冷卻吹風成型

簡介

熔體從噴絲板上的微孔中噴射成細流後逐漸冷卻成形。沿著絲條運行的路程，絲條上各質點的運動速度、直徑、溫度、黏度、受力以及內部結構都在不斷變化，並且相互影響十分複雜。尤其是在離噴絲板距離1m以內變化最大，外界條件對所紡絲條的纖度均勻性、強度伸長不均率及後拉伸性能影響很大，故冷卻吹風固化的條件很重要，特別是高速紡絲時更為重要。

冷卻固化過程

此過程是一個在受力狀態下的傳熱過程，如圖1所示。沿著紡絲各工序坐標，絲條的固化過程可分流動形變區、凝固形變區及固態移動區三個區域。凝固形變區結束處是凝固點，隨後就以等速移動了。

流動形變區

熔體離開噴絲板微孔的控制後，其與噴絲板面的距離為5~10mm。這時，由於熔體流速突變產生的彈性形變能和靜壓能的釋放，會產生直徑膨脹變大的現象，即為膨化現象。膨化區的存在對紡絲是不利的，使絲條不均勻，也易黏附在噴絲板上，造成斷頭、毛絲。適當降低熔體的黏度和選用長徑比大的噴絲孔，可以降低膨化程度。

凝固形變區

在該區域內，熔體細流在卷繞機構的牽引下和一定的冷卻條件下，逐漸凝固成絲條，發生了直徑、溫度黏度以及大分子結構等變化，也是冷卻固化的最重要區域。

固態移動區

從凝固點開始，絲條以相同的牽引速度移動，成形結束。為了使絲條進人導絲盤或卷繞機構時溫度能下降至約50℃，一般尚需有一定冷卻距離。故絲室下面有5~7m長的甬道，但當紡絲速度提高時，甬道所起的作用較小。

冷卻吹風裝置

側吹風裝置

長絲紡絲採用的側吹風裝置如圖2所示，經過空調的冷風，從總風道進人分風道，分布在整流裝置整個高度上，冷風垂直於絲條移動的軸向進行吹風冷卻，故又稱橫吹風裝置。絲室高度約為2m，是考慮到凝固形變區的長度要求及調換紡絲組件操作的方便。在絲室下方裝有導絲器，它握住絲條防止振動。高速紡時，為了減小卷繞張力，增大單絲之間的抱合力，起集束作用等目的，可把上油給濕裝置提高到絲室下部。一般用噴嘴將乳化後的油劑，噴射到絲條上，這樣上油均勻性好。
側吹風裝置結構簡單，操作方便，但冷卻程度不均勻，靠近風面的絲條冷卻快，離開風面在絲室外側的絲條冷卻慢，整個噴絲板上的熔體細流會產生向外側鼓起的飄絲現象，絲條受附加應力發生擺動，而此處絲條較嫩弱，很容易發生黏並。故側吹風裝置只適宜長絲紡絲，因其孔數較少，冷卻散失熱量較少。如果用於孔數較多的短纖維紡絲，必須採用矩形噴絲板，絲條並排分布，減少吹風絲層的厚度，從而使受風面和背風面的冷卻速度差異減少。

環吹風裝置

短纖維紡絲時，每塊噴絲板的孔數多，多孔紡時達幾千孔，要求吹風裝置風量大，透風性好。一般採用四周吹風冷卻的環吹風裝置，如圖3所示。環吹風裝置按氣流循環方式可分密閉式及開放式兩種。
1、開放式環吹風裝置與紡絲箱裝配不密封，離開噴絲板一定距離，當空氣從風道進人吹風頭後，由四周環形的整流層控制流速，吹向絲條使其冷卻，要求冷風穿透絲層後保持正壓，順著絲條下移，而吹風頭上端在噴絲頭周圍應有一定量的氣流外溢，形成一個保護性“氣幕”，防止環境中空氣對熔體細流的干擾。吹風頭內裝導流板，使冷風在蝸殼內流動。風壓低，是此裝置的一大優點。
2、密閉式環吹風頭的上部與紡絲箱密封，下部與通道連線,整個冷卻系統與周圍環境隔絕，保證絲條在穩定的條件下冷卻，為此要求用高壓冷風。吹風頭中的關鍵是要有高阻尼的過濾層，冷風經過多孔板、導流網板及高阻尼層吹向絲條，該阻尼層由青銅基粉末燒結的內膽和不鏽鋼網組成，也有採用兩層相隔一定距離的鋼絲網組成的。