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[纤维知识]中空纤维生产技术

中空纤维的生产主要有：直接熔融纺丝、复合纺丝以及湿法纺丝。

1直接熔融纺丝

直接熔融纺丝法通过中空喷丝板来获得中空纤维，经济合理，相

关工艺技术比较成熟，许多关键工艺都能控制，为目前国内大多数企

业所采用。在中空喷丝板中装入微孔导管，在纤维空腔中充入氮气或

空气可获得高中空度的充气中空纤维，避免了生产过程中机械作用压

扁纤维导致中空度下降，并使得纤维导热性比空气更差，大大提高了

保暖性，该技术要点是气体流量需要精确控制。如果改变喷丝孔形状，

则可以生产三角形、梅花形等多种异形截面的中空纤维，提高纤维的

比表面积，同时通过特殊喷丝板可以获得3～7个孔的多孔中空纤维，

但其中空率不高，在30%以内。通过直接熔融纺丝获得中空纤维或三

维卷曲中空纤维，是通过特殊的喷丝板技术及合理调整纺丝工艺纺制

而成的。其技术上的重点在于喷丝板设计、环吹风非对称冷却及后纺

拉伸控制技术。除此外，如果要获得理想的中空度，则必须合理安排

设计相关工艺参数。

①熔纺中空纤维的喷丝板技术

喷丝板的没计包括其形状和结构尺寸两方面，前者用于异性截面

中空纤维，其设计和生产要求相关，常用的孔形有多边形、c形、圆弧

形、多点形等；后者则是中空纤维能否形成的关键因素，包括喷丝孔

的狭缝长度、两狭缝尖端距离、当量直径、截面积、长径比等特征尺

寸数据。其中喷丝孔的狭缝长度和两狭缝尖端距离尺寸设计尤其重要。

熔融纺丝纺制保暖性三维卷曲中空纤维主要采用圆弧狭缝式喷丝

板，可方便地纺制出外径较细、中空度适宜的纤维。目前效果较好的

圆弧狭缝式喷丝板主要有C形和品形喷丝板及圆弧组合等多孔中空纤

维喷丝板，用于纺制四孔、七孔乃至十几孔中空纤维。当熔体挤出喷

丝板圆弧狭缝后，圆弧形熔体膨化，端部粘合形成中空腔，经细化、

固化后形成中空纤维。喷丝板圆弧狭缝间隙的大小直接影响中空腔的

形成：当间隙过大时，纤维中空不能闭合，只能纺出开口纤维；但当

间隙过小时，熔体挤出喷丝孔后很快膨化粘合，无法形成中空腔，并

且从机械强度考虑，喷丝板间隙小，强度低、易损坏。因此针对不同

性质的物料，有不同的适宜喷丝板间隙的大小，结论为挤出熔体原料

的模口膨化比可以指导设计喷丝板间隙的大小，且问隙中心处宽度之

比略小于熔体原料的模口膨化比。喷丝孔狭缝宽度大，单孔挤出量大，

所纺纤维的截面积大，纤维的中空度小；狭缝的宽度小，挤出量小，

所纺纤维的中空度大；但狭缝太小，所纺纤维的壁太薄，中空规整度

低，中空易变形。对于C形的喷丝板，间隙中心宽度相当于狭缝宽度

的1.0倍；对于品形喷丝板，间隙中心处宽度相当于狭缝宽度的0.8倍。

一般根据产品要求和纺丝物料性能的不同，设定喷丝板间隙和狭缝的

具体尺寸。中空纤维膜用熔纺喷丝板除C形和品形外，还有双环形和

双环套管形喷丝板，后两种喷丝板纺得的中空纤维内外径均一，同心

度好，c形和品形由于有间隙材料的支撑，可以较简单地在一块喷丝板

同时打制多个单孔，用于纺制束丝，产量较大。但双环形和双环套管

形喷丝板由于是由多个组件组合而成的，打制多孔喷丝板难度较大，

大多只用于纺制单根中空纤维膜。

②环吹风非对称冷却

影响熔纺中空纤维中空度的因素除喷丝板尺寸外，还有纺丝温度

和冷却成形条件等因素。纺丝温度高，熔体粘度小，熔体出喷丝孔后

的膨化现象大大降低，熔体形变阻力下降，表面张力也随之下降，使

熔体细流产生表面萎缩从而使空腔部分变小，所纺中空度减少。冷却

成形包括风速、风温、吹风距离等条件，对纺程上熔体细流的流变特

性，如拉伸流动粘度、拉伸应力等物理参数有很大影响，直接决定着

中空度的大小。一般随着风速的增加，冷却条件加剧，熔体细流的固

化速率加快，使得纺程上形成的中空纤维内空腔来不及萎缩而加快固

化，有利于中空纤维空腔的形成，所纺的纤维中空度高，但风速过大，

会造成丝条摇晃湍动，使喷丝板板面温度下降，出丝不畅，易产生硬

头丝、并丝而断头随着风温的降低，冷却成形条件加强，提高了熔体

细流的固化率，所纺纤维中空度高。但风温过低，喷丝板板面易吹冷，

纺丝困难。对于双环套管形喷丝板，套管内通入气体流量的大小也会

影响纤维的中空度。一般气供量的大小要与纺丝浆液的泵供量呈一定

比例，才能够纺成具有合适中空度的中空纤维膜。

环吹风非对称冷却是以均聚物通过直接熔融纺丝制取