氨綸紡絲液的先進(jìn)制造工藝

彈性纖維，美國(guó)俗稱“Spandex”，西歐統(tǒng)稱“Elastance”。O.Bayer和H.Rinke通過(guò)對(duì)異氰酸酯和聚乙二醇加成反應(yīng)發(fā)明了這種高彈纖維，其中異氰酸酯是硬段，聚乙二醇是軟段。由于大多數(shù)嵌段攻聚酯-氨基甲酸酯的熱不穩(wěn)定性，現(xiàn)在超過(guò)80%的彈性纖維是通過(guò)溶液紡絲制造的。應(yīng)用較廣的干法紡絲中，嵌段共聚物溶解在二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基酰胺（DMA）中，形成紡絲液。用齒輪泵輸送紡絲液經(jīng)過(guò)濾器到很多毛細(xì)管的紡絲頭。在紡絲甬道中，溶劑蒸發(fā)使得微細(xì)的單絲（0.5-2 dtex）固化，在單絲*固化之前是呈熔融狀的，借助于假捻工藝相互粘合形成絲束，卷繞其速度是200-100m/min。

1 紡絲液的過(guò)濾

由于異氰酸酯復(fù)雜的化學(xué)性能和反應(yīng)性能，對(duì)有效紡絲極重要的是避免紡絲液的不均勻性，尤其是軟顆粒或凝膠這類問(wèn)題。故除了紡絲液的有效性，從單絲的細(xì)度來(lái)看，在紡絲液進(jìn)入紡絲頭之前，過(guò)濾由于制造過(guò)程引起的雜質(zhì)是非常重要的。由于紡絲液的熱不穩(wěn)定性和反應(yīng)性，下面的要求很關(guān)鍵：

-由于流動(dòng)停滯會(huì)導(dǎo)致物料交聯(lián)，過(guò)濾系統(tǒng)內(nèi)部必須無(wú)任何死角。

-紡絲液在過(guò)濾器中的停留時(shí)間必須保持短

-過(guò)濾介質(zhì)的切變速率一定不可以引起紡絲液溫度的升高，否則會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)，物料交聯(lián)終導(dǎo)致紡絲出現(xiàn)很多問(wèn)題

-過(guò)濾器應(yīng)阻擋住所有硬的或者軟的凝膠顆粒，這些顆粒會(huì)阻塞噴絲毛細(xì)管。通常過(guò)濾細(xì)度在5-15um之間時(shí)，結(jié)果/好。

-經(jīng)驗(yàn)表明過(guò)濾器間的壓降應(yīng)在2-5MPa之間（但要保持穩(wěn)定）

-為確保恒定紡絲工藝，過(guò)濾器的壓降應(yīng)保持決定恒定，壓降波動(dòng)大于0.5MPa時(shí)會(huì)導(dǎo)致紡絲液的質(zhì)量變化。

-由于紡絲液腔內(nèi)應(yīng)*是惰性的，以防止紡絲液接觸空氣或者濕氣引起的質(zhì)量變化

-如果過(guò)濾介質(zhì)（所謂的臟濾餅）帶來(lái)的顆粒在紡絲液中保留的時(shí)間太長(zhǎng)，可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，終導(dǎo)致紡絲液變化。特別是這些顆粒可能會(huì)熔融到一起并且產(chǎn)生新的顆粒。故如果臟濾餅的滯留時(shí)間能降低到小（<2h）對(duì)紡液非常有利。

旋轉(zhuǎn)過(guò)濾系統(tǒng)RSFgenius*考慮到了紡絲液過(guò)濾的上述各個(gè)方面，更多是應(yīng)用在近開(kāi)發(fā)的彈性聚氨酯無(wú)溶劑紡絲，該系統(tǒng)是由德國(guó)Genuss開(kāi)發(fā)的。

在彈性纖維過(guò)濾上，Gneuss公司的優(yōu)勢(shì)是有著20多年的經(jīng)驗(yàn)和很多與纖維制造商合作開(kāi)發(fā)的實(shí)例。目前系統(tǒng)早已投入連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，線密度降低到3um（圖2）。公司可提供完整的全自動(dòng)過(guò)濾系統(tǒng)，包括過(guò)濾原件，保證紡絲液非常純凈，并且相應(yīng)改進(jìn)了生產(chǎn)工藝及提高了終產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品成本的降低也在以上保證之內(nèi)。

2.RSFgenius過(guò)濾系統(tǒng)

RSFgenius有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

-全自動(dòng)操作

-恒壓操作（±0.15 MPa）

-過(guò)濾腔體和自清潔系統(tǒng)無(wú)紡絲液死角或可滯留的區(qū)域

-過(guò)濾介質(zhì)可使用70-150次（全自動(dòng)順序分段高壓字清潔），過(guò)濾原件壽命4-6月

-過(guò)濾細(xì)度3-15um

-*恒定的工藝操作，即使在更換過(guò)濾元件時(shí)

-過(guò)濾原件自動(dòng)自清潔中紡絲液<0.02%

-過(guò)濾系統(tǒng)停留或靜止時(shí)間<2 min

-臟濾餅停留時(shí)間<2h

-*封閉式設(shè)計(jì)，紡絲液與空氣、濕氣不接觸

3.設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)盤和過(guò)濾元件的環(huán)置于兩個(gè)座套之間并被*封閉。開(kāi)門后替換過(guò)濾元件，過(guò)濾元件完成更換的關(guān)門，同時(shí)立刻密封。更換濾網(wǎng)不影響上述操作。RSFgenius的模具設(shè)計(jì)可使少數(shù)磨損部件（如軸套等）在不停止紡絲液輸送的情況下替換，從而保證科持續(xù)操作數(shù)年（圖3）

4.RSFgenius – 運(yùn)送方式

旋轉(zhuǎn)盤通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)多級(jí)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換位置的速率由時(shí)間和壓力決定，故由于臟濾餅的逐漸形成，壓力出現(xiàn)異常增加，旋轉(zhuǎn)盤將自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)位速度以保持壓力恒定，但需要卸下臟濾餅。有效的過(guò)濾區(qū)域保持不變。在過(guò)濾元件回復(fù)到紡絲液流前不久，借助于一個(gè)已獲得專/利的沖洗柱塞利用經(jīng)過(guò)過(guò)濾的紡絲液進(jìn)行自動(dòng)清洗（圖4）

5.結(jié)論

通過(guò)全自動(dòng)恒壓操作及盡可能短的紡絲液停留時(shí)間，紡絲液質(zhì)量顯著提高且穩(wěn)定，因此斷頭率可降低40%-80%，紡絲組件過(guò)濾器的壽命也得以延長(zhǎng)。更重要的因素是由于過(guò)濾元件可重復(fù)使用（70-150次），操作費(fèi)用可以降低很多（圖5）。免除了傳統(tǒng)過(guò)濾系統(tǒng)的拆卸和過(guò)濾元件的清洗工作，這些對(duì)環(huán)境和人的身體健康有害。

使用傳統(tǒng)過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行更精細(xì)的過(guò)濾則會(huì)造成操作費(fèi)用大大增加，而是用RSFgenius相關(guān)的費(fèi)用如過(guò)濾元件費(fèi)用，清潔系統(tǒng)和過(guò)濾系統(tǒng)*相同，這就有可能大大地節(jié)省費(fèi)用。

RSF過(guò)濾系統(tǒng)可用在有效過(guò)濾面積達(dá)3000cm2的不同大小的場(chǎng)合，過(guò)濾面積變化率大為1.5m2/h。生產(chǎn)能力約為1.5t/h，以決于紡絲液的粘度和過(guò)濾的精度。