根據(jù)紡絲方法的不同,氨綸生產(chǎn)的工藝路線可分為溶液紡絲法、熔融紡絲法、化學(xué)反應(yīng)紡絲法,其中溶液紡絲又根據(jù)凝固介質(zhì)不同分為干法溶液紡絲和濕法溶液紡絲。目前,世界范圍內(nèi)干法紡絲占全球氨綸生產(chǎn)的80%以上、濕法紡絲約占10%左右、其它兩種約占10%。而在我國(guó)至今沒有化學(xué)反應(yīng)法。化學(xué)反應(yīng)紡絲法因工藝復(fù)雜,紡絲速度低,生產(chǎn)成本高,設(shè)備投資大且存在二胺環(huán)境污染等問題,今后發(fā)展的可能性也不大。
1、干法溶液紡絲
干法紡絲以聚醚二醇與二異氰酸酯以1:2的摩爾比在一定的反應(yīng)溫度及時(shí)間條件下形成預(yù)聚物,預(yù)聚物經(jīng)溶劑混合溶解后,再加入二胺進(jìn)行鏈增長(zhǎng)反應(yīng),形成嵌段共聚物溶液,再經(jīng)混合、過濾、脫泡等工序,制成性能均勻一致的紡絲原液。然后用計(jì)量泵定量均勻地壓入紡絲頭。在壓力的作用下,紡絲液從噴絲板毛細(xì)孔中被擠出形成絲條細(xì)流,并進(jìn)入甬道。甬道中充有熱空氣,使絲條細(xì)流中的溶劑迅速揮發(fā),并被空氣帶走,絲條濃度不斷提高直至凝固,與此同時(shí)絲條細(xì)流被拉伸變細(xì),最后被卷繞成一定的卷裝??杉彴本]絲的纖度范圍為1.1-246.4tex,紡絲速度200-600 m/min,有的可高達(dá)1000 m/min。
2、濕法溶液紡絲
濕法紡絲與干法類似,也形成嵌段共聚物溶液,通過計(jì)量泵壓入噴絲頭。從噴絲板毛細(xì)孔中壓出的原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴,原液細(xì)流中的溶劑向凝固浴擴(kuò)散,聚合物的濃度不斷提高,在凝固浴中析出形成纖維,再經(jīng)洗滌干燥后進(jìn)行卷繞。紡絲速度一般為5-50 m/min,加工纖度0.55-44tex。 干法紡絲與濕法紡絲相比,紡絲聚合物濃度,粘度也高,能夠承受更大的噴絲板拉伸比,纖維比濕紡更細(xì)。同時(shí)干紡使用熱空氣作為凝固介質(zhì),與凝固浴相比在紡程上絲條流體力學(xué)阻力小,紡絲速度高,產(chǎn)量也更大。濕法紡絲由于生產(chǎn)成本高,已逐漸被淘汰。我國(guó)僅有的二套濕紡裝置都已停產(chǎn)。
3、熔法紡絲
熔法紡絲是將干燥后的熱塑性聚氨酯切片送入螺桿擠壓機(jī),切片由于受熱而熔融,熔體以一定壓力被擠出并輸送到紡絲部位,然后用紡絲泵將熔體定量均勻地壓至紡絲組件。熔融細(xì)流從噴絲板小孔擠出,在甬道中冷卻而凝固成纖維。熔融紡絲只適用于易熔的和熔融溫度下穩(wěn)定性良好的聚氨酯嵌段共聚物,紡絲速度為200-800m/min。
熔紡生產(chǎn)流程短,投資少,不需溶劑回收,成本低。但熔紡氨綸技術(shù)仍不夠成熟,生產(chǎn)成本、產(chǎn)品品質(zhì)受原料影響較大,而原料切片生產(chǎn)受制于人。同時(shí)由于紡絲工藝和紡絲原料的不同,干紡氨綸與熔紡氨綸在結(jié)構(gòu)和性能上存在一定的差異,干紡氨綸性能優(yōu)良,而熔紡氨綸在生產(chǎn)過程中由于預(yù)聚體在加工溫度下不穩(wěn)定,在高溫的停留時(shí)間稍長(zhǎng)時(shí),會(huì)發(fā)生過量交聯(lián),生成凝膠,導(dǎo)致成品物理機(jī)械能也比干紡差,產(chǎn)品檔次低,應(yīng)用范圍小。目前我國(guó)熔紡氨綸裝置規(guī)模都偏小,產(chǎn)能也低。