可纺性研究开题报告

可纺性研究可纺性研究 姚剑豪撰写2017 7月 QQ1345203367姚剑豪撰写2017 7月 QQ1345203367 一 课题背景一 课题背景 立项基础 立项基础 1 1 可纺性概念可纺性概念 在纺织领域里可纺性这一概念已经被引用了几十年了 同样在 化纤领域里这一概念性属于也被频繁的引用 在各类专业性文章以及综述类文章更是 如此 百度了一下可纺性之定义 纺丝流体承受稳定的拉伸操作所具有的形变能力 即流体在拉伸作用下形成细长丝条的能力 此等定义与课题里可纺性之定义有着很大 的差别 本课题可纺性定义 在纺丝过程中获得预期性能纤维之过程连续性程度或稳 定性程度 以下课题中所述皆以此定义为准 在此暂且不论两者的定义孰优孰劣 1 2 目标明确易于制定研究的相应对策 按本课题可纺性定义为研究之目标 所有的研究的最终目标都是为了提供纺丝过 程中连续性 如此这样研究的目标性就显得非常直接且易于制定相应的对策 1 3 可纺性可测度性 根据本课题可纺性之定义在化纤领域里尚属首例 而可纺性的直接测度就更无从 谈起 1 4 几十年来化纤纺丝领域里关注的基本上都是是三个要素 性能 结构 工艺条 件 而忽略了可纺性研究这一问题 故很多研究成果 三要素 则因可纺性水平低劣 而没实际应用价值 而且我们是否可以自问一下几个问题 如 现有的各类纺丝成纤 过程可纺性水平是否还有潜力 其纤维的物理机械性能通过工艺调优是否还有可能进 一步提高等等 其实这等问题在很多研究者里都曾有过自问 但由于可纺性的测度问 题的复杂性只能被搁置 二 预期目标及价值二 预期目标及价值 2 1 创建一种简易有效的可纺性测度方法并在此基础上得以对相应可 纺性的所有因素进行调查 以期获得最大限度的可纺性水平提高 或者可 以说为探索某高分子材料物理性能之极限提供一种简易 可行 经济 行 之有效的方法 2 2 课题研究所需费用及其有限 参见下表的经费估算 项目成功则 对该领域的贡献不可估量 本研究仅以聚酯工业丝 事实上所有化纤纺 丝领域里都涉及到如此问题 例如中国在涉足碳纤维领域已经有将近三十 多年 尽管引进了国外碳化后处理技术以及装备 但碳纤维的总体性能仍 然处于比较低的水平 究其原因还是初生纤维的可纺性水平不尽如人意所 致 因此依赖于可纺性概念而延伸出可纺性测度问题的解决 其价值难 可以预期 三 研究内容三 研究内容 3 1 可纺性测度手段建立 微型纺丝系统装备 可纺性测度手段建立 微型纺丝系统装备 3 2 影响可纺性因素调查以及调优影响可纺性因素调查以及调优 3 3 建立大规模因素建立大规模因素 可纺性实验方法 中型正交试验设计应用 可纺性实验方法 中型正交试验设计应用 四 课题研究依据 理论及逻辑意义 四 课题研究依据 理论及逻辑意义 基本假设 1 在熔融纺丝过程中流经喷丝孔的熔体动力粘度始终存在波动且这种波动 具有随机性 基本假设 2 熔体动力粘度波动性的大小与喷丝孔径呈负相关 4 1 可纺性因素关系 4 2 束丝的性能很大程度上依赖与束丝中单丝条干优劣 单丝直径示意图 单丝 束丝S S曲线单丝 束丝S S曲线 断裂功断裂功 1 1 3 5 7 9 11 13 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 1 1 3 5 7 9 11 13 012345678910 11 12 13 14 15 16 17 应变 应力 应变 应力 束丝应力束丝应力 断裂应力5 86 断裂伸长11 7 单丝条干不匀率越高则初生纤维 束丝 在经历后处理 拉伸 热定型 时的可纺性 越差且最终成品丝的性能也差 4 3 单丝条干不匀率对熔体动力粘度均匀性 流经喷丝孔时熔体粘度随时间的波动性 具有极强的依赖性 熔体动力粘度时间依赖性熔体动力粘度时间依赖性 4 4 工艺条件以及设备设计参数的调优对这种熔体粘度波动性所造成的负面影响具有 一定程度的衰减作用 参见下述关系 上述关系式中 S 喷头拉伸倍数 工艺在线可调 物性参数 f c 与纺程环境温度 喷头拉伸倍数有关的参数 参见纺程丝速图 纺程丝速纺程丝速VS形变速率形变速率VS后加热后加热 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 0153045607590 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 纺程 cm 速度 km min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 型变速率 1 min 无后加热丝速 有后加热丝速 无后加热形变速率 有后加热形变速率 4 5 通过纺程对单丝直径的连续测试便可获得初生纤维单丝的直径波动值 条干不匀 率 而后通过变动与条干不匀率相关的各类工艺 设备等可变因素 来获得各因素 变动 组合变动 对条干不匀率衰减的有效性以及衰减幅度 4 6 采用正交设计法可对多因素 多水平实验的有效性 经济性 可行性 准确性等 做出合理的评估 五 实施方案五 实施方案 5 1 组织结构 参研人员结构组织结构 参研人员结构 资质 职责 资质 职责 职位名称 专业属性 资质 人数 备注 化纤工艺研发 化纤 高分子 中级以上 2主要实施者 化纤工艺研发 化纤 高分子 中级以下 4协助与培训 机电仪体化 机械设计 中级以上 1 第一阶段工作主要承担 者 机电仪维修 中级工 1配合设备调试 安装 5 2 所需设备及材料所需设备及材料 微型纺丝系统一套 估算为 30 50 万 高粘度聚酯切片约 500kg 合 5000 元 5 3 研究方法研究方法 5 3 1 微型纺丝系统 研发带有连续检测单丝条干的微型纺丝系统并将该系统应用于后期的可纺性因素调 优实验 第一阶段实施 5 3 2 试验方案设计 将中大型正交设计应用于可纺性因素调查试验中 并将试验方案 付诸实施实施 第二阶段 5 3 3 试验数据处理及分析 并汇编成文技术资料 第三阶段 5 4 计划进度计划进度 第一阶段耗时 4 5 月 第二阶段耗时 1 1 5 月 第一阶段耗时 1 月 总周期约为 6 7 5 月 5 5 可能的瓶颈及处理对策可能的瓶颈及处理对策 5 5 1 瓶颈 低 dpf 条干测试仪器的可选性 测试有效性及精准性将是本课题之关键 5 5 2 对策 因此在市场上寻觅已有的符合本课题要求的专用测试仪器或委托相关仪器制造 商或仪器研究所制作 六 成果表现形式六 成果表现形式 6 1 直接经济效益的兑现直接经济效益的兑现 研究成果交付生产装置进行中试 小规模 以及全部应用 以研究成果技术文本 存档 6 2 企业知名度的提升企业知名度的提升 以论文的形式发表于主流专业杂志上 可拆分成若干个专题成果 以此来提升企 业知名度 6 3 企业无形资产的增值企业无形资产的增值 申请发明专利 此类研究方法的独创性 是申请专利的基础 并且注重专利的价值 七 费用估算七 费用估算 项目费用估算 项目费用估算 万元万元 仪器设备购置费 微型纺丝系统 25 在线条干测试仪器 2 试验用材料费 高粘度聚酯切片 0 5 外委测试费 0 5 资料检索费 0 1 合计 28 1 八 价值评估八 价值评估 8 1 研发风险评估 因为研发的投入与预期的收益相比较几乎很小 最大的风险就是人工费用以及设备投 入费用全部折掉 但至少还能获得此路不通的经验 无论成败与否 都会得到相应的 经验 在整个项目实施过程中 都将会将整个过程记录下来 以供未来项目参考 8 2 直接经济效益的估算 由于研发项目都具有或然性 故直接经济效益的评估只能采取风险 效益评估法 几个假设 假设一 研发项目达到预期目的的概率 5 假设二 通过研发得出的工艺调优用于规模生产后所得的收益 吨丝增值 50 元计 假设三 工业丝规模为 40 万吨 年 则研发收益期望值为 收益期望值 5 400000 50 280000 研发总费用 720000 元 年 8 3 间接效益估算 无形资产增值估算 8 3 1 无论研发是否达到预期效益 至少对参与人员都是一个极好的学习过程 相信技 术人员专业素质的提高对企业未来的发展或研发 都是不可忽略的重要因素 8 3 2 研发过程中所有的资料以及过程具体细节 或没一个过程的进行