纤维加工工艺简介

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㈡化学纤维生产方法
⒈原料制备
化学纤维一般是高分子聚合物（成纤高聚物Fibreforming polymer），此成纤高聚物可直接取自于自然界， 也可由自然界的低分子物经化学聚合而得。 成纤高聚物具备的条件： ①线型的、能伸直的分子，支链尽可能少，没有庞大侧 基； ②高聚物分子之间有适当的相互作用力，或具有一定规 律性的化学结构和空间结构； ③高聚物应具有适当高的平均分子量和较窄的分子量分 布； ④高聚物应具有一定的热稳定性，其熔点或软化点应比 允许使用温度高得多。
☆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图1.切片纺丝法工艺流程图 1—切片料斗；2—螺杆挤出机； 3、3’—螺杆挤出机和计量泵传动装置； 4—纺丝箱体；5—吹风窗；6—甬道； 7—上油轮；8—导丝器；9—绕丝辊； 10—总上油轮；11—牵引辊；12—喂入轮； 13—盛丝桶；14—总绕丝辊
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（二）纺丝溶液的制备
凡高聚物的熔点高于其分解温度或无熔点， 多采用将高聚物溶解成流动的液体（纺丝 溶液）进行纺丝（如腈纶、粘胶纤维等） 纺丝熔液的制备有两种方法 ：
表2 三种基本纺丝成型法方法的特征
纺丝方法 熔纺法 干法 湿法
纺丝液状态 纺丝液浓度/% 纺丝液粘度/Pa· s 喷丝孔直径/mm 凝固介质 凝固机理
熔体 100 100～1000 0.2～0.8 冷却空气，不回 收 冷却
溶液或乳液 12～16 2×10～4×102 2～2×102 0.07～0.1 0.03～0.2 热空气或氮气， 凝固浴，回收、再 生 再生 脱溶剂（或伴有化 溶剂挥发 学反应）
化学纤维 一类是合成纤维，一类是再生 纤维 A、合成纤维是以石油为 原料，经化学聚合而成，主要 纤维材料有涤纶、锦纶、腈纶、 维纶、丙纶、氯纶、氨纶等B、 再生纤维，也叫做人造纤维， 是利用天然材料经制浆喷丝而 成，有再生纤维素与再生蛋白 质之分。其中最常用的是粘胶 纤维（再生纤维素纤维），它 具有棉、麻的主要特性，但强 力低于棉麻，且湿态强力更小。 再生蛋白质使用较少，甲壳质 纤维已经很成熟的用于当今医 学领域。
一是直接利用聚合后得到的聚合物溶液作为纺丝原液，称为一步法； 二是将聚合物溶液先制成颗粒状或粉末状的成纤聚合物，然后再溶解， 以获得纺丝液，称为二步法。
3.化学纤维的纺丝成型
★将纺丝熔体或溶液，用纺丝泵（或称计量泵）连续、定量而均匀地从喷
丝头的喷丝孔中压出，呈液体细丝状，再在适当介质中固化成细丝，这一过 程称为纺丝，这是化学纤维生产的核心工序 ●常用的纺丝方法根据纺丝流体制备的方法和液体细丝固化的方法不同，分 为熔体纺丝和溶液纺丝两类
△ 切片纺丝法灵活性强，停车开车方便，而且纺丝前对切片质量的选择余地较大，可以
调换。但工序较多，投资费用较大，劳动生产率较低，成本较高。目前对于生产产品 质量要求较高的帘子线，以及不具备聚合生产能力的企业，大多采用切片纺丝法。应 该指出的是熔体直接纺丝法是发展方向，国外大多数均采用此方法，我国在20世纪90 年代末和21世纪初已经建成多家大规模的涤纶熔体直接纺丝路线。
涤纶短纤维纺丝
⒈直接纺丝法：
聚酯熔体→熔体输送管→纺丝箱体→吹风窗（冷却固化）→甬道→给湿上油 →总上油→牵引→导丝→喂入→盛丝桶
⒉切片纺丝法
聚酯切片→切片料桶（氮气保护）→螺杆挤出机（进料、熔融压缩、计量均化） →弯管→纺丝箱体→吹风窗（冷却固化）→甬道→给湿上油→总上油→牵引 →导丝→喂入→盛丝桶
⒉溶液纺丝 溶液纺丝分为湿法纺丝和干法纺丝。 湿法纺丝：高聚物在溶剂（无机、有机）中配成纺
丝溶液后经喷丝孔流出细流，在凝固浴中凝固成型的方法
（该法适用于不耐热、不易熔化但能溶于某一种溶剂中的高聚物 ） 干法纺丝：纺丝溶液经喷丝孔流出细流，溶剂被加热
介质（空气或氮气）挥发带走的同时，使得高聚物凝固成 丝的方法 （干法纺丝要求采用易挥发的溶剂溶解高聚物 ）
纤维加工工艺简介
纤维分类介绍 化学纤维生产方法
原料制备 纺丝熔体或纺 丝溶液的制备 化学纤维的纺 丝成型 化学纤维的后 加工
㈠纤维的类别
天然纤维 常规的天然纤维有棉、麻、丝、毛， 随着科学技术的发展，新的天然纤 维又有出现，比如菠萝叶纤维与现 在普遍使用的竹纤维。它们都是大 自然奉献给我们的优质纺织纤维原 料。
/℃
300～350 300～350 180～220 200～230 215 265 —— ——
聚乙烯 等规聚丙烯 聚丙烯腈 聚氯乙烯 聚乙烯醇
（一）纺丝熔体的制备
★凡高聚物的熔点低于其分解温度的，多采 用将高聚物熔融成流动的熔体（纺丝熔体） 进行纺丝（如涤纶、锦纶、丙纶等） 熔体纺丝法用于工业生产有两种实施方法： 一是熔体直接纺丝；另一种是切片纺丝 （以涤纶短纤维纺丝为例）
⒈熔体纺丝是将成纤高聚物熔体经纺丝喷丝头流出熔体细流、在周围空气 （或水）中冷却凝固成型的方法。如涤纶、锦纶、丙纶等采用熔体纺丝方 法制得。此法流程短、纺丝速度高、纺丝速度一般为900～1200m/min，高 速纺丝可达3200m/min以上，成本低，但喷丝板孔数较少，长丝1～150孔； 短纤维300～800孔，高的可达1000～2600孔，甚至更多。若用常规圆形喷 丝孔，则纺得的纤维截面大多为圆形；采用异形喷丝孔，则纺得的纤维截 面为异形。该法适用于能熔化、易流动、不易分解的高聚物。
⒉纺丝流体（液）的制备
纺丝液的制备有熔体法和溶液法两种方法，分 别对应纺丝熔体和纺丝溶液
聚合物 表1 几种主要成纤高聚物的热分解温度和熔点 熔点/℃ 138 176 320 170～220 225～230 聚合物 聚己内酰胺 聚对苯二甲 酸乙二酯 纤维素 醋酸纤维素 热分解温度 熔点/℃ 热分解温度 /℃ 350～400 350～380 200～250 150～200 200～220
溶液 18～45
5.新型成纤技术
化学反应纺丝、复合纤维纺丝、干湿法纺 丝、乳液纺丝、悬浮纺丝、冻胶纺丝、液 晶纺丝、相分离纺丝
4.化学纤维的后加工
纺丝流体从喷丝孔中喷出刚固化的丝称为初生纤 维。初生纤维虽已成丝状，但其结构还不完善， 物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳 定性差，沸水收缩率很高，纤维硬而脆，没有使 用价值，还不能直接用于纺织加工。为了完善纤 维的结构和性能，得到性能优良的纺织用纤维， 必须经过一系列的后加工。后加工随化纤品种、 纺丝方法和产品要求而异，其中主要的工序是拉 伸和热定型。