干一湿法纺丝的主要特征
 

        于一湿纺的纤维成形过程如图1所示。纺丝溶液从喷丝头压出后,经过空气层进入凝固浴,初生纤维卷绕在滚筒上,然后进行洗涤、拉伸、上油、干燥等后处理。

        

        按成形的机理可将其划分为五个区。
 

        1区一液流胀大区:在法向应力差的作用下,液流可胀大2一4倍,这是由于纺丝溶液进入喷丝孔以及在毛细管内流动时产生的剪切形变所造成的。胀大比取决于毛细管长度、孔径、粘度、弹性模量、松驰时间和流速。考虑到流体动力学平衡,严格讲,在计算喷丝头拉伸时应采用胀大处的液流直径,而不是喷丝头的孔径。
 

        2区一液流在空气层中的纵向形变区:此时液流经受拉伸,因纺丝溶液的粘弹性、表面张力及液流的形变速度可拉伸IU一20倍。
 

        3区一液流在凝固浴中的纵向形变区:液流进入凝固浴后不是立刻固化,需要一定时间,取决于扩散条件与发生相变的诱导期。到液流表层(S点)形成固化层的瞬间,在缓和的凝固浴情况下,可产生明显的纵向形变。
 

        4区一纤维固化区:它取决于丝条运功速度与凝固剂的扩散速度,在D点处结束。
 

        此时凝固浴扩散的前沿到达纤维中心,其浓度等于临界过饱和浓度。该区主要是结构形成或各向异性溶液的结构固定化的阶段。
 

        5区一已成形纤维的导出区:随着纤维运动的同时,继续进行扩散和部份的结构形成过程。
 

        干一湿纺与湿纺的主要区别:前者在②区经受显著的喷丝头拉伸,因而可提高纺速。液流在②区、部份在③区的拉伸长度可达几一100毫米,为液流胀大处直径的一百多倍,其纵向形变速度梯度不大，胀大区没有多大形变。湿纺时,喷丝头拉伸发生在很短的B与S点之间,形变速度大,导致胀大区的强烈形变,液流变细。不像流动的流体动力学条件所予期的那样胀大2一4倍,而是胀大1.1一1.2倍,遂使粘弹性的液体受过大的张力,在不大的喷丝头拉伸下即会断裂。若要提高纺速,则因喷丝头拉伸过大而受到限制。
 

        当湿纺的纺速为150一200米/分时,流动不稳定,可纺性恶化,纤维的疵点多。
 

        干一湿纺的喷丝头拉伸可高达2000一3000%,纺速高达600一1200米/分,不但提高了生产率,还可用孔径较大的喷丝头(0.15一0.3毫米孔径)、高浓度(16一20%)、高粘度(50一100帕·秒,相当于500一1000泊)的纺丝溶液纺丝。
 

        干一湿纺与干纺的主要区别:前者在提高纺速下,由于增加了喷丝头拉伸,具有有效控制纤维结构形成过程的可能性。当伸长了的液流进入凝固浴中,此时凝固动力学和相应的纤维结构可变动凝固浴的组成和温度来调节。聚合物溶液有相分离,固相是溶剂化的聚合物,液相是凝固剂和溶剂,这种相变由表及里,如图1中a的④区锥形部分。干纺时细流的固化受到溶剂的挥发速的限制,通常在两相上没有溶液的相分离,形成的纤维具有微弱的原纤结构。