拉伸速度。4.按下油泵启动钮。5.启动升头架。6.升头。7.升速拉伸。六、注意事项1.升温达到平衡时才能升头。2.工艺一旦设置完毕，不得随意拨动所有开关或按钮。3.升头时注意安全。实验内容一．切片干燥-4-
- 4 - 线呈连续稳定为止。 4．测泵供量，调节计量泵，使泵供量达到工艺要求。 5．准备装喷丝板组件，先关闭螺杆，再关闭计量泵。 6．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 10 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、导丝盘及卷绕速度。 7．开启计量泵和螺杆。 8．丝条从喷丝板喷出后若无漏浆、注头丝时即可卷绕操作人员准备卷绕， 然后将丝条通过甬道投入卷绕间。 9．卷绕间工作人员将卷绕丝条通过上油盘、上下导丝盘、张力轮架、兔子 头（即往复结构）再卷绕在卷绕筒管上。 10． 上下导丝盘上的废丝。 11． 测卷绕纤度。 四、注意事项 1．螺杆升温前必须打开冷却水。 2．开车时必须先开计量泵，关车时则相反，以免熔体压力骤然升高。 3．头、手不得伸入箱体下面，以免高温熔体灼伤。 4．工艺参数调节好后不得随意拨动仪表及开关，以免发生事故。 5．若有异常情况发生，必须立刻报告值班老师及时加以处理。 五、拉伸 1．开启总电源，按工艺要求，设置热盘、热板温度，设置完毕后，按下加热按钮 使热盘、热板加热至所定温度。 2．按工艺要求设置拉伸倍率。 3．设定拉伸速度。 4．按下油泵启动钮。 5．启动升头架。 6．升头。 7．升速拉伸。 六、注意事项 1．升温达到平衡时才能升头。 2．工艺一旦设置完毕，不得随意拨动所有开关或按钮。 3．升头时注意安全。 实验内容 一． 切片干燥
(一)原理除常规丙纶外，切片都需要干燥处理。切片干燥的目的是除水分，提高切片含水的均匀性，结晶度及软化点。涤纶切片中水分的不良影响有两个方面：①在纺丝温度下，水的存在使PET大分子的酯键水解，DP（聚合度）下降，纺丝发生困难，成品丝质量下降。②少量水分汽化留于熔体中，往往造成纺丝短头，使生产难以正常进行，并使成品纤维质量下降。（）切片干燥的工艺控制1：温度：温度高则干燥速度加快，于燥时间缩短，干燥后湿切片的平均含水率降低。通常预结晶温度在120°C左右，干燥温度在130°C一140°C。2.时间：干燥时间取决于采用的干燥方式和设备。对于同一设备，则干燥时间取决于干燥温度。采用真空烘箱干燥，一般预结晶时间为2一3小时，干燥时间为8—9小时。二。纺制并列型、皮芯型复合纤维（-)并列型：将涤纶切片（PET）和改性涤纶切片（PBT）以50：50的复合比进入双螺杆复合纺丝机，纺制并类型复合纤维。（)皮芯型：将丙纶切片（PP）和乙纶切片（PE）以不同的复合比进入双螺杆复合纺丝机，纺制不同复合比的皮芯型复合纤维。测试项目一.切片含水率测试(一)实验目的在涤纶生产中聚酯于切片的含水率是切片干燥控制质量的重要指标之一。含水率的高低将直接影响纺丝成形和纤维的物理性能。干切片即使含微量水分，在高温熔融过程中亦会促使酯键的水解，致使分子链断裂，分子量降低。因此，干切片含水率的控制非常重要。通常，生产上用于纺制短纤维的切片含水率需控制在0.007%一0.01%；用于普通长丝的控制在0.005%一0.008%；用于高速纺长丝的控制在小于0.005%，最好是小于0.003%。测定微量水的方法，目前使用的有压差法、卡尔一费休法、电解法等几种。使用最普遍是压差法，因其仪器简单、分析速度快。附有冷阱的压差法可消除挥发物的影响，准确性好，但室温的变化会给实验带来影响。卡尔一费休法测试速度快，准确度高，且不受其他挥发物的于扰，但卡尔一费休液来源较困难，其配制、标定较繁琐，要求严格。电解法是公认较好的方法，但进口仪器昂贵。现在研制的国产GUS型固体微水仪，具有操作方便、分析速度快、自动化程度高、测试准确度高等优点，但因仪器价格高，尚未普遍使用。本实验采用压差法测定聚酯干切片的含水率。通过本实验应达到以下目的：-5-
- 5 - ㈠原理 除常规丙纶外，切片都需要干燥处理。切片干燥的目的是除水分，提高切片含水 的均匀性，结晶度及软化点。涤纶切片中水分的不良影响有两个方面：①在纺丝 温度下，水的存在使 PET 大分子的酯键水解， DP （聚合度）下降，纺丝发生困 难，成品丝质量下降。②少量水分汽化留于熔体中，往往造成纺丝短头，使生产 难以正常进行，并使成品纤维质量下降。 ㈡切片干燥的工艺控制 1．温度：温度高则干燥速度加快，干燥时间缩短，干燥后湿切片的平均含水率降 低。通常预结晶温度在 120ºC 左右，干燥温度在 130ºC—140ºC。 2．时间：干燥时间取决于采用的干燥方式和设备。对于同一设备，则干燥时间取 决于干燥温度。采用真空烘箱干燥，一般预结晶时间为 2—3 小时，干燥时间为 8—9 小时。 二． 纺制并列型、皮芯型复合纤维 ㈠并列型：将涤纶切片（PET）和改性涤纶切片（PBT）以 50：50 的复合比进 入双螺杆复合纺丝机，纺制并类型复合纤维。 ㈡皮芯型：将丙纶切片（PP）和乙纶切片（PE）以不同的复合比进入双螺杆复 合纺丝机，纺制不同复合比的皮芯型复合纤维。 测试项目 一． 切片含水率测试 ㈠实验目的 在涤纶生产中聚酯干切片的含水率是切片干燥控制质量的重要指标之一。含水率 的高低将直接影响纺丝成形和纤维的物理性能。干切片即使含微量水分，在高温熔 融过程中亦会促使酯键的水解，致使分子链断裂，分子量降低。因此，干切片含水 率的控制非常重要。通常，生产上用于纺制短纤维的切片含水率需控制在 0.007%— 0.01%；用于普通长丝的控制在 0.005%—0.008%；用于高速纺长丝的控制在小于 0.005%，最好是小于 0.003%。测定微量水的方法，目前使用的有压差法、卡尔— 费休法、电解法等几种。使用最普遍是压差法，因其仪器简单、分析速度快。附有 冷阱的压差法可消除挥发物的影响，准确性好，但室温的变化会给实验带来影响。 卡尔—费休法测试速度快，准确度高，且不受其他挥发物的干扰，但卡尔—费休液 来源较困难，其配制、标定较繁琐，要求严格。电解法是公认较好的方法，但进口 仪器昂贵。现在研制的国产 GUS 型固体微水仪，具有操作方便、分析速度快、自 动化程度高、测试准确度高等优点，但因仪器价格高，尚未普遍使用。本实验采用 压差法测定聚酯干切片的含水率。 通过本实验应达到以下目的：