（纺织工程专业论文）一步法pet异收缩混纤复合丝构造机理与成纱工艺研究.pdf

浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。 本人授权浙江理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密1 ：3，在 不保密日。 学位论文作者签名：i 尚蒇胆 日期：幻i o 年弓月，s 日 年解密后使用本版权书。 - 、 舻 毛咱 豫附 签 币丰獬啤 融寸 b将如 浙江理t 大学硕士学位论文 摘要 本文以一步法牵伸丝( f d y ) 纺丝设备为平台，以高速纺丝过程高分子结构形成理论 为指导，研究了一步法异收缩混纤丝( b i s h r i n k a g ey a r n s 简称b s 的纺纱机理并优化了工 艺技术。b s y 由丝高收缩组分( 低结晶的预取向丝) 和低收缩组分( 具有较高结晶与取向 的拉伸丝) 经混纤加工而成，高收缩组分与低收缩组分各自经纺丝组件、冷却吹风，在一 个特定的集束点合并成一束丝再卷绕成型。异收缩混纤丝中两组分各自的超分子结构、物 理力学性能及在混纤复合纱中所占的比例决定了整束混纤丝的结构和性能，特别是其中组 分间的沸水收缩率差异对整束混纤丝的力学性能和蓬松度有很大的影响。 本论文着重研究一步法异收缩混纤丝的纺丝与成纱工艺流程与技术参数对混纤丝结 构性能的影响，进一步解析该类混纤丝收缩差的调控机理，以此为基础优化一步法异收缩 混纤丝的纺丝成纱工艺。 在经过改造的一步法全牵伸丝( f d y ) 机上，在3 0 0 0 m m i n 卷绕速度下，以拉伸倍数、 拉伸温度、定型温度等工艺参数为变量，通过优化实验方案制得所需样品。利用电子单纱 强力仪，测试了样品的强度、断裂伸长率、模量等力学性能指标；利用三维视频显微镜、 声速取向测试仪、差热分析仪等仪器观察了b s y 的形态、测试了结晶度、声速取向因子、 沸水收缩率、声速模量等指标，综合分析一步法纺丝成纱工艺参数与混纤丝结构性能之关 系，发现： ( 1 ) 第二辊速度v 2 固定在2 9 5 0 m m i n ，第一辊速度v l 速度从6 5 0 m m i n 增大到 9 5 0 m m i n ，结晶度逐渐降低；从6 5 0 m m i n 增大到7 4 0 m m i n 的过程中，b s y 的取向度升 高，v l 继续增大后，后牵伸倍数减小，f d y 取向度开始降低，并引起b s y 的取向度相应 降低，混纤丝强度呈下降趋势，初始模量明显降低，纤维断裂伸长率增大；b s y 的沸水收 缩率逐渐升高。 ( 2 ) 其它条件不变，第一辊温度h l 从8 0 c 升高到9 5 。c ，b s y 的结晶度逐步升高，取向 度降低：b s y 的强度、初始模量逐渐增大，断裂伸长率逐渐降低。b s y 的沸水收缩率先从 8 0 。c 时的2 5 3 0 ，增大到8 5 c 时的2 9 0 5 ，到9 5 c 后略有降低。 ( 3 ) 在1 0 0 。c - 1 2 0 c 的范围内，随着第二辊温度h 2 的升高，b s y 的结晶度升高，取向 度先升高后降低，b s y 的断裂强度逐渐降低，但是降幅不明显，b s y 的沸水收缩率逐渐降 低，到1 2 0 c 时，剧减到2 9 5 。i - 1 2 从1 0 0 。c 升高到1 1 5 c 断裂伸长率逐渐降低，初始模量 浙江理工大学硕士学位论文 增大；1 1 5 。c 升高到1 2 0 ( 2 ，断裂伸长率增大，初始模量降低。 ( 4 ) 经过优化的工艺为：第一辊速度v l 速度为7 4 0 9 0 0 m m i n 、温度h l 为8 5 。c ，第二 辊温度h 2 为l l o ，、卷绕头速度3 0 0 0 m m i n 。一步法单螺杆熔融异板纺丝法能够纺制高品 质的b s y 丝。用此工艺得到的b s y 丝在初始模量、断裂强度、断裂伸长率、沸水收缩率 及双组分沸水收缩差等方面的综合物理力学性能较好。 ( 5 ) 一步法p e t 异收缩混纤复合丝的拉伸断裂过程都具有双峰特性。异收缩混纤中两个 组分的断裂过程不同步，f d y 组分先断裂，p o y 组分后断裂，沸水处理前后异收缩混纤 拉伸过程不同。 ( 6 ) 经沸水处理后，p e t 异收缩混纤复合丝的强度没有明显的变化，主要由f d y 组分 决定：断裂伸长率急剧增大；初始模量剧减，主要由p o y 组分体现。 关键词：b s y ；一步法工艺；聚集态结构；形态：物理性能 u 浙江理工大学硕士学位论文 s t u d y o ns p i n n i n gp r o c e s sa n dc o n s t r u c t i o nm e c h a n i s mo f o n e - s t e pp r o c e s sp e tb i - s h r i n k a g ey a r n s a b s t r a c t b a s e do nt h em o d i f i e do n e s t e pf d y ( f u l ld r a wy a r n ) p r o d u c i n ge q u i p m e n ta n dg u i d e db y t h ef o r m a t i o nt h e o r yo fm a c r o m o l e c u l e ss t r u c t u r ei nh i g h s p e e ds p i n n i n gp r o c e s s ，t h i sp a p e r s t u d i e dt h es p i n n i n gm e c h a n i s mo fo n e s t e pb s y ( b i s h r i n k a g ey a m s ) a n do p t i m i z e dt h e s p i n n i n gt e c h n o l o g y t h e b s yw e r e i n t e r m i n g l e db yh i g h s h r i n k a g ef i l a m e n t s ( 1 0 w c r y s t a l l i z a t i o np r e o f i e m e dy a m ) a n dl o ws h r i n k a g ef i l a m e n t s ( w i t hh i g l lc r y s t a l l i z a t i o na n d o r i e n t a t i o no ft e n s i l ef i l a m e n t s ) t h et w oc o m p o n e n t sw e n tt h r o u g hs p i n n e r e t sa n dc o o la i r r e s p e c t i v e l y a tap a r t i c u l a rc l u s t e rp o i n t ，t h et w op a r t sw e r ec o m b i n e di n t oab u n c ho ff i l a m e n t s a n dt h e ns h a p e db yw i n d i n g t h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so fb s yw e r ed e t e r m i n e db yt h e s u p e r - m o l e c u l a rs t r u c t u r e ，p h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n dt h ep r o p o r t i o no fi t st w o c o m p o n e n t s e s p e c i a l l y , t h ed i f f e r e n c e so fs h r i n k a g eb e t w e e n t h et w oc o m p o n e n t sa f f e c t e dt h e m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n df l u f f yd e g r e eg r e a t l y t h i sp a p e rf o c u s e do no n e s t e pb s ys p i n n i n gp r o c e s sa n dt h ee f f e c to fs p i n n i n gp a r a m e t e r s t ot h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so fb s y , a n a l y s i sc o n t r o l l i n ga n da d j u s t i n gm e c h a n i s mo f d i f f e r e n c es h r i n k a g eb e t w e e nc o m p o n e n t s ，o p t i m i z eo n e - s t e pb s yt h es p i n n i n gp a r a m e t e r s w h e nt a k e u pv e l o c i t yf i x e da t3 0 0 0 m m i n , t h r o u g ho p t i m i z a t i o no ft h ee x p e r i m e n tp l a n , w e o b t a i nm a n yb s ys a m p l e su n d e rt h ec o n d i t i o n so fd i f f e r e n td r a wr a t i o ，t e n s i o n - s e t t i n g t e m p e r a t u r e i nt h i sp a p e r , t h es t r e n g t h , e l o n g a t i o na tb r e a k ，m o d u l u sa n do t h e ri n d i c a t o r sa r e t e s t e db ye l e c t r o n i cs i n g l ey a ms t r e n g t ht e s t e r ；o p t i c a lm i c r o s c o p e t h em o r p h o l o g ys t r u c t u r e ， c r y s t a l l i n i t y , t h es o n i cv e l o c i t yo r i e n t a t i o nf a c t o r , b o i l i n gw a t e rs h r i n k a g e ，v e l o c i t ym o d u l u sa r e t e s t e da n da n a l y z e db y3 dv i d e om i c r o s c o p e ，d s c ，t h ed i g i t a lf i b e rs o u n dv e l o c i m e t e r a n ds o o n r e s e a r c ha n d a n a l y s i sf o u n dt h a t ： ( 1 ) t h eg r 2s p e e dv 2f i x e d ，t h ec r y s t a l l i n i t yd e c r e a s e dg r a d u a l l yw i t h t h eg r is p e e dv l i n c r e a s i n gf r o m6 5 0 m m i nt o9 5 0 m m i n ；o r i e n t a t i o nd e g r e eo fb s y i n c r e a s e sw i t ht h eg r i s p e e dv li n c r e a s i n gf r o m6 5 0 m m i nt o7 4 0 m m i n ，a n dw h e nv lc o n t i n u e si n c r e a s e ，o r i e n t a t i o n d e g r e eo fb s y d e c r e a s e t h i sp h e n o m e n o ni sa t t r i b u t e dt ot h er e d u c t i o no ff d yo r i e n t a t i o n l 浙江理工大学硕士学位论文 d e g r e eb e c a u s et h ep o s t d r a w i n gr a t i od e c r e a s e b r e a k i n gt e n a c i t i e sa n di n i t i a lm o d u l u s d e c r e a s e s ，b o i l i n gw a t e rs h r i n k a g eo f b s ya r ei n c r e a s e s ，a n dt h eb r e a k i n ge l o n g a t i o ni n c r e a s e s s h a r p l y ( 2 ) t h eo t h e rc o n d i t i o n sr e m a i nu n c h a n g e d , w i t h t h eg r it e m p e r a t u r eh 1i n c r e a s i n gf r o m 8 0 t o9 5 ，c r y s t a l l i n i t y , b r e a k i n gt e n a c i t i e s ，i n i t i a lm o d u l u so fb s yi n c r e a s eg r a d u a l l y , b u t i t so r i e n t a t i o nr e d u c e t h eb o i l i n gw a t e rs h r i n k a g ed e c r e a s ef r o m2 5 3 0 t o2 9 0 5 ，w h e nh i i n c r e a s ef r o m8 0 t 08 5 ，a n dw h e nh ir e a c h9 5 ，t h eb o i l i n gw a t e rs h r i n k a g ed e c r e a s e s l i g h t l y ( a ) w i t ht h eg r 2t e m p e r a t u r eh 2i n c r e a s i n gf r o m1 0 0 。c - 1 2 0 ，c r y s t a l l i n i t yo f b s y i n c r e a s e s ，b u to r i e n t a t i o no fb s y i n c r e a s e sf i r s ta n dt h e nd e c r e a s e ，i t sb r e a k i n gt e n a c i t i e s d e c r e a s e sg r a d u a l l y , b u tn o to b v i o u s ，i t sb o i l i n gw a t e rs h r i n k a g ed e c r e a s e sg r a d u a l l y , a n dt h e b o i l i n gw a t e rs h r i n k a g er e d u c e st o2 9 5 ，w h e nh 2i n c r e a s e st o1 2 0 ( 2 w i t l lt h eg r 2 t e m p e r a t u r eh 2i n c r e a s i n gf r o m10 0 。c - 1 15 ，i t se l o n g a t i o na tb r e a kd e c r e a s e sg r a d u a l l y , a n d i n i t i a lm o d u l u si n c r e a s e b u tw h e nh 2r i s e sf r o ml l5 t o12 0 ，e l o n g a t i o na tb r e a ki n c r e a s e s ， a n di t si n i t i a lm o d u l u sd e c r e a s e s ( b ) a f t e ro n e s t e pb s ys p i n n i n gp r o c e s sp a r a m e t e r so p t i m i z a t i o n ，s i n g l e s c r e wd i f f e r e n t s p i n n e r e tm e l t - s p i n n i n gp r o c e s sc o u l do b t a i nh i 【g h q u a l i t yb s y w h e nv ii n7 4 0 9 0 0 m m i n ，h i a t8 5 ，h 2i ss e ta t110 ，t a k e - u pv e l o c i t ya t3 0 0 0 r r d m i n ，b s yc o m p r e h e n s i v ep h y s i c a la n d m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sl i k ei n i t i a lm o d u l u s ，b r e a k i n gt e n a c i t i e s ，b r e a k i n ge l o n g a t i o n ，b o i l i n g w a t e rs h r i n k a g e ，d i f f e r e n c eb o i l i n gw a t e rs h r i n k a g eb e t w e e nc o m p o n e n t sa r ee x c e l l e n t ( c ) b s yt e n s i l ec u r v eh a st w op e a k s mt w oc o m p o n e n t sd on o tb r e a k a tt h es a m et i m e ， f d yb r e a kf i r s t , a n dt h e np o yb r e a k t h et e n s i l ep r o c e s sc h a n g e da f t e rt h et r e a t m e n ti nb o i l i n g w a t e r ( d ) mt r a n s f o r m so fb s yb e f o r ea n da f t e rt h et r e a t m e n ti nb o i l i n gw a t e r ：mc h a n g eo f b s yb r e a k i n gt e n a c i t yi sn o to b v i o u sa n db s yb r e a k i n gt e n a c i t yi sd e c i d e db yf d y ；b s y b r e a k i n ge l o n g a t i o ni n c r e a s es h a r p l y ；b s yi n i t i a lm o d u l u sd e c r e a s es h a r p l y , a n di sd e c i d e db y p o y k e yw o r d s ：b s y ；o n e - s t e pp r o c e s s ；a g g r e g a t i o ns t r u c t u r e ；m o r p h o l o g y ；p h y s i c a lp r o p e r t y i v 浙江理工人学硕十学位论文 目录 摘 要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 概述1 1 1 1 异收缩丝的概念l 1 1 2 异收缩丝的特点l 1 2 文献综述2 1 2 1 纺丝加工方法分类2 1 2 2 两步法生产工艺2 1 2 3 一步法纺丝工艺3 1 2 3 1 一步法同板三异丝4 1 2 3 2 一步法双螺杆熔融并板组合纺丝法。5 1 2 3 3 一步法冷热管纺丝法。6 1 2 3 4 一步法单螺杆熔融并板纺丝法7 1 2 4 国内外研究情况8 1 2 4 1 国外的研究情况8 1 2 4 2 国内的研究情况8 1 3 课题背景9 1 4 研究内容及意义lo 1 4 1 研究意义10 1 4 2 研究内容。l l 第二章一步法p e t 异收缩混纤复合丝成形原理及实验方案设计1 2 2 1 一步法p e t 异收缩混纤复合丝技术基础1 2 2 1 1 熔体纺丝的理论基础1 2 2 1 2p o y 纺丝工艺1 4 2 1 3 纺牵一步法全牵伸丝( f d y ) 纺丝工艺1 5 2 2 纺丝装置的改造及一步法b s y 纺丝工艺1 6 2 2 1 装置的改造1 6 2 2 2 一步法b s y 纺丝工艺：1 8 v 浙江理工大学硕士学位论文 2 3 一步法p e t 异收缩混纤复合丝的制备及纺丝实验方案1 8 2 3 1 原料l8 2 3 2 生产设备。l8 2 3 3 工艺条件。1 9 2 4 纺丝实验方案2 0 ， 2 5 纺丝工艺及规格参数计算。2 2 第三章一步法纺丝工艺对b s y 聚集态结构的影响。2 4 3 1 引言2 4 3 2 实验部分2 5 3 2 1 实验样品2 5 3 2 2 测试仪器一2 5 3 2 3 测试条件2 5 3 2 4 测试方法2 5 3 3 结果与讨论。2 6 3 3 1g r i 单元速度、温度b s y 聚集态结构的影响2 6 3 3 1 1g r i 速度对b s y 聚集态结构的影响2 7 3 3 1 2g r i 的温度对b s y 聚集态结构的影响一3 0 3 3 2g r 2 的温度对b s y 的聚集态结构的影响。3 2 3 4 本章小结。3 4 第四章一步法纺丝工艺对b s y 物理性能的影响。3 5 4 1 引言。3 5 4 2 实验部分3 5 4 2 1 实验样品3 5 4 2 2 测试仪器。3 5 4 2 3 测试条件3 6 4 2 4 测试方法3 6 4 3 结果与讨论。3 6 4 3 1g r l 单元的速度、温度对b s y 物理性能的影响3 6 4 3 1 1g r i 速度对b s y 的物理性能的影响。3 7 4 3 1 2g r l 的温度对b s y 的物理性能影响4 1 v i 浙江理工人学硕士学位论文 4 3 2g r 2 的温度对b s y 的物理性能的影响4 4 4 4 本章小结4 7 第五章b s y 结构及拉伸性能特点一4 8 5 1 弓i 言4 8 5 2 实验部分4 8 5 2 1 实验样品4 8 5 2 2 测试仪器4 8 5 2 3 测试条件。4 8 5 2 4 测试方法4 9 5 3 结果与讨论。4 9 5 3 1b s y 及其织物的形态结构4 9 5 3 2b s y 及其组分的聚集态结构5 2 5 3 3b s y 的物理性能特点5 3 5 3 3 1b s y 及其组分的沸水收缩率5 3 5 3 3 2b s y 及其组分的拉伸力学性能5 4 5 4 本章小结。5 7 第六章结论与展望5 9 6 1 结论5 9 6 2 展望5 9 参考文献6 1 攻读学位期间的研究成果6 4 致谢6 5 v i l 浙江理工人学硕十学位论文 1 1 概述 1 1 1 异收缩丝的概念 第一章绪论 异收缩混纤长丝是具有不同潜在收缩性能的长丝，即高收缩丝与低收缩丝经混纤加工 组成的混纤纱，英文为( h i s h r i n k a g ey a m s ) ，简称b s y 。异收缩混纤纱可由同类或不同类 高聚物经纺丝、拉伸、变形等复合加工手段采用两步法成型工艺或一步法成型工艺得到。 异收缩混纤纱最基本的特征在于纱线内部存在两种或两种以上潜在的收缩率存在显 著差异组分，如高收缩丝与低收缩丝组成的双组分异收缩混纤丝，又如高收缩丝、低收缩 丝与自伸长丝等组成的三组分异收缩混纤丝。由这种异收缩率混纤纱构造的织物在前处 理、染色与后整理过程中，在湿、热和碱液的作用下，具有潜在不同收缩率的纤维按各自 的规律产生不同的收缩行为，它们之间的相互作用与平衡导致高收缩丝趋于纱线的芯部和 织物的内部，并作为骨架为织物提供身骨和弹性；而低收缩丝则浮于纱线和织物的表面， 并在织物的表而形成致密的幺幺圈和柔软滑糯的桃皮绒手感【。( 见图1 1 、图1 2 ) ( a ) 沸水处理前 ( b ) 沸水处理后 图1 1 沸水处理前后异收缩混纤复合丝的形态 1 1 2 异收缩丝的特点 图1 2 异收缩混纤复合丝织物的表面 浙江理工人学硕十学位论文 p e t 异收缩混纤复合丝的主要特点：( 1 ) 高膨松性和柔软的手感。p e t 异收缩混纤复 合丝的外现和普通长丝相似。由于两组分收缩率的差异，经热处理后，高收缩部分形成轮 廓清晰的芯丝，成为丝的骨架，而低收缩部分形成细小丝圈绕在芯丝周围，其外观酷似变 形丝。( 2 ) 优良的染色性能。p e t 异收缩混纤复合丝的高膨松性纤维之问的间隙增大，增 强了纤维表面对染料的吸附。( 3 ) 不易勾丝。由于涤纶共纺丝中采用强力不同的两种原料 共纺而成，制成的织物具有不易勾丝的特点。( 4 ) 价廉。p e t 异收缩混纤复合丝不需进行变 形加工，因此可以降低成本。( 5 ) 光泽柔和。由于p e t 异收缩混纤复合丝的膨松以及表面 的许多丝圈，消除了化纤丝织物的极光缺陷。( 6 ) 优异的保暖性。p e t 异收缩混纤复合丝 的高膨松性，增大纤维之间的空隙。造成p e t 异收缩混纤复合丝织物中的禁止空气含量增 多( 7 ) 较好的吸湿性和透气性。p e t 异收缩混纤复合丝的低收缩组分一般是用细度比较 细的长丝，来使p e t 异收缩混纤复合丝具有柔软的手感。细旦丝组分的存在以及高膨松性， 使p e t 异收缩混纤复合丝织物具有一定的芯吸毛细效应i l - 5 】。 1 2 文献综述 1 2 1 纺丝加工方法分类 异收缩长丝的混纤一般在纺丝、拉伸加捻或变形加工过程中进行，亦可在纺织加工中 进行。根据混纤阶段的不同具体可分为单组分纺丝直接混纤法、后加工前的集束混纤法、 后加工后的集束混纤法、纺织加工中合股的混纤法、复合纺丝【6 1 。 p e t 异收缩混纤丝的生产工艺按照纺丝过程与长丝复合过程的完成的步骤粗略地分为 两步法和一步法两种生产工艺。 1 2 2 两步法生产工艺 两步法属于传统工艺，第一步纺丝，分别纺出沸水收缩率有较大差异的长丝，第二步 混纤复合，在拉伸变形机、加弹机上，将各个组分的长丝进行混纤复合以及网络、空气变 形、并捻、假捻、加弹等后加工合股制得。在混纤后加工阶段也可将不同线密度、不同截 面形状、不同染色性能、不同功能与服用风格的各种长丝按经过设计的收缩率进行组合配 置以开发新型异收缩长丝纱线【7 棚。 典型的两步法工艺流程【7 】： ( 1 ) 纺丝： 2 浙江理- t 大学硕士学位论文 半消光切片_ 干燥一细l t 丝p o y 纺丝_ 侧吹风冷却_ 上油_ 卷绕- 高收缩丝。 大有光切片一干燥_ h 4 s 系统异形纺丝_ 侧吹风冷却_ + 二级上油- 冷拉伸_ 定 型叶超高速卷绕一低收缩丝( 有光异形) 。 ( 2 ) 混纤： 高收缩丝 - 网络一定型一卷绕_ 双收缩复合丝。 低收缩丝 先分别用p o y 纺丝设备和h 4 s 一步法生产出高收缩丝和低收缩丝，再将两个组分共 同喂入拉伸一变形机进行加弹、网络等加工形成异收缩混纤丝，卷绕成型。 两步法工艺的优点：由于第一步是分别纺丝，纺丝方面组分之间没有什么牵连。纺出 的长丝的热收缩性能、力学性能、染色性能的可调控性较好，组分问性能的差异可以做得 比较大，混纤复合后的异收缩混纤复合丝的风格特征明显。 两步法工艺路线的缺点：一方面，纺丝混纤变形加工路线较长，设备投资大，后道 加工速度较低，生产效率低，导致生产成本高，限制了产品推广应用及其经济效益。另一 方面，混纤时需要数个筒子架，丝路较复杂，不利于操作。同时因张力，混合比例等因素 致混纤丝束松紧不一，加工的异收缩混纤丝性能不稳定，产品质量均一性差，限制了后织 造档次提高。在织造过程中，由于有两个组分的复合加工获得的混纤丝的筒子卷装小，影 响织造的效率提高n o 】。两步法工艺的诸多缺点大大地限制了其自身的发展，同时也促使一 步法纺丝工艺的产生。 1 2 3 一步法纺丝工艺 复合纺丝机的诞生，让高效的一步法工艺得到实现。一步法异收缩混纤是近几年新发 展起来的工艺，将纺丝过程与不同沸水收缩率长丝组分的混纤复合以及后加工一步完成的 工艺过程。主要是将纺程中的丝束按照一定的比例分开，使其分别经过不同的热历程和牵 伸工艺，将复合、上油、卷绕，一步完成纺丝、成形、拉伸、复合、网络、卷绕的工艺过 程而得到具有两种潜在收缩率的异收缩混纤长丝。按纺丝设备的不同，主要有热辊纺丝和 冷管热管双管纺丝两种。一步法热辊纺丝工艺以其巨大的优势得到迅速的发展，主要分为 一步法同板三异丝和一步法并板纺丝。热辊法和热管法的基本区别在于纺丝线上加装的一 对热辊对丝束进行加热并拉伸，热管法则利用纺程上安装的热管，丝束在热管中借助热气 流的作用和卷绕张力进行热拉伸。 3 浙江理工大学硕士学位论文 一步法工艺具有加工生产的连续性好，设备投资少、工艺流程短，生产成本低，效率 高的特点。各个不同性能的组分可以任意复合，产品质量高，且均一稳定，沸水收缩率高 达2 0 - - 4 5 ，其织物也具有良好的外观风格、手感、光泽。 1 2 3 1 一步法同板三异丝 一步法同板三异丝，也叫同板异孔异径的方法，是用单螺杆熔融同板纺丝法纺制。同 一喷丝板单丝异线密度的设计原理：一种熔融聚合物，在同一喷丝板，各孔阻件纺丝压力相 同的条件下，当各喷丝孔截面积不相等时，即使孔形完全相同，由于润周( 孔周长对孔截面积 的比值，这是流体力学中的一个基本参数) 、各孔中心粘流体的速度、孔壁的粘滞阻力不同， 导致截面大的孔与截面小的孔相比，流速不同。同时由于各喷丝板丝条的冷却、受到的热 作用、牵伸倍率的差异( 同一喷丝板、同一卷绕头实际卷绕速度一定，但每孔挤出流速不同， 故各根单丝实际牵伸不同) ，使得每根单丝在同一卷绕条件下的结晶度、取向度均不相同， 从而最终成品各根单丝的模量、刚度、热收缩率等均不相同，细丝为低收缩部分，粗丝成 为高收缩部分，从而在后加工的热处理中产生异收缩效果，可制得有身骨、手感柔软丰满 的薄、厚型织物阮1 m 1 3 1 。 工艺流程：p e t 切片_ 预结晶_ 干燥塔- 纺丝机料仓_ 螺杆挤压机- 计量泵- 喷丝头 组件喷丝- 侧吹风冷却_ 油轮上油- 集束_ g r l 热辊加热拉伸_ g r 2 热辊定型- 网络_ 卷 绕成品。 同板异纤度异收缩丝的纺丝工艺流程图如图1 3 所示。一步法同板三异丝的工艺流程 与纺丝牵伸一步法f d y 工艺流程完全一致。两者的区别在于喷丝板的设计。虽然各根 单丝经过完全相同的纺丝路径，但是可以通过不同的喷丝板的孔型、孔径的设计，来改变 组分间的结构和性能的差异，实现一步法纺制三异混纤丝。同板异纤度异收缩丝喷丝板设 计如图1 4 所示【1 2 1 。 工艺特点：适合纺制一种高聚物原料，利用同一块喷丝板的孔径面积、孔形的差异来 纺制异收缩混纤复合丝，在纺丝的时候，异纤度的复丝就已经复合在一起了，同一条纺丝 丝路，因此加工工艺完全相同。同板异孔异径的方法纤维间收缩率差异不大，为了达到蓬 松的风格效果，需要扩大粗细原丝线密度的差异，这在技术上存在一定的困难，当线密度 差异较大时，细原丝已完全冷却，而粗原丝尚未完全冷却，当它们在离开喷丝板1 0 0 c m 以 内接触，往往会出现毛丝，但是靠细度的差异产生的热收缩性能的差异有限，造成这种异 收缩混纤复合丝的蓬松感不足的问题。 4 浙江理工人学硕+ 学位论文 疆i t 0 曩蕴 缬筮 砺 ：!镪 、一t 、- 兰 、二二- 一 - 馨规又 图1 3 同板异纤度异收缩丝的纺丝工艺流程图图1 4 同板异纤度异收缩丝喷丝板设计 1 2 3 2 一步法双螺杆熔融并板组合纺丝法 一步法并板纺丝分为单螺杆熔融并板纺丝法和双螺杆熔融并板组合纺丝法两种。单螺 杆熔融并板纺丝法适合纺制同一种原料的纤维，双螺杆熔融并板组合纺丝法用来纺制两种 不同原料组成的纤维。 双螺杆熔融并板组合纺丝法是将两种相同的原料或者不同的原料经过双螺杆挤压机， 间位设计的特殊纺丝组件分别纺丝，将不同喷丝板纺出的长丝经过不同的纺丝丝路，因此， 后拉伸、复合等加工工艺有较大的差异。高收缩组分不经过牵伸或者经过低倍数牵伸，而 低收缩组分经过高牵伸，有的工艺中还配合不同的纺丝拉伸温度、定型温度作用以及喷丝 板的孔形、孔径的差异，来改造组分间的高分子结构间的差异，实现不同的热收缩性能， 达到异收缩的目的，最后经过复合混纤、定型，网络等工艺复合成混纤丝。双螺杆熔融并 板组合纺丝法工艺流程图如图1 5 所示【1 4 - 1 s 。该工艺的技术关键是对各个组分进行不同的 牵伸，形成不同的结晶度和取向度，造成组分的性能上的差异，从而实现异收缩。 工艺流程： 阳丁l 切片专干燥专螺杆挤压机a 专纺丝箱a 1 p e t 2 切篇筹裂燃b 1 专呱专网络专卷绕专成品切片专干燥_ 螺杆挤压机a 专纺丝箱l 一心“1 “7 “仙刊呐洲 专纺丝组件b j 冷却兮上油j g r 。j 经双螺杆双箱体及各自喷丝板纺出的丝，a 组分经g r l 、g r 2 进行f d y 工艺加工，b 5 浙江理工大学硕士学位论文 组分经g 舶、g r 2 进行p o y 工艺加工，最终复合而成为双组分异收缩纤维。 1 纺丝组佳2 y 导丝器3 f d y6 槽导丝器4 f d y 导丝棒 5 预网络器6 梳状导丝嚣7 梳状导丝卷8 网络喷嘴一 0 图1 5 双螺杆熔融并板组合纺丝法工艺流程图 双螺杆熔融同板纺丝法：这种混纤方法在纺丝方面有较大的灵活性，它可以将收缩性 能差异较大的两种聚合物组成异收缩性能优异的异收缩混纤复合丝，也可将染色性能差异 的聚合物组成混纤丝，在染色中得到同染异色的效果，还可组成截面形状各异的混纤丝。 因此用这种方法制造的异收缩混纤复合丝，在性能差异程度上可达到一定的水平，但这种 方法有局限性，需要两套螺杆的复合纺丝设备，生产成本高、制造难度大。 1 2 3 3 一步法冷热管纺丝法 一步法冷管热管生产异收缩复合混纤丝，是利用两套熔体制备系统来制备熔体，经过 间隔组合的热媒系统，低收缩丝利用t c s 热管法生产，高收缩丝经过冷管生产，再通过合 理地设置侧吹风送风、卷绕、上油等工艺，来实现对纤维的异收缩加工，最后对各个组分 进行网络复合加工成混纤复合丝。一步法冷管热管生产的关键是对各个长丝组分分别经过 冷管和热管，在不同的热作用下，进行牵伸【幡1 8 1 。 一步法冷热管法纺制异收缩混纤复合丝工艺流程： 成分1 切片_ 预结晶j 干燥_ 螺杆挤压机al 黼切片专裟：军篓：蒜淼峥一卷绕专成品 成分2 切片专预结晶干燥_ 螺杆挤压机bf 喷丝板_ 冷却j 上油专热