基本介紹
- 中文名：熔體紡絲
- 外文名：melt spinning
- 簡稱：熔紡
- 釋義：化學纖維的主要成形方法之一
- 對象：滌綸、錦綸、丙綸
簡介,步驟,分類,製做過程,性能與發展,性能,歷史沿革,熔融紡絲,原理,過程,工藝參數,
簡介
步驟
熔紡包括以下步驟：①製備紡絲熔體（將成纖高聚物切片熔融或由連續聚合製得熔體）；②熔體通過噴絲孔擠出形成熔體細流;③熔體細流冷卻固化形成初生纖維;④初生纖維上油和卷繞。熔紡分直接紡絲法和切片紡絲法。
分類
熔紡分直接紡絲法和切片紡絲法。直接紡絲是將聚合後的聚合物熔體直接送往紡絲；切片紡絲則需將高聚物溶體經注帶、切粒等紡前準備工序而後送往紡絲。大規模工業生產上常採用直接紡絲，但切片紡絲更換品種容易，靈活性較大，在長絲生產中仍占主要地位。
製做過程
切片熔融過程通常在螺桿擠壓機內進行，控制螺桿擠壓機各段溫度和箱體溫度可以改變熔體的溫度，使其具有適當的粘度和良好的可紡性。從螺桿擠壓機出來的熔體經過計量泵送往噴絲頭組件。後者由過濾網、分配板和噴絲板等組成，其作用是除去熔體中的雜質， 使熔體均勻地送至噴絲板。 噴絲板用耐熱、耐腐蝕的不鏽鋼材料製成，面上的小孔按一定規律排布，孔徑通常為0.2～0.5毫米。熔體通過噴絲板上的小孔形成熔體細流。細流直徑在出噴絲小孔處會出現膨脹現象，這是因熔體的彈性所致。不同的聚合物孔口膨脹程度不同。聚酯、聚醯胺熔體在正常紡絲條件下，孔口脹大比在1.5以下。彈性效應較顯著的是聚丙烯。孔口脹大常是流動不均的根源。生產上常採用增大噴絲小孔直徑、長徑比（小孔長度與直徑之比）和提高熔體溫度等措施來減小脹大比，以防止熔體破裂。熔體細流噴出後受到冷空氣的作用而冷卻固化。細流和周圍介質的熱交換主要以傳導和對流方式進行。熔體細流的溫度在冷卻過程中逐步下降，粘度則不斷提高，當粘度提高到某臨界值而卷繞張力已不足以使纖維繼續變細時，便到達了固化點。固化長度指熔體細流從噴絲孔口到固化點的長度，這是纖維結構形成的關鍵區域。
冷卻室內吹出冷空氣的風速、風溫需要均勻恆定，以保證熔體細流在紡絲過程中的溫度分布、速度分布和固化點的位置恆定。纖維所受的軸向拉力恆定才能製得粗細和結構均勻的纖維。冷卻吹風方式分橫吹風和直吹風兩種。橫吹風的風向與纖維垂直，直吹風方向與纖維平行，一般多採用橫吹風。冷風從四周吹向纖維的環形吹風，適用於短纖維的多孔紡，能有效地提高纖維質量。短程紡指紡絲甬道縮短，從紡絲螺桿到卷繞部分都可以安裝在單層廠房內，簡化廠房和紡絲設備。不同品種的纖維根據需要可以適當地改變冷卻方式。如紡制民用纖維常在約2米長的冷卻室內用空氣介質冷卻成形;紡制聚酯和聚醯胺帘子線纖維則常在噴絲頭下方和冷卻室上方設定加熱裝置以降低纖維的冷卻速度，使初生纖維結構均勻，拉伸性能良好。在紡制粗條子纖維時(如棕絲)常以水為冷卻劑，使纖維迅速冷卻。
性能與發展
性能
歷史沿革
20世紀70年代出現了滌綸、錦綸、丙綸的高速紡絲技術。卷繞速度為 3000～5000米/分的高速滌綸紡絲技術已經工業化。這種纖維在成形過程中紡速提高，絲條與空氣摩擦力也隨之增加，絲條張力也增大，因而纖維的取向度較高，被稱為預取向絲 (POY)。纖維取向度高，則纖維大分子間的作用力也大，加之纖維內的結晶區起著網結點的作用，使纖維的取向鞏固，從而有較大的結構穩定性。POY存放時間可以較長，便於長途運輸,而且剩餘拉伸倍數較小(在2倍以下),因此可在拉伸變形機上同時拉伸和假拈變形,加工成變形紗(DTY)。
熔融紡絲
熔融紡絲，是以聚合物熔體為原料，採用熔融紡絲機進行紡絲的一種成型方法。凡是加熱能熔融或轉變成黏流態而不發生顯著降解的聚合物，都能採用熔體紡絲法進行紡絲。
原理
熔融紡絲原理示意圖如圖所示，是將高聚物原料餵人螺桿式擠出機，由旋轉的螺桿送到加熱區，經過擠壓、熔融向前送至計量泵。計量泵控制並確保聚合物熔體穩定流人紡絲箱，在箱中熔體被過濾並被壓人多孔噴絲板中噴出熔體細流，再經調溫風箱吹出的冷風快速冷凝而成固化絲束纖維。同時，由於導絲輥的作用還產生預拉伸，使絲條直徑變細。初生纖維通過卷絲筒被卷繞成一定形狀的卷狀（對於長絲）或均勻落入盛絲桶中（對於短纖維）。熔融紡絲速度高，高速紡絲時每分鐘可達幾千米。
過程
熔體紡絲時，本體聚合物在螺桿擠出機中熔化後被送入紡絲部位，經紡絲泵定量送入紡絲組件，過濾後，由噴絲板的毛細孔中擠出。液態絲條通過冷卻介質時逐漸固化，而後由下方的卷繞裝置高速拉伸成絲，該絲為初生纖維，初生纖維經過後加工成為纖維。為不使絲條冷卻過速難於成絲，有時採用等溫熔體紡絲，即在噴絲板外加一個等溫室（稱紡絲甬道）。卷繞裝置的拉伸速度很高，可達1500~3000 m/min，視材料種類及流變性質而定。熔體紡絲的拉伸比很大，產率很高，且可在較大的範圍內調節。滌綸（聚酯纖維）、錦綸和聚丙烯纖維均是按熔體紡絲成型的。
工藝參數
熔融紡絲的主要工藝參數包括擠出溫度、聚合物通過噴絲板各孔的質量流速、卷繞速度或落絲速度、紡絲線的冷卻條件、噴絲孔形狀和尺寸及間距、紡程長度等。這種方法適用於能熔化、易流動而不易分解的高聚物，如滌綸、丙綸、錦綸等。
