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湿法纺丝

来源:纺织博物馆 发布时间:2012年05月30日

化学纤维主要纺丝方法之一,简称湿纺。湿纺包括的工序是:(1)制备纺丝原液;(2)将原液从喷丝孔压出形成细流;(3)原液细流凝固成初生纤维;(4)初生纤维卷装或直接进行后处理。

将成纤高聚物溶解在适当的溶剂中,得到一定组成、一定粘度并具有良好可纺性的溶液,称纺丝原液。也可由均相溶液聚合直接得到纺丝原液。高聚物在溶解前先发生溶胀,即溶剂先向高聚物内部渗入,使大分子之间的距离不断增大,然后溶解形成均匀的溶液。整个过程所需时间很长,溶胀过程的速度对溶解速度有重要影响。高聚物溶液在纺丝之前,须经混和、过滤和脱泡等纺前准备工序,以使纺丝原液的性质均匀一致,除去其中所夹带的凝胶块和杂质并脱除液中的气泡。在粘胶纤维生产中,纺前准备还包括熟成工序,使粘胶具有必要的可纺性。

纺丝原液被循环管道送至纺丝机,通过计量泵计量,然后经烛形滤器、连接管而进入喷丝头(帽)。喷丝头一般采用黄金与铂的合金或钽合金材料制成。在喷丝头上有规律地分布若干孔眼,孔径为0.05~0.08毫米。从喷丝孔眼中压出的原液细流进入凝固浴,原液细流中的溶剂向凝固浴扩散,凝固剂向细流渗透,从而使原液细流达到临界浓度,在凝固浴中析出而形成纤维。湿纺中的扩散和凝固是物理化学过程,但某些化学纤维在湿纺过程中还同时发生化学变化。例如粘胶纤维,纤维素黄酸纳分解成为纤维素再生纤维。湿法纺丝速度(指卷取初生纤维的第一导丝盘速度)由于受溶剂和凝固剂双扩散速度和凝固浴的流体阻力等限制,因此远比熔纺速度为低。第一导丝盘的线速度与纺丝原液的挤出速度之比称为喷丝头拉伸比。湿纺拉伸比一般为负值、零,或是很小的正值,目的是提高成形过程的稳定性。

纺丝原液是兼具粘性和弹性的弹粘体。原液从喷丝孔压出时,有孔口胀大效应(巴勒斯效应),使挤出细流的直径大于喷丝孔孔径。湿纺过程中,胀大比一般为1~2。

在第一导丝盘的拉伸力作用下,挤出细流在越过最大直径后逐渐变细,细化过程一直持续到原液细流完全固化为止。湿纺中细流直径的变化不仅是拉伸形变的结果,而且还与质量传递过程有关。从喷丝头到固化点的一段纺程为纤维成形区,是纤维结构形成的关键区域。湿纺初生纤维由于含有大量液体而处于溶胀状态。大分子具有很大的活动性,而且取向度很低,其形态结构与纺丝工艺条件关系极为密切。选择和控制纺丝工艺条件,可制得不同横截面形状或特殊毛细孔结构和特殊性能的纤维。

湿纺有各种不同的成形方式,纺丝机也有各种不同的结构。例如有单浴法或双浴法,有深浴法或浅浴法,有漏斗成形或管中成形等(见图湿纺各种成形方式示意图a浅浴成形1喷丝头b深浴成形2凝固浴c漏斗中成形3导丝盘d管中成形4卷绕装置)。

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