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化纤生产基础知识雅轩淋淋一、化学纤维的常用基本概念1、纤维（Fibre）•从形状上说，纤维是一种比较柔韧的细而长的物质，供纺织应用的纤维长度与直径之比一般大于1000：1。典型的纺织纤维的直径为几微米至几十微米，长度超过25mm，线密度的数量级为10-5g/mm。•对于纺织纤维，还要有较大的断裂伸长，纺织纤维的典型断裂伸长在10～50%范围内。2、长丝（ContinuousFilament）在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺丝成形和后加工后，得到的长度以千米计的纤维称为长丝。长丝包括单丝、复丝、帘子线单丝：用单孔喷丝头纺制而成的一根或几根连续纤维，较粗的单丝称为鬃丝；复丝：数十根以上单纤维组成的丝条；帘子线：数根单纤维组成，专门用于制造轮胎帘子布。3、短纤维（Staple）化学纤维的产品被切成几厘米至十几厘米的长度，这种长度的纤维称为短纤维。根据切断强度的不同，短纤维可分为棉型、毛型、中长型短纤维。•棉型短纤维：长度25～38mm，纤维较细（线密度1.3～1.7dtex），类似棉花，主要用于与棉混纺—涤棉织物。•毛型短纤维：长度为70～150mm，纤维较粗（线密度3.3～7.7dtex），类似羊毛，主要用于与羊毛混纺—毛涤织物。•中长短纤维：纤维长度为51～76mm，纤维的线密度为2.2～3.3dtex，介于棉型和毛型之间，主要用于制造中长纤维织物。丝束：由几万根甚至几百万根单丝组成的束丝，用来切断成短纤维和牵切成条子。牵切纤维丝束：经拉伸而断裂成短纤维，纤维长度不等。预取向丝：经高速纺制得的纤维，具有一定取向度，但仍需后处理加工。几种非圆形喷丝孔形状及相应纤维横截面形状•4、异形截面纤维（ShapedFibres）•在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔（非圆形孔眼）纺制的具有非圆形横截面的纤维或中空纤维，这种纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。•异形纤维具有特殊的光泽，并具有蓬松性、耐污性和抗起球性，纤维的回弹性与覆盖性也可得到改善。•三角形横截面的涤纶或锦纶与其它纤维的混纺织物有闪光效应；十字形横截面的锦纶回弹性强；五叶形横截面的涤纶长丝有类似真丝的光泽、抗起球、手感和覆盖性良好；扁平、带状、哑铃形横截面的合成纤维纤维具有麻、羚羊毛和兔毛等纤维的手感和光泽；中空纤维的保暖性和蓬松性优良，某些中空纤维还具有特殊用途，如制作反渗透膜，用于人工肾脏、海水淡化、污水处理、硬水软化、溶液浓缩等。•5、复合纤维•复合纤维是将两种或两种以上成纤高聚物的熔体或浓溶液，利用组分、配比、粘度或品种的不同，分别输入同一纺丝组件，在组件中的适当部位汇合，在同一纺丝孔中喷出而成为一根纤维，称为复合纤维。•复合纤维的品种很多，有并列型、皮芯型、散布型（海岛型）等。•并列型复合和偏皮芯型复合，由于两种聚合物热塑性不同或在纤维横截面上不对称分布，在后处理过程中产生收缩差，从而使纤维产生螺旋状卷曲，有类似羊毛弹性和蓬松性。•皮芯型纤维：是兼有两种聚合物特性或突出一种聚合物特性的纤维。如将锦纶作皮层，涤纶作芯层，可制得染色性好、手感柔中有刚的纤维；利用高折射率的芯层和低折射率的皮层可制成光导纤维。•若利用岛组分连续分散于海组分中形成海岛型复合纤维，再用溶剂溶去海组分，剩下连续的岛组分，就成为非常细的超细纤维。•裂离型复合纤维在纺丝成形和后加工过程中均以较粗的长丝形态出现，而在织造加工中，特别是整理和磨毛过程中，由于两组分的相容性和界面粘结性差，每一根较粗的长丝分裂成许多根丝。复合形式不同，裂离后纤维的截面形状和粗细也不同，如图（f）为桔瓣型复合纤维，裂离后纤维横截面为三角形，(g)为裂片型复合纤维，裂离后成为扁丝。这种裂离型复合纤维生产技术在超细纤维的制造中已被广泛采用。•6、变形纱•变形纱包括所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝和膨体纱都属于变形纱。•弹力丝即变形长丝，有高弹丝和低弹丝之分。弹力丝的伸缩性、蓬松性好，其织物在厚度、重量、不透明性、覆盖性和外观特征等方面接近毛织品、丝织品或棉织品。•膨体纱是利用高聚物的热可塑性，将两种收缩性能不同的合成纤维毛条按比例混合，经热处理后，高收缩性的毛条迫使低收缩性的毛条卷曲，从而使其具有伸缩性和蓬松性。类似毛线的变形纱和膨体纱以腈纶为主。（变形方法）•7、超细纤维•由于单纤维的粗细对于织物的性能影响很大，所以化学纤维也可按照单纤维的粗细（线密度）分类，一般分为常规纤维、细旦纤维、超细旦纤维和极细纤维。•常规纤维：线密度1.4～7dtex；•细旦纤维：线密度为0.55～1.3dtex，主要用于仿真丝类的轻薄型和中厚型织物；•超细纤维：线密度为0.11～0.55dtex，主要用于高密度防水透气织物和人造皮革、仿桃皮绒织物等；•极细纤维：线密度在0.11dtex以下，可通过海岛纺丝法生产，主要用于人造皮革和医学滤材等特殊领域。•8、差别化纤维•差别化纤维系外来语，来源于日本。一般泛指通过化学改性或物理变形使常规化纤品种有所创新或赋予某些特性的服用化学纤维。•在聚合及纺丝工序中改性的有：共聚、超有光、超高收缩、异染、易染、速染、抗静电、抗起毛起球、防霉、防菌、防污、防臭、吸湿、吸汗、防水、荧光变色等纤维。•在纺丝、拉伸和变形工序中形成的有：共混、复合、中空、异形、异缩、异材、异色、细旦、超细、特粗、三维卷曲、网络、混纤、混络、皮芯、并列以及竹节、混色、包覆等等都属于差别化纤维的范畴。•差别化纤维主要用于服装及服饰织物，可提高经济效益、优化工序、节约能源、减少污染、增加纺织新产品。•9.特种纤维•特种纤维一般指具有特殊的物理化学结构、性能和用途的化学纤维，如高性能纤维、功能纤维等。•耐高温、耐腐蚀、耐辐射、高强高模、反渗透、导光、导电等特性、主要用于产业及尖端技术等领域。•高技术纤维在神舟五号飞船上的应用1.非电传爆导爆索——高强纤维2.宇航服——高强、阻燃、抗静电纤维3.引导伞、减速伞、主伞、备份伞及伞索—高强、阻燃、抗静电纤维4.舱内装饰织物——阻燃纤维5.复合材料——高强高模纤维化学纤维的主要品种与结构化学纤维的主要品种与结构化学纤维的主要品种与结构物理性能指标机械性能指标（力学性能指标）稳定性能指标加工性能指标短纤维的附加品质指标长度细度比重光泽吸湿性热性能电性能断裂强度断裂伸长初始模量回弹性耐多次变形性高温和低温的稳定性对光－大气的稳定性化学试剂的稳定性微生物作用的稳定性抱合性起静电性染色性纤维长度卷曲度纤维疵点二、化学纤维的主要质量指标二、化学纤维的主要质量指标1、线密度（纤度）•在法定计量单位中，表示纤维粗细程度的量的名称为“线密度”，在我国化学纤维工业中，旧称“纤度”。1000m长纤维质量的克数即为该纤维的特数。线密度的单位名称为特，符号为tex，其1/10称分特，符号记为dtex。•旦尼尔（Denien简称旦）和公制支数（简称公支）为非法定计量单位，以后不单独使用。特数=1000/公制支数；特数≈0.11*旦尼尔数2、初始模量•纤维初始模量即弹性模量，是指纤维受拉伸而当伸长为原长的1%时所需的应力。•初始模量表征，纤维对小形变的抵抗能力。在衣着上则反映纤维对小的拉伸作用或弯曲作用所表现的硬挺度。纤维的初始模量越大，越不易变形。在合成纤维的主要品种中，涤纶的初始模量为最大，其次为腈纶，锦纶则较小。因此涤纶织物挺括、不易起邹；锦纶易邹，保形性差。3、吸湿率•纤维的吸湿性是指在标准温湿度(20℃、65％相对湿度)条件下纤维的吸水率。一般采用回潮率和含湿率来表示：•吸湿率取决于纤维的结构、环境条件、测定方法-我国采用公定回潮率•吸湿率影响纤维的加工性和使用性。4、条干不匀率•条干不匀率是一种表示长丝条干均匀度的指标，用CV值（变异系数）或U(Uster%)表示。这项指标对预取向丝和拉伸丝尤为重要。•长丝条干不匀，在加工过程中容易产生毛丝和染色不匀。5、沸水收缩率•将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩后的长度与原来长度之比，称沸水收缩率。•式中：L0—纤维原长；L1—煮沸30min后的纤维长度•沸水收缩率是反映纤维热定型程度和尺寸稳定性的指标。沸水收缩率越小，纤维的结构稳定性越好，纤维在加工和服用过程中遇到湿热处理（如染色、洗涤等）时，尺寸越稳定，而不易变形；同时物理机械性能和染色性能也好。纤维的沸水收缩率主要由纤维的热定型工艺条件来控制。%100010LLL沸水收缩率6、断裂强度•常用相对强度表示化学纤维的断裂强度。即纤维在连续增加负荷的作用下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维的线密度之比。单位为牛/特（N/tex）、厘牛/特（CN/tex）。•断裂强度是反映纤维质量的一项重要指标，断裂强度高，纤维在加工过程中不易断头，绕辊，纱线和织物的牢度高，但断裂强度太高，纤维刚性增加，手感变硬。•纤维在干燥状态下测定的强度称干强度；纤维在润湿状态下测定的强度称湿强度。回潮率较高的纤维，湿强度比干强度低，粘胶纤维湿强度要比干强度低30％~50％。大多数合成纤维的回潮率很低，湿强度接近或等于干强度。7、断裂伸长•纤维的断裂伸长率一般用断裂时的相对伸长率，即纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分数表示：•Y=[（L-L0）/L0]*100%（式中：L0—纤维原长；L—纤维伸长至断裂时的强度。）•纤维的断裂伸长率是决定纤维加工条件及其制品使用性能的重要指标之一。对于衣着用长丝，断裂伸长率大的纤维手感比较柔软，在纺织加工时，可以缓冲所受到的力，毛丝、断头较少；但断裂伸长率也不宜过大，否则织物易变形。普通纺织纤维的断裂伸长率在10％～30％。对于工业用长丝，伸长率愈小，其最终产品不易变形。8、卷曲度：•将纤维进行化学、物理或机械卷曲变形加工，而赋予纤维一定的卷曲。•卷曲的目的：改善纤维的抱合性，同时增加纤维的蓬松性和弹性，使其织物具有良好的外观和保暖性。•卷曲度计算：•L0-预加张力为1.26*10-3dN/tex•L1-加复合8.8*10-2dN/tex并保持一分钟后测得的纤维长度•L2-除去负荷使纤维松弛2分钟后，加预张力测得的纤维长度9、染色性•染色性是纺织纤维的一项重要性能，它包含的内容主要有：可采用的合适染料、可染得的色谱是否齐全及深浅程度、染色工艺实施的难易、染色均匀性以及染色后的各项染色牢度等。•纤维的染色性与三方面因素有关：染色亲和力、染色速度及染料—纤维复合物的性质。•染色亲和力•物理作用：VanderWaals力（色散、偶极、诱导），离子键，氢键；•化学反应：共价键•染色速度•染料从溶液中进入纤维是一个扩散过程，它取决于染浴中的染料向纤维表面扩散、染料被纤维表面吸附以及染料从纤维表面向纤维内部扩散。这与纤维结构的无序程度和松散性有关。•纤维一染料结合•决定染色牢度、耐洗色牢度和耐光色牢度等10、燃烧性能•纤维的燃烧性能是指纤维在空气中燃烧的难易程度。国际规定采用“极限氧指数”(LimitingOxygenlndex，简称LOI)表示。•所谓极限氧指数，就是使着了火的纤维离开火源，而纤维仍能继续燃烧时，环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。•在空气中，氧的百分率为21%，故若纤维的LOI21％，可燃性或易燃性，若LOI21%，难燃性或阻燃性纤维。当LOI26%时称为阻燃纤维。11、含油率（OPU）•不同品种的含油率中心值不同，但要求要均匀。少油、多油均会影响加弹张力、染色均匀性和断头等。12、DF值：即动态热拉伸应力。反映丝条结晶、取向情况。影响加弹丝张力、染色均匀性和断头情况。国家标准没有此项要求，为内控标准。13、网络度：•作用是增加单丝间的报合性，减少退绕、加弹、织造时的毛丝、断头。纤维燃烧情况气味灰烬颜色及形状棉易燃，黄色火焰有烧纸气味灰烬少，灰末细软，浅灰色麻易燃，黄色火焰有烧纸气味灰烬少，灰末细软，浅灰色粘胶纤维易燃，黄色火焰有烧纸气味灰烬少，灰末细软，浅灰色羊毛徐徐冒烟起泡并燃烧有烧毛发臭味灰烬少，黑色块状，质脆蚕丝燃烧慢有烧毛发臭味易碎的黑褐色小球醋酯纤维缓缓燃烧有醋酸刺激味黑色硬块或小球涤纶一边熔化，一