丙纶拉伸、变形工艺原理探讨.doc

丙纶拉伸、变形工艺原理探讨摘 要 ：本文介绍了拉伸后纤维的结构和性能与初生纤维的结构密切相关，因此只有了解未拉伸纤维的结构、拉伸条件、拉伸后纤维的结构和性能之间的相互关系，从而选择最佳的拉伸工艺条件。关键词：拉伸、变形一、 聚丙烯初生纤维的拉伸曲线聚丙烯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。拉伸曲线较好地反映初生纤维拉伸时应力应变变化的曲线。初生纤维的拉伸，实际上是一种单轴拉伸形变，其拉伸曲线如图1-1，从拉伸曲线可以了解拉伸时的力学行为。（1）形变的初始阶段，oa为一很陡的直线段，此时发生单位形变的应力很大，而总的形变量很小，这是纤维的形变符合弹性定律，属于普弹形变。（2）ab段，开始偏离直线，基本上仍是可恢复的拉伸。此时曲线的斜率随拉伸倍数的提高而下降，即使纤维发生单位形变的应力在增加，但增加的速率有所减少。到b点时，应力达到极大值，b点称为屈服点。（3） bc段是细颈发生阶段，应力稍有下降，通常所说的“拉伸点”或“拉伸区”，控制好“拉伸点”或“拉伸区”，是拉伸工艺的重要参数。（4）cd段是细颈的发展阶段，此时为拉细的部分逐渐被拉细，到达d点时，细颈发展到整根纤维。此段中形变有很大变化，应力保持不变（记为拉伸应力n）。与d点相对应的拉伸倍数称为自然拉伸比（记为N），自然拉伸比是材料卡拉伸性的一个重要指标。（5）de段，过了d点后，要使已变细的纤维在继续被拉伸，需增大应力，纤维均匀被拉伸变细，至e点时拉伸应力到了纤维的强度极限，发生断裂。此时的拉伸倍数为最大拉伸倍数，应力为断裂应力，应变为断裂伸长。 整个拉伸纤维粗细的变化是oa段和ab段纤维是均匀的，bc段是不均匀的，cd段越向右端，拉伸倍数越高，纤维粗细越趋于均匀，超过d点后，成为粗细均匀的纤维。为此在生产中，纤维的实际拉伸倍数应大于自然拉伸比小于最大拉伸比。二、聚丙烯初生纤维拉伸的影响因素1、初生纤维结构对纤维拉伸的影响初生纤维结构对其拉伸应力-应变行为的影响，随着结晶度和取向度的增大，初始模量增大，屈服应力增大而断裂伸长减小，断裂点的轨迹沿箭头所示的方向变化，分子量增大时，断裂功增大，应力-应变曲线向更高断裂强度和断裂伸长的方向移动。为此，为了提高初生纤维的可拉伸性，使成品纤维强度大，断裂伸长小，应适当控制纺丝条件，不要使初生纤维趋向度太高。2、拉伸条件的影响影响初生纤维应力-应变形为的重要条件是拉伸温度和拉伸速率。（1）拉伸温度对初生纤维应力-应变曲线影响较敏感，一般应在玻璃化温度以上拉伸纤维不会出现细颈，在多级拉伸时，随着拉伸过程中发生取向和结晶等结构变化，拉伸温要逐级提高，但拉伸温度应低于聚丙烯的熔点，由于拉伸时的取向作用和分子热运动的解取向作用是对立的统一，温度过高，解取向转化为矛盾的主要方面，纤维强度会因之而下降。其次，温度过高还会使结晶速度增大，拉伸应力上升。（2）拉伸速度增大时，对初生纤维应力-应变曲线影响与降低温度的影响相似。对初生纤维来说，拉伸速度的选取很重要，拉伸速度太大会产生很大的应力，容易产生细颈区，并使细颈区局部过热，产生不均匀流动，形成毛丝断头；拉伸速度太慢时，产生缓慢流动，纤维的拉伸应力不足以破坏初生纤维不稳定的结构，使取向效果不好，很难得到预期质量的纱线，为此，实际生产中，根据纱线的质量要求，选择适合的拉伸速度。三、丙纶变形工艺 丙纶变形效果主要表现在卷曲收缩率上，它是衡量BCF质量的重要指标。变形效果主要与丝束喂入速度、压缩气体温度、压力及丝束自身特性有关。1、喂入速度对丝束膨化变形的影响 BCF的膨化变形可在较大的丝速范围内进行，如果丝速低，丝束与气流间的相对速度增大，丝束表面形成一气流层，速度越低，该气流层与丝束贴得越紧，从而使丝束不易开松影响变形。一般丝束速度应控在一定的范围内，实际生产中，通过控制喂入张力来调节丝束喂入速度。2、压缩气体温度对丝束膨化变形的影响聚丙烯具有热塑性，加热到一定温度时易变形，BCF的变形加工正是利用这一点。当具有一定压力的热气体进入变形室后对丝束进行加热，使之成热塑状态，并推动丝束前移堆积和变形。在其它条件一定时，变形效果取决于丝束的热塑形状态，因此气体温度是影响变形效果的主要因素。3、压缩气体压力对丝束膨化变形的影响 压缩气体压力决定着气流喷射作用的强弱。气体压力越高，丝束受到的弯曲作用力越大，膨化变形效果也就越好。对于闭式膨化器，气体压力一般控制在0.5-0.8MPA。4、丝束特性对丝束膨化变形的影响 丝束特性包括单丝的截面形状、单丝线密度计含油率。若斯的截面积为非圆形，则各单丝间的附着力小，易开松、分离和卷曲变形。单丝线密度越小，变形越容易，蓬松形越好；含油率过大不易开松，所以应对BCF的含油率