影響粘膠纖維成型的因素

       1.粘膠的組成及其性能

粘膠的組（zǔ）成在很大程度上決定了粘膠（jiāo）的特性（如黏度和熟成度）。提高粘膠中纖維素的含量，使黏度上升，熟成速度（dù）加快（kuài），纖維素凝膠結構較緊密，有利於提高成品纖維的強（qiáng）度。含堿量（liàng）的高低也影響粘膠（jiāo）的穩

定性、熟成度及凝固浴中硫酸的濃度。

粘膠的黏度對可紡性和最大噴頭拉伸有一定的影響。普通粘（zhān）膠纖維的紡絲黏度一般控製在30~50s。黏度低

於20s的粘膠可紡性很差，成型困難；黏度超過160s，也要對某些成型參（cān）數做相應調整，否則（zé）紡絲困（kùn）難。

為了保證成型均勻，紡絲粘膠的黏度波動範圍應控製在士（3～5）s內。粘膠的黏度還對噴（pēn）絲頭拉伸有較大

的影響。通過實驗數（shù）據得知，在黏度較低的情況下，最大噴絲頭拉伸隨著黏度的增（zēng）加而急劇（jù）上升，黏度為

50s時，最大（dà）噴絲頭拉伸增至最大值，當黏度超過50s時，最大噴絲頭拉伸則隨黏度（dù）的上升（shēng）而下降。

對成型有影響的（de）另（lìng）一重要因素是粘膠的熟成度（dù）。

采用熟成度較高的粘膠紡絲時，所得纖（xiān）維的機械指標較（jiào）低，特別是斷（duàn）裂（liè）強度（dù）較差，纖維的延伸度也有所（suǒ）降

低。此外，由熟成度較高的粘膠（jiāo）紡製（zhì）的絲條的結構均（jun1）勻性較差（由於纖維素黃（huáng）原酸酯在凝固浴中的分解過（guò）

快（kuài）），因而染色不（bú）均勻，但纖（xiān）維的染色（sè）能力較強（由於無定形區（qū）較大，纖維素大分（fèn）子的取向度較差），在

水中的膨潤度也較高。結構的不均勻可以借改變成型過程（chéng）參數以及凝固浴的成分來降低纖維素黃（huáng）原酸酯的

分解速度而得到改善。如提高凝固浴中ZnSO4的濃度，或降低H2SO4的濃度（dù），都可以使高熟成度的粘膠順

利紡絲。

        2.成型速度

提高紡絲速度，可以提高紡絲機的生產效率。但是提（tí）高紡絲速度（dù）會帶來下列困難：

（1）大量的凝固（gù）浴被絲條帶出（chū）浴外；

（2）增加絲條（tiáo）在凝固浴內的阻力，容易產生毛絲或單絲斷頭；

（3）纖維素黃原酸酯來不及凝固和分解再生。

這些困難可通過在紡絲機上加一對滾筒，使絲條在上麵繞成幾圈，以擠掉被纖維帶走的過量凝固溶液等措

施而得以克服。高速紡絲時，最重要的（de）是降低凝固浴對運（yùn）動絲束的阻力和提高（gāo）紡絲的穩定性。即使在紡絲

速（sù）度（dù）較低（50~60m/min）的（de）情況下，凝固浴對運動絲束的阻力，通常（cháng）占絲條總阻力的30%~35%。

由於凝固浴（yù）的阻（zǔ）力（lì）增（zēng）大，所得纖維的物理機械（xiè）性能降低，特別（bié）是斷裂伸長率下降更多。有人采用管中成

型，即增加凝（níng）固浴在（zài）管中的流速（sù），使其與粘膠液流在浴中的流速（sù）相接近，以此來降低凝固浴的阻（zǔ）力，使紡

絲速度提高到160m/min。在凝固浴流速低於粘膠的噴出速度時，提高凝固浴流速，纖維的斷裂伸（shēn）長率（lǜ）也（yě）

不斷（duàn）提高。實驗表明，凝固浴流速比粘膠噴出速度高5%～10%為強力纖維最合適的紡絲（sī）條件。增加凝固浴

的浸長、升高凝固浴溫度以及提高凝固浴中H2SO4的濃度，可以加（jiā）速纖維素黃原酸酯的（de）凝固和（hé）分解，因而

可以提高紡絲速度。粘膠纖維的成型速度不僅因品種而異，還因紡絲機的（de）類（lèi）型而各（gè）有不同。筒管式長絲紡

絲機的紡絲速度一般為65~90m/min，有（yǒu）的（de）高達125~135m/min，離心式（shì）紡絲機一般速度為50~75m/min，高的可達90～100m/min；使用連續式紡絲機（jī）紡製長絲時，紡速一（yī）般為50~65m/min。

棉型短纖維的紡速一般為80～90m/min，毛型纖維的紡速一般為55～80m/min，富纖的紡速一般為

20～30m/min、強（qiáng）力纖（xiān）維的紡速一般為40～60m/min，高濕（shī）模量纖維（wéi）的紡速一般為25~50m/min。

        3.凝固浴組成、循環量以及成型溫度

粘（zhān）膠纖維成型時，凝固浴的（de）組成必（bì）須（xū）保證粘膠經過（guò）凝固浴的（de）作用後，在離開凝固浴的纖維素（sù）凝膠仍具有

一定剩餘酯（zhǐ）化（huà）度，這一過程（chéng）通（tōng）常在0.1~0.2s內完成。確定凝固浴濃度主要與（yǔ）下列因素有關：粘（zhān）膠液流在

凝（níng）固浴中的長度越（yuè）短，紡絲速度越高，粘胺（àn）中的含堿量越高，熟（shú）成度越低（鹽值（zhí）越高），單纖維的線（xiàn）密

度（dù）越高，則凝固（gù）浴中H2SO4的濃度也應越高。為了保證成型的（de）穩（wěn）定（dìng）性，必須使凝（níng）固浴濃度的波動（dòng）限製在

一定範（fàn）圍內，這就要使凝固浴（yù）的循環量保持在一（yī）定水平（píng）上。凝固浴中的H2SO4與粘膠中的NaOH發生中

和反應，另一部分硫酸則消耗在（zài）纖維素黃原酸酯的（de）分解和粘膠副產物（wù）的反應上；由於酸堿中和（hé）作（zuò）用，使

*的絕對量不斷增加；粘膠中（zhōng）大量水分帶入凝固浴，使（shǐ）凝固浴各組分濃度下降，絲束（shù）引出時，也帶

出一部分凝（níng）固浴，使各組分絕對量減少。為使各組分濃度保持不變，必須使凝固浴進行循環，補充H2SO4

及ZnSO4，蒸發（fā）多餘的水，結晶（jīng）出過量的Na2SO4，並調整凝固浴的溫度（dù）。

凝固浴的循環量取決（jué）於紡絲速度和（hé）纖維的（de）總線密度。紡絲速度越高，纖維（wéi）的總線密（mì）度越大，循環量就越

大。提高凝固浴溫度（dù），可加快各種化學反應的速度、雙擴散速度和凝固速度。還應保證浴（yù）溫的均勻性，

以保持纖維結構和性質的（de）穩（wěn）定。

        4.噴絲孔形狀

噴絲（sī）孔的形狀及大小（xiǎo），對成型穩定性及纖維的物理機械性（xìng）質有較（jiào）大的影響。

增加噴絲孔的長度（dù），能增加粘（zhān）膠液流在噴絲孔道中的逗留時間，由於入口效應有較大的回複，使出口的

膨化效應有所降低，從而提高紡絲穩定性，增加噴絲（sī）頭的最大拉（lā）伸（shēn）值（zhí），並使成品纖維的（de）斷裂強度有所提（tí）

高。噴絲頭孔道的形狀（zhuàng），在很（hěn）大程度上影響粘膠液流（liú）的流動和入口效應（yīng）。圓柱形的噴絲孔道，入口處需

要消耗較大的能量，這部分能量作為彈性能儲藏在體係中，在出口處產生較大的膨化。如果將入口改為

圓錐形，則其消耗的能量大為降低，出口（kǒu）膨化率也明顯降低。如把噴（pēn）絲孔道製成雙曲線形，由於膨化率

大為降低，使纖維的斷（duàn）裂強度有較大的提高。減小噴絲頭的孔徑不僅能提高成型的穩定性，而且能改（gǎi）善

粘膠纖維的物理機械性能（néng）。降低噴絲頭（tóu）孔徑能（néng）增加最大噴絲頭拉伸，如（rú）孔徑為0.05mm，最大噴頭拉伸

為（wéi）274%，當孔徑增至（zhì）0.20mm時，最大噴頭拉伸（shēn）僅為46%。在（zài）給（gěi）定的成型條件下，最大（dà）噴絲頭拉伸值

是衡量粘膠的彈黏性、表麵張力、凝固浴的凝固能力以及（jí）其他因素的綜合指標，又（yòu）是成型穩定性的指標。

由此可見，減小（xiǎo）噴絲頭孔徑，可提高成型穩定性（xìng），從而降（jiàng）低絲條的斷頭率和噴頭的（de）更換率。