集束的目的和工藝計算后加工的目的和要求初生纖維雖已成型，但取向度和結晶度很低，且強度低，伸長率大，尺寸穩(wěn)定性差，抱和性差。目的：預取向度小，分子排列不規(guī)則，結構呈無定形態(tài)，因此強度很低，伸長率高，無實用價值—拉伸（強度）拉伸產生內應力，會使纖維結構不穩(wěn)定，熱作用下產生收縮—定型（穩(wěn)定纖維結構）卷曲（提高纖維抱合力）切斷（工藝長度要求）（一）初生纖維的存放1.存放：恒溫恒濕（含水率穩(wěn)定）8～24h；消除或平衡絲束在紡絲冷卻成形中凍結的內應力存放時間↑→減少或消除內應力→預取向度降低→直至最終趨于平衡→前紡油劑均勻擴散，改善纖維拉伸性能，纖維結構穩(wěn)定；→細頸角分布均勻↓→后拉伸不勻↑→拉伸斷頭滌綸卷繞絲雙折射與存放時間的關系

時間過長，纖維老化變脆，拉伸困難不超過7d存放間恒溫恒濕，含油水率穩(wěn)定，否則干燥發(fā)毛，拉伸時產生毛絲、斷頭、纏輥（二）集束1、作用：按后加工設備能力，把若干個盛絲桶中的初生纖維（卷繞絲）引出絲頭，穿過集束架上的導絲器，集成一束扁平而又整齊的絲帶，進入拉伸機進行拉伸。2、工藝控制1）集束纖維的總線密度：指成品纖維的總線密度，由拉伸機的生產能力和卷曲輪的寬度決定，0.44-0.67×104dtex/mm一般卷曲機加工能力30~150×104dtex，±5%2）集束張力：集束架上張力調節(jié)裝置0.0044cN/dtex3）絲束的存放時間和條件：不宜超過7d4）集束桶數=卷取機加工線密度/（紡絲位數*單絲線密度*孔數）3.集束亂絲處理集束操作的要點是集束應規(guī)定的穿頭經過各導絲器，使絲束張力均勻，及時清除硬頭絲，生頭和吊腳絲。要防止蕩絲，扭絲和預牽仲現象，必須做到：3.1集束架光滑，絲束從集束架引出應避免受到過大的張力發(fā)生預牽伸，保證各段張力均勻。3.2保持恒溫、恒濕，溫度一般控制在21~25℃，濕度60％~70％。3.3各絲條桶卷繞絲的重量，也就是卷繞絲的定長數一定要嚴格掌握，否則會出現大量的桶腳絲，造成浪費。3.4由于未牽伸絲的喂入不良等，集束架下絲筒中的絲束在集束架上運行時，發(fā)生集束亂絲，應及時處理。3.5解開亂絲部分，解不開時就剪斷絲束，跟隨尾絲并通知牽伸工。拉伸的目的、方式和機理（一）拉伸目的和方式1.拉伸的目的（二次成型）提高初生纖維物理－機械性能，以符合紡織加工要求（斷裂強度提高，延伸度下降）拉伸過程不僅是纖維幾何形狀改變的過程，而且是纖維結構重新組建和形成的過程2.拉伸的作用使纖維的低序區(qū)的大分子鏈沿纖維軸向的取向度提高，同時伴有一些結構方面的變化性能的變化3．拉伸方法（介質區(qū)分）：（1）干拉伸：拉伸時初生纖維處于空氣包圍之中，纖維與空氣介質及加熱器之間有熱量傳遞，又分為：室溫拉伸：Tg在室溫附近的初生纖維熱拉伸：Tg較高或拉伸應力較大的（長絲）纖維，熱源：熱盤、熱板或熱箱。（2）蒸汽浴拉伸：拉伸時初生纖維被包圍在飽和蒸汽或過熱蒸汽之中，由于加熱和水分子的增塑作用，使纖維的拉伸應力顯著下降。飽和蒸汽浴拉伸適合Tg高、拉伸應力大、拉伸倍數高的(短)纖維。（3）濕拉伸：拉伸時初生纖維被液體介質所包圍，有液浴法、噴淋法。Driveroll

Heater(Optional)DrawnyarntobobbinUndrawnpretwistedyarnControlrollsSnubbingpinSkewedidlerroll

1

2(

2>

1)Stretchingzone

拉伸裝置示意圖R=

2/

1（二）拉伸機理1.拉伸形變

=普彈形變

1+高彈形變

2+塑性形變

3（1）普彈形變

1

1=

e/E1

普彈形變是大分子主鏈的鍵角和鍵長受力后發(fā)生形變的反映普彈形變與應力同相位，瞬間發(fā)生和瞬間回復普彈形變的彈性模量E1很大，形變量

1很小總形變的1%，與時間無關（2）高彈形變

2高彈形變是大分子鏈在引力作用下，由卷曲構象轉化為伸展構象的宏觀表現高彈形變的特點是模量E2較小，形變量

2大，有明顯的時間依賴性(形變滯后于應力，形變在外力除去后基本上能回復，但回復需要時間)松弛過程在實際生產中，應在拉伸應力較小的前提下（以避免毛絲的生成），采用適當措施使T（通過改變拉伸溫度）、Up（通過調節(jié)纖維的增塑程度）以及t（通過改變拉伸速度、拉伸輥間纖維的長度，或通過采用多級拉伸）等因素互相配合，以保證拉伸時高彈形變得以順利發(fā)展。

（3）塑性形變

3塑性形變是聚合物在外力作用下，大分子鏈間產生相對滑移的宏觀反映（流動變形）。塑性形變實際上是一種流動變形，其分子運動機理雖與粘性流動相類似，但必須在屈服應力σ*之上才能發(fā)生。塑性形變的特點是外力去除后，形變完全不可回復。

3是拉伸總形變的有效部分，要設法發(fā)展塑性形變。2.拉伸過程中應力和應變性質的變化（1）應力－應變曲線（S－S曲線）的基本類型（張力與真實截面積之比）①a型（曲線呈凸形,Convex

）σa~ε曲線變化規(guī)律：隨ε↑，σa↑至

σ＊（屈服應力）后↓隨ε↑，E↓，σa升至σ＊時，纖維開始出現應力集中而迅速斷裂（脆性斷裂）：不可拉伸，塑料和金屬材料的拉伸②b型（曲線呈凹形,Concave

）σa~ε曲線變化規(guī)律：隨ε↑，σa↑

隨ε↑，E↑，纖維在拉伸過程中發(fā)生自增強，不出現細化點（細頸），為均勻拉伸：可拉伸性好，硫化橡膠、濕紡凍膠體③c型（曲線呈先凸后凹反S形,

Convex+Concave

）σa~ε曲線變化規(guī)律：ε<ε1時，σa與ε基本成正比在小形變區(qū)，纖維拉伸形變?yōu)閺椥孕巫?，楊氏模量較大;ε2>ε≥ε1時，σa由σ＊（屈服應力）↓至平臺區(qū)纖維出現細頸并不斷發(fā)展，為不均勻拉伸拉伸點（區(qū)）：細頸產生的具體位置與d點對應的拉伸倍數εmax>ε≥ε2時，ε隨σa↑而↑至εmax

纖維被均勻拉伸至斷裂（de段應變硬化區(qū)）拉伸性：纖維的實際拉伸倍數R大于自然拉伸比而小于最大拉伸比時，可拉伸性好

（de段）R＜N時，細頸沿拉伸線下移，結果所的纖維包含未拉伸的粗節(jié)R＞N時，細頸沿拉伸線上移，向喂入輥方向拉伸點位置必須固定3.影響拉伸性能的因素（1）初生纖維結構的影響①結晶度和結晶變體的影響熔體卷繞絲的結晶度↑，拉伸曲線沿“b”→“c”→“a”型變化，屈服應力σ＊↑，且N↑結晶變體的相對含量也影響拉伸行為：γ型結晶變體﹥β型結晶變體﹥α型結晶變體②預取向度的影響熔紡卷繞絲預取向度↑，拉伸曲線沿“c”→“b”型變化，逐漸轉變?yōu)榫鶆蚶?，屈服應力σ?/p>

↑，E↑，N↓（卷繞絲預取向度↓，拉伸曲線從“b”→“c”）熔紡卷繞絲預取向度不太高時，可拉伸性好錦綸6初生纖維的拉伸特性1－v1=3800m/min，△n=332×10-42－v1=800m/min，△n=161×10-4③卷繞絲分子量的影響卷繞絲分子量↑，σ＊

↑初生纖維要避免a型拉伸，必須具備一定的初始模量和較高的斷裂強度，才能經得起一定應力下的拉伸。分子量達不到一定值，是承受不起拉伸應力的。卷繞絲分子量合適，可拉伸性好。歸納：熔紡卷繞絲結晶度或取向度↑，E↑σ＊

↑ε斷裂↓；熔紡卷繞絲分子量↑，斷裂強度和斷裂伸長↑聚合物結構對應力—應變行為的影響④熔紡卷繞絲其它結構因素的影響卷繞絲內含較大的氣泡或固體粒子時，卷繞絲內出現裂縫或纖度波動時可拉伸性↓⑤濕紡凍膠體凝固絲網絡結構的影響凝固絲網絡骨架越細密最大拉伸比↑

凝固絲的溶脹度↑最大拉伸比↑可拉伸性先↑后↓（2）拉伸條件的影響①拉伸溫度的影響未取向結晶高聚物的典型拉伸曲線：T拉伸≤Tg，拉伸曲線呈a型（曲線1、2、3）T拉伸≥Tg、T↑，拉伸曲線呈c型（曲線4、5、6）T拉伸>Tg、T↑↑，拉伸曲線近似b型（曲線7、8、9）T拉伸↓，拉伸曲線由b→c→a型同種纖維在不同溫度下的拉伸特性②拉伸速度的影響VR↑，拉伸曲線由b→c→a型，σ＊

↑(c、a型)N↑(c型)VR↑，拉伸曲線的變化與降低T的影響類似VR達到一定值以上時，應考慮拉伸放熱對拉伸應力的影響，VR↑等效于T↑

低分子物的影響加強低分子物的增塑作用對纖維拉伸行為的影響與提高溫度類似

減小低分子物作用，拉伸曲線由b→c→a型

初生纖維線密度的影響線密度↓等效于T↑

線密度↑σ＊↑N↑，等效于T↓（三）拉伸過程中纖維結構與性能的變化1.拉伸過程中纖維超分子結構的變化（1）取向度的提高①不同取向結構單元非晶態(tài)高聚物的拉伸作用大尺寸取向小尺寸取向——拉伸溫度較低時晶態(tài)高聚物的拉伸作用—球晶發(fā)生形變形成新的取向態(tài)的折疊鏈結構形成分子鏈沿拉伸方向取向的完全伸直鏈晶體②取向度的變化規(guī)律隨著拉伸進行，取向度↑高度結晶的聚烯烴纖維，結晶取向fcr增加快,非晶取向fam的發(fā)展落后于fcr

通常fcr＞fam聚丙烯纖維拉伸后的結晶取向和非晶取向拉伸過程中fam對于強度有較大影響為了提高強度，應該進行高倍拉伸。

拉伸溫度：1－175℃2－150℃3－125℃4－100℃PAN：1－105℃干拉伸2－80℃水浴拉伸（2）結晶的變化結晶過程：成核階段和生長階段拉伸過程中相態(tài)結構無變化，如：無規(guī)聚苯乙烯PS，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA

拉伸過程中進一步結晶而使結晶度↑，如：PET、PVA

拉伸過程中原結晶結構被部分破壞而重建結晶結構，導致結晶度↓或↑，如：PP、PA2.拉伸過程中纖維性能的變化（1）密度和熔化熱初生纖維的密度和熔化熱隨拉伸溫度而↑熱誘導結晶非晶或低結晶度初生纖維的密度和熔化熱隨拉伸倍數而↑（取向誘導結晶）結晶度高的初生纖維的密度和熔化熱隨拉伸倍數而出現極小值原晶體破壞后再結晶聚丙烯纖維在60℃下拉伸時，密度ρ和熔融熱Hc對拉伸比的關系A—經熱處理的試樣b—拉伸前驟冷的試樣（2）強度、拉伸模量和屈服應力纖維的強度、拉伸模量和屈服應力隨拉伸倍數而↑，增大速度不同各種纖維的強度對拉伸倍數R的依賴關系

1—粘膠纖維2—聚乙烯醇纖維3—聚甲醛纖維4—PVA與乙烯基己內酰胺

5—聚酰胺和聚酯纖維6—聚丙烯腈纖維7—乙烯醇與N-乙烯基吡咯烷酮8—三醋酯纖維9——聚四氟乙烯纖維（3）斷裂伸長和總變形功拉伸倍數R↑，纖維的斷裂伸長和總變形功↓彈性變形功有一極大值幾種錦綸的變形彈性功對拉伸比的關系（曲線旁數字表示總纖度tex/復絲中單纖維根數）

（4）結構的均勻性T提高，熱拉伸時間越長，松弛過程進行完全，纖維的結構均勻性提高拉伸工藝計算及質量控制（一）工藝計算拉伸倍數名義拉伸倍數DR1=V2／V1

DR2=V3／V2

DR=DR1×DR2=V3／V1實際拉伸倍數=原絲纖度/成品絲纖度×（1-K）

k為拉伸打滑率牽伸輥線速度=熱輥直徑×3.14×c×頻率，c根據電機型號確定（二）拉伸質量控制1.第二牽伸機自緊壓輥經常出現斷絲、纏輥1.1當前的絲質量不好，弱絲多。1.2絲束干燥，易起毛。1.3剛開始生頭時，桶與桶之間絲條平衡時間差別大，絲條內部性質不一樣。1.4牽伸浴槽內溫度過高或過低。1.5第二牽伸機壓輥表面磨損起毛1.6油劑濃度偏低1.7浴槽內分絲棒或導流板刮絲2.動力電中斷處理方法2.1立即通知電儀人員查找故障原因。2.2關閉控制驅動部分（包括牽伸、卷曲、干燥、風機、油劑泵、水循環(huán)泵與潤滑油電機）2.3及時處理機臺上的未牽伸絲，將分絲架上的絲束剪斷，掛好等待開車。2.4清理牽伸崗位衛(wèi)生。2.5將故障排除后重新開車。3.絲束往邊上跑偏3.1下導絲架眼睛導絲孔位置未調節(jié)好。3.2浸油槽和牽伸浴槽中導絲桿位置未調節(jié)好。3.3疊絲機導絲輥未調整好4.第三牽伸機加熱輥經常纏輥

4.1未牽伸絲被帶入第三牽伸機。4.2原絲質量不太好，經第一段拉伸后絲束中含斷絲、毛絲較多。4.3第三牽伸機蒸汽壓力達不到設定要求，加熱輥表面溫度低。4.4個別加熱輥疏水器堵塞或冷凝水虹吸管損壞，輥內積水較多，輥表面溫度低。4.5蒸汽加熱箱蒸汽量不足。4.6第三牽伸機牽伸輥變形或表面起毛。5.牽伸浴槽溫度異常5.1油劑循環(huán)狀態(tài)不好，油劑泵有故障。5.2蒸汽總管壓力波動。5.3蒸汽調節(jié)閥工作狀態(tài)不佳，泄漏或調節(jié)不及時，旁通閥泄漏。5.4疏水器堵塞，加熱效果不好。5.5工藝設定有錯誤。5.6人為操作因素，冷油劑加得太多。6.拉伸絲中末牽伸絲含量多6.1拉伸點位置不太穩(wěn)定。6.2一、二段拉伸倍數及其分配比不符合工藝要求。6.3絲束所經過的各導絲器有磨損或毛疵。6.4原絲中有斷絲、毛絲、并絲以及絲束纏結。6.5原絲的預取向度、斷面不勻率和含油水率不符合要求。7.纏輥的處理方法

7.1如果纏輥時，一定要降速或停車處理，有纏絲檢測器的設備會自動停車，無纏絲檢測器的要手動停車。7.2低速運轉時，用長柄鉤刀鉤絲，精神要集中，在出口處鉤絲。7.3停車時，用長柄鉤刀鉤絲，在絲束入口處鉤絲，防止設備倒車時纏絲不易處理；有纏絲檢測器的各輥纏輥時，要在纏絲檢測器處將絲鉤斷，以便開車時將絲帶出。7.4將纏絲鉤斷后，拽下纏絲，剪去亂絲，將得頭掖到相鄰的絲片中。7.5低速啟動設備，運行出緊張熱定型機后，將毛絲剪凈，當纏輥絲過卷曲后，升速正常開車。8.過尾絲的處理方法8.1牽伸工看到尾絲出集束后，要跟著尾絲行進，并示意卷曲過尾絲。8.2防止尾絲刮纏到纏絲檢測器上，讓尾上順利通過牽伸。8.3輔助尾絲通過卷曲。拉伸工藝條件及其影響因素（一）拉伸設備導絲架上每個孔都鑲嵌著一個氧化陶瓷圈。陶瓷圈既光滑又耐磨，以保證絲束在導絲過程中不損傷或掛斷。導絲架上共有20個導絲孔，其中2個備用，18個分成三組，以形成后面拉伸過程中的三片絲。上油槽：補充油劑（存放過程部分油劑蒸發(fā)）八輥導絲機：分絲架（把纖維分成片狀）、導絲輥（給纖維一定張力，均勻喂入拉伸輥），一道七輥與導絲機的速比約1.03七輥拉伸機：第一道有冷卻輥；第二道第一輥有毛刷（清理廢絲）；第三道有導絲板減少絲束打滑，輥的直徑遞增0.25mm，318.20mm-319.20mm在第一、第二牽伸機上均設有橡膠壓輥，其作用如下：擠出經過油槽的絲束中多余的水分，保持穩(wěn)定的含油率，便于絲束在第三牽機上升溫快、定型效果好。增加拉伸輥與絲束間的摩擦力，減少絲束打滑，確保拉伸倍數穩(wěn)定，有效地控制拉伸點，提高拉伸質量。增加絲片寬度，促進纖維間的密合，使絲片厚薄均勻，有利于拉伸定型和卷曲。油水浴槽：拉伸時，絲束與金屬之間或絲束內各纖維之間的摩擦可能產生大規(guī)模靜電，從而妨礙拉伸工藝正常進行。同時集束期間盛絲桶上部絲束也比較干燥，容易產生毛絲。油劑浴槽的作用是使絲束得到適量的拉伸油劑，以保證絲束的拉伸加工性能。此外，絲束經過油劑浴槽時，在水流作用下逐漸被擴寬成為薄而均勻的絲片，有利于下一步均勻升溫。為了防止絲束在油浴中互相纏結，浴槽中還設有導絲桿，將18根絲束分為三片，三片絲在拉伸輥上分別進行拉伸。卷曲時再將三片絲重疊。過熱蒸汽箱：進一步加熱（二）拉伸工藝條件1.拉伸溫度：提高，絲條屈服應力和拉伸應力降低Tf﹥T﹥Tg二級拉伸工藝第一級拉伸：Tg以上，即在70~90℃Ⅰ、Ⅱ段→拉伸應力較小→要求的加熱溫度較低→熱水（含油劑）浴加熱，70~90℃第二級拉伸：拉伸應力較大→要求的加熱溫度較高→過熱蒸汽或沸水加熱，150（棉型）~180℃（毛型）

，使絲束表面溫度接近95-100℃2.拉伸速度：提高，生產能力提高，拉伸應力增加；可適當提高拉伸溫度，拉伸發(fā)熱絲束喂入速度υ1=30~45m/min出絲速度υ3=140~180m/min（毛型短纖維應低）→2803.拉伸倍數及其分配：N和最大拉伸倍數之間與成品纖維強度、原絲質量以及紡絲速度等有關；倍數增加，強力提高。民用絲：3.5~4.0倍；簾線絲不低于5倍總拉伸