纺织导报-直接纺超细纤维生产的关键技术分析.pdf
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1、纤维技术lF i b e rT e c h n o l o g y 3 纳米纤维应用研究中的启示 3 1 提高我国纳米纤维研究的实 用化水平 我国在纳米纤维领域的研究已 进行多年,上海、长春、北京、苏州等 地的研究院所和高等院校在纳米纤 维成形与应用方面的研究已取得不小 的成绩,但总体来说还停留在实验室 阶段。近年来,国外众多厂家实现了 纳米纤维工艺技术的商业化,特别是 E l m a r c o 公司静电纺丝纳米纤维生产 线投放市场,充分展示了当今世界新 材料的研发周期已明显缩短。如何跟 上纳米纤维这一前沿领域的发展步 伐,对于全球化纤产量最大的国家来 说是很重要的。 鉴于国内纳米纤维的研究
2、状 况,笔者建议引进E l i n a r c 0 公司的 N a n o s p i d e r T ”静电纺丝生产线,在条 件允许的情况下,连同实验单元N S L a b 设备一并引进,这将有助于提升 我国纳米纤维研究的实用化水平,也 可极大地改善国内纳米纤维应用研究 的条件。表4 所示为E l m a r c o 公司静 电纺丝生产设备的技术特征。 表4 N a n o s p i d e r T ”静电纺丝设备的技术特征 3 2 重视纳米纤维潜在风险的研 究 随着国内纳米纤维成形技术的 进步和应用研究的深化,纳米纤维的 消费研究也应提上日程。纳米纤维对 人类的危害目前尚不十分清楚,来自
3、 2 月中英国际学术研讨会“纳米技术 的监护与创新”论坛的信息表明,国 内企业包括某些研究院所的科技人 员,对纳米技术的潜在风险和预防的 认识还远远不足。面对新技术快速 发展的新世纪,新材料开发可能带来 的健康和环境问题,不仅数量多并且 难于应付,因此从业人员应对纳米纤 维技术发展可能出现的危害保持警 醒,不可忽视纳米纤维应用中的风险 研究。 4 结束语 自2 0 世纪9 0 年代以来,由于潜在 的高技术领域的应用前景,纳米纤维 技术的研究侧重于基本成形工艺、纤 维结构和加工设备等方面。近年来, 纳米纤维的应用研究与开发明显加 快,特别是功能化纳米纤维的发展变 化值得注意。纳米纤维和纳米技术的
4、 发展趋势一样,会有越来越多的商品 进入人们的现实生活。但同时也应清 醒地认识到,纳米纤维的制造工艺较 之传统的纺丝技术而言,还存在着生 产效率低、加工成本高昂等缺陷。此 外,静电纺丝使用的溶剂会带来环境 友好方面的问题,同时也会增加回收 设备成本。可以说,纳米纤维技术和 应用研究需要面对多种因素挑战,包 括纳米纤维的技术经济性、溶剂回收 与环境友好、纳米纤维与人类健康和 环境的研究以及纳米纤维制品的包装 与销售等。不管如何,纳米纤维的高 性能和制造成本之间的利弊权衡,将 是人们最关注的课题之一。r , t t l 纺织导报C h i n aT e x t i l eL e a d e r2
5、0 0 9N o8 1 直接纺超细纤维的简要发展 历程 直接纺丝法制造超细纤维的生 产技术是相对于复合纺丝法和共混纺 丝法而言的,即在纺丝过程中使用单 一原料直接利用熔体纺丝或溶液纺丝 工艺制造超细纤维的生产技术。本文 将着重介绍熔体直纺超细纤维的生产 技术,包括切片熔融纺丝和连续聚合 熔体纺丝。 1 9 6 3 年,美国D u P o n t ( 杜邦) 公司 在日本申请了采用10 0 0m m i n 的常 规纺丝一拉伸法生产0 5 3d t e xP E T 超 细纤维的专利( 特公昭3 87 5 1 1 ) , 这是用直接纺丝法制造P E T 超细纤维 的最初发明。2 0 世纪7 0
6、年代初,1 3 本东 丽( 株) 利用海岛型复合纺丝一溶解 剥离技术得到了0 0 5 5 0 1 1d t e x 的 P E T 超细纤维,开发了人造麂皮,极大 地刺激了超细纤维技术的发展;8 0 年 代旭化成( 株) 和东洋纺( 株) 相继推 出了线密度达O 3 3d t e x 的专利,尤尼 吉可( 株) 、帝人( 株) 等采用多孔喷丝 板和25 0 0 50 0 0m m i n 的高速纺 丝技术制造了0 5 5d t e x 的P E T 超细纤 维。近年来也有采用F D Y Z 艺制造纤 度低干0 3 3d t e x 的报道。日本旭化成 ( 株) 在超细纤维的发展过程中实现 了0
7、 1 1 0 1 7d t e xP E T 超细纤维的 产业化,并制成了人造麂皮L a m o u s ”。 近年来,我国的盛虹和恒利集团等采 用连续聚合一熔体直纺技术成功开发 了0 1 4D ( 2 0d t e x 1 4 4f ) P E T 超细纤 维,并且实现了0 3D ( 2 0d t e x 9 6f ) P E T 超细纤维的大批量生产,走在了 世界前列。 直接纺生产超细纤维的难度主 要有3 点,即成纤过程的可纺性、熔 纺时的冷却技术以及纤维断头与毛丝 的防止。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWa
8、termarkR to remove the watermark F i b e rT e c h n o l o g yl 纤维技术 - 1 I r 一文重点介绍了直接纺丝法超细纤维制造过程中的关键技术,讨论了原料相对分子质量、喷丝孔尺寸、 叶N 缓冷装置的设置、吹风冷却装置、纺程长度、纺丝速度等与纤维线密度的关系,发现凡是可以改善熔体 流动性能和降低丝条拉伸张力的因素均有利于降低单纤维的线密度。 T h i sp a p e rf o c u s e do nt h ek e yt c c h n o l o g i c so fm i c r o f i b c rp r o d u c
9、 t i o nb yd i r e c ts p i n n i n g d i s c u s s c dt h e1 c l a t i o ns b e t w e e nf i b e r Sl i n e a rd e n s i t ya n df a c t o r si n c l u d i n gm a t e r i a l lsr e l a t i v em o l e c u l a rw e i g h t n o z z l c ss i z e a n n e a l o ra n d b l o w i n gs e l ,s p i n n i n gp
10、 a t hl e n F t h ,s p i n n i n gs p e e d ,e t c F i n a l l y ,t h ea u l h o r sc o n c l u d e dt h a ta l lI h ef a c ! O r Sw h i c hC O U l d I r e p r o v em e l tf l o wb e h a v i o ro rr e d u c ef i l a m e n t 。Sd r a w i n gs t r e s sw e r ec o n d u c t i v eI or e d u c ef i b e i
11、l Sl i n e a rd e n s i t y 直接纺超细纤维生产的关键技术分析 S t u d yD nt h eK e yT e c h n o l o g i e so fM i c r o f i b e rP r o d u c t i o nb VD i r e c tS p i n n i n g 2 熔体直纺生产超细纤维的理 论分析 l 作者简介:张大省,男。1 9 4 2 年生,教 l 授,北京,1 0 0 0 2 5 。 l 作者单位:北京市纺织纤维检验所。 表14 种P E T 样品的相对分子量 05 6 06 4 0 6 6 1 0 4 2 74 9 3 3 3
12、7 8 4 3 54 2 7 7 14 6 7 注:特性粘数【n1 的测定争件:苯酚一四氟乙烷 ( 6 0 4 0 ) ,2 5 。 忽略不计。因此,纤维发生内聚断裂 的应力主要来自丝条与空气间的摩擦 阻力以及丝条的卷绕张力。而纺程上 纤维任一截面的纺丝应力与纺丝张力 成正比,与纤维的断面积成反比。显 然,纤维的线密度愈小,纤维截面上 的纺丝应力就愈大。 通过分析可知,纺丝线卜丝条的 抟仲粘度愈大,纺丝应力就愈大,愈 难得到低线密度的纤维。凡可以降低 纺丝应力的因素均有利于得到线密度 更小的纤维。 3 熔体直纺生产超细纤维的实 验研究 CHANGT K I A N G , f N J O H
13、NA C U C U L O 等人对熔体直接纺丝法生 产超细纤维的理论进行了细致的研 究。实验中分别使用了常规和经过改 良的两台纺丝装置。经过改进后的纺 丝箱体与组件更加紧凑,缩短了熔体 纺织导报C h i n aT e x t i l eL e a d e r2 0 0 9N o8 文张大省花卉 停留时问,并在计量泵前加装了静态 混合器( 图1 ) 。图2 为丝条冷却、集 束和卷绕装置,a 是常规的纺丝设备, b 是经过改进的设备。 a 改造前( b ) 改造后 1 一螺杆挤出机2 一计量泵,3 一分配板 4 一喷丝板:5 一静态混合器,6过滤器 7 一分配板厦过滤器。 图1改造前后的纺丝箱
14、体与组件 萨2 椎2 5 1 L l | | 一惜,v o 。r - l O a ) 改造前 加热箱体 喷丝板; 丝条 保温板 环畎头: 上油辊。 ( b ) 改造后 1 加热箱体:2纺丝 组件,3喷丝板4隔 热板,5 一缓冷区,6 一丝 条7加热环,8侧吹 风窗9上油辊1 0 导丝盘1 1卷绕辊。 图2 改造前后的丝条冷却,集束、卷绕装置 4 5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纤维技术IF i b e rT e c h n o l o g y
15、3 1 纺丝速度、纺程长度及原料 相对分子量的影响 选用A 、D 两种P E T 试样,相应的 纺丝温度分别设为2 9 5 和3 1 0 , 采用7 孔喷丝板,孔径0 1 8m m ( 长径 比为2 3 ) ,选择1 2 和2 4m 两种纺 程,并设置3 种纺速,即20 0 0 、30 0 0 和50 0 0 m m i n 。 实验后发现,当纺速低于30 0 0 m m i n 时,可得到线密度为0 6 1 0 d t e x 的初生纤维,而纺速升高时,纤维 线密度随纺速提高迅速呈线性增大; 使用相对分子量低的试样更易得到线 密度低的纤维;缩短纺程可得到线密 度较低的纤维。但在未加改造的纺丝
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- 纺织 导报 直接 纺超细 纤维 生产 关键技术 分析
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