合成纖維生產(chǎn)的一般原理和方法

 合成纖維品種繁多，但一般地說，他們的制造原理和方法基本上可概括為四個過程：
            高分子物的合成；
            紡絲熔體或紡絲溶液的制備；
            纖維的紡制；
            纖維的后加工。
一、高分子物的合成
      利用高分子化學(xué)反應(yīng)，可以制成各種所需要的高分子物（高聚物），但是并非所有高分子物都能紡制纖維。概要介紹成纖高聚物必須具備的一些條件。
      1.線性高聚物
      高聚物按其分子形狀可分為線型、支鏈型和體型三種。體型高聚物即不溶解又不熔融，不能用來紡制纖維。用于紡制化學(xué)纖維的高聚物必須是線型的能伸直的分子，支鏈應(yīng)盡可能少，沒有龐大的側(cè)基。高聚物具有一定溶解性能和熔融能力，能溶解成溶液或熔融成熔體，再經(jīng)凝固或冷凝形成纖維。
      2.大分子間要有足夠的吸引力
      成纖高聚物的大分子間要有足夠的引力才能紡絲成形，且纖維的物理-機(jī)械性能與大分子間的引力有密切的關(guān)系。
      3.必須具有適當(dāng)?shù)姆肿恿?/span>
      合成纖維都是高聚物，其分子量必須達(dá)到一定數(shù)量時才有形成纖維的能力。纖維的成形條件取決于高聚物的分子量，所得到纖維的物理機(jī)械性能在很大程度上也和分子量有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，分子量提高可以提高纖維的強(qiáng)度，但分子量達(dá)到某一極限時，繼續(xù)提高時與纖維強(qiáng)力的關(guān)系不大。
      4.高聚物應(yīng)具有一定的規(guī)律性的化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)
      為了制得具有最佳綜合性能的纖維，成纖高聚物應(yīng)有形成半結(jié)晶結(jié)構(gòu)的能力。高聚物中無定型區(qū)的存在，決定了纖維的柔性（彈性）、對于各種物質(zhì)（特別是對蒸汽和水）的吸收性，以及一系列其他的重要使用性能。
      5.應(yīng)具有一定的熱穩(wěn)定性，以便能加工成纖維并有實用價值。
      二、紡絲熔體或紡絲溶液的制備
      要將高聚物紡成纖維，必須將其熔融成熔體或溶解成粘稠溶液，用紡絲泵（或稱計量泵）連續(xù)、定量而均勻地從噴絲頭（或稱噴絲板）的毛細(xì)孔中擠出，再在空氣、水、或?qū)ｉT的凝固浴中固化而成為初生纖維。
      將高聚物熔融成熔體，其必要條件是它的熔點必須低于分解溫度。如果高于分解溫度則高聚物未熔融就已經(jīng)分解了，則不能用于熔融法紡制纖維。高聚物溶解成溶液時，必須有適當(dāng)?shù)娜軇?/span>
      三、合成纖維的紡制
      合成纖維的紡制一般是將粘稠的紡絲溶液或熔體壓過噴絲頭上的細(xì)孔，經(jīng)過凝固或冷凝的方法成纖后，將其繞在受絲機(jī)構(gòu)上，這一過程稱為紡絲。合成纖維的紡絲主要有熔體紡絲法和溶液紡絲法，溶液紡絲法又分為濕法和干法兩種。
      目前，我國合成纖維工業(yè)生產(chǎn)中，幾種主要合成纖維所采用的紡絲方法為：
            滌綸（PET）——熔體紡絲法
            丙綸（PP）——熔體紡絲法
            腈綸（PAN）——溶液紡絲法，其中以濕法紡絲為主
            維綸（PVA）——溶液紡絲法，其中以濕法紡絲為主
            錦綸6（PA6）——熔體紡絲法
            錦綸66（PA66）——熔體紡絲法
四、纖維的后處理
      紡絲過程中得到的初生纖維結(jié)構(gòu)還不完善，物理-機(jī)械性能也很差，需要經(jīng)過一系列后處理工序，以改進(jìn)其結(jié)構(gòu)并提高其性能，其流程根據(jù)所紡制纖維形式及用途不同內(nèi)容也有所不同。一般纖維的后處理：
      1.纖維的拉伸
      經(jīng)拉伸后，使纖維中雜亂的分子能沿纖維軸向有規(guī)則地定向排列。同時，可發(fā)生結(jié)晶或結(jié)晶度和晶格結(jié)構(gòu)的變化，從而使分子間作用力大大加強(qiáng)，纖維的超分子結(jié)構(gòu)進(jìn)一步形成并趨于完善，纖維強(qiáng)度提高。拉伸是后加工過程中最重要的工序。
      2.纖維的加捻或卷曲
      長絲通過加捻使絲條具有一定的捻度增加單纖維間的抱合力，提高紡絲加工質(zhì)量。
      短纖維是進(jìn)行卷曲，以增加短纖維間及與棉、羊毛混紡的抱合力，提高可紡性，改善織物彈性及手感。
      3.纖維的熱定型
      熱定型是合成纖維生產(chǎn)中特有的工序。其目的是消除纖維的內(nèi)應(yīng)力，提高纖維的尺寸穩(wěn)定性，并進(jìn)一步改善其物理機(jī)械性能。熱定型可使拉伸、卷曲效果固定，并進(jìn)一步提高纖維的紡織性能和使用價值。熱定型可在張力下或松弛狀態(tài)下進(jìn)行，據(jù)品種和要求不同而異。
      4.纖維的上油
      上油是使纖維表面覆蓋上一層油膜，賦予纖維平滑柔軟的手感，并使其濕度增加，相應(yīng)改善纖維的抗靜電性能。上油后可降低纖維與纖維之間及纖維與金屬之間的摩擦，使加工過程得以順利進(jìn)行。在合成纖維的生產(chǎn)中，要經(jīng)過兩次或多次上油，不同品種和不同規(guī)格的纖維要求采用不同的油劑。
      另外，短纖維的后加工在熱定型前還需經(jīng)干燥工序。熱定型后還需經(jīng)切斷工序等。