紡嘴幾何形狀與材料性質及溫度對熔融紡絲纖維變異度之影響

Investigating the effects of spinneret geometry, material properties and temperature on the shape variation of fibers in the spinning process

黃琦冠(Qi-Guan Huang)

指導教授 ： 蘇淵源

國立臺北科技大學/工程學院/化學工程研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2009.00469

摘要

本研究是利用有限元素法搭配optimesh-3D re-meshing及EVSS /SU數值技巧，探討異型纖維熔融紡絲出紡口後纖維截面變異度問題。模擬所使用的材料分別為Co-Pet、Co- Nylon、Pet與Nylon，其材料參數則使用平板流變儀與毛細管流變儀測得之流變數據，經由polymat契合而獲得。異型紡嘴分別為W型、十字型與4C型。
第一部分W型，是使用PTT本質方程式來討論紡嘴形狀與溫度改變對纖維形狀的影響，由模擬得知適當的改變紡嘴幾何尺寸及提升光滑度有助於減少出紡口後末端纖維的變異度。至於非恆溫方面模擬結果顯示紡嘴溫度越高時，所得的末端纖維截面變異度越低。
第二部分十字型纖維方面，結果顯示在未考慮材料表面張力下，十字型紡嘴軸長的延伸及十字交叉面積的內縮皆可降低變異度。但當表面張力列入考慮後，紡嘴形狀改變對纖維變異度的影響會下降。
第三部分4C型則著重於探討紡嘴溫度對黏合長度的影響，經模擬低彈性表現之材料，如Pet、Nylon等顯示，溫度的提高不利於4C的黏合。

關鍵字

十字型 ； W型 ； 4C型 ； 有限元素法 ； 非恆溫

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Cross-type ； W-type ； 4C-type ； FEM ； non-isothermal

參考文獻

[5] R. H. Frith and W. Scott, ”Wear in External Gear Pumps: a Simplified Model”, Wear, Vol. 172, No. 2, pp. 121-126 (1994).55

[6] P. L. Shah, E. Steward and G. Yazbak, ”A Study of the Effect of the Extrusion Variables and Screw Design on the Thermal and Rheological Characteristics of Acetal”, Polymer Engineering and Science, Vol. 34, No. 15, pp. 1196-1201 (1994).

[7] K. Wilczynski, ”Computer Model for Single-Screw Plasticating Extrusion”, Polymer-Plastics Technology and Engineering, Vol. 35, No. 3, pp. 449-477 (1996).

[8] S. Kase and T. Matsuo, “Studies on Melt Spinning. I. Fundamental Equation on the Dynamics of Melt Spinning”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 3, pp. 2541-2554 (1965).

[9] S. Kase and T. Matsuo, “Studies on Melt Spinning. II. Steady-State and Transient Solutions of Fundamental Equations Compared with Experimental Results”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 11, pp. 251-287 (1967).