1、化纤生产基础知识一、一、化学纤维的常用基本概念化学纤维的常用基本概念 1、纤维（Fibre）从形状上说，纤维是一种比较柔韧的细而长的物质，供纺织应用的纤维长度与直径之比一般大于1000：1。典型的纺织纤维的直径为几微米至几十微米，长度超过25mm，线密度的数量级为10-5g/mm。对于纺织纤维，还要有较大的断裂伸长，纺织纤维的典型断裂伸长在1050%范围内。2、长丝（Continuous Filament）在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺丝成形和后加工后，得到的长度以千米计的纤维称为长丝。长丝包括单丝、复丝、帘子线 单丝：用单孔喷丝头纺制而成的一根或几根连续纤维，较粗的单丝称为
2、鬃丝；复丝：数十根以上单纤维组成的丝条；帘子线：数根单纤维组成，专门用于制造轮胎帘子布。3、短纤维（Staple）化学纤维的产品被切成几厘米至十几厘米的长度，这种长度的纤维称为短纤维。根据切断强度的不同，短纤维可分为棉型、毛型、中长型短纤维。棉型短纤维：长度2538mm，纤维较细（线密度1.31.7dtex），类似棉花，主要用于与棉混纺涤棉织物。毛型短纤维：长度为70150mm，纤维较粗（线密度3.37.7dtex），类似羊毛，主要用于与羊毛混纺毛涤织物。中长短纤维：纤维长度为5176mm，纤维的线密度为2.23.3dtex，介于棉型和毛型之间，主要用于制造中长纤维织物。丝束：由几万根甚至几百
3、万根单丝组成的束丝，用来切断成短纤维和牵切成条子。牵切纤维丝束：经拉伸而断裂成短纤维，纤维长度不等。预取向丝：经高速纺制得的纤维，具有一定取向度，但仍需后处理加工。几种非圆形喷丝孔形状及相应纤维横截面形状几种非圆形喷丝孔形状及相应纤维横截面形状4、异形截面纤维（Shaped Fibres）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，并具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维的回弹性与覆盖性也可得到改善。三角形横截面的涤纶或锦纶与其它纤维的混纺织物有闪光效应；十字形横截面的锦纶回弹性强；五叶形
4、横截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性良好；扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维纤维具有麻、羚羊毛和兔毛等纤维的手感和光泽；中空纤维的保暖性和蓬松性优良，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、溶液浓缩等。5、复合纤维复合纤维是将两种或两种以上成纤高聚物的熔体或浓溶液，利用组分、配比、粘度或品种的不同，分别输入同一纺丝组件，在组件中的适当部位汇合，在同一纺丝孔中喷出而成为一根纤维，称为复合纤维。复合纤维的品种很多，有并列型、皮芯型、散布型（海岛型）等。并列型复合和偏皮芯型复合，由于两种聚合物热塑性不同或在纤维横截面上不对称分布，在后
5、处理过程中产生收缩差，从而使纤维产生螺旋状卷曲，有类似羊毛弹性和蓬松性。皮芯型纤维：是兼有两种聚合物特性或突出一种聚合物特性的纤维。如将锦纶作皮层，涤纶作芯层，可制得染色性好、手感柔中有刚的纤维；利用高折射率的芯层和低折射率的皮层可制成光导纤维。若利用岛组分连续分散于海组分中形成海岛型复合纤维，再用溶剂溶去海组分，剩下连续的岛组分，就成为非常细的超细纤维。裂离型复合纤维在纺丝成形和后加工过程中均以较粗的长丝形态出现，而在织造加工中，特别是整理和磨毛过程中，由于两组分的相容性和界面粘结性差，每一根较粗的长丝分裂成许多根丝。复合形式不同，裂离后纤维的截面形状和粗细也不同，如图（f）为桔瓣型复合纤维
6、，裂离后纤维横截面为三角形，(g)为裂片型复合纤维，裂离后成为扁丝。这种裂离型复合纤维生产技术在超细纤维的制造中已被广泛采用。6、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。弹力丝即变形长丝，有高弹丝和低弹丝之分。弹力丝的伸缩性、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。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。类似毛线的变形纱和膨体纱以腈纶为主。（变形方法）7、超细纤维由于单纤维的粗细对于织物的性能影响很大，
7、所以化学纤维也可按照单纤维的粗细（线密度）分类，一般分为常规纤维、细旦纤维、超细旦纤维和极细纤维。常规纤维：线密度1.47dtex；细旦纤维：线密度为0.551.3dtex，主要用于仿真丝类的轻薄型和中厚型织物；超细纤维：线密度为0.110.55dtex，主要用于高密度防水透气织物和人造皮革、仿桃皮绒织物等；极细纤维：线密度在0.11dtex以下，可通过海岛纺丝法生产，主要用于人造皮革和医学滤材等特殊领域。8、差别化纤维差别化纤维系外来语，来源于日本。一般泛指通过化学改性或物理变形使常规化纤品种有所创新或赋予某些特性的服用化学纤维。在聚合及纺丝工序中改性的有：共聚、超有光、超高收缩、异染、易染
8、、速染、抗静电、抗起毛起球、防霉、防菌、防污、防臭、吸湿、吸汗、防水、荧光变色等纤维。在纺丝、拉伸和变形工序中形成的有：共混、复合、中空、异形、异缩、异材、异色、细旦、超细、特粗、三维卷曲、网络、混纤、混络、皮芯、并列以及竹节、混色、包覆等等都属于差别化纤维的范畴。差别化纤维主要用于服装及服饰织物，可提高经济效益、优化工序、节约能源、减少污染、增加纺织新产品。9.特种纤维特种纤维一般指具有特殊的物理化学结构、性能和用途的化学纤维，如高性能纤维、功能纤维等。耐高温、耐腐蚀、耐辐射、高强高模、反渗透、导光、导电等特性、主要用于产业及尖端技术等领域。l1.化学纤维的主要品种与结构化学纤维的主要品种与
9、结构化学纤维的主要品种与结构化学纤维的主要品种与结构化学纤维的主要品种与结构化学纤维的主要品种与结构物理性能指标物理性能指标 机械性能指标机械性能指标（力学性能指标）（力学性能指标）稳定性能指标稳定性能指标 加工性能指标加工性能指标 短纤维的附加短纤维的附加品质指标品质指标 长度长度细度细度比重比重光泽光泽吸湿性吸湿性热性能热性能电性能电性能断裂强度断裂强度断裂伸长断裂伸长初始模量初始模量回弹性回弹性耐多次变形性耐多次变形性高温和低温的稳定性高温和低温的稳定性对光大气的稳定性对光大气的稳定性化学试剂的稳定性化学试剂的稳定性微生物作用的稳定性微生物作用的稳定性抱合性抱合性起静电性起静电性染色性染
10、色性纤维长度纤维长度卷曲度卷曲度纤维疵点纤维疵点二、化学纤维的主要质量指标 二、二、化学纤维的主要质量指标化学纤维的主要质量指标 1、线密度（纤度）在法定计量单位中，表示纤维粗细程度的量的名称为“线密度”，在我国化学纤维工业中，旧称“纤度”。1000m长纤维质量的克数即为该纤维的特数。线密度的单位名称为特，符号为tex，其1/10称分特，符号记为dtex。旦尼尔（Denien简称旦）和公制支数（简称公支）为非法定计量单位，以后不单独使用。特数=1000/公制支数；特数0.11*旦尼尔数 2、初始模量纤维初始模量即弹性模量，是指纤维受拉伸而当伸长为原长的1%时所需的应力。初始模量表征，纤维对小形
11、变的抵抗能力。在衣着上则反映纤维对小的拉伸作用或弯曲作用所表现的硬挺度。纤维的初始模量越大，越不易变形。在合成纤维的主要品种中，涤纶的初始模量为最大，其次为腈纶，锦纶则较小。因此涤纶织物挺括、不易起邹；锦纶易邹，保形性差。3、吸湿率纤维的吸湿性是指在标准温湿度(20、65相对湿度)条件下纤维的吸水率。一般采用回潮率和含湿率来表示：吸湿率取决于纤维的结构、环境条件、测定方法-我国采用公定回潮率吸湿率影响纤维的加工性和使用性。4、条干不匀率条干不匀率是一种表示长丝条干均匀度的指标，用CV值（变异系数）或U(Uster%)表示。这项指标对预取向丝和拉伸丝尤为重要。长丝条干不匀，在加工过程中容易产生毛
12、丝和染色不匀。5、沸水收缩率将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩后的长度与原来长度之比，称沸水收缩率。式中：L0 纤维原长；L1 煮沸30min后的纤维长度沸水收缩率是反映纤维热定型程度和尺寸稳定性的指标。沸水收缩率越小，纤维的结构稳定性越好，纤维在加工和服用过程中遇到湿热处理（如染色、洗涤等）时，尺寸越稳定，而不易变形；同时物理机械性能和染色性能也好。纤维的沸水收缩率主要由纤维的热定型工艺条件来控制。%100010LLL沸水收缩率6、断裂强度常用相对强度表示化学纤维的断裂强度。即纤维在连续增加负荷的作用下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维的线密度之比。单位为牛/特（N/tex）、厘牛/特
13、（CN/tex）。断裂强度是反映纤维质量的一项重要指标，断裂强度高，纤维在加工过程中不易断头，绕辊，纱线和织物的牢度高，但断裂强度太高，纤维刚性增加，手感变硬。纤维在干燥状态下测定的强度称干强度；纤维在润湿状态下测定的强度称湿强度。回潮率较高的纤维，湿强度比干强度低，粘胶纤维湿强度要比干强度低3050。大多数合成纤维的回潮率很低，湿强度接近或等于干强度。7、断裂伸长纤维的断裂伸长率一般用断裂时的相对伸长率，即纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分数表示：Y=（L-L0）/L0*100%（式中：L0纤维原长；L纤维伸长至断裂时的强度。）纤维的断裂伸长率是决定纤维加工条件及其制品使用性能的重
14、要指标之一。对于衣着用长丝，断裂伸长率大的纤维手感比较柔软，在纺织加工时，可以缓冲所受到的力，毛丝、断头较少；但断裂伸长率也不宜过大，否则织物易变形。普通纺织纤维的断裂伸长率在1030。对于工业用长丝，伸长率愈小，其最终产品不易变形。8、卷曲度：将纤维进行化学、物理或机械卷曲变形加工，而赋予纤维一定的卷曲。卷曲的目的：改善纤维的抱合性，同时增加纤维的蓬松性和弹性，使其织物具有良好的外观和保暖性。卷曲度计算：L0-预加张力为 1.26*10-3dN/texL1-加复合8.8*10-2dN/tex并保持一分钟后测得的纤维长度L2-除去负荷使纤维松弛2分钟后，加预张力测得的纤维长度 9、染色性染色性
15、是纺织纤维的一项重要性能，它包含的内容主要有：可采用的合适染料、可染得的色谱是否齐全及深浅程度、染色工艺实施的难易、染色均匀性以及染色后的各项染色牢度等。纤维的染色性与三方面因素有关：染色亲和力、染色速度及染料纤维复合物的性质。染色亲和力物理作用：Van der Waals力（色散、偶极、诱导），离子键，氢键；化学反应：共价键染色速度染料从溶液中进入纤维是一个扩散过程，它取决于染浴中的染料向纤维表面扩散、染料被纤维表面吸附以及染料从纤维表面向纤维内部扩散。这与纤维结构的无序程度和松散性有关。纤维一染料结合 决定染色牢度、耐洗色牢度和耐光色牢度等 10、燃烧性能纤维的燃烧性能是指纤维在空气中燃烧
16、的难易程度。国际规定采用“极限氧指数”(Limiting Oxygen lndex，简称LOI)表示。所谓极限氧指数，就是使着了火的纤维离开火源，而纤维仍能继续燃烧时，环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。在空气中，氧的百分率为21%，故若纤维的LOI21%，难燃性或阻燃性纤维。当LOI26%时称为阻燃纤维。11、含油率（OPU）不同品种的含油率中心值不同，但要求要均匀。少油、多油均会影响加弹张力、染色均匀性和断头等。12、DF值：即动态热拉伸应力。反映丝条结晶、取向情况。影响加弹丝张力、染色均匀性和断头情况。国家标准没有此项要求，为内控标准。13、网络度：作用是增加单丝间的报合性，减少退
17、绕、加弹、织造时的毛丝、断头。常见纤维的燃烧特性常见纤维的燃烧特性11、纤维的耐磨性 纤维及其制品在加工和实际使用过程中，由于不断经受摩擦而引起磨损。而纤维的耐磨性就是指纤维耐受外力磨损的性能。纤维的耐磨性与其纺织制品的坚牢度密切相关。耐磨性的优劣是衣着用织物服用性能的一项重要指标。纤维的耐磨性与纤维的大分子结构、超分子结构、断裂伸长率、弹性等因素有关。常见纤维耐磨性高低的顺序如下：锦纶丙纶维纶乙纶涤纶腈纶氯纶毛丝棉麻富强纤维铜氨纤维粘胶纤维醋酯纤维玻璃纤维。l 12、对化学试剂及微生物作用的稳定性 对化学作用的稳定性是材料的稳定性能之一，亦称耐化学性。它是纤维抵抗化学试剂作用的能力的量度。对
18、微生物作用的稳定性是指纤维抵抗蛀虫、霉菌作用的能力，亦称耐微生物性。化学纤维对化学试剂作用的稳定性主要决定于其聚合物的结构。一般碳链化学纤维比杂链化学纤维对酸碱的稳定性好，但与侧基也有关系，例如：腈纶纤维的大分子链上有氰基，因此不耐强碱。涤纶纤维化学稳定性主要取决于分子结构。涤纶纤维除耐碱性差以外，耐其它化学试剂性能均比较优良。涤纶纤维耐微生物作用，不受蛀虫、霉菌等作用。锦纶纤维耐碱性、耐还原剂作用的能力很好，但耐酸性和耐氧化剂作用性能比较差。锦纶纤维耐微生物作用的能力较好，在淤泥水或碱中，耐微生物作用的能力仅次于氯纶纤维，但有油剂或上浆剂的锦纶纤维，耐微生物作用的能力降低。腈纶纤维耐酸、碱性
19、好，35%盐酸、65%硫酸、45%硝酸对其强度无影响，在50%苛性钠和28%氨水中强度几乎不下降。腈纶纤维耐虫蛀，耐霉菌性能好。维纶纤维耐酸性较差，在浓的盐酸、硝酸和硫酸中发生溶胀和分解。耐碱性良好。在50%苛性钠溶液中和浓氨水中强度几乎没有降低。维纶纤维耐虫蛀、霉菌性良好。注：注：溶解；溶解；部分溶解；部分溶解；不溶。表中的不溶。表中的“%”%”均为相应物质的质量均为相应物质的质量分数。分数。常见纤维的溶解性能常见纤维的溶解性能l 13、耐光性和对大气作用的稳定性 对日光和大气作用的稳定性是纤维的稳定性指标之一，亦称耐候性。是纤维抵抗气候条件引起的性能变化能力的量度。耐光性是指纤维受光照后其
20、力学性能保持不变的性能。对大气作用的稳定性是指纤维受光照射、空气中的氧气、热和水分的长时间作用后，不发生降解或光氧化，不产生色泽变化的性能。化学纤维耐光性与纤维分子链节的组成、主链键和交联键的形成有关；与分子基因的振动能量和转换有关，与纤维的聚集态结构有关；与光辐射强度、照射时间和波长有关。气候条件引起纤维性能的变化，主要是由于日光和空气中的氧引起的，因此提高纤维的耐光性和对大气作用的稳定性是提高其光稳定性和氧稳定性。表：常用纤维日晒后强力损失程度三、三、化学纤维的生产方法化学纤维的生产方法化学纤维生产过程化学纤维生产过程1.原料制备2.纺前准备3.纺丝4.后加工l 1、原料制备（一）成纤高聚
21、物及其基本性质成纤高聚物：是指用于化学纤维生产的高分子化合物。成纤高聚物的基本性质：大分子必须是线型的、能伸直的分子，支链尽可能少、没有庞大侧基；分子之间有适当的相互作用力，或具有一定规律性的化学结构和空间结构；应有适当高的分子量和较窄的分子量分布；应具有一定的热稳定性，其熔点或软化点应比允许使用温度高得多。（二）原料的制备过程再生纤维原料的制备：天然高分子化合物化学处理机械加工成纤高聚物合成纤维原料的制备：小分子单体聚合反应成纤高聚物l 2、纺前准备（一）熔体的制备过程（以切片纺丝为例）（二）纺丝溶液的制备过程、成纤聚合物的溶解线型高聚物溶解过程的本质是先溶胀后溶解。、纺丝溶液的混合、过滤和
22、脱泡混合目的：使各批纺丝液的性质均匀一致。过滤目的：除去杂质和未溶的高分子化合物。脱泡目的：除去留存在纺丝溶液中的气泡。高聚物熔体铸带、切粒（切片）切片熔融（螺杆挤出机）切片干燥（视具体纤维而定）熔体质量对的纺丝影响熔体质量对的纺丝影响特性粘度粘度的波动使纺丝时丝条在喷丝板喷出时的流变性能产生变动，粘度偏低，纺丝时造成注头、浆块；长丝冷却成型时，凝固点上、下移动，使单丝间条干不匀率增大，对长丝质量影响较大。端羧基端羧基含量上升，表明该聚酯分子量较宽，可纺性变差凝胶凝胶是热裂解形成的三向交联聚酯，是一种无明显熔点的胶状物，它的存在会大大增加纺丝断头，造成DTY成品深色长丝（俗称D丝），以及引起过
23、滤器和组件堵塞。高结晶聚合物在聚酯中会有熔点高于280，结晶度大于45%的部分。在纺丝时不易熔透，在组件内生成荧光色的嫩质凝胶或棕色的老凝胶，可能引起纺丝断头及组件快速堵塞，若带到丝条中，将引起成品纤维的染色不匀（点状深色），拉伸张力不匀和伸长不匀。消光剂二氧化钛虽然作为消光剂，但其本身对纺丝是不利的，一是促进聚酯降解，二是增加过滤难度，从而影响聚酯的可纺性。所以，其加入量应为能够达到消光作用的最低值。二甘醇含量国内聚酯切片在0.7%1.5%之间，均匀性较差时，会使可纺性变差，纤维染色均匀性不好，故其波动值最好应在0.05%0.1%。纺丝原液所用溶剂的工艺要求在适宜温度下有良好溶解性，并使所得
24、高聚物溶液在尽可能高的浓度下具有较低粘度。溶剂必须使浓溶液在加工时具有良好的流变性能。要求原液从喷丝孔挤出成形过程中，其结构粘度要小。等浓度溶液的粘度越低或等粘度溶液的浓度越高，则此溶剂的溶解性能就越好。聚合物和溶剂的极性越接近，越容易互溶。沸点不应太低或过高。通常以溶剂沸点在50-160C范围内为佳，如沸点太低，会由于挥发而造成浪费，并污染空气；如沸点太高，则不便回收。溶剂需具备足够的热稳定性和化学稳定性。在回收过程中不易于分解，并易于回收。应尽量无毒和无腐蚀性，绿色环保。要求溶剂的毒性低，对设备的腐蚀性小。对聚合物稳定。溶剂在溶解聚合物的过程中，不引起对聚合物的破坏或发生其他化学变化。l
25、3、纺丝成型（一）纺丝的含义：将成纤聚合物熔体或浓溶液，用纺丝泵（计量泵）连续、定量且均匀地从喷丝头（喷丝板）的毛细孔中挤出，成为液态细流，再在空气、水或特定凝固浴中固化成为初生纤维的过程，称作“纤维成型”，或称“纺丝”。（二）纺丝方法、熔体纺丝将高聚物加热至熔点以上的适当温度以制备熔体，经计量泵从喷丝孔压出，呈细流状射入空气中，经冷凝而成为细条的过程。过程简单、纺丝快、孔数少、截面多为圆形。按所使用的原料状态，熔体纺丝可分为直接纺丝、切片纺丝。、溶液纺丝将高聚物溶液经计量泵从喷丝孔压出，在液体凝固剂或热空气固化成丝的过程。按溶液是否直接去纺丝可分为一步法和二步法。按凝固方式可分为湿法纺丝、干
26、法纺丝熔体纺丝熔体纺丝 侧（环）吹风的作用 由喷丝孔挤出的熔体细流经纺丝侧吹风窗，在熔体凝固和丝条降温的过程中，向周围空气释放出大量的热。这些热量主要是通过与流动的空气进行对流传热而被带走。生产过程中要求丝条的冷却速度均匀，凝固点位置固定，不受周围空气流的影响而产生强烈的晃动，以保证POY良好的质量和均匀性。由于高速纺的熔体挤出量大，释放的热量也多，故对冷却吹风的要求较高导丝盘的作用对涤纶高速纺来说，由于卷绕速度提高，纺程上高速运行的丝条与周围空气的摩擦阻力相应增大，从而使卷绕张力比常规纺明显提高。高速纺丝设置导丝盘的目的，是减少因卷绕引起的张力波动，调节张力以利于纺丝和卷绕，实验结果表明，采
27、用有或无导丝盘卷绕到的POY，其强度、伸度、屈服应力、自然拉伸倍数和双折射等几乎均无差异，但测得的条干不匀率U%值，无导丝盘卷绕要比有导丝盘卷绕高。环吹风与侧吹风纺丝设备对比环吹风与侧吹风纺丝设备对比冷却方式冷却方式侧吹风侧吹风环吹风环吹风冷风从四周吹向纤维的环形吹风，适用于短冷风从四周吹向纤维的环形吹风，适用于短纤维的多孔纺，能有效地提高纤维质量。纤维的多孔纺，能有效地提高纤维质量。喷丝板特殊设计喷丝板特殊设计侧吹风用板侧吹风用板环吹风用板环吹风用板上油集束化学纤维在纺丝和纺织加工过程中因不断摩擦而产生静电，必须使用助剂以防止或消除静电积累，同时赋于纤维以柔软、平滑等特性，使其顺利通过后道工
28、序油膜的亲水基朝向空间，吸附空气中的湿气，在纤维表面上形成连续的水膜，使带电离子在水膜上泳移，减少因摩擦所产生的静电荷积聚，从而降低纤维表面电阻，增加导电作用；油膜隔离纤维,又对纤维有一定的亲和力,使其产生一定的集束性而不致散乱；它还赋予纤维一定的平滑性，使纤维在摩擦过程中不受损伤，并有良好的手感，在纺丝时能顺利通过卷绕、拉伸、干燥等工序；还能消除纺织加工过程中的静电作用，减少毛丝及断头等不正常情况，保证纤维产品的质量。高速纺POY油剂的特点和要求：a、油膜强度高，避免在高接触压力下油膜破裂，产生毛丝、断头；b、单丝间抱合力良好，以适应大卷装，减少和避免网绊丝；c、高平滑性，以适应与各种导丝器
29、的摩擦，防止毛丝的出现；d、渗透性好，高速时能在瞬间均匀地附着在丝束的表面，保证上油的均匀性，提高后纺的染色均匀率（M率）；e、好的乳化稳定性、耐微生物性、抗静电等。（1）湿法纺丝将纺丝溶液从喷丝孔中压出、在液体凝固剂中固化成丝的过程。纺丝速度慢、孔数多，有明显的皮芯结构（2）干法纺丝将纺丝液从喷丝孔中压出，在热空气中使溶剂挥发固化成丝的过程。工艺较复杂、成本高一步法一步法：单体直接聚合 聚合物溶液二步法二步法：固体成纤聚合物 纺丝液 纺丝机混合、过滤、脱泡+溶剂溶解分离、干燥 计量泵、烛形滤器 喷丝头 凝固浴 后处理溶液纺丝溶液纺丝喷丝头凝固浴导丝盘卷绕装置湿法纺丝示意图熔纺初生纤维一般为圆
30、形，不存在微孔和明显的皮芯结构熔纺初生纤维一般为圆形，不存在微孔和明显的皮芯结构湿纺初生纤维有的为非圆形状，存在微孔和皮芯结构湿纺初生纤维有的为非圆形状，存在微孔和皮芯结构影响因素：溶剂种类；凝固浴温度；凝固浴浓度（注意是凝固剂浓度还是溶剂浓度）；纺丝溶液中聚合物含量常见纤维的横截面及纵向形态特征常见纤维的横截面及纵向形态特征l 4、后加工（一）进行后加工的原因初生纤维的结构不完善，物理机械性能较差，不能直接用于纺织加工，必须经过一系列的后加工。初生纤维的后处理主要有拉伸、热定型、卷曲和假捻。（二）后加工主要工序的作用、拉伸作用：提高纤维大分子的取向度和结晶度，改善纤维的力学性质，提高断裂强度
31、和耐磨性，减少产品的伸长率。方式：按拉伸次数：一道拉伸、多道拉伸。按拉伸介质：干拉伸、蒸汽拉伸、湿拉伸。按拉伸温度：冷拉伸、热拉伸。、热定形作用：消除纤维内应力，提高纤维的尺寸稳定性，并进一步改善其物理机械性能、染色性能。方式：紧张热定型：在张力下进行的热定型。松弛热定型：在无张力下进行的热定型。、卷曲是改善合成纤维的加工性（羊毛和棉花纤维都是卷曲的），克服合成纤维表面光滑平直的不足。、假捻是改进纺织品的风格，使其膨松并增加弹性。是由短纤维条或长丝束沿纤维或者长丝的方向或某区段产生摩擦力，使纤维与纤维间，单丝与单丝间相互抱合或者缠结后不致松散或滑脱，并具有一定物理机械性能（如强度、伸长、弹性等
32、）和外观特性（如光泽、毛羽、手感等），适于纺织加工的单根或者多股的线形集合体。（三）整理：机织物、针织物及其他各类织物下织机后，须经过染整加工，如练漂、染色或印花、整理等工序处理，才能成述之整理内容，系指织物经漂、染、印加工后为改善和提高织物品质，赋予纺织品特殊功能的为投放市场的纺织商品。这些印染加工工序都属于织物整理范畴.织物后整理按其整理目的大致可以分为下列几个方面(1)使织物门幅整齐，尺寸形态稳定。属于此类整理的有定幅、防缩防皱和热定形等，称为定形整理。(2)改善织物手感。如硬挺整理、柔软整理等。这类整理可采用机械方法、化学方法或二者共同作用处理织物，以达到整理目的。(3)改善织物外观。
33、如光泽、白度、悬垂性等。有轧光整理、增白整理及其他改善织物表面性能的整理。(4)其他服用性能的改善。如棉织物的阻燃、拒水、卫生整理；化纤织物的亲水性、防静电、防起毛起球整理等。一后整理：在实际生产中，常将服装面料的练漂，染色，印花以外的加工过程称为整理，由于整理工序都安排在整个染整加工的后期，故常称为后整理。服装后整理工艺种类包括一下几种：（1）仿旧整理：就是赋予新织物以“自然旧”的风格，整新如旧，较多应用于天然面料。1普洗：常用的一种柔软洗涤工艺。染色面在洗涤设备中经过一定时间的洗涤，为改善手感可添加适量柔软剂，使成品自然泛旧，不缩水，且手感柔软。如水洗纯棉布、涤棉布。2石磨水洗：使用最普遍
34、的一种方法。需在洗涤设备中加入一种可漂浮于水面上较轻、多孔的重要物质浮石。染色织物经磨滚，染料局部被磨去，织物表面产生自然仿旧，有时还会起磨毛起绒效果，颜色有深浅变化、手感柔软。如石磨牛仔服装。3漂洗：也称漂色，在洗涤液中加一些染色脱色剂，服装颜色可得到褪色效果，经常用于平纹树皮布（用树皮纤维织制，如棉布、细帆布）。漂洗一般用于深色服装。4酵素洗：在洗涤液中加入酵素粉，使面料特性产生变化。织物表面产生仿旧感，立体效果较好；手感变柔软。5喷砂：目的是获得一种局部的磨损效果。在服装正常洗涤之前，由空气压缩机和喷砂装置产生的强气压射出氧化铝微粒完成喷砂工序。磨损仅限于局部，靛蓝染色的纤维在磨擦力的作
35、用下剥离织物表面，这道工序成本消耗较高，效率较低，且对工艺技术求较高，但它能获得常规洗涤不能达到的特殊效果。6.套色洗：在原有面料的颜色上，套一种与之差异较大的颜色，使其二者颜色互相融合，颜色效果自然、特别。（2）磨毛整理：经磨毛整理的织物表面有一层短密细腻、均匀的绒毛，手感柔软，效果更显高档。磨毛的方法有多种：用金刚砂纸摩擦布面；针布起毛再剪齐绒毛；利用化学助剂使纤维膨化，并对织物进行松式洗涤产生绒毛。如磨毛卡其，砂洗双绉、电力纺，仿麂皮等。（3）折皱整理：经折皱整理的织物表面具有自然折痕，耐洗而不消退。整理方法有：予以机械压力和热的作用，使布面产生不规则凹凸；手工起皱，可使织物获得任何形状
36、的皱折，自然感强；绳状洗涤，使织物出现纵向皱纹，如树皮皱；揉搓加工，对合成纤维织物进行“力”与“热”的共同作用，皱纹永久耐劳。二服装面料整理的目的：1.使面料幅宽整齐均一，尺寸和形态稳定。2.改善服装面料的手感。3.增进服装面料外观，提高面料光泽，白度，增白等。4.提高服装面料耐用性能。5.赋予面料特殊性能。三整理的一般方法：1.物理机械整理：利用水分，热量，压力，拉力等物理机械作用。2.化学整理：加入某些化学物质，使之与纤维发生物理或化学结合。3.物理机械与化学整理：即是耐久性轧光整理，是指把树脂整理和轧光整理结合起来在一起，使面料既具有树脂整理的效果，又获得耐久性的轧光效果。类似的有耐久性
37、轧纹和电光整理。四其他后整理后整理也包括包装和储运，按装箱单上的数量分配装箱。还有涂层，复合，PVC压延，贴膜，三防，水洗，烫金，压皱，整烫等。涂层又有防水透湿，阻燃，防紫外线，皮膜，高耐水压等；还有免烫整理，抗菌整理，防静电整理，防红外线整理等。规格和批号规格:一般包括四个要素1、粗细程度（线密度）2、单丝孔数3、截面形状（圆形截面、异形截面）4、光泽 （半消光、大有光、全消光）一般还要注明POY、DTY、FDY等。若不注明截面形状和光泽，则默认为圆形、半消光。将原料、规格、生产工艺、物理性能完全相同的一批丝指定一个代号，叫“批号”。不同批号的丝不能混用涤纶长丝的分类未拉伸丝（常规纺丝）UD
38、Y半预取向丝（中速纺丝）MOY预取向丝（高速纺丝）POY高取向丝（超高速纺丝）HOY拉伸丝（低速拉伸丝）DY全拉伸丝（纺丝拉伸一步法）FDY常规变形丝TY拉伸变形丝DTY空气变形丝ATYPOPOY Y(高速预取向丝高速预取向丝)生产流程图生产流程图 FDYFDY（全拉伸丝）（全拉伸丝）生产流程图生产流程图 常见的外观指标毛丝：复丝中筒子表面的单根纤维断裂后的丝头或成环状的松圈丝。单丝断裂露头2mm以上为毛丝。松圈丝高度大于等于3mm开始计算。蛛网丝、网绊丝：长度大于1cm开始计算，距管底1cm以内的网绊丝，单面不降等，双面降B级。严重影响退绕的直接作废丝处理。飘丝：根据公司标准降级。（纤度范围
39、超过B级作废丝处理。）油污丝：A级品指轻微不明显的油污。人为油污（手印、轻微水渍），其总面积不超过1cm2；指筒子表面不明显的灰尘。B级品较明显油污。对于吸水性较大的聚酰胺纤维还可以防止绕在筒管上的丝条再度吸水，以致发生纵向膨胀而出现松圈和塌边等现象。4.1 干湿法纺丝与湿法相比，喷丝头拉伸，使纺速与湿法相比，喷丝孔径可与湿法相比，纺丝液浓度及粘度可与干法相比，能有效调节纤维结构形成过程四、其他纺丝技术简介Coagulation bathSpin line incoagulation bathGodetrollerxWindingrollerGodet rollerSpin line in a
40、ir gapSpinneret4.2 冻胶纺丝（凝胶纺丝）冻胶纺丝也称凝胶纺丝，是一种通过冻胶态中间物质制得高强度纤维的新型纺丝方法。冻胶纺丝通常采用干湿法纺丝工艺，使挤出细流先通过气隙，然后进入凝固浴。因此与普通干湿法纺丝的区别，主要不在于纺丝工艺，而在于挤出细流在凝固浴中的状态不同 冻胶纺丝的所有技术要点都是为了减少宏观和微观的缺陷，使结晶结构接近理想的纤维，使分子链几乎完全沿纤维轴取向。与干法、湿法相比:采用超高分子量原料、半稀溶液（2%10%）固化过程主要是冷却过程，溶剂基本不扩散拉伸比大（大于20）产品高强高模l4.3 液晶纺丝 具有刚性分子结构的聚合物在适当的溶液浓度和温度下，可以
41、形成各向异性溶 液或熔体。在纤维制造过程中，各向异性溶液或熔体的液晶区在剪切和拉伸流动下易于取向，同时各向异性聚合物在冷却过程中会发生相变形成高结晶性的固体，从而可以得到高取向度和高结晶度的高强纤维。溶致性聚合物的液晶纺丝通常采用干湿法纺丝工艺。热致性聚合物的液晶纺丝可采用熔融纺丝工艺。l 4.4 静电纺丝法 静电纺丝法是一种对高分子溶液或熔体施加高电压进行纺丝的方法。静电纺丝的装置包括定量供给溶液或熔体的装置（计量泵）形成细流的装置（喷丝模口）以及纤维接受装置。4.5 相分离纺丝法 与冻胶纺丝法类似，采用一种聚合物溶液作为纺丝原液，纺丝线的固化是改变温度的结果，而不是改变溶液的组成。由聚合物
42、在溶剂中不同温度下溶解度不同的原理，使聚合物溶液极速降温，从而导致聚合物与溶剂发生相分离而固化。临界相分离温度高于室温而低于挤出温度。所得初生纤维经过拉伸和萃取溶剂得到成品纤维优点：纺丝速度高，生产能力大（1001600m/min）溶液浓度可较低，而形成细旦纤维。可纺制填充物粒径高于纤维直径的纤维。缺点：溶剂的选择及回收 理论尚不成熟l 4.6 乳液纺丝法 将成纤高聚物分散在分散介质中，构成乳液或悬浊液进行纺丝的方法。适用与一些熔点高于分解温度，且无合适的溶剂的聚合物进行纺丝。50年代就被用来生产聚四氟乙烯纤维。过程与湿纺纺丝类似。将粉末状的聚合物颗粒分散在某种成纤载体中，配置成乳液，载体通常
43、是另一种聚合物的溶液，且这种聚合物溶液易被纺制成纤维，并能在高温下破坏分解掉。在进行高温处理时，载体分解，而高熔点的聚合物粒子被烧结或熔融而连续化形成纤维。为了提高纤维强度，在进行烧结时通常进行一定的拉伸。适用于生产：聚四氟乙烯纤维、陶瓷纤维、碳化硅纤维、氧化硅纤维、维氯纶（氯乙烯在PVA水溶液中进行乳液聚合后进行纺丝）等。(L1)17wt%,20kV(L2)28wt%,20kV(L3)39wt%,20kV(H1)17wt%,40kV(H2)28wt%,40kV(H3)39wt%,40kVSEM photographs of electrospun SF fibers 例:再生蚕丝蛋白水溶液的
44、静电纺丝(regenerated silk fibroin aqueous solution)蜘蛛和蚕是在空气中吐丝成形的，其成丝过程其实是一个干法纺丝过程。静电纺丝从本质上而言，属于一种干法纺丝过程。静电压：20KV40KV；喷射孔径：0.9mm；接收距离：11cm。l4.7 喷射纺丝法 采用高压和高速气流来分散高聚物溶液或熔体进行纺丝的方法。纺丝流体经过一个窄缝型模口挤出，而后通过文丘里管或高速气流喷嘴进行喷吹拉伸，形成极细的纤维。与静电纺丝法可结合使用。l4.8 离心纺丝法 取消喷丝头，将聚合物熔体自轴心引入一个快速转动着的喇叭口中央，由于离心力的作用使流体甩出，通过喇叭口的内表面而成为
45、一逐渐变薄的薄膜，在离开喇叭口的边缘后薄膜被分散成纤维，随后被干燥或冷却而固化。l4.9 无喷头熔池纺丝法 直接从聚合物熔体表面将丝条拉出经冷却固化后形成纤维的方法。由于大多数聚合物的热稳定性都不是很好，故从未加保护的熔体表面自然拉出纤维的过程尚未成功。有研究表明，将聚合物熔体表面遮蔽起来，如采用保温隔膜，则纺丝过程可以稳定的进行。熔池纺丝法可以生产与普通熔融纺丝性质类似的纤维，但纤维的变异系数较大。采用熔池纺丝法还可较为容易的生产双组份复合纤维，将芯层聚合物熔体从皮层聚合物熔体表面下方喷出。四、四、纤维的发展趋势纤维的发展趋势从蚕、蜘蛛吐丝想到的-仿生学是化纤发展的智慧宝库超细旦纤维 0.0
46、01dtex,diameter 0.1m高强度高模量纤维 超过钢材不是梦功能纤维 丰富多彩的选择智能纤维 能识别、响应、执行的高级纤维具有传感功能的纤维 智能机器人的保障居安思危 可再生资源的开发蜘蛛丝-最强的纤维蛋白纤维；吐丝机理尚不完全清楚；特殊酶作用下的快速取向，属液晶纺丝蚕丝-最美丽的天然纤维蛋白纤维；室温固化成型；吐丝速度极低，取向的动力何来？超细化带来的变革纤度在19dtex为普通丝，0.41dtex为微细旦丝，小于0.4为超细旦 天然纤维最细为真丝(1.1dtex)，化学纤维目前的纤度可达0.001dtex,仅4g质量的聚合体纺出了长度能够到达月球距离的超细纤维。超细纤维的优点织
47、物更加柔软，手感改进；比表面积增大，透气性改善；吸水吸油性提高；保温隔热性增加；织物光泽更加柔和超细纤维的应用人造麂皮、仿真丝绸、高密度织物、新合纤、高性能洁净布 功能纤维 丰富多彩的选择抗静电、导电纤维（电子工业用）防止火灾而使用的阻燃纤维运动服所用的防水透湿织物体操、健美运动员使用的高弹性织物内衣和医疗方面使用的高吸水纤维加工袜类和医疗服装使用的防菌纤维生物降解纤维远红外纤维抗紫外线纤维分离膜用的中空纤维智能纤维 能识别、响应、执行的高级纤维智能纤维就是当纤维所处的环境发生变化时,其形状、温度、颜色和渗透速率等随之发生敏锐响应,即突跃性变化的纤维。包括：pH响应纤维 温敏纤维 光敏纤维 形状记忆纤维应用领域 服装 药物控制释放 新型热机转换 智能开关具有传感功能的纤维 智能机器人的保障用于测量和信号传输
