复合长丝（精选7篇）
复合长丝 篇1
1 概述
湖北黄黄高速公路于1998年建成通车, 是湖北省“九五”计划重点建设工程, 是国家规划“两纵两横三条路”中沪蓉国道的组成部分, 是连接鄂、皖、赣三省的重要交通枢纽。近年来, 随着国民经济的快速发展, 交通量增长迅速, 超载、重载车辆增多, 对路面结构的破坏日渐严重, 水泥面层路段的路况日趋恶化, 出现不同程度的损坏, 包括坑槽、裂缝、断板、错台和唧泥等病害, 严重影响了行车的舒适性和安全性, 只靠路面局部的维修保养已不能满足交通发展的需求。因此对原有路面进行了“在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层”的改造, 来增强和改善路用性能、提高路面承载力。
在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层是一种较为常见的“复合式路面”结构形式, 但由于接缝、裂缝的存在, 旧水泥混凝土路面作为基层在接缝对应处的拉应力过大而产生开裂, 形成反射裂缝, 使加铺的沥青面层丧失整体性, 并导致路面水的渗入, 从而引起沥青加铺层新的路面损害。为了防止和延缓反射裂缝, 防止路表水再度下渗, 此次黄黄高速公路路面改建工程中, K33+782～K91+850段采用的设计方案是:缝铺聚脂长丝单面烧毛土工布、预拌碎石封层 (防水防裂层) + AC20G型AH-70重交沥青面层 (6cm下面层) +AC20G型PG76-22改性沥青面层 (6cm中面层) +SMA16型PG76-22改性沥青面层 (4cm上面层) 。
2 聚脂长丝单面烧毛土工布在沥青混凝土中的应用
2.1 产品应用特点
路面专用聚酯长丝单面烧毛土工布浸渍沥青能力强, 摊铺热沥青面层时高温不热缩、不变形。将之作为防水防裂层, 具有防护、隔离、过滤、加筋、排水等功能, 既能增强原水泥混凝土板与沥青面层的层间结合力, 又能形成一个理想的隔离层从而起到防水效果, 同时可防止施工时被车轮卷起而破坏, 抑制运输车辆及摊铺机在施工过程中出现打滑现象, 施工方便。
2.2 产品性能指标
2.3 施工工艺流程
2.4 聚脂长丝单面烧毛土工布防水防裂层施工工艺
2.4.1 原路面综合处治和清理
由于黄黄高速公路通车已有一定年限, 旧路面水泥混凝土板块损坏比较严重, 板体脱空层也比较多, 若原路面处病害未彻底处治, 新铺层又会滋生更为严重的新病害。为此, 施工前必须先对水泥混凝土面板进行综合处治。
(1) 更换断板:
根据目测和板块弯沉检测, 对破坏比较严重或板块弯沉值大于40 (0.01mm) 的板块进行换板处理, 板块浇筑的水泥混凝土强度与原路面水泥混凝土标号相同, 断板处治完成后, 在原位置锯切横向、纵向缩缝, 采用聚氨脂进行灌缝, 保证板块规则的断裂和接缝处的防水。
(2) 板块压浆:
在换板完成后, 采用贝克曼梁进行逐板弯沉和弯沉差检测, 对弯沉值在16～40 (0.01mm) 或相邻板弯沉差>6 (0.01mm) 且弯沉值大的那一板块, 进行压浆处理, 并在第一次压浆完成后2～3d后进行复测, 对弯沉值不达标的进行第二次压浆, 以此反复, 直至每一块的弯沉值和相邻板弯沉差合格为止。
(3) 路面清洁:
上述工序全部完成后及时将路面板块、板块接缝上的杂物全部清除, 路面尖锐棱角等突出物进行削平处理, 污染处采用高压水配合森林灭火器进行吹扫与清理, 使路表保持清洁干净, 避免路面浮尘降低层间粘层效果。
2.4.2 洒布底层改性乳化沥青
在原路面横向、纵向缩缝部位洒布底层改性乳化沥青。改性乳化沥青洒布量控制在0.8 ～1.0 kg /m2, 洒布宽度比土工布每边宽10cm 。在洒布改性乳化沥青时, 对于纵向连续的接缝, 采用智能式乳化沥青洒布车洒布;横向缩缝, 由于间距比较密, 采用小型人工洒布车或在缝处泼洒定量的乳化沥青, 采用滚筒滚刷均匀。
2.4.3 铺设聚脂长丝单面烧毛土工布
以缝为中心铺设聚脂长丝单面烧毛土工布, 使土工布中心线位于纵缝或横缝上。根据现场施工经验认为, 聚脂长丝单面烧毛土工布在粘层油破乳前完成效果比较好, 让乳化沥青有充足的时间渗入, 所以乳化沥青洒布长度不宜过长, 应洒布一段, 铺设一段。对于纵向长段连续接缝, 采用改装的小型机具铺设;横向缩缝采用人工张贴。
2.4.4 洒布上层改性乳化沥青
采用智能式洒布车对路面全宽范围洒布改性乳化沥青, 洒布量控制在0.3～0.5kg/m2。此层乳化沥青即是粘层油, 保证沥青底面层与水泥混凝土路面间的粘接, 同时, 可以对聚脂长丝单面烧毛土工布起到一定的补充, 让改性乳化沥青下渗到土工布里, 加强聚脂长丝单面烧毛土工布的浸渍程度, 增强与原水泥混凝土面板的粘结强度。
2.4.5 撒布预拌碎石
由于底层、上层均采用的是改性乳化沥青, 黏性比较大, 为保证在运料和摊铺过程中减少对粘层油和聚脂长丝单面烧毛土工布的破坏, 撒布预拌碎石是很必要的。预拌碎石采用3～5mm石灰石, 经沥青拌和机拌制 (油石比控制在1%内) 。撒布时, 预拌碎石不宜堆积和漏撒, 宁可适量多撒一些, 在底面层施工时采用人工扫除;若撒布过少, 运料车不仅会造成粘层油的破坏, 而且运料车轮上带起的丝状粘结物会连同预拌碎石一起, 经车辆反复碾压而在下承层上形成油疤, 造成质量隐患。预拌碎石撒布后, 采用胶轮压路机再次碾压, 以保证预拌碎石完全嵌入改性乳化沥青中, 避免和减少施工机械对粘层的破坏。工序完成后, 封闭交通24h即可铺筑底面层。
3 聚脂长丝单面烧毛土工布施工中应注意的几个问题
(1) 必须控制好改性乳化沥青的用量, 太少则粘结性差, 太多则有可能导致将来上面层泛油, 特别是人工洒布改性乳化沥青时, 应事先根据其沥青含量计算改性乳化沥青的洒布量。洒布及铺设最好沿下坡进行, 以免改性乳化沥青回流。
(2) 最好在改性乳化沥青刚好破乳后立即铺设土工布。破乳前铺设, 未蒸发的水分浸泡土工布会影响其使用质量;破乳后间隔时间长, 沥青粘度增加则会将沥青成片带走, 增加铺设难度。
(3) 铺设土工布时给予一定的预拉力, 使面层承受预压力可降低其在荷载下的拉应力;同时将单面烧毛粗糙的一面朝上, 既能改善面层与间层的结合力, 又能防止施工时被车轮卷起、破坏, 同时可抑制车辆、摊铺机在布上出现打滑现象。
(4) 土工布尽可能铺成一条直线。当需转弯时, 将织物弯曲处剪开, 重叠铺设并喷涂改性乳化沥青胶结。应尽量避免织物打皱, 折皱高度>2cm时应切开折皱, 然后在铺设方向上再搭接起来并胶结。
(5) 应尽量避免车辆在土工布上转弯或急刹车, 特别是在摊铺沥青面层时, 任何急转或刹车滑行都可能将士工布带起或破坏。
(6) 土工布施工完毕后应立即覆盖底面层, 以免受行车碾压或雨水侵蚀。当大气温度低于10 ℃或路面潮湿时不宜施工。
4 结语
黄黄高速公路改建工程于2005年底通车运营至今已4年有余, 根据跟踪观测和各项指标检测结果, 基本没有发生病害, 相对其他试验方案效果优势明显。总结经验如下:
(1) 水泥混凝土路面加铺沥青面层的“复合式路面”成功的第一步, 就是要针对原路面的不同病害制订相应的处治方案, 综合处治一定要彻底, 不能留有质量隐患。
(2) 复合式路面成功的第二步, 就是要认真细致地做好防水防裂层, 严格控制改性乳化沥青的洒布量和土工布的铺设质量, 土工布一定要粘贴固定, 充分保证沥青层与原路面水泥混凝土板的粘结, 否则效果可能适得其反。
(3) 从目前黄黄高速公路的实际使用效果看来, 在旧水泥混凝土路面上采用“缝铺聚酯长丝单面烧毛土工布+预拌碎石封层”充当防水防裂层再进行沥青混凝土罩面, 对于延缓反射裂缝的产生和路面水损害有显著作用, 能有效提高路面综合服务水平, 延长沥青路面的使用寿命。
摘要：通过在高速公路旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层的改造实例, 阐述了聚酯长丝单面烧毛土工布作为复合式路面的防水防裂层的特性, 着重介绍了土工布的施工工艺。
关键词：复合式路面,缝铺长丝烧毛土工布,反射裂缝
长丝滚丝轮的设计 篇2
关键词：滚丝轮,轴向设计,方法
滚丝轮滚压螺纹有两种方法被广泛地应用于机械行业中, 即径向滚压与轴向滚压。径向滚压的方法, 设计中滚丝轮的头数必须与工件头数成比例, 并且其轴线相平行。滚压过程中只有径向运动, 没有其它方向的运动, 此种方法能够保证工件限定的有效长度, 同时还要保证滚丝机加工出螺纹的有效长度相结合。这样, 此种加工方法及工艺性就有了一定的局限性。因此, 为解决用户的需求, 更深一步地研究了第二种加工方法, 即滚丝轮轴向进给的加工方法。此种方法, 不同于径向加工方法, 区别在于设计轴向滚丝轮时, 应考虑的是滚压工件与滚丝轮有一个轴向进给的运动方式。而由于部分滚丝机不能搬角度, 滚丝轮是轴线平行的, 因此, 工件的轴向进给运动是依赖于螺纹的螺旋母线运动而产生的。轴向进给滚压方法设计过程中, 必须考虑的是工件与滚丝轮之间可以不存在头数成比例的关系, 否则工件与滚丝轮的轴向运动使一对滚丝轮的滚压痕迹不重合, 破坏了螺纹齿型的完整啮合。这样, 既影响了工件的螺纹精度和质量, 又降低了滚丝轮的寿命。此种方法仅适用于螺距很小的螺纹加工。
目前, 能够搬角度这种结构的滚丝机越来越多, 因此, 对于研制大牙距轴向进给滚丝轮提供了方便条件。
在研制轴向进给滚丝轮时, 要考虑的是工件与滚丝轮轴线相交于一定的角度, 由此使工件产生了轴向运动。这种方法加工出的工件螺纹长度没有局限性, 特别注意的是此工件必须保证平直, 不能凹凸不平或有轴台。轴向进给滚丝轮设计有二种方式:
1 螺旋齿轴向进给滚轮的设计
滚丝轮和工件的螺旋升角不同, 这种方式中有两个方法。
1.1工件的螺旋升角 (λ件) 大于滚丝轮的螺旋
升角 (λ轮) , 那么, 滚丝轮轴线的倾斜角度 (r)
r=λ轮-λ件 (即滚丝机负搬度)
1.2 工件的螺旋升角 (λ件) 小于滚丝轮的螺旋升角 (λ轮) , 那么, 滚丝轮轴线的倾斜角 (r)
r=λ轮-λ件 (即滚丝机正搬度)
第二种方法较第一种方法容易使工件和滚丝轮啮合。
2 环形齿轴向进给滚轮的设计
即工件的螺旋升角 (λ件) 与滚丝轮轴线倾斜角 (r) 相等, 即:r=λ件搬度角为工件的螺纹升角。
另外, 设计轴向进给滚丝轮时, 要考虑入切角和退出角及螺纹校准齿的选择。工作锥角 (∮) 普通螺纹在1°50′~3°之间, 梯型螺纹在2°50′~5°之间。轴向进给滚丝轮的校准齿在4~6螺距之间, 根据被加工产品的需要而定。轴向进给滚丝轮的厚度是根据入切角而定, 设计加工中还与滚丝机的转速及机床的压力等参数有一定的比例关系。
螺旋齿滚丝轮滚压螺纹时工件轴向速度用下式表达:
式中v———滚丝轮的圆周速度, 毫米/秒;
n———滚丝轮的旋转速度, 转/分。
由于λ轮、λ件比较小,
故sin (λ件-λ轮) ≈tgλ件-tgλ轮≈t/π (Z件/d-Z轮D) ;
式中t-工件螺距 (毫米) ;
Z件、Z轮-工件和滚丝轮的头数;
d、D-工件和滚丝轮中径。
环形齿滚轮工件的轴向速度公式如下:
式中:工件中径 (d) 的确定按螺纹标准定。
滚丝轮中径D=Z轮t/πtg (λ件+λ)
3 轴向进给滚轮螺距的选取
由于受滚轮搬度角的影响滚轮的制造螺距P1与工件螺距P的关系可由如下公式计算:
保证双线长丝杆加工质量的方法 篇3
关键词：双线丝杆,细长轴,热变形,反向走刀,分线精度
1 问题的提出
轴类零件的长度与直径之比大于25倍 (即L/D>25) 时, 习惯称之为细长轴。细长轴由于加工刚性差, 加工时容易产生弯曲变形、振动、锥度、凸肚等现象。图1是我校曾经承接加工过的零件, 是一细长双线丝杆轴, 此工件的长度与直径之比大于25倍, 尺寸精度和形位精度要求高。经过分析, 我们认为, 要保证加工质量, 必须从以下方面采取措施。
2 对机床和有关附件的选择和调整
(1) 为防止车出的工件出现锥度, 应对车床的尾座锥孔中心进行对中检测并调整。
(2) 为了弥补细长轴加工刚性不足的缺点, 采用三支承爪的跟刀架, 如图2所示。三支承爪的支承块使用较耐磨的球墨铸铁 (QT500-7) 材料制作, 其零件图如图3所示。
球铁支承块和跟刀架顶杆孔采用精密的间隙配合, 安装时注意扁平面长边和轴中心线平行, 以保证支承爪与工件具有较大的接触面。每次走刀前须经过工件研磨使之与支承块有良好贴合。做法是利用工件左端125长度部分车一70mm宽的跟刀架支撑基准。主轴转速取320r/min, 床鞍作纵向往复运动。同时逐步调整支撑爪 (先调后支撑爪, 再调下支撑爪, 最后调整上支撑爪) , 接触支撑基准进行研磨, 待其形成圆弧面接触时注入机油精研。研磨好后, 再一次按顺序调整支撑爪, 使之与基准面轻轻接触。
(3) 采用弹性活动顶尖
车削细长轴时, 由于切削热的影响, 工件会产生热变形伸长, 若变形伸长量得不到补偿, 会使工件弯曲变形。
工件产生热变形伸长量的计算公式如下:
式中, ΔL-工件热变形伸长量, mm;αl-材料的线膨胀系数, 1/℃, 当温度范围为25℃~100℃时, 材料的线膨胀系数为11×10-6/℃;Δt-工件升高的温度, ℃。
从计算公式分析, 当切削热导致工作温度发生变化时, 在其轴向上将产生变形伸长量, 若使用普通的活动顶尖支顶, 由于顶尖的轴向位置是固定的, 受变形伸长量的影响, 工件会变形弯曲, 一旦产生弯曲, 就会影响加工的正常进行。因此, 我们选用弹性活顶尖。
弹性活顶尖的工作原理是:顶尖用向心球轴承和滚针轴承抵消径向切削力, 推力球轴承抵消轴向切削力。在向心球轴承和推力球轴承之间, 设置了碟形弹簧。当工件变形伸长时, 工件推动顶尖通过向心球轴承使碟形弹簧压缩变形, 这样就能有效地补偿工件的热变形伸长, 避免由于热变形伸长造成的工件变形。
3 加工手段的选择
(1) 加工长段外圆采用反向车削法车削。车削时, 车刀由卡盘端开始向尾座方向进给, 此时加工中产生的轴向切削力使细长轴受拉, 由于应用了弹性活动顶尖, 可以有效地补偿工件受压产生的变形和热变形伸长量, 避免了工件的压弯变形。
(2) 车削时选用合适的切削液。虽然采用了弹性活动顶尖, 但由于弹簧片的限制, 顶尖的伸长量不大, 为了减少热变形, 还必须控制切削温度的升高, 其有效的办法是合理选用切削液进行充分冷却。粗车、半精车时, 由于切削量较大, 产生的热量较多, 宜采用1/18的乳化液, 达到以冷却降温为主;精车和车梯形螺纹时, 由于切削速度较低, 产生的切削热较少, 宜采用1/10的乳化液, 此时以润滑为主, 冷却为辅。
4 刀具及刀具几何形状的选择
4.1 刀具前角对加工的影响
车细长轴时, 由于工件刚性差, 对切削力的影响非常敏感, 很容易发生振动等现象, 不但会影响正常的切削, 还会严重影响工件的表面粗糙度。因此, 为减小切削力对切削加工的影响, 必须合理选择刀具几何形状和保证刀具的刃磨质量。在刀具几何角度中, 前角和主偏角对切削力的影响最大。
刀具前角的大小直接影响刀具的锋利程度, 影响切削变形, 影响工件、切屑与刀具的摩擦, 从而影响切削力的大小, 影响切削温度的高低。增大前角, 可以减小切削变形, 减小切削时产生的摩擦, 从而减小切削力。所以在车细长轴时, 在保证车刀有足够强度的前提下, 应尽量增大刀具的前角。
4.2 车刀主偏角对加工的影响
切削过程中产生的切削力, 可以分解为主切削力、径向切削力和轴向切削力三个分力。其中, 径向切削力对切削时的振动影响最大。在车削细长轴时, 振动的产生对加工的影响是非常明显的。而在车刀角度中, 主偏角的大小对径向切削力的影响最大, 主偏角小径向切削力增大, 反之, 增大主偏角则径向切削力会明显减小, 因此在车削细长轴时, 一般宜采用较大的主偏角。
4.3 车刀材料和车刀几何形状的选择
根据以上分析, 我们对刀具的要求如下:
(1) 粗车外圆时选用YT15硬质合金90°车刀, 前角取15°;刃磨出合适的过渡刃和倒棱, 0.2±0.05mm宽, 5°的负倒棱;刀尖圆弧半径R0.3;刃倾角取-3°~0°;R3的断屑槽;副偏角8°;主后角6°;副后角6°。
(2) 半精车外圆选用YT15硬质合金90°车刀。前角20°左右;刃磨0.1mm宽;-3°的倒棱;刀尖圆弧半径取R0.2;刃倾角取+3°;R2的断屑槽;副偏角6°;主后角6°;副后角6°。
(3) 精车外圆采用“低速、宽刃、大走刀”的车削方法。精车刀为高速钢宽刃精车刀, 并使用弹簧刀杆。这种刀既能保证工件的表面粗糙度, 又能有效减小振动。宽刃刀的特点有:修光刃长、主偏角很小、大前角、主切削刃锋利 (不倒棱) 。
精车刀的刀具材料为高速钢 (W18Cr4V) 。各角度是:前角30°;主后角6°;修光刃长15mm。主偏角 (导向角) 取2°。
(4) 梯形螺纹粗车刀用高速钢W18Cr4V。径向前角15°;径向后角6°;刀尖角29°, 取略小于牙形角;刀头宽2.5mm略小于槽底宽;根据螺旋升角公式tanψ=Ph/πd2=16÷ (3.14×46) ≈0.111, 查表得ψ=6°20′;顺走刀方向一侧刀刃后角5°+ψ=11°20′;逆走刀方向一侧刀刃后角5°-ψ=-1°20′。
(5) 精车梯形螺纹使用高速钢精车刀W18Cr4V。刀尖角等于牙型角30°;刀头宽2.5mm略小于槽底宽;径向前角0°;径向后角8°;保持刀刃平直, 粗糙度值小;顺走刀方向侧后角14°;背走刀方向侧后角3°。
5 切削用量的选择
车细长轴时, 选择合理的切削用量也是一个重要环节。切削用量三要素对切削温度的影响分别为:切削速度对切削温度的影响最大, 切削速度提高, 温度明显上升;进给量对切削温度的影响次之, 进给量增大, 切削温度上升也较大;背吃刀量对切削温度的影响最小, 背吃刀量增大, 温度上升不明显。
切削用量三要素对切削力的影响规律为:背吃刀量对切削力的影响最大, 背吃刀量加大一倍, 切削力增大一倍;进给量对切削力的影响次之, 进给量加大一倍, 切削力增大68%~86%;切削速度对切削力的影响不明显。
结合车细长轴、长丝杆的特点, 切削时切削用量的选择如下:
(1) 粗车时:切削速度V=30~40m/min;进给量f=0.3~0.5mm/r;背吃刀量ap=2~2.5mm。
(2) 半精车时:切削速度V=40~50m/min;进给量f=0.2~0.3mm/r;背吃刀量ap=0.3~1mm。
(3) 用高速钢宽刃刀精车外圆时:切削速度V=5m/min;进给量f=8mm/r;背吃刀量ap=0.02~0.05mm。
6 车双线螺纹时分线方法和分线精度的检测
车双线梯形螺纹分线时采用轴向分线法, 先调整好小拖板与主轴轴线的平行度。粗车时直接利用小滑板刻度确定分线尺寸, 用分层切削法逐层车至螺纹小径, 牙型两侧各留0.2mm作精车余量。
精车时在车好一条螺旋槽后, 利用百分表和量块控制小滑板的移动螺距。具体操作方法是:在车好第一条螺旋槽后, 将百分表固定在床身导轨上, 取一8mm (工件螺距P=8mm) 的量块置于螺纹刀杆侧面, 使百分表触头与量块接触, 把百分表调整至0位。移走量块, 移动小拖板, 使百分表指示的读数转为0位即分线完成。车削时再配合测量, 以保证分线精度。
为了确保螺纹精度, 车削前应首先把螺纹各部分尺寸和公差计算出来。测量梯形螺纹用螺纹千分尺和尺厚卡尺测量, 结合单针测量法以确保螺纹中径精度。
7 加工工艺步骤
(1) 三爪卡盘夹毛坯外圆, 伸出50mm, 车平端面, 打中心孔B3。 (2) 调头夹毛坯外圆, 伸出50mm, 车端面, 取总长, 打中心孔, 车工艺尺寸 (3) 一夹一顶加工, 上跟刀架, 粗车螺纹大径至长1700mm。 (4) 半精车螺纹大径至长1700mm。 (5) 精车螺纹大径至要求, 长1700mm。 (6) 切退刀位车进刀位 (7) 粗车梯形螺纹, 牙型两侧留余量0.2mm。 (8) 精车梯形螺纹至要求。 (9) 使用中心架, 架在丝杆中间, 车外圆。 (10) 调头, 一夹一顶, 中心架架在丝杆中间, 车外圆、车螺纹至要求。 (11) 检查、上油、拆下, 垂直悬挂存放。
8 结语
通过以上加工实例, 我们体会到, 在一定的条件下, 针对不同零件的加工, 特别是复杂且加工难度大的零件, 首先要对零件的加工特点 (特别是难点) 进行细致分析, 从而制订出相应的加工方案和具体措施, 才能少走弯路, 获得良好的加工效果。
参考文献
复合长丝 篇4
因丝束类似于织物,可以运用织物运动的仿真方法对丝束运动进行研究。
用于建立织物模拟仿真模型的方法很多,这些方法主要可以分为3种:几何方法、物理方法、混合方法。
基于几何建模的织物仿真技术仅仅注重织物的外在表现形式,不注重反映织物的物理属性,而且还常常要求一定程度的用户交互操作。从某种意义上讲,它更像是一种高级的绘图工具。
基于混合特性的建模方法是几何方法与物理方法的结合,在图形生成或模拟的过程中,往往先用几何方法来模拟织物的大概轮廓,再以物理方法来定义更精细的结构,从而快速获得逼真的图形。就目前出现的混合技术来说,还仅仅是初级阶段,无论是从织物模拟范围来说,还是从几何和物理技术方面来说,都远没有达到人们所预期的目标。
物理方法是根据运动学原理,给出质点间相互作用产生的形变关系,得到偏微分方程,然后采用数值方法求解方程,确定在时间序列中的空间运动状态,最终得到织物随时间变化的空间表现。近年来,三维柔性织物的模拟仿真技术主要采用基于物理特性的模型方法,它是一种具有潜在优势的三维造型和运动模拟技术,尽管计算很复杂,但由于效果逼真,因而得以广泛发展,物理织物造型模型分类如图1所示。
根据各相关文献提供的数据所反映的模型计算的复杂程度,各模型的模拟效果以粒子模型的比较逼真,质点网格模型较差,弹簧质点模型运算速度快,效果较好。
本文选用基于弹簧质点的仿真方法。由于基于物理的织物仿真技术可以直观地表现织物特性的参数,因而在织物的真实感仿真和动画模拟上,较其它技术具有更好的仿真效果。
2 物理模型的建立
褚巍从宏观的角度建立了简化的腈纶丝的受力模型,求解了腈纶长丝微元在抛射运动下的微分方程。龚建伟根据摆丝机的系统结构进行了数字分析和仿真,给出了丝束的质量不均匀分布图[1]。对丝束的总体运动状态来说,由于腈纶丝束的下落速度快,可以比拟为沙子在摆斗口流下。而控制丝束的均匀性问题,可以简化为当摆斗口在平面内X方向上线速度单程为匀速时,求解摆斗驱动电机的输出转速的问题,模型非常简单;从微观层面来说,由于丝束包含的单丝数量庞大,受力情形复杂,很难计算。采取宏观把握、局部细化的方法可以更好地研究丝束簇组成的丝束的运动情形。
国外学者Provot提出了经典的质点弹簧模型[2]。在该模型中,柔性织物被离散为规则的四边形网格如图2所示,网格的交点为质点,质点之间以弹簧形式相连。该模型主要思想是把仿真对象用质点离散化,质点之间用符合胡克定律的线性弹簧连接而成,质点除受弹簧的弹力作用外,同时还受与速度成正比的阻尼力的约束。当一个质点在外力的作用下发生运动时,产生的应力作用在其它相邻质点上,这样把力向周围传递,带动相邻的质点运动。物体的变形就是由于质点的运动而产生的。
如图3所示,质点间只考虑弹簧的弹力作用时,质点与质点之间以弹簧形式相连,弹簧分为3类:结构弹簧、剪切弹簧和弯曲弹簧。分别用来模拟织物内部之间的拉压作用、剪切作用和弯曲作用。
平纹织物本身是网状结构,是由细小的纤维编织而成,纤维间是很小的近似矩形方孔。一般把互相交错的两个方向的纤维称为经向纤维和纬向纤维。在生产线上的腈纶长丝并不是网状结构,而是主要由经向纤维构成,显然不能将织物的质点弹簧模型直接应用于腈纶长丝。
本文所研究的腈纶长丝的运动是在装箱工序进行的。腈纶长丝经由落丝孔落下,在拉丝辊轮拉动下随着摆斗的摆动落入腈纶箱中,现场腈纶扁平丝束实物图如图4所示。
仔细观察腈纶长丝的下落运动,可以将下落长丝从上至下分为A、B、C三部分进行分析。
A部分为长丝离开摆斗口段,这部分受重力、摆斗摆动力及空气阻尼力的作用。运动轨迹开始发生较明显的变化,弯曲变形最明显,此部分丝束的运动变形量很大。
B部分为A部分以下中间段的大部分,这部分所占整个丝束的比例最大。B部分除了受重力和空气阻力作用外,不受其它外力作用。这部分变形小,运动轨迹稳定,丝束运动情形表现为抛动。
C部分为下端接近底部部分,这一段很短,腈纶长丝主要受重力和已铺丝束拖曳力的作用。长丝变得更松散,但变形很小,这一部分在X方向上的位移量很小,忽略其对长丝整体运动状态的影响。
根据以上分析,腈纶长丝装箱运动的A部分的局部变形量最大,对长丝的整个运动轨迹影响很大,因此本文的分析是针对A部分丝束进行的。
需要强调的是,腈纶丝束的丝线数量庞大,观察整个丝束,它是由很多丝束簇组成的,而丝束簇是由一定数量的丝线通过较大的相互抱合力和摩擦力形成的,鉴于丝束簇在宏观上表现较独立,为简化问题,本文的讨论主要是针对丝束簇组成的丝束来进行的。
在摆斗摆动的过程中,腈纶长丝随其左右摆动。假设在Y方向上,用与XOZ平行的平面将腈纶丝束切割成无数个薄切片,那么对比各个薄切片,它们受力方式和运动轨迹都几近相同。所以只需要建立单个薄切片的物理模型。图5为腈纶丝束A部分的三维切割示意图。沿丝束簇横截面的两平面将A部分丝束切割为分段模型如图6所示。考虑将A部分切片切割成相连的很多段(A1至An),每段可以当作是一个丝束簇薄切片,丝束簇薄切片之间通过刚性球铰链相连接。刚性球铰链的结构强度很大,从宏观上来看,刚性球铰链的转动可以体现丝束簇薄切片之间的弯曲变形。
为更细致地了解丝束的弯曲变形,针对单个腈纶丝束簇的薄切片Ai,考虑其在丝束的薄切片平面内的运动变形情形。
建立如图7所示的腈纶丝束簇切片模型Ai,在丝束的薄切片平面内,在经向、纬向和斜向3个方向分别予以考虑。
在经向上,腈纶丝束簇的抗拉强度非常大,结构弹簧弹性系数较大,可以用来模拟其结构;由于丝束簇本身的抗弯曲能力较小,所以用弯曲弹簧来模拟其弯曲变形,弯曲弹簧的弹性系数较小。
在纬向上,腈纶丝束簇之间并没有经纤维连接起来,而是通过一定的抱合力和摩擦力来实现相互约束。实际情况下,摆斗的摆动致使腈纶丝束簇之间产生更大的相互作用,但丝束运动时,这种丝束簇之间的相互作用在整体上来说,仅体现为消耗能量。因此,用阻尼器来模拟其变形及相互间的作用。
在斜向上,丝束簇之间的相互剪切作用很微弱,腈纶丝束簇切片Ai的变形很小,因此忽略其在斜向上质点间的相互作用。
在经向上有结构弹簧和弯曲弹簧(结构弹簧的弹性系数比弯曲弹簧的弹性系数大得多),纬向上有阻尼器。
3 物理模型的受力分析及求解与讨论
考虑到模型的复杂性和仿真的实时性要求,本文采用力法来进行受力分析。
参照图5和6,对XOZ切片模型Ai的宏观受力图解如图8所示。外力包括重力Ag、Ai-1切片的拉力T2、Ai+1切片的拉力T1、摆斗的摆动力FX及空气的阻尼力Fc。在实际计算过程中,切片Ai与切片Aj宏观受力的不同,主要体现在所受摆斗摆动力的不同。对于图6XOZ切片分段模型,所受的摆斗摆动力从上到下逐渐由大到小。不同段之间的区别在于,所受的外部力不同:摆斗摆动力变小,外界阻尼力和重力不变;质点间的相互作用力不同:结构弹簧力和弯曲弹簧力变小,阻尼力不变。
针对图7,从微观的角度对丝束簇切片模型Ai进行受力分析。此时Ai可以看作是一个随时间变化的动态系统,模型中质点的运动规律由Newton第二定律确定[3]。如式(1),质点同时受到内部力和外部力的作用[4]。
式中X-质点的位置矢量;m-质点的质量;fin(X,t)-质点所受内力;fout(X,t)-质点所受外力。
将式(1)细化得式(2)。
式中felast-质点所受的内部弹性力,包括结构弹簧力和弯曲弹簧力;findamp-质点所受的内部阻尼力;fgrav-质点所受的外部重力;fdamp-质点所受的外界空气的阻尼力;fsway-质点所受的外部摆斗摆动力。
给定初值条件后,式(2)可化简为一阶常微分方程的初值问题。
选用四步法的Adams公式进行求解。因在计算时要用到前面四步的信息,故它的初始值需要4个。实际计算时,借助于4阶Runge-Kutta法为它提供开始值。具体实现流程如图9所示。
针对图7腈纶丝束簇Ai切片模型,在计算质点受力之前,要先把所有质点的位置和速度都计算出来,再统一计算受力。由于质点的受力是随时间变化的,因此,整个动态系统的计算是一个非常复杂的过程。利用四步ADAMS法计算质点位置的过程如图9所示。
现场丝束运动情况在图4中可以看出,B部分的运动状态受重力的影响远大于空气阻力对其的影响(箱子高为2.8m,运动丝束的质量较大),正如引言中所述,铺丝问题可以简化为沙子流从摆斗的下落运动。因此A部分的运动状态对整个丝束运动的影响是很大的。对于A部分的研究正是抓住了丝束运动的复杂之处,A部分的变形对运动丝束在X向上的位移影响可能是最大的,即对铺丝质量的影响是很大的。对A部分从微观上的分析正是从本质上挖掘其弯曲变形的原因。
4 结语
虽然目前已经存在一些针对腈纶长丝装箱过程中腈纶丝束受力和运动模型的研究,但是现有研究从宏观上来说,抛物模型和流沙模型都不能很好地反映现实情况下丝束的运动状况;而从微观上来说,丝线模型又相当复杂且计算量庞大,于实际情况无意义。为此,本文基于局部细化这一思想,采用弯曲变形较大(微观弯曲变形的累积)的宏观斜抛和宏观抛物相结合的方法,尝试对实际丝束运动情形的进行研究。这种方法能较好地反映现实丝束运动状况,且在现有计算条件下能够实现。
摘要：腈纶长丝的装箱质量是腈纶丝装箱时需要考虑的主要问题。为达到较好的丝束装箱效果,需要对电机的运动参数进行控制,现场的控制参数是通过试验的手段来进行整定的。鉴于丝束的运动状态对装箱质量有较大影响,为了解丝束的运动状态,结合基于平纹织物物理特性的建模方法,将丝束的运动细化为丝束簇的运动。根据丝束的特性,建立了一种新的物理模型,研究了模型的受力情况及其求解过程,期望对相关的研究工作有所裨益。
关键词：移动装箱机,腈纶,丝束簇
参考文献
[1]龚建伟,柯芬蓉,等.摆丝机运动的数字仿真分析[J].南通工学院学报(自然科学版),2004(2):38-39.
[2]Provot X.Deformation Constraints in a Mass-Spring Model to Describe Rigid Cloth Behavior[C]//Proceedings of Graphics Interface1995:147-154.
[3]闫玉宝,王洪元.一种改进的弹簧质点模型的应用研究[J].中国制造业信息化,2006,35(19):85-86.
[4]张明,耿兆丰.织物风格物理仿真技术[J].东华大学学报(自然科学版),2004,30(4):122-124.
聚乙烯醇的干法长丝工艺初索 篇5
关键词：工艺,干法纺丝,聚乙烯醇
聚乙烯醇 (以下简称PVA) 纤维是合成纤维的重要品种之一, 我国早在20世纪50年代就有一些科研单位从事PVA纤维的研究和开发工作, 但服用性能的PVA纤维存在染色性、弹性和耐热水性能差, 易褶皱、尺寸不稳定等缺点, 使得研发工作一度受限。近年来PVA纤维逐渐从服用领域转向工农业、渔业和医学等方面, 产业用和功能性纤维的比例不断增大。高强高模PVA纤维可用于国防军工方面的防弹纤维, PVA纤维有着极大的潜力和广阔的应用前景。因此PVA纤维的研发又重新被重视。
1 PVA纤维纺丝方法
PVA纤维常规纺丝方法有湿法纺丝、干湿法纺丝、凝胶纺丝、相分离纺丝和PVAc醇解直接纺丝方法等, 总结起来以上方法均是采用溶解后经凝固浴成形, 纺丝过程均有污染, 对环境不友好。干法纺丝则是整个生产过程无任何污染, 符合“十二五”发展规划。
试验采用干法纺丝技术制备PVA纤维, 以水为溶剂, 制备纺丝原液, 在纺丝甬道内流动的热空气流中蒸发水分而成形。在干法纺丝过程中因无凝固剂, 不存在丝条和凝固剂的传质过程, 只有热交换和水分自丝条向外单向扩散, 成形的初生纤维无皮芯结构。横断面呈哑铃型, 充实度较高, 浓度越高, 所得纤维的的截面越接近圆形, 充实度也越高。因此其牵伸性能优良, 经高倍牵伸和热定型后, 可制得优质的聚乙烯醇长丝。
2 实验部分
2.1 原料
聚乙烯醇 (PVA) :聚合度1920~1980, 醇解度99%, 福建纺织化纤集团有限公司产。
2.2 纺丝的主要工艺流程
2.3 纺丝原液的制备
PVA经过42~46℃水洗去除低分子聚合物后, 进入溶解釜, 溶解釜要求有保温装置, 保证溶解釜的温度在120~130℃, 纺丝原液PVA质量分数控制在33%~36%, 搅拌均匀后, 加压过滤, 进入脱泡釜脱泡, 并要求保温, 确保纺丝原液温度为120~130℃。并在脱泡釜抽真空, 防止纺丝原液结膜。
2.4 干法纺丝制备PVA纤维
将配置好的纺丝原液经过二道过滤, 再经过齿轮泵送往纺丝机, 经计量泵、喷丝组件进入纺丝甬道, 通过纺丝甬道的热风将丝条中的水分蒸发, 丝条经过上油, 收集卷绕得到初生纤维, 初生纤维再经过后牵伸、热定型为成品长丝。
2.5 纤维测试
纤维形状:采用日本日立公司S-450型扫描电子显微镜观察纤维形貌。
纤维的力学性能:采用上海新纤仪器公司和东华大学 (原中国纺织大学) 上海利浦应用科学技术研究所合作研制生产XQ-1型纤维强伸度仪测试。
3 结果与讨论
3.1 纺丝原液
聚乙烯醇原料经过水洗, 水洗的时间要在45min以上, 浴比大于20%去除低分子聚合物。纺丝原液的浓度要求控制在33%~36%, 如果低于33%丝条通过纺丝甬道后含水高, 成形不好, 当纺丝原液的浓度在36%左右时候, 成形的纤维横断面呈哑铃形, 充实度较高, 因此其牵伸性能优良, 经过高倍牵伸和热定型后, 可制得优质的聚乙烯醇长丝。通过提高纺丝原液浓度及原液中添加适量助剂, 可以提高牵伸倍数, 制得高强高模量聚乙烯醇纤维。
3.2 初生纤维的后处理
丝条从喷丝组件喷出后, 经过纺丝甬道。通常纺丝甬道的长度应该在7m以上, 通过控制纺丝甬道的热风的风速、风温调节, 最好使用经过干燥的热空气, 使得初生纤维的含水要小于5%。初生纤维在牵伸前要经过加捻, 捻度为20~40捻/m, 经加捻后的纤维在经过三段以上多次拉伸, 总的牵伸倍数在10倍以上, 使PVA大分子取向达到提高力学性能的目的, 再经过一次热定型处理, 得到成品聚乙烯醇长丝。
参考文献
[1]肖长发等.化学纤维概论[M].北京:中国纺织出版社, 2005.
[2]胡建国.国内外超高分子量聚乙烯纤维生产概况[EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_4d4011ec010008ye.html, 2007-5-28
复合长丝 篇6
羊毛和涤纶分别是天然蛋白质纤维和化学纤维中应用最为广泛的两种纤维材料, 在我们的日常生活中发挥着重要的作用。羊毛表面的鳞片层结构、弱节分布、皮质层的双边分布和α-角朊链以及三维网络交联键结构是其典型结构特征;聚酯纤维分子链中存在刚性链苯环和柔性链亚甲基, 其间由酯基连接, 是典型的刚柔性共存的线性大分子, 且以刚性为主, 这些结构与其力学性能都有着很大的关系。羊毛纤维在加工成纱线、面料和染整后处理以及服用过程中, 其机械性能均会受外界热、湿条件的影响, 而涤纶纤维的改性处理可以获得与羊毛相近的力学性能。目前关于这两种纤维材料的各自优化改性和混纺应用方面有着较多的研究, 可通过对两者进行热湿拉伸、改变纤维组份和纱线结构等纺织加工开发毛涤轻薄型精纺毛织品。
1. 实验
1.1 材料
羊毛纱和涤纶长丝, 其机械性能如表1所示。
1.2 热湿拉伸测试
用自制的蒸汽发生装置产生热湿蒸汽处理毛纱和涤纶长丝, 用INSTRON5566测试其强伸性能。在实验中, 拉伸隔距固定为60mm, 分三个步骤:1) 把拉伸速度定为100mm/min, 把处理温度定为104℃, 改变蒸汽的处理时间 (10、20、25、30、60s) , 处理纱线并进行拉伸测试;2) 把拉伸速度定为100mm/min, 处理时间定为25s, 改变处理温度 (81、86、104、132℃) , 处理纱线并进行拉伸测试;3) 把处理温度定为104℃, 处理时间定为20s, 改变拉伸速度 (50、100、150、200、300mm/min) , 处理毛纱并进行拉伸测试。
2. 处理温度对纱线拉伸性能的影响
温度对纱线各个拉伸性能指标的影响比较明显, 如图2所示。
(拉伸速度为100mm/min, 处理时间为25s)
从图2可以看出:当拉伸速度定为100mm/min, 处理时间定为25s时, 羊毛纱的拉伸性能受温度的影响比较显著。随着温度的增加, 羊毛纱的断裂强度保持率从81℃时的52.37%逐步降为132℃时的37.43%, 断裂伸长保持率从324%逐步增加到402%, 如图2 (a) 所示;毛纱的初始模量和断裂比功的保持率也随温度的增加呈明显的下降趋势, 如2 (b) 所示。因为这些热湿条件容易影响羊毛卷曲的稳定性, 也使得在拉伸过程中羊毛角朊大分子的链段运动加强, 分子间的作用减弱, 分子交联解体, 大分子易于由α螺旋构象向β折叠构象转变, 这在羊毛变形的经典描述中都有相关解释。
3. 结论
针对毛纱可通过热湿处理拉伸达到细化及提高相应的拉伸性能指标的特点以及毛涤复合纱的力学特征, 本文尝试通过热湿处理途径对两种纱线的拉伸性能进行测试分析, 可得到以下结论:
1) 毛纱的拉伸性能受热湿处理的影响比较明显。处理温度、处理时间的增加使得毛纱的断裂强度、初始模量和断裂比功的保持率减小, 断裂伸长保持率明显增加, 拉伸速度的增加使得毛纱的断裂强度、初始模量和断裂比功均增加, 断裂伸长率减少。
2) 热湿处理条件和拉伸速度对涤纶长丝拉伸性能的改善不明显。
3) 在温度条件变化来处理毛纱和涤纶长丝时, 可借助本文表2中归纳的方程Y1-Y4来预测相应处理温度下的纱线断裂强度和断裂伸长。
通过在线汽蒸拉伸处理来改善毛纱拉伸性能从而改善其服用性能的方法在毛纺工业中有着很好的应用价值和前景, 并且在羊毛制品的后整理热定型中同样可以通过汽蒸热湿拉伸的方法来改善其力学性能从而提高其服用性能附加值。
参考文献
[1]于伟东, 储才元编著.纺织物理[M].上海:东华大学出版社, 2002:26-27.
[2]吴雄英.毛涤复合纱线加工、结构、力学性能及其织物.中国纺织大学博士论文, 1996.
复合长丝 篇7
尼龙是最重要的5大材料之一,在军事装备、汽车、高档纺织等多个领域有着重要的用途,全球产量在700万t以上。中国对尼龙的消费量占全球尼龙产量的30%。目前市场上的尼龙几乎全部由石油化学法生产。用生物法替代石油法,将尼龙行业变为可持续发展行业是全人类的一个梦想。国内从2001年就开始了寻找能替代尼龙的核心原料二元胺的其他材料,但真正寻找到可替代二元胺的标志是上海凯赛公司2011年开发的生物基二元胺产业化技术,这一成果彻底打破国际公司对国内二元胺产品的市场垄断,并利用广泛的天然生物淀粉(如玉米、小麦、秸秆等)为原料,不仅绿色环保,而且大大降低了成本。生物基尼龙56为100﹪我国自主知识产权产品,其物理性能与尼龙66相似,某些物理性能甚至超过了尼龙66(如吸湿性),其绿色环保的理念也符合当今化纤纺丝发展的趋势与潮流。北京中丽制机工程技术有限公司作为国内最大的专业生产化纤设备的企业,根据市场的需求,研发了新型尼龙56长丝一步法纺牵联合试验机。全面系统地研究了尼龙56的纺丝生产工艺技术,对纺丝、卷绕设备进行系统的开发,以实现生产规模化、产业化及在工业领域的应用,同时带动国内化纤行业的科学技术进步和产品的升级换代。
1 国产尼龙56长丝一步法纺牵联合机工艺流程和设备技术特点
1.1 工艺流程
尼龙56切片→连续干燥→挤压机→挤出头→带静态混合器的熔体管道→热媒加热的纺丝箱→专用纺丝组件→缓冷器→单体抽吸→侧吹风→油轮上油→预网络→剪丝吸丝→喂入辊→GR1(第一对牵伸辊)→GR(2-5)(第(2-5)对牵伸辊)→卷绕机→成品丝筒→检验包装
1.2 切片的干燥
1.2.1 原料
尼龙56切片由上海凯赛生物有限公司提供。由己二酸和由生物工程制成的1,5-戊二胺合成。分子量:18000,尼龙56密度1.14 g/cm。
1.2.2 干燥
尼龙56切片对含水要求较高,尼龙56切片干燥温度不宜超过115℃,切片含水质量分数应该控制在30×10-6以下。否则就不能达到纺丝工艺需要的含水的要求。图1是尼龙56切片的干燥的原理图。
干燥的工艺参数如表1。
1.3 纺牵联合机的技术特点
1.3.1 纺牵联合机的总体布置图(图2)
1.3.2 纺牵联合机总体技术规格(表2)
1.4 设备型式及技术特点
1.4.1 螺杆挤压机
螺杆挤压机(图3、图4)所示是纺尼龙56的关键单元机之一。尼龙56的熔体黏度对螺杆挤出机性能参数产量、挤出质量和功率消耗、工作参数及螺杆速度、挤出压力和挤出温度和纺丝螺杆几何参数等存在不同程度的影响。结合试验,选择和设计出适用于尼龙56的纺丝加工的带有分流型混合元件的螺杆,这种螺杆的优点,即较好的固体输送能力、熔融能力和计量性,由于带有分流混合无件,所以弥补了普通螺杆在挤出熔体时混合能力减弱的不足。
螺杆长径比是标志螺杆挤压机性能的一个主要参数,尼龙56选择的螺杆长径比为30:1。比尼龙6和尼龙66增加一些,长径比增大后,螺杆总长度增加,物料在较长的过程中被加热熔融,压缩,混拌。因此可以使熔融均匀,塑化充分,从而有利于提高产品质量。长径比增大后,螺杆计量段可相应加长,逆流和漏流相应减少,因而挤出量相应加大,同时由于物料在螺杆内的停留时间增加,可塑化能力增加。因此可能适当提高螺杆转速,从而提高机器的生产能力。同时由于物料熔融均匀,塑化质量好,减少了波动产生的根源。如图5所示。
螺杆的另外一个重要参数是压缩比,螺杆的压缩比为螺杆加料段第一个螺槽容积和计量段最后一个螺槽容积之比:
螺杆、螺套的材质一般采用铬钼氮化钢38Cr Mo Al A(YB),螺杆、螺套表面渗氮处理。考虑尼龙56熔体的腐蚀性,采用XD-双金属螺杆、螺套。在螺套内壁和螺杆螺棱上离心浇铸和喷涂1-1.5mm XD耐腐、耐磨合金。螺杆表面处理采用顶牙喷焊技术,如图6所示。
1.4.2 组合式纺丝箱体
纺丝箱体(如图7所示)的作用是熔体流经箱体后温差小,停留时间短,压力损失小,在各向流动均匀的基础上对熔体分配管路、纺丝泵和组件进行保温。纺丝箱体的温度直接影响熔体温度,从而影响纺丝生产的正常进行,其温度波动范围要求控制在±1℃之间。
熔体分配管道的设计要求是熔体在管道内流经时间要短,压力降要小,熔体在各分配管道中流经的时间和压力降要相同。为了达到上述设计要求,管道配置必然对称,熔体管道内径相同,长度相等,和流动时阻力相等。因此管道有意制成各种不同形状的弯曲,特别要注意应避免有直角、死角、滞流区。
由于尼龙56熔体极易产生凝胶,纺丝箱体需设计为分可拆卸的上下两个箱体(如图8所示),上面的小箱体可由保温箱中直接拆卸出来煅烧,拆卸方便,煅烧体积小。为防止“烟囱效应”增加熔体在组件的受热均匀性和均化过滤作用,采用下装式杯形组件,旋转90°装拆方便。
1.4.3 缓冷及单体抽吸装置
由于纺丝过程中,尼龙56熔体从喷丝孔喷出后会产生少量单体,容易污染板面,造成断头和污染环境。为此设计了在喷丝板下方四周喷入雾状的过热蒸汽,使其与单体结合,溶于水后被抽吸到回收容器内。有效保护板面的洁净,设计了组合式过热蒸汽喷射装置+缓冷器+单体抽吸装置(如图9所示)。即可以延缓从喷丝孔刚喷出的熔体细丝不要过快骤冷,又可以将单体被装置吸走后,清洁板面,延长组件使用周期。减少断头率。
1.4.4 专用的纺丝组件(如图10,图11所示)
组件采用下装式杯形结构,主要由组件壳体,喷丝板、下分流板分配式砂杯、上分流板、带螺纹接头过流盖、锁环、及各种过滤网、密封圈、垫组成。下装式杯形组件的主要特点:杯型组件传热均匀,提高熔体的均匀性;下装旋转90°密封,操作方便,劳动强度低;特有的线密封和自紧密封保证组件无渗漏。
1.4.5 侧吹风装置
侧吹风装置(图12所示)能提供稳定、清洁的冷却风,并且每个侧吹风室的风量都可调节控制。在垂直多孔板(准1.4-准1.7)、蜂窝板(准0.04-准0.08)、多层金属网(20目-100目)的配置上采用三段不同孔径分布,此装置采用高阻尼均压及多层过滤网,多孔过滤板,减小侧吹风侧压室的湍流,丝束前端的蜂窝导流板强化了侧吹风的层流效果吹风均匀,横向吹风速不匀率≤8%,位与位横向吹风速不匀率≤3%确保了丝条的成形均匀,侧吹风有效高度1800mm。图12为生产线上的工作的侧吹风丝束冷却装置。
1.4.6 模块式牵伸卷绕机
熔体从喷丝板喷出的丝束经侧吹冷却后到牵伸卷绕机(图13所示)上:进行上油、网络、热辊(图14所示)全牵伸(FDY)后,把丝束在卷绕头上卷绕成园柱形的筒子的工艺过程。牵伸卷绕机由机架、切丝吸丝、断丝监控系统、热牵伸辊与分丝辊、网络器、断丝感应器、全自动卷绕头和电控系统等组成。牵伸辊的排布:采用多对热辊加一对导丝喂入辊,提高了丝束的强力和干热收缩指标,导丝喂入辊增加握持,更加方便纺丝工艺调节。
机架上的部件如表3。
1.4.7 专用的全自动高速卷绕头
尼龙56采用最新开发的I-BWA55T-1380/12型全自动高速卷绕机(图15,图16所示),卷绕速度2500-5000m/min,锭长1380mm,最大卷装外径Φ430mm。采用主动摩擦辊和精密卷绕技术,具有极高的切换成功率和良好的退饶性能。新型膜片气缸技术使接触压力更稳定可控,成形良好。
1.4.8 先进的电气控制系统
电气控制系统采用二次智能温控仪表、压力传感器、变频器等,控制纺丝的温度、压力和拖动速度。也可以采用DCS集散式计算机控制系统。主要由螺杆压力控制柜、螺杆温度控制柜、计量泵控制柜、联苯温度控制柜、缓冷温度控制柜、报警显示柜、热辊拖动控制柜、热辊温度控制柜、油剂泵控制柜、网络及联络控制箱和卷绕控制柜等组成。
2 生产工艺参数
生产的典型品种为267dtex/72f,生产纺丝工艺参数,如表4所示。
3 结果
(1)我们所开发的FDY产品指标能够满足后道加工,确定最佳牵伸温度为80/140°C,在相同牵伸温度下,随牵伸倍数的增大,尼龙56纤维的强度和模量增加,断裂伸长率降低。尼龙56纤维的力学性能与PA6纤维相比略差,但相差不大,可替代传统尼龙用于工业化生产,从而减少对石油的依赖。达到替代尼龙6和尼龙66的目标。
(2)尼龙56FDY产品具有良好的阻燃功能。
4 结论
国产尼龙56一步法纺牵联合机成套设备及工艺的开发,填补了国内空白,达到了国外同类纺丝设备的先进水平该设备具有较强的柔性化,具有高技术、高附加值特点,设备造价成本低,高效、节能。完全能替代进口设备。提升了我国化纤工业水平。
参考文献
[1]王有德.国产锦纶66产业用丝切片纺一步法纺牵联合机的开发[J].纺织机械,2008(5):4-6.
[2]赵维钊,周昭武,郑文祥.锦纶6细旦FDY生产工艺的探讨[J].广东化纤,1999(3):1-2.