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一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝成形及纤维结构控制的理论与实验研究

作　者: 王宝健
导　师: 黄莉茜；王学利
学　校: 东华大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝纺丝牵伸热定型复合点模拟
分类号: TQ342.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝具有优良的弹性和蓬松性广泛应用于仿毛、仿真丝和高档针织面料,市场前景广阔。但是,对一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝加工及纤维聚集态结构控制等技术性难题目前缺乏系统性的理论和实验研究。本文以一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝的加工过程为研究对象,分别对一步法混纤丝加工过程中POY和FDY从喷丝孔到复合点之间的纺丝直径、应力、结晶度和取向度等进行了系统的理论研究,建立了熔融纺丝、拉伸、定型工艺参数与纤维应力、内部结构等参数之间的定量关系,为一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝的加工和异收缩率的控制提供了理论基础；同时在一步法生产装置上制备了72dtex/50f一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝,对加工过程中的纤维直径、张力、结晶度、取向度等参数进行了测量,并与理论模拟结果进行了对比。本论文主要完成以下几个方面的工作：(1)以POY和FDY的熔融纺丝过程为研究对象,分别对一步法异收缩混纤丝加工过程中POY和FDY的直径、张力、速度、温度、双折射率、结晶度沿纺程的变化进行了数学模拟。结果发现,在纺程上POY的直径、张力、温度、速度变化比FDY大；POY在纺程上可以形成良好的结晶和取向,其中结晶度可达到16%,双折射率可达到0.085,而FDY的结晶和取向可以忽略不计；探讨了POY和FDY的泵供量和纺丝速度变化对纤维张力、双折射率和结晶度的影响规律：POY和FDY的张力、双折射率和结晶度随着泵供量的增大而减小,随着纺丝速度的增大而增大。(2)对一步法涤纶异收缩混纤丝中的FDY纤维热辊牵伸过程进行了数学模拟,建立了基本数学模型。根据现有的FDY热辊牵仲工艺,重点探讨了纤维在拉伸过程中细颈现象以及纤维运动学、动力学参数(应变、速度、应力、应变率)、应力-应变曲线、结构参数(结晶度、取向度)的变化规律；探讨了不同热辊牵伸比对纤维拉伸点、应变、速度、应力、双折射率、结晶度等的影响规律：随着热辊牵伸比的增大,纤维细颈点和应变硬化点、纤维达到稳定速度和应力的位置均向GRl方向移动,纤维的应力、结晶度、取向度呈增大趋势。(3)建立了FDY纤维热辊定型的理论模型,并对其进行了数学模拟,探讨了不同热辊(GR2)温度、不同牵伸比对FDY结晶度的影响,结果发现,随着热辊温度的升高,FDY的结晶度增大；随着热辊牵伸比的增大,FDY的结晶速率和结晶度都增大,其中理论模拟值和实验值相差不大。(4)探讨了72dtex/50f一步法涤纶异收缩混纤丝在实际生产过程中工艺参数的选择,确定了原料切片预结晶、干燥、熔融、纺丝组件、侧吹风、集束点、拉伸、卷绕等工艺参数。测试了加工过程中POY,FDY的纤维直径、应力、结晶度、取向度,并与理论模拟值进行了对比,结果显示理论值和实测值差别不大,说明理论模型可以指导实际的生产过程。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
第一章绪论  10-18
  1.1 本课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝研究的历史和现状  11-17
  1.3 本课题研究内容和方法  17-18
第二章一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝熔融纺丝过程数学模拟  18-30
  2.1 熔融纺丝的一般特征  18-19
  2.2 异收缩混纤丝熔融纺丝数学模型的建立  19-23
  2.3 模拟结果和讨论  23-27
  2.4 本章小结  27-30
第三章 FDY纤维热辊拉伸动力学模拟  30-46
  3.1 纤维拉伸过程的基础理论  31-34
  3.2 一步法POY/FDY混纤丝中FDY热辊拉伸模拟  34-44
  3.3 本章小结  44-46
第四章 FDY纤维热辊定型模拟  46-56
  4.1 FDY纤维经过热辊热定型后张力和取向度的变化  47-48
  4.2 FDY纤维经过热辊热定型的基本假设  48
  4.3 FDY纤维热辊热定型结晶度演化模拟  48-54
  4.4 本章小结  54-56
第五章一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝的制备  56-68
  5.1 一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝生产工艺研究  56-61
  5.2 一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝复合点上方纤维直径、应力、结晶度、取向度的实验研究和理论对照  61-66
  5.3 本章小结  66-68
第六章结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间所取得的研究成果  74-76
致谢  76

一步法POY/FDY涤纶异收缩混纤丝成形及纤维结构控制的理论与实验研究

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