第八章 纺丝成网法工艺
§8-1 聚合物原料基本性能
§8-2 纺丝成网工艺原理与过程
§8-3 典型纺丝成网工艺与设备
§8-4 纺丝成网工艺与产品性能
第八章 纺丝成网法工艺
纺丝成网法是非织造材料生产的主要方法之一，
又被称为纺粘法。其原理是利用化纤纺丝的方法，将
高聚物纺丝、牵伸、铺叠成网，最后经针刺、热轧或
自身粘合等方法加固形成非织造材料。
第八章 纺丝成网法工艺
发展简况：
• 1959年美国Dupont公司首先成功开发聚酯纺丝成网法
非织造材料，同时期研制成功的，还有德国的
Freudenberg公司，德国的Lurgi公司也是该技术的先驱
者之一。
• 近十几年工艺技术取得突破性的发展，产品性能有很
大的提高，如产量提高，纺丝速度提高，单丝强度提
高，纤维细度降低，双组份纺粘以及SMS、SMMS复
合材料等。
• 目前产量超过80万吨，占世界非织造材料总产量的
30%。加工能力主要集中在西欧、美国、日本和中国。
第八章 纺丝成网法工艺
我国纺丝成网法工艺的发展情况
我国自1986年开始陆续从国外进口纺丝成网法生
产线，虽然起步较晚，但发展迅速。到2001年为止，
拥有纺丝成网法生产线超过70条，总生产能力约为23
万吨/年。
与国外先进水平相比，我国纺丝成网法工艺技术
尚存一定的差距，尤其是在产量、纺丝速度、成网宽
度、成网均匀度及纤维细度方面的差距还很大，有待
于进一步提高。
第八章 纺丝成网法工艺
特点：
• 工艺流程短，产量高
• 产品机械性能好
• 产品适应面广
• 可制得细纤维纤网
• 成网均匀度不及干法工艺
• 产品变换的灵活性较差
第八章 纺丝成网法工艺
纺丝成网法土工织物与干法针刺土工织物的技术
经济指标对比(%)：
对比项目 纺丝成网法 干法 备注
基建投资
100
63 1、原料为聚
丙烯；
2、产品定量
为200g/cm2；
3、年产量为
4000t。
劳动力需要 277
能源消耗 84
维修管理费 303
仓储保管费 233
生产成本 120
原料成本 242
制造费用 156
第八章 纺丝成网法工艺
产品应用：
• 聚丙烯：土工织物，簇绒地毯基布，涂层底布，
医卫材料，用即弃产品的包覆材料等。
• 聚乙烯：书籍封面材料，高级信封，包装材料等。
• 聚 酯：过滤材料，衬里材料，簇绒地毯基布，
农用材料，包装材料等。
• 聚酰胺：过滤材料，抛光材料，叠层织物底基等。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
纺丝成网非织造技术是传统纺丝工艺的延续，因
此，从理论上讲，任何成纤聚合物均可用于纺丝成网
工艺。但考虑到纺丝性能、生产成本以及产品性能等
因素，目前较多采用聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚酰胺。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
一、纺丝成网法聚合物原料的基本性能
纺丝成网法生产过程中聚合物经历了复杂的物理
变化，聚合物本身的性质对最终产品的质量起到至关
重要的作用。纺丝成网法聚合物原料基本性质通常包
括以下几个方面：
• 聚合物分子量和分布
• 高分子链结构对成纤高聚物性质影响
• 成纤高聚物分子间的作用力
• 高分子结构与结晶能力
• 成纤高聚物的热性质
不同聚合物原料还有不同的要求，如聚丙烯原料
的等规度和熔融指数，聚酯原料的粘度等。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
1、聚合物分子量和分布(MWD)
聚合物原料的分子量体现其聚合度的高低，分子
量及分子量分布对加工性能和成纤后的性能等具有明
显的影响。
分子量过高过低，均不利于丝束强力的提高，因
此纺丝成网工艺要求聚合物原料的分子量适中。
分子量分布对纤维结构的均一性有很大的影响，
分子量分布宽时，内部取向杂乱，表面存在不均匀裂
痕。分子量分布越宽，熔体粘弹性越显著，挤出膨大
现象越严重。因此纺丝成网工艺要求聚合物原料的分
子量分布要窄。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
－数均分子量 －粘均分子量
－重均分子量 －Z均分子量
典型分子量分布微分曲线
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
成纤高聚物的平均分子量和分子量分布是表征该高聚物
远程链结构的重要参数，它对于该高聚物的加工性能及所得
纤网的性能等具有明显的影响。当平均分子量相近时，分子
量分布宽度对流动曲线亦有明显的影响。
分子量分布宽度↑
剪切速率↓
非牛顿区负斜率↓
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
分子量分布相似时，平均分子量对流动曲线的影响
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
2、高分子链结构对成纤高聚物性质影响
主链结构：
当聚合物主链结构引入双键时，由于诱导效应或
共轭效应，而改变链中原子间的相互作用。引入与主
链原子不同价的原子、双键或环结构，则会改变链的
柔性。高聚物链的结构变化，均会改变分子间相互作
用力的大小，和改变链的构型和晶格，以及分子间距
离。
大分子链中侧基的性质 ：
改变大分子链中侧基的性质，使分子中的电子云
密度重新分布，改变键的长度、能量和极性。由于未
结合原子和基团相互作用而引起大分子链的柔性发生
改变，同时对大分子链的平衡构型、分子间的相互作
用力和晶格产生显著影响。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
高聚物特性支配的纤维性质(☆-影响)
高聚物的特性
纤维性质
抗拉强度 弹性模量 熔点 扩散和吸湿
分子量（链长） ☆ ☆ ／ ／
链刚性 ／ ☆ ☆ ／
结构规整性 ☆ ☆ ☆ ☆
分子间力 ☆ ☆ ☆ ☆
结晶能力 ☆ ☆ ☆ ☆
极性基团含量 ☆ ☆ ☆ ☆
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
3、成纤高聚物分子间的作用力
分子间的作用力包括范德华力（静电力、诱导力
和色散力）和氢键。
静电力是极性分子之间的引力，极性分子都具有
永久偶极，永久偶极之间的静电相互作用的大小与分
子偶极的大小和定向程度有关。
诱导力是极性分子的永久偶极与它在其他分子上
引起的诱导偶极之间的相互作用力。
大分子间的相互作用以氢键为最强。氢键可以在
分子间形成，如极性的液体水、醇、氢氟酸和有机酸
等都有分子间的氢键，在极性的高聚物如聚酰胺、纤
维素、蛋白质等中，也都有分子间的氢键。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
4、高分子结构与结晶能力
高聚物应具有一定规律性的化学结构和空间结构，
使可能形成最佳超分子结构的纤维。为制得具有最佳
综合性能的纤维，成纤高聚物应有形成半结晶结构的
能力。高聚物中无定型区的存在，决定了纤网中纤维
的柔软性、染色性、吸收性等。
成纤高聚物的结晶能力非常重要，结晶度在很大
程度上影响纺丝成网纤维的物理机械性能，通过结晶
作用，纤维中的大分子与其聚集体沿着纤维轴向排列
的取向状态才能固定下来。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
5、成纤高聚物的热性质
高聚物制造纺丝成网非织造材料的可能性和纤维
的性质与高聚物的热性质关系密切，高聚物的热性质
取决于分子链结构。高聚物在受热过程中将产生两类
变化。
• 物理变化：软化、熔融。
• 化学变化：环化、交联、降解、分解、氧化、水解等。
表征这些变化的温度参数是：玻璃化温度（Tg）、
熔点温度（Tm）和热分解温度（Td）。从非织造材料
应用的角度来看，聚合物耐高温的要求不仅是能耐多
高温度的问题，还必须同时给出耐温的时间，使用环
境以及性能变化的允许范围。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
典型成纤高聚物的Tm和Td
高聚物 热分解温度(C °) 熔点(C °)
聚乙烯 350～400 138
等规聚丙烯 350～380 176
聚丙烯腈 200～250 320
聚氯乙烯 150～200 170～220
聚乙烯醇 200～220 225～230
聚己内酰胺 300～350 215
聚对苯二甲酸乙二酯 300～350 265
纤维素 180～220 ／
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
6、聚合物降解
聚合物降解有助于修正聚合物熔体粘度和分子量
分布。通常有三种降解方式：化学、机械剪切和热降
解。纺丝成网工艺可采用氧或过氧衍生物来实现化学
降解，增加挤压速率、热量和熔体滞留时间均可达到
机械剪切降解和热降解的目的。
对于聚合物熔体来说，要求均匀发生降解，避免
聚合物熔体降解不一致而造成粘度不均匀，分子量分
布离散。同时还要求不能过度降解。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
7、含杂
聚合物原料中铝、钛、铁及灰分含量的增加，将
影响纤维的耐气候性能，同时缩短纺丝组件的使用周
期，引起生产成本上升。
因此，改善聚合物切片原料生产环境，优化切片
生产工艺，降低切片含杂量，可提高产品性能，有效
延长纺丝组件更换周期，减少耗能，降低产品生产成
本。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
二、纺丝成网法常用原料
(一)聚丙烯(PP)
聚丙烯是纺丝成网工艺常用的一种聚合物，主要
性能参数有等规度、熔融指数(MFI)和灰分。
纺丝成网工艺要求聚丙烯的等规度在95%以上，若
低于90%则纺丝困难。聚丙烯的结构式为：
[ CH2－CH ]n
CH3
在聚合过程中，因甲基在立体空间所取位置不同，
可产生三种构型的聚合物。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
如果把线型聚合物的主链看作是在同一平面内，
那么甲基都在主链同侧的，为等规聚合物；甲基依次
交替有规则地分布在主链平面两侧的，是间规聚合物；
甲基排列无规则的，是无规聚合物。
聚合物等规度直接影响纤维的各种性能，等规度
高，熔点高，易结晶，纤维的物理机械性能好，而且
耐化学药品的性能也高。
纺丝成网工艺要求聚丙烯的熔融指数(MFI)大于
27，熔融指数高，则熔体流动性好。通常情况下，聚
合物分子量提高，则熔融指数减小。
纺丝成网工艺要求将聚丙烯原料的灰分控制在
%以下。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
熔体指数（MFI）是纺丝成网、熔喷实际生产中对
原料性能的主要指标，其定义为：在一定的温度下，熔
融状态的高聚物在一定负荷下，10分钟内从规定直径和
长度的标准毛细管中流出的重量，单位为g/10min，熔体
指数越大，流动性越好。 。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
不同MFI聚丙烯切片的熔体粘度与切变率的关系
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
(二)聚酯(PET)
聚酯纤维工业化生产始于1953年，其性能优良，
强度和弹性模量较高，耐热和耐日晒性能高超，纺丝
成网工艺应用较多的原料。
聚酯的熔点比聚丙烯要高得多，纯PET的熔点为
267℃。工业化生产的PET熔点略低，一般在255～
264℃之间。熔点是PET切片的一项重要指标，如熔点
波动较大，则纺丝成网工艺中的加热温度条件要适当
调整。PET切片的熔点对纤维成形过程的影响不如分子
量的影响大。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
熔体粘度是PET熔体流变性能的表征，与纤维成形
好坏密切相关。影响熔体粘度的因素有温度、压力、
聚合度和切变速率等。
PET熔体粘度与切变速率有密切关系。通常，切应
力在×105达因/cm2以下为牛顿流动，以上为非牛顿
流动。当切片的分子量增大时，牛顿区变窄变长，且
温度对粘度的影响增大。
熔体粘度与分子量有关。分子量低于20000的PET
，其熔体粘度与温度呈明显的线性函数关系，而分子
量超过20000时，则呈非线性函数关系。纤维级的PET
的分子量通常为15000～22000。
随着温度的升高，熔体粘度依指数函数关系而降
低。随着PET分子量的提高，在相同温度下的熔体粘度
增加。而在不同温度下，熔体温度每增减10℃，大约
相当于特性粘数减增，这一点对生产控制颇有现实
意义。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
PET可能发生的降解有三种：热降解、热氧化降
解和水解。由于PET分子结构中存在酯基，在熔融时极
易水解，使分子量下降，影响纤维质量。因此，熔喷
前，PET切片必须进行干燥，使其含水率从％降到
％以下。PET切片干燥的目的不仅仅是除去水分，
还可提高切片的结晶度和软化点。PET切片造粒时，其
熔体铸带是在水中急剧冷却的，所得到的切片是无定
形结构，软化点较低。这种切片如不经过干燥，进入
螺杆挤压机后，会很快软化粘结，造成环结阻料。
PET切片干燥后，因发生结晶，使其软化点大大提高，
切片变得坚硬，且熔程狭窄，熔体质量均匀，不再发
生粘结阻料现象。
PET切片干燥后应密封充氮保护，以防止切片重新
吸湿。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
不同温度下PET熔体粘度与切变速率的关系η＝
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
PET干切片的吸湿性能
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
(三)聚乙烯
美国Dupont公司溶剂纺丝成网工艺采用线性聚乙
烯(LPE)，与聚丙烯相比，其结构没有长链分枝，而且
MWD分布较窄，因此更容易获得较细的纤维。此外，
LPE 通常具有较好的耐气候性，溶剂纺丝成网工艺制
成的非织造材料具有高强度、抗撕裂、耐穿刺、防水
透气、可印刷等特点。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
(四)聚酰胺(PA)
聚酰胺纤维是世界上最早投入工业化生产的合成
纤维。聚酰胺66发明于1935年，通过进一步的研究，
Carothers等人于1936～1937年又发明了用熔体纺丝法
制造PA66纤维的技术。1938年，德国的Schlack发明了
制取PA6及生产纤维的技术，PA6纤维于1941年开始工
业化生产。
纺丝成网工艺所用的聚酰胺主要是PA6，但用量
不及PP和PET。
对于聚合物，结晶固体才有鲜明的熔点，无定形
固体只有熔融温度范围或软化温度范围，部分结晶的
聚合物根据其结晶度而有宽或窄的熔融温度范围。聚
酰胺是一种部分结晶高聚物，具有较窄的熔融范围。
差热分析表明，PA6的熔点范围为220～226℃，PA66
为261～269℃。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
聚酰胺的熔体粘度与温度、剪切速率以及单体含
量等因素密切相关。随着水萃取物含量的增加，PA熔
体粘度呈下降趋势。
和聚酯一样，聚酰胺在纺丝成网工艺前必须进行
干燥，以防止聚酰胺熔融时发生水解。通常，干燥可
使聚酰胺的含水率从～％下降到％，同时伴
随着聚合物内部结构的变化。为了防止切片泛黄，
PA6干燥温度不得超过135，宜采用115～130℃。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
PA6表观粘度与剪切速率的关系
第八章 纺丝成网法工艺 §8-1 聚合物原料基本性能
PA6熔体粘度与水萃取物含量的关系
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
一、纺丝成网工艺类型
纺丝成网工艺按纺丝原理可分为：
• 熔融纺
• 溶剂纺
• 湿纺
目前，纺丝成网工艺以熔融纺丝为主，溶剂纺较
少，而湿纺未见有工业化生产的报道。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
熔融、干法、湿法纺丝的内容和特征
纺丝方法 熔融法 干法 湿法
纺丝原液的状态 熔融体 溶液 溶液或变性体溶液
原液的粘度（Pa·s） 1000~10000 200~4000 20~2000
喷丝孔直径（mm） ~ ~ ~
凝固介质 冷却空气 加热空气 凝固液
凝固机理 冷却 溶剂蒸发
脱溶剂和伴有反应的
脱溶剂
一般特征
卷取速度大
或纺丝速度高喷丝
孔孔数少~中
卷取速度中
或纺丝速度中
喷丝孔孔数少~中
卷取速度小
或纺丝速度小
喷丝孔孔数少~多
回收工序配备 无需回收工序 要回收、再生工序 要回收、再生工序
典型的聚合物原料
聚丙烯、聚酯、聚
酰胺6、聚酰胺66
醋酯、聚乙烯
聚氨酯
聚丙烯腈（一部分）
维纶（短纤维）
粘胶、铜氨纤维
聚丙烯腈（大部分）
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
二、纺丝成网工艺原理
指熔融纺丝成网工艺原理：
聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过
滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝束经气流冷却牵
伸后，均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经热粘
合、化学粘合或针刺加固后成为纺丝成网法非织造材
料。
工艺流程为：
聚合物切片→切片烘燥→熔融挤压→纺丝→冷却→
→牵伸→分丝→铺网→加固→切边→卷绕
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
熔融纺丝成网工艺原理
料斗
螺杆挤出机
计量泵 纺丝箱
冷却风
牵伸装置
分丝
至卷绕
加固
成网装置
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
三、纺丝成网工艺过程
(一) 切片烘燥
PET、PA切片用于纺丝成网工艺需进行烘燥。
1、目的
• 含水PET切片在熔融时会水解，使分子量下降，影响成
丝质量。
• 水在高温下汽化，可形成气泡丝，易造成纺丝断头或
毛丝。
• 含水PET切片是无定形结构，软化点低，在螺杆的加料
段易造成环结阻料现象，影响正常生产。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
2、烘燥原理
PET切片的含水形式有两种，一是吸附在切片表
面和细小缝隙中的吸附水，所占比例较大，容易去除；
另一种是存在于切片内部的氢键结合水，所占比例较
小，难以去除。
通常以热空气干燥PET切片，可分两个阶段，第
一阶段为预结晶阶段，热空气温度为120~150℃；第二
阶段为干燥阶段，热空气温度为160~180℃。
预结晶可提高PET切片的软化点，从而使切片不
易粘连，为加快干燥速度创造有利条件。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
PET切片的干燥进程
干燥时间(min)
干燥阶段预结晶阶段
10 20 30 40 50 60 70 80
H2O含量(%)
T=120℃ T=170℃
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
PET预结晶度与时间的关系
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
3、干燥设备
真空转鼓干燥装置：
容量700~6000kg，干燥时间10~24h，真空度一般
大于740Pa。
特点：
干燥质量高，更换品种容易，干燥过程中特性粘
度降低小，但干燥时间长，产量低。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
真空转鼓干燥装置
切片进出口
回转接头
检修进出口
夹层内通入蒸
汽或导热油
真空抽吸
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
RD型回转圆筒干燥装置：
设备结构简单，连续化生产，干燥效率高，但最
后干燥切片的含水量不均匀。
回风
切片
热风
回转圆筒
抄板
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
沸腾式干燥装置：
干燥效率极高，适合大规模连续生产，但设备较复杂。
空气
过滤器
除湿器 缓冲器 加热器
切片
振动筛
除尘器 预结晶器
沸
腾
干
燥
器
干切片
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
充填式干燥装置：
可保证切片干
燥时间一致，干燥
质量较好，可直接
连续喂入螺杆挤出
机料斗，设备也较
简单。
切片
空气
空气
干切片
水平搅拌
柱式搅拌
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
其它干燥形式：
• 回转圆筒+充填式
• 间歇式预结晶+连续充填式
• 沸腾式干燥+回转圆筒
• 微波、高频、远红外预干燥和预结晶
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(二)熔融挤压
固体切片进入螺杆后，首先在螺杆进料段被输送
和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气并逐渐熔化，
然后在螺杆计量段中进一步混和塑化，并达到一定的
温度，以一定的压力输送至后道工序。
螺杆挤出机：
纺丝成网工艺一般使用单螺杆挤出机，主要由螺
杆、套筒、传动系统、加料装置、加热和冷却装置等
构成。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
螺杆挤出机结构示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
螺杆挤出过程示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
螺杆挤出机的特征主要反映在螺杆结构上，有等
距不等深螺杆、等深不等距螺杆和不等深不等距螺杆。
实际生产中主要应用等距不等深螺杆，其又有四种形
式：长区渐变型螺杆、短区渐变型螺杆、突变型螺杆
和计量型螺杆。螺杆的结构特征如螺杆直径、长径比、
螺杆分段与分段长度、压缩比、螺距与螺槽深度等，
决定了螺杆挤出机的使用特性。
1、螺杆直径
通常指螺杆的外径，对挤出机有决定性的影响，
直径加大，挤出机产量增加，但加热和驱动能耗均增
加。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
2、螺杆长径比L/D
螺杆长径比指螺杆工作长度(不包括鱼雷头及附件
)与外径之比。聚合物切片在这个工作长度上被加热熔
化、压缩和输送。加热面积和切片停留时间都与螺杆
长度成正比。长径比大，有利于切片原料的混和塑化、
提高熔体压力和减少逆流以及漏流损失。因此，螺杆
挤出机的长径比有不断增大的趋势。
目前，加工塑料的螺杆L/D一般为15～20，加工纤
维时，L/D一般为20～30，甚至高达35，常用的是25～
30。如螺杆太长，聚合物切片在高温下停留时间增加，
对某些热稳定性差的聚合物会引起热分解，同时，机
械制造难度加大，所以，螺杆长度是有限度的。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
3、螺杆分段与分段长度
螺杆分进料段、压缩段和计量段，三段长度的分
配与被加工的聚合物切片性质有关。加工塑料等非结
晶聚合物时，由于此类聚合物没有明显的熔点，而且
有明显的高弹形变，因此需要螺杆的压缩段较长，一
般为螺杆全长的50～55％，聚合物切片原料在一个较
长的距离内逐渐被压缩、软化至熔融。而结晶型的成
纤高聚物有熔点，而无明显的高弹形变，因此加工此
类聚合物的螺杆的压缩段较短，如加工PET仅为螺杆直
径的4～5倍。由此，加工PET的螺杆进料段约为全长的
30％，压缩段约为全长的15％，计量混和段约为全长
的55％。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
4、压缩比
螺杆的压缩比是指螺杆进料口处螺槽容积与计量
段最后一个螺槽容积之比。等距不等深螺杆的压缩比
可用下式计算：
式中：D－螺杆直径
d1－进料口螺杆根径
d2－出料口螺杆根径
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
压缩比ε主要取决于聚合物性质、状态和切片截面
形状，通常为～，加工PET时，ε常采用左右，
加工PP时，ε最小为。
5、螺距与螺槽深度
螺杆直径一定时，螺距决定了螺杆的螺旋角，由
此影响螺纹的推进力。通常螺杆的螺旋角取17°38′，螺
距等于直径，螺杆制造时较方便。螺槽深度对产量和
质量均有较大的影响，深螺槽产量大，但对熔体压力
反应灵敏；螺槽浅则产量小，但塑化作用好，挤出量
稳定。加工PET时一般采用浅槽螺杆。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
6、螺杆与套筒之间的间隙
这是螺杆挤出机的一个重要的结构参数，特别是
在计量段，对螺杆挤出机的产量影响很大。通常，漏
流流量与间隙的三次方成正比，所以，在保证螺杆与
套筒之间不产生刮磨的条件下，应尽可能地采用较小
的间隙。通常，小螺杆间隙应小于，大螺杆应
小于。
普通螺杆是不带混炼结构的单螺纹螺杆，当螺杆
转速提高到一定程度时，聚合物原料在螺杆挤出机中
停留时间缩短，使物料来不及熔融就进入计量段，导
致熔体质量下降，挤出压力和挤出量波动。这主要是
固体切片在熔融过程中，固体床发生破裂，破裂后的
碎块失去控制，不能及时熔化而浮于熔体中。这种碎
块颗粒会引起熔体温度、压力的差异和影响残留水分
的排除。针对上述的问题，目前出现了一些新型螺杆，
主要有分离型螺杆、销钉型螺杆等。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
销钉型螺杆
销钉设置在压缩段与计量段之间，可将未熔融的
固相物料分离细化，以增加固相与液相的接触面积，
加速固相颗粒的熔融速度。设置在螺杆头部或计量段
的销钉，具有分流、剪切和混合的作用，通过销钉的
激烈搅拌，细化和粉碎熔体中的颗粒物料，促使其加
速熔化。设置销钉后，螺杆挤出机的产量和普通螺杆
相比，可以提高30％左右。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(三)纺丝
1、纺丝工艺过程
与传统纺丝类似，工艺过程为：
熔融挤压→过滤→静态混和→计量→熔体分配→
→挤出成形→冷却
过滤可去除聚合物熔体中一些凝胶和细小的固体
粒子。静态混和，是指聚合物熔体输送管道中静态混
和器对聚合物熔体的均匀混和作用。计量和熔体分配
可精确控制产量和纤维细度的一致性。
聚合物熔体从喷丝孔挤出，经历入流、微孔流动、
出流、变形和稳定的流变过程。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
聚合物熔体从喷丝孔挤出的流变模型
入流区
孔流区
出流区
挤出膨化胀大
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(1)入流
聚合物熔体从直径较大的空间挤入较小的微孔，
流动速度急剧增大，动能增加。熔体的分子构象也发
生改变，并贮存了一定的变形弹性能，称为“入口效
应”。熔体单位体积贮存的变形弹性能超过一定限度
时，将影响熔体的流动稳定。因此，入口导角越小，
熔体的流动越稳定。
纺PP时入口导角一般为30°~50°之间，纺PET时入口
导角一般在65°~70°之间。入口导角太小制造比较困难。
聚合物熔融指数上升有利于稳定流动。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(2)微孔流动
流动特点：
• 流速不同，靠近孔壁速度小，孔中心速度大，存在径
向速度梯度。
• 入口效应产生的高弹形变来不及消失，因为熔体在微
孔中的流速很高，通过时间仅10-4~10-3s。
如径向速度梯度过大，还会继续产生高弹形变。
当高弹形变达到极限值时，熔体细流就会产生破裂，
从而无法成纤。研究表明，径向速度梯度与微孔半径
的三次方成反比，因此，微孔大一些纺丝比较稳定。
纺PP时微孔直径一般为~，纺PET时微孔
直径一般在以下。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(3)出流
聚合物熔体从微孔挤出后即产生“膨化胀大”现
象，其原因是高弹形变的迅速恢复。膨胀严重时将出
现熔体破裂现象，此时丝条表面不光滑，出现波纹、
竹节或螺旋等外观。
熔体膨化胀大的程度可用膨化胀大率X来表示：
式中：DB－熔体细流膨化区最大直径
D－喷丝孔直径
研究表明，增大微孔直径和长度，升高纺丝温度，
均可使膨化胀大率 减小。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(4)变形与稳定
聚合物熔体离开出口区时，温度仍然很高，流动
性也较好，在张力的作用下能迅速拉伸变形。同时，
由于空气的冷却作用，熔体细流的温度越来越低，而
粘度越来越高，因此，粘流态的熔体细流逐渐变成稳
定的固态纤维。
如果不再创造新的拉伸条件，纤维直径将稳定不
变，但刚成形的初生纤维的性能是很低的。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
纺丝过程
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
2、主要设备
(1)计量泵
计量泵为外啮合齿
轮泵，齿轮啮合运转时，
齿轮啮合脱开使吸入腔
容积增大，形成负压，
聚合物熔体被吸入泵内
并填满两个齿轮的齿谷，
齿谷间的熔体在齿轮的
带动下紧贴着“8”字形
孔的内壁回转近一周后
送至出口腔，由于出口
腔的容积不断变化，聚
合物熔体得以顺利排出。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
计量泵每转输出的聚合物熔体量称为计量泵的公
称流量，泵的实际流量与理论流量之比称为泵的容积
效率。影响容积效率的因素很多，有泵结合面的密封
性能、造成熔体回流的间隙、转速、进出口熔体压力、
熔体粘度等。齿轮计量泵的总效率是容积效率和机械
效率的乘积。精度较高的齿轮泵，总效率通常为～
。
计量泵是一种高精度的纺丝部件，我国已有系列
化产品。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
计量泵标记示例
J R G - ×2
表示计量泵
表示熔纺，此外，
可用Y表示粘胶，S
表示腈纶，N表示维
纶
表示高压泵
表示公称流量，即每
转的流量为
表示为叠泵
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(2)纺丝组件
纺丝系统的重要部件，由箱体、熔体分配板、喷
丝板等组成。纺丝成网工艺可采用单块大型喷丝板，
也可采用多块小型板拼接而成，而且，矩形板应用较
多，圆形次之。
喷丝孔的直径应根据成纤聚合物熔体在喷丝孔中
流动的剪切速度梯度来决定，通常，喷丝孔直径和长
度大一些，纺丝比较稳定，尤其是对高粘度熔体的纺
丝有利。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
陶氏纺丝箱结构
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
喷丝板喷丝孔的结构
(a)圆柱形 (b)圆锥形 (c)双曲线形 (d)二级圆柱形 (e)平底
形
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
微孔直径对单纤维的最小纤度的影响 微孔直径对挤出膨化比的影响
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
L/ d0对聚丙烯挤出膨化比的影响
T=190°C 进料速率=
〔η〕=
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(四)冷却
该过程与熔体细流的变形同时进行。从喷丝板挤
出的丝束温度相当高，冷却可防止丝条之间的粘连和
缠结，配合拉伸，使粘流态的熔体细流逐渐变成稳定
的固态纤维。
纺丝成网工艺常采用单面侧吹和双面侧吹的形式，
冷却介质为洁净空调风，风量应保证流动方式为稳定
的层流状态，从而避免丝条振动，影响丝条的均匀性。
冷却过程伴随着结晶过程，初期由于温度过高，
分子的热运动过于剧烈，晶核不易生成或生成的晶核
不稳定。随着温度的降低，均相成核的速度逐渐加快，
熔体粘度增大，链段的活动能力降低，晶体生长速度
下降。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
意大利STP纺粘生产线，幅宽，生产规模为
3000t/y，侧吹送风量为16000m3/h。
国内经验：
送风温度：15~16℃(±1℃)
送风湿度：＞80%
送风余压：300~400Pa(±2%)
洁净程度：≤μm
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
骤冷室结构示意图
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(五)牵伸
1、取向
线性高分子的长度是其宽度的几百、几千甚至几
万倍，这种结构上悬殊的不对称性使它们在某些情况
下很容易沿特定方向作占优势的平行排列，称为取向。
2、牵伸的作用
刚成形的初生纤维强力低，伸长大，结构极不稳
定。牵伸的目的，在于让构成纤维的分子长链以及结
晶性高聚物的片晶沿纤维轴向取向，从而提高纤维的
拉伸性能、耐磨性，同时得到所需的纤维细度。
牵伸是手段，取向是获得的结果。取向后应使温
度迅速降到聚合物玻璃化温度以下，以“冻结”取向
结果，防止解取向。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
大分子的自然状态和取向的示意
(a)未取向的自然状态 (b)取向的大分子
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
纺丝成网的纤维拉伸过程不同于对传统化纤初生纤维的
拉伸作用。
拉伸工艺
指标性能
初生丝 拉伸丝 高速纺丝
非织造
Recofil气
流拉伸丝
△n×10-3 5~12 30~35 20~25 17~19
强度(cN/dtex) ~ ~ ~ ~
断裂伸长(%) >200 20~60 110~~200 >120
纺丝成网的纤维拉伸过程不同于对传统化纤初生纤维的
拉伸作用。
不同拉伸工艺制取的聚丙烯纤维的双折射(△n)
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
3、牵伸装置
主要方式有罗拉机械牵伸和气流牵伸，纺丝成网
工艺多数采用气流牵伸。气流牵伸是利用高速气流对
丝条的摩擦进行牵伸，分正压牵伸和负压牵伸。
气流牵伸的形式有喷嘴牵伸和窄缝牵伸，气流速
度达到3000~4000m/min或更高。
不同公司的牵伸装置和牵伸工艺有很大差别，近
期纺丝成网法工艺的技术突破，如纺丝速度提高，纤
维细度降低，主要是牵伸装置和牵伸工艺的技术突破。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
典型的纺丝成网和拉伸系统
(a)-机械拉伸纺丝成网 (b)-圆管式拉伸纺丝成网
(c)-圆形喷丝板狭缝拉伸纺丝成网
(d)-矩形喷丝板狭缝拉伸纺丝成网
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
典型的正压拉伸工艺 (DOCAN纺丝成网工艺 )
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
一种气流牵伸装置 喷丝板
冷却空气
牵伸空气
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
一种气流牵伸喷嘴结构示意图
1-拉伸空气
2-长丝
3-喷嘴
4-空压腔
5-整流板
6-环形狭缝
7-拉伸管
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
两种气流牵伸喷嘴结构示意图
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
一种长丝气流拉伸管示意图
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
机械-气流相结合长丝拉伸示意图
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
典型的纺丝成网抽吸式负压拉伸工艺
Recofil-Ⅰ型 Recofil宽幅狭缝气流拉伸装置
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
一种气流牵伸装置
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(六)纺程上作用力分析
机械牵伸：
重力Fg
表面张力Fs
惯性力Fi
摩擦阻力Ff
流变阻力Fr
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(六)纺程上作用力分析
气流牵伸：
无“波动”时气流拉伸 “波动”时气流拉伸
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(七)分丝
将经过牵伸的丝束分离成单丝状，防止成网时纤
维间互相粘连或缠结。常用形式有：
• 气流分丝法
利用空气动力学的coanda效应，气流在一定形状
的管道中扩散，形成紊流达到分丝目的。
• 机械分丝法
丝束牵伸后与挡板等撞击达到分丝目的。
• 静电分丝法
丝束牵伸后经过高压静电场或摩擦带电达到分丝
目的。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
一种摆丝成网机构
1-气流分丝器出口
2-摆丝辊
3-丝束
4-成网帘
5-吸风
6-纤网
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(八)铺网
控制经牵伸和分丝的长丝以一定的方式铺放到凝
网帘上，主要有两种控制方式：
• 气流控制
利用气流扩散和附壁效应使长丝束按一定方式铺
放到凝网帘上，如圆周运动或椭圆运动；也有利用侧
吹气流交替吹风使长丝左右摆动而铺置成网。
• 机械控制
利用罗拉、转子、摆片或牵伸分丝管道的左右往
复运动将丝束规则地铺放到凝网帘上。
纺丝成网工艺的成网均匀度不及干法工艺，产品
单位面积质量越小，cv值越大。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
狭缝牵伸铺网
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
牵伸摆丝铺网
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
(九)加固
主要方式有：
• 热粘合
聚丙烯薄型产品采用热轧。
• 针刺加固
厚型产品采用，可配高速针刺机，如Dilo公司的
DI-LOOM OD-ⅡSC或Fehrer公司的NL3000。
• 自身粘合
如PA66纤网采用盐酸水溶液处理产生自身粘合，
已较少应用。
此外，还有针刺加固→高温拉幅定型→化学粘合
等组合加固和后整理的方法。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
PP纤网面密度、纤维细度与加固方式
500
200
100
50
20
10
1000
面密度(g/m2)
17 纤维细度
(dtex)
热粘合
针刺
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
PET、PA纤网单位面积质量、纤维细度与加固方式
500
200
100
50
20
10
1000
面密度(g/m2)
17 纤维细度
(dtex)
热粘合
针刺
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
四、溶剂纺丝成网工艺原理与过程
溶剂纺丝成网工艺是美国Dupont公司开发的专利
技术，也可称作闪蒸法、闪纺法和瞬时溶剂挥发纺丝
成网法，其产品名称为“Tyvek”，具有高强度、抗撕
裂、耐穿刺、防水透气、可印刷等特点。
工艺原理与过程：
将LPE溶于200℃的二氯甲烷中，浓度为13%，并
以CO2在的压力下饱和制成纺丝溶液，然后从
刀口状的喷丝孔中喷出，长丝丝束直径约1120dtex，喷
出速度约为10~11km/min。丝束喷出过程中，二氯甲烷
瞬间挥发，丝束变细，并形成速度梯度，从而使丝束
得到牵伸，形成~的超细单纤维，其取向度
极高，强度很大。同时采用静电分丝和凝网技术，使
纤维成网，再经热轧加固后成为溶剂纺丝成网法非织
造材料。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
溶剂纺丝成网工艺示意
挡板 喷丝板
纺丝溶液
分丝静电器
凝网静电器
热轧加固
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
溶剂纺丝成网喷嘴示意图
1－聚乙烯溶液入口 2－聚乙烯溶液输入管
3－减压孔 4－减压室 5－喷丝孔
6－喷丝口 7－纺丝喷流
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
Tyvek纤网结构
第八章 纺丝成网法工艺 §8-2 纺丝成网工艺原理与过程
Tyvek纺粘非织造材料的应用
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
典型的纺丝成网工艺：
• DOCAN法，德国Lurgi公司专利，现已被德国Zimmer
公司收购。
• Reicofil法，德国Reifenhaeuser公司在原民主德国Kride
纺丝成网技术上发展而成。
• Typar法，美国Dupont公司开发的纺丝成网技术。
• Cerex法，美国Monsanto公司开发的以PA66为原料的纺
丝成网技术。
• Freudenberg法，德国Freudenberg公司开发的纺丝成网
技术。
• Rhone Poulenc法，法国Rhone Poulenc公司开发的纺丝
成网技术，产品名称为Bidim。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
典型的纺丝成网工艺
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
一、NWT纺丝成网工艺与设备
由意大利NWT公司提供技术与设备。
适合加工纤网单位面积质量为15~1000g/m2，幅宽
~，螺杆直径为φ120mm，气流窄缝牵伸系统，
摆丝铺网，热轧或针刺加固。
生产设备主要由喂料系统、干燥系统、螺杆挤出
机、纺丝箱体、气流牵伸装置、摆丝器、成网机、热
轧或针刺机和分切卷绕机等组成。
生产PP产品工艺流程：
PP切片→气流输送→纺前料斗→熔融挤压→熔体过滤
→纺丝、冷却、牵伸→分丝→铺网→热轧或针刺→分
切卷绕→成品
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
生产PET产品工艺流程：
PET切片→料斗→振动筛→切片干燥→纺前料斗→熔
融挤压→熔体过滤→纺丝、冷却、牵伸→分丝→铺网
→热轧或针刺→分切卷绕→成品
(一)切片干燥
采用填充式干燥装置，由两部分组成，第一部分
是结晶器，设搅拌器防止切片结块；第二部分为干燥
器，干燥时间为7~8h，生产能力为3t/d。
对PET切片，要求软化点＞258℃，特性粘度为
~，对PP切片，要求熔融指数为27~33，非等
规含量≤%，此外，还有分子量分布、灰分和切片大
小等要求。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
(二)纺丝与牵伸
采用单螺杆卧式挤出机，螺杆直径为
φ120mm，长径比为28：1，过滤器为液压自动
切换，熔体总管及纺丝箱体均采用外循环式导
热油加热。
沿螺杆设7个加热区，加工PP时，各区平
均温度为210~230℃，加工PET时，温度达到
265 ℃左右。
从螺杆挤出机挤出的熔体经过滤器和熔体
总管进入纺丝箱体。纺丝箱体包括熔体分配管、
计量泵和纺丝组件。
计量泵由单独的变频电机驱动，常用转
速为20~30rpm。
计量泵输出的熔体经过滤混和后进入纺
丝位。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
工作幅宽3m时，纺丝位有23个。每个纺丝位由一
个喷丝头和一块矩形喷丝板组成，并配一个熔体分配
管和一个计量泵。
喷丝板规格为580×94 ×，每块喷丝板上有
243个喷丝孔，纺PP时孔径为。23块喷丝板并列
排列成一排，单板长度方向与凝网帘运行方向呈15°夹
角。
冷却吹风形式为两侧吹风，吹风长度为400mm，
气流压力由调节阀通过计算机进行控制，冷却风经过
滤以防止杂质进入丝束。
(三)分丝铺网
气流分丝+摆丝辊摆动，摆丝辊最高频率为
400rpm。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
成网机由成网帘、托板、吸风道、主传动辊、被
动辊及防跑偏装置等组成。成网帘设静电消除器。厚
型产品速度为2~20m/min，薄型产品速度可达到
100m/min以上。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
(四)加固
1、热轧
适用于15~150g/m2薄型纤网，加工PP时，轧辊温
度为150℃左右，线压力为392~441N/cm左右。
2、针刺
适用于200~1000g/m2厚型纤网。
(五)后整理
可配喷淋装置和热定型装置。
(六)产品特点
纵向强力低，横向强力高，如40g /m2 PP产品的纵
向断裂强力为51N/5cm，纵向断裂伸长率为54%，而横
向断裂强力为87N /5cm，横向断裂伸长率为48% 。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
二、DOCAN纺丝成网工艺与设备
德国Lurgi公司的专利。常用原料为PP，第一条以
PET为原料的工业化生产线于1994年投产。
(一)原料要求
• PP：MFI27~32，灰分＜4ppm，无规度＜%；
• PET：含水＜~%；
• PA：含水＜%，氮封。
(二)厂房要求
占地面积为18×48m2，其中，要求12m长的厂房高
度为12m，其余36m的厂房高度为7m。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
DOCAN纺丝成网工艺示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
(三)主要技术特点
• 螺杆挤出机
6个加热区，1个冷却区。
• 螺杆长径比
纺PA为24：1，纺PP为30：1。
• 纺丝系统
计量泵、管道、纺丝箱体均用联苯加热，熔体温
度误差为±1~℃。矩形喷丝板，45×20cm，分成7个
喷丝孔区，纺时，每个区有150个喷丝孔；
纺~时，每个区有100个喷丝孔。纺PP时喷
丝孔孔径为；纺PET时为~，如产品幅
宽加大，可增加喷丝板块数，并扩大螺杆挤出机生产
能力。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
喷嘴与拉伸
锥形喷嘴，直径为8~9mm。气流压力达到
469~516Kpa(20~22个大气压)，气流速度达倍音速
以上。纺丝拉伸速度可达3500~4000m//min，改进后可
达5500m/min。喷头拉伸倍数达200倍。喷嘴下面的喷
管长4~5m。
分丝
喷管出口处为扁平扇形的分丝器，其口径突然增
大，利用气流的扩散降速达到分丝目的。成网时，纤
维的运动速度已降至20~200m/min。
成网
摆动式铺网，成网帘下设吸风装置。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
幅宽
最小为90cm，最大约5m，以~4m为多。
生产速度
最高产量800kg/h，纤网单位面积质量80g/m2时，
生产速度为30~50m/min；纤网单位面积质量20g/m2时，
生产速度达80~100m/min。
(四)产品性能特点
• MD：CD最佳为：1。
• cv值：20~50g/m2时，cv＜16%；
50~200g/m2时，cv＜12%；
250~500g/m2时，cv＜8%。
• 机械性能：
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
• 机械性能：
250 g/m2纤网，针刺密度200刺/m2时：
纵向断裂强力：800N/5cm
纵向断裂伸长率：70~80%(经热定型)
横向断裂强力：600N /5cm
横向断裂伸长率：80~100%(经热定型)
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
三、Reicofil纺丝成网工艺与设备
德国Reifenhaeuser公司的技术。
(一)原料要求
可采用PP、 PET和 PA原料，一般要求PP 的MFI
为27~32，灰分＜%。
(二)厂房要求
设备结构紧凑，占地面积小，要求厂房高度大于
6m即可。
(三)主要技术特点
• 纺丝
配置两个投料计量装置，一个可加入色母粒，以
便生产有色产品。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil-Ⅰ型纺丝成网工艺示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
螺杆挤出机有6个加热区，螺杆长径比为30：1，
螺杆直径有70mm和90mm两种，分别加工和
幅宽的产品。
矩形喷丝板长宽为1422×106mm，共有4100个喷
丝孔，呈倾斜排列，孔径为。生产幅宽的
产品时，用2块喷丝板连接起来。
喷丝板下方是双侧冷却风管，冷却空气以1m/s的
速度对丝束进行冷却。风管下方是象百叶窗一样的导
流板，在此补入负压牵伸所需的气流。
拉伸
该设备利用负压进行牵伸。2台驱动功率为75kw的
风机在凝网帘下抽吸，使窄缝式拉伸通道中产生自上
而下的气流，形成对丝束的牵伸。构成拉伸通道的两
侧板间距离可调节，以控制拉伸程度。由于不采用高
压空气，故耗能较少。拉伸通道中气流速度一般为
3000m/min。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
采用气流分丝和抽吸凝网。
负压牵伸虽能耗小，但拉伸取向作用不够强，单纤维
细度差异大，单纤维强度不够大，产量较低。
切边废料立即回用。
纤网单位面积质量为50~400g/m2，生产速度为
~28m/min，产品纵横向强力较接近。
近期推出的Reicofil-Ⅱ型和Ⅲ型纺丝成网工艺与设
备有较大的改进，如Reicofil-Ⅲ型采用双螺杆挤出机和
正压牵伸，纤维细度最细可达~，纤网最小单
位面积质量为10g/m2，长丝速度可达到3000m/min。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil-Ⅳ型纺丝成网工艺示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil纺丝成网产量对比
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil-Ⅲ与Ⅳ型纺丝成网多头产量对比
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil纺丝成网生产速度对比
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil纺丝成网纤维速度对比
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil纺丝成网纤维细度对比
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil-Ⅲ与Ⅳ型纺丝成网细纤维细度时产量对比
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil纺丝成网生产线
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Reicofil SSSS纺丝成网生产线
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
四、纺丝成网工艺与设备
由意大利 Impianti公司提供技术与设备。
(一)主要技术特点
• 纺丝
螺杆挤出机有7个加热区，每个加热区加热功率为
12kw，螺杆长径比为30：1，螺杆直径为160mm，由
250kw的直流电机驱动。另外，还有1台小型挤出机用
于回收边料。
每块圆形喷丝板有70个喷丝孔，孔径为。
产品幅宽时，共有56块喷丝板。采用小型喷丝板
更换时较容易，但对成网均匀性不利。
丝条挤出后采用侧吹风冷却，冷却室温度控制较
高，一般为30~40℃，以便拉伸。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
纺丝成网工艺示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
拉伸
每块喷丝板下方有一套长为1m的拉伸管，分前后
两排交错排列，每排28个。拉伸管喷嘴处气流压力为
(大气压)，拉伸倍数为500倍，拉伸速度为
2500~3300m/min。
分丝
丝束从拉伸管里出来后，与一挡板发生碰撞而分
丝，并由摇板铺放到凝网帘上。摇板的摇摆频率为500
次/min。
拉伸管交错排列，可保证成网具有一定的均匀度。
凝网帘下采用吸风，可防止气流反弹造成纤网混
乱。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
拉伸管排列示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
产量
幅宽，纤网单位面积质量为50g/m2，则产量
为350kg/h。
能耗
装机容量为1200kw，实际使用约600kw，耗用冷
却水25m3/h，压缩空气30m3/min，压力为×105Pa。
长丝特点
单纤维细度为~，纤维强力较高。
由此，该生产线能耗较大，螺杆直径与整线的产
量也不匹配。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
五、NKK纺丝成网工艺与设备
日本纺丝成网工艺技术起步较晚，但发展很快。
日本高度纸公司是日本较早从事纺丝成网非织造材料
生产的公司之一，1986年引进德国纺丝成网工艺技术，
在此基础上开发了具有特色的纺丝成网工艺技术，并
与日本神户制钢公司一起提供纺丝成网技术与设备。
(一)工艺流程
聚合物切片(或加色母粒)→干燥→熔融挤压→纺丝→
→冷却成形→气流拉伸→铺网→电感应热轧→成卷
(二)主要技术特点
• 纺丝与牵伸
采用整块喷丝板，最长达。新型气流拉伸装
置，纺丝速度在4000m/min以上。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
产品性能
成网均匀度较好，单纤维断裂强力较高，断裂伸
长较小，MD：CD约为2：1左右。
产品定量
(g/cm2)
断裂强度(× 断裂伸长率(%)
纵向 横向 纵向 横向
30 8 4 30 30
50 18 9 30 30
100 30 12 30 30
150 45 30 30 30
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
NKK纺丝成网工艺示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
六、 Ason纺丝成网工艺与设备
由美国Ason公司提供技术与设备。
主要技术特点：
• 纺丝距离可调，可适应不同的原料。
• 纺丝线高度较小，为~1m，而其它纺丝成网工艺为
2~4m。
• 牵伸装置距离喷丝板较近，冷却空气用量较少，熔体
细流在较高的温度下牵伸，可以较低的牵伸力、较高
的纺丝速度制得较细的纤维，纺丝速度高达
4000~8000m/min，单纤维细度在1dtex以下，纤维的取
向和结晶度提高。
• 纺丝速度与凝网帘速度差较大，有利于长丝无规排列，
成网均匀性好。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Ason纺丝成网工艺技术结合了熔喷工艺技术，优
化了纺丝成网工艺，是纺丝成网工艺技术的一次突破
创新。前面提及的NKK纺丝成网工艺，也有类似的特
点。
Ason纺丝成网工艺技术生产的非织造材料，其强
度、热稳定性、纤维覆盖性能等均有明显提高，部分
产品性能接近SMS材料，其工艺技术具有高质、高产
和低能耗的特点。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
Ason纺丝成网工艺示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
基于熔喷原理的纺丝成网工艺示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
七、Typar纺丝成网工艺
1-喷丝板
2-长丝
3-高压电极
4-接地
5-静电发生器
6-气流拉伸
7-高压空气
8-成网帘
9-电极板
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
八、Cerex纺丝成网工艺
1-喷丝板 2-丝束 3-气流拉伸 4-成网帘 5-纤网 6-轧辊
7-氯化氢气室 8-轧辊 9-水浴 10-烘筒
11-自身粘合Pa66非织造材料
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
九、Freudenberg纺丝成网工艺
1-挤出装置
2-纺丝箱
3-气流拉伸
4-长丝
5-成网帘
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
十、Rhone Poulenc纺丝成网工艺
1-喷丝板
2-长丝
3-压缩空气
4-气流拉伸
5-偏转板
6-成网帘
7-吸风
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
十一、离心纺丝成网工艺
1-挤出机
2-计量泵
3-纺丝组件
4-回转轴
5-电动机
6-特殊纺丝板
7-丝束
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
十二、RIETER公司的PERFOBOND纺丝成网工艺
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
RIETER公司的PERFOBOND纺丝成网工艺
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
十三、 SMS复合工艺与设备
薄型纺丝成网法非织造材料具有良好的力学性能，
但孔隙尺寸较大，抗渗透性较差。而熔喷法非织造材
料具有超细纤维的纤网结构，其过滤和屏蔽性能极好，
但由于其特殊工艺条件的限制，其抗拉强度较低。
由此，熔喷和纺粘工艺技术的组合产生了SMS复
合材料。SMS复合材料主要用于手术衣材料和手术室
帷幕材料，中间的熔喷法非织造材料可有效地阻隔血
液、体液、酒精及细菌的穿透，同时超细纤维的结构
又可保证汗液蒸汽顺利透过。而处于面层的聚丙烯纺
粘法非织造材料具有较高的强度和耐磨性，并且其长
丝结构保证无纤维绒头产生，有利于外科手术要求的
洁净环境。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
纺丝成网工艺与熔喷工艺的比较
比较内容 纺丝成网工艺 熔喷工艺
原料MFI 25~35 35~2000
能耗 较少 较多
纤维长度 连续长丝 长短不一的短纤维
纤维细度 15~40μm 粗细不一，平均＜5 μm
覆盖率 较低 较高
产品强度 较高 较低
加固方法 热粘合、针刺、水刺 自身粘合为主
品种变换 困难 容易
设备投资 较高 较低
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
SMS复合材料的结构
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
定量17g/m2时，SMS复合材料与纺粘非织造材料孔径比较
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
SMS复合工艺示意
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
十四、国产FN3000D 型纺粘PP热轧非织造布生产线
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
FN3000D 型纺粘生产线的牵伸装置
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
FN3000D 型纺粘生产线的控制
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
产量为6000吨/年的国产纺粘生产线
第八章 纺丝成网法工艺 §8-3 典型纺丝成网工艺与设备
纺丝成网工艺技术的进展
• 多头化，单线产量可达到2万t/y。
• 纺丝速度提高：
纺PET较多采用为5000m/min左右，纺PP为
2500~3000m/min左右。
J & M laboratories等公司报道纺PET可达
8000m/min，纺PP可达5000~6000m/min。Ason公司的
专利(US 6183684)，其纺丝速度可超过10000m/min。这
些公司声称都可以获得全牵伸丝FDY。
• 双组份技术趋于成熟。
• 微细旦技术，纺丝细度可达~。
• 纺粘/熔喷复合材料比例迅速增长。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
一、纺丝成网法非织造材料的结构与性能
与干法短纤维非织造材料相比，纺丝成网法非织
造材料为长丝纤网结构，具有良好的力学性能。但手
感较硬，均匀性均要差一些。
薄型纺丝成网法非织造材料与熔喷法非织造材料
相比，均匀性较差，孔隙尺寸较大，抗渗透性较差。
两者复合形成的SMS材料，可取长补短，既有较好的
力学性能，又有良好的屏蔽性能。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
纺粘针刺非织造土工布的基本技术要求(GB/T 17639-
1998)
规格 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 800
定量偏差(%) -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4
厚度(mm)
断裂强力
(kN/m)
断裂伸长(%) 40~80
CBR顶破强力
(kN)
等效孔径
O90(O95)(mm)
~
垂直渗透系数
(cm/s)
K×(10-1~10-3)，K=~
撕破强力(kN)
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
纺丝成网法非织造材料的典型应力-应变曲线
黑线-机织物
虚线-热粘合纺丝成网非织造材料
点线-针刺加固纺丝成网非织造材料
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
二、影响纺丝成网法非织造材料性能的主要因素
• 纺丝牵伸工艺影响单丝细度和强力。
美国Ason公司对PET和PP分别进行了纺丝成网实
验，以确定单纤维细度与拉伸性能的关系，实验条件
为纺丝成网挤出量
实验表明，在相同挤出量条件下，长丝细度下降，
其强力增加，断裂伸长减小。
随着纺丝速度的加快，纺丝线上丝束的张力增大，
致使成网长丝分子取向度随之增高。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
纺丝成网时纺丝速度对双折射的影响
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
纺丝速度对PET和PP纤网的拉伸强力，伸长的影响
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
PET纺丝成网纤维细度与纤维强力、伸长的关系
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
PP纺丝成网纤维细度与纤维强力、伸长的关系
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
PP纺丝成网非织造材料纤维细度与拉伸强力、断裂伸长的关系
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
喷丝孔吐出量Q对纤网的影响
纺丝成网过程中，纤维结构的形成不仅与纺丝速
度、气流速度有关，而且与喷丝孔吐出量有关。纺丝
成网工艺中纺丝速度相同时，若喷丝孔的吐丝量下降，
则丝条在纺程上所受压力相对增加，这有利于长丝的
取向、结晶和长丝细化。
吐出量(g/min/hole)
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
喷丝孔的孔数和孔径
理论上讲纺丝成网喷丝板的孔径在～范
围内均可纺丝。实际工程上选择孔径的依据是控制聚
合物熔体出喷丝孔的剪切速率范围。
聚酯纺丝成网工艺中常用喷丝孔直径范围～
；聚丙烯纺丝成网工艺中常用喷丝孔直径范围
～，聚酰胺时喷丝孔直径常用范围～
。喷丝孔的长颈比（L/D）选择在左右。
喷丝孔的排列和孔数对熔体细流的均匀冷却，良
好凝固成形有很大关系。圈形分布时喷丝板外圈的丝
条能均匀冷却，但当孔数较多时，内圈的丝条往往不
容易充分冷却。矩形分布，其优点是可以改进内层丝
条的冷却，但缺点是侧吹风迎风侧和背风侧丝条的冷
却条件不一致。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
冷却吹风条件
聚酯和聚烯烃类
的冷却吹风温度在8
～30℃范围内，冷却
吹风和聚合物丝条间
的温差至少在10℃以
上，才能较好的保证
丝条的均匀冷却。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
冷却风温度对纤度和强度的影响
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
成网工艺是影响产品均匀性和提高产量的关键。
成网技术分析：
• 击打摆丝
类似农业喷灌的击打头，击打频率800~1200Hz，
低克重纤网均匀性较差，易出现云斑。
• 附壁式摆丝
牵伸管出口处设横向摆动的摆丝辊，摆丝频率通
常在400Hz以下，网下吸力不足及气流波动时，易产生
并丝，产品纵横向强力比较小。
• 静电分丝
20kv高压静电分丝，但对气流不起作用，必须辅
以其它技术手段，才能实现牵伸后气流均匀降速的问
题。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
• 直接下落
仅为理想的均匀分丝，实际上风与丝出牵伸装置
后的惯性是不同的。因此并不能保证均匀成网。
• 通道分丝
让牵伸后的丝束进入特定几何结构的通道而散开
的技术，产品纵横向强力比较大，不易出现并丝。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
吸网技术
带走下落气流，控制丝束反弹，应设：
• 垂直吸风的导流均风孔板，20cm厚。
• 防止逆向气流吹翻纤网的压网关风辊和辅助风道。
压网关风辊：
纤网前进方向的网下吸风道边界处设一对轧辊夹
持纤网和输网帘，上辊直径较大，比较光洁，并设清
洁刀防止缠辊。下辊直径较小，通常采用橡胶辊。
采用压网关风辊应防止将不正常纺丝坠落的聚合
物熔体块压铸在输网帘上而造成吸风不匀。
辅助风道：
直接吸入气流压网或负压压网，与主风道的衔接
是易造成并丝的关键难点。
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
典型成网机结构图
第八章 纺丝成网法工艺 §8-4 纺丝成网工艺与产品性能
铺网技术
• 输网帘与行进速度的影响
• 补风环境的影响
• 空气湿度和纤维静电的影响
• 纤网边界的均匀性问题
第八章 作业
1、阐述纺丝成网工艺中熔融纺丝牵伸基本原理。
2、试列出纺丝成网工艺主要的牵伸方法，并比较它们的
特点。
3、分析胀大比对纺丝成网的纺速和成形稳定性的影响。
4、分析稳态纺丝时纺程上各种作用力。
5、名词解释：
粘均分子量、熔体指数(MFI)、热裂解现象、表观粘度、
取向度、结晶度、无定型区、 “Tyvek” 。
