合成纤维第五章干法纺丝

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1、第五章干法纺丝（dryspinning）工艺原理第一节概述溶液干法纺丝是历史上最早制备化学纤维的成形方法。1884年世界上第一根人造丝—纤维素硝酸酯纤维就是用干法成形的。目前世界上干纺的主要产品是首先以DMF为溶剂生产的聚丙烯腈长纤维；其次以丙酮为溶剂的醋酯纤维——香烟滤嘴丝束。干法纺丝工艺流程纺丝液由计量泵输送到喷丝头经喷丝孔挤出的纺丝细流进入垂直甬道与热气流接触在热气流中随着溶剂的挥发，丝中聚合物浓度升高，丝条固化，丝条以一定的速度卷取，使丝条拉伸细化而形成初生纤维干法纺丝（1）成纤聚合物的熔点

2、在其分解温度之上，熔融时要分解，不能形成一定粘度的热稳定的熔体；（2）成纤聚合物在挥发性的溶剂中能溶解形成浓溶液。哪类POLYMER适合干纺？适于采用干法工艺生产纤维干法纺丝是目前世界上应用最广泛的氨纶纺丝方法。其纤度为1.1~246.4tex，纺丝速度一般为200~600m/min，有的甚至可高达1000m/min。干法纺丝工艺技术成熟，制成的纤维质量和性能都很优良。世界氨纶第一大厂商拜耳公司的Dorlastan氨纶纺丝工艺就是典型的干法纺丝。目前我国主要氨纶企业都采用干法纺丝技术，从全球氨纶工厂产

3、能情况来看，采用干法纺丝技术的产能也是占据主导地位。氨纶干法纺丝技术以美国杜邦、韩国晓星、日本东洋纺等为代表，不同生产专利商的纺丝聚合物合成方法、纤维的生产技术和加工过程具有独特的技术特征。干法纺丝过程中，通常要受到溶剂从丝条中挥发速度的限制，聚合物的固化速度较慢，这就决定了干纺工艺的如下特点：（1）纺丝液的浓度比湿法高，一般可达18%~45%，相应的粘度也较高，能承受比湿纺更大的喷丝头拉伸（2~7倍），易制得比湿纺更细的纤维；（2）纺丝线上丝条所受到的力学阻力远比湿纺小，纺速比湿纺高，一般可达300

4、~600m/min，但由于受到溶剂挥发速度的限制，干纺速度比熔纺低。（3）喷丝头孔数远比湿纺少，这是因为干法固化慢，固化前丝条容易粘连。一般干纺短纤维的喷丝头孔数在1200孔左右，而湿纺短纤维的孔数高达数万孔，因此干法单个纺丝位的生产能力远低于湿纺，干纺一般适于生产长丝。干法纺丝具有连续生产、纺丝速度高、产量大、销售收入高、污染少等优点；纤维质量及耐化学性和染色性比湿法纤维好。但干法纤维耐氯性较差，技术难度较大，需溶剂回收，生产成本相对较高。25第二节溶剂的选择与干法纺丝工艺干纺工艺的工序如下：溶解→

5、过滤→脱泡→纺丝→拉伸，拉伸以后的工序，根据产品的形态——长丝、短纤维、丝束而不同。一.溶剂的选择溶剂的选择是制备干纺溶液的首要问题，溶剂的性质对于干纺工艺起着决定性的影响。实际选择溶剂是根据溶剂的溶解度和所制成的溶液的性质。一般认为等浓度溶液的粘度越小，或者等粘度溶液的浓度越大，该溶剂就越好，这样制得的溶液具有良好的可纺性。干法纺丝所用溶剂干纺时，纺丝原液与周围气体介质之间只有传热和传质过程，不发生任何化学变化。干纺的纺丝速度主要取决于溶剂挥发的速度，通常在聚合物的溶解度和纺丝液粘度许可的条件下原液

6、浓度应尽可能高，并选择沸点较低和蒸发潜热较小的溶剂，借以减少纺丝原液转化为纤维所需挥发的溶剂量，降低热能消耗并提高纺丝速度。二.纺丝溶液的制备和纺前准备纺丝溶液的制备是干纺工艺的一个重要环节。成纤聚合物溶解的好坏，直接影响到纺丝液的稳定性和可纺性，同时还影响到成品纤维的性质。1.纺丝液浓度：在纺丝过程中，挥发除去的溶剂要回收使用，因此总希望采用高浓度的纺丝溶液，尽可能减少溶剂的用量，尽可能增加溶剂的回收量。但是，浓度要受多方面的制约：（1）浓度过高，难于得到溶解完全而均匀的溶液，并且使过滤脱泡困难；（

7、2）浓度高，粘度就大，会使纺丝溶液的输送压力增加；（3）超过一定的浓度，纺丝溶液的流变性变差，可纺性降低，容易造成纺丝断头现象的产生。在实际生产中纺丝溶液浓度一般在18%~45%之间干法纺丝的纺丝溶液浓度2.溶解A：溶解机理（1）溶剂向聚合物内部扩散；（2）粒状聚合物表面生成的膨润层剥离脱落，向溶剂相分散。B：遇到的问题：聚合物细粉料在溶解过程中经常聚集成块，而难以得到完全溶解的均匀的纺丝溶液；解决办法：采用将聚合物加入到常温的溶剂中溶胀，避免上述的不良影响，然后进一步加热溶解。C：水分的控制：将含水

8、量控制在稍微超过聚合物和溶剂正常含水量的程度。D：添加剂的加入：颜料、消光剂TiO2、过滤助剂硅藻土等。3.过滤：为了防止喷丝头堵塞，纺丝溶液必须均匀，不含任何未溶物，溶胀聚合物以及任何外来杂质。这一过程通常是在压滤机中完成的。4.脱泡：纺丝前的另一道工序，除去气泡。三.干纺工艺纺丝工艺主要由四步组成：（1）纺丝原液的制备；（2）从喷丝头挤出；（3）挤出丝条的脱溶剂及干燥；（4）丝条的卷绕。从喷丝头挤出的原液温度在任一时间，在纺丝线上任一点都应保持匀一，