化纤工艺
一、定义和分类
1、定义
化学纤维:以天然或合成高聚物为原料，经化学和机械加工而成的纤维 2、分类
1）异形截面纤维：在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔（非圆形孔眼）纺制的具有非圆形横截面的纤维或中空纤维，这种纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。
异形纤维具有特殊的光泽，并且具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维回弹性与覆盖性也可得到改善。如三角形横截面的涤纶具有闪光性；五叶形横截面涤纶有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性好；某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化等。
2）复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维。
复合纤维的品种很多，有并列型、皮芯型、海岛型和裂离型等。
3）变形纱：变形纱包括所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝和膨体纱都属于变形纱。胶圈电熔双密封聚乙烯复合管
弹力丝即变形长丝，可分高弹丝和低弹丝两种。弹力丝伸缩性、蓬松性好，其织物在厚度、重量、不透明性、覆盖性和外观特征等方面接近毛织品、丝织品或棉织品。涤纶弹力丝多数用于衣着，锦纶弹力丝宜于制造袜子，丙纶弹力丝则多数用于家用织物及地毯。其
变形方法主要有假捻法、空气喷射法、热气流喷射法、填塞箱法和赋型法等。 船用锚机膨体纱是利用高聚物的热可塑性，将两种收缩性能不同的合成纤维毛条按比例混合，经热处理后，高收缩性的毛条迫使低收缩性的毛条卷曲，从而使其具有伸缩性和蓬松性、类似毛线的变形纱。以腈纶膨体纱产量为最大，用于制作针织外衣、内衣、毛线、毛毯等。
二、化纤生产过程
高聚物的提纯和聚合化学纤维是由高聚物制造而成的。此高聚物可直接取自自然界，
也可由低分子物经人工合成而得。
再生纤维是以天然高聚物为原料，经化学方法而制成。它与原高聚物在化学构成上基本相同。对于天然高聚物来说，这需要提纯以去除杂质。如制造粘胶纤维的高聚物是纤维素，它是从绵绒、木材、芦苇、甘蔗渣等纤维素原料中将纤维素提纯出来，制成浆粕，然后再用
浆粕制造纤维。
合成纤维的高聚物是利用煤、石油、天然气、农副产品等制得的低分子化合物（单体）为原料，经过化学加聚或缩聚而得到的。最后将高聚物经过加工得到的合成纤维。所以，合成纤维常由其高聚物的单体，并在单全前加“聚”来命名。
纺丝流体的制备成纤高聚物在纺丝前必须用一定的方法制纺丝流体。目前，常采用的方法有熔体法和熔液法。 熔体法是将成纤高聚物加热到熔点以上而成为熔体。它适用于分解点高于熔点的高聚物。
或成纤高聚物的分解点低于熔点，则必须采用熔洲法，此法是用适当的溶剂将成纤高聚物溶解成具有一定粘度的纺丝流体。
在实际的工业生产中，纺丝熔体的制备主要有两种方法：一是直接将聚合所得到的高聚特熔体送去纺丝，这种方法称为直接纺丝；另一种是将聚合得到的高聚物熔体经铸带、切粒等工序制成“切片”，然后在纺丝机上重新熔融成熔体并进行纺丝，这种方法称为切片纺丝。
溶液纺丝液的制备例如聚丙烯腈液的制备，也有两种方法。一是直接利用聚合后得到的高聚物溶液作为纺丝原液，这称为一步法；二是先制成颗粒状或粉末状的成纤高聚物，然后再深解，以获得纺丝液，这种方法称为二步法。为了使纺丝流体具有均匀和良好的纺丝性能，纺丝流体必须经过混合、过滤、脱泡等工序，以除去杂质和气泡，然后才能进行纺丝。制备纺丝深液的深剂其溶解性能要好、毒性要低、回收方便、价格低廉并不易燃烧及爆炸。在制备纺丝流体时，为了改善纤维的光泽，可加入消光剂，以生产出有光、消光或半消光纤维。纺丝将纺丝流体，用纺丝泵（或称计量泵）连续、定量而均匀地从喷丝头或喷丝板的毛细孔中挤出而成液态细流，再在空气、水或凝固浴中固化成丝条的过程称为纺丝或纤维成形。刚纺成的丝条称为初生纤维。纺丝是化学纤维生产过程中的关键工序，改变纺丝的工艺条件，可在较大范围内调节纤维的结构，从而相应地改变所得纤维的物理机械性能。
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。
1、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。
2、溶液纺丝法
1）湿法纺丝吸油茶
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。
3）其他纺丝法
（1）复合纤维纺丝法
发光棒
复合纤维纺丝法是将两种或两种以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）着纤维纺丝法电子管功放制作
此方法是在化学纤维的纺丝熔体或溶液中加入适当的着剂，经纺丝后直接制成有纤维，该方法可提高染牢度，降低染成本，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。
纺丝过程中得到的初生纤维的结构还不完善，物理机械性能较差，具体表现为纤维强力很低，伸长很大，沸水收缩率很高，不能直接用以纺织成纱，所以初生纤维还必须经过一系列的后加工工序，以改善结构，提高性能。满足纺织加工和使用的要求。化学纤维后加工的具体工序，随纤维品种和类型（如长丝、短纤维等）的不同而不同，但基本上可分为短纤维和长丝两种。
3、短纤维的后加工
短纤维的后加工通常是在一条相当长的流水作业线上完成的。它包括集束、拉伸、水洗、止油、卷曲、干燥定形、切断、打包等工序。根据纤维品种的不同，后加工工序的内容和顺序也有所不同。
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图3-1 FDY生产流程图
（1）集束
集束是将几个喷丝头喷出的丝束以均匀的张力集合成一定线密度的大股丝束，便于后加工。集束时要求张力均匀，否则，在拉伸时，会造成纤维的线密度不匀，而产生超长纤维。（2）拉伸
拉伸是将集束后的大股丝束通过多辊拉伸机进行拉伸。拉伸的形式随着纤维品种的不同而不同。通过拉伸，使纤维中大分子沿纤维轴向取向排列，同时可能发生结晶或结晶度和晶格结构的改变，从而使纤维的超分子结构进一步形成并趋于完善，改善纤维的力学性能。所以，拉伸是后加工过程中最重要的工序。拉伸倍数小，则制得的纤维强度低，伸长率大，属低强高介型；拉伸倍数大，则制得的纤维强度较高而伸长较小，属高强低伸型。
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