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聚合物加工原理第10章二次成型-周达飞


第十章

二次成型

高分子材料与工程教研室 刘仿军

本章主要内容 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 二次成型原理 中空吹塑成型 拉幅薄膜成型 热成型 合成纤维的拉伸 合成纤维网络丝和空气变形丝 的加工

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综 述 二次成型定义
是相对于一次成型而言

是指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的 型材通过再次成型加工,以获得制品最终型样的 技术。

二次成型技术与一次成型技术区别:
成型对象不同; 成型温度不同:
一次成型是通过材料的流动或塑性形变而成型,成型 过程中伴随着聚合物的状态或相态转变; 二次成型是在低于聚合物流动温度或熔融温度的“半熔 融”类橡胶态下进行的,一般是通过粘弹形变来实现材 料型材或坯件的再成型。

§10.1 二次成型原理 §10.1.1 聚合物的物理状态
在一定的相对分子质量范围内,温度和相对分子 质量对非晶型和部分结晶型聚合物物理状态转变 的关系如图所示。

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§10.1.2 聚合物的粘弹性形变
根据经典的粘弹性理论,聚合物在加工过程中的 总形变(r)是由普弹形变(rE)、推迟高弹形变(rH)和 粘性形变(rv)三部分组成的。

大分子链段

高弹形变与粘 弹形变

普弹形变恢复

高弹形变恢复

普弹形变

永久粘弹形变

键长、键角、晶体中平衡粒子的位移

大分子链

二次成型温度在Tg以上,粘流温度Tf以下,受 热软化,并受外力(σ)作用而产生形变,此时 聚合物的普弹形变很小,通常可以忽略,又因 其粘性很大,粘(塑)性形变几乎可以忽略,因 此在二次加工过程中聚合物的形变省去了普弹 形变和粘性(塑性)形变,得

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二次成型过程 对于Tg比室温高得多的无定形聚合物:
先将聚合物材料在Tg~Tf温度范围内加热,使之产 生形变并成型为一定形状,然后将其置于接近室 温下冷却,使其形变冻结并固定其形状。

对于部分结晶的聚合物:
在接近熔点Tm的温度下进行,此时粘度很大,成 型形变情况与无定形聚合物一样,但其后的冷却 定型与无定形聚合物有本质的区别。 结晶聚合物在冷却定型过程中会产生结晶,分子 链本身因成为结晶结构的一部分或与结晶区域相 联系而被固定,不可能产生弹性回复,从而达到 定型的目的。

§10.1.3 成型条件的影响
成型温度
二次成型的温度以聚合物能产生形变且伸长率 最大的温度为宜。一般无定形热塑性塑料最宜 成型温度比其Tg略高。

形变
二次成型产生的形变具有回复性,实际获得的 有效形变(即残余形变)与成型条件有关。

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§10.2 中空吹塑

原理:借助流体压力使闭合在模具中的热熔 塑料型坯吹胀形成空心制品的工艺。 常用塑料:
聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、PET、PC等。
凡熔体流动速率在0.04~2g/10min范围内都是较优的 吹塑材料

特点:

优良的耐环境应力开裂性、气密性,能阻止氧 气、二氧化碳、氮气和水蒸气向容器外透散;耐 冲击性,能保护存器内装物品;还有耐药品性、 抗静电件、韧性和耐挤压性等。

分类
①挤出型坯:

注吹模型.swf

注射吹塑成型工艺过程.swf

先挤出管状型坯,由上而下进入开启的两辨模具之 间,当型坯达到顶定的长度后,闭合模具,切断型 坯,封闭型坯的上端及底部,同时向管坯中心或插入 型坯壁的针头通入压缩空气,吹胀型坯使其紧贴模 腔,经冷却后开模脱出制品。

②注射型坯:
注射机向模具内注射形成有底的型坯,然后开模将此 型坯移至吹塑模内进行吹塑成型,冷却后开模脱出制 品。

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§10.2.1 挤出吹塑 工艺过程
挤出吹塑成

分类:

①管坯直接由挤出机挤出,并垂挂在安装于机头正下方 的预先分开的型腔中; ②当下垂的型坯达到规定长度后立即合模,并靠模具的 切口将管坯切断; ③从模具分型面上的小孔送入压缩空气,使型坯吹胀紧 贴模壁而成型; ④保持充气压力使制品在型腔中冷却定型后开模脱出制 品。 挤出吹塑在实际应用中有单层直接挤坯吹塑、多层共挤 出吹塑、挤出-储料-压坯-吹塑和挤坯拉伸吹塑等不同的 方法。挤坯拉伸吹塑成型过程比注坯拉伸吹塑复杂,故 生产上较少采用。

1、单层直接挤坯吹塑

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2、多层共挤出吹塑
是利用两台以上的挤出 机将不同塑料在不同挤 出机内熔融后,在同一 个机头内复合、挤出, 然后吹塑制造多层中空 制品的技术。 技术关键是控制各层塑 料间相互熔合和粘结质 量。
(1)物料中混入粘结性 组分 (2)增加粘结层

3、挤出-储料-压坯-吹塑
成型大型中空制品,挤出速 度不大,由于重力作用和停 留时间不同、温度分布不 均,使所得制品壁厚不均, 有内应力。为此发展了带储 料缸的机头。 先将挤出机塑化的熔体蓄积 在一个料缸内,在缸内的熔 体达到预定量后,用加压柱 塞以很高的速率使其经环隙 口模压出,成为一定长度的 管状物再经吹胀、冷却的制 品。

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§10.2.2 注射吹塑 注射吹塑是用注射成型法先将塑料制成有底型 坯,再把型坯移入吹塑模内进行吹塑成型。 注射吹塑又有拉伸注坯吹塑和注射-拉伸-吹塑两 种方法。

注射吹塑成型工

注吹模型

1.无拉伸注坯吹塑
?注射机在高压下将熔融塑料注入型坯模具内并在 芯模上形成适宜尺寸、形状和质量的管状有底型 坯。 ?若生产的是瓶类制品,瓶颈部分及其螺纹也在这 一步骤上同时成型。所用芯模为一端封闭的管状 物,压缩空气可从开口端通入并从管壁上所开的多 个小孔逸出。 ?型坯成型,注射模立即开启,通过旋转机构将留 在芯模上的热型坯移入吹塑模内,合模后从芯模通 道吹入压缩空气,型坯立即被吹胀而脱离芯模并紧 贴到吹塑模的型腔壁上,并在空气压力下进行冷却 定型,然后开模取出吹塑制品。

无拉伸注坯吹塑

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2.注坯-拉伸-吹塑
在成型过程中型坯被横向吹胀前受到轴向拉伸,所得制 品具有大分子双轴取向结构。
拉伸比:不包括瓶口部分的制品长度与相应型坯长度之比; 吹胀比:制品主体直径与型坯相应部位直径之比。 增大拉伸比和吹胀比有利于提高制品强度。

§10.2.3 中空吹塑工艺过程的控制 对吹塑过程和吹塑制品质量有重要影响的工艺因素 是型坯温度、吹塑模温度、充气压力与充气速率、 吹胀比和冷却时间等。对拉伸吹塑成型的影响因素 还有拉伸比。

1、型坯温度

型坯温度对形状稳定性的 影响表现为两个方面:

一是熔体粘度对温度的依赖 性。 二是离模膨胀效应。

在型坯的形状稳定性不受 严重影响的条件下,适当 提高型坯温度,对改善制 品表面光洁度和提高接缝 强度有利。

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2、充气压力和充气速度
压力:
塑料品种和成型温度不同各异;与壁厚及容积大小有关。
半熔融态下粘度低、易变形的塑料取低压; 厚壁和小容积制品取高压。

速度:
以较大的体积流率将压缩空气充入已在模腔内定位的型 坯,不仅可以缩短吹胀时间,而且有利于制品壁厚均一性 的提高和获得较好的表面质量。但充气速度过大将会在空 气的进口区出现减压,从而使这个区域的型坯内陷,造成 空气进入通道的截面减小,甚至定位后的型坯颈部可能被 高速气流拖断,致使吹胀无法进行。 充气时的气流速度和体积流率难于同时满足吹胀过程的要 求,为此需要加大吹管直径,使体积流率一定时不必提高 气流的速度。当吹塑细颈瓶中空制品时,由于不能加大吹 管直径,为使充气气流速度不致过高,就只得适当降低充 气的体积流率。

3、吹胀比
吹胀比是制品的尺寸和型坯尺寸之比,亦即型坯 吹胀的倍数。 型坯尺寸和质量一定时,制品尺寸愈大,型坯的 吹胀比愈大。 增大吹胀比可以节约材料,但制品壁厚变薄,吹 胀成型困难,制品的强度和刚度降低。
吹胀比过小,塑料消耗增加,制品有效容积减少,制品 壁厚,冷却时间延长,成本增高。

吹胀比的大小应根据材料的种类和性质、制品 的形状和尺寸以及型坯的尺寸等决定。

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4、吹塑模具温度
首先应根据成型用塑料的种类来确定,聚合物的 玻璃化温度Tg或热变形温度Tf高者,允许采用较高 的模温;相反应尽可能降低吹塑模的温度。 模温不能控制过低
模温过低,型坯过早冷却,导致型坯吹胀时的形变困 难,制品的轮廓和花纹会变得很不清晰。

模温过高时,吹胀物在模内冷却时间过长,生产 周期增加,若冷却程度不够,制品脱模时会出现 变形严重、收缩率增大和表面缺乏光泽等现象。 模具温度还应保持均匀分布,以保证制品的均匀 冷却。

5、冷却时间
冷却目的:是为了防止未经充分冷却时脱模所引 起的强烈弹性回复,使制品出现不均匀的变形。 冷却时间影响制品的外观质量、性能和生产效 率。冷却时间一般占制品成型周期的1/3~2/3,视 塑料的品种、制品的形状和壁厚以及吹塑模和型 坯的温度而定。
通常随制品壁厚增加,冷却时间延长。 增加冷却时间可使制品外形规整,表面 图纹清晰,质量优良,但对结晶型塑 料,冷却时间长会使塑料的结晶度增 大,韧性和透明度降低,而且生产周期 延长,生产效率降低。为缩短冷却时 间,除对吹塑模加强冷却外,还可以向 吹胀物的空腔内通入液氮和液态二氧化 碳等强冷却介质进行直接冷却。

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§10.3 拉幅薄膜成型 拉幅薄膜成型是将挤出成型所得的厚度为1~3mm 的厚片或管坯重新加热到材料的高弹态下进行大幅 度拉伸而成薄膜。 拉幅成型使聚合物长链在高弹态下受到外力作用沿 拉伸作用力的方向伸长和取向,取向后聚合物的物 理机械性能发生了变化,产生了各向异性现象,强 度增加。所以拉幅薄膜就是大分子具有取向结构的 一种薄膜材料。 常用塑料: 目前用于生产拉幅薄膜的聚合物主要有聚酯 (PET)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚 氯乙烯(PVC)聚乙烯(PE)、聚酰胺 (PA)、聚偏氯乙烯及其共聚物等。

单轴拉伸:拉伸作用仅在薄膜的一个方向上进 行,此时材料的大分子沿单轴取向;容易按平 行于拉伸方向撕裂 双轴拉伸:拉伸在薄膜平面的两个方向(通常 相互垂直)进行,此时材料的大分子沿双轴取 向。

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平挤法工艺流程示意图

§10.4 热成型

方法:
首先将裁成一定尺寸和形状的片材夹在模具的框 架上,将其加热到Tg~Tf间的适宜温度,片材一边 受热,一边延伸,然后凭借施加的压力,使其紧 贴模具的型面,从而取得与型面相仿的型样,经 冷却定型和修整后即得制品。

特点:
成型压力较低,对模具要求低,工艺较简单,生 产率高,设备投资少,能制造面积较大的制品。 原料须经过一次成型,故成本较高,而且制品的 后加工较多。

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10.4.1 热成型的基本方法 1、差压成型
用夹持框将片材夹紧在模具上,并用加热器进行 加热,当片材加热至足够的温度时,移开加热器 并采用适当措施使片材两面具有不同的气压。 产生差压有两种方法:
(1)从模具底部抽空,称为真空成型。 (2)从片材顶部通入压缩空气,称为加压成型。

差压成型的模具通常都是单个阴(凹)模,也 有不用模具的。 不用模具时,片材就夹持在抽空柜(真空成型 时用)或具有通气孔的平板上(加压成型时用), 成型时,抽空或加压只进行到一定程度即可停 止。
这种方法主要形成碗状或拱顶状构型物件,制品 特点是表面十分光洁。

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(2)覆盖成型
多用于制造厚壁和深度大的制品。 其成型过程基本上和真空成型相同,所不同的是 所用模具只有阳(凸)模。 特点:
①与模面贴合的一面表面质量较高,在结构上也比较鲜 明和细致。 ②壁厚的最大部位在模具的顶部,而最薄的部位则在模 具侧面与底面的交界区。 ③制品侧面上常会出现牵伸和冷却的条纹。

(3)柱塞助压成型
分柱塞助压真空成型和柱塞助压气压成型两种。
真空法先用夹持框将片材紧夹在阴模上,并用加热器将 片材加热至足够的温度,在抽真空之前,用柱塞将热软 的片材压入模具型腔,然后借真空抽吸把片材拉离柱 塞,并贴附于模具型腔内壁。 气压法的过程与真空法相似,只是当柱塞将片材压入模 具型腔后,随即通入压缩空气将片材吹制成型。

柱塞压入片材的速度在条件允许的情况下,越快 越好。而当片材一经真空抽吸或压缩空气吹压, 柱塞立即抽回。成型的片材经冷却、脱模和修整 后,即成为制品。

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气胀柱塞助压真空成型:
采用阴模得到厚度分布均匀制品的最好方法,它 特别适合于大型深度拉伸制品的制作,如冰箱的 内箱等。
?在柱塞下降之前,从 模底送进压缩空气使 热软的片材先吹塑成 上凸适度的泡状物, 然后柱塞压下,再真 空抽吸或空气压缩使 片材紧贴模具腔而成 型。前者称气胀柱塞 助压真空成型,后者 称为气胀柱塞助压气 压成型。

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(4)回吸成型
回吸成型有真空回吸成型、气胀真空回吸成型和 推气真空回吸成型等。 真空回吸成型的最初几步,如片材的夹持、加热 和真空吸进等都与真空成型相似。当热的片材已 被吸进模内而达到预定深度时,则将模具从上部 向已弯曲的片材中伸进,直至模具边沿完全将片 材封死在抽空区上为止。而后,打开抽空区底部 的气门并从模具顶部进行抽空。这样,片材就被 回吸而与模面贴合,然后冷却,脱模和修整后即 成为制品。

气胀真空回吸成型时,压缩空气从箱底引入,使热 的片材上凸成泡状物,达到规定高度后,用柱模将 上凸的片状物逐渐压入箱内。在柱模向压箱伸进的 过程中,压箱内维持适当气压,利用片材下部气压 的反压作用使片材紧紧包住柱模。当柱模伸至箱内 适当部位致使模具边缘顶部完全将片材封死在抽空 区时,打开柱模顶部的抽空气门进行抽空,这样片 材就被回吸而与模面贴合,即完成成型,在冷却、 脱模和修整后即成为制品。

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推气真空回吸成型时,片材预热成泡状物不是 用抽空和气压而是靠边缘与抽空区作气密封紧 的模具上升。模具升至顶部适当位置时,即停 止上升。随之就从其底部进行抽空而使片材贴 合在模面上,经冷却、脱模和修整后即成为制 品。

(5)对模成型
采用两个彼此配对的单模来成型。 方法:
片材夹持→可移动的加热器加热→移去加热器→两片材 合拢定型(排气)→ 冷却→脱模→修整→制品

(与压制成型对比)

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(6)双片热成型
将两片相隔一定距离的塑料片加热至一定温度, 放入上下模具的模框上并将其夹紧,一根吹针插 入两片材之间,将压缩空气从吹针引入两片材之 间的中空区,同时在两闭合模具壁中抽真空,使 片材贴合于两闭合模的内腔,经冷却、脱模、修 整而得中空制品。

10.4.2 热成型设备
按供料方式有分批进料和连续进料两类。
工业上常用的分批进料设备是三段轮转机,按装卸、加 热和成型的工序分作三段。加热器和模具设在固定区段 内,片材由三个按120°角度分隔且可以旋转的夹持框 夹持并在三个区段内轮流转动。 连续式进料的设备一般用作大批生产薄壁小型的制件, 如杯、盘等。

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热成型设备(1)——加热系统

片材的加热通常用电热或红外线辐照,较厚 的片材还须配备烘箱进行预热。 为适应不同塑料片材的成型,加热系统应附 有加热器温度控制和加热器与片材距离的调 节装置。模具温度一般保持在45~75 ℃ 。

金属模具在模内预设的通道通温水循环; 非金属模具,由于传热性较差,只能采用时冷时 热的方法来保持它的温度,加热时用红外线辐 照,而冷却则用风冷。加热器与片材的距离变化 范围为8~30mm。 成型完成后对初制品的冷却,应越快越好。
冷却方法有内冷与外冷两种:内冷是通过模具的冷却 来使制品冷却的,外冷是用风冷法或空气-水雾法。

热成型设备(2)——夹持系统
通常由上下两个机架以及两根横杆组成。上机架 受压缩空气操纵,能均匀地将片材压在下机架 上。夹持压力可在一定范围内调整,要求夹待压 力均衡而有力,夹持片材有可靠的气密性。

热成型设备(3)——真空系统
热成型一般都是使用自给的抽空装置,由真空 泵、贮罐、管路、阀门组成。 真空泵必须具有较大的抽气速率,真空贮罐要有 足够的容量,便于瞬时排除模型与片材间的空气 而借大气压力成型。

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热成型设备(4)——压缩空气系统

除用于成型外,压缩空气还用于脱模、初制件的冷却和操 纵机件动作的动力。由空气压缩机、贮压距、管路、阀门 等组成。

热成型设备(5)——模具
(1)制品的引伸比:制品的深度和宽度(或直径)之比。引 伸比大,成型较难,反之则易。引伸比以不超过2:1为原 则。 (2)转角:制件的角隅部分不允许有锐角,角的弧度应 大些,不能小于片材的厚度。 (3)斜度:模具四壁应有足够斜度以便于脱模,斜度范 围约0.5°~4°。阴模的斜度可小一些,阳模则要大一 些。 (4)加强筋:为保证制品刚性。 (5)抽气孔直径与位置:要均匀分布,在片材与模型最 后接触的地方,抽气孔可适当多些。 抽气孔直径要适中,太小将影响抽气速率,太大则制品 表面会残留抽气孔的痕迹。

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§10.4.3 热成型的工艺要素 热成型工艺过程包括片材的准备、夹持、加热、 成型、冷却、脱模和制品的后处理等。其中加 热、成型、冷却、脱模是影响质量的主要因素。

1、制品的收缩
有较大后期收缩,收缩量大多在模内冷却时产生

2、尺寸精度
成型中的拉伸、脱模后的收缩、薄制品受温度和 环境的影响等,导致热成型制品的精度较差。

3、飞边
片材成型时夹持或压紧部分。

4、加热

片材经加热后,应使塑料在此温度下既有很大的 伸长率又有适当的拉伸强度,保证片材成型时能 经受高速拉伸而不致出现破裂。
温度过低时所得制品的轮廓清晰度和稳定性不佳; 温度过高会造成聚合物的强度变差、热降解,从而导 致制品变色和失去光泽。 造成制品壁厚不均的主要原因:

5、成型

基本要求:所得制品的壁厚尽可能均匀。
(1)成型片材各部分被拉伸的程度不同; (2)拉伸速度的大小。 ? 即抽气、充气的气体流率或模具、夹持框和预拉伸柱塞 等的移动速度的不同。

快速拉伸常因流动不足而使制品凹、凸部位出现壁厚 过薄现象; 拉伸过慢会因片材过度降温引起变形能力下降而使制 品出现裂纹。

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拉伸速度大小与片材成型时温度有关。
温度低,片材变形能力小,应慢速拉伸,若要采 用高的拉伸速度,就必须提高拉伸时的温度。

薄型片材的拉伸速度一般应大于厚型的
由于成型时片材仍会散热降温,影响变形能力

在成型温度下,只有当压力在材料中引起的 应力大于材料在该温度时的弹性模量时,才 能使材料产生形变。
成型压力随聚合物品种(包括相对分子质量)、片 材厚度和成型温度而变化,一般分子的刚性大、 相对分子质量高、存在极性基团的聚合物等需要 较高的成型压力。

6、冷却脱模
冷却:分内冷和外冷两种,它们既可单独使用也 可组合使用。
冷却降温速率与塑料的导热性和成型物壁厚有关。
合适的降温速率,应不致因造成过大的温度梯度而在制品中产 生大的内应力,否则在制品的高度拉伸区域,会由于降温过快 而出现微裂纹。

脱模:除因片材加热过度出现聚合物分解或因模 具成型面过于粗糙而引起脱模困难外,热成型制 品很少有粘附在模具上的倾向,如果偶有粘模现 象,也可在模具的成型面上涂抹脱模剂。

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§10.5 合成纤维的拉伸

熔融纺丝:将高聚物加热熔融制成熔体,通 过纺丝泵打入喷丝头,并由喷丝头喷成细流, 再经冷凝而成纤维。

§10.5.1 拉伸的目的和作用
沿外力作用的方向使纤维的外形、粗细发生连续 的变化,使纺成的纤维具有一定的初步结构和性 能,所以称为初生纤维。 初生纤维经过纺丝过程中的初步拉伸和定向后, 已具有一定的结晶度和取向度,但纤维的物理机 械性能还不适宜作纤维成品。
这是由于其取向度和结晶度还比较低,结晶不稳定,结 构也不稳定,它的强度和模数都不够高,伸长率大,这 种韧生纤维易变形,因此需要进一步加工处理,使纤维 具有一定的物理-机械性能和稳定的结构,以符合纺织 加工的要求,并具有优良的使用性能。

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拉伸作用:
拉伸又称为合成纤维的二次成型,通过拉伸,使 纤维的大分子链或聚集态结构单元发生舒展,并 沿纤维轴向排列取向,同时伴有密度、结晶度等 其他结构方面的变化。由于纤维内大分子沿纤维 轴取向,形成并增加了氢键、偶极键以及其他类 型的分子间力,纤维承受外加张力的分子链数目 增加,从而使纤维的断裂强度显著提高,延伸度 下降,耐磨性和对各种不同类型形变的疲劳强度 亦明显提高。
拉伸作用的产生是由于喷丝孔流出的细流速度小于卷绕 装置的运动速度,即拉伸速度大于喷丝的速度,使初生 纤维的直径小于喷丝孔的直径。

§10.5.2 拉伸过程进行的方式
纤维拉伸的方式,若按拉伸时纤维所处的介质来 分,一般有干拉伸、蒸汽浴拉伸和湿拉伸三种。 1、干拉伸
拉伸时初生纤维处于空气包围之中,纤维与空气介质及 加热器之间有热量传递。
室温拉伸:一般适用于玻璃化温度Tg在室温附近的初生纤维; 热拉伸是用热盘、热扳或热箔加热,适用于Tg较高、拉伸应力 较大或纤维较粗的纤维,通过加热使纤维的温度升高到Tg以 上,促进分子链段运动,降低拉神应力,有利于拉伸顺利进 行。

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(2)蒸汽浴拉伸
拉伸时纤维被包围在饱和蒸汽或过热蒸汽之中, 由于加热和水分子的增塑作用,便纤维的拉伸应 力有较大的下降。

(3)湿拉伸
拉伸时纤维被液体介质所包围,有热量传递,在 拉伸成型过程中还可能有传质过程甚至有化学反 应。由于拉伸时纤维完全浸在溶液中,纤维与介 质之间的传热、传质过程进行得较快且较均匀。 此外,还有将热水或热油剂喷淋到纤维上,边加 热边拉伸的喷淋法,亦是湿拉伸的一种。

§10.5.3 合成纤维的后加工

合成纤维的后加工过程包括从拉伸到成品包装 等一系列工序,其流程随纤维品种和类型(长 丝、短纤维、切段状、长束状或帘子线)而 异。在后加工工序中,拉伸和热定型是生产任 何合成纤维都不可缺少的工序,对成品纤维的 结构和性能有十分重要的影响。

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涤纶短纤维的的后加工阶段

短纤维的后加工通常在一条相当长的流水作 业线上完成,它包括集束、拉伸、水洗、上 油、干燥、卷曲、热定型、切断和打包等一 系列工序。根据纤维品种的不同,后加工工 序的内容(或目的)和顺序可能有所变化。

1、集束
一般把初生纤维先堆放在盛丝捅内,排列在集束 架上,然后将若干盛丝捅内的丝束集中起来,合 并成一定纤度的大股丝束。湿法纺丝时,往往将 整台纺丝机(或双面纺丝机的一面)上各纺丝部位所 形成的丝条集中成一束,直接而连续地进入后加 工,因此没有专门的集束工序。 集束在集束架上引出要避免过大的张力,不正常 的张力会造成意外的拉伸,因而在拉伸时会造成 纤维断裂。

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2、拉伸
拉伸操作是使纤维绕经前后两组辊筒,后辊筒的线速度大 于前辊筒,利用前后两组辊筒的速度差,使纤维受到拉力 而伸长。 涤纶纤维拉伸必须在加热下进行。 在拉伸时还要上油,在第二道拉伸辊前设有油浴。上油是 使纤维表面覆上一层油膜,赋予纤维平滑柔软的手感,并 使其湿度增加,相应改善了纤维的抗静电性能。上油后可 降低纤维与纤维之间及纤维与金属之间的摩擦,使加工过 程得以顺利进行。 一般用在合成纤维上的纺丝油剂是用油脂和表面活性剂配 制而成的。油剂能使纤维有平滑、柔软、抱合、抗静电等 性能,能将低纤维同金属的摩擦因数,以利纺织加工的进 行。

3、卷曲
为了赋予合成纤维类似天然纤维那样的表面卷 曲,增加合成纤维以及合成纤维与棉或羊毛混 纺时的抱合力,必须进行卷曲。此外还有消 光、改善手感、增加弹性等作用。 卷曲采用热空气、热水、蒸汽、化学药品和机 械方法等。化学卷曲法是利用特殊的纤维成型 条件,造成纤维截面的不对称性,是一种较为 稳定的卷曲,机械卷曲法得到的是纤维外观的 卷曲,而且是折叠式的,卷曲稳定性较差。

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4.热定型
热定型是合成纤维生产中特有的工序,其目的是 消除纤维的内应力,提高纤维的尺寸稳定性,并 且进一步改善其物理-机械性能。热定型可使拉 伸、卷曲效果固定并使成品纤维符合使用要求。 热定型可以在张力下进行,也可以在无张力下进 行,前者称为紧张热定型(包括定张力热定型和定 长热定型),后者称为松弛热定型。

5、切断
将纤维切割成规定长度的短段,以使合成纤维在 纺丝加工过程中适应混纺的棉、毛等天然纤维的 长度和纺丝加工设备的特殊要求。

长纤维的后加工

长纤维的纺丝过程与短纤维大致相同,只是后加工 不同。 长丝的后加工,无论工艺还是设备结构都比短纤维 后加工复杂,这主要是由于长丝后加工不能以大股 丝束进行,而需以一根丝条在各工序中分别加工。 长丝后加工过程包括初捻、拉伸-加捻、复捻、热 定型、络丝、分级、包装等工序,若卷绕丝系由湿 纺或干纺制得,则后加工中要有水洗和干燥工序。 压洗工序是为了除去纤维中带有的单体和齐聚物。

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加捻是长丝后加工的特有工序。加捻的目的主要是使复丝中 各根单纤维紧密地抱合,避免在纺织加工时发生断头或紊乱 现象,并使纤维的断裂强度提高。 初捻是将未拉伸的纤维有适当的捻度; 拉伸-加捻是将纤维杂乱的分子达到有规则的定向排列,增 加纤维的强度; 复捻是再进行一次补充加捻,使纤维具有规定的捻皮,提高 纺织加工的质量; 热定型是将复捻的有孔的丝筒放在加热容器内,通入蒸汽、 热水或热空气,在80~120℃下处理0.5~2h; 洛丝是将经过压洗、定型后的纤维在络丝机上由有孔的丝筒 退绕至锥形筒管,形成双斜面宝塔形式,以便运输和纺织加 工。
络丝过程中带上油,以便丝条表面润滑,减少纺织加工时的静电效 应,改善手感。络丝后的宝塔筒子经分级检验即可包装出厂。

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