影響粘膠纖維成型的因素

       1.粘膠的組成及其性能

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

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。普通粘膠纖維的紡絲(si) 黏度一般控製在30~50s。黏度低

於(yu) 20s的粘膠可紡性很差，成型困難；黏度超過160s，也要對某些成型參數做相應調整，否則紡絲(si) 困難。

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

的影響。通過實驗數據得知，在黏度較低的情況下，最大噴絲(si) 頭拉伸隨著黏度的增加而急劇上升，黏度為(wei)

50s時，最大噴絲(si) 頭拉伸增至最大值，當黏度超過50s時，最大噴絲(si) 頭拉伸則隨黏度的上升而下降。

對成型有影響的另一重要因素是粘膠的熟成度。

采用熟成度較高的粘膠紡絲(si) 時，所得纖維的機械指標較低，特別是斷裂強度較差，纖維的延伸度也有所降

低。此外，由熟成度較高的粘膠紡製的絲(si) 條的結構均勻性較差（由於(yu) 纖維素黃原酸酯在凝固浴中的分解過

快），因而染色不均勻，但纖維的染色能力較強（由於(yu) 無定形區較大，纖維素大分子的取向度較差），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參數以及凝固浴的成分來降低纖維素黃原酸酯的

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，都可以使高熟成度的粘膠順

利紡絲(si) 。

        2.成型速度

提高紡絲(si) 速度，可以提高紡絲(si) 機的生產(chan) 效率。但是提高紡絲(si) 速度會(hui) 帶來下列困難：

（1）大量的凝固浴被絲(si) 條帶出浴外；

（2）增加絲(si) 條在凝固浴內(nei) 的阻力，容易產(chan) 生毛絲(si) 或單絲(si) 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(si) 機上加一對滾筒，使絲(si) 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(si) 時，最重要的是降低凝固浴對運動絲(si) 束的阻力和提高紡絲(si) 的穩定性。即使在紡絲(si)

速度較低（50~60m/min）的情況下，凝固浴對運動絲(si) 束的阻力，通常占絲(si) 條總阻力的30%~35%。

由於(yu) 凝固浴的阻力增大，所得纖維的物理機械性能降低，特別是斷裂伸長率下降更多。有人采用管中成

型，即增加凝固浴在管中的流速，使其與(yu) 粘膠液流在浴中的流速相接近，以此來降低凝固浴的阻力，使紡

絲(si) 速度提高到160m/min。在凝固浴流速低於(yu) 粘膠的噴出速度時，提高凝固浴流速，纖維的斷裂伸長率也

不斷提高。實驗表明，凝固浴流速比粘膠噴出速度高5%～10%為(wei) 強力纖維最合適的紡絲(si) 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，可以加速纖維素黃原酸酯的凝固和分解，因而

可以提高紡絲(si) 速度。粘膠纖維的成型速度不僅(jin) 因品種而異，還因紡絲(si) 機的類型而各有不同。筒管式長絲(si) 紡

絲(si) 機的紡絲(si) 速度一般為(wei) 65~90m/min，有的高達125~135m/min，離心式紡絲(si) 機一般速度為(wei) 50~75m/min，高的可達90～100m/min；使用連續式紡絲(si) 機紡製長絲(si) 時，紡速一般為(wei) 50~65m/min。

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

20～30m/min、強力纖維的紡速一般為(wei) 40～60m/min，高濕模量纖維的紡速一般為(wei) 25~50m/min。

        3.凝固浴組成、循環量以及成型溫度

粘膠纖維成型時，凝固浴的組成必須保證粘膠經過凝固浴的作用後，在離開凝固浴的纖維素凝膠仍具有

一定剩餘(yu) 酯化度，這一過程通常在0.1~0.2s內(nei) 完成。確定凝固浴濃度主要與(yu) 下列因素有關(guan) ：粘膠液流在

凝固浴中的長度越短，紡絲(si) 速度越高，粘胺中的含堿量越高，熟成度越低（鹽值越高），單纖維的線密

度越高，則凝固浴中H2SO4的濃度也應越高。為(wei) 了保證成型的穩定性，必須使凝固浴濃度的波動限製在

一定範圍內(nei) ，這就要使凝固浴的循環量保持在一定水平上。凝固浴中的H2SO4與(yu) 粘膠中的NaOH發生中

和反應，另一部分硫酸則消耗在纖維素黃原酸酯的分解和粘膠副產(chan) 物的反應上；由於(yu) 酸堿中和作用，使

硫酸鈉的絕對量不斷增加；粘膠中大量水分帶入凝固浴，使凝固浴各組分濃度下降，絲(si) 束引出時，也帶

出一部分凝固浴，使各組分絕對量減少。為(wei) 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，蒸發多餘(yu) 的水，結晶出過量的Na2SO4，並調整凝固浴的溫度。

凝固浴的循環量取決(jue) 於(yu) 紡絲(si) 速度和纖維的總線密度。紡絲(si) 速度越高，纖維的總線密度越大，循環量就越

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

以保持纖維結構和性質的穩定。

        4.噴絲(si) 孔形狀

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

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

膨化效應有所降低，從(cong) 而提高紡絲(si) 穩定性，增加噴絲(si) 頭的最大拉伸值，並使成品纖維的斷裂強度有所提

高。噴絲(si) 頭孔道的形狀，在很大程度上影響粘膠液流的流動和入口效應。圓柱形的噴絲(si) 孔道，入口處需

要消耗較大的能量，這部分能量作為(wei) 彈性能儲(chu) 藏在體(ti) 係中，在出口處產(chan) 生較大的膨化。如果將入口改為(wei)

圓錐形，則其消耗的能量大為(wei) 降低，出口膨化率也明顯降低。如把噴絲(si) 孔道製成雙曲線形，由於(yu) 膨化率

大為(wei) 降低，使纖維的斷裂強度有較大的提高。減小噴絲(si) 頭的孔徑不僅(jin) 能提高成型的穩定性，而且能改善

粘膠纖維的物理機械性能。降低噴絲(si) 頭孔徑能增加最大噴絲(si) 頭拉伸，如孔徑為(wei) 0.05mm，最大噴頭拉伸

為(wei) 274%，當孔徑增至0.20mm時，最大噴頭拉伸僅(jin) 為(wei) 46%。在給定的成型條件下，最大噴絲(si) 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其他因素的綜合指標，又是成型穩定性的指標。

由此可見，減小噴絲(si) 頭孔徑，可提高成型穩定性，從(cong) 而降低絲(si) 條的斷頭率和噴頭的更換率。