初生纤维拉伸时.ppt

第五章拉伸工艺原理
第一节化学纤维拉伸
一、拉伸的目的和作用
1、后加工的目的和作用
通过纺丝成形的初生纤维,不论是由熔纺成形的卷绕丝,还是湿纺成形的凝固丝,它们的强力都很低,伸长大,结构不稳定,远不符合纺织加工的要求。初生纤维必须通过一系列后加工(或称后纺)工序之后,才能具有一定的物理-机械性能和稳定的结构,才能符合纺织加工的要求,并具有优良的使用性能。
在初生纤维后加工过程中,最主要的并对纤维的结构与性能影响最大的是拉伸和热定型两道工序。
2、拉伸的目的和作用
在拉伸过程,纤维的大分子链或聚集态结构单元发生舒展,大分子沿纤维轴向的取向度大大提高。在取向的同时,通常伴随着相态(密度、结晶度)的变化,分子间作用力增加,纤维承受外加张力的分子量数目增加了,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。
二、拉伸过程的进行方式
1、按拉伸次数分
一次(段、级)拉伸:初生纤维的拉伸可一次完成;
两次拉伸:熔纺初生纤维的拉伸常采用两次拉伸;
多级拉伸:中高强纤维必须进行分段拉伸。
纤维的总拉伸倍数是各段拉伸倍数的乘积。
~;
湿纺纤维拉伸倍数可达8~12倍;
某些高强高模纤维,采用冻胶纺丝法,拉伸倍数达几十到上百倍。
2、按拉伸时纤维所处的介质来分
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。
⑴干拉伸:是指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之间有热量传递。通过加热使纤维的温度生高到玻璃化温度以上,促使分子链段运动,降低拉伸应力,有利于拉伸顺利进行。可分为室温拉伸(冷拉伸)和热拉伸。
冷拉伸:一般适应于玻璃化温度在室温附近的初生
纤维;PA6
热拉伸:适用于玻璃化温度较高、拉伸应力较大或
纤度较粗的纤维,PET, PP
⑵蒸汽浴拉伸:是指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,使纤维的拉伸应力有较大的下降。
⑶湿拉伸:是指拉伸时纤维被液体介质所包围,有热量传递,在成形过程中的拉伸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浴液之中,纤维与介质之间的传热、传质过程进行得较快且较均匀。
液体介质:热水、热油水
3、按拉伸装置分
拉伸辊:短纤维(五辊、七辊等)
长丝POY(高速纺)
FOY(超高速纺)
FDY(对辊)
热盘:长丝最常用
热板:某些熔纺长丝
热箱:某些熔纺长丝
热管:TCS工艺
4、高速纺丝
近年来,采用熔法高速纺丝,卷绕丝速度在3500m/min以上,有的高达6000m/min以上,所得的卷绕丝称为部分取向丝(POY)或接近于完全取向丝(FOY),这些可省去后拉伸后拉伸工序,直接用于变形纱加工。还有高速纺丝拉伸联合制得的全拉伸丝(FDY),可使纺丝与拉伸一步进行。实质上,高速纺丝过程中,在克服气流对丝条很大摩擦力的同时,丝条已经受了部分或充分拉伸。
三、拉伸过程中应力-应变性质的变化——拉伸曲线
(一)拉伸曲线的基本类型
1、拉伸过程中的基本物理量
初生纤维在拉伸过程中的力学行为强烈依赖于纤维的结构和拉伸条件。在拉伸过程中,应力和应变不断地发生变化。
⑴工程应变或Cachy应变
对于小的伸长,通常将应变(或伸长率)定义为

L=L-L0即拉伸后的长度L与原长L0之差。称为工程应变或Cachy应变。
⑵真应变或Henky应变
对于大的伸长,则采用由瞬时伸长定义的应变,称为真应变或Henky应变,记为:

式中R为拉伸比(或拉伸倍数)。
⑶拉伸比
初生纤维的拉伸比可用连续拉伸时的拉伸速度V2与喂丝速度V1之比来表示,即