紡絲酸浴工藝對粘膠類扁平絲成形速度的影響

1、    紡絲酸浴工藝對粘膠類扁平絲成形速度的影響    鄧傳東+陳曉芳摘 要：扁平絲是異形纖維的一種，纖維橫截面呈扁平狀，在粘膠類扁平纖維的生產(chǎn)過程中，影響纖維成形的因素很多，其中酸浴工藝條件是影響粘膠類扁平絲纖維成形的重要環(huán)節(jié)。本文對酸浴中硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅、酸浴溫度四個因素對扁平絲截面形狀的影響進(jìn)行了系統(tǒng)實驗，分析各因素對扁平絲截面形狀的影響情況，也即實驗分析了酸浴中各組份對粘膠類扁平絲成形速度的影響。關(guān)鍵詞：粘膠類扁平絲 酸浴 纖維截面 異形度 成形速度一、前言異形纖維是指利用物理、化學(xué)和機(jī)械等方法使合成纖維變性以改善其性能，擴(kuò)大其使用范圍。纖維

2、截面的異形化即是物理改性的一項重要又方便的手段。如：中空、中空異形、三角形、三葉形等使用已極為廣泛。此外多角形、多葉形、t形、c形、h形、十字形、扁平形等都已有生產(chǎn)，異形纖維與一般園截面的纖維相比具有許多特性：具有優(yōu)良的光學(xué)性能；能增加纖維的復(fù)蓋能力，提高抗起球能力；能增加纖維間的抱合力，纖維的膨松性、透氣性及保暖性均有提高等等。異形纖維的各項性能的優(yōu)劣，主要決定于其不同的截面形狀及異形度的大小。異形度是表示異形纖維符合異形規(guī)格程度的指標(biāo)。故在異形纖維制造過程中必須嚴(yán)格控制異形度的大小和均一性，對于異形纖維來說異形度是其物理性能的主要指標(biāo)之一。由于從異形噴絲孔壓出粘膠的表面力傾向于形成一種圓形

3、的剖面，而不會顧及噴孔的形狀，因此，必須選擇適當(dāng)?shù)乃嵩l件，以迅速獲得一種穩(wěn)定的皮層，初步具有一定的扁平形態(tài)。扁平絲異形度的不同，其結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)的比例、分布有所不同，從而對纖維染色性能的一致性有影響。扁平絲異形度的不同，成品纖維的手感不同，對織物的風(fēng)格有一定影響。因此，對“紡絲酸浴工藝對粘膠類扁平絲成形速度（即截面形狀及異形度）的影響”進(jìn)行試驗研究，有利于扁平絲生產(chǎn)過程中的工藝控制，保證其成品品質(zhì)，對各規(guī)格品種的粘膠類纖維如仿麻絲（1200d/14f、600d10f等）、雅菲特（1100d/1f、2000d/1f、4000d/1f等）、常規(guī)絲產(chǎn)品（120d/30f、300d/50f、600

4、d/100f等）的生產(chǎn)有一定指導(dǎo)意義。二、試驗部份對酸浴中硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅、酸浴溫度四個因素，以及四個因素的三個水平采用正交實驗方法，排成了9組酸浴組成工藝進(jìn)行扁平絲的紡制。其它紡絲條件，如紡速、后處理工藝、紡絲溫濕度等條件在9組酸浴工藝試驗過程中不變，每組酸浴工藝紡制1個落絲周期。1、紡絲設(shè)備：r535半連續(xù)紡絲機(jī)。2、試驗規(guī)模：r535半連續(xù)紡絲機(jī)三個紡區(qū)， 5個立方的酸浴調(diào)配循環(huán)系統(tǒng)。3、試驗品種：300d/10f粘膠扁平絲。4、噴絲頭規(guī)格：300d/10f，一個噴絲頭的噴絲面上有10個長條形孔，成梅花狀排布；其中單孔為兩頭為紡錘狀的長方形，規(guī)格為：長*寬=0.6mm*0.045mm

5、，其長寬比為13.33。5、酸浴四因素三水平的選擇：6、酸浴四因素三水平正交實驗表：7、纖維切片制作a、制作設(shè)備：顯微鏡、顯微攝影儀、照像機(jī)、172型纖維切片器、目微尺、火棉膠b、進(jìn)行扁平絲截片制作：9組實驗方案，統(tǒng)一取其紡絲捻面的生絲條進(jìn)行截片制作，正交實驗6#、7#方案纖維截面情況見以下圖1和圖2：c、在顯微鏡下用目微尺進(jìn)行扁平絲單絲橫截面的長度、寬度進(jìn)行測量、并做好記錄。8、各組實驗方案扁平絲異形度計算：表示異形纖維斷面特征的指標(biāo)主要有充實度（又名園系數(shù)或園整度）和異形度，該指標(biāo)的大小對纖維的風(fēng)格和手感影響很大，并且該指標(biāo)的均勻程度（即扁平絲纖維橫截面的長寬比的cv值不能太大）對扁平絲的

6、染色均勻性影響非常大。充實度是衡量纖維面積是否接近園形的一個指標(biāo)，其計算公式如下：充實度=異形纖維斷面積/異形纖維斷面外接園面積異形度主要是用來衡量異形纖維變形的程度。與充實度相反，異形度愈大，充實度愈小。其計算工式如下：異形度（%）=（1-充實度）*100四因素三水平的9組正交實驗方案，扁平絲纖維橫截面的長度、寬度的測量情況，以及扁平絲纖維橫截面面積、外接圓面積、充實度、異形度計算如下下表：三、結(jié)果討論在粘膠紡入酸浴到纖維素絲條再生的這段時間中，有以下三個基本反應(yīng)發(fā)生：一是中和粘膠中的游離堿；二是纖維素黃酸酯的分解，使纖維素再生；三是由于分子中氫鏈的形成，使纖維素分子結(jié)晶。通常，為了增加纖維

7、強(qiáng)度，對剛離開酸浴的絲纖維素黃酸酯構(gòu)成，外層由凝固程度極低的再生纖維素構(gòu)成。因此，纖維結(jié)構(gòu)的成形主要取決于外側(cè)的酸浴，合理地選擇紡絲成形條件，對纖維性能及其扁平絲異形度有重大作用，現(xiàn)根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，對酸浴中硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅、酸浴溫度四個因素對扁平絲異形度的影響情況進(jìn)行分析。采用正交試驗的試驗結(jié)果的分析方法有二，方差分析法和直觀分析法。這里我們采用直觀分析法。通過直觀分析法確定酸浴中四個因素對扁平絲異形度影響的大小，即因素的重要性。如下表：四、結(jié)論由以上四因素三水平正交實驗分析表分析數(shù)據(jù)可知，酸浴中硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅、酸浴溫度四個因素中，首先是溫度對粘膠類扁平絲異形度，也即成形速度影響最

8、大，而且在設(shè)計正交實驗表的三個水平時，溫度三水平的差異僅為3，因此，在進(jìn)行扁平狀粘膠纖維進(jìn)行紡制時，一旦酸浴組成確定下來后（其實質(zhì)是確定了扁平絲的異形度指標(biāo)值），我們要嚴(yán)格控制紡絲過程中酸浴的溫差，對于粘膠扁平絲（如1200d/14f、4000d/1f、2000d/1f、1100d/1f等規(guī)格品種）這一異形纖維紡絲酸浴溫度的正負(fù)偏差值不能太大，否則會造成同批產(chǎn)品中扁平絲的異形度有差異，影響纖維的染色性能，對于雅菲特產(chǎn)品將影響其幅寬（雅菲特的幅寬控制，目前是我們的難點(diǎn)）。其次是硫酸濃度對粘膠類扁平絲的異形度影響比較大，生產(chǎn)過程中也需嚴(yán)格控制。再次是硫酸鈉、硫酸鋅對扁平絲異形度有一定影響，但影響程度沒有酸浴溫度和硫酸濃度哪么大。如果以酸浴中硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅、酸浴溫度四個因素中每增、減1 g/l或1為單位對粘膠成形速度的影響來進(jìn)行比較的話，假定硫酸鈉對粘膠成形速度影響為1，則硫酸鋅影響為1.38、硫酸影響為5.17、酸浴溫度影響為31.98