紡粘法非織造課件

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備§8-4紡絲成網(wǎng)工藝與產品性能第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能1第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

紡絲成網(wǎng)法是非織造材料生產的主要方法之一，又被稱為紡粘法。其原理是利用化纖紡絲的方法，將高聚物紡絲、牽伸、鋪疊成網(wǎng)，最后經(jīng)針刺、熱軋或自身粘合等方法加固形成非織造材料。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝紡絲成網(wǎng)2第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

發(fā)展簡況：1959年美國Dupont公司首先成功開發(fā)聚酯紡絲成網(wǎng)法非織造材料，同時期研制成功的，還有德國的Freudenberg公司，德國的Lurgi公司也是該技術的先驅者之一。近十幾年工藝技術取得突破性的發(fā)展，產品性能有很大的提高，如產量提高，紡絲速度提高，單絲強度提高，纖維細度降低，雙組份紡粘以及SMS、SMMS復合材料等。目前產量超過80萬噸，占世界非織造材料總產量的30%。加工能力主要集中在西歐、美國、日本和中國。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝發(fā)展簡況：3第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

我國紡絲成網(wǎng)法工藝的發(fā)展情況我國自1986年開始陸續(xù)從國外進口紡絲成網(wǎng)法生產線，雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。到2019年為止，擁有紡絲成網(wǎng)法生產線超過70條，總生產能力約為23萬噸/年。與國外先進水平相比，我國紡絲成網(wǎng)法工藝技術尚存一定的差距，尤其是在產量、紡絲速度、成網(wǎng)寬度、成網(wǎng)均勻度及纖維細度方面的差距還很大，有待于進一步提高。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝我國紡絲成網(wǎng)法工藝的發(fā)展情況4第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

特點：工藝流程短，產量高產品機械性能好產品適應面廣可制得細纖維纖網(wǎng)成網(wǎng)均勻度不及干法工藝產品變換的靈活性較差第八章紡絲成網(wǎng)法工藝特點：5第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

紡絲成網(wǎng)法土工織物與干法針刺土工織物的技術經(jīng)濟指標對比(%)：對比項目紡絲成網(wǎng)法干法備注基建投資100631、原料為聚丙烯；2、產品定量為200g/cm2；3、年產量為4000t。勞動力需要277能源消耗84維修管理費303倉儲保管費233生產成本120原料成本242制造費用156第八章紡絲成網(wǎng)法工藝紡絲成網(wǎng)6第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

產品應用：聚丙烯：土工織物，簇絨地毯基布，涂層底布，醫(yī)衛(wèi)材料，用即棄產品的包覆材料等。聚乙烯：書籍封面材料，高級信封，包裝材料等。聚酯：過濾材料，襯里材料，簇絨地毯基布，農用材料，包裝材料等。聚酰胺：過濾材料，拋光材料，疊層織物底基等。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝產品應用：7第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能紡絲成網(wǎng)非織造技術是傳統(tǒng)紡絲工藝的延續(xù)，因此，從理論上講，任何成纖聚合物均可用于紡絲成網(wǎng)工藝。但考慮到紡絲性能、生產成本以及產品性能等因素，目前較多采用聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚酰胺。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能8第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能一、紡絲成網(wǎng)法聚合物原料的基本性能紡絲成網(wǎng)法生產過程中聚合物經(jīng)歷了復雜的物理變化，聚合物本身的性質對最終產品的質量起到至關重要的作用。紡絲成網(wǎng)法聚合物原料基本性質通常包括以下幾個方面：聚合物分子量和分布高分子鏈結構對成纖高聚物性質影響成纖高聚物分子間的作用力高分子結構與結晶能力成纖高聚物的熱性質不同聚合物原料還有不同的要求，如聚丙烯原料的等規(guī)度和熔融指數(shù)，聚酯原料的粘度等。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能9第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能1、聚合物分子量和分布(MWD)聚合物原料的分子量體現(xiàn)其聚合度的高低，分子量及分子量分布對加工性能和成纖后的性能等具有明顯的影響。分子量過高過低，均不利于絲束強力的提高，因此紡絲成網(wǎng)工藝要求聚合物原料的分子量適中。分子量分布對纖維結構的均一性有很大的影響，分子量分布寬時，內部取向雜亂，表面存在不均勻裂痕。分子量分布越寬，熔體粘彈性越顯著，擠出膨大現(xiàn)象越嚴重。因此紡絲成網(wǎng)工藝要求聚合物原料的分子量分布要窄。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能10第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能－數(shù)均分子量－粘均分子量－重均分子量－Z均分子量典型分子量分布微分曲線

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能11第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能成纖高聚物的平均分子量和分子量分布是表征該高聚物遠程鏈結構的重要參數(shù)，它對于該高聚物的加工性能及所得纖網(wǎng)的性能等具有明顯的影響。當平均分子量相近時，分子量分布寬度對流動曲線亦有明顯的影響。分子量分布寬度↑剪切速率↓非牛頓區(qū)負斜率↓第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能12第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能分子量分布相似時，平均分子量對流動曲線的影響第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能13第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能2、高分子鏈結構對成纖高聚物性質影響主鏈結構：當聚合物主鏈結構引入雙鍵時，由于誘導效應或共軛效應，而改變鏈中原子間的相互作用。引入與主鏈原子不同價的原子、雙鍵或環(huán)結構，則會改變鏈的柔性。高聚物鏈的結構變化，均會改變分子間相互作用力的大小，和改變鏈的構型和晶格，以及分子間距離。大分子鏈中側基的性質：改變大分子鏈中側基的性質，使分子中的電子云密度重新分布，改變鍵的長度、能量和極性。由于未結合原子和基團相互作用而引起大分子鏈的柔性發(fā)生改變，同時對大分子鏈的平衡構型、分子間的相互作用力和晶格產生顯著影響。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能14第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能高聚物特性支配的纖維性質(☆-影響)

高聚物的特性纖維性質抗拉強度彈性模量熔點擴散和吸濕分子量（鏈長）☆☆／／鏈剛性／☆☆／結構規(guī)整性☆☆☆☆分子間力☆☆☆☆結晶能力☆☆☆☆極性基團含量☆☆☆☆第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能15第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能3、成纖高聚物分子間的作用力

分子間的作用力包括范德華力（靜電力、誘導力和色散力）和氫鍵。靜電力是極性分子之間的引力，極性分子都具有永久偶極，永久偶極之間的靜電相互作用的大小與分子偶極的大小和定向程度有關。誘導力是極性分子的永久偶極與它在其他分子上引起的誘導偶極之間的相互作用力。大分子間的相互作用以氫鍵為最強。氫鍵可以在分子間形成，如極性的液體水、醇、氫氟酸和有機酸等都有分子間的氫鍵，在極性的高聚物如聚酰胺、纖維素、蛋白質等中，也都有分子間的氫鍵。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能16第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能4、高分子結構與結晶能力高聚物應具有一定規(guī)律性的化學結構和空間結構，使可能形成最佳超分子結構的纖維。為制得具有最佳綜合性能的纖維，成纖高聚物應有形成半結晶結構的能力。高聚物中無定型區(qū)的存在，決定了纖網(wǎng)中纖維的柔軟性、染色性、吸收性等。成纖高聚物的結晶能力非常重要，結晶度在很大程度上影響紡絲成網(wǎng)纖維的物理機械性能，通過結晶作用，纖維中的大分子與其聚集體沿著纖維軸向排列的取向狀態(tài)才能固定下來。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能17第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能5、成纖高聚物的熱性質高聚物制造紡絲成網(wǎng)非織造材料的可能性和纖維的性質與高聚物的熱性質關系密切，高聚物的熱性質取決于分子鏈結構。高聚物在受熱過程中將產生兩類變化。物理變化：軟化、熔融?；瘜W變化：環(huán)化、交聯(lián)、降解、分解、氧化、水解等。表征這些變化的溫度參數(shù)是：玻璃化溫度（Tg）、熔點溫度（Tm）和熱分解溫度（Td）。從非織造材料應用的角度來看，聚合物耐高溫的要求不僅是能耐多高溫度的問題，還必須同時給出耐溫的時間，使用環(huán)境以及性能變化的允許范圍。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能18第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能典型成纖高聚物的Tm和Td

高聚物熱分解溫度(C°)

熔點(C°)聚乙烯350～400138等規(guī)聚丙烯350～380176聚丙烯腈200～250320聚氯乙烯150～200170～220聚乙烯醇200～220225～230聚己內酰胺300～350215聚對苯二甲酸乙二酯300～350265纖維素180～220／第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能19第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能6、聚合物降解聚合物降解有助于修正聚合物熔體粘度和分子量分布。通常有三種降解方式：化學、機械剪切和熱降解。紡絲成網(wǎng)工藝可采用氧或過氧衍生物來實現(xiàn)化學降解，增加擠壓速率、熱量和熔體滯留時間均可達到機械剪切降解和熱降解的目的。對于聚合物熔體來說，要求均勻發(fā)生降解，避免聚合物熔體降解不一致而造成粘度不均勻，分子量分布離散。同時還要求不能過度降解。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能20第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能7、含雜

聚合物原料中鋁、鈦、鐵及灰分含量的增加，將影響纖維的耐氣候性能，同時縮短紡絲組件的使用周期，引起生產成本上升。因此，改善聚合物切片原料生產環(huán)境，優(yōu)化切片生產工藝，降低切片含雜量，可提高產品性能，有效延長紡絲組件更換周期，減少耗能，降低產品生產成本。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能21第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能二、紡絲成網(wǎng)法常用原料(一)聚丙烯(PP)聚丙烯是紡絲成網(wǎng)工藝常用的一種聚合物，主要性能參數(shù)有等規(guī)度、熔融指數(shù)(MFI)和灰分。

紡絲成網(wǎng)工藝要求聚丙烯的等規(guī)度在95%以上，若低于90%則紡絲困難。聚丙烯的結構式為：[CH2－CH]nCH3

在聚合過程中，因甲基在立體空間所取位置不同，可產生三種構型的聚合物。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能22第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能如果把線型聚合物的主鏈看作是在同一平面內，那么甲基都在主鏈同側的，為等規(guī)聚合物；甲基依次交替有規(guī)則地分布在主鏈平面兩側的，是間規(guī)聚合物；甲基排列無規(guī)則的，是無規(guī)聚合物。聚合物等規(guī)度直接影響纖維的各種性能，等規(guī)度高，熔點高，易結晶，纖維的物理機械性能好，而且耐化學藥品的性能也高。紡絲成網(wǎng)工藝要求聚丙烯的熔融指數(shù)(MFI)大于27，熔融指數(shù)高，則熔體流動性好。通常情況下，聚合物分子量提高，則熔融指數(shù)減小。紡絲成網(wǎng)工藝要求將聚丙烯原料的灰分控制在0.05%以下。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能23第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能

熔體指數(shù)（MFI）是紡絲成網(wǎng)、熔噴實際生產中對原料性能的主要指標，其定義為：在一定的溫度下，熔融狀態(tài)的高聚物在一定負荷下，10分鐘內從規(guī)定直徑和長度的標準毛細管中流出的重量，單位為g/10min，熔體指數(shù)越大，流動性越好。。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能24第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能不同MFI聚丙烯切片的熔體粘度與切變率的關系

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能25第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能(二)聚酯(PET)聚酯纖維工業(yè)化生產始于1953年，其性能優(yōu)良，強度和彈性模量較高，耐熱和耐日曬性能高超，紡絲成網(wǎng)工藝應用較多的原料。聚酯的熔點比聚丙烯要高得多，純PET的熔點為267℃。工業(yè)化生產的PET熔點略低，一般在255～264℃之間。熔點是PET切片的一項重要指標，如熔點波動較大，則紡絲成網(wǎng)工藝中的加熱溫度條件要適當調整。PET切片的熔點對纖維成形過程的影響不如分子量的影響大。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能26第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能

熔體粘度是PET熔體流變性能的表征，與纖維成形好壞密切相關。影響熔體粘度的因素有溫度、壓力、聚合度和切變速率等。PET熔體粘度與切變速率有密切關系。通常，切應力在9.65×105達因/cm2以下為牛頓流動，以上為非牛頓流動。當切片的分子量增大時，牛頓區(qū)變窄變長，且溫度對粘度的影響增大。熔體粘度與分子量有關。分子量低于20000的PET，其熔體粘度與溫度呈明顯的線性函數(shù)關系，而分子量超過20000時，則呈非線性函數(shù)關系。纖維級的PET的分子量通常為15000～22000。隨著溫度的升高，熔體粘度依指數(shù)函數(shù)關系而降低。隨著PET分子量的提高，在相同溫度下的熔體粘度增加。而在不同溫度下，熔體溫度每增減10℃，大約相當于特性粘數(shù)減增0.05，這一點對生產控制頗有現(xiàn)實意義。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能27第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能

PET可能發(fā)生的降解有三種：熱降解、熱氧化降解和水解。由于PET分子結構中存在酯基，在熔融時極易水解，使分子量下降，影響纖維質量。因此，熔噴前，PET切片必須進行干燥，使其含水率從0.4％降到0.01％以下。PET切片干燥的目的不僅僅是除去水分，還可提高切片的結晶度和軟化點。PET切片造粒時，其熔體鑄帶是在水中急劇冷卻的，所得到的切片是無定形結構，軟化點較低。這種切片如不經(jīng)過干燥，進入螺桿擠壓機后，會很快軟化粘結，造成環(huán)結阻料。PET切片干燥后，因發(fā)生結晶，使其軟化點大大提高，切片變得堅硬，且熔程狹窄，熔體質量均勻，不再發(fā)生粘結阻料現(xiàn)象。PET切片干燥后應密封充氮保護，以防止切片重新吸濕。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能28第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能不同溫度下PET熔體粘度與切變速率的關系η＝0.60

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能29第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能PET干切片的吸濕性能第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能30第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能(三)聚乙烯美國Dupont公司溶劑紡絲成網(wǎng)工藝采用線性聚乙烯(LPE)，與聚丙烯相比，其結構沒有長鏈分枝，而且MWD分布較窄，因此更容易獲得較細的纖維。此外，LPE通常具有較好的耐氣候性，溶劑紡絲成網(wǎng)工藝制成的非織造材料具有高強度、抗撕裂、耐穿刺、防水透氣、可印刷等特點。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能31第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能(四)聚酰胺(PA)聚酰胺纖維是世界上最早投入工業(yè)化生產的合成纖維。聚酰胺66發(fā)明于1935年，通過進一步的研究，Carothers等人于1936～1937年又發(fā)明了用熔體紡絲法制造PA66纖維的技術。1938年，德國的Schlack發(fā)明了制取PA6及生產纖維的技術，PA6纖維于1941年開始工業(yè)化生產。紡絲成網(wǎng)工藝所用的聚酰胺主要是PA6，但用量不及PP和PET。對于聚合物，結晶固體才有鮮明的熔點，無定形固體只有熔融溫度范圍或軟化溫度范圍，部分結晶的聚合物根據(jù)其結晶度而有寬或窄的熔融溫度范圍。聚酰胺是一種部分結晶高聚物，具有較窄的熔融范圍。差熱分析表明，PA6的熔點范圍為220～226℃，PA66為261～269℃。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能32第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能聚酰胺的熔體粘度與溫度、剪切速率以及單體含量等因素密切相關。隨著水萃取物含量的增加，PA熔體粘度呈下降趨勢。和聚酯一樣，聚酰胺在紡絲成網(wǎng)工藝前必須進行干燥，以防止聚酰胺熔融時發(fā)生水解。通常，干燥可使聚酰胺的含水率從0.2～0.4％下降到0.06％，同時伴隨著聚合物內部結構的變化。為了防止切片泛黃，PA6干燥溫度不得超過135，宜采用115～130℃。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能33第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能PA6表觀粘度與剪切速率的關系第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能34第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-1聚合物原料基本性能PA6熔體粘度與水萃取物含量的關系第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-1聚合物原料基本性能35第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程一、紡絲成網(wǎng)工藝類型紡絲成網(wǎng)工藝按紡絲原理可分為：熔融紡溶劑紡濕紡目前，紡絲成網(wǎng)工藝以熔融紡絲為主，溶劑紡較少，而濕紡未見有工業(yè)化生產的報道。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與36第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程熔融、干法、濕法紡絲的內容和特征

紡絲方法熔融法干法濕法紡絲原液的狀態(tài)熔融體溶液溶液或變性體溶液原液的粘度（Pa·s）1000~10000200~400020~2000噴絲孔直徑（mm）0.1~0.80.02~0.20.01~0.1凝固介質冷卻空氣加熱空氣凝固液凝固機理冷卻溶劑蒸發(fā)脫溶劑和伴有反應的脫溶劑一般特征卷取速度大或紡絲速度高噴絲孔孔數(shù)少~中卷取速度中或紡絲速度中噴絲孔孔數(shù)少~中卷取速度小或紡絲速度小噴絲孔孔數(shù)少~多回收工序配備無需回收工序要回收、再生工序要回收、再生工序典型的聚合物原料聚丙烯、聚酯、聚酰胺6、聚酰胺66醋酯、聚乙烯聚氨酯聚丙烯腈（一部分）維綸（短纖維）粘膠、銅氨纖維聚丙烯腈（大部分）第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與37第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程二、紡絲成網(wǎng)工藝原理指熔融紡絲成網(wǎng)工藝原理：聚合物切片送入螺桿擠出機，經(jīng)熔融、擠壓、過濾、計量后，由噴絲孔噴出，長絲絲束經(jīng)氣流冷卻牽伸后，均勻鋪放在凝網(wǎng)簾上，形成的長絲纖網(wǎng)經(jīng)熱粘合、化學粘合或針刺加固后成為紡絲成網(wǎng)法非織造材料。工藝流程為：聚合物切片→切片烘燥→熔融擠壓→紡絲→冷卻→→牽伸→分絲→鋪網(wǎng)→加固→切邊→卷繞第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與38第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程熔融紡絲成網(wǎng)工藝原理料斗螺桿擠出機計量泵紡絲箱冷卻風牽伸裝置分絲至卷繞加固成網(wǎng)裝置第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與39第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程三、紡絲成網(wǎng)工藝過程(一)切片烘燥PET、PA切片用于紡絲成網(wǎng)工藝需進行烘燥。1、目的含水PET切片在熔融時會水解，使分子量下降，影響成絲質量。水在高溫下汽化，可形成氣泡絲，易造成紡絲斷頭或毛絲。含水PET切片是無定形結構，軟化點低，在螺桿的加料段易造成環(huán)結阻料現(xiàn)象，影響正常生產。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與40第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程2、烘燥原理PET切片的含水形式有兩種，一是吸附在切片表面和細小縫隙中的吸附水，所占比例較大，容易去除；另一種是存在于切片內部的氫鍵結合水，所占比例較小，難以去除。通常以熱空氣干燥PET切片，可分兩個階段，第一階段為預結晶階段，熱空氣溫度為120~150℃；第二階段為干燥階段，熱空氣溫度為160~180℃。預結晶可提高PET切片的軟化點，從而使切片不易粘連，為加快干燥速度創(chuàng)造有利條件。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與41第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程PET切片的干燥進程干燥時間(min)干燥階段預結晶階段1020304050607080H2O含量(%)0.300.200.100.02T=120℃T=170℃第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與42第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程PET預結晶度與時間的關系第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與43第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程3、干燥設備真空轉鼓干燥裝置：容量700~6000kg，干燥時間10~24h，真空度一般大于740Pa。特點：干燥質量高，更換品種容易，干燥過程中特性粘度降低小，但干燥時間長，產量低。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與44第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程真空轉鼓干燥裝置切片進出口回轉接頭檢修進出口夾層內通入蒸汽或導熱油真空抽吸第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與45第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程RD型回轉圓筒干燥裝置：設備結構簡單，連續(xù)化生產，干燥效率高，但最后干燥切片的含水量不均勻?；仫L切片熱風回轉圓筒抄板第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與46第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程沸騰式干燥裝置：干燥效率極高，適合大規(guī)模連續(xù)生產，但設備較復雜?？諝膺^濾器除濕器緩沖器加熱器切片振動篩除塵器預結晶器沸騰干燥器干切片第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與47第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程充填式干燥裝置：可保證切片干燥時間一致，干燥質量較好，可直接連續(xù)喂入螺桿擠出機料斗，設備也較簡單。切片空氣空氣干切片水平攪拌柱式攪拌第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與48第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程其它干燥形式：回轉圓筒+充填式間歇式預結晶+連續(xù)充填式沸騰式干燥+回轉圓筒微波、高頻、遠紅外預干燥和預結晶第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與49第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(二)熔融擠壓固體切片進入螺桿后，首先在螺桿進料段被輸送和預熱，繼而經(jīng)螺桿壓縮段壓實、排氣并逐漸熔化，然后在螺桿計量段中進一步混和塑化，并達到一定的溫度，以一定的壓力輸送至后道工序。

螺桿擠出機：

紡絲成網(wǎng)工藝一般使用單螺桿擠出機，主要由螺桿、套筒、傳動系統(tǒng)、加料裝置、加熱和冷卻裝置等構成。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與50第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程螺桿擠出機結構示意第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與51第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程螺桿擠出過程示意第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與52第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程螺桿擠出機的特征主要反映在螺桿結構上，有等距不等深螺桿、等深不等距螺桿和不等深不等距螺桿。實際生產中主要應用等距不等深螺桿，其又有四種形式：長區(qū)漸變型螺桿、短區(qū)漸變型螺桿、突變型螺桿和計量型螺桿。螺桿的結構特征如螺桿直徑、長徑比、螺桿分段與分段長度、壓縮比、螺距與螺槽深度等，決定了螺桿擠出機的使用特性。1、螺桿直徑通常指螺桿的外徑，對擠出機有決定性的影響，直徑加大，擠出機產量增加，但加熱和驅動能耗均增加。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與53第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程2、螺桿長徑比L/D螺桿長徑比指螺桿工作長度(不包括魚雷頭及附件)與外徑之比。聚合物切片在這個工作長度上被加熱熔化、壓縮和輸送。加熱面積和切片停留時間都與螺桿長度成正比。長徑比大，有利于切片原料的混和塑化、提高熔體壓力和減少逆流以及漏流損失。因此，螺桿擠出機的長徑比有不斷增大的趨勢。目前，加工塑料的螺桿L/D一般為15～20，加工纖維時，L/D一般為20～30，甚至高達35，常用的是25～30。如螺桿太長，聚合物切片在高溫下停留時間增加，對某些熱穩(wěn)定性差的聚合物會引起熱分解，同時，機械制造難度加大，所以，螺桿長度是有限度的。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與54第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程3、螺桿分段與分段長度螺桿分進料段、壓縮段和計量段，三段長度的分配與被加工的聚合物切片性質有關。加工塑料等非結晶聚合物時，由于此類聚合物沒有明顯的熔點，而且有明顯的高彈形變，因此需要螺桿的壓縮段較長，一般為螺桿全長的50～55％，聚合物切片原料在一個較長的距離內逐漸被壓縮、軟化至熔融。而結晶型的成纖高聚物有熔點，而無明顯的高彈形變，因此加工此類聚合物的螺桿的壓縮段較短，如加工PET僅為螺桿直徑的4～5倍。由此，加工PET的螺桿進料段約為全長的30％，壓縮段約為全長的15％，計量混和段約為全長的55％。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與55第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程4、壓縮比螺桿的壓縮比是指螺桿進料口處螺槽容積與計量段最后一個螺槽容積之比。等距不等深螺桿的壓縮比可用下式計算：

式中：D－螺桿直徑d1－進料口螺桿根徑d2－出料口螺桿根徑

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與56第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程壓縮比ε主要取決于聚合物性質、狀態(tài)和切片截面形狀，通常為2.5～3.5，加工PET時，ε常采用3.0左右，加工PP時，ε最小為2.8。

5、螺距與螺槽深度螺桿直徑一定時，螺距決定了螺桿的螺旋角，由此影響螺紋的推進力。通常螺桿的螺旋角取17°38′，螺距等于直徑，螺桿制造時較方便。螺槽深度對產量和質量均有較大的影響，深螺槽產量大，但對熔體壓力反應靈敏；螺槽淺則產量小，但塑化作用好，擠出量穩(wěn)定。加工PET時一般采用淺槽螺桿。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與57第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程6、螺桿與套筒之間的間隙這是螺桿擠出機的一個重要的結構參數(shù)，特別是在計量段，對螺桿擠出機的產量影響很大。通常，漏流流量與間隙的三次方成正比，所以，在保證螺桿與套筒之間不產生刮磨的條件下，應盡可能地采用較小的間隙。通常，小螺桿間隙應小于0.002D，大螺桿應小于0.005D。

普通螺桿是不帶混煉結構的單螺紋螺桿，當螺桿轉速提高到一定程度時，聚合物原料在螺桿擠出機中停留時間縮短，使物料來不及熔融就進入計量段，導致熔體質量下降，擠出壓力和擠出量波動。這主要是固體切片在熔融過程中，固體床發(fā)生破裂，破裂后的碎塊失去控制，不能及時熔化而浮于熔體中。這種碎塊顆粒會引起熔體溫度、壓力的差異和影響殘留水分的排除。針對上述的問題，目前出現(xiàn)了一些新型螺桿，主要有分離型螺桿、銷釘型螺桿等。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與58第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程銷釘型螺桿銷釘設置在壓縮段與計量段之間，可將未熔融的固相物料分離細化，以增加固相與液相的接觸面積，加速固相顆粒的熔融速度。設置在螺桿頭部或計量段的銷釘，具有分流、剪切和混合的作用，通過銷釘?shù)募ち覕嚢瑁毣头鬯槿垠w中的顆粒物料，促使其加速熔化。設置銷釘后，螺桿擠出機的產量和普通螺桿相比，可以提高30％左右。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與59第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程螺桿擠出機、計量泵驅動、上料第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與60第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(三)紡絲1、紡絲工藝過程與傳統(tǒng)紡絲類似，工藝過程為：熔融擠壓→過濾→靜態(tài)混和→計量→熔體分配→→擠出成形→冷卻過濾可去除聚合物熔體中一些凝膠和細小的固體粒子。靜態(tài)混和，是指聚合物熔體輸送管道中靜態(tài)混和器對聚合物熔體的均勻混和作用。計量和熔體分配可精確控制產量和纖維細度的一致性。聚合物熔體從噴絲孔擠出，經(jīng)歷入流、微孔流動、出流、變形和穩(wěn)定的流變過程。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與61第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程聚合物熔體從噴絲孔擠出的流變模型入流區(qū)孔流區(qū)出流區(qū)擠出膨化脹大第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與62第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(1)入流聚合物熔體從直徑較大的空間擠入較小的微孔，流動速度急劇增大，動能增加。熔體的分子構象也發(fā)生改變，并貯存了一定的變形彈性能，稱為“入口效應”。熔體單位體積貯存的變形彈性能超過一定限度時，將影響熔體的流動穩(wěn)定。因此，入口導角越小，熔體的流動越穩(wěn)定。紡PP時入口導角一般為30°~50°之間，紡PET時入口導角一般在65°~70°之間。入口導角太小制造比較困難。聚合物熔融指數(shù)上升有利于穩(wěn)定流動。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與63第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(2)微孔流動流動特點：流速不同，靠近孔壁速度小，孔中心速度大，存在徑向速度梯度。入口效應產生的高彈形變來不及消失，因為熔體在微孔中的流速很高，通過時間僅10-4~10-3s。如徑向速度梯度過大，還會繼續(xù)產生高彈形變。當高彈形變達到極限值時，熔體細流就會產生破裂，從而無法成纖。研究表明，徑向速度梯度與微孔半徑的三次方成反比，因此，微孔大一些紡絲比較穩(wěn)定。紡PP時微孔直徑一般為0.3~0.5mm，紡PET時微孔直徑一般在0.3mm以下。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與64第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(3)出流聚合物熔體從微孔擠出后即產生“膨化脹大”現(xiàn)象，其原因是高彈形變的迅速恢復。膨脹嚴重時將出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象，此時絲條表面不光滑，出現(xiàn)波紋、竹節(jié)或螺旋等外觀。熔體膨化脹大的程度可用膨化脹大率X來表示：

式中：DB－熔體細流膨化區(qū)最大直徑

D－噴絲孔直徑

研究表明，增大微孔直徑和長度，升高紡絲溫度，均可使膨化脹大率減小。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與65第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(4)變形與穩(wěn)定聚合物熔體離開出口區(qū)時，溫度仍然很高，流動性也較好，在張力的作用下能迅速拉伸變形。同時，由于空氣的冷卻作用，熔體細流的溫度越來越低，而粘度越來越高，因此，粘流態(tài)的熔體細流逐漸變成穩(wěn)定的固態(tài)纖維。如果不再創(chuàng)造新的拉伸條件，纖維直徑將穩(wěn)定不變，但剛成形的初生纖維的性能是很低的。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與66第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程紡絲過程第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與67第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程2、主要設備(1)計量泵

計量泵為外嚙合齒輪泵，齒輪嚙合運轉時，齒輪嚙合脫開使吸入腔容積增大，形成負壓，聚合物熔體被吸入泵內并填滿兩個齒輪的齒谷，齒谷間的熔體在齒輪的帶動下緊貼著“8”字形孔的內壁回轉近一周后送至出口腔，由于出口腔的容積不斷變化，聚合物熔體得以順利排出。

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與68第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程計量泵每轉輸出的聚合物熔體量稱為計量泵的公稱流量，泵的實際流量與理論流量之比稱為泵的容積效率。影響容積效率的因素很多，有泵結合面的密封性能、造成熔體回流的間隙、轉速、進出口熔體壓力、熔體粘度等。齒輪計量泵的總效率是容積效率和機械效率的乘積。精度較高的齒輪泵，總效率通常為0.90～0.95。計量泵是一種高精度的紡絲部件，我國已有系列化產品。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與69第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程計量泵標記示例

J

R

G-1.2

×2

表示計量泵

表示熔紡，此外，可用Y表示粘膠，S表示腈綸，N表示維綸

表示高壓泵

表示公稱流量，即每轉的流量為1.2ml

表示為疊泵

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與70第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(2)紡絲組件紡絲系統(tǒng)的重要部件，由箱體、熔體分配板、噴絲板等組成。紡絲成網(wǎng)工藝可采用單塊大型噴絲板，也可采用多塊小型板拼接而成，而且，矩形板應用較多，圓形次之。噴絲孔的直徑應根據(jù)成纖聚合物熔體在噴絲孔中流動的剪切速度梯度來決定，通常，噴絲孔直徑和長度大一些，紡絲比較穩(wěn)定，尤其是對高粘度熔體的紡絲有利。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與71第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程陶氏紡絲箱結構第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與72第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程噴絲板噴絲孔的結構(a)圓柱形(b)圓錐形(c)雙曲線形(d)二級圓柱形(e)平底形第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與73第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程微孔直徑對單纖維的最小纖度的影響微孔直徑對擠出膨化比的影響

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與74第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程L/d0對聚丙烯擠出膨化比的影響T=190°C進料速率=0.3g/minD=0.8mm〔η〕=1.9dl/g第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與75第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(四)冷卻該過程與熔體細流的變形同時進行。從噴絲板擠出的絲束溫度相當高，冷卻可防止絲條之間的粘連和纏結，配合拉伸，使粘流態(tài)的熔體細流逐漸變成穩(wěn)定的固態(tài)纖維。紡絲成網(wǎng)工藝常采用單面?zhèn)却岛碗p面?zhèn)却档男问剑鋮s介質為潔凈空調風，風量應保證流動方式為穩(wěn)定的層流狀態(tài)，從而避免絲條振動，影響絲條的均勻性。冷卻過程伴隨著結晶過程，初期由于溫度過高，分子的熱運動過于劇烈，晶核不易生成或生成的晶核不穩(wěn)定。隨著溫度的降低，均相成核的速度逐漸加快，熔體粘度增大，鏈段的活動能力降低，晶體生長速度下降。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與76第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程意大利STP紡粘生產線，幅寬3.2m，生產規(guī)模為3000t/y，側吹送風量為16000m3/h。國內經(jīng)驗：送風溫度：15~16℃(±1℃)送風濕度：＞80%送風余壓：300~400Pa(±2%)

潔凈程度：≤1.2μm第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與77第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程驟冷室結構示意圖第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與78第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程紡絲側吹風冷卻第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與79第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(五)牽伸1、取向線性高分子的長度是其寬度的幾百、幾千甚至幾萬倍，這種結構上懸殊的不對稱性使它們在某些情況下很容易沿特定方向作占優(yōu)勢的平行排列，稱為取向。2、牽伸的作用剛成形的初生纖維強力低，伸長大，結構極不穩(wěn)定。牽伸的目的，在于讓構成纖維的分子長鏈以及結晶性高聚物的片晶沿纖維軸向取向，從而提高纖維的拉伸性能、耐磨性，同時得到所需的纖維細度。牽伸是手段，取向是獲得的結果。取向后應使溫度迅速降到聚合物玻璃化溫度以下，以“凍結”取向結果，防止解取向。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與80第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程大分子的自然狀態(tài)和取向的示意(a)未取向的自然狀態(tài)(b)取向的大分子第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與81第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程紡絲成網(wǎng)的纖維拉伸過程不同于對傳統(tǒng)化纖初生纖維的拉伸作用。拉伸工藝指標性能初生絲拉伸絲高速紡絲非織造Recofil氣流拉伸絲△n×10-35~1230~3520~2517~19強度(cN/dtex)0.89~1.344.0~4.91.6~2.671.07~1.87斷裂伸長(%)>20020~60110~~200>120紡絲成網(wǎng)的纖維拉伸過程不同于對傳統(tǒng)化纖初生纖維的拉伸作用。不同拉伸工藝制取的聚丙烯纖維的雙折射(△n)第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與82第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程3、牽伸裝置主要方式有羅拉機械牽伸和氣流牽伸，紡絲成網(wǎng)工藝多數(shù)采用氣流牽伸。氣流牽伸是利用高速氣流對絲條的摩擦進行牽伸，分正壓牽伸和負壓牽伸。氣流牽伸的形式有噴嘴牽伸和窄縫牽伸，氣流速度達到3000~4000m/min或更高。不同公司的牽伸裝置和牽伸工藝有很大差別，近期紡絲成網(wǎng)法工藝的技術突破，如紡絲速度提高，纖維細度降低，主要是牽伸裝置和牽伸工藝的技術突破。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與83第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程典型的紡絲成網(wǎng)和拉伸系統(tǒng)(a)-機械拉伸紡絲成網(wǎng)(b)-圓管式拉伸紡絲成網(wǎng)(c)-圓形噴絲板狹縫拉伸紡絲成網(wǎng)(d)-矩形噴絲板狹縫拉伸紡絲成網(wǎng)

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與84第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程典型的正壓拉伸工藝(DOCAN紡絲成網(wǎng)工藝)第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與85第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程一種氣流牽伸裝置噴絲板冷卻空氣牽伸空氣第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與86第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程一種氣流牽伸噴嘴結構示意圖1-拉伸空氣2-長絲3-噴嘴4-空壓腔5-整流板6-環(huán)形狹縫7-拉伸管第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與87第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程兩種氣流牽伸噴嘴結構示意圖第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與88第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程一種長絲氣流拉伸管示意圖第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與89第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程機械-氣流相結合長絲拉伸示意圖第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與90第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程典型的紡絲成網(wǎng)抽吸式負壓拉伸工藝Recofil-Ⅰ型Recofil寬幅狹縫氣流拉伸裝置第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與91第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程一種氣流牽伸裝置第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與92第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(六)紡程上作用力分析機械牽伸：重力Fg表面張力Fs

慣性力Fi

摩擦阻力Ff

流變阻力Fr

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與93第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(六)紡程上作用力分析氣流牽伸：無“波動”時氣流拉伸“波動”時氣流拉伸

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與94第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(七)分絲將經(jīng)過牽伸的絲束分離成單絲狀，防止成網(wǎng)時纖維間互相粘連或纏結。常用形式有：氣流分絲法利用空氣動力學的coanda效應，氣流在一定形狀的管道中擴散，形成紊流達到分絲目的。機械分絲法絲束牽伸后與擋板等撞擊達到分絲目的。靜電分絲法絲束牽伸后經(jīng)過高壓靜電場或摩擦帶電達到分絲目的。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與95第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程一種擺絲成網(wǎng)機構1-氣流分絲器出口2-擺絲輥3-絲束4-成網(wǎng)簾5-吸風6-纖網(wǎng)第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與96第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(八)鋪網(wǎng)控制經(jīng)牽伸和分絲的長絲以一定的方式鋪放到凝網(wǎng)簾上，主要有兩種控制方式：氣流控制利用氣流擴散和附壁效應使長絲束按一定方式鋪放到凝網(wǎng)簾上，如圓周運動或橢圓運動；也有利用側吹氣流交替吹風使長絲左右擺動而鋪置成網(wǎng)。機械控制利用羅拉、轉子、擺片或牽伸分絲管道的左右往復運動將絲束規(guī)則地鋪放到凝網(wǎng)簾上。紡絲成網(wǎng)工藝的成網(wǎng)均勻度不及干法工藝，產品單位面積質量越小，cv值越大。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與97第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程狹縫牽伸鋪網(wǎng)

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與98第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程牽伸擺絲鋪網(wǎng)

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與99第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程牽伸擺絲鋪網(wǎng)

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與100第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程(九)加固主要方式有：熱粘合聚丙烯薄型產品采用熱軋。針刺加固厚型產品采用，可配高速針刺機，如Dilo公司的DI-LOOMOD-ⅡSC或Fehrer公司的NL3000。自身粘合如PA66纖網(wǎng)采用鹽酸水溶液處理產生自身粘合，已較少應用。此外，還有針刺加固→高溫拉幅定型→化學粘合等組合加固和后整理的方法。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與101第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程PP纖網(wǎng)面密度、纖維細度與加固方式5002001005020101000面密度(g/m2)17纖維細度(dtex)1.7熱粘合針刺第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與102第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程PET、PA纖網(wǎng)單位面積質量、纖維細度與加固方式5002001005020101000面密度(g/m2)17纖維細度(dtex)3.5熱粘合針刺第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與103第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程四、溶劑紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程溶劑紡絲成網(wǎng)工藝是美國Dupont公司開發(fā)的專利技術，也可稱作閃蒸法、閃紡法和瞬時溶劑揮發(fā)紡絲成網(wǎng)法，其產品名稱為“Tyvek”，具有高強度、抗撕裂、耐穿刺、防水透氣、可印刷等特點。工藝原理與過程：

將LPE溶于200℃的二氯甲烷中，濃度為13%，并以CO2在6.9Mpa的壓力下飽和制成紡絲溶液，然后從刀口狀的噴絲孔中噴出，長絲絲束直徑約1120dtex，噴出速度約為10~11km/min。絲束噴出過程中，二氯甲烷瞬間揮發(fā)，絲束變細，并形成速度梯度，從而使絲束得到牽伸，形成0.11~0.17dtex的超細單纖維，其取向度極高，強度很大。同時采用靜電分絲和凝網(wǎng)技術，使纖維成網(wǎng)，再經(jīng)熱軋加固后成為溶劑紡絲成網(wǎng)法非織造材料。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與104第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程溶劑紡絲成網(wǎng)工藝示意擋板噴絲板紡絲溶液分絲靜電器凝網(wǎng)靜電器熱軋加固第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與105第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程溶劑紡絲成網(wǎng)噴嘴示意圖1－聚乙烯溶液入口2－聚乙烯溶液輸入管3－減壓孔4－減壓室5－噴絲孔6－噴絲口7－紡絲噴流第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與106第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程Tyvek纖網(wǎng)結構第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與107第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與過程Tyvek紡粘非織造材料的應用第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-2紡絲成網(wǎng)工藝原理與108第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備典型的紡絲成網(wǎng)工藝：DOCAN法，德國Lurgi公司專利，現(xiàn)已被德國Zimmer公司收購。Reicofil法，德國Reifenhaeuser公司在原民主德國Kride紡絲成網(wǎng)技術上發(fā)展而成。Typar法，美國Dupont公司開發(fā)的紡絲成網(wǎng)技術。Cerex法，美國Monsanto公司開發(fā)的以PA66為原料的紡絲成網(wǎng)技術。Freudenberg法，德國Freudenberg公司開發(fā)的紡絲成網(wǎng)技術。RhonePoulenc法，法國RhonePoulenc公司開發(fā)的紡絲成網(wǎng)技術，產品名稱為Bidim。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與109第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備典型的紡絲成網(wǎng)工藝第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與110第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備一、NWT紡絲成網(wǎng)工藝與設備由意大利NWT公司提供技術與設備。適合加工纖網(wǎng)單位面積質量為15~1000g/m2，幅寬2.4~5.4m，螺桿直徑為φ120mm，氣流窄縫牽伸系統(tǒng)，擺絲鋪網(wǎng)，熱軋或針刺加固。生產設備主要由喂料系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、螺桿擠出機、紡絲箱體、氣流牽伸裝置、擺絲器、成網(wǎng)機、熱軋或針刺機和分切卷繞機等組成。生產PP產品工藝流程：PP切片→氣流輸送→紡前料斗→熔融擠壓→熔體過濾→紡絲、冷卻、牽伸→分絲→鋪網(wǎng)→熱軋或針刺→分切卷繞→成品第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與111第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備生產PET產品工藝流程：PET切片→料斗→振動篩→切片干燥→紡前料斗→熔融擠壓→熔體過濾→紡絲、冷卻、牽伸→分絲→鋪網(wǎng)→熱軋或針刺→分切卷繞→成品(一)切片干燥采用填充式干燥裝置，由兩部分組成，第一部分是結晶器，設攪拌器防止切片結塊；第二部分為干燥器，干燥時間為7~8h，生產能力為3t/d。

對PET切片，要求軟化點＞258℃，特性粘度為0.645~0.650，對PP切片，要求熔融指數(shù)為27~33，非等規(guī)含量≤3.5%，此外，還有分子量分布、灰分和切片大小等要求。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與112第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備(二)紡絲與牽伸采用單螺桿臥式擠出機，螺桿直徑為φ120mm，長徑比為28：1，過濾器為液壓自動切換，熔體總管及紡絲箱體均采用外循環(huán)式導熱油加熱。沿螺桿設7個加熱區(qū)，加工PP時，各區(qū)平均溫度為210~230℃，加工PET時，溫度達到265℃左右。從螺桿擠出機擠出的熔體經(jīng)過濾器和熔體總管進入紡絲箱體。紡絲箱體包括熔體分配管、計量泵和紡絲組件。計量泵由單獨的變頻電機驅動，常用轉速為20~30rpm。計量泵輸出的熔體經(jīng)過濾混和后進入紡絲位。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與113第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備工作幅寬3m時，紡絲位有23個。每個紡絲位由一個噴絲頭和一塊矩形噴絲板組成，并配一個熔體分配管和一個計量泵。噴絲板規(guī)格為580×94×26.5mm，每塊噴絲板上有243個噴絲孔，紡PP時孔徑為0.6mm。23塊噴絲板并列排列成一排，單板長度方向與凝網(wǎng)簾運行方向呈15°夾角。冷卻吹風形式為兩側吹風，吹風長度為400mm，氣流壓力由調節(jié)閥通過計算機進行控制，冷卻風經(jīng)過濾以防止雜質進入絲束。(三)分絲鋪網(wǎng)氣流分絲+擺絲輥擺動，擺絲輥最高頻率為400rpm。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與114第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備成網(wǎng)機由成網(wǎng)簾、托板、吸風道、主傳動輥、被動輥及防跑偏裝置等組成。成網(wǎng)簾設靜電消除器。厚型產品速度為2~20m/min，薄型產品速度可達到100m/min以上。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與115第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備(四)加固1、熱軋適用于15~150g/m2薄型纖網(wǎng)，加工PP時，軋輥溫度為150℃左右，線壓力為392~441N/cm左右。2、針刺適用于200~1000g/m2厚型纖網(wǎng)。(五)后整理可配噴淋裝置和熱定型裝置。(六)產品特點縱向強力低，橫向強力高，如40g

/m2

PP產品的縱向斷裂強力為51N/5cm，縱向斷裂伸長率為54%，而橫向斷裂強力為87N/5cm，橫向斷裂伸長率為48%。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與116第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備二、DOCAN紡絲成網(wǎng)工藝與設備德國Lurgi公司的專利。常用原料為PP，第一條以PET為原料的工業(yè)化生產線于1994年投產。(一)原料要求PP：MFI27~32，灰分＜4ppm，無規(guī)度＜3.5%；PET：含水＜0.001~0.0059%；PA：含水＜0.019%，氮封。(二)廠房要求占地面積為18×48m2，其中，要求12m長的廠房高度為12m，其余36m的廠房高度為7m。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與117第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備DOCAN紡絲成網(wǎng)工藝示意第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與118第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備(三)主要技術特點螺桿擠出機6個加熱區(qū)，1個冷卻區(qū)。螺桿長徑比紡PA為24：1，紡PP為30：1。紡絲系統(tǒng)計量泵、管道、紡絲箱體均用聯(lián)苯加熱，熔體溫度誤差為±1~1.5℃。矩形噴絲板，45×20cm，分成7個噴絲孔區(qū)，紡1.65dtexPP時，每個區(qū)有150個噴絲孔；紡3.3~5.5dtexPP時，每個區(qū)有100個噴絲孔。紡PP時噴絲孔孔徑為0.6mm；紡PET時為0.25~0.6mm，如產品幅寬加大，可增加噴絲板塊數(shù)，并擴大螺桿擠出機生產能力。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與119第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備噴嘴與拉伸錐形噴嘴，直徑為8~9mm。氣流壓力達到469~516Kpa(20~22個大氣壓)，氣流速度達2.5倍音速以上。紡絲拉伸速度可達3500~4000m//min，改進后可達5500m/min。噴頭拉伸倍數(shù)達200倍。噴嘴下面的噴管長4~5m。分絲噴管出口處為扁平扇形的分絲器，其口徑突然增大，利用氣流的擴散降速達到分絲目的。成網(wǎng)時，纖維的運動速度已降至20~200m/min。成網(wǎng)擺動式鋪網(wǎng)，成網(wǎng)簾下設吸風裝置。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與120第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備幅寬最小為90cm，最大約5m，以2.5~4m為多。生產速度最高產量800kg/h，纖網(wǎng)單位面積質量80g/m2時，生產速度為30~50m/min；纖網(wǎng)單位面積質量20g/m2時，生產速度達80~100m/min。(四)產品性能特點MD：CD最佳為1.5：1。cv值：20~50g/m2時，cv＜16%；50~200g/m2時，cv＜12%；250~500g/m2時，cv＜8%。機械性能：第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與121第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備機械性能：250g/m2纖網(wǎng)，針刺密度200刺/m2時：縱向斷裂強力：800N/5cm縱向斷裂伸長率：70~80%(經(jīng)熱定型)橫向斷裂強力：600N/5cm橫向斷裂伸長率：80~100%(經(jīng)熱定型)第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與122第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備三、Reicofil紡絲成網(wǎng)工藝與設備德國Reifenhaeuser公司的技術。(一)原料要求可采用PP、PET和PA原料，一般要求PP的MFI為27~32，灰分＜0.1%。(二)廠房要求設備結構緊湊，占地面積小，要求廠房高度大于6m即可。(三)主要技術特點紡絲配置兩個投料計量裝置，一個可加入色母粒，以便生產有色產品。第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與123第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備Reicofil-Ⅰ型紡絲成網(wǎng)工藝示意

第八章紡絲成網(wǎng)法工藝§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與124第八章紡絲成網(wǎng)法工藝

§8-3典型紡絲成網(wǎng)工藝與設備

螺桿擠出機有6個加熱區(qū)，螺桿長徑比為30：1，螺桿直徑有70mm和90mm兩種，分別加工1.2