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纺丝成网工艺过程[复制链接]
聚合物切片送入螺杆挤出机,经熔融、挤压、过滤、计量后,由喷丝孔喷出,长丝丝束经气流冷却牵伸后,均匀铺放在凝网帘上,形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合或针刺加固后成为纺丝成网法非织造材料。
工艺流程为:聚合物切片→切片烘燥→熔融挤压→纺丝→冷却 →牵伸→分丝→铺网→加固→切边→卷绕
一、切片烘燥
1.目的
含水PET切片在熔融时会水解,使分子量下降,影响成丝质量。
水在高温下汽化,可形成气泡丝,易造成纺丝断头或毛丝。
含水PET切片是无定形结构,软化点低,在螺杆的加料段易造成环结阻料现象,影响正常生产。
2.烘燥原理
PET切片的含水形式有两种,一是吸附在切片表面和细小缝隙中的吸附水,所占比例较大,容易去除;另一种是存在于切片内部的氢键结合水,所占比例较小,难以去除。通常以热空气干燥PET切片,可分两个阶段,第一阶段为预结晶阶段,热空气温度为120~150℃;第二阶段为干燥阶段,热空气温度为160~180℃。
预结晶可提高PET切片的软化点,从而使切片不易粘连,为加快干燥速度创造有利条件。
3.干燥设备
特点:干燥质量高,更换品种容易,干燥过程中特性粘度降低小,但干燥时间长,产量低。
二、熔融挤压
固体切片进入螺杆后,首先在螺杆进料段被输送和预热,继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化,然后在螺杆计量段中进一步混和塑化,并达到一定的温度,以一定的压力输送至后道工序。
三、纺丝
1.纺丝工艺过程
与传统纺丝类似,工艺过程为:熔融挤压→过滤→静态混和→计量→熔体分配→挤出成形→冷却
过滤可去除聚合物熔体中一些凝胶和细小的固体粒子。静态混和,是指聚合物熔体输送管道中静态混和器对聚合物熔体的均匀混和作用。计量和熔体分配可精确控制产量和纤维细度的一致性。
聚合物熔体从喷丝孔挤出,经历入流、微孔流动、出流、变形和稳定的流变过程。
四、冷却
该过程与熔体细流的变形同时进行。从喷丝板挤出的丝束温度相当高,冷却可防止丝条之间的粘连和缠结,配合拉伸,使粘流态的熔体细流逐渐变成稳定的固态纤维。
纺丝成网工艺常采用单面侧吹和双面侧吹的形式,冷却介质为洁净空调风,风量应保证流动方式为稳定的层流状态,从而避免丝条振动,影响丝条的均匀性。
冷却过程伴随着结晶过程,初期由于温度过高,分子的热运动过于剧烈,晶核不易生成或生成的晶核不稳定。随着温度的降低,均相成核的速度逐渐加快,熔体粘度增大,链段的活动能力降低,晶体生长速度下降。
五、牵伸
1.取向
线性高分子的长度是其宽度的几百、几千甚至几万倍,这种结构上悬殊的不对称性使它们在某些情况下很容易沿特定方向作占优势的平行排列,称为取向。
2.牵伸的作用
刚成形的初生纤维强力低,伸长大,结构极不稳定。牵伸的目的,在于让构成纤维的分子长链以及结晶性高聚物的片晶沿纤维轴向取向,从而提高纤维的拉伸性能、耐磨性,同时得到所需的纤维细度。
牵伸是手段,取向是获得的结果。取向后应使温度迅速降到聚合物玻璃化温度以下,以“冻结”取向结果,防止解取向。
3.牵伸装置
主要方式有罗拉机械牵伸和气流牵伸,纺丝成网工艺多数采用气流牵伸。气流牵伸是利用高速气流对丝条的摩擦进行牵伸,分正压牵伸和负压牵伸。
气流牵伸的形式有喷嘴牵伸和窄缝牵伸,气流速度达到3000~4000m/min或更高。
不同公司的牵伸装置和牵伸工艺有很大差别,近期纺丝成网法工艺的技术突破,如纺丝速度提高,纤维细度降低,主要是牵伸装置和牵伸工艺的技术突破。
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