[科普中国]-冷却吹风成型

冷却吹风成型，熔体从喷丝板上的微孔中喷射成细流后逐渐冷却成形，冷却吹风固化条件很重要，特别是高速纺丝时更为重要。

简介熔体从喷丝板上的微孔中喷射成细流后逐渐冷却成形。沿着丝条运行的路程，丝条上各质点的运动速度、直径、温度、黏度、受力以及内部结构都在不断变化，并且相互影响十分复杂。尤其是在离喷丝板距离1m以内变化最大，外界条件对所纺丝条的纤度均匀性、强度伸长不均率及后拉伸性能影响很大，故冷却吹风固化的条件很重要，特别是高速纺丝时更为重要。

冷却固化过程此过程是一个在受力状态下的传热过程，如图1所示。沿着纺丝各工序坐标，丝条的固化过程可分流动形变区、凝固形变区及固态移动区三个区域。凝固形变区结束处是凝固点，随后就以等速移动了。

流动形变区熔体离开喷丝板微孔的控制后，其与喷丝板面的距离为5~10mm。这时，由于熔体流速突变产生的弹性形变能和静压能的释放，会产生直径膨胀变大的现象，即为膨化现象。膨化区的存在对纺丝是不利的，使丝条不均匀，也易黏附在喷丝板上，造成断头、毛丝。适当降低熔体的黏度和选用长径比大的喷丝孔，可以降低膨化程度。

凝固形变区在该区域内，熔体细流在卷绕机构的牵引下和一定的冷却条件下，逐渐凝固成丝条，发生了直径、温度黏度以及大分子结构等变化，也是冷却固化的最重要区域。

固态移动区从凝固点开始，丝条以相同的牵引速度移动，成形结束。为了使丝条进人导丝盘或卷绕机构时温度能下降至约50℃，一般尚需有一定冷却距离。故丝室下面有5~7m长的甬道，但当纺丝速度提高时，甬道所起的作用较小。

冷却吹风装置侧吹风装置长丝纺丝采用的侧吹风装置如图2所示，经过空调的冷风，从总风道进人分风道，分布在整流装置整个高度上，冷风垂直于丝条移动的轴向进行吹风冷却，故又称横吹风装置。丝室高度约为2m，是考虑到凝固形变区的长度要求及调换纺丝组件操作的方便。在丝室下方装有导丝器，它握住丝条防止振动。高速纺时，为了减小卷绕张力，增大单丝之间的抱合力，起集束作用等目的，可把上油给湿装置提高到丝室下部。一般用喷嘴将乳化后的油剂，喷射到丝条上，这样上油均匀性好。
侧吹风装置结构简单，操作方便，但冷却程度不均匀，靠近风面的丝条冷却快，离开风面在丝室外侧的丝条冷却慢，整个喷丝板上的熔体细流会产生向外侧鼓起的飘丝现象，丝条受附加应力发生摆动，而此处丝条较嫩弱，很容易发生黏并。故侧吹风装置只适宜长丝纺丝，因其孔数较少，冷却散失热量较少。如果用于孔数较多的短纤维纺丝，必须采用矩形喷丝板，丝条并排分布，减少吹风丝层的厚度，从而使受风面和背风面的冷却速度差异减少。

环吹风装置短纤维纺丝时，每块喷丝板的孔数多，多孔纺时达几千孔，要求吹风装置风量大，透风性好。一般采用四周吹风冷却的环吹风装置，如图3所示。环吹风装置按气流循环方式可分密闭式及开放式两种。
1、开放式环吹风装置与纺丝箱装配不密封，离开喷丝板一定距离，当空气从风道进人吹风头后，由四周环形的整流层控制流速，吹向丝条使其冷却，要求冷风穿透丝层后保持正压，顺着丝条下移，而吹风头上端在喷丝头周围应有一定量的气流外溢，形成一个保护性“气幕”，防止环境中空气对熔体细流的干扰。吹风头内装导流板，使冷风在蜗壳内流动。风压低，是此装置的一大优点。
2、密闭式环吹风头的上部与纺丝箱密封，下部与通道连接,整个冷却系统与周围环境隔绝，保证丝条在稳定的条件下冷却，为此要求用高压冷风。吹风头中的关键是要有高阻尼的过滤层，冷风经过多孔板、导流网板及高阻尼层吹向丝条，该阻尼层由青铜基粉末烧结的内胆和不锈钢网组成，也有采用两层相隔一定距离的钢丝网组成的。1

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黎明 - 副教授 - 西南大学