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，有利于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黏度一般控制在30~50s。黏度低

于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，否則紡絲困難。

為了保證成型均勻，紡絲粘膠的黏度波動范圍應控制在士（3～5）s內。粘膠的黏度還對噴絲頭拉伸有較大

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

50s時，最大噴絲頭拉伸增至最大值，當黏度超過50s時，最大噴絲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制的絲條的結構均勻性較差（由于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（由于無定形區較大，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。

        2.成型速度

提高紡絲速度，可以提高紡絲機的生產效率。但是提高紡絲速度會帶來下列困難：

（1）大量的凝固浴被絲條帶出浴外；

（2）增加絲條在凝固浴內的阻力，容易產生毛絲或單絲斷頭；

（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機上加一對滾筒，使絲條在上面繞成幾圈，以擠掉被纖維帶走的過量凝固溶液等措

施而得以克服。高速紡絲時，最重要的是降低凝固浴對運動絲束的阻力和提高紡絲的穩定性。即使在紡絲

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

由于凝固浴的阻力增大，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

絲速度提高到160m/min。在凝固浴流速低于粘膠的噴出速度時，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%為強力纖維最合適的紡絲條件。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

可以提高紡絲速度。粘膠纖維的成型速度不僅因品種而異，還因紡絲機的類型而各有不同。筒管式長絲紡

絲機的紡絲速度一般為65~90m/min，有的高達125~135m/min，離心式紡絲機一般速度為50~75m/min，高的可達90～100m/min；使用連續式紡絲機紡制長絲時，紡速一般為50~65m/min。

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

20～30m/min、強力纖維的紡速一般為40～60m/min，高濕模量纖維的紡速一般為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后，在離開凝固浴的纖維素凝膠仍具有

一定剩余酯化度，這一過程通常在0.1~0.2s內完成。確定凝固浴濃度主要與下列因素有關：粘膠液流在

凝固浴中的長度越短，紡絲速度越高，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。為了保證成型的穩定性，必須使凝固浴濃度的波動限制在

一定范圍內，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物的反應上；由于酸堿中和作用，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，絲束引出時，也帶

出一部分凝固浴，使各組分絕對量減少。為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，蒸發多余的水，結晶出過量的Na2SO4，并調整凝固浴的溫度。

凝固浴的循環量取決于紡絲速度和纖維的總線密度。紡絲速度越高，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.噴絲孔形狀

噴絲孔的形狀及大小，對成型穩定性及纖維的物理機械性質有較大的影響。

增加噴絲孔的長度，能增加粘膠液流在噴絲孔道中的逗留時間，由于入口效應有較大的回復，使出口的

膨化效應有所降低，從而提高紡絲穩定性，增加噴絲頭的最大拉伸值，并使成品纖維的斷裂強度有所提

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

要消耗較大的能量，這部分能量作為彈性能儲藏在體系中，在出口處產生較大的膨化。如果將入口改為

圓錐形，則其消耗的能量大為降低，出口膨化率也明顯降低。如把噴絲孔道制成雙曲線形，由于膨化率

大為降低，使纖維的斷裂強度有較大的提高。減小噴絲頭的孔徑不僅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。降低噴絲頭孔徑能增加最大噴絲頭拉伸，如孔徑為0.05mm，最大噴頭拉伸

為274%，當孔徑增至0.20mm時，最大噴頭拉伸僅為46%。在給定的成型條件下，最大噴絲頭拉伸值

是衡量粘膠的彈黏性、表面張力、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，減小噴絲頭孔徑，可提高成型穩定性，從而降低絲條的斷頭率和噴頭的更換率。