5嘉興學(xué)院紡織導(dǎo)論第五章長(zhǎng)絲紗成紗工藝流程及其原理薛元

1、本章知識(shí)要點(diǎn)1、了解長(zhǎng)絲纖維的紡絲成形原理；2、理解長(zhǎng)絲復(fù)合變形與多重加工的概念；3、掌握長(zhǎng)絲紗線的加工工藝流程及其原理。第五章 長(zhǎng)絲紗線的成紗原理及其工藝流程由若干根長(zhǎng)絲經(jīng)過(guò)拉伸和變形工藝組合形成的具有一定力學(xué)性能的細(xì)而長(zhǎng)的纖維集合體即為長(zhǎng)絲紗線。長(zhǎng)絲紗線一般加工過(guò)程可分為四步，即紡絲成型：涉及到高分子材料的纖維化技術(shù)；拉伸-定型：在低應(yīng)力紡絲條件下，分子鏈未得到充分的伸展，拉伸使分子鏈伸展并沿纖維軸向取向，進(jìn)一步的拉伸取向會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶度的提高（取向由誘導(dǎo)結(jié)晶），同時(shí)使得初生纖維的物理力學(xué)性能、染色性能發(fā)生變化；變形：加捻、假捻、空氣變形、空氣網(wǎng)絡(luò)、BCF變形等等；卷繞：高速卷繞成形，使長(zhǎng)絲具

2、有一個(gè)便于運(yùn)輸、便于管理、便于退繞、便于使用的卷裝形式。根據(jù)紡絲速度的不同以及對(duì)長(zhǎng)絲風(fēng)格和手感的不同要求，可以設(shè)計(jì)不同的紡絲-拉伸變形加工工藝，以較低廉的成本取得最佳的織物效果。第一節(jié) 長(zhǎng)絲的紡絲成型加工原理一、紡絲液的制備紡織纖維是具有特定形狀的固體柔性材料。紡絲的主要任務(wù)是將固體材料紡制成細(xì)長(zhǎng)狀且具有一定力學(xué)性能的柔性纖維材料。任何一種物質(zhì)只有在液態(tài)時(shí)才能隨意改變自身的形狀。因此，紡絲的主要過(guò)程應(yīng)該包含了將固體聚合物制備成液態(tài)（或粘流態(tài)），再將液態(tài)聚合物轉(zhuǎn)變成纖維形狀，然后固化形成纖維材料。二、紡絲成形將紡絲流體，用紡絲泵連續(xù)、定量而均勻地從噴絲頭或噴絲板的毛細(xì)孔中擠出而成液態(tài)紡絲液細(xì)流，

3、再在空氣、水或凝固浴中固化成絲條的過(guò)程稱為紡絲或纖維成形。紡絲是化學(xué)纖維生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵工序，改變紡絲的工藝條件，可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)纖維的結(jié)構(gòu)，從而相應(yīng)地改變所得纖維的物理機(jī)械性能。表5-1.主要紡絲方法液體化方式工藝特點(diǎn)紡絲方法使用電加熱加熱成熔體狀態(tài)加熱聚合物成熔體狀態(tài)螺桿擠出后在空氣中冷卻，固化成纖維熔融紡絲使用溶劑溶解制備成懸濁液或乳液，成為液體狀態(tài)溶劑溶解聚合物成液體狀態(tài)螺桿擠出后溶劑在空氣中蒸發(fā)，溶質(zhì)固化成纖維溶液溶劑紡干法紡絲溶劑溶解聚合物成液體狀態(tài)螺桿擠出后在固化液中溶劑與固化液中和，溶質(zhì)固化成纖維溶液溶劑紡濕法紡絲按成纖高聚物的性質(zhì)不同，化學(xué)纖維的紡絲方法主要有熔融紡絲法和溶

4、液紡絲法兩大類，此外，還有特殊的或非常規(guī)的紡絲方法。其中，根據(jù)凝固方式的不同，溶液紡絲法又分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。在化學(xué)纖維的生產(chǎn)時(shí)，多數(shù)采用熔融紡絲法生產(chǎn)，其次為濕法紡絲生產(chǎn)，只有少量的采用了干法或其他非常規(guī)紡絲方法生產(chǎn)。(一)熔融紡絲熔體紡絲工藝流程如圖5-1所示。聚合物切片由加熱裝置加熱成粘流態(tài)的熔融體，隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，熔體被推動(dòng)并逐漸升壓，然后進(jìn)入紡絲計(jì)量泵，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，最后由噴絲板的噴絲孔壓出，使其成細(xì)流狀射入空氣中，并在紡絲通道中冷卻成絲。紡絲計(jì)量泵是一種積極式輸送齒輪泵，它的作用是等量、均勻地輸送聚合物熔體至噴絲板進(jìn)行紡絲。通常一個(gè)噴絲板只配備一個(gè)紡絲泵。聚合物熔體流量的波動(dòng)

5、將導(dǎo)致紡制長(zhǎng)絲的線密度的不均勻，即而導(dǎo)致絲束的線密度的不均勻。紡絲液從噴絲板噴出進(jìn)入空氣當(dāng)中并發(fā)生熱量的交換，熔融態(tài)絲條逐步冷卻并由粘流態(tài)變成粘彈態(tài)，最終凝固成固體。另一方面，由于紡絲卷饒頭的高速卷饒，從噴絲板擠出的熔融態(tài)絲條，立即被快速牽離噴絲孔并被拉伸。為了保證恒定的熱交換條件，還采用橫向的側(cè)吹風(fēng)以加速熔體的凝固。側(cè)吹風(fēng)的流速和溫度是恒定的，以確保長(zhǎng)絲長(zhǎng)度方向的均勻度。熱塑性長(zhǎng)絲在固化之前的拉伸倍數(shù)最高可達(dá)100倍（一般至少可達(dá)25倍）。紡制滌綸長(zhǎng)絲時(shí)，熔融狀絲條在噴絲板下方約0.6m處固化，在噴絲板下方約1m至10m處集束，然后經(jīng)過(guò)一系列導(dǎo)絲盤，卷繞到筒管上。長(zhǎng)絲集束后，在導(dǎo)絲盤之前有一

6、個(gè)潤(rùn)濕給油裝置。潤(rùn)濕給油的過(guò)程是當(dāng)長(zhǎng)絲通過(guò)帶有油膜的堅(jiān)硬表面時(shí)，吸取表面的油劑完成給濕上油。給油裝置的下方緊接著是導(dǎo)絲羅拉。導(dǎo)絲羅拉的速度一般稱為紡絲速度。紡絲吐出量與導(dǎo)絲羅拉速度相配合，可調(diào)整紡出絲條的粗細(xì)（線密度）。絲條的粗細(xì)或單絲纖度取決于紡絲計(jì)量泵的吐出量、長(zhǎng)絲根數(shù)、紡絲速度以及后拉伸倍數(shù)。在吐出量恒定的條件下，紡絲速度越塊，長(zhǎng)絲單絲纖度越細(xì)；在吐出量、紡絲速度恒定的情況下，后拉伸倍數(shù)越大，長(zhǎng)絲單絲纖度越細(xì)。例如，將導(dǎo)絲羅拉加熱，并使它們的速度從后到前逐漸增大，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)絲束的拉伸。拉伸能提高聚合物大分子的取向度，進(jìn)而提高絲束的強(qiáng)度。保持恒定的導(dǎo)絲盤速度是確保纖維均勻性的關(guān)鍵。目前熔融

7、紡絲法的紡絲速度一般為10002000m/min。采用調(diào)整紡絲時(shí)，可達(dá)40006000m/min。噴絲板孔數(shù)：長(zhǎng)絲為1150孔，短纖維少的為400800孔，多的可達(dá)10002000孔。噴絲板的孔徑一般在0.20.4mm。圖5-1.熔融紡絲卷繞工藝流程(二)溶液溶劑法紡絲溶液紡絲法是將高聚物溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┮耘涑杉徑z溶液，再將紡絲液從噴絲孔中壓出射入熱空氣中或凝固浴中凝固成條的紡絲方法。溶液紡絲方法用于那些不適合熔體紡絲的聚合物。這類聚合物高溫熔化時(shí)非常不穩(wěn)定，或者是加熱后不經(jīng)熔化直接就會(huì)產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象。溶液紡絲法有干法紡絲和濕法紡絲兩種，干法紡絲中，紡絲液中的溶劑在循環(huán)的熱空氣中蒸發(fā)而凝固；濕

8、法紡絲中，由于聚合物紡絲液中的溶劑與凝固液發(fā)生中和反應(yīng)，使聚合物產(chǎn)生固相分離，于是紡絲液在液體凝固劑中凝固而固化成絲。圖5-2.溶液溶劑紡干法紡絲工藝流程1、溶液溶劑紡干法紡絲干法紡絲是將溶液紡絲制備的紡絲溶液從噴絲孔中壓出，呈細(xì)流狀，然后在熱空氣中因溶劑聲速揮發(fā)而固化成絲，如圖5-2所示。干法紡絲的速度一般為200500m/min，當(dāng)增加紡絲甬道長(zhǎng)度或紡紡制較細(xì)的纖維時(shí)，紡絲速度可提高到7001500m/min。干法紡絲的噴頭孔數(shù)較少，為300600孔。干法紡絲制得的纖維結(jié)構(gòu)緊密，物理機(jī)械性能和染色性能較發(fā)，纖維質(zhì)量高。但干法紡絲的投資比濕紡還要大，生產(chǎn)成本高，污染環(huán)境。目前用于干紡絲產(chǎn)生的

9、合成纖維較少，僅醋酯纖維和維綸可用此法。另外對(duì)于既能用于干法紡絲，又能用濕法紡絲的纖維，干法紡絲更適合于紡制長(zhǎng)絲。2、溶液溶劑紡濕法紡絲濕法紡絲是將溶液法制得的紡絲溶液從噴絲頭的細(xì)孔中壓出呈細(xì)流狀，然后在凝固液中固化成絲，如圖5-3所示。由于絲條凝固慢，所以濕法紡絲的紡絲速度較低，一般為50100m/min，而噴絲板的孔數(shù)較熔融紡絲多，一般達(dá)40002000孔。混法紡絲防得到纖維截面大多呈非圓形，且有較明顯的皮芯結(jié)構(gòu)，這主要是由凝固液的固化作用而造成的。濕法紡絲的特點(diǎn)是工藝流程復(fù)雜，投資大、紡絲速度低，生產(chǎn)成本較高。一般在短纖維生產(chǎn)時(shí)，可采用多孔噴絲頭或級(jí)裝噴絲孔來(lái)提高生產(chǎn)能力，從而彌補(bǔ)紡絲速

10、度低的缺陷。通常不能用熔融法紡絲的成纖高聚物，才用濕法紡絲和生產(chǎn)短纖維和長(zhǎng)絲束。腈綸、維綸、氯綸和粘膠多采用濕法紡絲。圖5-3.溶液溶劑紡濕法紡絲工藝流程3. 其他紡絲法裂膜成纖法裂膜成纖法是指將高分子物熔融擠壓為薄膜，然后再用切刀或針刺使之破裂成條，如丙綸扁絲的成型方法。噴射紡絲法噴射紡絲是將紡絲液從噴絲孔壓出后，受周圍高速氣流噴吹，并進(jìn)行高倍拉伸而制成直徑小于0.53m的化學(xué)纖維長(zhǎng)絲。目前該法主要用于超細(xì)纖維紡絲。復(fù)合纖維紡絲法復(fù)合纖維紡絲法是將兩種或兩種以上不同化學(xué)組成或不同濃度的紡絲流體，同時(shí)通過(guò)一個(gè)具有特殊分配系統(tǒng)的噴絲頭而制得。在進(jìn)入噴絲孔之前，兩種成分彼此分離，互不混合，在進(jìn)入噴

11、絲孔的瞬間，兩種液體接觸，凝固粘合成一根絲條，從而形成具有兩種或兩種以上不同組分的復(fù)合纖維。此法紡制的纖維分為：并列型、皮芯型、海島型和散布型等多種結(jié)構(gòu)。異形纖維紡絲異形纖維紡絲是用非圓形噴絲孔，制取各種不同截面形態(tài)的異形纖維。常見(jiàn)的異形纖維有扁平形、三角形、Y型、五葉形、星形和中空型等。原液染色紡絲法原液染色紡絲法是在化學(xué)纖維的紡絲熔融或溶液中加入適當(dāng)?shù)闹珓ɑ蛏噶＃?，再?jīng)紡絲后直接制成有色纖維長(zhǎng)絲。該方法可提高染色牢度，降低染色成本，減少環(huán)境污染。此外，還有相分離紡絲法、凍膠紡絲法、乳液或懸液紡絲法、液晶紡絲、靜電紡絲法等新型紡絲方法。三. 長(zhǎng)絲的后加工紡絲成形得到的化學(xué)纖維絲稱為初生

12、絲。初生絲強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)大、沸水收縮率大、往往不能直接用于紡織加工，因此初生絲還需經(jīng)過(guò)一系列的后加工。其中主要的工序是集束牽伸和熱定形。（一）集束牽伸集束牽伸是將若干個(gè)噴絲頭噴出的絲束以均勻的張力集合成規(guī)定粗細(xì)的大股絲束，再將大股絲束經(jīng)多輥拉伸機(jī)進(jìn)行一定倍數(shù)拉伸的過(guò)程。集束牽伸是化學(xué)纖維長(zhǎng)絲制造的關(guān)鍵工序，合理改變集束牽伸工藝，可產(chǎn)生不同力學(xué)類型纖維。當(dāng)紡絲成形條件一定時(shí)，影響拉伸最主要的參數(shù)有加熱介質(zhì)和溫度，拉伸倍數(shù)及其分配比，拉伸速度等。拉伸倍數(shù)的確定主要取決于對(duì)成品纖維性質(zhì)的要求，原絲的質(zhì)量和紡絲速度如成品纖維要求高強(qiáng)低伸，則拉伸倍數(shù)大，反之，則小。關(guān)于原絲質(zhì)量和紡絲速度對(duì)拉伸倍數(shù)影響也很

13、大，尤其是后者，因?yàn)榧徑z速度對(duì)原絲預(yù)取向度影響最大，一般來(lái)說(shuō)，紡絲速度每提高100mmin，拉伸倍數(shù)下降約0.1倍，如紡絲速度為600mmin時(shí)，拉伸4.5倍，而當(dāng)紡絲速度提高至I000mmin時(shí)，僅能拉伸4.0倍。拉伸倍數(shù)在兩次拉伸工藝中要進(jìn)行分配，通常把第一次拉伸比控制在總拉伸比的8090，使拉伸細(xì)頸基本消除。第一次拉伸是主要的，其拉伸倍數(shù)通常大于自然拉伸倍數(shù)，而總拉伸倍數(shù)要小于長(zhǎng)絲能承受的最大拉伸倍數(shù)。拉伸速度對(duì)拉伸也有影響，拉伸速度應(yīng)從拉伸設(shè)備狀況，操作條件和加熱溫度來(lái)全面考慮。在拉伸溫度不變的條件下，隨著拉伸速度提高，拉伸應(yīng)力增加；在拉伸速度不變的情況下，拉伸溫度升高，則拉伸應(yīng)力會(huì)降

14、低，也即溫度升高則越容易產(chǎn)生變形。因此，在拉伸速度提高的情況下，可以適當(dāng)提高拉伸溫度，以使拉伸應(yīng)力在合理的范圍內(nèi)。在生產(chǎn)中，提高拉伸速度可增加產(chǎn)量，而且拉伸溫度較高時(shí)，適當(dāng)提高拉伸速度可以穩(wěn)定拉伸工藝，但拉伸速度不能太高，否則會(huì)造成大量毛絲和斷頭，影響正常生產(chǎn)，所以拉伸速度通常為100240mmin。（二）上油為改善化學(xué)纖維的工藝性能或化纖加工的需要，將絲束經(jīng)過(guò)油浴，在纖維表面上加一層很薄的油膜，以便于后道加工?；瘜W(xué)纖維長(zhǎng)絲上油后可提高其柔軟性、潤(rùn)滑性和抗靜電性等。（三）熱定形熱定形是為消除纖維長(zhǎng)絲在拉伸時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，確保結(jié)構(gòu)在后期使用中的穩(wěn)定性，以提高纖維的尺寸穩(wěn)定性，保持卷曲效果，并改

15、善機(jī)械性能和其它物理性能。（四）化纖消光為減少或消除化纖中的強(qiáng)光澤，紡絲時(shí)刻添加消光劑，一般采用二氧化鈦，根據(jù)消光劑的數(shù)量可生產(chǎn)有光、無(wú)光和半無(wú)光纖維。（五）絡(luò)筒借助于分絲器，將加工好的化學(xué)纖維長(zhǎng)絲通過(guò)平行卷繞頭卷繞制成圓柱形絲筒。第二節(jié) 長(zhǎng)絲紗線的成紗工藝由若干根長(zhǎng)絲經(jīng)過(guò)拉伸和變形工藝組合形成的具有一定力學(xué)性能的細(xì)而長(zhǎng)的纖維集合體即為長(zhǎng)絲紗線。按圖5-2所示的紡絲設(shè)備，變化紡絲速度可紡出力學(xué)性能與超分子結(jié)構(gòu)差異較大的長(zhǎng)絲。因此可根據(jù)紡絲速度對(duì)它們分類，一般把紡絲速度V1000m/min得到的長(zhǎng)絲稱為未拉伸絲（低速紡絲，Undraw Yarn，簡(jiǎn)稱UDY絲）；把紡絲速度1000m/minV&l

16、t;2500m/min得到的長(zhǎng)絲稱為半預(yù)取向絲(中速紡絲，Medium Oriented Yarn，簡(jiǎn)稱MOY絲);把紡絲速度2500m/minV<35000m/min得到的長(zhǎng)絲稱為預(yù)取向絲（高速紡絲，Pre-Oriented Yarn，簡(jiǎn)稱POY絲）; 把紡絲速度4500m/minV<6000m/min得到的長(zhǎng)絲稱為高速取向絲（超高速紡絲，Highly Oriented Yarn，簡(jiǎn)稱HOY絲）。圖5-4.不同紡絲速度纖維DSC曲線 圖5-5.不同紡絲速度纖維沸水收縮率曲線圖5-4.和圖5-5.分別為從2000m/min至9000m/min紡絲速度得到的原絲的差熱分析曲線及沸水收

17、縮率曲線。由圖5-4.可以看出紡速高于四千米以后結(jié)晶放熱峰消失,隨著紡速的提高,融點(diǎn)峰向右偏移。由圖5-5.可以看出沸水收縮率在紡速為3000m/min時(shí)達(dá)到最高約50%60%，紡速在4000m/min6000m/min之間時(shí)原絲的沸水收縮率急劇下降至5%，紡速超過(guò)6000m/min以后沸水收縮率基本保持在5%左右不變。長(zhǎng)絲紗線的加工過(guò)程一般可分為三個(gè)步驟：紡絲成型工藝；拉伸變形工藝；卷饒工藝。根據(jù)紡絲速度的不同以及對(duì)長(zhǎng)絲風(fēng)格和手感的不同要求，可以設(shè)計(jì)不同的拉伸變形工藝。圖5-6所示為熔融紡絲法得到POY、DTY、FDY、HOY四種長(zhǎng)絲原料的加工工藝流程。下面分別開(kāi)展介紹。(a) (b) (c

18、)圖5-6.熔融紡絲法三種工藝流程噴絲板紡絲整理紗線切斷器纏結(jié)噴絲板紡絲整理紗線切斷器纏結(jié)噴絲板紡絲整理紗線切斷器纏結(jié)加熱加熱無(wú)導(dǎo)絲盤POY HOY有冷卻導(dǎo)絲盤POY HOY有加熱導(dǎo)絲盤FDY HOY噴絲板纏結(jié)加熱紡絲整理紗線切斷器噴絲板紡絲整理紗線切斷器纏結(jié)加熱噴絲板紡絲整理紗線切斷器纏結(jié)加熱有冷卻導(dǎo)絲盤和蒸汽箱FDY有熱空氣和冷卻導(dǎo)絲盤FDY有加熱管和冷卻導(dǎo)絲盤FDY圖5-7.熔融紡絲法工藝流程一、基于低速紡絲工藝的紡絲拉伸變形工藝(一)工藝流程采用低速紡絲工藝形成原絲（UDY） 再經(jīng)拉伸加捻工藝形成DY絲再經(jīng)變形加工工藝形成TY絲。(二)原絲特點(diǎn)通過(guò)低速紡絲工藝形成的長(zhǎng)絲紗（UDY），由

19、于此時(shí)滌綸結(jié)晶和凝固的速度快于滌綸分子鏈被拉伸取向的速度，故成型纖維的分子鏈基本未取向，一般稱為未取向絲或稱為卷繞絲。這種絲的強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)大、尺寸穩(wěn)定性差，不能直接作為織物的原料使用。(三)紡絲速度與后加工拉伸倍數(shù)紡絲速度：V1000 m/min；拉伸加捻速度：200 500 m/min；后加工拉伸倍數(shù)：2.5 3.2倍;變形加工速度:120 160 m/min。(四)低速紡變形紗特點(diǎn)通過(guò)拉伸加捻工藝形成低捻的普通牽伸長(zhǎng)絲紗（DY），也可在此基礎(chǔ)上再經(jīng)過(guò)變形加工形成各種變形長(zhǎng)絲紗（TY）。變形加工的方法可根據(jù)需要選用，如假捻變形、空氣變形、網(wǎng)絡(luò)、花式紗變形等，可以形成有扭距的紗或無(wú)扭距的紗，它

20、們的形貌、質(zhì)地與普通紗有很大的不同。二、基于中速紡絲工藝的紡絲拉伸變形工藝(一)工藝流程經(jīng)低速拉伸變形工藝形成DY絲采用中速紡絲工藝形成原絲（MOY） 經(jīng)高速拉伸變形工藝形成DTY絲(二)原絲特點(diǎn)在中速紡絲時(shí)，由于紡絲的拉伸作用，使滌綸分子鏈被拉伸取向的速度略快于滌綸結(jié)晶和凝固的速度，因此在紡絲時(shí)滌綸纖維分子鏈有少量取向，故被稱為中等預(yù)取向絲（MOY）。這種絲的結(jié)構(gòu)狀態(tài)仍然不夠穩(wěn)定，仍然存在強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)大、尺寸穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，也不能直接作為織物的原料使用。(三)紡絲速度與后加工拉伸倍數(shù)紡絲速度：1000 2500m/min；拉伸加捻速度：800 1200 m/min；后加工拉伸倍數(shù)：2.1 2

21、.4倍;拉伸變形加工速度:400 500 m/min。(四)中速紡變形紗特點(diǎn)從中速紡絲得到的MOY，可以分別經(jīng)過(guò)拉伸形成普通長(zhǎng)絲紗（DY）和經(jīng)過(guò)“高速拉伸”變形，加工形成各種變形紗，如DTY。這種高速拉伸變形加工和低速紡中的變形加工不同，高速不僅是為了提高產(chǎn)量，還為了通過(guò)高速拉伸進(jìn)一步提高M(jìn)OY的取向。而變形加工的方法可以是假捻變形、空氣變形、網(wǎng)絡(luò)、花式紗變形等。由于受到變形速度的限制，目前在高速變形方面還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出更有效的方法。三、基于高速紡絲工藝的紡絲拉伸變形工藝(一)工藝流程高速拉伸工藝形成全牽伸絲FDY絲采用高速紡絲工藝形成原絲（POY） 高速拉伸假捻變形工藝形成DTY拉伸加捻工藝形成

22、DY絲(二)原絲特點(diǎn)在高速紡絲時(shí)，紡絲的拉伸作用明顯，使滌綸分子鏈被拉伸取向的速度快于滌綸結(jié)晶和凝固的速度，因此在紡絲時(shí)滌綸纖維分子鏈?zhǔn)紫热∠?，故被稱為預(yù)取向絲（POY）。這種絲的結(jié)晶度低，已有較好的取向，但分子結(jié)構(gòu)狀態(tài)仍不夠穩(wěn)定，還存在強(qiáng)度低、伸長(zhǎng)大、尺寸穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，一般不直接作為織物的原料使用，但在特殊情況下，常作為復(fù)合長(zhǎng)絲的高收縮組分使用。(三)紡絲速度與后加工拉伸倍數(shù)紡絲速度：2500 3500m/min；拉伸加捻速度：600 1100 m/min；后加工拉伸倍數(shù)：1.3 1.7倍;拉伸變形加工速度:450 800 m/min。(四)高速紡拉伸-變形紗特點(diǎn)由高速紡絲得到的POY絲，

23、通過(guò)不同加工工藝可形成以下幾種不同的長(zhǎng)絲紗線。1、FDY：高速紡絲得到的POY絲，在經(jīng)過(guò)高速拉伸，得到全牽伸絲FDY；這種絲具有較高的結(jié)晶度和取向度，分子結(jié)構(gòu)狀態(tài)穩(wěn)定，纖維無(wú)卷曲，具有強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可直接作為織物的原料使用。2、DTY：高速紡絲得到的POY絲，在經(jīng)過(guò)高速拉伸，假捻加彈后得到低彈絲DTY；這種絲纖維具有較高的結(jié)晶度和取向度，纖維具有明顯的卷曲，纖維之間還有少量纏結(jié)。DTY紗線具有強(qiáng)度高、彈性伸長(zhǎng)較大、紗線蓬松等優(yōu)點(diǎn)，可直接作為織物的原料使用。3、ATY：高速紡絲得到的POY絲，在經(jīng)過(guò)中速拉伸，空氣變形后得到空氣變形絲ATY；這種絲纖維具有較高的結(jié)晶度和取向度

24、，紗線內(nèi)有大量的卷曲纖維，纖維之間還有大量纏結(jié)。具有短纖維紗線相似的外觀，蓬松而有彈性。ATY紗具有強(qiáng)度高、蓬松且彈性伸長(zhǎng)較大等優(yōu)點(diǎn)，可直接作為織物的原料使用。4、NSY：高速紡絲得到的POY絲，在經(jīng)過(guò)中速拉伸，空氣網(wǎng)絡(luò)變形后得到網(wǎng)絡(luò)變形絲NSY；這種絲纖維具有較高的結(jié)晶度和取向度，紗線內(nèi)纖維每隔一定間隙會(huì)產(chǎn)生纖維的纏結(jié)即網(wǎng)絡(luò)結(jié)。紗線較為蓬松，NSY紗具有強(qiáng)度高、織造免上漿等優(yōu)點(diǎn)，可直接作為織物的原料使用。四、超高速紡絲工藝(一)工藝流程以超高速紡絲速度6000 m/min，一步法工藝形成原絲（HOY）。(二)原絲特點(diǎn)在超高速紡絲時(shí)，由于紡絲的拉伸作用非常明顯，熔體絲條上出現(xiàn)明顯的細(xì)頸點(diǎn)，滌綸

25、分子鏈被快速地拉伸取向，由取向進(jìn)一步誘導(dǎo)結(jié)晶，由此得到滌綸纖維分子鏈充分取向和結(jié)晶的超高速紡絲（HOY）。這種絲的結(jié)構(gòu)狀態(tài)穩(wěn)定，強(qiáng)度大、伸長(zhǎng)小、沸水收縮率低，可直接作為織物的原料使用。(三)紡絲速度與后加工拉伸倍數(shù)紡絲速度：6000m/min；不需拉伸工藝。(四)超高速紡絲HOY絲的特點(diǎn)從超高速紡絲得到的HOY絲，具有產(chǎn)量高、條干好、染色特性好的優(yōu)勢(shì)。但織物手感偏硬，彈性稍差，適合作為塔夫綢或涂層織物的底布。第三節(jié) 長(zhǎng)絲紗的變形加工工藝傳統(tǒng)的紡織纖維，特別是天然纖維制成的紗線及織物都具有較好的手感和服用性能。這是由于這些纖維所具有的幾何形態(tài)結(jié)構(gòu)使紡織品豐滿、膨松、保暖和賦于良好手感。為了使化纖

26、長(zhǎng)絲制成的紡織品具備以上良好的服用性能，可以通過(guò)長(zhǎng)絲變形加工方法來(lái)改變纖維集合體的聚集形態(tài)，來(lái)改善化纖長(zhǎng)絲類紡織品的服用性能，滿足市場(chǎng)需要。目前主要的變形加工方法包括假捻變形、空氣變形、填塞箱變形、網(wǎng)絡(luò)加工、雙組分變形與異收縮變形等。一、基本術(shù)語(yǔ)一、長(zhǎng)絲變形紗的種類1、伸縮型：扭曲型（包括加捻-熱定型-解捻法、假捻法等）、非扭曲型（包括填塞箱法、擦邊法、賦型法、復(fù)合纖維卷曲法等）。2、非伸縮型：包括空氣噴射法、膨體紗加工法等。加捻-熱定型-解捻法是最早的一種方法，但消耗大、效率低。假捻法目前是最主要的加工方法。填塞箱法僅次于假捻法，速度高，主要生產(chǎn)地毯紗等粗特變形紗。空氣噴射法設(shè)備簡(jiǎn)單，主要用

27、于長(zhǎng)絲仿短纖絲的加工。三. 滌綸變形紗的加工工藝流程滌綸長(zhǎng)絲變形紗的生產(chǎn)工藝發(fā)展很快，種類很多。按紡絲速度可分為常規(guī)紡絲工藝、中速紡絲工藝和高速紡絲工藝。按工藝流程又有三步法、二步法和一步法。1、常規(guī)紡絲或稱低速紡絲，是紡絲卷繞-拉伸加捻-假捻變形的三步法工藝路線(UDY-DY-TY)。紡絲速度一般為10001500 mmin，拉伸加捻速度為6001100mmin，假捻變形的速度為120160 mmin?？杉徶?3167dtex的長(zhǎng)絲。常規(guī)紡絲是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的一種工藝路線，它既可生產(chǎn)拉伸絲，又能生產(chǎn)變形絲。工藝熟、設(shè)備穩(wěn)定、技術(shù)容易掌握、產(chǎn)品質(zhì)量好。 2、中速紡絲系二步法工藝，紡絲速度一

28、般為18002500 mmin。制得的半預(yù)取向絲(MOY)，其纖維結(jié)構(gòu)尚未趨于穩(wěn)定，要放置平衡612h后，才能加工使用。但存放時(shí)間最好不要超過(guò)一個(gè)月。MOY一般是在本廠加使用。中速紡絲有兩種工藝路線，MOY-DY工藝 和MOY-DTY工藝。3、高速紡絲的紡絲速度為30003500mmin，可制得預(yù)取向絲（POY）。在高速下，纖維產(chǎn)生一定的取向度，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，POY可長(zhǎng)期存放，長(zhǎng)途運(yùn)輸。它有三種工藝路線，POY-DTY工藝、POY-TY工藝和POY-DY工藝。POY-DTY工藝是長(zhǎng)絲生產(chǎn)的發(fā)展方向，目前為世界各國(guó)廣泛采用。四、典型長(zhǎng)絲變形紗的變形工藝(一)空氣變形法它是將復(fù)絲超喂入噴嘴，在高速

29、氣流作用下，沿噴嘴行進(jìn)，從變速端吹出形成空氣變形紗（ATY）。空氣變形法是利用急速流動(dòng)的紊亂空氣沖擊絲束，使絲束產(chǎn)生環(huán)圈、扭結(jié)、結(jié)頭或螺旋等不規(guī)則卷曲，從而獲得的高蓬松性的變形紗，如圖5-8所示?？諝庾冃渭啽韺友丶嗇S向形成許多絲圈絲弧，紗芯呈“辮子”形或“平行”絲束，且尺寸隨機(jī)分布。用空氣變形紗加工的織物具有較高的蓬松性、覆蓋性、保暖性和柔和的光澤，但由于其成紗彎曲剛度較高，形成的織物具有粗糙手感和較高的剛度?？諝庾冃螜C(jī)的關(guān)鍵部件是噴嘴裝置，隨著空氣變形紗發(fā)展的要求，噴嘴的結(jié)構(gòu)也在不斷得到改進(jìn)，目的在于降低空氣消耗量以降低生產(chǎn)成本，同時(shí)減少噴嘴內(nèi)的積污，提高加工質(zhì)量。目前世界上比較有名的有杜邦

30、14型和瑞士赫泊林公司的Hema噴嘴，見(jiàn)圖5-9所示。噴嘴裝置有空氣和長(zhǎng)絲兩個(gè)通道，空氣從側(cè)面進(jìn)入噴嘴芯子主通道與絲條相遇，纖維產(chǎn)生形變。(二)網(wǎng)絡(luò)變形紗該法是空氣變形法的發(fā)展，它將高速氣流垂直間歇地射向喂入的長(zhǎng)絲，使單絲之間互相糾纏和纏繞，從而增加絲束抱合性。網(wǎng)絡(luò)變形紗除具有空氣變形紗的一般特點(diǎn)外，還具有周期性網(wǎng)絡(luò)接結(jié)的特征，如圖5-10所示。(三)假捻變形法利用合成纖維的熱塑性，將復(fù)絲加捻成單絲呈螺旋卷曲狀態(tài)并進(jìn)行熱定型，然后再退捻。退捻后，單絲仍保留卷曲狀態(tài)，從而提高絲束的蓬松性和彈性，成為具有高收縮性、高蓬松性的假捻變形絲（DTY），如圖5-11所示。因假捻變形紗沿纖維長(zhǎng)度方向具有高度

31、的伸縮性，所以又稱之為彈力絲。滌綸纖維一般加工成低彈絲或中彈絲。由于滌綸彈力絲性能優(yōu)良，具有優(yōu)異的蓬松性和覆蓋性，既可改善滌綸長(zhǎng)絲蠟狀手感等缺點(diǎn)，又保留了滌綸強(qiáng)度高、織物挺括、美觀等優(yōu)點(diǎn)。隨著高速紡絲卷繞以及高速拉伸變形一步法工藝新技術(shù)的發(fā)展，變形絲生產(chǎn)效率大大提高，目前世界滌綸彈力絲產(chǎn)量占滌綸長(zhǎng)絲總產(chǎn)量的70%以上。用假捻變形法生產(chǎn)的彈力絲占滌綸彈力絲產(chǎn)量的90以上。錦綸因模量低，織物不夠挺括，一般以生產(chǎn)高彈絲為主。原絲區(qū)拉伸區(qū)變形區(qū)穩(wěn)定區(qū)熱定型區(qū)卷繞區(qū)斷絲器熱輥噴嘴吸煙口定型熱箱斷絲監(jiān)測(cè)器穩(wěn)定熱箱圖5-8 空氣變形法生產(chǎn)工藝流程示意圖變形絲喂入絲壓縮空氣變形絲喂入絲壓縮空氣（a）杜邦14型

32、噴嘴 （b）瑞士赫泊林公司的Hema噴嘴圖5-9. 空氣變形機(jī)噴嘴示意圖低彈絲 高彈絲 網(wǎng)絡(luò)絲 空變絲 圖5-10. 幾種變形紗的結(jié)構(gòu)特征(四)假捻-粗細(xì)變形法該法是假捻變形法的發(fā)展，它是在高速牽伸變形機(jī)上，經(jīng)不均勻拉伸在纖維軸向產(chǎn)生隨機(jī)分布的粗細(xì)節(jié)。定型變形絲假捻變形絲加捻絲預(yù)取向絲（POY）喂入輥預(yù)取向絲第一加熱器假捻器傳送輥第二加熱器輸出輥低彈絲張力器卷繞筒子圖5-11. 假捻變形法生產(chǎn)工藝流程示意圖第四節(jié) 長(zhǎng)絲紗的復(fù)合變形與多重加工技術(shù)一、復(fù)合變形與多重加工的概念及其意義所謂復(fù)合變形紗就是將各種長(zhǎng)絲纖維在分別進(jìn)行拉伸工藝后合并進(jìn)行假捻、網(wǎng)絡(luò)、空氣變形，將其進(jìn)行混纖，由此將種類、物性、功

33、能、形態(tài)等特性不同的纖維混合使用，使混纖絲在縱向、橫向均呈多異性，顯現(xiàn)出單一纖維材料所不能具有的風(fēng)格、功能。如ATY+DTY或DTY+ATY等就是將兩種變形方法或多種變形方法進(jìn)行組合。一般可將機(jī)械變形（包括熱機(jī)械變形和流體變形）與物理變形（異收縮變形）相結(jié)合，使其產(chǎn)生介于宏觀變形與微觀變形之間的細(xì)觀變形，或者對(duì)每根單絲施加不同的變形和卷曲形狀。主要包括復(fù)合假捻系統(tǒng)（包括合股喂入、分別喂入與合股交絡(luò)系統(tǒng)三種形式，如圖5-12所示）、假捻變形（熱氣流變形）與網(wǎng)絡(luò)加工組合、假捻變形與空氣變形的組合（如圖5-13所示）、倍捻與假捻變形的組合等。倍捻與假捻變形組合可紡制縐效應(yīng)變形紗，特點(diǎn)是強(qiáng)捻、高殘余扭

34、矩和膨松性。所謂多重加工工藝，就是將紗線的基本加工工藝，組合應(yīng)用到混纖絲、交并捻絲的多道加工工藝中，使紗線結(jié)構(gòu)不但在縱向、橫向呈現(xiàn)多異性，在風(fēng)格、功能上顯現(xiàn)出單一纖維材料所不能具有的特點(diǎn)，而且在加工性能上更適合工業(yè)化生產(chǎn)。另外即使對(duì)同一種原料重疊使用基本的加工工藝，生產(chǎn)出具有縱向多異性纖維特點(diǎn)的長(zhǎng)絲，也稱為多重加工紗線。根據(jù)產(chǎn)品性能及制造方法的不同，多重加工及復(fù)合變形工藝已經(jīng)是化纖長(zhǎng)絲常用的加工工藝（表5-2），使用多重加工及復(fù)合變形工藝加工的紗線主要有以下特點(diǎn)：異收縮、異纖度、異型、異染、外觀表面特性差異、異卷曲等。假捻器(b) 分別喂入、復(fù)合假捻假捻器假捻器交絡(luò)(c) 多重變形、合股交絡(luò)假

35、捻器(a) 合股喂入、復(fù)合假捻圖5-12 多重變形、合股交絡(luò)變形系統(tǒng)示意圖假捻變形加工空氣變形加工假捻空氣變形加工圖5-13 多重變形生產(chǎn)方法示意圖表5-2.長(zhǎng)絲復(fù)合變形與多重加工方法化纖長(zhǎng)絲成紗方法基本變形工藝低彈絲DTY，網(wǎng)絡(luò)絲NSY，空氣變形絲ATY，BCF變形絲，加捻絲復(fù)合變形工藝DTYNSY，超喂NSY，DTYATY，熱粘合DTY多組分混纖變形工藝，ATY、DTY/NSY異纖度混纖，異截面混纖，異收縮混纖，異色混纖不同聚合物混纖，多組分混纖多重加工工藝DTY加捻，DTY+短纖交并捻，ATY+長(zhǎng)絲交并捻，ATY+短纖交并捻，ATY、NSY起絨花式紗工藝ATY竹節(jié)紗，ATY彩虹紗，長(zhǎng)短絲

36、花式年年紗二、多重加工及復(fù)合變形紗的制造方法表5-3 多重加工及復(fù)合變形的要素目的與效果手段與方法制造要素制造方法1. 風(fēng)格改善：蓬松感、自然卷曲纖短纖毛羽感、懸垂度活絡(luò)度、有身骨2.手感改善：柔軟、回彈性粗糙感、絨感干爽感3. 外觀改善：發(fā)色性、高檔感天然纖維感異收縮異伸長(zhǎng)異模量高收縮聚合物不同紡絲速度不同牽伸比不同熱定型溫度自伸長(zhǎng)絲同板紡絲混纖拉伸加彈混纖交并捻混纖空氣網(wǎng)絡(luò)混纖空變混纖異纖度粗纖度細(xì)纖度超細(xì)纖維同板紡絲混纖拉伸加彈混纖交并捻混纖空氣網(wǎng)絡(luò)混纖空變混纖異 型異型截面雙組分紡絲異型噴絲板中空噴絲板雙組份紡絲表面粗糙化有機(jī)/無(wú)機(jī)共混有機(jī)/有機(jī)共混共混紡絲異染改性聚合物超分子結(jié)構(gòu)控制

37、異組份混纖陽(yáng)離子滌綸紡絲異組份混纖不均勻紡絲與拉伸異卷曲伸度差雙組分紡絲加彈工藝伸度差雙組分紡絲加彈工藝?yán)w維軸向分散異收縮異卷曲雙組份超喂不均勻紡絲不均勻牽伸不均勻超喂(一)紡絲復(fù)合混纖由不同纖度、形狀及收縮率的纖維所構(gòu)成的混纖絲可在紡絲階段制造出來(lái)。大致分為噴絲板內(nèi)復(fù)合混纖和噴絲板間復(fù)合混纖兩類。噴絲板內(nèi)復(fù)合混纖是在穿過(guò)噴絲板的眾多熔體孔道中，兩部分或多種噴絲孔（目前最多為六種孔徑）的孔徑、孔形狀或聚合物種類不相同，在紡絲時(shí)直接得到混纖絲。不同的絲同時(shí)紡制時(shí)，在絲條形成的冷卻固化過(guò)程中產(chǎn)生差異，此時(shí)由于紡絲應(yīng)力不同，易發(fā)生單絲斷頭或環(huán)狀毛絲。通過(guò)高速紡絲雖易于克服這些問(wèn)題，但允許的范圍較窄，

38、不能得到較大的收縮率差，實(shí)際應(yīng)用不是很多，典型產(chǎn)品：軍港綸系列產(chǎn)品。噴絲板間復(fù)合混纖是將不同噴絲板吐出的兩種纖維束在卷繞前用導(dǎo)輥集束，再經(jīng)交絡(luò)(空氣網(wǎng)絡(luò))處理后卷繞。用紡絲、牽伸連續(xù)進(jìn)行的紡牽一步法進(jìn)行噴絲板間復(fù)合混纖，可以避免噴絲板內(nèi)混纖所造成的困難，易于得到異纖度、異形、異收縮的紡絲混纖絲。圖5-16為噴絲板內(nèi)混纖時(shí)噴絲孔排列圖，圖5-17為噴絲板間混纖絲制造法的例子。圖5-14 混纖紡絲噴絲板孔排列(二)牽伸加捻復(fù)合混纖異收縮復(fù)合混纖技術(shù)，從七十年代開(kāi)始出現(xiàn)，目前仍在廣泛使用。牽伸加捻復(fù)合混纖工藝見(jiàn)圖5-18雙喂入拉伸加彈設(shè)備。它可將兩種不同原絲種類，不同牽伸比及不同熱定型條件的牽伸絲集

39、束，經(jīng)交絡(luò)（空氣網(wǎng)絡(luò)）后卷繞。變化原絲種類，得到異纖度、異形、異種聚合物(異染、異收縮)的效果，改變牽伸比、熱定型條件時(shí)，能夠調(diào)節(jié)收縮率差。改變集束時(shí)的空氣網(wǎng)絡(luò)條件時(shí)，不僅能緩和被稱為波紋流的缺點(diǎn)，而且具有網(wǎng)絡(luò)度高及蓬松的優(yōu)點(diǎn)。牽伸加捻混纖時(shí)，如兩種絲的條件相差較大，卷繞絲易產(chǎn)生毛圈。而且在集束時(shí)，改變兩種絲的喂入率等條件較為困難。熔體管交絡(luò)卷繞原絲A原絲B喂入輪熱 輥網(wǎng)絡(luò)卷繞熱 板拉 熱伸 定比 型圖5-15 噴絲板間混纖復(fù)合絲制造法 圖5-16 雙喂入拉伸加彈設(shè)備(三)粗細(xì)纖維混纖復(fù)合“Thick & Thin”結(jié)構(gòu)纖維表5-4 粗細(xì)絲形態(tài)特征不勻類型形 態(tài)不勻周期紗線不勻數(shù)10c

40、m1M單絲不勻數(shù)cm為單位微分散型1mm以下數(shù)cm1、由牽伸不足產(chǎn)生的“Thick & Thin”結(jié)構(gòu)纖維：以15003000mmin紡速所得到的未牽伸絲或POY,在兩步法紡絲牽伸工藝中用自然牽伸比（3左右）范圍內(nèi)對(duì)未經(jīng)牽伸的紡絲初生長(zhǎng)絲進(jìn)行牽伸時(shí)，首先會(huì)在纖維上出現(xiàn)細(xì)節(jié)，由此得到了具有粗細(xì)不勻結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)絲纖維。當(dāng)牽伸倍率低于1.5時(shí)，長(zhǎng)絲上是以染深色的粗節(jié)為地，染淺色的細(xì)節(jié)為斑。當(dāng)牽伸倍率接近自然牽伸比時(shí)，長(zhǎng)絲上是以染淺色的細(xì)節(jié)為地，染深色的粗節(jié)為斑。這種粗細(xì)節(jié)長(zhǎng)絲常被用來(lái)作為混纖復(fù)合絲的一個(gè)組份使用。2、也可由不均勻牽伸產(chǎn)生“Thick & Thin”結(jié)構(gòu)纖維：POY長(zhǎng)絲纖維在牽伸時(shí)高分子鏈會(huì)產(chǎn)生纖維取向，隨著牽伸倍數(shù)的增大，還會(huì)發(fā)生取向結(jié)晶化現(xiàn)象。如果在牽伸過(guò)程中改變牽伸倍率，對(duì)初生纖維進(jìn)行不均勻牽伸，則在長(zhǎng)絲纖維上不但會(huì)產(chǎn)生粗細(xì)節(jié)，而且纖維的超分子結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生不均勻分布。通過(guò)控制牽伸倍率的變化規(guī)律就可控制纖維的這種“Thick & Thin”結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律（或隨機(jī)的）。圖5-17 微細(xì)粗細(xì)絲圖5-19為這種無(wú)規(guī)分布型。這種方法不僅使纖維軸向異纖度化，而且由于未牽伸部分的效果還具有微觀局部收縮差，從而賦予纖維特殊的性質(zhì)。(四)交捻混纖復(fù)合交捻是最簡(jiǎn)單的復(fù)合混纖方法。并絲并捻或上捻、下捻后的雙絲并捻等