氨綸紡絲液的先進製造工藝

彈性纖維，美國俗稱“Spandex”，西歐統稱“Elastance”。O.Bayer和H.Rinke通過對異氰酸酯和聚乙二醇加成反應發明了這種高彈纖維，其中異氰酸酯是硬段，聚乙二醇是軟段。由於(yu) 大多數嵌段攻聚酯-氨基甲酸酯的熱不穩定性，現在超過80%的彈性纖維是通過溶液紡絲(si) 製造的。應用較廣的幹法紡絲(si) 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(si) 液。用齒輪泵輸送紡絲(si) 液經過濾器到很多毛細管的紡絲(si) 頭。在紡絲(si) 甬道中，溶劑蒸發使得微細的單絲(si) （0.5-2 dtex）固化，在單絲(si) *固化之前是呈熔融狀的，借助於(yu) 假撚工藝相互粘合形成絲(si) 束，卷繞其速度是200-100m/min。

1 紡絲(si) 液的過濾

由於(yu) 異氰酸酯複雜的化學性能和反應性能，對有效紡絲(si) 極重要的是避免紡絲(si) 液的不均勻性，尤其是軟顆粒或凝膠這類問題。故除了紡絲(si) 液的有效性，從(cong) 單絲(si) 的細度來看，在紡絲(si) 液進入紡絲(si) 頭之前，過濾由於(yu) 製造過程引起的雜質是非常重要的。由於(yu) 紡絲(si) 液的熱不穩定性和反應性，下麵的要求很關(guan) 鍵：

-由於(yu) 流動停滯會(hui) 導致物料交聯，過濾係統內(nei) 部必須無任何死角。

-紡絲(si) 液在過濾器中的停留時間必須保持短

-過濾介質的切變速率一定不可以引起紡絲(si) 液溫度的升高，否則會(hui) 引起化學反應，物料交聯終導致紡絲(si) 出現很多問題

-過濾器應阻擋住所有硬的或者軟的凝膠顆粒，這些顆粒會(hui) 阻塞噴絲(si) 毛細管。通常過濾細度在5-15um之間時，結果/好。

-經驗表明過濾器間的壓降應在2-5MPa之間（但要保持穩定）

-為(wei) 確保恒定紡絲(si) 工藝，過濾器的壓降應保持決(jue) 定恒定，壓降波動大於(yu) 0.5MPa時會(hui) 導致紡絲(si) 液的質量變化。

-由於(yu) 紡絲(si) 液腔內(nei) 應*是惰性的，以防止紡絲(si) 液接觸空氣或者濕氣引起的質量變化

-如果過濾介質（所謂的髒濾餅）帶來的顆粒在紡絲(si) 液中保留的時間太長，可能會(hui) 發生化學反應，終導致紡絲(si) 液變化。特別是這些顆粒可能會(hui) 熔融到一起並且產(chan) 生新的顆粒。故如果髒濾餅的滯留時間能降低到小（<2h）對紡液非常有利。

旋轉過濾係統RSFgenius*考慮到了紡絲(si) 液過濾的上述各個(ge) 方麵，更多是應用在近開發的彈性聚氨酯無溶劑紡絲(si) ，該係統是由德國Genuss開發的。

在彈性纖維過濾上，Gneuss公司的優(you) 勢是有著20多年的經驗和很多與(yu) 纖維製造商合作開發的實例。目前係統早已投入連續運轉，線密度降低到3um（圖2）。公司可提供完整的全自動過濾係統，包括過濾原件，保證紡絲(si) 液非常純淨，並且相應改進了生產(chan) 工藝及提高了終產(chan) 品的質量。產(chan) 品成本的降低也在以上保證之內(nei) 。

2.RSFgenius過濾係統

RSFgenius有如下特點和優(you) 點：

-全自動操作

-恒壓操作（±0.15 MPa）

-過濾腔體(ti) 和自清潔係統無紡絲(si) 液死角或可滯留的區域

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

-過濾細度3-15um

-*恒定的工藝操作，即使在更換過濾元件時

-過濾原件自動自清潔中紡絲(si) 液<0.02%

-過濾係統停留或靜止時間<2 min

-髒濾餅停留時間<2h

-*封閉式設計，紡絲(si) 液與(yu) 空氣、濕氣不接觸

3.設計

旋轉盤和過濾元件的環置於(yu) 兩(liang) 個(ge) 座套之間並被*封閉。開門後替換過濾元件，過濾元件完成更換的關(guan) 門，同時立刻密封。更換濾網不影響上述操作。RSFgenius的模具設計可使少數磨損部件（如軸套等）在不停止紡絲(si) 液輸送的情況下替換，從(cong) 而保證科持續操作數年（圖3）

4.RSFgenius – 運送方式

旋轉盤通過液壓傳(chuan) 動係統多級旋轉，轉換位置的速率由時間和壓力決(jue) 定，故由於(yu) 髒濾餅的逐漸形成，壓力出現異常增加，旋轉盤將自動調整轉位速度以保持壓力恒定，但需要卸下髒濾餅。有效的過濾區域保持不變。在過濾元件回複到紡絲(si) 液流前不久，借助於(yu) 一個(ge) 已獲得專(zhuan) /利的衝(chong) 洗柱塞利用經過過濾的紡絲(si) 液進行自動清洗（圖4）

5.結論

通過全自動恒壓操作及盡可能短的紡絲(si) 液停留時間，紡絲(si) 液質量顯著提高且穩定，因此斷頭率可降低40%-80%，紡絲(si) 組件過濾器的壽命也得以延長。更重要的因素是由於(yu) 過濾元件可重複使用（70-150次），操作費用可以降低很多（圖5）。免除了傳(chuan) 統過濾係統的拆卸和過濾元件的清洗工作，這些對環境和人的身體(ti) 健康有害。

使用傳(chuan) 統過濾係統進行更精細的過濾則會(hui) 造成操作費用大大增加，而是用RSFgenius相關(guan) 的費用如過濾元件費用，清潔係統和過濾係統*相同，這就有可能大大地節省費用。

RSF過濾係統可用在有效過濾麵積達3000cm2的不同大小的場合，過濾麵積變化率大為(wei) 1.5m2/h。生產(chan) 能力約為(wei) 1.5t/h，以決(jue) 於(yu) 紡絲(si) 液的粘度和過濾的精度。