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第五章 化纤工艺与装备 第一节 概 述 一 . 化学纤维的基本概念与分类 1. 纤维的概念（ Fiber ） 纤维（ Fiber ） 的直径一般为几微米至几 十微米，长度与直径之比一般大于 1000 ： 1 ， 还应具有一定的柔曲性、强度、模量、伸长 和弹性等。 天然纤维 ：由纤维状的天然物质直接分离、精制而成。 化学纤维 ：用天然或人工合成的聚合物为原料，经化学或 物理处理和机械加工而制得的纤维。 动物纤维：羊毛、驼毛、蚕丝等 植物纤维：棉花、麻等 矿物纤维：石棉等 天然纤维 纺织纤维 化学纤维 2. 按原料分类的纤维 3. 按尺寸分类的化学纤维 (2) 丝束 (3) 短纤维 棉型： 25~38mm 毛型： 70~150mm 中长： 51~76mm 单丝 ( 小孔丝、鬃丝 ) 复丝 (1) 长丝 (1) 直丝（ Flat yarn ） (2) 变形丝（ TY ） 4. 按表面和纵向形状分类的化学纤维 ? 拉伸变形丝（ DTY ） ? 弹力变形丝 ? 膨体纱（ BCF ） ? 定型变形丝 指经过化学改性或物理改性，使常规化学纤维的性能 得以改善，并具有一些新的性能，使同一化学纤维大品种 的产品多样化和系列化。 例 : 仿丝纤维、异形纤维、细旦纤维、高收缩纤维、 抗起球纤维、三维卷曲纤维、高湿模量粘胶纤维、阳离子 可染聚酯纤维、酸性可染聚丙烯腈纤维等。 5. 按性能分类的化学纤维 (1) 差别化纤维 例如： 三角形断面的纤维 －具有类似于蚕丝的光泽。 星形断面的纤维 －具有手感好、覆盖性好、抗起球优点。 中空纤维 －具有质轻、保暖、放射光线和不显灰尘等特点。 ? 异形纤维 : 由异形喷丝孔纺出的纤维，其断面形状是非圆形 的；其目的是获得某些特殊的性质，从而改变织物的服用性能 . 异形喷丝孔 异形喷丝孔与断面形状的关系 ? 复合纤维： 将两种或两种以上聚合物的熔体或浓溶液，分别输 入同一个纺丝组件，在组件中的适当部位汇合，从同一喷丝孔中喷 出而形成的纤维。 ? 共混纤维： 指两种或多种聚合物在进入纺丝组件前已 充分混合，混合后纺成的化学纤维称为共混纤维。 ? 超细纤维 : 一般线密度 0.55dtex 具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、耐气候 等性能特别优异的一类新型纤维。 例 : 芳族聚酰胺纤维、全芳族聚酯纤维、碳纤维、高强 高模聚乙烯纤维、聚苯并咪唑纤维、聚四氟乙烯纤维以 及碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等。 其中的高强度、高模量纤维，称为超级纤维（ Super- fiber ）。 (2) 高性能纤维 在常规化学纤维原有性能的基础上，又增加了某种特 殊功能的一类新型纤维。 例 : 高吸水纤维、导电纤维、中空纤维分离膜、离子 交换纤维、抗菌消臭纤维、抗紫外线纤维等。 (3) 功能纤维 指一维的纤维状智能材料。 具有一般智能材料的智能化功能，即能够感知环境的变 化或刺激，并能做出响应，是一种长度、形状、温度、颜色 和渗透速率等能够随着环境发生变化而发生敏锐变化的新型 纤维； 具有普通纤维长径比大的特点，能加工成多种产品。 (4) 智能纤维 第二节 熔体纺丝原理 聚合物熔体 高聚物切片 熔体制备 熔体过滤及分配 纺 丝 后加工 纤 维 螺杆熔融 纺丝箱体分配 组件过滤 喷丝板成型 一、熔体纺丝工艺 1. 熔纺纤维的纺丝成型 melt solid Melt-spinning sketch → 纺丝箱体 → 泵送至纺丝组件 → 由喷丝 孔挤出 → 在纺丝甬道中冷却 ( 拉伸 ) → 上油、卷绕或落桶 直接纺：单体聚合 → 高聚物熔体 → 切片纺：切片筛选干燥等处理 螺杆挤出机中熔融 → 熔 体 纺丝的主要设备 —— 螺杆挤压机 丝箱体 喷丝头组件 ? 喷丝孔及导孔形状 ? 丝条的冷却 ? 上 油 ? 纤维的卷绕成型 ? 长丝卷绕机 2. 熔纺纤维的后加工 ? 长丝 的后加工 拉伸（加捻） 加弹（假捻变形） 网络 ? 短纤维 的后加工包括集束，拉伸，定型，卷曲， 上油，切断和打包整个工序。 ? 长丝的后加工－拉伸 ? 拉伸加捻示意图 筒子架 卷绕丝筒 导丝棒 导丝棒 喂入辊 上拉伸盘 加热器 下拉伸盘 钢领 筒管 钢丝圈 ? POY 丝假捻变形的加工