標籤:紡絲

化學纖維主要紡絲方法之一,簡稱濕紡。濕紡包括的工序是:(1)製備紡絲原液;(2)將原液從噴絲孔壓出形成細流;(3)原液細流凝固成初生纖維;(4)初生纖維卷裝或直接進行后處理。

1原理

將成纖高聚物溶解在適當的溶劑中,得到一定組成、一定粘度並具有良好可紡性的溶液,稱紡絲原液。也可由均相溶液聚合直接得到紡絲原液。高聚物在溶解前先發生溶脹,即溶劑先向高聚物內部滲入,使大分子之間的距離不斷增大,然後溶解形成均勻的溶液。整個過程所需時間很長,溶脹過程的速度對溶解速度有重要影響。高聚物溶液在紡絲之前,須經混和、過濾和脫泡等紡前準備工序,以使紡絲原液的性質均勻一致,除去其中所夾帶的凝膠塊和雜質並脫除液中的氣泡。在粘膠纖維生產中,紡前準備還包括熟成工序,使粘膠具有必要的可紡性。

2過程

紡絲原液被循環管道送至紡絲機,通過計量泵計量,然後經燭形濾器、連接管而進入噴絲頭(帽)。噴絲頭一般採用黃金與鉑的合金或鉭合金材料製成。在噴絲頭上有規律地分佈若干孔眼,孔徑為0.05~0.08毫米。從噴絲孔眼中壓出的原液細流進入凝固浴,原液細流中的溶劑向凝固浴擴散,凝固劑向細流滲透,從而使原液細流達到臨界濃度,在凝固浴中析出而形成纖維。濕紡中的擴散和凝固是物理化學過程,但某些化學纖維在濕紡過程中還同時發生化學變化。例如粘膠纖維,纖維素黃酸鈉分解成為纖維素再生纖維。

3速度

濕法紡絲速度(指卷取初生纖維的第一導絲盤速度)由於受溶劑和凝固劑雙擴散速度和凝固浴的流體阻力等限制,因此遠比熔紡速度為低。第一導絲盤的線速度與紡絲原液的擠出速度之比稱為噴絲頭拉伸比。濕紡拉伸比一般是很小的正值,目的是提高成形過程的穩定性。

4原液

紡絲原液是兼具粘性和彈性的彈粘體。原液從噴絲孔壓出時,有孔口脹大效應(巴勒斯效應),使擠出細流的直徑大於噴絲孔孔徑。濕紡過程中,脹大比一般為1~2。
在第一導絲盤的拉伸力作用下,擠出細流在越過最大直徑后逐漸變細,細化過程一直持續到原液細流完全固化為止。濕紡中細流直徑的變化不僅是拉伸形變的結果,而且還與質量傳遞過程有關。從噴絲頭到固化點的一段紡程為纖維成形區,是纖維結構形成的關鍵區域。
濕紡初生纖維由於含有大量液體而處於溶脹狀態。大分子具有很大的活動性,而且取向度很低,其形態結構與紡絲工藝條件關係極為密切。選擇和控制紡絲工藝條件,可製得不同橫截面形狀或特殊毛細孔結構和特殊性能的纖維。

5方式

濕紡有各種不同的成形方式,紡絲機也有各種不同的結構。例如有單浴法或雙浴法,有深浴法或淺浴法,有漏鬥成形或管中成形等。
濕法長絲紡絲機的卷繞裝置有離心罐式或筒管式。紡制短纖維時通常採用紡絲后處理聯合機,各紡絲部位成形后的初生纖維被集合成束,連續進行后處理。

6其他

濕紡不僅需要種類繁多、體積龐大的原液製備和紡前準備設備,而且還要有凝固浴、循環及回收設備,其工藝流程複雜、廠房建築和設備投資費用大、紡絲速度低,因此成本較高。製造切段纖維時可採用數萬孔的噴絲頭或集裝噴絲頭來提高生產能力。一般只有不能用熔體紡絲的合成纖維,例如聚丙烯腈纖維和聚乙烯醇纖維,才適於用高聚物溶液濕紡生產切段纖維和長絲束。
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