纺丝熔体的制备方法与流程简介

由连续缩聚制得的聚酯熔体可直接用于纺丝，也可将缩聚后的熔体经铸带、切粒后经干燥再熔融以制备纺丝熔体。采用熔体直接纺丝，可省去铸带、切粒、干燥和螺杆挤出机等工序，大大降低了生产成本，但对生产系统的稳定性要求十分严格，生产灵活性也较差；切片纺丝的生产流程较长，但生产过程较熔体直接纺易于控制，更多地用于纺细旦纤维。

用于合成纤维熔纺生产的主要设备之一是单螺杆挤出机，它由螺杆、套筒、传动部分以及加料、加热和冷却装置构成，其结构如图2-12所示。

图2-12　单螺杆挤出机结构简图

1-螺杆　2-套筒　3-弯头　4-铸铝加热圈　5-电热棒　6-冷却水管　7-进料管　8-密封部分　9-传动及变速机构

根据螺杆中物料前移的变化和螺杆各段所起的作用，通常把螺杆的工作部分分为三段，即进料段、压缩段和计量（均化）段。固体切片从料筒进入螺杆后，首先在进料段被输送和预热，接着经压缩段压实、排气并逐渐熔化，然后在计量段内进一步混合塑化，达到一定温度后以一定压力定量输送至计量泵进行纺丝。

切片在螺杆挤出机中经历着温度、压力、黏度、物理结构与化学结构等一系列复杂的变化。在整个挤出过程中，螺杆完成以下三个操作：切片的供给、切片的熔融和熔体的计量输出，同时使物料实现混匀和塑化。按物料在挤出机中的状态，可将螺杆挤出机分成三个区域：固体区、熔化区和熔体区。在固体区和熔体区物料是单相的，在熔化区是两相并存的。这和螺杆的几何分段（进料段、压缩段和计量段）在一定程度上相一致。事实上，物料在螺杆挤出机中的状态是连续变化的，不能机械地认为某种变化会截然局限在某一特定段内发生。进料段物料主要处于固体状态，但在其末端已开始软化并部分熔化；而在计量段主要是熔融状态，但在其开始的几节螺距还可能继续完成熔化作用。

螺杆挤出机的特征集中反映于螺杆的结构。螺杆的结构特征主要包括螺杆直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与套筒的间隙等。这些因素相互联系，互相影响。

1.螺杆直径通常指螺杆的外径。随螺杆直径的加大，产量上升，目前设计提高产量的挤出机均采用增加直径的方法。然而直径太大会引起其他方面的问题，例如导致单位加热面积所需加热的物料增加，传热变差，功率消耗增大等。

2.长（L）径（D）比长径比是指螺杆工作长度（不包括鱼雷头及附件）与外径之比。物料在这个长度上被输送、压缩和加热熔化。螺杆的加热面积和物料停留时间都与螺杆长度成正比。长径比大，有利于物料的混合塑化、提高熔体压力和减少逆流以及漏流损失。目前一般采用L/D=20～27的螺杆，也有L/D=28～33的螺杆，但是螺杆太长，物料在高温下的停留时间增加，会引起一些热稳定性较差的高聚物热分解。(www.xing528.com)

3.压缩比螺杆的压缩作用以压缩比i表示。压缩比主要决定于物料熔融后密度的变化，不同形态（粉状、粒状或片状）的物料其堆砌密度不同，压实和熔融后体积的变化也不同，螺杆的压缩比应与此相适应。熔体纺丝用螺杆常用压缩比为3～3.5。

压缩比可以用改变螺距或改变根径来实现，变螺距螺杆不易加工，纺丝机所采用的大都为等螺距螺杆，可通过螺纹沟槽深度的变化来实现压缩作用。

4.螺距当螺杆直径确定后，螺距t取决定螺旋角Φ，t=πDtanΦ。随螺旋角不同，螺杆的送料能力不同；不同形状的物料，对螺旋角的要求也不同。通常，螺杆挤出机均供给固体物料，并要兼具熔化物料的功能。螺旋角Φ的取值为17°38′，螺距等于直径，此时螺旋角的正切tanΦ=t/πD=1/π，在螺杆制造时较为方便。

5.螺杆与套筒的间隙这是螺杆挤出机的一个重要结构参数，特别在计量段，对产量影响很大，漏流流量与间隙的三次方成正比，当间隙δ=0.15D，漏流流量可达总流量的1/3，故在保证螺杆与套筒不产生刮磨的条件下，间隙应尽可能取小值。一般小螺杆间隙δ应小于0.002D，大螺杆δ应小于0.005D。

6.套筒套筒是挤出机中仅次于螺杆的重要部件，它和螺杆组成了挤出机的基本结构。套筒实质上相当于一个压力容器和加热室，因此除考虑套筒的材质、结构、强度等外，还应考虑其热传导和热容量，以及在工作时的熔体压力、螺杆转动时的机械磨损及熔体的化学腐蚀作用等。大多数套筒是整体结构，长度太大也可分段制作，但不易保证较高的制造精度和装配精度，影响螺杆和套筒的同心度。

7.材质要求螺杆的材质要求较高，为满足工艺要求，螺杆必须具有高强度、耐磨、耐腐蚀、热变形小等特性。螺杆常用的材料有45#钢、40Cr、38CrMoAlA、38CrWVAlA、1Cr18Ni9Ti等，尤以前三者应用较多。

套筒的材料与螺杆要求相同，由于套筒的加工比螺杆更为困难，尤其是长螺杆的套筒，所以应在热处理或材质选择时，使其内表面硬度比螺杆高。