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第十二章 纤维成形原理与方法 按成纤高聚物的性质不同，化学纤维的纺丝方法主要有熔体纺丝法和熔液纺丝法两大类，此外，还有特殊的或非常规的纺丝方法。其中，根据凝固方式的不同，熔液纺丝法又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。在化学纤维的生产时，多数采用熔体纺丝法生产，其次为湿法纺丝生产，只有少量的采用了干法或其他非常规纺丝方法生产。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 一、熔体纺丝法熔体纺丝法是将纺丝熔体经螺杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔，使其成细流状射入空气中，并在纺丝通道中冷却成丝。目前，熔体纺丝法的纺丝速度一般为1000-2000m/min。采用调整纺丝时，可达4000-6000m/min。喷丝板孔数：长丝为1-150孔，短纤维少的为400-800孔，多的可达1000-2000孔。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 喷丝板的孔径一般在0.2-0.4mm。熔体纺丝法的主要特点是卷绕速度高，不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程短，是一种经济、方便和效率高的成形方法。但喷丝头孔数相对较少。近年来，我国在消化吸收引进技术的基础上，已发展了低速多孔和高速短程纺，以生产丙纶和涤纶。合成纤维中的涤纶、锦纶和丙纶都采用熔体纺丝法纺丝。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 二、干法纺丝干法纺丝是将溶液纺丝制备的纺丝溶液从喷丝孔中压出，呈细流状，然后在热空气中因溶剂声速挥发而固化成丝。 目前，干法纺丝的速度一般为200-500m/min，当增加纺丝通道长度或纺纺制较细的纤维时，纺丝速度可提高到700-1500m/min。干法纺丝的喷头孔数较少，为300-600孔。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 干法纺丝制得的纤维结构紧密，物理机械性能和染色性能较发，纤维质量高。但干法纺丝的投资比湿纺还要大，生产成本高，污染环境。目前用于干法纺丝产生的合成纤维较少，仅醋酯纤维和维纶可用此法。另外，对于既能用于干法纺丝，又能用湿法纺丝的纤维，干法纺丝更适合于纺制长丝。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 三、湿法纺丝湿法纺丝是将溶液法制得的纺丝熔液从喷丝头的细孔中压出呈细流状，然后在凝固液中固化成丝。由于丝条凝固慢，所以湿法纺丝的纺丝速度较低，一般为50-100m/min，而喷丝板的孔数较熔体纺丝多，一般达4000-2000孔。混法纺丝防得到纤维截面大多呈非圆形，且有较明显的皮芯结构，这主要是由凝固液的固化作用而造成的。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 湿法纺丝的特点是工艺流程复杂，投资大、纺丝速度低，生产成本较高。一般在短纤维生产时，可采用多孔喷丝头或级装喷丝孔来提高生产能力，从而弥补纺丝速度低的缺陷。通常，不能用熔体法纺丝的成纤高聚物，才用湿法纺丝和生产短纤维和长丝束。腈纶、维纶、氯纶和粘胶多采用湿法纺丝。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 四、其他纺丝法（1）复合纤维纺丝法复合纤维纺丝法是将两种或两种以上不同化学组成或不同浓度的纺丝流体，同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头而制得。在进入喷丝孔之前，两种成分彼此分离，互不混合，在进入喷丝孔的瞬间，两种液体接触，凝固粘合成一根丝条，从而开成具有两种或两种以上不同组分的复合纤维。此法纺制的纤维分为：并列型、皮芯型和散布型等多种。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 2）异形纤维纺丝此法是用非圆形喷丝孔，制取各种不同截面形态的异形纤维。常见到形异纤维有三角形、Y型、星形和中空纤维等。3）着色纤维纺丝法此方法是在化学纤维的纺丝熔体或溶液中加入适当的着色剂，经纺丝后直接制成有色纤维，该方法可提高染色牢度，降低染色成本，减少环境污染。此外，还有相分离纺丝法、冻胶纺丝法、乳液或悬液纺丝法、液晶纺丝等纺丝方法。 12.1 纤维纺丝成形方法的一般特性 思考题： 什么是熔法纺丝、干法纺丝和湿法纺丝，它 们在纺丝速度和纤度上有何不同？ 12.2 纺丝溶液细流的形成 一、纺丝液体在喷丝头孔道中的流动 聚合物的纺丝液体经过计量泵后，以一定的速度和压力进入纺丝头的小孔中，从孔中流出形成液体细流。主要经过四个阶段（见图12-5） 1、入口段：熔体或液体进入喷丝孔道 2、恒定段：液体在孔道中恒定流动 3、出口段：液体细流流出 4、固化段：细流受外力作用发生形变和纺丝细流受冷却介质作用固化成形的阶段。 12.2 纺丝溶液细流的形成 影响流动的因素 1、速度梯度和剪切应力 速度与平均速度有关系式可描述 应力可引起膨胀效应，进而影响流动行为和纺丝过程，压力高，粘度下降 2、喷丝孔道的横断面形状 圆形入口能量效应比锥形的大，圆锥形入口好，切长度占总长度的2/3以上者更好 12.2 纺丝溶液