熔融纺丝工艺试验报告.doc

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。 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