直接纺丝法制造超细纤维的技术要点分析

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直接纺丝法制造超细纤维的技术要点分析
1． 直接纺丝工艺适用的纤维品种直接纺丝法超细纤维的制造主要用于PET纤维、PP纤维、PA6 纤维以及PA66纤维等品种， 其中关于PET超细纤维的研究工作最 多，这与PET纤维的高性价比有关。
2． 使用低熔体粘度的原料有利于改善流动性能专利JP 55-132708.JP 55-084416及JP 56-123409直接提出需要使用低熔体粘度的原料，认为纺丝工艺条件下的熔体粘度为95Pa．s时，可以改善熔体的流动性能，有利于纺丝成型。但应当注意，相对分子质量过低会影响纤维的强度。
3． 超细纤维的纺丝可以采用POY.FDY及UDY多种工艺大多数的PET超细纤维都采用了POY工艺， 纺丝速度达到 3000m/rnin以上，也有纺丝速度高达5000m/lrnin的报道。纺制PA6. PA66超细纤维时， 采用POY纺丝工艺的纺丝速度都在4000m/min以上。尤其是纺制PA6超细纤维时，还要设法控制初生纤维中仪晶型和y晶型的含量，a晶型有利于保证纤维的染色牢度，Y晶型会使纤维更加柔软。 也可采用FDY生产工艺制造超细纤维。
4． 多孔数、小孔径的喷丝板利于降低纤维线密度有多个专利使用了喷丝孔直径小于0. 2mm的喷丝板，同时保证单孔熔体吐出量小于0. 15g/min，以保证喷丝头拉伸倍数在 200 ~-700范围。根据报道，日本旭化成公司利用熔体直接纺丝工艺制造的超细纤维，其线密度最细可以达到0. 11dtex，所用喷丝头孔径为0.138mm（也有喷丝头孔径为0.094mm的报道）。当然，使用小孔径喷丝头的同时必须使用多孔喷丝板，以保证复丝的线密度适用于纺织加工以及生产能力的合理性。例如，欲生产单纤维线密度为0. ldtex的超细纤维，复丝的总线密度为50dtex，则单纤维的根数就应当是500，即复丝的规格应为50dtex/500f。当然，喷丝孔径愈细，孔愈难加工；单块板上的孔数愈多，成本也愈高。但喷丝孔径愈细，所得纤维愈细，超细纤维性能愈优异，纤维的附加价值也必然更高。
5． 喷丝孔在喷丝板面上的分布要有利于丝条的均匀冷却为了制造超细纤维，多个专利对喷丝板上小孔的分布做了精心 的研究。如将喷丝孔排列成扇形、方格形、环形、同心圆形、双层正方形等。但喷丝孔无论是设计成哪一种排列方式，都是以满足整个 喷丝板上所有小孔喷出的熔体丝条能够得到完全、均匀的冷却效果 为目的，这样才能得到不仅线密度均匀性良好，而且结构和性能均匀性也良好的纤维。JP 07-300716设计了一种特殊的喷丝孔结 构，在喷丝板上一个导孔的下部分布着多个喷丝孔，导孔与喷丝孔 之间以锐角相连接，可以避免纺丝熔体在纺丝组件内形成死角。

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6． 在纺丝组件内设置静态混合器可以改善和提高熔体的质量JP 64-040613专利为了提高纺丝熔体的质量及温度的均匀性，在组件内的喷丝板上方设置了一个静态混合器，提高了纤维的 可纺性和最终纤维的质量。
7．在喷丝板下方设置缓冷区可以降低熔体丝条的粘度和拉伸应力JP 55-026203等专利提出，在喷丝板下方加装保温板，可在喷丝板下方形成一个覆盖熔体细流的缓冷区，将喷丝头下方1~ 3cm 区段内的环境温度控制在规定范围内，使丝条缓慢冷却。缓冷的目的主要是通过降低熔体丝条的粘度来降低纺丝应力，从而有利于熔体丝条在成型过程中的拉长变细，同时也提高纤维结构与性能的均匀性。纺制PET超细纤维时，通常缓冷区温度低于200℃，而在纺制PA6纤维时，缓冷区温度应低于220℃ （ 或更低）。
8．环吹风有利于提高丝条冷却的均匀性丝条的冷却成型有采用侧吹风的，但大多是使用环吹风方式， 这主要是由于纺制超细纤维时单丝根数较多，采用环吹风有利于提 高丝条冷却的均匀性。
9．丝条尽早集束可降低纺丝应力将导丝钩设置在距离喷丝板较近处（如700～1300mm之间）使 丝条尽早集束可降低纺丝应力。在距离喷丝板适当高度处（各专利 提出的距离不等，大多在700 ~1300mm之间）用导丝钩尽早将分散的单根纤维集聚成束，可降低丝束的比表面积，减小丝束与空气间 的摩擦阻力，从而降低纺丝应力，减少断头及毛丝发生。在具体实 施时，可使用上油嘴或网络喷嘴作为橥束器。
10．改进超细纤维织物染色性能的方法由于超细纤维比表面积大，因而染色时易出现上染快、易染花、显色性差的缺点。对此，也有许多专利提出了改进超细纤维织物染 色性能的建议和方法。

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JP 55-152814使用高温高压型阳离子染料可染聚酯、常压沸染型阳离子染料可染聚酯，或使用分散染料常压可染聚酯为原料生 产出了可深染型的超细纤维。
JP 56-004715通过调节纺丝一拉伸一定型工艺条件控制纤维的超分子结构，最终获得了具有高取向度和大晶粒尺寸结构的纤 维，实现了超细纤维可深染。
关于如何改善聚己内酰胺超细纤维的染色问题，主要提出了两 种措施：一是通过控制纺丝一拉伸一定型工艺条件，使纤维具有适 宜取向度、适度0[晶型及7晶型含量的超分子结构，从而得到了手 感柔软、染色牢度高的超细纤维织物；二是设法将纤维中的链端氨 基基团和双折射指数控制在指定范围内，可得到染色牢度及染色耐 久性优良的超细纤维。
11．控制初生纤维形成次晶结构是聚丙烯( PP)超细纤维的生产技术关键聚丙烯( PP)超细纤维的生产技术原理与PET超细纤维大体相同，但由于原料PP具有易结晶，以及不同晶形结构的PP具有不同 的拉伸性能，因此PP超细纤维的生产技术另有其特点。利用高速纺丝技术纺制单纤维线密度小于1dtex的PP超细纤维时，最关键的 技术是控制卷绕丝形成次晶为主体的结构。因此，应当选用值较高，且分子量分布较窄的原料，或是采用较高的纺丝温度（其目的均是为了降低纺丝熔体粘度）。另外， 还应在喷丝板下方设置一 个缓冷区，并采用低温、小风量的吹风工艺等。这些措施控制卷绕丝形成以次晶为主体的结构，从而提高初生纤维的可拉伸性能，降低纤维线密度、强度、断裂伸长率等性能的不匀率。关于超细纤维的制造，研究者们提出了以上技术要点。但在实际应用中，通常需要将其中的几项技术配合使用，才能达到最佳的综合效果。