纺丝组件结构设计及阻力计算

高速纺丝主要工艺参数一、高速纺丝主要工艺参数1、纺丝温度：包括螺杆温度，箱体温度，联苯温度等。

一般在275~295℃之间。

2、熔体压力：包括滤前压，滤后压力和组件压力；滤后压力一般疫定在80~100BAR之间；组件压力一般在80~150BAR之间。

3、侧吹风：包括风速成（风压），风湿。

风速在0、3~ 0。

5m/s左右；风温20±2℃左右；风湿65±5﹪左右。

4、集束上油们置：一般根据纺制品种和所需纺丝张力迁当调节上油们置。

通常集束上尚未位置离喷丝板面的垂直距离控制在130~160cm左右；水平位于控制在离侧吹风网面22~23cm左右。

5、计量泵和油剂泵转速：计量泵转速根椐年纺品种的规格计算而得；油剂泵转速则根据丝条所需上油率而定，P0Y上油控制在0。

3~0。

7。

另外：纺间的温度、湿度、室内空气气流等环境对纤维成形也有一定的影响，一般要求温度25左右；湿度65﹪左右，室内空气无紊流干扰。

二、高速纺丝采用何种方式上油？高速成纺丝纺速高，必须使用油嘴上油方式才能保证计量准确各个部位上油量比较一致。

无油丝不但影响纺丝成型，而且直接后加工的正常进行，造成无法退绕，断头和无强力丝的出现，要杜绝无油丝产生。

三、POY含油一般以0.3~0.7﹪左右较为适当。

丝条含油率低会使纤维松散，摩擦阻力增大，发生毛丝；若含油量过高，会造成油污染增加。

四、造成纺丝细丝的原因有哪些？主要原因是组件原因：1、喷丝板镜检不干净；2、分配板不干净；3、组件组装不合格；4、铲板不及时等，出现这种情况，应立即铲板或更换组件。

五、在什么情况下需要紧急更换组件？1、纺丝发生细丝，硬头丝、竹节丝等不正常丝，经板面清理后仍不能清除；2、组件漏浆严重，无法正常生产；3、卷绕毛丝、断头多，检查导丝器，丝道无损伤。

六、熔体压力有哪三种？怎样设定熔体压力？熔体压力通常有螺杆出口压力（一般系过滤器前压）、滤后压力和组件压力三种。

滤后压力的确定一般是减去熔体管道的压力损失，保证熔体进入计量泵前的工作压力（一般不低于3.0MPa），不致使各计量泵吐出量有差异。

纺丝工艺及设备综述引言：纺丝（spinning）又称化学纤维成形。

制造化学纤维的一道工序。

将某些高分子化合物制成胶体溶液或熔化成熔体后由喷丝头细孔压出形成化学纤维的过程。

纺丝胶体溶液或熔体用计量泵向喷丝头输送。

成形方法主要有溶液纺丝（solution spinning）和熔体纺丝（melt spinning)两大类。

近年来还出现许多新的特殊纺丝法。

本文主要就熔体纺丝和溶液纺丝中的基本概念、基本原理以及相关的设备进行介绍，以供学习。

关键词：纺丝溶液纺丝熔体纺丝纺丝设备一、熔体纺丝（一）熔体纺丝的基本概念1熔体纺丝的原理熔体纺丝是化学纤维的主要成形方法之一，简称熔纺。

合成纤维主要品种涤纶、锦纶、丙纶等都采用熔纺生产。

熔纺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。

熔点低于分解温度、可熔融形成热稳定熔体的成纤聚合物，都可采用这一方法成形。

2熔体纺丝的分类熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。

直接纺丝是将聚合后的聚合物熔体直接送往纺丝；切片纺丝则需将高聚物溶体经注带、切粒等纺前准备工序而后送往纺丝。

大规模工业生产上常采用直接纺丝，但切片纺丝更换品种容易，灵活性较大，在长丝生产中仍占主要地位。

3熔体纺丝的性能熔体细流冷却成形时在周围空气介质中遇到的摩擦阻力，比湿法纺丝成形时丝条承受的溶液阻力小。

熔体细流一经固化，就有巨大的抗张能力，所以熔纺的卷绕速度比湿纺为高，一般在1000～1500米/分，喷丝头拉伸比（卷绕速度与熔体从喷丝孔喷出速度之比）也比湿纺时高。

需要注意的是，熔纺纤维刚成形时几乎是干的,容易积聚静电,纤维间的抱合力差，与设备的摩擦力大，因此在卷绕前要经过给油、给湿处理，使纤维顺利地卷绕并可改善其后拉伸的性能。

对于吸水性较大的聚酰胺纤维还可以防止绕在筒管上的丝条再度吸水，以致发生纵向膨胀而出现松圈和塌边等现象。

（二）熔体纺丝的主要设备1 干燥设备干燥的目的：a除去切片中水分；b提高软化点；为了达到上述干燥目的，可以选择各种各样的干燥设备。

熔融纺丝组件的设计计算1．纺丝组件内熔体流动阻力计算纺丝组件的初压力完全消耗在克服组件内件的各层阻力上，因此初压力应等于各层压力损失之和，用公式表示为：P O=ΣP i式中，P O为纺丝组件初压力，其值等于组件入口处测量的泵后压力，P i为熔体通过纺丝组件中第I个内件的压力损失。

（1）熔体通过分配板的压力损失ΔP=128μl*q/(πd4)式中，ΔP为压力降（Pa）；μ熔体粘度（Pa﹒s）;l*为孔入口修正常数（m）;q为分配板单孔熔体流量（m3/s）;d为分配板单孔直径（m）。

l*为按Bagley修正公式进行修正的孔入口修正常数。

l*=(l+Nd)式中，N为入口修正系数，通常由实验确定，进行估算时，对于热塑性聚合物，可近似取N=2.5～3。

（2）熔体通过过滤网的压力损失ΔP=64（w+d）2dμQ/(Fw4)式中，ΔP为压力降（Pa）；w为滤网网孔间距（m）; d为滤网网丝直径(m)；μ为熔体粘度（Pa﹒s）; Q为通过滤网总体积流量（m3/s）; F为滤网的总通孔面积（m2）。

F=z w2式中，Z为滤网孔数。

（3）熔体通过过滤沙的压力损失ΔP=72（L p/L）2μVˊLX-2(1-ε)2/ε3式中，ΔP为通过滤沙层的压力降（Pa）；μ为熔体粘度（Pa ﹒s）; L p为滤沙构成的毛细孔长度（m）; L为滤沙层厚度（m）; ε为滤沙空隙滤；Vˊ为熔体平均流动速度（m/s）; X为粒子平均直径(m).对于均匀直径粒子。

L p/L≈2.5。

滤沙的空隙率可由下式求出：ε=A H/A=V H/V式中，A H﹑V H分别为过滤器容器内的滤沙形成的空隙面积和体积；A﹑ V分别为空容器的流通面积和体积。

另一种计算熔体通过过滤沙的压力损失方法是:ΔP=280µL Vˊ(1-ε)2/(98x10000xε3Φ2 X2其中，ΔP为通过滤沙层的压力降（Kg/cm2）；μ为熔体粘度（泊）；L为滤沙层厚度(cm)；Vˊ为熔体平均流动速度（cm/s）；ε为滤沙空隙滤；Φ为球形度；X为粒子平均直径(cm).2．纺丝组件密封的设计计算（1）平垫密封的预压紧力预压紧力使垫片塑性变形，填塞不平及空隙。

40d/34f半消光FDY PA6 纺丝工艺的设计1、引言聚酰胺(PA，俗称尼龙)是美国DuPont公司最先开发用于纤维的树脂，于1939年实现工业化。

20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本要求。

尼龙系列是最重要的工程塑料，品种繁多，主要品种是尼龙6和尼龙66，从性能和价格综合考虑，PA6和PA66的市场用量占PA总量的90%左右，占绝对主导地位。

PA是历史悠久、用途广泛的通用工程塑料，2000年世界工程塑料市场分配为PA 35%。

2001年世界PA6的消费量为68万吨。

欧洲消费结构为PA6占50%，PA66占40%，美国PA66用量超过其它品种，日本则聚酰胺PA6消费居首位，为52%。

PA工程塑料以注射成型为主，注塑制品占PA制品的90%左右，PA6与PA66的成型加工工艺不尽相同，PA66基本都采用注塑加工，占95%，挤出成型仅占5%；PA6的注塑制品占70%，挤出成型占30%。

PA6由于其优异的耐热性能、耐磨擦和耐腐蚀性能，被广泛应用于工程塑料和纤维材料领域。

特别是PA6纤维染色性能较强，因此被大量用来生产服装面料，是仅次于涤纶的第二大纤维品种。

以PA6材料制成的合成纤维称为聚酰胺纤维。

我国称聚酰胺纤维为“锦纶”，锦纶6切片通常呈白色，柱形或圆球形颗粒状。

PA6切片是以己内酰胺（CPL）为原料，水为开环剂以及消光剂二氧化钛和稳定剂的调配液的作用下发生加成和缩聚反应产生的。

2、总论以PA6材料制成的纤维称为聚酰胺纤维，又称“锦纶”，锦纶6切片通常呈白色，柱形颗粒状，熔点为210—220℃，分解温度为300℃左右，可溶于苯酚和浓硫酸中。

一般的聚合装置生产切片都是采用己内酰胺水解开环工艺，即己内酰胺在有水的情况下生成ε氨基己酸，再由ε氨基己酸与单分子己内酰胺分迅速发生加成反应和缩聚反应，链不断增长并最终达到所要求的分子量。

PA6这种纤维具有优异的耐磨性,回弹性和耐多次变形性能，广泛用于制做袜子、内衣、运动衣、轮胎帘子线、工业带材、渔网、军用织物等。

十纺丝卷取的计算公式【下】功能元件篇十纺丝卷取的计算公式纺丝卷取的计算公式（一）长丝卷取1. 长丝卷绕运动学基本理论计算参见图2.10.1 。

（1）圆柱形筒子丝条卷绕速度计算式ሺߨ ௐሻሺߨ ௐሻ （2—10—1）式中，V —卷绕速度，m/s；d K —圆柱形筒子直径，m ； n W —卷绕转速，r/s；α—卷绕角, 螺旋升角，deg. 。

（2）圆柱形筒子丝条卷绕角计算式（2—10—2）（2—10—3）（2—10—4）式中，α—卷绕角, 螺旋升角，deg. ；V —卷绕速度，m/s； V 1 —卷取速度，m/s；V 2 —导丝器往复横动速度，m/s； h —轴向螺距，m ； h n —法向螺距，m【下】功能元件篇h n = h α（2—10—5） d K —卷绕筒子直径，m 。

(3) 圆柱形筒子卷取速度计算式ߨ ௐ（2—10—6）∵α角较小时，有如下近似：cos α≈1；sinα≈tan α。

（2—10—7）≈ߨ ௐ（2—10—8）ௐߨ（2—10—9）式中，n W —卷绕筒子转速，r/s。

(4) 圆柱筒子丝条轴向卷绕密度计算式ߨ ߨߨ（2—10—10）式中，γx —通过筒子母线上任意点x 处的密度，g/m3；γ0 —通过筒子母线上中点0处的密度，g/m3，ߨ（2—10—11）【下】功能元件篇ΔG 0 —丝条在0点处单元段内质量的增量，g ，∆ܩ（2—10—12）ΔV 0 —丝条在0点处单元段内体积的增量，m 3，ߨ ߨ ௩ߨ（2—10—13）αx —筒子上同一层中，丝条向一个方向运动时x 点处的卷绕角，deg ；α‘x —筒子上同一层中，丝条向另一个方向运动时x 点处的卷绕角，deg ；α0—筒子上同一层中，丝条向一个方向运动时0点处的卷绕角，deg ；α‘0—筒子上同一层中，丝条向一个方向运动时0点处的卷绕角，deg ；b —垂直于筒子轴线的二平面隔出的单元段宽度，m ； L 0 — 0点处b 宽度中排布的丝条长度，m ；δ—导丝器一个往复中筒子表面形成的丝层厚度，m ；d ave —筒子上丝层厚度平均直径，m ，d ave = d K －δ（2—10—14）d K —筒子外表面直径，m ； N m —丝条的公支数，m/g。

10D系列超细旦涤纶长丝的开发柳敦雷;林枢珑【摘要】采用熔体直纺的工艺制得了高稳定高均匀的熔体,成功研制了10D系列超细旦涤纶长丝产品.通过优化的工艺塔回流水装置、喷丝板、计量泵装置,新型金属烧结毡材料与金属无纺多孔毡结合的材料过滤,熔体输送温度在282~284 ℃及较高的压力的条件下,制备出的产品品质稳定,后加工及织造效果良好.【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2017(032)002【总页数】4页(P52-55)【关键词】超细旦;涤纶;计量泵;过滤【作者】柳敦雷;林枢珑【作者单位】江苏恒科新材料有限公司,江苏南通 226368;江苏恒科新材料有限公司,江苏南通 226368【正文语种】中文【中图分类】TQ342随着人们生活水平的不断提高，人们对衣着的舒适感、功能性、多样化和品位提出了更高的要求，普通涤纶纤维已不能满足高档面料生产的使用要求，熔体直纺10D系列超细旦涤纶长丝具有轻薄、染色性能好、其织物具有丝绸般的柔软等特点，产品附加值较高。

该类产品可以用来做高档高密涤塔夫等高端纺织产品，因此开发高均匀高稳定性10D系列超细旦涤纶长丝具有广阔的市场前景[1]。

10D系列超细旦涤纶长丝总纤度极细，熔体质量对此产品的可纺性影响很大，因此要求制备高稳定高均匀的熔体，并要克服在熔体输送过程中所产生的质量差异，从而保证聚合物质量均一、稳定。

10D系列超细旦涤纶长丝通过新型喷丝板、优化的工艺塔回流水装置和计量泵装置，并采用新型金属烧结毡材料与金属无纺多孔毡结合的材料过滤，达到了对熔体质量的要求，降低了生产成本，且产品质量稳定。

1.1 原料试验所用原料为江苏恒科新材料有限公司的PET，指标如表1所示。

1.2 主要设备熔体增压泵，Thermorex 140M，瑞士Maag公司。

熔体分配阀，DN100/68/68/68/68 PN320，奥地利APB公司。

纺丝箱体，容积0.27 m3，设计温度320 ℃，上海铁美机械有限公司。

节能型纺丝箱的结构特点与有限元计算与分析李吉吉(北京中丽制机工程技术有限公司101111)摘　要　介绍了我公司生产的节能型纺丝箱的结构特点,并利用S olidW orks 软件建立三维模型,并应用COSMOSWOR KS 分析纺丝箱压力试验时的应力及应变情况,从而确定是否达到设计要求,并在今后产品改型的过程中加以利用,从而提高设计效率与验证其安全性能。

关键词　节能型纺丝箱　压力容器　S olidWorks 有限元分析　应力与应变1　引言我公司生产的节能型纺丝箱(如图1所示)由联苯蒸汽加热保温,并有联苯温度测量点。

每台纺丝箱体上还设有熔体压力测点,以测量纺丝组件压力。

每个纺丝位的管线上设有熔体冷冻阀,利用压缩空气冷却达到阻止管内熔体流动以便更换计量泵的目的。

纺丝箱外部由绝热材料做充填物的保温罩保温。

根据我公司《Q ΠK JJ SGY 1-2007》企业标准和G B150-1998《钢制压力容器》规定,并受《压力容器安全技术监察规程》监督。

图1　POY/FDY 节能型杯形组件纺丝箱2　节能型纺丝箱体的特点2.1　均匀一致带高效静态混合器的熔体管路分配系统,确保进各组件的分支管路路程相等,熔体具有相等的停留时间。

2.2　熔体管内壁高光洁度,大大减少了熔体在管内流动产生的速度梯度,降低了熔体在管道中的层流现象。

3　下装式纺丝箱体结构避免了“烟囱效应”所带来的组件温度不均匀性。

2.4　特殊设计的冷冻阀结构增加了熔体凝固的可靠性又减少了压缩空气耗量。

2.5　竖式型箱体比普通常规型箱体散热减少30%,有利于节能,能耗降低20%～30%。

2.6　每台纺丝箱中装有测量联笨温度和熔体温度的铂电阻以及在机首的一个纺丝箱装有测量压力的0～50Mpa 压力传感器。

2.7　箱体材料采用10～12mm 的Q245R 压力容器用钢板,两端端板厚为16mm 的Q245R 压力容器用钢板,组件座为20钢材料。

2.8　节能型纺丝箱一般采用2～4纺丝位Π箱,每位8～12个纺丝组件(喷丝板),每一个纺丝位分单泵或双泵,配有2×20cc/rev 或2×10cc/rev 双叠高压计量泵。

第二章织物的主要结构参数设计第一节原料设计目前能供人们设计开发纺织产品的纤维材料很多，按来源主要分天然纤维和化学纤维。

有关纺织材料的特点和性质在纺织材料的各类书中有详细阐述，这里不再复述。

不同种类的纤维有不同的性能，同一类的纤维也有许多差异。

充分掌握纤维特性，是产品开发的基本功。

一、把握纤维特性从面料设计开发的角度，则应掌握以下几个方面。

（一）纤维的基本性能纤维的基本性能包括几何的、物理的、机械的、化学的和生物的，必须充分了解、理解和掌握它。

许多新颖纤维虽经过改性，但往往持有纤维原有的某些基本特性，本性难移。

（二）纤维的优缺点到目前为止，不论天然纤维、再生纤维、合成纤维以及各种新合纤，都是各有其长，也各有其短，因此，必须充分了解纤维的优缺点。

只有了解诸纤维的优劣，才能取长补短，扬长避短；才能优化；才能在设计、加工中防止可能出现的问题。

道理很简单，但很重要。

（三）纤维与纤维之间的差异纤维与纤维之间在规格、机械性能、染色性能、收缩性能等方面的差异会给加工和产品带来很大的不良影响。

这些在设计及开发前必须充分估计到，否则，可能会产生严重的后果。

（四）纤维性能的变异特点纤维性能本身都存在一定的差异，最常见的如纤维的长度和线密度，还有其他各种特性。

差异过大将影响产品质量，也会影响生产。

但现代许多仿真产品，需要纤维保持某种差异，才能出风格、出水平。

为此纤维间差异的控制和设计，将是近代新产品的一大课题。

（五）纤维的关键特性每种纤维都有其特殊性，都有几种代表该纤维特点的关键特性，天然纤维如此，合成纤维也如此。

许多新型化纤，如差别化纤维、功能纤维、超细纤维等，更有其特色。

抓住纤维的关键特性，充分地利用它，是产品设计及开发获得成功的途径之一。

实践中有大量的这方面的事例。

（六）纤维与产品的关系要恰到好处地运用各种纤维制织各种织物，必须进一步了解不同纤维与织物服用性能的关系，织物特性与纤维的关系，各种纺织产品的要求与纤维的关系，以及各类纺织纤维的适应范围等。

元件篇的计算公式纺丝成形的计算公式九纺丝成形(一)熔融纺丝纺丝箱1.内热式纺丝箱正常工作加热功率计算（1）纺丝箱正常工作加热功率计算—热平衡方程ܳ଴ൌܳଵ൅ܳଶ（2—9—1）式中，Q0—纺丝箱正常工作时电热元件加热热量，W；Q1—纺丝箱正常工作时保温层散失热量，W；Q2—纺丝箱正常工作时出丝口散失热量，W。

（2） 电热元件加热热量计算ܳ0ൌܫଶܴ（2—9—2）式中，Q0—纺丝箱正常工作时电热元件加热热量，W；I—电热元件耗用电流，A；R—电热元件电阻，Ω。

（3） 保温层壁面散失热量计算ܳ1ൌܭఀܣଵ∆ݐ（2—9—3）式中，Q1—纺丝箱正常工作时保温层外壁面散失的热量，W；KΣ—对流和辐射联合传热系数，W/（m2·℃）；t W—保温层外壁面温度，℃；A1—保温层外壁面表面积，m2；Δt—保温层外壁面温度与周围环境温度差，℃。

元件篇（4） 出丝口散失热量计算ܳଶൌܭఀܣଶ∆ݐ （2—9—4）式中，Q 2—纺丝箱正常工作时出丝口散失的热量，W ；K Σ—对流和辐射联合传传热系数，W/（m 2·℃）； t W —保温层外壁面温度，℃； A 2—出丝口裸露面积，m 2；Δt —喷丝板面温度与周围环境温度差，℃。

（5） 对流和辐射联合传热系数的计算公式K Σ=K c +K r （2—9—5）式中，K Σ—对流和辐射联合传热系数，W/（m 2·℃）；K c —自然对流传热系数，W/（m 2·℃）；K r —辐射传热系数，W/（m 2·℃）。

（6） 自然对流传热系数的经验计算公式ܭୡൌܤඥݐW െݐH ర （2—9—6）式中，K c —自然对流传热系数，W/（m 2·℃）；B —系数，W/（m 2·℃1.25）；一般，箱顶面 B =3.26，箱侧面 B =2.56，箱底面 B =1.63t W —保温层外壁面温度，℃；t H —周围环境温度，℃。

熔融纺丝及纤维性能测试(1)大型工艺实验讲义编者龚静华东华大学材料学院2000年12月一,实验目的熔融纺丝工艺实验是一个全面,系统的工程训练,学生通过亲自动手操作,提高实际动手能力和解决问题的能力.熟悉,了解熔融纺丝整个工艺流程熟悉,了解熔融纺丝设备.能根据纤维成品要求,确定和控制纺丝工艺.进一步掌握化学纤维测试技术.进一步加深理解化学纤维成型工艺理论.二,工艺流程三,主要设备1,切片干燥设备目前切片干燥设备主要有真空转鼓干燥,组合式干燥等.实验室干燥设备主要是真空烘箱.1真空转鼓干燥真空转鼓干燥机主要有转鼓部分,抽真空系统和加热系统三部分组成,见图1.真空转鼓干燥机干燥质量高,可在较低温度下干燥切片,适合易氧化或热敏性的高聚物.但由于干燥时间长,生产能力低,不能连续生产等,所以适用于小批量,多品种及一些特种纤维的生产.图1 真空转鼓干燥机1-进,出料口2-人孔3-抽真空管4-热载体入管5-热载体回流管6-转鼓夹套7-电动机8-减速机9-齿轮2组合式干燥设备这种干燥设备主要有预结晶器,充填干燥器和热风循环系统三部分组成.切片首先经过预结晶器除去大部分水分(主要是表面吸附水),并具有一定的预结晶度,软化点提高,使切片在高温下不再发生粘连,然后进入充填干燥器,在干燥器内保证足够的停留时间充分去除切片水分.由于组合式干燥机较好运用了切片干燥原理,因而具有连续干燥,效率高干燥质量好且稳定等特点.图2是KF公司切片干燥机流程.2,纺丝机一般纺丝机由螺杆挤出机,箱体,计量泵,纺丝组件,纺丝吹风窗,甬道和卷绕间等组成,并配有仪表柜,变频柜和电气设备.2.1杆挤出机由螺杆,套筒,冷却夹套,电加热夹套,电动机,减速箱以及控制仪表和测量仪表等组成.图2 KF公司切片干燥流程1-过滤器2-空气冷却器3-气水分离器4-除湿器5-热交换器6-干燥风机7-电加热器8-充填干燥塔9-回风风机10-旋风分离器11-湿切片料仓12-加热器图3 螺杆挤出机结构示意图1-螺杆2-套筒3-法兰4-加热套5-电热棒6-冷却水管7-进料口8-密封部分9-传动和减速机构在螺杆挤出过程中,螺杆完成三项基本操作:切片的供给,熔融加压和计量挤出熔体.螺杆相对应的部分为进料段,压缩段和计量段(见图3).一般螺杆挤出机的转速在20-60r/min.螺杆传动电机为直流调速电机或交流变频电机,刚启动或停车前用手动调速,运转正常时自动调速,通过转速的自动调节,可以保持螺杆恒定的出口压力.2.2箱体纺丝箱体的作用是保持由挤压机送至的熔体经各部件到每个纺丝位都有相同的温度和压力降,保证熔体均匀地分配到每个纺丝部位上.纺丝相同有长方形和正方形两种.熔体分配管,计量泵和纺丝组件均安装在箱体内.计量泵有上装式和侧装式两种,纺丝组件也有上装和下装两种方式.纺丝箱体箱体内的热载体是联苯-联苯醚的混合物(简称联苯).图4纺丝箱结构2.3计量泵计量泵为外啮合齿轮泵,它有一对相等齿数的齿轮,三块泵板,两根轴和一副联轴器以及若干螺栓组成.见图5.图5 计量泵结构图1-下泵板2-中泵板3-主动齿轮4-健5-主动轴7-轴套8-联接轴9-端盖10-从动轴11-从动齿轮计量泵的产品型号由下式表示:JRG-1.22式中J-计量泵;R-熔纺,另有Y-粘胶,S-腈纶,N-维纶G-高压泵;数字1.2-公称流量,即每转流量1.2ml,2-叠泵计量泵由变频同步电机经行星式减速器减速后带动,为防止计量泵超负荷而损坏设备,传动轴上设有安全销.计量泵是精密设备,拆装应仔细.除螺丝外,泵的其它零件不允许互换,煅烧温度不得高于回火温度(500oC).新泵或使用一段时间的泵要测量实际流量,按精度分组使用,否则会造成纤度不匀.此外为使计量泵计量正确,要求入口压力不低于0.3Mpa.计量泵常用的转速范围一般在8-40r/min.计量泵的检验分外观检查,高温检查,流量检查.计量泵的维护和清洗从纺丝机上换下来的计量泵,必须将其残存的熔体清除干净方可使用,清除残存熔体的方法有五种.(1)煅烧法将计量泵在煅烧炉加热到420-450oC使残存物在高温下分解碳化,煅烧时可将泵拆开,也可以整体煅烧.拆开可缩短煅烧时间,特别对叠泵更为有利.由于材质的关系,在煅烧时煅烧炉的升温速度不能高于100oC/h,同时要严格控制炉内温度不得超过450 oC,否则高温将使泵的硬度下降或引起变形,破坏泵的精度.这种方法加热不够均匀,操作条件差.(2)盐浴法把纺丝机上换下的泵拆开,置于吊蓝中,挂在盐浴炉内清理.盐浴一般有两种,一种是配比为1:1的亚硝酸钠与硝酸钠双组分盐浴;另一种是配比为53:7:40的硝酸钾,硝酸钠与亚硝酸钠三组分盐浴.在300-400oC下,盐浴处理1-2h,便可将泵的各部件清洗干净.这种方法的优点是温度控制均匀,盐浴中泵与空气隔离,使表面不易氧化.缺点是盐浴耗量大,用久后效果下降,且有一定腐蚀作用.(3)三甘醇法将泵浸入三甘醇浴中,加热到260oC下清洗,由于三甘醇与聚酯反应,使其溶解或溶胀除去.这种处理方法能保护组件的精度和光洁度,但处理时间长,在24h 以上.(4)硫化床法将一定数目的Al2O3粉末放入沸腾床中加热到300oC,把泵拆开,置于吊蓝中,挂在硫化床内,沸腾床把高温Al2O3粉末抛在泵的零件上使泵上聚合物发生氧化反应.这种方法和煅烧法相比,增加了传热介质,可以缩短处理时间和降低处理温度.(5)真空煅烧法在真空系统中进行煅烧,可以降低处理温度,加快反应进行.上述方法处理后,在经超声波清洗即可备用.4纺丝组件纺丝组件的主要作用是将计量泵送来的熔体进行最终过滤,混合均匀后分配到每个中,形成均匀的细流.对组件的要求有:熔体应均匀分配到喷丝头各小孔,通道阻力相等,组件内不能有死角,以免熔体停留时间过长而发生裂解或凝胶;密封良好,无漏浆现象;过滤作用好,使用周期长,组件拆装方便,密封可靠;凡与熔体直接接触的零件均需耐高温,耐腐蚀.图6 长丝纺丝组件结构图长丝纺丝组件有外壳,进浆板,滤网,过滤沙,分配板,喷丝板等组成.喷丝板喷丝板的外形主要有圆形和矩形(见图7),生产上广泛使用的是圆形喷丝板. 图7喷丝板形式2.5冷却吹风系统熔体细流从喷丝板喷出到卷绕装置以前要进行冷却吹风使其凝固,冷却吹风的条件对纤维的线密度,染色性,伸长等都有较大的影响.吹风装置有侧吹风装置和环吹风装置两种,长丝生产使用的是侧吹风装置(图8)图8 侧吹风装置1-风道2-碟阀3-多孔板4-稳压室5-风窗6-蜂窝板7-金属网8-喷丝板9-缓冷室10-冷却风11-甬道3,卷绕机卷绕机的作用是把丝条按一定规律卷绕收集,形成一定形状和容量的卷装,根据卷绕纤维的不同,可把卷绕机分为长丝卷绕机和短丝卷绕机两大类.长丝卷绕机按速度分有:常规卷绕机(1000-2000m/min),高速卷绕机(3000-4000m/min),超高速卷绕机(5000m/min以上).卷绕机由导丝机构和卷取机构两部分组成.上油装置上油有喷嘴上油和油轮上油两种.图9 长丝卷绕机4,牵伸加捻机牵伸加捻机的主要作用是拉伸,其次是加捻.牵伸加捻机包括喂入,拉伸,加捻,卷绕等部分(见图10)图10牵伸加捻流程1-筒子架2-原丝架3-导丝棒4-上压辊5-分丝棒6-喂丝罗拉7-小转子8-牵伸盘9-导丝钩10-钢丝钩11-筒管12-钢领13-锭子四,纺丝工艺的设定根据产品要求和不同的高聚物特性制定合适的纺丝工艺.1.纺丝温度的设定以PP(Y2600,金山石化生产)为例,确定螺杆各区温度.在实际操作中,应根据纤维的品质作相应的调整.冷却区一区二区三区法兰弯管箱体≤100oC240 oC270 oC270 oC270 oC270 oC270 oC2.纺丝工艺计算根据成品纤维要求进行工艺计算,确定泵供量和纺丝速度.例如聚丙烯成品纤维的纤度要求100dtex,卷绕机的卷绕速度为600m/min,拉伸倍数为3.5倍,pp密度d为0.9g/ml,计量泵的容量V为0.6ml/r.则泵供量:式中:Q-泵供量(g),D-纤度(dtex),v-卷绕速度(m/min),λ-拉伸倍数计量泵的转速:式中:n-计量泵的转速(r/min),Q-泵供量(g/min),V-计量泵的容量(ml/r),d-密度(g/ml).上油速度的确定和侧吹风的确定,根据上油率来确定上油速度;根据纤维纤度和不同高聚物确定侧吹风的温度和速度.3.油剂3.1对油剂基本性能的要求有(1)平滑性:实际上是油剂的摩擦系数.(2)抗静电性:由于高聚物是良好的绝缘体,在加工和使用过程中产生负电性的静电.静电是丝条松散,加工性变坏.因此,上油后的纤维应具有抗静电性.抗静电的机理通常有三种:即增强纤维的吸湿性;减少摩擦作用;中和产生的静电.三种机理可同时发生作用.(3)耐热性:对于需要热加工(拉伸,假捻等)的丝条,所上油剂的耐热性非常重要,耐热性差的油剂,高温下会分解,油剂的物理性能发生变化,使上油量减少,并污染环境,产生的焦油或油滴还会影响操作.3.2油剂的用量和浓度油剂的用量以丝条的含油量(OPU)计算.常规纺机织用丝OPU为0.6%-0.7%,针织用丝为0.7%-0.9%,加弹丝为0.5%-0.6%.常规纺的油剂还要根据拉伸中是否产生毛丝和断头而定,因有的油剂含量高时,会使丝条张力增加,造成毛丝和断头.油剂的浓度受几种因素的制约,应综合决定.从油剂在丝条上的附着均匀性考虑,油剂浓度越低越好,但随之而来的是油剂飞溅,尤其是油轮上油设备,飞溅更严重.一般常规纺油剂浓度为10%-15%,而高速纺油剂浓度为8%-15%.3.3油剂的配制温度桶装油剂在低温下存放时,会出现组分分层现象.遇到这种情况,应将油桶放到40oC的水浴中,待固体部分溶解后,搅拌均匀再使用.配油的水温随油剂性能的不同而不同,但多为20-30oC.水质一般离子交换水可满足要求.搅拌油剂注入水中需经搅拌才能均匀.油水接触实际越短形成的凝聚络合物粒子越小.油剂以细流的方式注入搅拌速度最快的水中,所形成的粒子小.一般搅拌速度在100-400r/min.注毕油剂后,应继续搅拌约30min.油剂溶液的防腐配制好的油剂在储存和使用中会应腐败而产生沉淀物.常用的防腐方法有两种:一是控制温度,二是加防腐剂.五,拉伸拉伸是纤维制造中必不可少的重要过程.对纤维的质量影响很大.纤维经拉伸后便卷绕成筒,由于大多数设备的卷绕成筒装置为环锭,在绕丝时给丝加上一定的捻度,所以在长丝生产中统称为拉伸加捻.1,拉伸的目的和要求卷绕丝(UDY)强度低,伸度高,尺寸稳定性差,性质极不稳定.没有直接使用价值.通过拉伸和热定型,可使纤维的大分子取向和结晶,从而具备一定的物理机械性能,以满足织造和服用的需要;同时给予一定的保护性捻度,卷绕成筒,便于储存,运输和使用.长丝的强度,伸度,沸水收缩率及染色均匀性等性能取决于纤维的微观结构,除了高分子本身固有的大分子链结构影响外,取向和结晶等超分子结构起着关键的作用,只有经过拉伸,在拉伸应力和温度的作用下,长丝才能获得必要的超分子结构.对拉伸的基本要求是:拉伸机上各锭位之间的各种条件保持一致.拉伸过程必须稳定,得到的产品具有优良的内在和外观质量,生产效率高.2,拉伸工艺参数的选择2.1卷绕丝平衡时间和条件由于纺丝过程中急剧形变,卷绕丝内部分子间存在着内应力,结构极不稳定,卷绕筒子的表层和内层之间更存在明显的差别.因此卷绕丝应在一定的温度,湿度条件下,放置一定的时间,使其内应力减少或消失,结构相对稳定及内外层均匀后,再进行拉伸.这个过程习惯上称平衡.根据实验平衡时间至少2h,最好8-12h.平衡温度通常控制在25oC.平衡间保持一定的湿度可防止原丝上水分的挥发,一般取75%左右的湿度为佳.2.2拉伸倍数拉伸倍数会直接影响成品丝的强,伸度和纤度.拉伸倍数高,成品丝强度高,伸度低,纤度小.但过高,会产生毛丝和断头.拉伸倍数过低,则会使拉伸不均匀,出现"橡皮筋丝"等.故拉伸倍数应选择在一个适当的范围.拉伸倍数主要受纺丝速度的影响.随着纺丝速度的提高,拉伸倍数应降低.在纺速一定的情况下,拉伸倍数的选择原则是:大于自然拉伸倍数,小于断裂拉伸倍数.另外,拉伸倍和喷丝头拉伸倍数,原料,纺丝温度和预取向度也有关系.2.3拉伸温度拉伸时大分子沿着纤维轴取向,首先要使分子链活动性,因此必须选择合适的拉伸温度,一般拉伸温度高于玻璃化温度Tg,但拉伸温度必须小于软化温度.2.4拉伸速度拉伸速度既决定拉伸加捻机的产量,又对纤维的质量有所影响.随着拉伸速度的提高,由于拉伸热效应导致拉伸应力下降,纤维的沸水收缩率降低,纤维上染率增加.一般拉伸速度大于800m/min为宜.但拉伸速度不能过高,因为拉伸中纤维的形变需要一定的时间,速度过高纤维大分子链的形变来不及发展,会使内应力增加,会产生大量的毛丝或断头.2.5拉伸倍数,和捻度的计算拉伸是在给丝罗拉和拉伸盘之间进行,因此,伸倍数数就是两者线速度之比.捻度方向有右捻(S捻)和左捻(Z捻).六,纺丝,拉伸操作步骤1,纺丝准备1.1除聚丙烯外切片都需烘干,并含水低于工艺要求.1.2喷丝组件及备用计量泵放入预热炉预热.1.3根据原料配好油剂.1.4根据成品纤维纤度进行工艺计算,确定纺丝速度和计量泵的转速.1.5先升箱体温度,当箱体温度快达到工艺要求时,打开螺杆进料口冷却水,再升螺杆温度,使各区温度达到工艺要求.1.6开启冷却风,并用风速仪调整侧吹风速度.2,纺丝1.1先开计量泵,再开螺杆.1.2开启加料阀门.1.3根据流体的流动性能,适当调节纺丝温度,直到流体连续且稳定.1.4测定泵供量,调节计量泵和螺杆的转速,使泵供量达到工艺要求,熔体具有一定的压力.1.5准备装喷丝组件,.先关闭螺杆,再关闭计量泵.1.6组件在安装之前紧固,以免漏浆.紧固完在热状态下再次保温10分钟左右.使其与箱体温度保持平衡.在保温期间开启卷绕机控制箱总开关,并调节好油盘,导丝盘和卷绕速度.1.7开启计量泵,再开螺杆.1.8纤维从喷丝板喷出后,若无漏浆,注头,即通知卷绕间工作人员,再将纤维通过甬道投入卷绕间.1.9卷绕间工作人员将纤维通过上油盘,上下导丝盘,横动装置及卷取机构绕在卷绕筒管上.1.10清理上下导丝盘上废丝.1.11测定卷绕丝纤度注意事项螺杆升温前要开启冷却水.开车时必须先开计量泵再开螺杆,关车时则相反.避免螺杆熔体压力突然升高.头,手不得伸入箱体下面,防止高温熔体烫伤.工艺调节好后,不得随意更改参数.3,拉伸1.1开启总电源,打开热盘,热板电源,按工艺升温,并用测温仪测量温度,直到热盘,热板温度达到工艺要求.1.2开启罗拉和拉伸盘,用测速表测定速度,调节罗拉,使之达到规定的拉伸倍数.1.3将卷绕丝放到筒架上,拉伸注意事项(1)只有当温度达到平衡时才能测热盘热板温度.(2)工艺一旦确定,请不要乱动.(3)操作时请注意安全.七,测试1,纤维纤度测试.2,纤维断裂强度,断裂伸长测试.3,纤维声速取向测试.八,计算纺丝速度为600m/min,聚丙烯(PP)成品纤维为90dtex,拉伸倍数3.5倍,喷丝板孔数24F,孔径0.25mm,聚丙烯熔体密度0.90g/ml,计量泵转速0.6ml/r.求计量泵转速及喷丝头拉伸倍数九,思考题1.真空转鼓干燥机是怎样进行切片干燥的转鼓由几部分组成2.挤压机由几部分组成各部分有哪些作用3.清理计量泵有哪些方法比较其优缺点.4.纺丝箱体有哪些作用5.纺丝组件的作用是什么包括哪几个部分6.有哪几种冷却方式使用在什么场合7.拉伸的目的是什么拉伸机构由哪些部分组成8.纤维变脆,发黄,纺丝工艺如何调节9.纤维发硬,纺丝工艺如何调节10.熔体中有气泡,是如何产生的怎样解决11.怎样根据S-S曲线,确定纤维的拉伸倍数12.怎样确定纤维的拉伸温度附参考资料1.化纤生产工艺学2.涤纶长丝生产3.高分子材料生产加工设备吹风,甬道熔融挤出切片干燥筛料上油,卷绕拉伸。

一、【涤纶长丝的物理指标】1、线密度是表示长丝粗细的指标，用分特(dtex)表示。

10000m长纤维的重量克数为分特数。

也有用特数(tex)表示的。

1特等于10分特。

2、断裂强度是反映长丝质量的一项重要指标。

断裂强度高，长丝在加工过程中不易断头、绕辊，最终做成的纱线和织物的强力也高。

但断裂强度太高，纤维刚性增加，纱线和织物的手感变差。

3、断裂伸长率断裂伸长率是一种反映纤维韧性的指标。

对于衣着长丝，伸长率愈大，手感愈柔软，后加工毛丝、断头较少，但过大时，织物易变形。

4、条干不匀率是一种表示长丝条干均匀度的指标。

这项指标对预取向丝的拉伸丝尤为重要。

长丝条干不匀，在加工过程中容易产生毛丝和染色不匀。

5、沸水收缩率定长的长丝放在沸水中煮沸一定时间后，其收缩的长度与原来长度的比值称为沸水收缩率。

用百分数表示。

沸水收缩率是一种反映长丝热定型程度和尺寸稳定性的指标，与染色性能有一定关系。

二、【长丝对切片质量的要求】特性粘数为了使产品具有适当的物理机械性能，又能顺利纺丝，要求聚酯切片有适当的分子量。

而测定分子量及其分布的方法烦杂，故用特性粘数表示其分子量的大小。

凝聚粒子如氧化凝胶物、二氧化钛凝聚物以及在反应釜壁上生成的高熔点物、碳化物等，这些杂质不仅加重了熔体预过滤器或组件过滤层的负荷，而且还极易导致毛丝和断头。

端羧基含量端羧基含量高，说明分子量分布宽，可纺性差。

制得的成品在热态使用条件下，会导致聚酯大分子的降解加剧。

二氧化钛含量在能取得较好的消光效果的前提下，二氧化钛的含量应尽量低，并分布均匀、粒子细。

铁质含铁量高，会使纤维发黄，色泽变差。

三、【可纺性表现特征】预过滤器或纺丝组件的升压速率曰升压速率，高速纺丝应小于10%，常规纺丝应小于6%，否则，易出现染色不匀和毛丝、断头等问题。

拉伸断头率和绕辊率在拉伸张力下，纤维内部的缺陷最容易暴露。

可纺性好的切片，拉伸时，断头率和绕辊率均较低。

四、【长丝对切片干燥的要求】除去切片中的水分，可避免聚酯高分子在纺丝过程中剧烈的水解，剧烈的水解使分子量降低，丝的质量下降，甚至无法纺丝。

教案首页教学内容前纺基本工艺参数计算见表1.日产量Q(吨/天)10 1097.02460) /(⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=纺丝速度纺丝位数总牵伸倍数孔数单纤旦数dt2.直接纺每天接受熔体的量(吨/天)=Q×C÷K0K0设备运转率0.985 ； C纺丝单耗1.048；Q短纤维日生产量3.原丝的纤度t(dtex)=成品纤度×牵伸倍数×（1+p）综合打滑系数p=3%4.计量泵的泵供量G(g/min)即单个纺丝位的吐出量=t×v×n×K0÷10000 =原丝纤度×纺丝速度×喷丝板孔数×设备运转率÷100005.纺丝变频器频率INV计算马达转数(rpm)与变频器频率INV和马达极数P之间的关系马达转数=P/260*INV变频器频率INV=马达转数×60P/2 5.1计量泵转速与计量泵频率计量泵转速=r*1000*熔体比重计量泵单个纺位吐出量计量泵频率=60*p/2*减速比计量泵转速式中p —马达极数，一般为4。

熔体比重r=1.19g/cm 3；计量泵容积=70 cm 3/转；减速比=1／102 则计量泵频率INV 1=单个纺位吐出量／24.5Hz 5.2计算七辊牵引辊的变频器频率INV 2 马达转数=Π辊直径辊线速度*∏频率=60*2/p *减速比马达转速七棍牵引辊的线速度（纺丝速度）=七棍牵引辊的直径×π×马达的转速 七棍牵引辊的变频器频率INV 2=60*2/p *喂入轮的直径减速比马达转速取七棍牵引辊的直径=240毫米；p=4；减速比=1 则七棍牵引辊的变频器频率INV 2与纺速的关系为： 七棍牵引辊的变频器频率INV 2=纺丝速度÷22.62 Hz 5.3. 计算五棍牵引辊的变频器频率INV 3五棍牵引辊的变频器频率INV 3=七棍牵引辊的变频器频率INV 2×1.002=纺丝速度÷22.57 Hz 5.4. 计算喂入轮的变频器频率INV 4喂入轮的线速度=纺丝速度×1.09×1.002=喂入轮的直径×π×马达的转速 喂入轮的直径=480毫米；减速比=53÷80×98÷128=0.5072喂入轮的变频器频率INV 4=60*2/p *喂入轮的直径减速比马达转数=纺丝速度÷21.009 Hz6.落筒时间80分钟，根据纺丝的纤度及开停位情况具体调整。