中空纤维熔体纺丝

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1、髌酝踢，移，1998年第2期中空纤维熔体纺丝董建华；2、j?，，—一山海关化纤总厂‘2数十年前人们就已经掌握了制造各种疵点的“真正”的中空纤维。此类中空纤维只中空纤维的湿法纺丝工艺和熔体纺丝工艺。能由闭合式喷丝孔制得，即采用带中空芯子德国的德累斯顿聚合物研究所(Instituteof的圆环喷丝孔纺丝。纺丝过程中，在纤维的PolymerResearchDresden)曾对美国《化学中空腔管里通入可控气流，在一定程度上能文摘》数据库进行过中空纤维文献研究，结够控制中空纤维内径。此外纺丝组件也要随果表明

2、：近2o年来有关“中空纤维”的引文之改进，以使气流能够通过组件从带中空芯已超过6600例。这些出版物中含有大量的子的喷丝孔吹入纤维中腔。德累斯顿聚合物中空纤维加工技术和设备专利，主要论及了研究所的研究对象就是“真正”的中空纤维，制造中空纤维的专用原料、工艺技术以及应研究中采用了3种圆环喷丝孔如表l所示用领域等方面内容。近几年来，具有非常大l也纤的面积体积比率的多孔中空纤维．在工业表L研究中选用的圆环喷丝孔尺寸和医药领域的分离技术方面的应用越来越序号第一种。第二种第三千4广泛。喷丝孔外径D．(mm)

3、3．02．014下面将详细论述中空纤维熔体纺丝工喷丝孔内径D(mm)2．21．41．0艺特点。本文论述的依据是德累新顿聚合物圆环宽度SD(mm)0．40．30．2研究所近几年的聚酯中空纤维熔体纺丝研究成果。最终，由研究结果总结出适合熔纺如果想要获得希望的中空纤维几何参工艺的纤维参数公式，并讨论熔纺中空纤维数和结构状态(外径、壁厚、未取向、部分或的制造限制因素。一全部取向结构、非结晶态、结晶态)．就必须、中空纤维熔纺工艺选择合适的纺丝速度和拉伸工艺。既可以选中空纤维是从特制的喷丝孔里纺出来择传统的两

4、步法工艺，也可以选择一步法联的纤维。这种异形喷丝孔或者是开口式的芦苇支条状喷丝孔，或者是闭合式的圆环喷丝合工艺。孔。前者按照原则导致不完全的中空纤维二、中空纤维几何形状的控制理(即粘合中空纤维)。因为喷丝孔下的熔体论细流仍处于熔化状态，还在流动或粘合，暂众所周知，熔纺纤维的直径(D)、纺速时不能形成一个中空空间。这种仅需简单改(Vs)和单孔聚合物挤出量(Q)之间的关系进喷丝孔的熔纺工艺不能精确地控制中空如公式(1)所示：纤维的外径与壁厚。除了在纤维膜壁上有长短不一的裂缝之外，沿纤维轴向也可能存在局

5、部截面闭合无中空的部位。不完全的中空由此导出初生中空纤维的壁厚(Ws)、纤维用作“填充材料”毫无问题。然而工业和外径(DIs)、和中腔气体流量(Lg)间的关系医药行业实际上需要的是宏观结构无任何公式(2)、公式(3公式(4)：l；．—1_·8·北京化纤1998年第2期1273~Qws一初生中空纤维壁厚，．amws=．(1一~／．．砸D1s一初生中空纤维外径，m⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)Lg一中空气体流量，crfl／mlnDls=+w⋯⋯⋯㈣当然上述公式的工艺再现是有一定限Lg=7．85·i0·Vs度的。

6、首先中腔气体流量(通常是空气或氮气)，应根据所需中空纤维尺寸(ws和D1s)(、0PVW～w”。’ss并按照公式(4)，由带微型阀f-j(0．1～1．=7．85·lO一‘·Vs(D1s一2Ws)0kPa)的精密流量计进行精确调节。否则处⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4)于熔体流动状态下的熔体细流不是陷鳍就式中：Q一单孔聚合物流量，g／min是吹胀。其次，在拉伸或卷绕之前，中空纤维vs一纺丝速度，km／mln的温度必须低于玻璃化温度，对聚酯纤维而一聚合物密度，g／cm。言，Tg约为70~75C。表2不同中空纤维的

7、温度与冷却距离的关系单位：℃距喷丝板中空纤维温度距离(I"／1)例1例2倒3例4例5l1lg17g1192432472fl0ll063195207337703916l17443O5l34140l56倒1：7．5g／m[n，500m／min倒215g／rnin，lO00m／min备注倒3：7g／rain，100m／mm倒4：35g／mln，500m／m[n倒5：45g／m{n，750m／m[n表2所列举的五种工艺(简化的计算模之下，可以纺制膜壁薄而外径大的中空纤型)表明：在有限的设备条件下，只有经过

8、特维，反之亦可以纺制膜壁厚而外径小的中空别设计的纺速与单孔挤出量的工艺组合，才纤维。具备工艺可行性。在实验条件下(纺丝甬道大多数应用领域要求熔纺中空纤维具约长3米)仅有例l、例3和有条件的例2有尽可能高的取向度，并由此提高中空纤维所对应的工艺组合在工艺上可行。膜壁的轴向强力。通常中空纤维的纺丝速度根据公式(2)、(3)所得出的初生中空纤小于1000m／min。由聚酯和聚酰胺制得的维几何尺寸和工艺参数之间的关系如表3、未取向结构的中空纤维断裂伸长有百分之表4。中空纤维与实心纤维不同，