按成纖高聚物的性質(zhì)不同,化學(xué)纖維的紡絲方法主要有熔體紡絲法和熔液紡絲法兩大類(lèi),此外,還有特殊的或非常規(guī)的紡絲方法。其中,根據(jù)凝固方式的不同,熔液紡絲法又分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。在化學(xué)纖維的生產(chǎn)時(shí),多數(shù)采用熔體紡絲法生產(chǎn),其次為濕法紡絲生產(chǎn),只有少量的采用了干法或其他非常規(guī)紡絲方法生產(chǎn)。
一. 熔體紡絲法
熔體紡絲法是將紡絲熔體經(jīng)螺桿擠壓機(jī)由紡絲泵定量壓出噴絲孔,使其成細(xì)流狀射入空氣中,并在紡絲甬道中冷卻成絲。目前,熔體紡絲法的紡絲速度一般為1000~2000m/min。采用調(diào)整紡絲時(shí),可達(dá)4000~6000m/min。噴絲板孔數(shù):長(zhǎng)絲為1~150孔,短纖維少的為400~800孔,多的可達(dá)1000~2000孔。噴絲板的孔徑一般在0.2~0.4mm。
熔體紡絲法的主要特點(diǎn)是卷繞速度高,不需要溶劑和沉淀劑,設(shè)備簡(jiǎn)單,工藝流程短,是一種經(jīng)濟(jì)、方便和效率高的成形方法。但噴絲頭孔數(shù)相對(duì)較少。近年來(lái),我國(guó)在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,已發(fā)展了低速多孔和高速短程紡,以生產(chǎn)丙綸和滌綸。合成纖維中的滌綸、錦綸和丙綸都采用熔體紡絲法紡絲。
二.溶液紡絲法
1. 濕法紡絲濕法紡絲是將溶液法制得的紡絲熔液從噴絲頭的細(xì)孔中壓出呈細(xì)流狀,然后在凝固液中固化成絲。由于絲條凝固慢,所以濕法紡絲的紡絲速度較低,一般為50~100m/min,而噴絲板的孔數(shù)較熔體紡絲多,一般達(dá)4000~2000孔。混法紡絲防得到纖維截面大多呈非圓形,且有較明顯的皮芯結(jié)構(gòu),這主要是由凝固液的固化作用而造成的。
濕法紡絲的特點(diǎn)是工藝流程復(fù)雜,投次大、紡絲速度低,生產(chǎn)成本較高。一般在短纖維生產(chǎn)時(shí),可采用多孔噴絲頭或級(jí)裝噴絲孔來(lái)提高生產(chǎn)能力,從而彌補(bǔ)紡絲速度低的缺陷。通常,不能用熔體法紡絲的成纖高聚物,才用濕法紡絲和生產(chǎn)短纖維和長(zhǎng)絲束。腈綸、維綸、氯綸和粘膠多采用濕法紡絲。
2. 干法紡絲干法紡絲是將溶液紡絲制備的紡絲溶液從噴絲孔中壓出,呈細(xì)流狀,然后在熱空氣中因溶劑聲速揮發(fā)而固化成絲。目前,干法紡絲的速度一般為200~500m/min,當(dāng)增加紡絲甬道長(zhǎng)度或紡紡制較細(xì)的纖維時(shí),紡絲速度可提高到700~1500m/min。干法紡絲的噴頭孔數(shù)較少,為300~600孔。
干法紡絲制得的纖維結(jié)構(gòu)緊密,物理機(jī)械性能和染色性能較發(fā),纖維質(zhì)量高。但干法紡絲的投資比濕紡還要大,生產(chǎn)成本高,污染環(huán)境。目前用于干紡絲產(chǎn)生的合成纖維較少,僅醋酯纖維和維綸可用此法。另外,對(duì)于既能用于干法紡絲,又能用濕法紡絲的纖維,干法紡絲更適合于紡制長(zhǎng)絲。
三.其他紡絲法
1. 復(fù)合纖維紡絲法
復(fù)合纖維紡絲法是將兩種或兩種上不同化學(xué)組成或不同濃度的紡絲流體,同時(shí)通過(guò)一個(gè)具有特殊分配系統(tǒng)的噴絲頭而制得。在進(jìn)入噴絲孔之前,兩種成分彼此分離,互不混合,在進(jìn)入噴絲孔的瞬間,兩種液體接觸,凝固粘合成一根絲條,從而開(kāi)成具有兩種或兩種以上不同組分的復(fù)合纖維。此法紡制的纖維分為:并列型、皮芯型和散布型等多種。
2. 異形纖維紡絲此法是用非圓形噴絲孔,制取各種不同截面形態(tài)的異形纖維。常見(jiàn)到形異纖維有三角形、Y型、星形和中空纖維等。
3. 著色纖維紡絲法此方法是在化學(xué)纖維的紡絲熔體或溶液中加入適當(dāng)?shù)氖咨珓?jīng)紡絲后直接制成有色纖維,該方法可提高染色牢度,降低染色成本,減少環(huán)境污染。
此外,還有相分離紡絲法、凍膠紡絲法、乳液或懸液紡絲法、液晶紡絲等紡絲方法。
熔體紡絲:將高聚物加熱至熔點(diǎn)以上的適當(dāng)溫度以制備熔體,熔體經(jīng)螺桿擠壓機(jī),由計(jì)量泵壓出噴絲孔,使之形成細(xì)流狀射入空氣中,經(jīng)冷凝而成為細(xì)條。
溶液紡絲:選取適當(dāng)溶劑,把成纖高聚物溶解成紡絲溶液,或先將高分子物質(zhì)制成可溶性中間體,再溶解成紡絲溶液,然后進(jìn)行紡絲。粘膠、維綸、腈綸多采用此法。溶液紡絲按凝固條件不同分為濕法紡絲和干法紡絲。
干法紡絲:利用易揮發(fā)的溶劑對(duì)高分子聚合物進(jìn)行溶解,制成適于紡絲的粘稠液。將紡絲粘液從噴絲頭壓出形成細(xì)絲流,通過(guò)熱空氣套筒使細(xì)絲流中的溶劑迅速揮發(fā)而凝固,通過(guò)牽伸成絲。(氯綸,腈綸,維綸,醋纖)
濕法紡絲:將成纖高分子聚合物溶解于溶劑中制成紡絲溶液,將紡絲溶液由噴絲頭噴出噴出后進(jìn)入凝固浴中,由于粘液細(xì)絲流內(nèi)的溶劑擴(kuò)散以及凝固劑向粘液細(xì)絲流中滲透,使細(xì)絲流凝固成絲條。
濕法紡絲的特點(diǎn)是噴絲頭孔數(shù)多,但紡絲速度慢,適合紡制短纖維,而干法紡絲適合紡制長(zhǎng)絲。通常同品種化學(xué)纖維利用干法紡絲較濕法紡絲所得纖維結(jié)構(gòu)均勻,質(zhì)量較好。
合成纖維的紡絲方法
合成纖維的紡絲概述
合成纖維的紡絲是將聚合物制成具有纖維基本結(jié)構(gòu)及其綜合性能的紡織纖維的過(guò)程
合成纖維的紡絲方法
主要分為3種
1. 熔融紡絲
將聚合物加熱熔融成熔體經(jīng)加壓通過(guò)噴絲頭噴射細(xì)流冷凝成絲。
2. 干法紡絲
將聚合物配置成溶液,經(jīng)加壓通過(guò)噴絲頭噴射細(xì)流,蒸發(fā)溶劑成絲。
3. 濕法紡絲
將聚合物配置成溶液,經(jīng)加壓通過(guò)噴絲頭噴射細(xì)流經(jīng)凝固池雙向擴(kuò)散而凝固成絲。
干法和濕法因都用溶劑溶解聚合物故都稱(chēng)溶液紡絲。
按成纖高聚物的性質(zhì)不同,化學(xué)纖維的紡絲方法主要有熔體紡絲法和熔液紡絲法兩大類(lèi),此外,還有特殊的或非常規(guī)的紡絲方法。
其中,根據(jù)凝固方式的不同,熔液紡絲法又分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。在化學(xué)纖維的生產(chǎn)時(shí),多數(shù)采用熔體紡絲法生產(chǎn),其次為濕法紡絲生產(chǎn),只有少量的采用了干法或其他非常規(guī)紡絲方法生產(chǎn)。
一.熔體紡絲法熔體紡絲法是將紡絲熔體經(jīng)螺桿擠壓機(jī)由紡絲泵定量壓出噴絲孔,使其成細(xì)流狀射入空氣中,并在紡絲甬道中冷卻成絲。目前,熔體紡絲法的紡絲速度一般為1000~2000m/min。
采用調(diào)整紡絲時(shí),可達(dá)4000~6000m/min。噴絲板孔數(shù):長(zhǎng)絲為1~150孔,短纖維少的為400~800孔,多的可達(dá)1000~2000孔。
噴絲板的孔徑一般在0.2~0.4mm。 熔體紡絲法的主要特點(diǎn)是卷繞速度高,不需要溶劑和沉淀劑,設(shè)備簡(jiǎn)單,工藝流程短,是一種經(jīng)濟(jì)、方便和效率高的成形方法。
但噴絲頭孔數(shù)相對(duì)較少。近年來(lái),我國(guó)在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,已發(fā)展了低速多孔和高速短程紡,以生產(chǎn)丙綸和滌綸。
合成纖維中的滌綸、錦綸和丙綸都采用熔體紡絲法紡絲。二.溶液紡絲法 1.濕法紡絲濕法紡絲是將溶液法制得的紡絲熔液從噴絲頭的細(xì)孔中壓出呈細(xì)流狀,然后在凝固液中固化成絲。
由于絲條凝固慢,所以濕法紡絲的紡絲速度較低,一般為50~100m/min,而噴絲板的孔數(shù)較熔體紡絲多,一般達(dá)4000~2000孔?;旆徑z防得到纖維截面大多呈非圓形,且有較明顯的皮芯結(jié)構(gòu),這主要是由凝固液的固化作用而造成的。
濕法紡絲的特點(diǎn)是工藝流程復(fù)雜,投次大、紡絲速度低,生產(chǎn)成本較高。一般在短纖維生產(chǎn)時(shí),可采用多孔噴絲頭或級(jí)裝噴絲孔來(lái)提高生產(chǎn)能力,從而彌補(bǔ)紡絲速度低的缺陷。
通常,不能用熔體法紡絲的成纖高聚物,才用濕法紡絲和生產(chǎn)短纖維和長(zhǎng)絲束。腈綸、維綸、氯綸和粘膠多采用濕法紡絲。
2.干法紡絲干法紡絲是將溶液紡絲制備的紡絲溶液從噴絲孔中壓出,呈細(xì)流狀,然后在熱空氣中因溶劑聲速揮發(fā)而固化成絲。目前,干法紡絲的速度一般為200~500m/min,當(dāng)增加紡絲甬道長(zhǎng)度或紡紡制較細(xì)的纖維時(shí),紡絲速度可提高到700~1500m/min。
干法紡絲的噴頭孔數(shù)較少,為300~600孔。 干法紡絲制得的纖維結(jié)構(gòu)緊密,物理機(jī)械性能和染色性能較發(fā),纖維質(zhì)量高。
但干法紡絲的投資比濕紡還要大,生產(chǎn)成本高,污染環(huán)境。目前用于干紡絲產(chǎn)生的合成纖維較少,僅醋酯纖維和維綸可用此法。
另外,對(duì)于既能用于干法紡絲,又能用濕法紡絲的纖維,干法紡絲更適合于紡制長(zhǎng)絲。三.其他紡絲法 1.復(fù)合纖維紡絲法復(fù)合纖維紡絲法是將兩種或兩種上不同化學(xué)組成或不同濃度的紡絲流體,同時(shí)通過(guò)一個(gè)具有特殊分配系統(tǒng)的噴絲頭而制得。
在進(jìn)入噴絲孔之前,兩種成分彼此分離,互不混合,在進(jìn)入噴絲孔的瞬間,兩種液體接觸,凝固粘合成一根絲條,從而開(kāi)成具有兩種或兩種以上不同組分的復(fù)合纖維。此法紡制的纖維分為:并列型、皮芯型和散布型等多種。
2.異形纖維紡絲此法是用非圓形噴絲孔,制取各種不同截面形態(tài)的異形纖維。常見(jiàn)到形異纖維有三角形、Y型、星形和中空纖維等。
3.著色纖維紡絲法此方法是在化學(xué)纖維的紡絲熔體或溶液中加入適當(dāng)?shù)氖咨珓?,?jīng)紡絲后直接制成有色纖維,該方法可提高染色牢度,降低染色成本,減少環(huán)境污染。此外,還有相分離紡絲法、凍膠紡絲法、乳液或懸液紡絲法、液晶紡絲等紡絲方法。
合成纖維
是化學(xué)纖維的一種。以小分子的有機(jī)化合物為原料,經(jīng)加聚反應(yīng)或縮聚反應(yīng)合成的線(xiàn)型有機(jī)高分子化合物,如聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺等。從纖維的分類(lèi)可以看出它屬于化學(xué)纖維的一個(gè)類(lèi)別。
生產(chǎn)合成纖維的基本原料源于石油。煉油廠的重整裝置和烴類(lèi)裂解制乙烯時(shí)副產(chǎn)的苯、二甲苯、丙烯,經(jīng)過(guò)加工后制成合成纖維所需原料(通稱(chēng)為單體)。以石油為原料制取合成纖維的途徑可表示如下:還有一些特種合成纖維不使用石化產(chǎn)品作原料,但它們產(chǎn)量少,不在日常生活中使用。
合成纖維的生產(chǎn)方法
合成纖維的生產(chǎn)首先是將單體經(jīng)聚合反應(yīng)制成成纖高聚物,這些聚合反應(yīng)原理、生產(chǎn)過(guò)程及設(shè)備與合成樹(shù)脂、合成橡膠的生產(chǎn)大同小異,不同的是合成纖維要經(jīng)過(guò)紡絲及后加工,才能成為合格的紡織纖維。高聚物的紡絲主要有熔融紡絲方法主要決定于高聚物的性能。熔融紡絲是將高聚物加熱熔融成熔體,然后由噴絲頭噴出熔體細(xì)流,再冷凝而成纖維的方法。熔融紡絲速度高,高速紡絲時(shí)每分鐘可達(dá)幾千米。這種方法適用于那些能熔化、易流動(dòng)而不易分解的高聚物,如滌綸、丙綸、錦綸等。溶液紡絲又分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。 濕法紡絲是將高聚物在溶劑中配成紡絲溶液,經(jīng)噴絲頭噴出細(xì)流,在液態(tài)凝固介質(zhì)中凝固形成纖維。干法紡絲中,凝固介質(zhì)為氣相介質(zhì),經(jīng)噴絲形成的細(xì)流因溶劑受熱蒸發(fā),而使高聚物凝結(jié)成纖維。溶液紡絲速度低,一般每分鐘幾十米。溶液紡絲適用于不耐熱、不易熔化但能溶于專(zhuān)門(mén)配制的溶劑中的高聚物,如腈綸、維綸。熔融紡絲和溶液紡絲得到的初生纖維,強(qiáng)度低,硬脆,結(jié)構(gòu)性能不穩(wěn)定,不能使用。只有通過(guò)一系列的后加工處理,才能使纖維符合紡織加工的要求。不同的合成纖維,其后加工方法不盡相同。
兩種,直接紡和間接紡(切片紡)。
化學(xué)纖維的主要成形方法之一,簡(jiǎn)稱(chēng)熔紡。熔紡的主要特點(diǎn)是卷繞速度高、不需要溶劑和沉淀劑,設(shè)備簡(jiǎn)單,工藝流程短。熔點(diǎn)低于分解溫度、可熔融形成熱穩(wěn)定熔體的成纖聚合物,都可采用這一方法成形。
熔體紡一般包括以下步驟:
熔紡包括以下步驟:①制備紡絲熔體(將成纖高聚物切片熔融或由連續(xù)聚合制得熔體);②熔體通過(guò)噴絲孔擠出形成熔體細(xì)流;③熔體細(xì)流冷卻固化形成初生纖維;④初生纖維上油和卷繞。
切片紡:切片紡絲就是在直接紡中加入將高聚物熔體經(jīng)鑄帶、切粒等紡前準(zhǔn)備工序而后送往紡絲的方法
直接紡的優(yōu)點(diǎn):流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、設(shè)備投資、規(guī)模大
切片線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn):工藝靈活,想紡啥就紡啥
化學(xué)纖維的制備,通常是先把天然的或合成的高分子物質(zhì)或無(wú)機(jī)物制成紡絲熔體或溶液,然后經(jīng)過(guò)過(guò)濾、計(jì)量,由噴絲頭(板)擠出成為液態(tài)細(xì)流,接著凝固而成纖維。此時(shí)的纖維稱(chēng)為初生纖維,它的力學(xué)性能很差,必須經(jīng)過(guò)一系列后加工工序才能符合紡織加工和使用要求。
后加工主要針對(duì)纖維進(jìn)行拉伸和熱定形,以提高纖維的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性。拉伸是使初生纖維中大分子或結(jié)構(gòu)單元沿著纖維軸取向;
熱定形主要是使纖維中內(nèi)應(yīng)力松弛。濕紡纖維的后加工還包括水洗、上油、干燥等工序。紡制長(zhǎng)絲時(shí),經(jīng)上述工序即可卷繞成筒;紡制短纖維時(shí)還須增加卷曲、切斷和打包等工序。用來(lái)生產(chǎn)紡織品的原料中,以棉、麻、絲、毛(羊毛)的歷史最悠久。但是天然資源畢竟有限,棉花的產(chǎn)量約有50千克/公頃,養(yǎng)蠶吐絲也要種桑樹(shù),增產(chǎn)羊毛則要發(fā)展畜牧業(yè)。因此,化學(xué)家開(kāi)始研究,利用價(jià)格更便宜、來(lái)源更豐富的原料來(lái)紡紗織布,它們便是化學(xué)纖維。
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