按成纤高聚物的性质不同,化学纤维的纺丝方法主要有熔体纺丝法和熔液纺丝法两大类,此外,还有特殊的或非常规的纺丝方法。其中,根据凝固方式的不同,熔液纺丝法又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。在化学纤维的生产时,多数采用熔体纺丝法生产,其次为湿法纺丝生产,只有少量的采用了干法或其他非常规纺丝方法生产。
一. 熔体纺丝法
熔体纺丝法是将纺丝熔体经螺杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔,使其成细流状射入空气中,并在纺丝甬道中冷却成丝。目前,熔体纺丝法的纺丝速度一般为1000~2000m/min。采用调整纺丝时,可达4000~6000m/min。喷丝板孔数:长丝为1~150孔,短纤维少的为400~800孔,多的可达1000~2000孔。喷丝板的孔径一般在0.2~0.4mm。
熔体纺丝法的主要特点是卷绕速度高,不需要溶剂和沉淀剂,设备简单,工艺流程短,是一种经济、方便和效率高的成形方法。但喷丝头孔数相对较少。近年来,我国在消化吸收引进技术的基础上,已发展了低速多孔和高速短程纺,以生产丙纶和涤纶。合成纤维中的涤纶、锦纶和丙纶都采用熔体纺丝法纺丝。
二.溶液纺丝法
1. 湿法纺丝湿法纺丝是将溶液法制得的纺丝熔液从喷丝头的细孔中压出呈细流状,然后在凝固液中固化成丝。由于丝条凝固慢,所以湿法纺丝的纺丝速度较低,一般为50~100m/min,而喷丝板的孔数较熔体纺丝多,一般达4000~2000孔。混法纺丝防得到纤维截面大多呈非圆形,且有较明显的皮芯结构,这主要是由凝固液的固化作用而造成的。
湿法纺丝的特点是工艺流程复杂,投次大、纺丝速度低,生产成本较高。一般在短纤维生产时,可采用多孔喷丝头或级装喷丝孔来提高生产能力,从而弥补纺丝速度低的缺陷。通常,不能用熔体法纺丝的成纤高聚物,才用湿法纺丝和生产短纤维和长丝束。腈纶、维纶、氯纶和粘胶多采用湿法纺丝。
2. 干法纺丝干法纺丝是将溶液纺丝制备的纺丝溶液从喷丝孔中压出,呈细流状,然后在热空气中因溶剂声速挥发而固化成丝。目前,干法纺丝的速度一般为200~500m/min,当增加纺丝甬道长度或纺纺制较细的纤维时,纺丝速度可提高到700~1500m/min。干法纺丝的喷头孔数较少,为300~600孔。
干法纺丝制得的纤维结构紧密,物理机械性能和染色性能较发,纤维质量高。但干法纺丝的投资比湿纺还要大,生产成本高,污染环境。目前用于干纺丝产生的合成纤维较少,仅醋酯纤维和维纶可用此法。另外,对于既能用于干法纺丝,又能用湿法纺丝的纤维,干法纺丝更适合于纺制长丝。
三.其他纺丝法
1. 复合纤维纺丝法
复合纤维纺丝法是将两种或两种上不同化学组成或不同浓度的纺丝流体,同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头而制得。在进入喷丝孔之前,两种成分彼此分离,互不混合,在进入喷丝孔的瞬间,两种液体接触,凝固粘合成一根丝条,从而开成具有两种或两种以上不同组分的复合纤维。此法纺制的纤维分为:并列型、皮芯型和散布型等多种。
2. 异形纤维纺丝此法是用非圆形喷丝孔,制取各种不同截面形态的异形纤维。常见到形异纤维有三角形、Y型、星形和中空纤维等。
3. 着色纤维纺丝法此方法是在化学纤维的纺丝熔体或溶液中加入适当的首色剂,经纺丝后直接制成有色纤维,该方法可提高染色牢度,降低染色成本,减少环境污染。
此外,还有相分离纺丝法、冻胶纺丝法、乳液或悬液纺丝法、液晶纺丝等纺丝方法。
熔体纺丝:将高聚物加热至熔点以上的适当温度以制备熔体,熔体经螺杆挤压机,由计量泵压出喷丝孔,使之形成细流状射入空气中,经冷凝而成为细条。
溶液纺丝:选取适当溶剂,把成纤高聚物溶解成纺丝溶液,或先将高分子物质制成可溶性中间体,再溶解成纺丝溶液,然后进行纺丝。粘胶、维纶、腈纶多采用此法。溶液纺丝按凝固条件不同分为湿法纺丝和干法纺丝。
干法纺丝:利用易挥发的溶剂对高分子聚合物进行溶解,制成适于纺丝的粘稠液。将纺丝粘液从喷丝头压出形成细丝流,通过热空气套筒使细丝流中的溶剂迅速挥发而凝固,通过牵伸成丝。(氯纶,腈纶,维纶,醋纤)
湿法纺丝:将成纤高分子聚合物溶解于溶剂中制成纺丝溶液,将纺丝溶液由喷丝头喷出喷出后进入凝固浴中,由于粘液细丝流内的溶剂扩散以及凝固剂向粘液细丝流中渗透,使细丝流凝固成丝条。
湿法纺丝的特点是喷丝头孔数多,但纺丝速度慢,适合纺制短纤维,而干法纺丝适合纺制长丝。通常同品种化学纤维利用干法纺丝较湿法纺丝所得纤维结构均匀,质量较好。
合成纤维的纺丝方法
合成纤维的纺丝概述
合成纤维的纺丝是将聚合物制成具有纤维基本结构及其综合性能的纺织纤维的过程
合成纤维的纺丝方法
主要分为3种
1. 熔融纺丝
将聚合物加热熔融成熔体经加压通过喷丝头喷射细流冷凝成丝。
2. 干法纺丝
将聚合物配置成溶液,经加压通过喷丝头喷射细流,蒸发溶剂成丝。
3. 湿法纺丝
将聚合物配置成溶液,经加压通过喷丝头喷射细流经凝固池双向扩散而凝固成丝。
干法和湿法因都用溶剂溶解聚合物故都称溶液纺丝。
按成纤高聚物的性质不同,化学纤维的纺丝方法主要有熔体纺丝法和熔液纺丝法两大类,此外,还有特殊的或非常规的纺丝方法。
其中,根据凝固方式的不同,熔液纺丝法又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。在化学纤维的生产时,多数采用熔体纺丝法生产,其次为湿法纺丝生产,只有少量的采用了干法或其他非常规纺丝方法生产。
一.熔体纺丝法熔体纺丝法是将纺丝熔体经螺杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔,使其成细流状射入空气中,并在纺丝甬道中冷却成丝。目前,熔体纺丝法的纺丝速度一般为1000~2000m/min。
采用调整纺丝时,可达4000~6000m/min。喷丝板孔数:长丝为1~150孔,短纤维少的为400~800孔,多的可达1000~2000孔。
喷丝板的孔径一般在0.2~0.4mm。 熔体纺丝法的主要特点是卷绕速度高,不需要溶剂和沉淀剂,设备简单,工艺流程短,是一种经济、方便和效率高的成形方法。
但喷丝头孔数相对较少。近年来,我国在消化吸收引进技术的基础上,已发展了低速多孔和高速短程纺,以生产丙纶和涤纶。
合成纤维中的涤纶、锦纶和丙纶都采用熔体纺丝法纺丝。二.溶液纺丝法 1.湿法纺丝湿法纺丝是将溶液法制得的纺丝熔液从喷丝头的细孔中压出呈细流状,然后在凝固液中固化成丝。
由于丝条凝固慢,所以湿法纺丝的纺丝速度较低,一般为50~100m/min,而喷丝板的孔数较熔体纺丝多,一般达4000~2000孔。混法纺丝防得到纤维截面大多呈非圆形,且有较明显的皮芯结构,这主要是由凝固液的固化作用而造成的。
湿法纺丝的特点是工艺流程复杂,投次大、纺丝速度低,生产成本较高。一般在短纤维生产时,可采用多孔喷丝头或级装喷丝孔来提高生产能力,从而弥补纺丝速度低的缺陷。
通常,不能用熔体法纺丝的成纤高聚物,才用湿法纺丝和生产短纤维和长丝束。腈纶、维纶、氯纶和粘胶多采用湿法纺丝。
2.干法纺丝干法纺丝是将溶液纺丝制备的纺丝溶液从喷丝孔中压出,呈细流状,然后在热空气中因溶剂声速挥发而固化成丝。目前,干法纺丝的速度一般为200~500m/min,当增加纺丝甬道长度或纺纺制较细的纤维时,纺丝速度可提高到700~1500m/min。
干法纺丝的喷头孔数较少,为300~600孔。 干法纺丝制得的纤维结构紧密,物理机械性能和染色性能较发,纤维质量高。
但干法纺丝的投资比湿纺还要大,生产成本高,污染环境。目前用于干纺丝产生的合成纤维较少,仅醋酯纤维和维纶可用此法。
另外,对于既能用于干法纺丝,又能用湿法纺丝的纤维,干法纺丝更适合于纺制长丝。三.其他纺丝法 1.复合纤维纺丝法复合纤维纺丝法是将两种或两种上不同化学组成或不同浓度的纺丝流体,同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头而制得。
在进入喷丝孔之前,两种成分彼此分离,互不混合,在进入喷丝孔的瞬间,两种液体接触,凝固粘合成一根丝条,从而开成具有两种或两种以上不同组分的复合纤维。此法纺制的纤维分为:并列型、皮芯型和散布型等多种。
2.异形纤维纺丝此法是用非圆形喷丝孔,制取各种不同截面形态的异形纤维。常见到形异纤维有三角形、Y型、星形和中空纤维等。
3.着色纤维纺丝法此方法是在化学纤维的纺丝熔体或溶液中加入适当的首色剂,经纺丝后直接制成有色纤维,该方法可提高染色牢度,降低染色成本,减少环境污染。此外,还有相分离纺丝法、冻胶纺丝法、乳液或悬液纺丝法、液晶纺丝等纺丝方法。
合成纤维
是化学纤维的一种。以小分子的有机化合物为原料,经加聚反应或缩聚反应合成的线型有机高分子化合物,如聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺等。从纤维的分类可以看出它属于化学纤维的一个类别。
生产合成纤维的基本原料源于石油。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯时副产的苯、二甲苯、丙烯,经过加工后制成合成纤维所需原料(通称为单体)。以石油为原料制取合成纤维的途径可表示如下:还有一些特种合成纤维不使用石化产品作原料,但它们产量少,不在日常生活中使用。
合成纤维的生产方法
合成纤维的生产首先是将单体经聚合反应制成成纤高聚物,这些聚合反应原理、生产过程及设备与合成树脂、合成橡胶的生产大同小异,不同的是合成纤维要经过纺丝及后加工,才能成为合格的纺织纤维。高聚物的纺丝主要有熔融纺丝方法主要决定于高聚物的性能。熔融纺丝是将高聚物加热熔融成熔体,然后由喷丝头喷出熔体细流,再冷凝而成纤维的方法。熔融纺丝速度高,高速纺丝时每分钟可达几千米。这种方法适用于那些能熔化、易流动而不易分解的高聚物,如涤纶、丙纶、锦纶等。溶液纺丝又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。 湿法纺丝是将高聚物在溶剂中配成纺丝溶液,经喷丝头喷出细流,在液态凝固介质中凝固形成纤维。干法纺丝中,凝固介质为气相介质,经喷丝形成的细流因溶剂受热蒸发,而使高聚物凝结成纤维。溶液纺丝速度低,一般每分钟几十米。溶液纺丝适用于不耐热、不易熔化但能溶于专门配制的溶剂中的高聚物,如腈纶、维纶。熔融纺丝和溶液纺丝得到的初生纤维,强度低,硬脆,结构性能不稳定,不能使用。只有通过一系列的后加工处理,才能使纤维符合纺织加工的要求。不同的合成纤维,其后加工方法不尽相同。
两种,直接纺和间接纺(切片纺)。
化学纤维的主要成形方法之一,简称熔纺。熔纺的主要特点是卷绕速度高、不需要溶剂和沉淀剂,设备简单,工艺流程短。熔点低于分解温度、可熔融形成热稳定熔体的成纤聚合物,都可采用这一方法成形。
熔体纺一般包括以下步骤:
熔纺包括以下步骤:①制备纺丝熔体(将成纤高聚物切片熔融或由连续聚合制得熔体);②熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流;③熔体细流冷却固化形成初生纤维;④初生纤维上油和卷绕。
切片纺:切片纺丝就是在直接纺中加入将高聚物熔体经铸带、切粒等纺前准备工序而后送往纺丝的方法
直接纺的优点:流程短、设备简单、设备投资、规模大
切片线的优点:工艺灵活,想纺啥就纺啥
化学纤维的制备,通常是先把天然的或合成的高分子物质或无机物制成纺丝熔体或溶液,然后经过过滤、计量,由喷丝头(板)挤出成为液态细流,接着凝固而成纤维。此时的纤维称为初生纤维,它的力学性能很差,必须经过一系列后加工工序才能符合纺织加工和使用要求。
后加工主要针对纤维进行拉伸和热定形,以提高纤维的力学性能和尺寸稳定性。拉伸是使初生纤维中大分子或结构单元沿着纤维轴取向;
热定形主要是使纤维中内应力松弛。湿纺纤维的后加工还包括水洗、上油、干燥等工序。纺制长丝时,经上述工序即可卷绕成筒;纺制短纤维时还须增加卷曲、切断和打包等工序。用来生产纺织品的原料中,以棉、麻、丝、毛(羊毛)的历史最悠久。但是天然资源毕竟有限,棉花的产量约有50千克/公顷,养蚕吐丝也要种桑树,增产羊毛则要发展畜牧业。因此,化学家开始研究,利用价格更便宜、来源更丰富的原料来纺纱织布,它们便是化学纤维。
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