湿法纺丝原理.ppt

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1、濕法紡絲工藝原理第一節概述一、工藝概述1.溶液紡絲工藝流程原液制備→紡前準備（過濾、脫泡、混合）→紡絲→後處理（水洗、拉伸、熱定型、捲曲、切斷、打包）2.溶液紡絲的分類在溶液紡絲法中，根據凝固方式不同，又分為：•濕法紡絲•幹法紡絲�濕法紡絲（1）濕法紡絲從噴絲頭毛細孔中擠出的紡絲溶液細流進入凝固浴，聚合物在凝固浴中析出而形成初生纖維的過程。圖1-4濕法紡絲示意圖1-噴絲頭2-凝固浴3-導絲盤4-捲繞裝置�濕法紡絲中的擴散和凝固不僅是一般的物理和化學過程，對某些化學纖維如粘膠纖維同時還發生化學變化，因此，濕法紡絲的成形過程比較複雜，紡絲速度受溶

2、劑和凝固劑的雙擴散、凝固浴的流體阻力等因素限制，所以紡絲速度比熔體紡絲低的多。紡絲速度為5～100m/min，而熔體紡絲的捲繞速度為每分鐘幾百米至幾千米。�採用濕法紡絲時，必須配備凝固浴的配置、迴圈及回收設備，工藝流程複雜，廠房建築和設備投資費用都較大，紡絲速度低，成本高且對環境汙染較嚴重。�目前腈綸、維綸、氯綸、氨綸、纖維素纖維以及某些由剛性大分子構成的成纖聚合物都需要採用濕法紡絲。（2）乾法紡絲從噴絲頭毛細孔中擠出的紡絲溶液進入紡絲甬道。通過甬道中熱空氣的作用，使溶液細流中的溶劑快速揮發，溶液細流在逐漸脫去溶劑的同時發生濃縮和固化而成為初

3、生纖維的過程。採用乾法紡絲時，首要的問題是選擇溶劑。因為紡絲速度主要取決於溶劑的揮發速度，所以選擇的溶劑應使溶液中的聚合物濃度盡可能高，而溶劑的沸點和蒸發潛熱應盡可能低，這樣就可減少在紡絲溶液轉化為纖維過程中所需揮發的溶劑量，降低熱能消耗，並提高紡絲速度。除了技術經濟要求外，還應考慮溶劑的可燃性以滿足安全防護要求。最常用的幹法紡絲溶劑為丙酮、二甲基甲醯胺等。�目前幹法紡絲速度一般為200~500m/min，高者可達1000~1500m/min，但由於受溶劑揮發速度的限制，幹紡速度還是比熔紡低，而且還需要設置溶劑回收等工序，故輔助設備比熔體紡絲

4、多。�幹法紡絲一般適宜紡制化學纖維長絲，主要生產的品種有腈綸、醋酯纖維、氯綸、氨綸等。（3）乾濕法紡絲從噴絲頭毛細孔中擠出的紡絲溶液先經過一段空氣層，然後進入凝固浴凝固成形的過程。與普通濕法紡絲相比，紡絲速度提高5～10倍。2.紡絲溶液的製備和紡前準備（1）紡絲溶液的製備對於溶液紡絲紡絲溶液的製備有兩種方法：�一步法：將聚合後的聚合物溶液直接送去紡絲，這種方法稱一步法。必須採用均相聚合，只有腈綸可採用一步法。�二步法：先將聚合得到的溶液分離製成顆粒狀或粉末狀的成纖聚合物，然後在溶解製成紡絲溶液，這種方法稱為二步法。�目前在採用溶液紡絲法生產的

5、主要化學纖維品種中，只有腈綸既可採用一步法，又可採用二步法紡絲，其它品種的成纖聚合物，無法採用一步法生產工藝。雖然採用一步法省去的聚合物的分離、乾燥、溶解等工序，可簡化工藝流程，提高勞動生產率，但制得的纖維品質不穩定。�在纖維素纖維生產中，由於纖維素不溶于普通溶劑，所以通常是將其轉變成衍生物（纖維素黃酸酯、纖維素醋酸酯、纖維素氨基甲酸酯CC等）之後，再溶解製成紡絲溶液，進行紡絲成形及後加工。採用新溶劑（N-甲基嗎啉-N-氧化物）紡絲工藝時，纖維素可直接溶解在溶劑中製成紡絲溶液（Lyocell）。�紡絲溶液的濃度根據纖維品種和紡絲方法的不同而異

6、。通常，用於濕法紡絲的紡絲溶液濃度為12%~25%；用於幹法紡絲的紡絲溶液濃度則高一些，一般在25%~35%之間。（2）紡前準備採用二步法時，需要選擇合適的溶劑將成纖聚合物溶解，所得的溶液在送去紡絲之前還要經過混合、過濾和脫泡等工序，這些工序總稱為紡前準備。�混合：混合的目的是使各批紡絲溶液的性質（主要是濃度和粘度）均勻一致。�過濾：過濾的目的是除去雜質和未溶解的高分子物。紡絲溶液的過濾，一般採用板框式壓濾機，過濾材料選用能承受一定壓力、並具有一定緊密度的各種織物，一般要連續進行2~4道過濾。後一道過濾所用的濾材應比前一道更緻密，這樣才能發揮

7、應有的效果。�脫泡：脫泡是為了除去留存在紡絲溶液中氣泡。這些氣泡會在紡絲過程中造成斷頭、毛絲和氣泡絲而降低纖維品質，甚至使紡絲無法正常進行。脫泡過程可在常壓或真空狀態下進行。在常壓下靜置脫泡，因氣泡較小，氣泡上升速度很慢，脫泡時間很長；而在真空狀態下脫泡，真空度越高，液面上壓力越小，氣泡會迅速脹大，脫泡速度可大大加快。3.濕法紡絲工藝過程圖1-4濕法紡絲示意圖1-噴絲頭2-凝固浴3-導絲盤4-捲繞裝置紡絲溶液經混合、過濾和脫泡等紡前準備後，送至紡絲機，通過紡絲泵計量，經燭形濾器、鵝頸管進入噴絲頭（帽），從噴絲頭毛細孔中擠出的溶液細流進入凝固浴

8、，溶液細流中的溶劑向凝固浴擴散，浴中的凝固劑向細流內部擴散(雙擴散）。於是聚合物在凝固浴中析出而形成初生纖維。4.熔紡和濕紡的不同紡絲方法熔紡濕紡紡絲體系組成一元（