干法紡絲
化學(xué)纖維主要紡絲方法之一,簡稱干紡。干法紡絲和濕法紡絲都是采用成纖高聚物的濃溶液來形成纖維。與濕紡不同的是,干紡時從噴絲頭毛細(xì)孔中壓出的紡絲液細(xì)流不是進(jìn)入凝固浴,而是進(jìn)入紡絲甬道中。通過甬道中熱空氣流的作用,使原液細(xì)流中的溶劑快速揮發(fā),揮發(fā)出來的溶劑蒸汽被熱空氣流帶走。原液在逐漸脫去溶劑的同時發(fā)生固化,并在卷繞張力的作用下伸長變細(xì)而形成初生纖維。
干法紡絲與熔體紡絲有某些相似之處,二者都是在紡絲甬道中使高聚物流體(溶液或熔體)的粘度達(dá)到某一臨界值而實(shí)現(xiàn)凝固。不同的是,熔紡時凝固過程是借紡絲行程中細(xì)流溫度下降而實(shí)現(xiàn)的,而干紡則通過原液細(xì)流中溶劑揮發(fā),高聚物濃度不斷增大而凝固。
溶劑的脫除
在干紡的紡絲行程中,原液細(xì)流中溶劑的脫除通過下列三步實(shí)現(xiàn):①原液一出噴絲孔立即快速揮發(fā)──閃蒸;②溶劑從原液細(xì)流內(nèi)部向外擴(kuò)散;③從細(xì)流表面向周圍氣體介質(zhì)作對流傳質(zhì)。在靠近噴絲頭的一段紡程上,傳質(zhì)的機(jī)理包括閃蒸、對流和擴(kuò)散的綜合作用,隨后純擴(kuò)散就逐漸變成控制傳質(zhì)過程速率的因素。
干紡時,紡絲原液與周圍氣體介質(zhì)之間只有傳熱和傳質(zhì)過程,不發(fā)生任何化學(xué)變化。干紡的紡絲速度主要取決于溶劑揮發(fā)的速度,通常在聚合物的溶解度和紡絲液粘度許可的條件下原液濃度應(yīng)盡可能高,并選擇沸點(diǎn)較低和蒸發(fā)潛熱較小的溶劑,借以減少紡絲原液轉(zhuǎn)化為纖維所需揮發(fā)的溶劑量,降低熱能消耗并提高紡絲速度。干紡時,紡絲原液的濃度和粘度都比相應(yīng)的濕法紡絲原液為高。通常干紡溶劑的沸點(diǎn)不超過80℃,但沸點(diǎn)高達(dá)153℃的二甲基甲酰胺(DMF)也可用作聚丙烯腈纖維和某些高彈性纖維干紡的溶劑。
干紡的特點(diǎn)
與熔紡相比,干紡適合于加工分解溫度低于熔點(diǎn)或加熱時易變色、但能溶解在適當(dāng)溶劑中的成纖高聚物。對于既能用干紡又能用濕紡成形的纖維(例如聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維),干紡一般更適于紡制長絲。干紡時也需有配制紡絲溶液和溶劑回收工序,輔助設(shè)備比熔紡多。干紡的投資通常比濕紡貴,但干紡的紡絲速度較高且所得纖維的結(jié)構(gòu)較致密,物理機(jī)械性能和染色性也較好。
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