粘膠纖維的紡絲成形

1、第五節(jié) 粘膠纖維的紡絲成型 一、粘膠纖維紡絲工藝流程 粘膠纖維通常只能用濕法紡絲。由于纖維素未熔融即分解，不可能采用熔紡；又因?yàn)橐诩徑z過程中完成纖維素黃酸酯分解的化學(xué)過程，故難以采用干法紡絲。 按照紡絲浴槽的數(shù)量及要求不同，粘膠纖維紡絲方法通常分為一浴法紡絲和二浴法紡絲，個(gè)別情況還采用三浴法紡絲。一浴法紡絲是粘膠的凝固和纖維素黃酸酯的分解都在同一浴槽內(nèi)完成（如普通粘膠長(zhǎng)絲）；二浴法紡絲則是粘膠的凝固主要在第一浴，纖維素黃酸酯分解主要在第二?。ㄈ鐝?qiáng)力粘膠長(zhǎng)絲、粘膠短纖維），并且在第二浴中進(jìn)行塑性拉伸，對(duì)短纖維生產(chǎn)還便于在第二浴中回收二硫化碳。 圖4-30為粘膠短纖維紡絲工藝流程。粘膠由供膠管路

2、送進(jìn)紡絲機(jī)，由計(jì)量泵定量送入，通過燭形濾器再次濾去粒子雜質(zhì)，并由曲管送入噴絲頭組件。粘膠在壓力下通過眾多噴絲孔，形成眾多粘膠細(xì)流。在凝固浴作用下，粘膠細(xì)流發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)和物理化學(xué)變化，凝固和分解再生，成為初生絲條。初生絲條由導(dǎo)絲盤送去集束拉伸，在塑化浴中，初生絲條經(jīng)受拉伸的同時(shí)，最終完成分解再生過程，纖維的結(jié)構(gòu)和性能基本定型下來。 4-30 粘膠短纖維紡絲工藝流程 1粘膠管 2計(jì)量泵 3橋架 4曲管 5燭形濾器 6噴絲頭組件 7凝固浴 8進(jìn)酸管 9回酸槽 10導(dǎo)絲桿 11紡絲盤 12前拉伸輥 13塑化浴 14罩蓋 15后拉伸輥 圖4-31為粘膠長(zhǎng)絲紡絲及后加工工藝流程。 圖4-31? 粘膠長(zhǎng)絲

3、生產(chǎn)工藝流程 在一定壓力下進(jìn)入紡絲機(jī)進(jìn)膠管，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量、過濾器過濾，由噴絲頭噴入凝固浴進(jìn)行抽絲。絲條經(jīng)導(dǎo)絲鉤、紡絲盤進(jìn)行牽神。離心式紡絲機(jī)再通過漏斗在離心罐內(nèi)進(jìn)行疊絲，進(jìn)一步凝固、分解、落絲。半連續(xù)式紡絲機(jī)牽神后，在凝固輥上進(jìn)一步凝固分解，再繞到去酸輥上去酸，然后由漏斗將絲條在離心罐內(nèi)疊成絲餅，最后落絲。 離心紡絲機(jī)流程如下：粘膠計(jì)量泵過濾器噴絲頭導(dǎo)絲鉤紡絲盤（上、下）漏斗離心罐 半連續(xù)紡絲機(jī)流程如下：粘膠計(jì)量泵過濾器噴絲頭凝固輥去酸輥漏斗離心罐 二、粘膠纖維的成型原理 粘膠纖維的成形過程，實(shí)際上就是粘膠細(xì)流通過噴絲頭孔道進(jìn)入凝固浴，凝固成初生纖維的過程。 (一)紡絲成型過程中的化學(xué)反應(yīng) （

4、1）主反應(yīng) 黃酸酯的分解與纖維素的再生： C4H9O4OCS2Na+H2SO4C6H10O5+NaHSO4+CS2中和反應(yīng)：粘膠中的NaOH被凝固浴中的H2SO4中和 2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O（2）副反應(yīng)：粘膠中多種副反應(yīng)產(chǎn)物被凝固浴的H2SO4分解，成為一系列不穩(wěn)定產(chǎn)物。 Na2CS3+ H2SO4Na2SO4+CS2+H2SNa2S+ H2SO4Na2SO4+H2SNa2Sx+ H2SO4Na2SO4+H2S+（x-1）SNa2SO3+ H2SO4Na2SO4+H2O+SO2Na2S2O3+ H2SO4Na2SO4+H2O+SO2+SNa2CO3+ H2SO4Na2SO

5、4+H2O+CO2纖維素黃酸酯分解成纖維素的過程稱為再生過程，再生纖維素與原料漿粕的纖維素具有相同的化學(xué)組成，但其分子結(jié)構(gòu)和聚集結(jié)構(gòu)（包括分子量、結(jié)晶態(tài)、宏形態(tài)）發(fā)生了變化。 主反應(yīng)和副反應(yīng)都消耗大量的H2SO4，生成大量NaSO4、水和硫磺，使凝固浴被稀釋且渾濁，故凝固浴必須不斷循環(huán)，除去水、NaSO4等雜質(zhì)，并不斷補(bǔ)充H2SO4，保證凝固浴組成穩(wěn)定。 主副反應(yīng)都生成CS2、H2S、SO2和CO2等有毒氣體，要保證紡絲過程的通風(fēng)排毒。 (二)凝固浴 紡絲凝固浴是由硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅按一定比例配成的浴液。是使粘膠細(xì)流按控制的速度完成凝固和纖維素黃酸酯的分解過程，以配合適當(dāng)?shù)睦欤@得具有所要

6、求的結(jié)構(gòu)和性能的纖維。 如果單獨(dú)用硫酸溶液進(jìn)行粘膠纖維成形、纖維素黃酸鈉分解，生成再生纖維素，雖然也能成形，但這種再生纖維不能承受拉伸，強(qiáng)度極低，無實(shí)用價(jià)值。因此，必須采用多組分的凝固浴來完成纖維素的再生。 硫酸使纖維素黃酸酯分解，纖維再生并析出（再生凝固）；中和粘膠中的NaOH，使粘膠凝固（中和凝固）；使粘膠中的副反應(yīng)產(chǎn)物分解。 硫酸鈉作為強(qiáng)電解質(zhì)，能促使粘膠脫水凝固（鹽析凝固）；作為強(qiáng)電解質(zhì)硫酸鹽與硫酸的同離子效應(yīng)，能有效地降低凝固浴中H+的濃度，延緩纖維素黃酸酯的分解，有利于硫酸向纖維內(nèi)層滲透，使纖維內(nèi)外層結(jié)構(gòu)均勻、緊密，同時(shí)使初生絲束離開凝固浴時(shí)仍具有一定的剩余酯化度，具有一定的塑性，

7、能經(jīng)受一定程度的拉伸并使分子取向，有利于提高纖維的物理機(jī)械性能。 硫酸鋅與纖維素黃酸鈉反應(yīng)，生成纖維素黃酸鋅，纖維素黃酸鋅在凝固浴中的分解比纖維素黃酸鈉慢得多，在初生絲經(jīng)過拉伸后才完全分解，制得纖維的物理機(jī)械性能較好；可增加纖維皮層厚度，有利于拉伸，提高纖維的強(qiáng)度和伸度；纖維素黃酸鋅作為眾多而分散的結(jié)晶中心，避免纖維結(jié)構(gòu)生成大塊的晶體，使纖維具有均勻的微晶結(jié)構(gòu)，不但能提高纖維的斷裂強(qiáng)度，還能提高纖維的延伸度和鉤接強(qiáng)度，改善纖維的柔韌性。 (三)紡絲成型過程的物理化學(xué)變化 1.絲條凝固 膠狀粘膠溶液從噴絲頭噴出，遇到凝固浴，伴隨著化學(xué)變化發(fā)生形態(tài)變化，由液態(tài)變成固態(tài)，同時(shí)水分脫出。此時(shí)，纖維雖然

8、處于溶脹狀態(tài)，但其重量只是原來膠體狀態(tài)時(shí)的三分之一。 2.絲條表皮和內(nèi)層的差異 粘膠從噴絲孔道噴出，與凝固浴接觸的表面，由于酸與粘膠間的化學(xué)反應(yīng)速度及酸向絲條內(nèi)部滲透速度的不同，使纖維外表皮和內(nèi)層存在差異?；瘜W(xué)反應(yīng)速度快于滲透速度，絲條首先形成外表皮，再向纖維內(nèi)層滲透，造成纖維橫截面內(nèi)外層不均勻。 3.粘膠細(xì)流的流出狀態(tài) 流經(jīng)噴絲孔的粘膠溶液，其流動(dòng)速度呈拋物線分布。當(dāng)粘膠溶液剛流出噴絲孔時(shí)，由于流動(dòng)定向粘彈性的恢復(fù)而引起細(xì)流膨化，此膨化效應(yīng)對(duì)紡絲成形非常不利。膨化最大直徑與噴出體積速度成正比，與噴絲孔直徑成反比，并與粘膠流體性質(zhì)、噴絲孔幾何形態(tài)及成形條件有關(guān)。降低粘度或聚合度，提高溫度，增加

9、噴絲板毛細(xì)孔長(zhǎng)度，可減小膨化。 此外，出噴絲孔的粘膠，因?yàn)檎扯鹊停搪?，紡絲盤的拉伸力不能把這段粘膠全部均勻地拉成條，粘膠出噴絲孔后向四周漫延堆積，如果凝固浴組成控制不好或粘膠粘度過低，使堆積過大，就會(huì)出現(xiàn)膠塊和斷頭，使成品出現(xiàn)疵點(diǎn)，影響纖維品質(zhì)。 三、粘膠纖維紡絲工藝控制 （一）粘膠的組成及性質(zhì) 1組成 粘膠的組成是指粘膠中主要組分（纖維素和NaOH）的含量。粘膠中纖維素含量高，有利于提高成品纖維的強(qiáng)度和降低生產(chǎn)成本，但會(huì)使粘膠的結(jié)構(gòu)粘度上升和熟成加快，使工藝控制困難。 在生產(chǎn)中，具有重要意義的是粘膠中的堿比，即NaOH/纖維素（含量之比值）。堿比大，粘膠穩(wěn)定，粘度低，成型相應(yīng)減慢。不同品

10、種纖維紡絲粘膠的組成如表4-8。 表4-8 幾種粘膠纖維紡絲粘膠的組成 纖維品種 纖維素/%NaOH/%NaOH/纖維素 普通粘膠短纖維 普通粘膠長(zhǎng)絲 富強(qiáng)纖維 強(qiáng)力粘膠纖維 7.88.58.18.366.56.07.05.56.55.66.044.56.07.00.70.750.70.720.60.70.951.02粘度 粘膠的可紡性是粘膠粘度和表面張力的函數(shù)。在粘度較低的情況下，最大噴絲頭拉伸隨著粘度的增加而急劇上升，粘度（落球粘度）為50s時(shí)，最大噴絲頭拉伸至最大值，紡絲穩(wěn)定性最好，當(dāng)粘度超過50s后，最大噴絲頭拉伸則隨粘度上升而下降。粘度過高使粘膠輸送和過濾困難。粘度低于20s的粘膠在

11、通常條件下無法正常紡絲。故紡制普通粘膠纖維的粘膠，通常控制其粘度在50s左右。表4-9列出幾種紡絲粘膠的粘度及熟成度。 表4-9 幾種紡絲粘膠的粘度及熟成度 纖維品種 粘度/s10%NH4Cl值/mlNaCl/%普通粘膠短纖維 普通粘膠長(zhǎng)絲 富強(qiáng)纖維 強(qiáng)力粘膠纖維 4060406040601502009119111420 10203熟成度 熟成度反映粘膠的“老”、“嫩”程度。普通粘膠纖維紡絲時(shí)，粘膠的可紡性隨熟成度提高而變好，在NH4Cl值達(dá)到812時(shí)，可紡性最好。采用熟成度較高（NH4Cl值較低）的粘膠紡絲時(shí)，粘膠成型過快，所得纖維結(jié)構(gòu)不均勻，機(jī)械性能較差，斷裂強(qiáng)度和延伸度較低，染色均勻性差

12、，在水中的膨潤(rùn)度較大；反之，熟成度太低，紡絲的穩(wěn)定性下降，甚至無法紡絲。 4粘膠中的粒子及氣泡 粘膠中的粒子在粘膠紡絲時(shí)會(huì)造成堵塞噴絲孔使纖維斷裂，或會(huì)造成纖維纖度變異，拉伸性能遭到破壞，并產(chǎn)生粘膠塊和粗纖維等疵點(diǎn)，降低纖維的品質(zhì)。 粘膠中的氣泡，在紡絲時(shí)，大氣泡會(huì)使紡絲斷頭，小氣泡會(huì)造成個(gè)別噴絲孔斷絲而使噴出的單絲數(shù)目不足，并產(chǎn)生粘膠塊等纖維疵點(diǎn)。更微小的氣泡，則保留在纖維中形成“氣泡絲”，降低成品纖維的強(qiáng)力，嚴(yán)重影響成品質(zhì)量。 （二）紡絲速度 粘膠纖維紡絲速度隨所紡制的品種不同而異。普通粘膠長(zhǎng)絲、短纖維為6080m/min；強(qiáng)力粘膠纖維為4060m/min；富強(qiáng)纖維為2030m/min。采

13、用不同的紡絲設(shè)備，其紡速亦不同，如紡制普通長(zhǎng)絲的離心法和半連續(xù)法為60100m/min，連續(xù)法為5080m/min，筒管法為70120m/min。 紡絲速度過高，一方面導(dǎo)致纖維素黃酸酯來不及凝固和分解；另一方面使絲條與凝固浴的摩擦阻力過大，絲條上的張力過大，引起粘膠細(xì)流斷裂，紡絲成形的穩(wěn)定性下降。 采取下列措施能提高紡絲速度：提高凝固浴中H2SO4的濃度和凝固浴溫度；增加絲條在凝固浴的浸沒長(zhǎng)度；在粘膠或凝固浴中加入助劑。 （三）凝固浴（酸?。?1凝固浴各組分濃度 紡絲時(shí)，在保證粘膠細(xì)流凝固和纖維素黃酸酯分解的前提下，凝固浴中的H2SO4應(yīng)采用較低的濃度，以滿足凝固浴能使纖維素黃酸酯的酯化度在0

14、.10.2s內(nèi)由2030降至510的水解過程完成。H2SO4濃度過低，粘膠細(xì)流的凝固距離過長(zhǎng)，造成成形不良，產(chǎn)生膠塊和毛絲，甚至引起單絲斷裂；H2SO4濃度過高，粘膠細(xì)流凝固過劇，纖維脆硬，影響纖維的強(qiáng)度和伸度。凝固浴中H2SO4的濃度視粘膠的性質(zhì)及紡絲的其他條件而定。粘膠含堿量越高、熟成度越低、粘度越低、紡絲速度越高、絲束的浸沒長(zhǎng)度越短、凝固浴溫度越低、纖維越細(xì)、噴絲孔的直徑越大，則要求凝固浴的H2SO4濃度越高。為了保證紡絲穩(wěn)定性，H2SO4落差不得大于57g/L（短纖維），23g/L（長(zhǎng)絲）。 凝固浴中Na2SO4及ZnSO4濃度應(yīng)與H2SO4濃度相配合。提高Na2SO4及ZnSO4濃度

15、，可降低浴中H+濃度，有利于增強(qiáng)對(duì)粘膠的鹽析作用和交聯(lián)作用，而延緩纖維素再生時(shí)間，可使成型纖維皮層厚度和纖維柔韌性增加，可拉伸性能提高，成品的品質(zhì)改善。如果Na2SO4或ZnSO4濃度過高，粘膠中黃酸酯分解速度過慢，絲條易帶膠塊，造成可紡性惡化，纖維成型不良。 不同的粘膠纖維品種，凝固浴差異較大，如表4-10所示。 表4-10 凝固浴組成及溫度 纖維品種 凝固浴溫度/ 凝固浴組成 /g/L凝固浴循環(huán)量 L/錠·hH2SO4Na2SO4ZnSO4長(zhǎng)絲 棉型纖維 毛型纖維 富強(qiáng)纖維 強(qiáng)力纖維 444855655065202540501151209512093103202580902202

16、4029031029031045551601801215131611140.30.7809030503000400040005000150020002503502凝固浴溫度 凝固浴溫度影響粘膠凝固浴體系的雙擴(kuò)散作用進(jìn)行的速度，因而影響粘膠的凝固和纖維素再生的速度。 凝固浴溫度高黃酸酯分解速度快。但溫度過高，纖維成型過快，導(dǎo)致纖維品質(zhì)下降，紡絲操作困難；溫度過低，粘膠細(xì)流凝固過慢，同樣不能正常紡絲。 此外，由于Na2SO4在凝固浴中的溶解度隨著溫度降低而減少，常規(guī)的凝固浴溫低于2535，則容易析出Na2SO4結(jié)晶（芒硝），造成紡絲的困難。 當(dāng)粘膠的熟成度偏熟時(shí)，可以降低凝固浴溫度來調(diào)節(jié)紡絲工藝。

17、相反，當(dāng)粘膠的熟成度偏生時(shí)，可以提高凝固浴溫度來調(diào)節(jié)紡絲工藝。 凝固浴溫度與H2SO4濃度對(duì)粘膠的凝固作用的影響，在一定程度上可以互相補(bǔ)充分。當(dāng)H2SO4濃度偏低，凝固強(qiáng)度不足時(shí)，適當(dāng)升高溫度，可以提高凝固速度；同樣，當(dāng)溫度偏低時(shí)，適當(dāng)提高H2SO4濃度亦可得到升高溫度的同樣效果。 3浸浴長(zhǎng)度、絲上浴長(zhǎng)度、空氣浴長(zhǎng)度 絲條在酸浴中的行程稱為浸浴長(zhǎng)度。一般粘膠長(zhǎng)絲的浸浴長(zhǎng)度較短，離心式紡絲機(jī)為200300mm，半連續(xù)式紡絲機(jī)為360mm，強(qiáng)力絲為500700mm；粘膠短纖維生產(chǎn)由于絲束粗，所以常增加浸浴長(zhǎng)度來達(dá)到良好的凝固，普通粘膠短纖維為500600mm，富強(qiáng)纖維生產(chǎn)是用降低紡絲速度的方法來達(dá)

18、到凝固良好的作用，因此浸浴長(zhǎng)度仍只有250500mm。由于絲束有粗有細(xì)，產(chǎn)生了成形速度的差異。絲束粗，酸向絲條內(nèi)部滲透速度慢，成形速度慢，這就要求增加粘膠在凝固浴中的通過時(shí)間，一般是通過增加絲條在凝固浴中的浸長(zhǎng)來達(dá)到目的，浸在凝固浴中的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，絲條成形越均勻，纖維的強(qiáng)度和柔軟性也越高。但浸浴長(zhǎng)度受設(shè)備限制，不能無限增加。 從酸浴表面到第一刮酸裝置(如刮酸棒或?qū)Ыz鉤等)的距離稱為絲上浴長(zhǎng)度。如長(zhǎng)絲的絲上浴長(zhǎng)度為450 mm。此時(shí)絲條攜帶大量酸浴運(yùn)行，因此是浸浴長(zhǎng)度的補(bǔ)充。絲條纖度變小時(shí)，絲上浴的浴柱也會(huì)變細(xì)。 絲條經(jīng)刮酸后，帶著余酸在空氣中進(jìn)行凝固分解的長(zhǎng)度，稱為空氣浴長(zhǎng)度，在離心式紡絲機(jī)中，

19、是指從紡絲盤到進(jìn)入離心罐的距離；在半連續(xù)式紡絲機(jī)上，是指絲條在凝固輥上的長(zhǎng)度加上在去酸輥縮節(jié)前的凝固部分的長(zhǎng)度。其作用是保證絲條的充分凝固分解。由于絲條在這一階段易受各種外界條件的影響，如去酸水倒流造成絲條提前去酸而減少空氣浴長(zhǎng)度，形成各錠之間空氣浴長(zhǎng)度的不一致，影響染色均勻性。 4凝固浴的循環(huán)速度 凝固浴循環(huán)時(shí)，必須保證在整個(gè)紡絲機(jī)上凝固浴的濃度和溫度均勻。對(duì)于粘膠長(zhǎng)絲生產(chǎn)，凝固浴中硫酸濃度落差小于23g/L，通常循環(huán)量大于40L/h，或900950L/kg絲。對(duì)于粘膠短纖維生產(chǎn)，一般循環(huán)量200400L/kg纖維。 （四）紡絲間溫濕度控制 紡絲間的溫度濕度是紡絲中重要的工藝參數(shù)，紡絲間溫濕

20、度變化對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響，尤其對(duì)于粘膠長(zhǎng)絲的生產(chǎn)。紡絲間溫度波動(dòng)對(duì)絲的染色均勻性有較大影響，特別是半連續(xù)式紡絲機(jī)，絲條在凝固輥和去酸輥上直接受到室溫的影響，容易造成染色差異。溫度、濕度下降，尤其是在冬季紡絲間溫濕度低，使導(dǎo)絲件上硫酸鈉結(jié)晶造成毛絲。半連續(xù)式紡絲機(jī)，紡絲間溫度控制在26以上；離心式紡絲機(jī)，紡絲間溫度控制在22以上；相對(duì)濕度控制在7080%。 （五）拉伸 為了提高纖維的物理機(jī)械性的，必須對(duì)剛成形的纖維進(jìn)行塑性拉伸，使處于混亂狀態(tài)的大分子締合體在拉力的作用下，沿纖維軸的方向（即拉力方向）比較整齊地排列。經(jīng)拉伸取向的纖維制品，在經(jīng)受外力作用時(shí)每一纖維素大分子或微晶體，能比較充分地發(fā)揮

21、作用，使纖維的機(jī)械強(qiáng)度有所提高。但必須指出的是，初生纖維在拉伸過程中，一方面大分子的各種運(yùn)動(dòng)單元（鏈段、大分子鏈、微晶、無定形區(qū)）沿著拉力的方向取向；另一方面由于熱運(yùn)動(dòng)而使運(yùn)動(dòng)單元解取向。所以拉伸的最終結(jié)果是取向與解取向的綜合反應(yīng)。 粘膠纖維的拉伸一般由三個(gè)階段組成：噴絲頭拉伸、塑性拉伸和回縮。 （1）噴絲頭拉伸：噴絲頭拉伸倍數(shù)是指第一紡絲盤線速度與粘膠從噴絲孔噴出速度之比率。 粘膠從噴絲頭噴出時(shí)、粘膠細(xì)流尚處于粘流態(tài)，不宜施予過大的噴頭拉伸，否則容易造成毛絲或斷頭。故常用噴絲頭負(fù)拉伸。由于粘膠細(xì)流非常脆弱，在拉伸應(yīng)力作用下容易斷裂，因此，在常規(guī)紡絲中，由于噴絲孔出口處粘膠細(xì)流徑向膨化總是存在

22、，以及隨后粘膠細(xì)流的脫水，因而軸向收縮亦必然存在。這種收縮，使實(shí)際的噴絲頭拉伸值比理論值大。例如，理論上的噴絲頭拉伸率為-40%，而相應(yīng)的實(shí)際拉伸值卻為0。在生產(chǎn)中，通常采用-20%20%的噴絲頭拉伸。 噴絲頭拉伸屬于粘流拉伸，這時(shí)粘膠尚處于流動(dòng)狀態(tài)，大分子鏈的活動(dòng)能力較大，已取向的效果會(huì)被無規(guī)熱運(yùn)動(dòng)引起的解取向所抵消。因此這種拉伸基本上是無效拉伸，并不提高（或很少提高）大分子的取向度。 （2）塑性拉伸：塑性拉伸是指粘膠細(xì)流已基本凝固，但還處于可塑狀態(tài)，纖維素大分子鏈有較大的活動(dòng)余地，在拉應(yīng)力的作用下，大分子及其結(jié)構(gòu)單元產(chǎn)生滑移，沿拉伸方向取向排列。粘膠細(xì)流凝固后在紡絲盤上的拉伸即屬于塑性拉伸

23、。塑性拉伸屬于不可回復(fù)的拉伸形變。普通粘膠長(zhǎng)絲的紡絲盤上的拉伸為1530%。 普通粘膠短纖維生產(chǎn)，通常是在紡絲機(jī)后采用集束塑化拉伸來代替紡絲盤拉伸的。在含有H2SO4及硫酸鹽的塑化浴中，絲束受98高溫作用而塑化，此時(shí)經(jīng)受強(qiáng)烈拉伸，纖維素大分子取向，并同時(shí)最終完成再生過程。粘膠短纖維的塑化浴拉伸率通常為10%20%。 隨著紡絲盤拉伸或塑化拉伸的增加，纖維的斷裂強(qiáng)度增加，而延伸度卻有所降低，這說明要獲得品質(zhì)好的纖維，并不能單靠強(qiáng)化拉伸來達(dá)到。 （3）松弛回縮 纖維經(jīng)過強(qiáng)烈拉伸后，纖維素大分子及其聚集單元大多沿著拉力方向取向，大分子之間作用力較強(qiáng)，部分纖維素大分子幾乎處于僵直狀態(tài)。纖維的斷裂強(qiáng)度雖較

24、高，但斷裂延伸度卻很低，脆性較大，其實(shí)用性能較差。為改善纖維的脆性，通常在拉伸后給予纖維適當(dāng)?shù)幕乜s（松弛），以消除纖維的內(nèi)應(yīng)力。 生產(chǎn)普通粘膠長(zhǎng)絲時(shí)，如用緊張式（筒管式）后處理，回縮率較少（2%12%）；如用松弛式（絲餅）后處理，則回縮率較大（12%20%）；粘膠短纖維在切斷后的完全松弛狀態(tài)下進(jìn)行后處理，回縮率可達(dá)15%35%。 提高拉伸率的措施有：提高初生纖維的剩余酯化度，使初生纖維具有重大的可塑性；選擇較小的噴絲頭拉伸。研究結(jié)果表明，經(jīng)過大的噴絲頭拉伸的纖維，其后都不能承受較大的拉伸。在較小的噴絲頭拉伸的情況下，適當(dāng)增大紡絲盤拉伸和塑化浴拉伸，可增加纖維的強(qiáng)度而不影響其伸度；提高塑化浴的溫

25、度及H2SO4濃度，以增加纖維的塑性。亦可增加CS2的回收率。四、粘膠纖維紡絲設(shè)備 （一）粘膠短纖維紡絲機(jī) 粘膠由供膠管路送進(jìn)紡絲機(jī)，在紡絲機(jī)上進(jìn)行計(jì)量，勻速供膠，再經(jīng)過分錠過濾、噴絲成形牽神等步驟，變成纖維。 紡絲機(jī)上工藝流程如下： 粘膠紡絲粘膠管紡絲計(jì)量泵燭形濾器噴絲頭凝固浴導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)集束機(jī) 普通粘膠短纖維紡絲設(shè)備包括紡絲機(jī)、集束機(jī)(塑化拉伸機(jī))和切斷機(jī)。紡絲機(jī)的作用是將粘膠紡制成基本凝固和大部分纖維素再生的初生絲條，并對(duì)絲條進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦?；而集束機(jī)是將一臺(tái)紡絲機(jī)上各紡絲部位紡出的初生絲條集合成束，進(jìn)行塑化拉伸，并使纖維素黃酸酯完成分解。? ?1紡絲機(jī) 生產(chǎn)普通粘膠短纖維的紡絲機(jī)按絲條上浴情

26、況，可分為深浴紡絲機(jī)和淺浴紡絲機(jī)。深浴紡絲機(jī)凝固浴槽深而窄，絲束走向垂直于凝固浴面，絲條的浸沒長(zhǎng)度短（2030cm），成形纖維結(jié)構(gòu)均勻性差，強(qiáng)度低而伸度高，故很少使用。淺浴紡絲機(jī)凝固浴槽淺而寬，絲束走向平行于凝固浴面，絲條的浸沒長(zhǎng)度長(zhǎng)（5080cm），成形均勻，現(xiàn)在生產(chǎn)上多采用淺浴紡絲；按照導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)的不同，可分為：第一種是沒有導(dǎo)絲盤的紡絲機(jī)，各錠位的絲條直接由集束機(jī)牽引。第二種是每一個(gè)或每?jī)蓚€(gè)錠位相應(yīng)設(shè)一個(gè)紡絲盤，以引出絲條，送去集束拉伸。第三種是每一個(gè)或每?jī)蓚€(gè)錠位設(shè)一對(duì)紡絲盤，各錠位的絲條先經(jīng)紡絲盤拉伸后再送去集束拉伸。第一、二種紡絲機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但紡絲穩(wěn)定性較差，生產(chǎn)操作較麻煩。目前多采用第

27、三種；按照紡絲部位布置形式，可分為雙面紡絲機(jī)和單面紡絲機(jī)。 雙面紡絲機(jī)：雙面紡絲機(jī)見圖4-32，它有兩個(gè)同樣的凝固浴槽，安裝在機(jī)架的兩側(cè)，凝固浴槽是塑料制成的。槽內(nèi)充滿凝固液。 圖4-32 雙面紡絲機(jī)側(cè)面示意圖              圖4-33 單面紡絲機(jī)側(cè)面示意圖 1粘膠管 2紡絲泵橋架 3紡絲計(jì)量泵 4連接管             

28、60;1粘膠管 2紡絲計(jì)量泵 3連接膠管 4燭形濾器 5燭形濾器 6鵝頸管 7噴絲頭                            5鵝頸管 6噴絲頭 7凝固浴槽 8導(dǎo)絲棒 8導(dǎo)絲盤 9絲導(dǎo) 10凝固浴           

29、0;                9導(dǎo)絲盤 10導(dǎo)絲器 11機(jī)架 12泵軸 紡絲機(jī)兩側(cè)的粘膠管1上都裝有紡絲計(jì)量泵橋架2，與紡絲計(jì)量泵3連接。粘膠由膠管進(jìn)入紡絲計(jì)量泵，計(jì)量后，經(jīng)連接管4再送到燭形濾器5進(jìn)行過濾，過濾后的粘膠經(jīng)鵝頸管6從噴絲頭7噴出，進(jìn)入酸治由導(dǎo)絲盤8牽伸成形，再經(jīng)絲導(dǎo)9繞在前集束輥上拉伸。 雙面紡絲機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，但設(shè)備安裝及維修困難。 單面紡絲機(jī)：?jiǎn)蚊婕徑z機(jī)見圖4-33，它只有一個(gè)凝固浴槽，是由塑料制成的，生產(chǎn)中凝固

30、浴槽內(nèi)裝滿凝固液，溢流凝固液經(jīng)回流槽流回酸站 供膠管把粘膠送到紡絲機(jī)粘膠管l，粘膠管上的紡絲計(jì)量泵2把粘膠經(jīng)連接管3，均勻定量地送到燭形濾器4進(jìn)行過濾，過濾后的粘膠經(jīng)鵝頸管5從噴絲頭6噴入盛滿凝固液的浴槽7，絲條離開凝固浴經(jīng)導(dǎo)絲棒8送到導(dǎo)絲盤9上，絲條在導(dǎo)絲盤圍繞后拉到導(dǎo)絲器10上，再匯集成絲束引向集束機(jī)。 單面紡絲機(jī)生產(chǎn)操作方便，管道及傳動(dòng)部分布置合理，安裝及維修方便，但占地面積大。 現(xiàn)將紡絲機(jī)的部分主要機(jī)件分別介紹如下。 （1）粘膠導(dǎo)管：粘膠導(dǎo)管的作用，是把粘膠送至各紡絲錠位。紡絲車間輸送粘膠的導(dǎo)管，通常連成環(huán)路以避免產(chǎn)生死角，要求配制管道成環(huán)路，而且要強(qiáng)行循環(huán)。但在實(shí)際上溶液在管路封閉的

31、一端帶易發(fā)生堵塞，故在管路中引入溶液的一端需裝不銹鋼閥門，定期地放出粘膠。 （2）橋架（或稱支柱）：橋架是連接粘膠管、計(jì)量泵（紡絲泵）和燭形芯濾器的機(jī)件。其結(jié)構(gòu)如圖3-34所示。橋梁分成兩半，分別裝在粘膠導(dǎo)管的兩口，用螺絲把它夾緊。橋架上前孔粘膠進(jìn)口與粘膠管的小孔相通，粘膠通過計(jì)量泵夾口進(jìn)入計(jì)量泵。計(jì)量泵出來的粘膠，經(jīng)過夾口，返入橋架，壓入燭形濾器。在紡絲泵前裝有一個(gè)旋塞，當(dāng)裝拆計(jì)量泵時(shí)，可把旋塞關(guān)閉。 圖3-34 橋架剖視圖              圖3-35

32、齒輪計(jì)量泵工作原理圖 1粘膠吸入孔 2粘膠壓出孔 （3）計(jì)量泵：計(jì)量泵又稱為紡絲泵，它的作用是定量地輸送粘膠至噴絲頭，使成形纖維的纖度穩(wěn)定而均勻。組常每個(gè)紡絲錠位相應(yīng)裝置一只計(jì)量泵。 計(jì)量泵有活塞泵和齒輪泵兩種，活塞泵的優(yōu)點(diǎn)是精密、耐用，每轉(zhuǎn)送膠量可以調(diào)節(jié)；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，修理困難，目前已極少應(yīng)用。 齒輪泵的主要部件是兩個(gè)精密嚙合的齒輪（圖4-35），在齒輪嚙合處的兩側(cè)，分別有粘膠吸入孔道和排出孔道，齒輪和泵的內(nèi)腔緊密貼合，齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，粘膠從吸入孔進(jìn)膠，充滿齒輪間的空隙，通過齒輪旋轉(zhuǎn)，由排出孔道輸出，通過燭形濾器、鵝頸管到達(dá)噴絲頭。 （4）燭形濾器和鵝頸管：燭形濾器和鵝頸管示意圖如圖

33、4-36所示。裝置燭形濾器的目的是使粘膠在進(jìn)入噴絲頭前進(jìn)行一次補(bǔ)充過濾。它由帽罩、外殼、燭形濾芯、螺母、濾口等組成。 濾芯過濾方式有外壓式和內(nèi)壓式兩種，外壓式是從橋架出來的粘膠經(jīng)下曲管進(jìn)入外殼，透過芯子外面包扎濾布二層，然后匯集在過濾器管中心，再流入鵝頸管。外壓式燭形濾器過濾效果好，但由于在高壓之下濾布有緊貼于濾芯上的趨勢(shì)，將會(huì)降低濾布的有效過濾面積，這是它的不足之處；內(nèi)壓式是從橋架出來的粘膠經(jīng)下曲管進(jìn)入過濾器的中心管，中心管上有孔眼，粘膠從中心管的孔眼中流向芯子表面，芯子外面包扎濾布二層，然后匯集在外殼內(nèi)，再流入鵝頸管。使用內(nèi)壓式濾器對(duì)于濾布的包扎要求較高，要特別注意防止由于包扎工作不良，隨

34、著生產(chǎn)過程中壓力的不斷升高，而使粘膠從包扎薄弱地方流出，降低過濾效率，致使紡絲狀態(tài)惡化至噴絲頭。 鵝頸管的作用是固裝噴絲頭，并將粘膠導(dǎo)向噴絲頭，進(jìn)入凝固浴，其材料通常用不銹鋼管外包環(huán)氧樹脂玻璃布。 圖4-36 燭形濾器和鵝頸管示意圖                            圖4-37? 噴絲頭組裝示意圖 （5）噴絲頭：噴絲頭

35、是紡絲機(jī)上最重要、最精密的部件，它與噴絲頭螺母、螺母座、濾板、橡皮圈等組成噴絲頭組件，如圖3-37所示。噴絲頭的作用是將精確計(jì)量過的紡絲溶液（粘膠）的總流，分成許多股細(xì)流，然后形成單纖維。這種分配是借助于分布在噴絲頭上的許多孔眼來完成的。 噴絲頭孔數(shù)：噴絲頭的孔數(shù)取決于纖維的總旦數(shù)和單纖維的旦數(shù)。普通粘膠短纖維的紡速較低（60100m/s），故采用多孔數(shù)的噴絲頭以提高生產(chǎn)率。目前采用4000孔、6000孔、7500孔、12000孔，40000孔的噴絲頭，甚至采用10萬(wàn)孔以上的組合噴絲頭。 孔徑和孔形：噴絲頭孔徑的大小，取決于纖維的纖度和粘膠的組成、供膠量、總拉伸率或紡絲速度等因素。成形的纖維越

36、細(xì)或粘膠中纖維素含量提高，則必須減小噴絲頭的孔徑。普通粘膠短纖維的噴絲頭孔徑一般采用0.060.10mm（毛細(xì)管直徑）。普通粘膠短纖維纖度與噴絲頭孔經(jīng)、孔數(shù)的關(guān)系如表4-11。 4-11 普通粘膠短纖維纖度與噴絲頭孔經(jīng)、孔數(shù)的關(guān)系 項(xiàng)? 目 指? 標(biāo)? 大? 小 纖維纖度/d噴絲頭孔經(jīng)/mm噴絲頭孔數(shù)/個(gè) 1.5? 2.5? 3? 50.06? 0.07? 0.08? 0.1012000? 12000? 950012000? 63007500為了提高成形的穩(wěn)定性，噴絲頭的噴絲孔入口通常成錐形或曲線形，錐形或曲線形部分的高度為孔總高度的3040%，孔的其余部分則為毛細(xì)管部分，毛細(xì)管有一定的長(zhǎng)度，

37、毛細(xì)管部分的高度和孔徑比最好等于或大于2，這樣才能使纖維容易成形，見圖4-38。 圖4-38 噴絲頭及其孔徑 （a）噴絲頭外廓尺寸 （b）錐形噴絲頭 （c）曲線形噴絲頭 孔的排布：噴絲孔的排布、必須考慮下列因素：第一，各孔噴出的粘膠不會(huì)粘連；第二，凝固浴能均勻地進(jìn)入噴絲頭表面各個(gè)部位；第三，易于鉆孔加工。噴絲孔的排布，有采用同心圓或六角形等形式，但孔數(shù)多而底面積大的噴絲頭，通常都采用圓形、放射形、環(huán)形或扇形等分區(qū)排布（圖4-39），或由多個(gè)小噴絲頭組合的形式。近年來亦有采用瓦楞形式矩形的噴絲板，噴絲孔在其上分區(qū)排布。 圖4-39 噴絲孔排布示意圖 噴絲孔的材質(zhì)：噴絲孔既要耐堿（粘膠）又要耐酸（

38、凝固浴），還要有足夠的強(qiáng)度，能在0.8MPa左右的壓力下工作，因此，一般選用鉑、金的合金或鉭質(zhì)材料，也有采用特種玻璃、氧化陶瓷、石英、藍(lán)寶石等非金屬材料。 （6）凝固浴槽：凝固浴槽是一個(gè)貫穿整個(gè)紡絲機(jī)的長(zhǎng)槽，用以裝盛凝固浴并使纖維成形的場(chǎng)所，槽身通常用硬聚氯乙烯板焊接而成。 為了使各紡絲部位的紡絲條件均一，凝固浴在槽內(nèi)的分配及循環(huán)是十分重要的。目前最常用的浴液循環(huán)方式是隙縫式，如圖4-40所示。來自酸站的凝固浴沿槽的兩端進(jìn)入淺槽1內(nèi)，然后通過槽上的小孔流入檔板B和凝固浴槽壁之間的縫隙，由于新鮮浴液的比重較大而下沉，并沿槽的全長(zhǎng)而流向噴絲頭周圍。稀釋了的凝固浴經(jīng)過刻有小孔的濾板溢流到回流槽C內(nèi)。

39、 （7）導(dǎo)絲盤：用玻璃材料制成，盤上刻有槽紋，使絲條不易滑動(dòng)，且便于凝固浴流出。一般采取兩個(gè)紡絲部位，合用一個(gè)導(dǎo)絲盤。 2集束機(jī) 每一紡絲部位的絲束，自噴絲頭出來，經(jīng)過導(dǎo)絲鉤和導(dǎo)絲盤，沿著總絲束移動(dòng)的方向，匯集成更大的絲束，這個(gè)過程叫集束。集束后的絲束，經(jīng)過拉絲輥進(jìn)入塑化浴中，通過塑化拉伸，提高纖維強(qiáng)度。 集束機(jī)包括塑化浴槽和拉伸機(jī)兩部分。 （1）塑化浴槽：塑化浴槽有下列幾大作用，其一，纖維在熱酸性浴中進(jìn)行拉伸以提高纖維的強(qiáng)度；其二，使黃酸酯進(jìn)一步分解，纖維素完全再生；其三，將絲束中蒸出的CS2進(jìn)行回收；其四，洗除絲束上部分凝固浴。 塑化浴槽的構(gòu)造，如圖4-41所示。 圖4-41 塑化浴槽示意

40、圖 1塑化浴槽 2集汽導(dǎo)管 3密封板 4溢流擋板 5前集束 6后集束 槽為長(zhǎng)約l3m的長(zhǎng)槽，內(nèi)盛塑化浴。槽內(nèi)有進(jìn)水管和溢流擋板，以控制塑化浴的液面。槽中裝有兩根蒸汽管，管上均勻分布著數(shù)十個(gè)直徑為34mm的小孔，用直接蒸汽加熱浴液，并使絲束受蒸汽作用而松散。塑化浴槽上有罩蓋，通過罩蓋上的兩條管道，把CS2、H2S及水蒸氣等氣體抽出，進(jìn)行冷凝回收。絲束在浴中浸長(zhǎng)約lOm，停留約810s。 塑化浴的溫度一般為9598，硫酸的濃度在1025g/L左右。為了保持塑化浴槽中的酸度，必須不斷地補(bǔ)充新鮮熱水，使塑化浴保持在溢流狀態(tài)。塑化浴中的H2SO4是由絲束帶入的，一般不需另外加入。 （2）拉伸機(jī)：是兩組直

41、徑相同的圓輥(每組有35個(gè)輥)，在塑化浴槽的前后各設(shè)一組。通過調(diào)節(jié)兩組輥之轉(zhuǎn)速，可使絲束受到不同程度的拉伸。兩組輥都要在有充分通風(fēng)排毒的情況下進(jìn)行工作。 拉伸輥一般為三個(gè)一組，組成一倒品字形，故又稱品字輥。為了減少絲束在輥上的打滑現(xiàn)象，也有采用四輥或五輥一組的。 拉伸輥大都由鋼制成，外包硬橡膠或其他耐酸材料。 3切斷機(jī) 經(jīng)過塑化拉伸后的絲束，被牽引輥引送到切斷機(jī)，是為了把絲束切成符合紡織加工要求的長(zhǎng)度。 纖維的切斷主要是靠專用的切斷機(jī)來進(jìn)行，現(xiàn)在用于粘膠短纖維生產(chǎn)的切斷機(jī)，主要有三種形式：分度盤式、壓輪式和滾刀式。目前國(guó)內(nèi)粘膠短纖維生產(chǎn)大多采用分度盤式。 分度盤式切斷機(jī)主要由分度盤、刀座、喂入

42、口、水噴嘴以及傳動(dòng)裝置組成，見圖4-42，圖4-43所示。分度盤式切斷機(jī)開動(dòng)時(shí)，分度盤和裝有切斷刀的刀架同步轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)入輪把絲束從喂入嘴喂入，在分度盤的夾持下，被轉(zhuǎn)動(dòng)的切斷刀切成需要長(zhǎng)度的絲段。由專用水泵送來的水，通過特制的噴嘴噴出，使切斷后的片狀纖維順利地離開分度盤面落入出料斗內(nèi)，然后再送往精練機(jī)。 圖4-42 分度盤式切斷機(jī)                        &#

43、160;      圖4-43? 分度盤式切斷機(jī)工作圖 A導(dǎo)入輪 B絲束通道 C喂入嘴 D分度圓盤              A分度圓盤? B刀座? C絲束 E刀架 F噴水嘴 1絲束 2短纖維出口 （二）粘膠長(zhǎng)絲紡絲機(jī) 粘膠長(zhǎng)絲紡絲機(jī)的類型較多，有筒管式紡絲機(jī)（已淘汰）、離心式紡絲機(jī)、半連續(xù)紡絲機(jī)式及連續(xù)式紡絲機(jī)等 1筒管式紡絲機(jī) 由于筒管式紡絲機(jī)早已被粘膠長(zhǎng)絲生產(chǎn)淘汰，這里不再敘述。 2離心式紡絲機(jī) 紡絲

44、機(jī)構(gòu)造：離心式紡絲機(jī)主要由機(jī)身、浴槽、紡絲盤、漏斗、離心罐和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。得到酸性絲餅。 工藝合格的粘膠，在一定壓力下進(jìn)入紡絲機(jī)進(jìn)膠管，進(jìn)膠管把粘膠送到紡絲機(jī)的橫管內(nèi)，粘膠由橫管進(jìn)入各個(gè)紡絲計(jì)量泵，粘膠計(jì)量泵按固定吐膠量將粘膠打入濾器。過濾后的粘膠再經(jīng)曲管送到噴絲頭噴膠。噴絲頭噴出的粘膠經(jīng)酸浴槽凝固分解成絲條。紡絲盤將絲條牽伸并引入漏斗，送進(jìn)受絲機(jī)構(gòu)離心罐，靠離心力和漏斗升降將絲條疊繞成絲餅，最后落絲，見圖4-44所示。代表機(jī)型是經(jīng)緯紡機(jī)生產(chǎn)的R531型紡絲機(jī)。 工藝流程為： 粘膠 計(jì)量泵 過濾器 噴絲頭 凝固浴 紡絲盤1 紡絲盤2 漏斗 離心罐 酸性絲餅 圖4-44 離心式紡絲機(jī) 1粘膠管路

45、 2紡絲泵 3連接管 4濾器座 5燭形濾器 6曲管 7噴絲頭 8刮酸棒 9導(dǎo)絲鉤 10、12導(dǎo)絲棒 11、13紡絲盤 14紡絲漏斗 15漏斗支架 16離心罐 17電錠 18離心罐外套 19下排風(fēng)道 20酸浴槽 21水槽 22照明燈 23接酸槽 紡絲成形后的絲條，要經(jīng)過導(dǎo)絲、牽伸、引絲和受絲等機(jī)件，繞成絲餅完成紡絲。 （1）導(dǎo)絲件：導(dǎo)絲件包括刮酸棒、導(dǎo)絲釣、導(dǎo)絲棒、導(dǎo)絲盤（輥）等。導(dǎo)絲件的作用是刮掉絲條上帶的酸，改變絲條運(yùn)動(dòng)方向，完成絲條拉伸等。 導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)以離心紡絲機(jī)為例，見圖4-45。絲條成形后首先經(jīng)刮酸棒刮酸。然后引向?qū)Ыz鉤，再到導(dǎo)絲盤進(jìn)行拉伸。 絲條的拉伸是靠導(dǎo)絲盤（輥）間的線速度差異實(shí)現(xiàn)

46、的。導(dǎo)絲盤（輥）間的線速度差異是以導(dǎo)絲盤轉(zhuǎn)數(shù)差異實(shí)現(xiàn)，也有的是以導(dǎo)絲盤的直徑差異實(shí)現(xiàn)的。 （2）疊絲受絲機(jī)構(gòu)： 疊絲受絲機(jī)構(gòu)由升降漏斗和離心罐組成，漏斗升降起疊絲作用；離心管高速旋轉(zhuǎn)起受絲作用，疊絲受絲機(jī)構(gòu)見圖4-46。 圖4-46 疊絲受絲機(jī)構(gòu) a）疊絲受絲組裝圖 b）漏斗 c）離心罐 1漏斗支架 2玻璃漏斗 3離心罐外套蓋 4離心罐內(nèi)套 5離心罐 6離心罐外套 7電錠 疊絲機(jī)構(gòu)主件漏斗一般用玻璃制成，漏斗管呈竹節(jié)狀，漏斗和其他附件組成疊絲機(jī)構(gòu)，由升降裝置帶動(dòng)作上下往復(fù)動(dòng)作，往復(fù)頻率3050次/min，他給予受絲器繞絲時(shí)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)絲角和重疊分配，以提高后處理效果和退卷解舒性。 受絲機(jī)構(gòu)主要是離

47、心罐，附件包括壓絲蓋、圓桶等。每個(gè)紡絲離心罐由單獨(dú)的電錠帶動(dòng)，它同時(shí)起受絲和加捻作用。離心罐轉(zhuǎn)速很高，絲條通過漏斗進(jìn)入罐后被甩到罐壁上，再隨漏斗的升降卷繞成絲餅，并且由于紡速遠(yuǎn)低于離心罐的圓周速度，可以把漏斗外的絲條看作靜止，離心罐則作加捻旋轉(zhuǎn)，絲絲條獲得捻度。 3半連續(xù)法離心紡絲機(jī) 將紡絲及絲條水洗過程在一臺(tái)機(jī)器上連續(xù)進(jìn)行，從而得到中性絲餅。半連續(xù)式離心紡絲機(jī)主要由機(jī)身、浴槽、凝固輥、去酸輥、漏斗、離心罐和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。 粘膠由供膠管送進(jìn)計(jì)量泵，計(jì)量泵按一定打膠量把粘膠打入濾器過濾，再經(jīng)曲管送到噴絲頭噴入酸浴中，凝固分解再生絲條，絲條自酸浴引出后，經(jīng)過刮酸棒，向上繞至凝固輥后面的玻璃紡絲盤上

48、，隨后再繞至上、下凝固輥，絲條在凝固輥與紡絲盤間受到拉伸，其后絲條向上繞至一對(duì)去酸輥上，在此輥前半部絲條繼續(xù)凝固、分解，到后段則受到溫軟水淋洗，洗除絲條上附著的凝固浴及硫磺等雜質(zhì)。與此同時(shí)，絲條上的CS2、H2S等氣體逸出。中性絲條進(jìn)入漏斗送進(jìn)離心罐疊繞成絲餅，見示意圖4-47。代表機(jī)型是R535A型紡絲機(jī)。圖4-47 半連續(xù)式紡絲機(jī) 1粘膠管路 2紡絲泵 3連接管 4燭形濾器 5曲管 6噴絲頭 7酸浴槽 8刮酸棒 9玻璃牽伸盤 10上凝固輥 11下凝固輥 12滴凹槽 13下去酸輥 14上去酸輥 15托水盤 16墻板 17去酸水管 18去酸水船 19水船吊架 20紡絲漏斗 21漏斗支架 22離

49、心罐 23離心罐內(nèi)套 24電錠 25防護(hù)墻 26機(jī)座 4連續(xù)式紡絲機(jī) 紡絲、后處理和干燥的所有過程合在一臺(tái)機(jī)器上完成，實(shí)現(xiàn)單機(jī)連續(xù)生產(chǎn)。 工藝流程為： 粘膠 計(jì)量泵 過濾器 噴絲頭 凝固浴 紡絲盤 處理輥 烘干輥 上油輥 卷繞 中性絲筒 （1）納爾生連續(xù)式紡絲機(jī)：納爾生連續(xù)式紡絲機(jī)為單層式，所紡絲條為無酸、無硫酸鈉、干燥并具有一定捻度的絲筒（圖4-48）。 紡絲流程是：新成形的絲條由凝固浴導(dǎo)出后，繞至輥筒上，在輥筒上的頭59圈（75m絲條行程），進(jìn)行纖維青黃酸酯的分解過程，在其后2530圈（約50m）進(jìn)行水洗，以除去酸及雜質(zhì)，在輥筒烘干區(qū)內(nèi)的最后的30圈，將洗滌后的絲條用電加熱裝置進(jìn)行烘干。干

50、燥的絲條再經(jīng)導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)、上油、加捻，繞置于機(jī)器另一面的錠子上。 這種機(jī)器最大優(yōu)點(diǎn)是使紡絲、后處理和干燥的所有過程合在一臺(tái)機(jī)器上完成，實(shí)現(xiàn)單機(jī)連續(xù)生產(chǎn)，但絲條含硫量較高，收縮較大。而且機(jī)器外形尺寸大，紡速較低，單機(jī)產(chǎn)量相對(duì)較低。 圖4-48 納爾生連續(xù)式紡絲機(jī)                     圖4-49 肋形滾筒連續(xù)式紡絲機(jī) 1機(jī)座 2凝固浴 3噴絲頭 4紡絲泵 5過濾器  

51、0;  1新成形的絲條 2、3酸洗 4、6脫硫 6漂白 7水洗 6絲條 7滾筒 8干燥纖維、上油、加捻 9錠子      8皂洗 9水洗 l0烘干 11加捻 l2繞絲筒 l3紡絲操作臺(tái) l4后處理操作臺(tái) 15熱水循環(huán)管 l6粘膠過濾 （2）肋形滾筒連續(xù)式紡絲機(jī)：紡絲機(jī)使絲條連續(xù)行進(jìn)的構(gòu)件是肋形滾筒。它是由一個(gè)肋骨滾筒和一個(gè)籠條滾筒拼合在一起的混合機(jī)構(gòu)。 肋骨滾筒裝在旋轉(zhuǎn)的中心軸上，而中心軸本身又通過一個(gè)固定的偏心軸襯?；\條滾筒以偏心軸襯為中心，套在肋骨滾筒的外面，使肋骨滾筒和籠條滾筒之間有一交角。當(dāng)肋骨滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，外面的籠條

52、滾筒被迫旋轉(zhuǎn)，因后者對(duì)旋轉(zhuǎn)軸心是偏心的，因此在旋轉(zhuǎn)過程中能起伏地上升或下降，使絲條沿著軸向由滾筒的內(nèi)端向外移動(dòng)到接近邊緣，落到裝在下面的一個(gè)滾筒的內(nèi)端，如此連續(xù)下去，直到最后一個(gè)滾筒。每一滾筒相當(dāng)于成形以后的一個(gè)后處理過程。（圖4-49）。 絲條從凝固浴出來以后，經(jīng)過各層的滾筒逐次受到后處理、烘干、加捻，最后繞到套在錠子的繞絲管上。 這種連續(xù)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，是能進(jìn)行全部的后處理過程，后處理周期短，處理均勻；占地面積?。粍趧?dòng)生產(chǎn)率高。但缺點(diǎn)機(jī)器結(jié)構(gòu)較寬大而復(fù)雜。 （3）-型連續(xù)式紡絲機(jī)：將紡絲、后處理過程合并，并連續(xù)卷裝成中性絲條筒子的設(shè)備。采用二浴法紡絲。初生絲條由凝固浴出來以后進(jìn)入再生浴，并同時(shí)

53、進(jìn)行塑性拉伸。其后在精煉輥筒對(duì)上進(jìn)行水洗、脫硫處理，再在上油輥上油，然后到達(dá)干燥輥筒對(duì)。經(jīng)干燥的絲束連續(xù)繞成長(zhǎng)絲筒子（圖4-50）。該機(jī)的勞動(dòng)生產(chǎn)率高，而投資及產(chǎn)品成本比普通離心式紡絲機(jī)及納爾生式、肋形滾筒連續(xù)式紡絲機(jī)為低。 4-50圖4-50 -型連續(xù)式紡絲機(jī)簡(jiǎn)圖 1凝固浴 2拉伸輥筒 3精煉輥筒對(duì) 4上油輥 5干燥輥筒 6受絲筒 7再生浴 （4）平板式紡絲機(jī)：該機(jī)中幾百根纖維紡出后，并排同時(shí)進(jìn)入后處理浴并烘干，然后各自卷繞到筒管上，這一工藝技術(shù)處于西歐纖維生產(chǎn)技術(shù)的領(lǐng)先地位。 圖4-51 平板式連續(xù)式紡絲機(jī)簡(jiǎn)圖 五、二硫化碳回收 CS2是制粘膠纖維的重要原料，在制備粘膠時(shí)所用的二硫化碳，在

54、纖維成形和各處理過程中有相當(dāng)大部分又重新釋放出來排入空氣。一方面浪費(fèi)原材料；另一方面污染空氣。因此必須對(duì)CS2加以回收。回收的方法有冷凝法和活性炭吸附法。通常采用冷凝法，回收率4555%。 冷凝法回收纖維中二硫化碳的過程，可以分成兩個(gè)階段：自纖維中蒸出二硫化碳并將其轉(zhuǎn)化為氣相。液化氣態(tài)二硫化碳。 短纖維二硫化碳回收是在塑化浴中捕集的，長(zhǎng)纖維可在后處理機(jī)上進(jìn)行。 下面我們討論冷凝法回收CS2的情況，冷凝法回收CS2的回收流程示意圖見圖4-52。 圖4-52 冷凝法回收CS2的回收流程示意圖 （一）CS2的蒸出 粘膠短纖維生產(chǎn)中，CS2是緊接在紡絲機(jī)后面的塑化浴中蒸出的。粘膠纖維絲束經(jīng)集束拉伸輥進(jìn)

55、入塑化浴槽，在塑化拉伸的過程中，絲束中的二硫化碳在9598的高溫下被蒸出。絲束以一定的速度通過，在浴內(nèi)的時(shí)間為1015s，蒸出的CS2和水蒸汽的混合氣體經(jīng)導(dǎo)管送至冷凝器中進(jìn)行冷卻。 （二）CS2的冷凝 從塑化浴蒸出的CS2和水的混合蒸汽由鉛制集氣管送到冷凝器中進(jìn)行冷卻?；旌险羝冗M(jìn)入初冷凝器中，其內(nèi)部裝有數(shù)十根立式鋁管，冷卻水從下部進(jìn)入，通過鋁管外部從上部溢流口流出。而混合蒸汽在鋁管內(nèi)部自上而下流動(dòng)。通過熱量交換，混合蒸汽中的大部分水和CS2液化。未液化的氣體，繼續(xù)流向終冷凝器。終冷凝器采用低溫鹽水冷卻。經(jīng)終冷凝器后未被液化的尾氣從排氣管放掉，CS2液體和水流入分離桶。CS2因比重大于水而沉在

56、水下面，水從上部排掉，CS2從下部經(jīng)管路流入CS2儲(chǔ)罐。 六、酸站 由于紡絲時(shí)所產(chǎn)生的物理、化學(xué)作用，自紡絲機(jī)流回的已經(jīng)作用過的凝固浴，其組成、溫度等都發(fā)生了不同程度的變化。這些變化主要是：粘膠中的氫氧化鈉被硫酸中和而產(chǎn)生的水，以及粘膠中帶進(jìn)的水使凝固浴稀釋，體積增加；硫酸因中和作用和被成形的纖維所帶走而濃度降低；硫酸鋅同樣被離開凝固浴的纖維所帶走總量也減少；酸堿中和生成硫酸鈉，故其在浴中的總量增加；由于粘膠的溫度較低，以及循環(huán)過程中熱量損失，浴溫有所下降；紡絲成形過程中，纖維素黃酸酯及副產(chǎn)物的分解，產(chǎn)生硫磺使凝固浴混濁。酸站的任務(wù)是將組成和溫度合格的凝固浴連續(xù)供給紡絲工序，同時(shí)回收從紡絲機(jī)上

57、流回的被稀釋的凝固浴。具體表現(xiàn)為：不斷補(bǔ)充硫酸和硫酸鋅，使其組成達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；通過蒸發(fā)除去多余水分，使硫酸鈉以芒硝的形式結(jié)晶析出并除去；過濾浴液，除去其中的硫和硫化物以及其它各種雜質(zhì)，并控制調(diào)節(jié)凝固浴溫度；將達(dá)到工藝條件的凝固浴均勻地供給紡絲機(jī)，并保持連續(xù)不斷地循環(huán)。為此需專門設(shè)立酸站，以進(jìn)行凝固浴的調(diào)配和循環(huán)、凝固浴的回收和處理。 在粘膠纖維生產(chǎn)過程中，酸站的流程有多種形式。最常見的幾種流程如圖4-53。 圖4-53? 酸站流程圖 上列流程各有特點(diǎn)。、方式只用一次酸泵便能完成凝固浴的循環(huán)和回收，節(jié)省動(dòng)力；方式是將蒸發(fā)濃縮的母液送去結(jié)晶，硫酸鈉的結(jié)晶效率高，但要增加設(shè)備和動(dòng)力（電、冷凍）的消

58、耗；方式的優(yōu)點(diǎn)較多，它將紡絲機(jī)回流的凝固浴全部過濾，并經(jīng)過專門的脫氣處理，凝固浴的潔凈度高，紡絲的穩(wěn)定性好，結(jié)晶、蒸發(fā)、加熱等設(shè)備及其管道不易堵塞。但要增加設(shè)備及電力的消耗。 （一）凝固浴的調(diào)配和循環(huán) 粘膠纖維生產(chǎn)中的凝固浴，主要是硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅三種成份按一定比例配成的水溶液。硫酸的作用：其一與粘膠中的堿發(fā)生中和反應(yīng)。其二使粘膠凝固分解，再生出纖維素，濃度為90145g/L；硫酸鈉的作用使纖維素黃酸鈉分解的速度減慢，增加皮層厚度，保證拉伸順利進(jìn)行，濃度為280360g/L；硫酸鋅的作用是更有效地控制黃酸鈉分解速度，使纖維牽伸好，結(jié)構(gòu)均勻，提高纖維的品質(zhì)，濃度為1015g/L。 為了保證凝

59、固浴組成的均勻穩(wěn)定，一般硫酸含量波動(dòng)不超過±2g/L，硫酸鋅含量波動(dòng)不超過±0.5g/L，硫酸鈉含量波動(dòng)不超過±5g/L。 在紡絲過程中，凝固浴中的硫酸和硫酸鋅濃度及溫度不斷下降，硫酸鈉濃度不斷升高。為了穩(wěn)定紡絲條件，必須補(bǔ)加硫酸和硫酸鋅，保證硫酸的落差小于57g/L，并通過加熱調(diào)節(jié)溫度，一般硫酸是連續(xù)加入，硫酸鋅間歇加入，多余的硫酸鈉和水通過蒸發(fā)和結(jié)晶來處理。 （二）凝固浴的回收 凝固浴的回收，包括過濾、蒸發(fā)和結(jié)晶等過程。 1凝固浴過濾 在粘膠纖維紡絲過程中，從紡絲機(jī)回流的凝固浴，除了夾帶有粘膠塊、廢纖維及其它機(jī)械雜質(zhì)外，還有由于二硫化碳和黃酸鈉的分解而生成的大

60、量膠體硫，其中，有的硫化物以極細(xì)小的顆粒狀態(tài)分散在凝固浴中，有的結(jié)合成膠體漂浮于浴面。此外，凝固浴中還有CS2及H2S等微小氣泡。這些雜質(zhì)和氣泡，使凝固浴混濁，影響紡絲過程和紡絲質(zhì)量。因此，凝固浴在循環(huán)中要進(jìn)行過濾，把夾雜物和生成的膠體硫除去。目前生產(chǎn)中多采用石英砂過濾器，也有使用燭形濾器，微孔管過濾和浮游過濾的，這里只介紹石英砂過濾器。 石英砂過濾器如圖4-54所示，濾器的主體為密閉的鋼制圓筒，中部裝一塊多孔隔板，隔板孔上裝有陶瓷或塑料制成的噴嘴。這些側(cè)面多縫的噴嘴上方鋪700900mm高的石英砂濾層，在中心進(jìn)酸管突出砂層上部有傘形溢流罩盤。凝固浴由中心管進(jìn)入濾層上部，在0.20.3MPa壓力下通過石英砂層，雜質(zhì)被阻留在砂層上，清液則從底管流出。 濾器工作一段時(shí)間后，濾層上雜質(zhì)增多，過濾速度下降，故要用清凈的凝固浴或清水進(jìn)行反沖洗，并吹入壓縮空氣，使砂層松動(dòng)。 2蒸發(fā) 由于在紡絲成型