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[纖維知識]氨綸紡絲方法
發表日期：2014-04-14 點擊次數: 970
聚氨酯纖維(氨綸)是一種含有85%以上氨基甲酸酯的、具有線性鏈段結構的高分子化合物制成的彈性纖維(Spandex)，我國商品名稱為氨綸。由于結構的特殊性，氨綸強度高，比重輕，具有優良的高彈性和彈性回復率，其制品柔軟而富有彈性，既貼身又無約束及松弛感，有良好的服用性能，還廣泛應用于產業、醫療、體育等領域。氨綸的研究最早始于德國，1959年杜邦首先實現了干法紡氨綸的工業化生產，60年代日本旭化成、東洋紡等公司也先后開發出了氨綸生產技術。20世紀80年代后，由于氨綸包覆紗和包芯紗技術的開發，氨綸的應用領域不斷擴大，市場需求不斷增加。1989年，我國在山東煙臺建成第一個氨綸生產裝置，90年代一批氨綸企業也先后投產。
一、氨綸的主要生產方法
根據紡絲方法的不同，氨綸生產的工藝路線可分為溶液紡絲法、熔融紡絲法、化學反應紡絲法，其中溶液紡絲又根據凝固介質不同分為干法溶液紡絲和濕法溶液紡絲。目前，世界范圍內干法紡絲占全球氨綸生產的80%以上、濕法紡絲約占10%左右、其它兩種約占10%。而在我國至今沒有化學反應法?；瘜W反應紡絲法因工藝復雜，紡絲速度低，生產成本高，設備投資大且存在二胺環境污染等問題，今后發展的可能性也不大。
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溫度及時間條件下形成預聚物，預聚物經溶劑混合溶解后，再加入二胺進行鏈增長反應，形成嵌段共聚物溶液，再經混合、過濾、脫泡等工序，制成性能均勻一致的紡絲原液。然后用計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孔中被擠出形成絲條細流，并進入甬道。甬道中充有熱空氣，使絲條細流中的溶劑迅速揮發，并被空氣帶走，絲條濃度不斷提高直至凝固，與此同時絲條細流被拉伸變細，最后被卷繞成一定的卷裝?？杉彴本]絲的纖度范圍為1.1-246.4tex，紡絲速度200-600 m/min，有的可高達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，通過計量泵壓入噴絲頭。從噴絲板毛細孔中壓出的原液細流進入凝固浴，原液細流中的溶劑向凝固浴擴散，聚合物的濃度不斷提高，在凝固浴中析出形成纖維，再經洗滌干燥后進行卷繞。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。同時干紡使用熱空氣作為凝固介質，與凝固浴相比在紡程上絲條流體力學阻力小，紡絲速度高，產量也更大。濕法紡絲由于生產成本高，已逐漸被淘汰。我國僅有的二套濕紡裝置都已停產。
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，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。
熔紡生產流程短，投資少，不需溶劑回收，成本低。但熔紡氨綸技術仍不夠成熟，生產成本、產品品質受原料影響較大，而原料切片生產受制于人。同時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構和性能上存在一定的差異，干紡氨綸性能優良，而熔紡氨綸在生產過程中由于預聚體在加工溫度下不穩定，在高溫的停留時間稍長時，會發生過量交聯，生成凝膠，導致成品物理機械能也比干紡差，產品檔次低，應用范圍小。目前我國熔紡氨綸裝置規模都偏小，產能也低。
二、氨綸干法紡絲的主要技術
干法紡絲工藝流程復雜，裝置設備投資費用大，對環境也有一定污染，但工藝技術成熟，紡速高，制成的纖維質量和性能優良，在氨綸生產技術中占有主導地位，并將在相當長時間內仍成為投資主流。目前我國主要氨綸企業都采用干法紡絲技術，大部分在建和待建的項目計劃采用干法紡絲技術，從全球氨綸工廠產能情況來看，采用干法紡絲技術的產能也是占據主導地位。氨綸干法紡絲技術以美國杜邦、韓國曉星、日本東洋紡等為代表，不同生產專利商的紡絲聚合物合成方法、纖維的生產技術和加工過程具有獨特的技術特征。
1、英威達和曉星技術
英威達(原杜邦)最早實現氨綸干法紡絲的工業化，其氨綸產品“萊卡”在產品質量和品牌推廣上都獨樹一幟。英威達和曉星技術采用連續聚合、高速紡絲，比常規的間歇聚合、中速紡絲有更好的產品質量。同時產量高、公用工程消耗少，單位生產成本低。但氨綸生產技術壁壘非常強，英威達和曉星在中國的發展戰略主要以合資建廠為主，沒有進行技術轉讓，我國的氨綸企業基本采用日本技術。
2、東洋紡技術
東洋紡是日本最早生產氨綸和纖維的廠商，1963年開發出自有知識產權的干法生產技術，采用間歇聚合、連續紡絲的工藝技術路線，經過多年的探索和改進，工藝成熟，生產過程穩定。紡速在500-600m/min，國內一些企業在此基礎上通過技術改造，目前紡速可達到800m/min。產品性能優良、規格齊全，從20D到210D，應用領域廣泛，可用于機織、緯編、經編、織襪、包芯紗、包覆紗等等。在溶劑方面，東洋紡新技術采用環保型溶劑DMAC替代DMF，大大降低了環境污染。我國一些主要的氨綸企業如煙臺氨綸、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。
3、日清紡技術
日清紡也采用間歇聚合、連續紡絲的工藝技術，紡速可達600-800m/min，其技術在開發細旦纖維、提高產品彈性伸長等方面有一定先進性，一些新建企業如浙江紹興龍山、江蘇雙良四期均采用此技術。