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湿法纺丝

wet spinning

化学纤维主要纺丝方法之一，简称湿纺。湿纺包括的工序是：(1)制备纺丝原液；(2)将原液从喷丝孔压出形成细流；(3)原液细流凝固成初生纤维；(4)初生纤维卷装或直接进行后处理。

将成纤高聚物溶解在适当的溶剂中，得到一定组成、一定粘度并具有良好可纺性的溶液，称纺丝原液。也可由均相溶液聚合直接得到纺丝原液。高聚物在溶解前先发生溶胀，即溶剂先向高聚物内部渗入，使大分子之间的距离不断增大，然后溶解形成均匀的溶液。整个过程所需时间很长，溶胀过程的速度对溶解速度有重要影响。高聚物溶液在纺丝之前，须经混和、过滤和脱泡等纺前准备工序，以使纺丝原液的性质均匀一致，除去其中所夹带的凝胶块和杂质并脱除液中的气泡。在粘胶纤维生产中，纺前准备还包括熟成工序，使粘胶具有必要的可纺性。

纺丝原液被循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经烛形滤器、连接管而进入喷丝头（帽）。喷丝头一般采用黄金与铂的合金或钽合金材料制成。在喷丝头上有规律地分布若干孔眼，孔径为0.05～0.08毫米。从喷丝孔眼中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固剂向细流渗透，从而使原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出而形成纤维。湿纺中的扩散和凝固是物理化学过程，但某些化学纤维在湿纺过程中还同时发生化学变化。例如粘胶纤维，纤维素黄酸纳分解成为纤维素再生纤维。 湿法纺丝速度(指卷取初生纤维的第一导丝盘速度) 由于受溶剂和凝固剂双扩散速度和凝固浴的流体阻力等限制，因此远比熔纺速度为低。第一导丝盘的线速度与纺丝原液的挤出速度之比称为喷丝头拉伸比。湿纺拉伸比一般为负值、零，或是很小的正值，目的是提高成形过程的稳定性。

纺丝原液是兼具粘性和弹性的弹粘体。原液从喷丝孔压出时，有孔口胀大效应（巴勒斯效应），使挤出细流的直径大于喷丝孔孔径。湿纺过程中，胀大比一般为 1～2。

在第一导丝盘的拉伸力作用下，挤出细流在越过最大直径后逐渐变细，细化过程一直持续到原液细流完全固化为止。湿纺中细流直径的变化不仅是拉伸形变的结果，而且还与质量传递过程有关。从喷丝头到固化点的一段纺程为纤维成形区，是纤维结构形成的关键区域。 湿纺初生纤维由于含有大量液体而处于溶胀状态。大分子具有很大的活动性，而且取向度很低，其形态结构与纺丝工艺条件关系极为密切。选择和控制纺丝工艺条件，可制得不同横截面形状或特殊毛细孔结构和特殊性能的纤维。

湿纺有各种不同的成形方式，纺丝机也有各种不同的结构。例如有单浴法或双浴法,有深浴法或浅浴法,有漏斗成形或管中成形等（见图湿纺各种成形方式示意图　 a浅浴成形　1喷丝头　 b深浴成形　2凝固浴 c漏斗中成形　3导丝盘　d管中成形　4卷绕装置）。

湿法长丝纺丝机的卷绕装置有离心罐式或筒管式。纺制短纤维时通常采用纺丝后处理联合机，各纺丝部位成形后的初生纤维被集合成束，连续进行后处理。 湿纺不仅需要种类繁多、体积庞大的原液制备和纺前准备设备，而且还要有凝固浴、循环及回收设备，其工艺流程复杂、厂房建筑和设备投资费用大、纺丝速度低，因此成本较高。制造切段纤维时可采用数万孔的喷丝头或集装喷丝头来提高生产能力。一般只有不能用熔体纺丝的合成纤维，例如聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维，才适于用高聚物溶液湿纺生产切段纤维和长丝束。



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