[纖維知識(shí)]氨綸紡絲方法

發(fā)表日期：2014-04-14 點(diǎn)擊次數(shù): 1043

聚氨酯纖維(氨綸)是一種含有85%以上氨基甲酸酯的、具有線性鏈段結(jié)構(gòu)的高分子化合物制成的彈性纖維(Spandex)，我國(guó)商品名稱為氨綸。由于結(jié)構(gòu)的特殊性，氨綸強(qiáng)度高，比重輕，具有優(yōu)良的高彈性和彈性回復(fù)率，其制品柔軟而富有彈性，既貼身又無(wú)約束及松弛感，有良好的服用性能，還廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域。氨綸的研究最早始于德國(guó)，1959年杜邦首先實(shí)現(xiàn)了干法紡氨綸的工業(yè)化生產(chǎn)，60年代日本旭化成、東洋紡等公司也先后開(kāi)發(fā)出了氨綸生產(chǎn)技術(shù)。20世紀(jì)80年代后，由于氨綸包覆紗和包芯紗技術(shù)的開(kāi)發(fā)，氨綸的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)需求不斷增加。1989年，我國(guó)在山東煙臺(tái)建成第一個(gè)氨綸生產(chǎn)裝置，90年代一批氨綸企業(yè)也先后投產(chǎn)。

　一、氨綸的主要生產(chǎn)方法

根據(jù)紡絲方法的不同，氨綸生產(chǎn)的工藝路線可分為溶液紡絲法、熔融紡絲法、化學(xué)反應(yīng)紡絲法，其中溶液紡絲又根據(jù)凝固介質(zhì)不同分為干法溶液紡絲和濕法溶液紡絲。目前，世界范圍內(nèi)干法紡絲占全球氨綸生產(chǎn)的80%以上、濕法紡絲約占10%左右、其它兩種約占10%。而在我國(guó)至今沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)法。化學(xué)反應(yīng)紡絲法因工藝復(fù)雜，紡絲速度低，生產(chǎn)成本高，設(shè)備投資大且存在二胺環(huán)境污染等問(wèn)題，今后發(fā)展的可能性也不大。

1、干法溶液紡絲

干法紡絲以聚醚二醇與二異氰酸酯以1：2的摩爾比在一定的反應(yīng)溫度及時(shí)間條件下形成預(yù)聚物，預(yù)聚物經(jīng)溶劑混合溶解后，再加入二胺進(jìn)行鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，形成嵌段共聚物溶液，再經(jīng)混合、過(guò)濾、脫泡等工序，制成性能均勻一致的紡絲原液。然后用計(jì)量泵定量均勻地壓入紡絲頭。在壓力的作用下，紡絲液從噴絲板毛細(xì)孔中被擠出形成絲條細(xì)流，并進(jìn)入甬道。甬道中充有熱空氣，使絲條細(xì)流中的溶劑迅速揮發(fā)，并被空氣帶走，絲條濃度不斷提高直至凝固，與此同時(shí)絲條細(xì)流被拉伸變細(xì)，最后被卷繞成一定的卷裝。可紡氨綸絲的纖度范圍為1.1-246.4tex，紡絲速度200-600 m/min，有的可高達(dá)1000 m/min。

　　2、濕法溶液紡絲

　濕法紡絲與干法類似，也形成嵌段共聚物溶液，通過(guò)計(jì)量泵壓入噴絲頭。從噴絲板毛細(xì)孔中壓出的原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴，原液細(xì)流中的溶劑向凝固浴擴(kuò)散，聚合物的濃度不斷提高，在凝固浴中析出形成纖維，再經(jīng)洗滌干燥后進(jìn)行卷繞。紡絲速度一般為5-50 m/min，加工纖度0.55-44tex。

　　干法紡絲與濕法紡絲相比，紡絲聚合物濃度，粘度也高，能夠承受更大的噴絲板拉伸比，纖維比濕紡更細(xì)。同時(shí)干紡使用熱空氣作為凝固介質(zhì)，與凝固浴相比在紡程上絲條流體力學(xué)阻力小，紡絲速度高，產(chǎn)量也更大。濕法紡絲由于生產(chǎn)成本高，已逐漸被淘汰。我國(guó)僅有的二套濕紡裝置都已停產(chǎn)。

　　3、熔法紡絲

　　熔法紡絲是將干燥后的熱塑性聚氨酯切片送入螺桿擠壓機(jī)，切片由于受熱而熔融，熔體以一定壓力被擠出并輸送到紡絲部位，然后用紡絲泵將熔體定量均勻地壓至紡絲組件。熔融細(xì)流從噴絲板小孔擠出，在甬道中冷卻而凝固成纖維。熔融紡絲只適用于易熔的和熔融溫度下穩(wěn)定性良好的聚氨酯嵌段共聚物，紡絲速度為200-800m/min。

　　熔紡生產(chǎn)流程短，投資少，不需溶劑回收，成本低。但熔紡氨綸技術(shù)仍不夠成熟，生產(chǎn)成本、產(chǎn)品品質(zhì)受原料影響較大，而原料切片生產(chǎn)受制于人。同時(shí)由于紡絲工藝和紡絲原料的不同，干紡氨綸與熔紡氨綸在結(jié)構(gòu)和性能上存在一定的差異，干紡氨綸性能優(yōu)良，而熔紡氨綸在生產(chǎn)過(guò)程中由于預(yù)聚體在加工溫度下不穩(wěn)定，在高溫的停留時(shí)間稍長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生過(guò)量交聯(lián)，生成凝膠，導(dǎo)致成品物理機(jī)械能也比干紡差，產(chǎn)品檔次低，應(yīng)用范圍小。目前我國(guó)熔紡氨綸裝置規(guī)模都偏小，產(chǎn)能也低。

　　二、氨綸干法紡絲的主要技術(shù)

　　干法紡絲工藝流程復(fù)雜，裝置設(shè)備投資費(fèi)用大，對(duì)環(huán)境也有一定污染，但工藝技術(shù)成熟，紡速高，制成的纖維質(zhì)量和性能優(yōu)良，在氨綸生產(chǎn)技術(shù)中占有主導(dǎo)地位，并將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍成為投資主流。目前我國(guó)主要氨綸企業(yè)都采用干法紡絲技術(shù)，大部分在建和待建的項(xiàng)目計(jì)劃采用干法紡絲技術(shù)，從全球氨綸工廠產(chǎn)能情況來(lái)看，采用干法紡絲技術(shù)的產(chǎn)能也是占據(jù)主導(dǎo)地位。氨綸干法紡絲技術(shù)以美國(guó)杜邦、韓國(guó)曉星、日本東洋紡等為代表，不同生產(chǎn)專利商的紡絲聚合物合成方法、纖維的生產(chǎn)技術(shù)和加工過(guò)程具有獨(dú)特的技術(shù)特征。

　　1、英威達(dá)和曉星技術(shù)

　　英威達(dá)(原杜邦)最早實(shí)現(xiàn)氨綸干法紡絲的工業(yè)化，其氨綸產(chǎn)品“萊卡”在產(chǎn)品質(zhì)量和品牌推廣上都獨(dú)樹(shù)一幟。英威達(dá)和曉星技術(shù)采用連續(xù)聚合、高速紡絲，比常規(guī)的間歇聚合、中速紡絲有更好的產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)產(chǎn)量高、公用工程消耗少，單位生產(chǎn)成本低。但氨綸生產(chǎn)技術(shù)壁壘非常強(qiáng)，英威達(dá)和曉星在中國(guó)的發(fā)展戰(zhàn)略主要以合資建廠為主，沒(méi)有進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓，我國(guó)的氨綸企業(yè)基本采用日本技術(shù)。

　　2、東洋紡技術(shù)

　　東洋紡是日本最早生產(chǎn)氨綸和纖維的廠商，1963年開(kāi)發(fā)出自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的干法生產(chǎn)技術(shù)，采用間歇聚合、連續(xù)紡絲的工藝技術(shù)路線，經(jīng)過(guò)多年的探索和改進(jìn)，工藝成熟，生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定。紡速在500-600m/min，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)在此基礎(chǔ)上通過(guò)技術(shù)改造，目前紡速可達(dá)到800m/min。產(chǎn)品性能優(yōu)良、規(guī)格齊全，從20D到210D，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可用于機(jī)織、緯編、經(jīng)編、織襪、包芯紗、包覆紗等等。在溶劑方面，東洋紡新技術(shù)采用環(huán)保型溶劑DMAC替代DMF，大大降低了環(huán)境污染。我國(guó)一些主要的氨綸企業(yè)如煙臺(tái)氨綸、浙江華峰、連云港杜鐘、江蘇雙良、杭州舒爾姿等都采用東洋紡技術(shù)。

　　3、日清紡技術(shù)

　　日清紡也采用間歇聚合、連續(xù)紡絲的工藝技術(shù)，紡速可達(dá)600-800m/min，其技術(shù)在開(kāi)發(fā)細(xì)旦纖維、提高產(chǎn)品彈性伸長(zhǎng)等方面有一定先進(jìn)性，一些新建企業(yè)如浙江紹興龍山、江蘇雙良四期均采用此技術(shù)。