加工和制造

溶液纺丝

最古老的人造纤维制备的溶液纺丝方法,引入工业在19世纪末。解决方案包括旋转湿纺和干燥的旋转。前方法最初是用于生产粘胶纤维,而后者方法用于自旋三乙酸纤维素醋酯纤维。在两种方法中,粘性聚合物溶液注入是通过一个过滤器,然后通过喷丝头的细孔。溶剂随后被删除,留下一个纤维。

湿纺过程示意图图1。在湿纺喷丝头通常(但不总是)放在自旋浴,凝固浴中溶剂扩散的挤塑材料和非溶剂,通常是水,扩散到挤出物。由此产生的凝胶可以面向伸展在这个阶段,随着聚合物凝固或刚形成的纤维可能是拉伸后从纺丝浴中删除。此时纤维,含有溶剂和非溶剂(例如水),有更多的非溶剂清洗(再一次,通常是水)。润滑剂,称为纤维完成,一般应用在纤维上干大,加热筒卷。然后伤口到纺锤波或纤维送到刀。刀具生产纤维长度的2.5至15厘米(1到6英寸)称为主食。一个主轴,已经完全伤口连续纤维被称为包。

在干旱的旋转,聚合物的解决方案是通过喷丝头推到激烈的列称为旋转塔,溶剂蒸发,留下纤维。新兴的纤维可能含有溶剂,可能不得不被进一步加热或洗涤。这个操作是紧随其后的是拉伸,完成应用程序,使用在轴或减少主食。

湿纺法能够旋转的大量纤维一次因为几千洞可能出现在一个喷丝头。巨大的新兴的纤维束,称为拖,可以旋转速度慢可能足以让使用大型旋转洗浴室和大卷,干燥,和其他加工设备。湿纺是高度经济、旋转率较低补偿的大丝束给高总生产力。在干旱的旋转,另一方面,旋转的速度要高得多,但相对较小的纤维束挤压为了达到足够的溶剂去除和干燥。因此,生产效率低于湿纺。干纺被淘汰对大多数商品纤维和仅用于昂贵的特种纤维,如氨纶,不能由任何其他旋转过程。

溶剂的使用,可以从自旋在溶液纺丝浴正变得越来越普遍。腈纶是这一趋势的一个例子。在一些老的丙烯酸处理溶剂盐钠或硫氰酸酯铵等,但目前的首选方法是使用一个amide-type solvent-e.g。N, N二甲基乙酰胺(DMAc)——可以通过蒸馏从自旋浴中恢复过来。酰胺溶剂也用于一些aramids-e.g的旋转。,商标纤维诺梅克斯和排。

人造丝纤维通常被人们从黄原酸解,如上所述,但是这个过程已被抛弃在发达国家由于环境问题导致的二硫化碳成分和治疗的黄原酸盐生产的酸。新工厂使用无机溶剂,吗啉N氧化,可以通过蒸馏回收自旋浴。

熔融纺丝

最经济的方法纺丝熔体纺丝,主要是因为没有溶剂回收溶液纺丝和因为旋转率如此之高。在这个过程中(如示意图所示图2),一个粘性熔融的聚合物是通过喷丝头挤压包含许多洞(但不是近很多如溶液纺丝)过程区称为旋转塔。有熔融聚合物凝固,一股寒冷的空气,和大量的纤维收集,应用程序完成后,在高速度。这一过程称为纺丝拉伸,纤维可能吸引在线几次原来的长度。包可能收集直接从旋转塔给所谓的长丝,或几行纤维可能收集到一个大拖减少主食。

一些纤维可能通过单孔熔纺喷丝头产生一个更大的单丝直径比平时纺织纤维。图纸可以完成在线或作为一个单独的步骤。单丝用于钓鱼线和草坪等产品家具。

凝胶纺丝

凝胶纺丝是一个古老的技术,使用商业只有自1980年代。最初应用,解决方案非常高固体含量(20 - 80)使用;这样的解决方案类似于半固体。在现代适应这个过程中,聚合物的极高分子量是溶解在溶剂的低浓度(即。,1 - 2%),非常粘稠的解决方案。这个解决方案是干或湿纤维,而仍保留大部分的溶剂,实际上是一个凝胶聚合物和溶剂。在凝胶状态,可以拉伸纤维以聚合物的分子拉进一个细长的状态,而不是通常的固态链折叠的分子。超高强度、高强聚乙烯纤维、光谱等商标,使用gel-spinning技术商业化生产。

乳液纺丝法

一些nonmelting和不溶性聚合物可以精细划分粉,另一种聚合物混合到一个解决方案,和solution-spun纤维。的可溶性聚合物可以通过溶剂或通过燃烧残留纤维收集。这样一个过程可以用来制造纤维的碳氟化合物),如聚四氟乙烯(商标),具有极高的熔点。甚至不polymers-e.g材料。无机材料,如ceramics-can是悬浮在一个廉价的聚合物溶液如纤维素和纺纤维。纤维素可以燃烧掉纤维形式离开烧结质量。这种纤维用作替代有害石棉纤维。

裂膜纤维

非常便宜的纤维用于应用程序不能证明纤维纺成的成本通过通常的方法(例如,包装材料)可能是由裂膜的方法。这个过程包括挤出聚合物如聚丙烯通过死亡获得丝带,然后通过大量削减叶片狭缝丝带或电影连续小丝带像非常粗纤维。这个过程,产生粗糙但很有用的纤维,经常练习现场用户的最终产品。

拉伸和取向

上述旋转过程中产生一些长的聚合物的取向,形成旋转丝。取向是完成拉伸,或者画画,灯丝,这一过程把聚合物长链沿纵轴排列的纤维和使他们包紧密合作和发展凝聚力。

无论聚合物链可以包在纤维紧密,有一个倾向有序排列的原子对彼此。这些分子的紧密包微晶,因为他们是区域拥有常规和精确的原子排列所有晶体的特征。微晶之间的区域的分子无法使自己如此精确。这些被称为非晶或非结晶的地区。在考虑纤维结构,聚合物链可以被视为地区的命令嵌入水晶安排非晶态材料。

在聚合物链的绘图操作幻灯片上彼此因为他们来到了沿纵轴排列的纤维。随着绘画的继续,越来越多的分子受到一个国家,在那里他们可以一起包成微晶。在这些地区的分子能够团结紧密的分子间作用力和抵制进一步的运动。例如,尼龙纺后,灯丝可能吸引到5倍原来的长度之前拒绝进一步延伸。此时分子尽可能有效地排列成结晶区域,并保持紧密联系在一起。灯丝就能够承受巨大力量没有进一步延伸。

纤维分子的对齐度在几个方面影响纤维的性质。更紧密的分子包在一起,更大的极限强度,或强度的纤维。极限强度的增加伴随着减少纤维的伸长量维持在达到它的极限;分子无法回避与之前彼此对齐。如果负载变得太大,纤维会断裂。因为密集分子不再有很大的自由运动,高度取向也会增加纤维刚度或刚性。

水分子之间无法渗透的结晶区纤维以及它穿透无定形区域;因此,增加定位往往会降低纤维的吸湿性。增加抗渗水反过来影响高取向纤维的染色性能;染料的分子不能从染料浴迁移到纤维分子之间的空间。抗渗透增加了外国分子也提高了一般纤维的化学稳定性,由于高取向纤维抗化学侵蚀。

纤维改变在外观。在未拉伸状态,尼龙通常是枯燥和不透明;随着丝被吸引和分子取向的增加,纤维获得透明度和光泽的特点尼龙。

绘图技术

纤维可以作为吸引积分部分的旋转操作或在一个单独的步骤。纤维如尼龙和聚丙烯可以不用外部的加热(或温度不大于70°C (160°F))——过程称为冷拔。其他的纤维,例如聚酯,正以极高的速度旋转产生所谓的绵面向部分纱线(POY)即:,丝部分、部分结晶,可以在以后期间纺织操作。许多纤维,如宠物,要求热拉伸步骤遵循纺丝过程很快,或者他们会变得脆弱。避免这种脆性的部分原因