再生涤纶短纤维生产工艺的探讨
聚酯瓶具有质量轻、不易破碎、耐腐蚀等优点,在食品包装上应用广泛。但废旧聚酯瓶很难降解,且焚烧会产生有害气体,污染环境。很多企业以聚酯瓶片等废聚酯为原料,采用切片熔体纺丝工艺生产再生有色涤纶短纤维,其在后道工序中不需要染色。生产再生涤纶短纤维相比长丝技术要求低。再生涤纶短纤维强度低,疵点多,存在超倍长纤维,可通过纺纱弥补某些缺陷,且单耗低,1 t聚酯瓶片可以生产约0.98 t的再生涤纶短纤维;而生产1 t涤纶却要消耗6 t石油,生产再生涤纶短纤维具有原料成本低、利润高、环保的特点。作者以聚酯瓶片等废聚酯为原料,生产出多种规格的白色和有色再生涤纶短纤维,探讨了各生产工序的技术要点,以供同行借鉴。1再生涤纶短纤维生产工艺流程与常规涤纶短纤维的生产相比,再生涤纶短纤维的生产过程中仅前纺增加了原料的筛选及配料工序,其生产工艺如图1所示。废聚酯筛选?→配料?→干燥?→纺丝?→环吹风?→上油?→卷绕?→集束?→两道拉伸?→卷曲?→松弛热定型?...&
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1试验1.1主要原料有光聚酯切片:特性黏数([η])为0.642dL/g,中国石化股份有限公司天津分公司产;黑色母粒TB9081A:苏州宝力塑胶材料有限公司产。1.2设备及仪器干燥设备:英国Rosin流化床式切片干燥机,干燥能力为500 kg/h;纺丝设备:日本ABC工程公司提供,螺杆挤压机能力为500 kg/h;工艺空调:瑞士LUWA公司提供;后加工设备:最大加工速度300 m/min,德国Fleissner公司提供。JTT型线密度测试仪:无锡第二光学仪器厂制;Vibrodyn 400型XQ-1纤维强伸度仪:Lenzing公司制;YG362A卷曲弹性仪:太仓纺织仪器厂制;YG365A型单纤维热收缩仪:上海纺织科学研究院制。1.3生产工艺流程1.67 dtex黑色扁平涤纶短纤维的生产工艺流程见图1。干燥?→→?大有光切片黒母粒→?→纺丝?→环吹冷却?→卷绕?→集束?→拉伸?→紧张热定型?→冷却?→再上油?→卷曲?→松弛热定型?→...&
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1引言远红外纤维是由具有高效远红外线辐射的物质添加在成纤聚合物中,经纺丝后制成的。远红外纤维不但可以吸收太阳光和人体辐射出的红外线,使自身的温度升高,而且可以在绝对零度以上的任何温度都能发射出波长和功率与其温度相应的远红外线。2主要原辅材料回收聚酯瓶片:特性黏度0.78,熔点260℃;远红外粉体;第一油剂:FZ-5088短纤前纺油剂;第二油剂:NT强性硅油。3生产设备与工艺流程3.1生产设备VD406纺丝设备及配套的后纺涤纶短纤生产线。3.2工艺流程转鼓干燥→螺杆挤压→熔体过滤→纺丝箱体→环吹冷却→卷绕上油→牵引、喂入→落筒→集束→水浴拉伸→卷曲→硅油雾化箱→切断→松弛热定型→打包→成品。4生产控制要点4.1原料控制回收的聚酯瓶片是瓶级聚酯切片经过瓶坯、吹瓶、使用、废弃、回收、粉碎、清洗、干燥而获得的聚酯原料,与纤维级聚酯切片的特性黏度、熔点等各项性质指标均有所不同。对进料必须进行严格的检验测试,以便正确指导生产。聚酯瓶片回收加...&
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我国乃至全球资源短缺的矛盾日益突出。发展再生资源产业,是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统经济增长模式的根本变革。同时,发展再生资源产业,有利于减轻环境污染,还可以增加就业岗位,缓解就业压力。由于我国近年来积极倡导发展循环经济,大力发展再生资源产业,资源再利用范围及水平有了显著的提高,市场逐渐成熟,再生资源利用产品已逐渐进入生产、生活的各个方面。我国的聚酯工业产能已超过3000万t/a,并且有不断发展扩大的趋势,在给人类的生产和生活带来科技进步和舒适享受的同时,各类废弃聚酯产品以及聚酯废料造成的环境污染也越来越大,它们对生态环境和经济发展带来的破坏和损失已成为亟待解决的社会问题。由于再生涤纶短纤维的原料价格比原生纺的价格低3 000元/t以上,具有较强的市场竞争力,近年来得到迅猛发展。据不完全统计,再生涤纶短纤维的产能已超过500万t/a。再生涤纶短纤维已由原来对原生涤纶短纤维市场的补充地位向部分替代地位转变。再生涤纶短纤...&
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随着涤纶品种的不断增多和化纤行业的激烈竞争,单一品种已经不能适应市场的需要,当务之急应改变单一棉型涤纶短纤维的传统做法,生产出市场需求的品种,以满足用户的需求。根据我厂现有的实际情况和国内同类装置新产品开发信息,我们在现有装置上进行了少量的投入,通过调整工艺,生产开发出了2.20dtex×51mm涤纶中长短纤维。1涤纶中长纤维的特点和用途短纤维具有断裂强度高,断裂伸长率小的特点,并具有较高的卷曲率,主要用于与毛型粘胶纤维混纺,混纺比和棉涤混纺比大致相同,织物多用于缝制外衣、便服、衬衫、女裙、运动服等,具有较强的抗冲击性和较好的弹性,这就要求纤维具备强度高、线密度均匀、疵点少等特点。中长纤维的品质要满足纺纱工艺和染整加工的要求,清花、梳棉、并条、粗纱、细纱等工序要求纤维可纺性好,并且强力越高,断头率越低,纱线就越牢固。要针对纤维的强度和卷曲度等重要性能指标改进工艺技术,以提高纤维的内在品质,生产出优质的中长型短纤维。2工艺2.1生...&
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超有光涤纶短纤维是指纤维中消光剂二氧化钦含量接近零的高强低伸棉型涤纶短纤维,主要用于制作纯纺缝纫线或针织用纱。为弥补我国化纤品种上的空白,我厂曾试纺超有光涤纶短纤维。在1983年4次试纺的成品纤维,先后送京棉一厂土桥分厂、武汉国棉三厂和上海国棉七厂进行试纺,并分别由北京制线厂和上海飞轮制线厂进行制线、染色及缝纫效果试验。试制的结论是:在强力、伸长和光泽等方面已基本达到日本TM02等产品的水平,但在条干和染缩率等方面尚须继续改进。现对其生产工艺讨论如下。致。为确保成品光泽,防止二氧化铁对切片的污染,选择纯度高、性能较稳定的原料是必要的。在交替生产半光和有光纤维时,须把设备内的残存切片清除干净。 表1不同产地有光涤纶性质对比北京涤纶厂产地联邦德国江苏镇江用国产!用日本士海油剂油剂辽宁丹东二氧化钦含量(终)光泽度动摩擦系数静摩擦系数0 .040 .040 .040 .0030 .07-一!!一92.588.791.692.592 .0...&
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第四章螺杆挤出机
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氨纶的生产及工艺
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什么是氨纶？氨纶是一种含聚氨基甲酸酯大于85%的具有线形链段结构的高分子化合物制成的弹性纤维。由于具有其他纤维无法比拟的优点,如比重轻、断裂强度高、断裂伸长高、弹性回复好等，氨纶纤维在各种领域得到了广泛的应用，可以以裸丝或合捻、包芯、包复纱等不同的纱线形式，用于经编、机织、针织等多种加工方式，制成泳衣、内衣、外套等多种服装，近年来成为发展高档弹性纺织品不可缺少的特殊纺织纤维，具有相当广泛的应用价值和发展前景。氨纶的分子结构氨纶(聚氨基甲酸酯纤维)是一种嵌段共聚物，一般由聚氨基甲酸酯键形成的软链段与脲键形成的硬链段交替构成氨纶分子长链(熔融纺氨纶由于其不同的合成工艺，有所不同)，一般数均分子量在25,000以上。软链段处于蜷曲的无定形状态，分子之间能够滑移，在张力作用下可以被拉长。而硬链段相互之间形成氢键，处于类似于结晶状态，起到“缔结”点的作用。正是由于这种独特的分子结构，氨纶不仅具有高弹性，同时还具有拉伸后优良的恢复性能。下图是氨纶分子形态的示意图。氨纶与其他纤维的区别有的国家将含聚氨基甲酸酯大于85%作为区别氨纶与其他弹性纤维的标准，其实氨纶区别于其他弹性纤维(如橡胶丝)最主要的还是其性能：•断裂伸长在400%以上，有的达到600%；&#%伸长后弹性恢复率95%以上；•具有满足纺织加工所需的强度0.6--1.3cN/•纤度范围22—6000dtex，甚至10dtex；•能够与涤纶、锦纶、棉等一起进行高温定型及染色。有人对不明弹性纤维进行强力性能检测来判断其是否氨纶，也是有一定效果的。聚醚型和聚酯型氨纶按软链段的分子结构区分，氨纶分为聚醚型和聚酯型氨纶，聚醚型氨纶的主原料为聚醚二醇(PTMEG)，聚酯型氨纶的主原料为聚酯二醇(PEG)。目前市场上大部分为聚醚型氨纶。&&&&&氨纶的应用氨纶有极好的伸缩弹性，断裂强度高，断裂伸长率可达400%-700%，松弛后又可迅速恢复原状，有柔软舒适感，有良好的耐化学药品、耐油、耐汗水，在阳光下不变黄等特性，其长丝复丝可用于针织品、机织物等多种用途。氨纶裸丝主要与锦纶、涤纶等在经编、纬编等设备上交织，用于泳衣、内衣、袜子、织带等。氨纶包覆(包芯)丝一般采用裸丝与锦纶或其它纤维(棉、毛、麻、丝、化纤等)一起制成纱线后，在经编、纬编、机织等设备上进行加工织造，可制成内衣、毛衣、袜子、牛仔外衣等。其纱中氨纶含量较少(2%-25%)就能充分发挥氨纶的弹性作用。氨纶制成的成品主要有：男女服装；运动服、游泳衣、紧身衣；袜类(短、中、高统袜)、手套等；松紧带类、花边饰带类等；医疗保健用品，护膝、护腕、弹性绷带等。随着国内氨纶市场的开发和发展，氨纶的应用领域不断扩大，已从过去的针织用扩大到机织用，从过去单一的服装内用，扩大到服装外用、包装用、医药用等领域，且随着人们生活水平的不断提高，氨纶产品的舒适性越来越受到人们的喜爱，氨纶的需求量迅速增加。随着我国经济的发展，出口纺织品和服装的档次不断提高，氨纶必将有广阔的发展空间。氨纶生产工艺比较根据纺丝工艺的特点，目前的氨纶生产工艺路线有溶液干法、溶液湿法、反应纺、熔融纺四种。以下就几种工艺的技术特点及产品特点作一比较： 1．溶液干法聚醚二醇与二异氰酸酯以1：2的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚物，预聚物经溶剂溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经加入助剂后混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。然后用计量泵定量均匀地压入喷丝头，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，进入纺丝甬道。甬道中充有热空气(或热氮气)，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气(或氮气)带走，丝条浓度不断提高直至凝固，同时氨纶一般为复丝，在凝固前经过加捻器将其抱合，最后上油，卷绕成一定的卷装。干法纺丝是目前世界上应用最广泛的氨纶纺丝方法。干法纺丝产量约为世界氨纶总产量的80%。其纤度为1.1-123tex，纺丝速度一般为200~600 m/min，有的甚至可高达1200 m/min。干法纺丝工艺技术成熟，制成的纤维质量和性能都很优良。杜邦、拜耳、东洋纺等及国内大部分厂家均采用溶液干法纺丝技术。2．溶液湿法首先用聚酯型二醇与二异氰酸酯以干法纺丝类似的方法制成嵌段共聚物溶液，溶液经纺前准备，送至纺丝机，通过计量泵压入喷丝头。从喷丝板毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴。凝固浴以温水(90℃以下)为凝固介质，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，原液细流中聚合物的浓度不断提高，形成纤维，再经洗涤干燥后进行卷绕。湿法纺丝速度一般为5~50 m/min，纤度0.55-7.7dtex。湿法纺丝工艺流程复杂，装置设备投资费用大，纺丝速度较低，生产成本高。该法已逐渐被淘汰。目前湿法纺丝的产量约占氨纶总产量的10%左右。3．反应法反应纺丝法亦称化学纺丝法，由纺丝液转化成固态纤维时，必须经过化学反应或用化学反应控制成纤速率。反应纺丝法由单体或预聚物形成高聚物的反应过程与成纤过程同时进行。将两端含有二异氰酸酯的聚醚或聚酯预聚物溶液，经喷丝头压出进入凝固浴，与凝固浴中的链增长剂反应，生成初生纤维。初生纤维卷绕后还应在加压的水中进行硬化处理，使初生纤维内部未起反应的部分进行交联，从而转变为具有三维结构的聚氨酯嵌段共聚物。反应纺丝法的纺丝速度一般为50~150 m/min，纤度为0.56~38 tex。该法因工艺复杂，纺丝速度低，生产成本高，设备投资大等问题也逐渐被淘汰。目前世界上反应纺丝的产量占氨纶总产量的10%左右。4．熔融法熔融纺丝法是利用高聚物熔融的流体进行纤维成形的一种方法。熔融纺丝只能适用于热稳定性良好的聚氨酯嵌段共聚物，如由4,4-甲撑二苯二异氰酸酯和1,4-丁二醇缩聚所获得的聚氨酯嵌段共聚物等。纺丝温度为160~220℃，纺丝速度一般为200~800 m/min。氨纶的熔体纺丝主要经切片干燥→熔融→熔体细流形成→冷却→延伸→卷绕6步完成。由于在高温挤出过程中会有一些大分子降解，因此在挤出设备中还要添加一定的交联剂，使含有活性的-NCO端基的分子链再重新连接起来。由于熔融纺丝的工艺特点，其产品的断裂伸长率可以达到很高，但由于分子间作用力相对于其他方法生产的产品低，造成回复力小，弹性恢复差。所以熔融纺氨纶丝还仅能用于袜子等要求较低的用途，并且由于氨纶切片价格偏高，因此推广受到限制。但是，我们也应该看到熔融纺氨纶丝在投资成本、环保方面的优势，如果能解决弹性恢复差的缺点，必将具有较高的竞争力，事实上，近几年，国外如钟纺等公司通过改进交联剂等已在熔融纺氨纶方面占有很强的优势，在某此方面已能与干法纺氨纶相媲美。因此国内厂商在大力发展干法纺的同时，应该持续加强熔融纺方面的研发投入，接近国际氨纶技术发展的前沿。世界氨纶的发展史氨纶的研究始于20世纪30年代，1937年德国拜耳公司首次开发出氨纶并申请了专利，而美国杜邦公司于1959年研制出自己的技术并开始工业化生产，并命名为Lycra(莱卡)。与此同时，美国橡胶有限公司推出由聚酯-聚氨基甲酸酯制成的粗支圆形单丝，商标名为“Vyrene”，1963年日本东洋纺公司开始商标名为“Espa”的氨纶生产。1964年德国拜耳公司和日本富士纺公司分别开始“Dorlastan”和“Fujibo Spandex”品牌氨纶的生产，Dupont公司与日本东丽公司合资的“Toray-DuPont”公司也于1966年开始“Lycra”的生产。到1967年世界氨纶年产量已达6.8 kt/a，生产厂已发展到28家。但由于生产及应用技术上的问题和当时预测需求过大，使得氨纶产品滞销积压，欧美许多生产厂家纷纷停、减产。60年代末世界氨纶产量不足10 kt/a。70年代以后，除杜邦公司以外，几乎都停留在原有水平上，氨纶业发展不大。80年代由于氨纶包覆纱和包芯纱应用技术的开发成功，生产能力有了较大的发展，增至20 kt/a左右的水平。进入90年代，随着世界经济形势的好转，同时也由于后道用途的拓展(如氨纶包芯技术的发展)，氨纶弹力织物开始了新一轮的生产高潮，氨纶用量增加很快，1990年世界氨纶丝产量接近40 kt/a。1994年总生产能力为81 kt/a，总产量为64 kt/a。特别是近几年，国外很多大公司都开发出了自己独特的氨纶生产技术，产品质量有了大幅度提高，如韩国泰光、晓星、东国等，扩产速度也相当快，目前韩国晓星以年产25kt/a的产能已跃居世界第二大氨纶生产企业。同时熔融纺技术也在得到了突破性进展，在某些应用领域已能与干法纺产品相媲美，由于其投资成本低及在环保方面的优势，发展也较快。进入90年代末，由于受聚酯纤维市场行情不好等原因影响，一些国外大的化纤生产厂商也纷纷将投资重点转向利润率相对较好的氨纶行业，目前全世界氨纶产能已达到将近150kt/a。美国在本世纪之前是世界上氨纶产量最大的国家，主要厂商有Du Pont公司、Globe公司及Miles公司。Du Pont公司是全球最大的工业化氨纶生产商，最新生产能力估计将超过7 0kt/a。“Lycra”是其著名的品牌。美国、英国、荷兰、巴西、新加坡的氨纶厂皆为杜邦公司的独资企业。在加拿大、墨西哥、阿根廷、中国都有合资企业。韩国的氨纶生产发展很快，泰光、东国、晓星、韩国合纤等大公司初期也是引进东洋纺技术，于90年代末通过研发等手段完成了技术水平的更新换代，目前从无论从产品质量还是产量目前都次于美国。中国近几年发展非常迅速，东洋纺、日清纺、杜邦、晓星、东国等技术都已在中国大陆开花结果，至2004年底中国大陆年产量已将近20万吨，居世界第一位。浅谈国内氨纶生产技术聚氨酯纤维是一种含有85%以上氨基甲酸酯的、具有线性链段结构的高分子化合物制成的弹性纤维(Spandex)，我国商品名称为氨纶。由于结构的特殊性，氨纶强度高，比重轻，具有优良的高弹性和弹性回复率，其制品柔软而富有弹性，既贴身又无约束及松弛感，有良好的服用性能，还广泛应用于产业、医疗、体育等领域。 　　氨纶的研究最早始于德国，1959年杜邦首先实现了干法纺氨纶的工业化生产，60年代日本旭化成、东洋纺等公司也先后开发出了氨纶生产技术。20世纪80年代后，由于氨纶包覆纱和包芯纱技术的开发，氨纶的应用领域不断扩大，市场需求不断增加。1989年，我国在山东烟台建成第一个氨纶生产装置，90年代一批氨纶企业也先后投产，2001年后中国企业全面进入，产能迅猛增加，截至04年11月，我国氨纶产量已占世界产量的40%多。 一、氨纶的主要生产方法 　　根据纺丝方法的不同，氨纶生产的工艺路线可分为溶液纺丝法、熔融纺丝法、化学反应纺丝法，其中溶液纺丝又根据凝固介质不同分为干法溶液纺丝和湿法溶液纺丝。目前，世界范围内干法纺丝占全球氨纶生产的80%以上、湿法纺丝约占10%左右、其它两种约占10%。而在我国至今没有化学反应法。化学反应纺丝法因工艺复杂，纺丝速度低，生产成本高，设备投资大且存在二胺环境污染等问题，今后发展的可能性也不大。 1、干法溶液纺丝 　　干法纺丝以聚醚二醇与二异氰酸酯以1：2的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚物，预聚物经溶剂混合溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。然后用计量泵定量均匀地压入纺丝头。在压力的作用下，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，并进入甬道。甬道中充有热空气，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气带走，丝条浓度不断提高直至凝固，与此同时丝条细流被拉伸变细，最后被卷绕成一定的卷装。可纺氨纶丝的纤度范围为1.1-246.4tex，纺丝速度200-600 m/min，有的可高达1000 m/min。 2、湿法溶液纺丝 　　湿法纺丝与干法类似，也形成嵌段共聚物溶液，通过计量泵压入喷丝头。从喷丝板毛细孔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，聚合物的浓度不断提高，在凝固浴中析出形成纤维，再经洗涤干燥后进行卷绕。纺丝速度一般为5-50 m/min，加工纤度0.55-44tex。 　　干法纺丝与湿法纺丝相比，纺丝聚合物浓度，粘度也高，能够承受更大的喷丝板拉伸比，纤维比湿纺更细。同时干纺使用热空气作为凝固介质，与凝固浴相比在纺程上丝条流体力学阻力小，纺丝速度高，产量也更大。湿法纺丝由于生产成本高，已逐渐被淘汰。我国仅有的二套湿纺装置都已停产。 3、熔法纺丝 　　熔法纺丝是将干燥后的热塑性聚氨酯切片送入螺杆挤压机，切片由于受热而熔融，熔体以一定压力被挤出并输送到纺丝部位，然后用纺丝泵将熔体定量均匀地压至纺丝组件。熔融细流从喷丝板小孔挤出，在甬道中冷却而凝固成纤维。熔融纺丝只适用于易熔的和熔融温度下稳定性良好的聚氨酯嵌段共聚物，纺丝速度为200-800m/min。 　　熔纺生产流程短，投资少，不需溶剂回收，成本低。但熔纺氨纶技术仍不够成熟，生产成本、产品品质受原料影响较大，而原料切片生产受制于人。同时由于纺丝工艺和纺丝原料的不同，干纺氨纶与熔纺氨纶在结构和性能上存在一定的差异，干纺氨纶性能优良，而熔纺氨纶在生产过程中由于预聚体在加工温度下不稳定，在高温的停留时间稍长时，会发生过量交联，生成凝胶，导致成品物理机械能也比干纺差，产品档次低，应用范围小。目前我国熔纺氨纶装置规模都偏小，产能也低。 二、氨纶干法纺丝的主要技术 　　干法纺丝工艺流程复杂，装置设备投资费用大，对环境也有一定污染，但工艺技术成熟，纺速高，制成的纤维质量和性能优良，在氨纶生产技术中占有主导地位，并将在相当长时间内仍成为投资主流。目前我国主要氨纶企业都采用干法纺丝技术，大部分在建和待建的项目计划采用干法纺丝技术，从全球氨纶工厂产能情况来看，采用干法纺丝技术的产能也是占据主导地位。氨纶干法纺丝技术以美国杜邦、韩国晓星、日本东洋纺等为代表，不同生产专利商的纺丝聚合物合成方法、纤维的生产技术和加工过程具有独特的技术特征。 1、英威达和晓星技术 　　英威达(原杜邦)最早实现氨纶干法纺丝的工业化，其氨纶产品“莱卡”在产品质量和品牌推广上都独树一帜。英威达和晓星技术采用连续聚合、高速纺丝，比常规的间歇聚合、中速纺丝有更好的产品质量。同时产量高、公用工程消耗少，单位生产成本低。但氨纶生产技术壁垒非常强，英威达和晓星在中国的发展战略主要以合资建厂为主，没有进行技术转让，我国的氨纶企业基本采用日本技术。 2、东洋纺技术 　　东洋纺是日本最早生产氨纶和纤维的厂商，1963年开发出自有知识产权的干法生产技术，采用间歇聚合、连续纺丝的工艺技术路线，经过多年的探索和改进，工艺成熟，生产过程稳定。纺速在500-600m/min，国内一些企业在此基础上通过技术改造，目前纺速可达到800m/min。产品性能优良、规格齐全，从20D到210D，应用领域广泛，可用于机织、纬编、经编、织袜、包芯纱、包覆纱等等。在溶剂方面，东洋纺新技术采用环保型溶剂DMAC替代DMF，大大降低了环境污染。我国一些主要的氨纶企业如烟台氨纶、浙江华峰、连云港杜钟、江苏双良、杭州舒尔姿等都采用东洋纺技术。 3、日清纺技术 　　日清纺也采用间歇聚合、连续纺丝的工艺技术，纺速可达600-800m/min，其技术在开发细旦纤维、提高产品弹性伸长等方面有一定先进性，一些新建企业如浙江绍兴龙山、江苏双良四期均采用此技术。 　　近几年我国氨纶技术水平明显提高，在引进基础上不断改进，生产工艺更加成熟稳定，纺速不断提高，成本逐步降低，部分企业基本完成了生产技术的国产化。在生产技术快速进步的同时，氨纶应用技术也得到很快发展，氨纶制品的新工艺、新技术不断涌现，为氨纶进一步拓展市场提供了可能。目前在氨纶常规品种上，我国已经具备很强的市场竞争能力，但在差别化、功能化品种上与美国、日本等还存在较大差距。随着氨纶投资大幅度下降，产能迅速增加，市场竞争进一什么是氨纶？氨纶是一种含聚氨基甲酸酯大于85%的具有线形链段结构的高分子化合物制成的弹性纤维。由于具有其他纤维无法比拟的优点,如比重轻、断裂强度高、断裂伸长高、弹性回复好等，氨纶纤维在各种领域得到了广泛的应用，可以以裸丝或合捻、包芯、包复纱等不同的纱线形式，用于经编、机织、针织等多种加工方式，制成泳衣、内衣、外套等多种服装，近年来成为发展高档弹性纺织品不可缺少的特殊纺织纤维，具有相当广泛的应用价值和发展前景。氨纶的分子结构氨纶(聚氨基甲酸酯纤维)是一种嵌段共聚物，一般由聚氨基甲酸酯键形成的软链段与脲键形成的硬链段交替构成氨纶分子长链(熔融纺氨纶由于其不同的合成工艺，有所不同)，一般数均分子量在25,000以上。软链段处于蜷曲的无定形状态，分子之间能够滑移，在张力作用下可以被拉长。而硬链段相互之间形成氢键，处于类似于结晶状态，起到“缔结”点的作用。正是由于这种独特的分子结构，氨纶不仅具有高弹性，同时还具有拉伸后优良的恢复性能。下图是氨纶分子形态的示意图。氨纶与其他纤维的区别有的国家将含聚氨基甲酸酯大于85%作为区别氨纶与其他弹性纤维的标准，其实氨纶区别于其他弹性纤维(如橡胶丝)最主要的还是其性能：•断裂伸长在400%以上，有的达到600%；&#%伸长后弹性恢复率95%以上；•具有满足纺织加工所需的强度0.6--1.3cN/•纤度范围22—6000dtex，甚至10dtex；•能够与涤纶、锦纶、棉等一起进行高温定型及染色。有人对不明弹性纤维进行强力性能检测来判断其是否氨纶，也是有一定效果的。聚醚型和聚酯型氨纶按软链段的分子结构区分，氨纶分为聚醚型和聚酯型氨纶，聚醚型氨纶的主原料为聚醚二醇(PTMEG)，聚酯型氨纶的主原料为聚酯二醇(PEG)。目前市场上大部分为聚醚型氨纶。&&&&&氨纶的应用氨纶有极好的伸缩弹性，断裂强度高，断裂伸长率可达400%-700%，松弛后又可迅速恢复原状，有柔软舒适感，有良好的耐化学药品、耐油、耐汗水，在阳光下不变黄等特性，其长丝复丝可用于针织品、机织物等多种用途。氨纶裸丝主要与锦纶、涤纶等在经编、纬编等设备上交织，用于泳衣、内衣、袜子、织带等。氨纶包覆(包芯)丝一般采用裸丝与锦纶或其它纤维(棉、毛、麻、丝、化纤等)一起制成纱线后，在经编、纬编、机织等设备上进行加工织造，可制成内衣、毛衣、袜子、牛仔外衣等。其纱中氨纶含量较少(2%-25%)就能充分发挥氨纶的弹性作用。氨纶制成的成品主要有：男女服装；运动服、游泳衣、紧身衣；袜类(短、中、高统袜)、手套等；松紧带类、花边饰带类等；医疗保健用品，护膝、护腕、弹性绷带等。随着国内氨纶市场的开发和发展，氨纶的应用领域不断扩大，已从过去的针织用扩大到机织用，从过去单一的服装内用，扩大到服装外用、包装用、医药用等领域，且随着人们生活水平的不断提高，氨纶产品的舒适性越来越受到人们的喜爱，氨纶的需求量迅速增加。随着我国经济的发展，出口纺织品和服装的档次不断提高，氨纶必将有广阔的发展空间。氨纶生产工艺比较根据纺丝工艺的特点，目前的氨纶生产工艺路线有溶液干法、溶液湿法、反应纺、熔融纺四种。以下就几种工艺的技术特点及产品特点作一比较： 1．溶液干法聚醚二醇与二异氰酸酯以1：2的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚物，预聚物经溶剂溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经加入助剂后混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。然后用计量泵定量均匀地压入喷丝头，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，进入纺丝甬道。甬道中充有热空气(或热氮气)，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气(或氮气)带走，丝条浓度不断提高直至凝固，同时氨纶一般为复丝，在凝固前经过加捻器将其抱合，最后上油，卷绕成一定的卷装。干法纺丝是目前世界上应用最广泛的氨纶纺丝方法。干法纺丝产量约为世界氨纶总产量的80%。其纤度为1.1-123tex，纺丝速度一般为200~600 m/min，有的甚至可高达1200 m/min。干法纺丝工艺技术成熟，制成的纤维质量和性能都很优良。杜邦、拜耳、东洋纺等及国内大部分厂家均采用溶液干法纺丝技术。2．溶液湿法首先用聚酯型二醇与二异氰酸酯以干法纺丝类似的方法制成嵌段共聚物溶液，溶液经纺前准备，送至纺丝机，通过计量泵压入喷丝头。从喷丝板毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴。凝固浴以温水(90℃以下)为凝固介质，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，原液细流中聚合物的浓度不断提高，形成纤维，再经洗涤干燥后进行卷绕。湿法纺丝速度一般为5~50 m/min，纤度0.55-7.7dtex。湿法纺丝工艺流程复杂，装置设备投资费用大，纺丝速度较低，生产成本高。该法已逐渐被淘汰。目前湿法纺丝的产量约占氨纶总产量的10%左右。3．反应法反应纺丝法亦称化学纺丝法，由纺丝液转化成固态纤维时，必须经过化学反应或用化学反应控制成纤速率。反应纺丝法由单体或预聚物形成高聚物的反应过程与成纤过程同时进行。将两端含有二异氰酸酯的聚醚或聚酯预聚物溶液，经喷丝头压出进入凝固浴，与凝固浴中的链增长剂反应，生成初生纤维。初生纤维卷绕后还应在加压的水中进行硬化处理，使初生纤维内部未起反应的部分进行交联，从而转变为具有三维结构的聚氨酯嵌段共聚物。反应纺丝法的纺丝速度一般为50~150 m/min，纤度为0.56~38 tex。该法因工艺复杂，纺丝速度低，生产成本高，设备投资大等问题也逐渐被淘汰。目前世界上反应纺丝的产量占氨纶总产量的10%左右。4．熔融法熔融纺丝法是利用高聚物熔融的流体进行纤维成形的一种方法。熔融纺丝只能适用于热稳定性良好的聚氨酯嵌段共聚物，如由4,4-甲撑二苯二异氰酸酯和1,4-丁二醇缩聚所获得的聚氨酯嵌段共聚物等。纺丝温度为160~220℃，纺丝速度一般为200~800 m/min。氨纶的熔体纺丝主要经切片干燥→熔融→熔体细流形成→冷却→延伸→卷绕6步完成。由于在高温挤出过程中会有一些大分子降解，因此在挤出设备中还要添加一定的交联剂，使含有活性的-NCO端基的分子链再重新连接起来。由于熔融纺丝的工艺特点，其产品的断裂伸长率可以达到很高，但由于分子间作用力相对于其他方法生产的产品低，造成回复力小，弹性恢复差。所以熔融纺氨纶丝还仅能用于袜子等要求较低的用途，并且由于氨纶切片价格偏高，因此推广受到限制。但是，我们也应该看到熔融纺氨纶丝在投资成本、环保方面的优势，如果能解决弹性恢复差的缺点，必将具有较高的竞争力，事实上，近几年，国外如钟纺等公司通过改进交联剂等已在熔融纺氨纶方面占有很强的优势，在某此方面已能与干法纺氨纶相媲美。因此国内厂商在大力发展干法纺的同时，应该持续加强熔融纺方面的研发投入，接近国际氨纶技术发展的前沿。世界氨纶的发展史氨纶的研究始于20世纪30年代，1937年德国拜耳公司首次开发出氨纶并申请了专利，而美国杜邦公司于1959年研制出自己的技术并开始工业化生产，并命名为Lycra(莱卡)。与此同时，美国橡胶有限公司推出由聚酯-聚氨基甲酸酯制成的粗支圆形单丝，商标名为“Vyrene”，1963年日本东洋纺公司开始商标名为“Espa”的氨纶生产。1964年德国拜耳公司和日本富士纺公司分别开始“Dorlastan”和“Fujibo Spandex”品牌氨纶的生产，Dupont公司与日本东丽公司合资的“Toray-DuPont”公司也于1966年开始“Lycra”的生产。到1967年世界氨纶年产量已达6.8 kt/a，生产厂已发展到28家。但由于生产及应用技术上的问题和当时预测需求过大，使得氨纶产品滞销积压，欧美许多生产厂家纷纷停、减产。60年代末世界氨纶产量不足10 kt/a。70年代以后，除杜邦公司以外，几乎都停留在原有水平上，氨纶业发展不大。80年代由于氨纶包覆纱和包芯纱应用技术的开发成功，生产能力有了较大的发展，增至20 kt/a左右的水平。进入90年代，随着世界经济形势的好转，同时也由于后道用途的拓展(如氨纶包芯技术的发展)，氨纶弹力织物开始了新一轮的生产高潮，氨纶用量增加很快，1990年世界氨纶丝产量接近40 kt/a。1994年总生产能力为81 kt/a，总产量为64 kt/a。特别是近几年，国外很多大公司都开发出了自己独特的氨纶生产技术，产品质量有了大幅度提高，如韩国泰光、晓星、东国等，扩产速度也相当快，目前韩国晓星以年产25kt/a的产能已跃居世界第二大氨纶生产企业。同时熔融纺技术也在得到了突破性进展，在某些应用领域已能与干法纺产品相媲美，由于其投资成本低及在环保方面的优势，发展也较快。进入90年代末，由于受聚酯纤维市场行情不好等原因影响，一些国外大的化纤生产厂商也纷纷将投资重点转向利润率相对较好的氨纶行业，目前全世界氨纶产能已达到将近150kt/a。美国在本世纪之前是世界上氨纶产量最大的国家，主要厂商有Du Pont公司、Globe公司及Miles公司。Du Pont公司是全球最大的工业化氨纶生产商，最新生产能力估计将超过7 0kt/a。“Lycra”是其著名的品牌。美国、英国、荷兰、巴西、新加坡的氨纶厂皆为杜邦公司的独资企业。在加拿大、墨西哥、阿根廷、中国都有合资企业。韩国的氨纶生产发展很快，泰光、东国、晓星、韩国合纤等大公司初期也是引进东洋纺技术，于90年代末通过研发等手段完成了技术水平的更新换代，目前从无论从产品质量还是产量目前都次于美国。中国近几年发展非常迅速，东洋纺、日清纺、杜邦、晓星、东国等技术都已在中国大陆开花结果，至2004年底中国大陆年产量已将近20万吨，居世界第一位。浅谈国内氨纶生产技术聚氨酯纤维是一种含有85%以上氨基甲酸酯的、具有线性链段结构的高分子化合物制成的弹性纤维(Spandex)，我国商品名称为氨纶。由于结构的特殊性，氨纶强度高，比重轻，具有优良的高弹性和弹性回复率，其制品柔软而富有弹性，既贴身又无约束及松弛感，有良好的服用性能，还广泛应用于产业、医疗、体育等领域。 　　氨纶的研究最早始于德国，1959年杜邦首先实现了干法纺氨纶的工业化生产，60年代日本旭化成、东洋纺等公司也先后开发出了氨纶生产技术。20世纪80年代后，由于氨纶包覆纱和包芯纱技术的开发，氨纶的应用领域不断扩大，市场需求不断增加。1989年，我国在山东烟台建成第一个氨纶生产装置，90年代一批氨纶企业也先后投产，2001年后中国企业全面进入，产能迅猛增加，截至04年11月，我国氨纶产量已占世界产量的40%多。 一、氨纶的主要生产方法 　　根据纺丝方法的不同，氨纶生产的工艺路线可分为溶液纺丝法、熔融纺丝法、化学反应纺丝法，其中溶液纺丝又根据凝固介质不同分为干法溶液纺丝和湿法溶液纺丝。目前，世界范围内干法纺丝占全球氨纶生产的80%以上、湿法纺丝约占10%左右、其它两种约占10%。而在我国至今没有化学反应法。化学反应纺丝法因工艺复杂，纺丝速度低，生产成本高，设备投资大且存在二胺环境污染等问题，今后发展的可能性也不大。 1、干法溶液纺丝 　　干法纺丝以聚醚二醇与二异氰酸酯以1：2的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚物，预聚物经溶剂混合溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。然后用计量泵定量均匀地压入纺丝头。在压力的作用下，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，并进入甬道。甬道中充有热空气，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气带走，丝条浓度不断提高直至凝固，与此同时丝条细流被拉伸变细，最后被卷绕成一定的卷装。可纺氨纶丝的纤度范围为1.1-246.4tex，纺丝速度200-600 m/min，有的可高达1000 m/min。 2、湿法溶液纺丝 　　湿法纺丝与干法类似，也形成嵌段共聚物溶液，通过计量泵压入喷丝头。从喷丝板毛细孔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，聚合物的浓度不断提高，在凝固浴中析出形成纤维，再经洗涤干燥后进行卷绕。纺丝速度一般为5-50 m/min，加工纤度0.55-44tex。 　　干法纺丝与湿法纺丝相比，纺丝聚合物浓度，粘度也高，能够承受更大的喷丝板拉伸比，纤维比湿纺更细。同时干纺使用热空气作为凝固介质，与凝固浴相比在纺程上丝条流体力学阻力小，纺丝速度高，产量也更大。湿法纺丝由于生产成本高，已逐渐被淘汰。我国仅有的二套湿纺装置都已停产。 3、熔法纺丝 　　熔法纺丝是将干燥后的热塑性聚氨酯切片送入螺杆挤压机，切片由于受热而熔融，熔体以一定压力被挤出并输送到纺丝部位，然后用纺丝泵将熔体定量均匀地压至纺丝组件。熔融细流从喷丝板小孔挤出，在甬道中冷却而凝固成纤维。熔融纺丝只适用于易熔的和熔融温度下稳定性良好的聚氨酯嵌段共聚物，纺丝速度为200-800m/min。 　　熔纺生产流程短，投资少，不需溶剂回收，成本低。但熔纺氨纶技术仍不够成熟，生产成本、产品品质受原料影响较大，而原料切片生产受制于人。同时由于纺丝工艺和纺丝原料的不同，干纺氨纶与熔纺氨纶在结构和性能上存在一定的差异，干纺氨纶性能优良，而熔纺氨纶在生产过程中由于预聚体在加工温度下不稳定，在高温的停留时间稍长时，会发生过量交联，生成凝胶，导致成品物理机械能也比干纺差，产品档次低，应用范围小。目前我国熔纺氨纶装置规模都偏小，产能也低。 二、氨纶干法纺丝的主要技术 　　干法纺丝工艺流程复杂，装置设备投资费用大，对环境也有一定污染，但工艺技术成熟，纺速高，制成的纤维质量和性能优良，在氨纶生产技术中占有主导地位，并将在相当长时间内仍成为投资主流。目前我国主要氨纶企业都采用干法纺丝技术，大部分在建和待建的项目计划采用干法纺丝技术，从全球氨纶工厂产能情况来看，采用干法纺丝技术的产能也是占据主导地位。氨纶干法纺丝技术以美国杜邦、韩国晓星、日本东洋纺等为代表，不同生产专利商的纺丝聚合物合成方法、纤维的生产技术和加工过程具有独特的技术特征。 1、英威达和晓星技术 　　英威达(原杜邦)最早实现氨纶干法纺丝的工业化，其氨纶产品“莱卡”在产品质量和品牌推广上都独树一帜。英威达和晓星技术采用连续聚合、高速纺丝，比常规的间歇聚合、中速纺丝有更好的产品质量。同时产量高、公用工程消耗少，单位生产成本低。但氨纶生产技术壁垒非常强，英威达和晓星在中国的发展战略主要以合资建厂为主，没有进行技术转让，我国的氨纶企业基本采用日本技术。 2、东洋纺技术 　　东洋纺是日本最早生产氨纶和纤维的厂商，1963年开发出自有知识产权的干法生产技术，采用间歇聚合、连续纺丝的工艺技术路线，经过多年的探索和改进，工艺成熟，生产过程稳定。纺速在500-600m/min，国内一些企业在此基础上通过技术改造，目前纺速可达到800m/min。产品性能优良、规格齐全，从20D到210D，应用领域广泛，可用于机织、纬编、经编、织袜、包芯纱、包覆纱等等。在溶剂方面，东洋纺新技术采用环保型溶剂DMAC替代DMF，大大降低了环境污染。我国一些主要的氨纶企业如烟台氨纶、浙江华峰、连云港杜钟、江苏双良、杭州舒尔姿等都采用东洋纺技术。 3、日清纺技术 　　日清纺也采用间歇聚合、连续纺丝的工艺技术，纺速可达600-800m/min，其技术在开发细旦纤维、提高产品弹性伸长等方面有一定先进性，一些新建企业如浙江绍兴龙山、江苏双良四期均采用此技术。 　　近几年我国氨纶技术水平明显提高，在引进基础上不断改进，生产工艺更加成熟稳定，纺速不断提高，成本逐步降低，部分企业基本完成了生产技术的国产化。在生产技术快速进步的同时，氨纶应用技术也得到很快发展，氨纶制品的新工艺、新技术不断涌现，为氨纶进一步拓展市场提供了可能。目前在氨纶常规品种上，我国已经具备很强的市场竞争能力，但在差别化、功能化品种上与美国、日本等还存在较大差距。随着氨纶投资大幅度下降，产能迅速增加，市场竞争进一步加剧，发展先进生产力，用技术进步促进产业升级将是氨纶产业今后的主要任务。&步加剧，发展先进生产力，用技术进步促进产业升级将是氨纶产业今后的主要任务。
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