Hilado de fibras químicas para hilado de cristal líquido

Incluyendo la preparación de masa fundida o solución de hilatura, formación y bobinado de fibras y posprocesamiento. El proceso de posprocesamiento incluye una serie de procesos como el estiramiento y termofijado de fibras vírgenes hasta el envasado de productos terminados. El polímero formador de fibras se disuelve en una solución en el disolvente, o las rodajas de polímero formador de fibras se calientan y se funden en una extrusora de tornillo. Después del proceso de preparación previa al hilado, se colocan en la máquina de hilar y. La bomba de hilado (bomba dosificadora) se utiliza para hilar la fibra. La solución de seda o la masa fundida se extrae de forma cuantitativa, continua y uniforme de los poros de la hilera. Esta fina corriente se solidifica en agua, líquido de coagulación o aire para generar fibras primarias. Este proceso es la formación de fibras. Durante el proceso de hilatura, el polímero formador de fibras sufre cambios geométricos y físicos, tales como disolución o fusión del polímero, flujo y deformación del fluido de hilatura, gelificación, cristalización y transformación secundaria durante el proceso de solidificación del filamento y macromolecular. orientación en flujo extensional, así como difusión, transferencia de calor y transferencia de masa en el proceso. Al hilar fibras sintéticas (fibra de viscosa, fibra de cupro) también cambia la estructura química. Estos cambios se afectan entre sí, por lo que cambiar las condiciones de hilado puede cambiar las propiedades físicas y mecánicas de la fibra resultante dentro de un cierto rango.

Los métodos de hilatura más utilizados incluyen la hilatura por fusión y la hilatura por solución. El hilado por fusión se utiliza generalmente para polímeros formadores de fibras que no sufren una descomposición significativa en estado fundido, como fibras de poliéster, fibras de poliamida, etc. El proceso de hilado por fusión es simple y la velocidad de hilado es alta. El método de hilado en solución es adecuado para polímeros formadores de fibras que deben descomponerse cuando se funden. El polímero formador de fibras se disuelve en un disolvente para preparar una solución de hilado viscosa y luego se realiza el hilado. Según el método de solidificación de la corriente de solución de hilatura extruida de la hilera, la hilatura de solución se divide en dos tipos: hilatura en húmedo y hilatura en seco. La velocidad de giro del hilado en solución es baja, especialmente el hilado en húmedo. Para mejorar la capacidad de hilado, es necesario utilizar una hilera con una gran cantidad de orificios. La velocidad de hilado en seco es mayor que la del hilado en húmedo, pero mucho menor que la del hilado en fusión.

Nuevos métodos de hilatura Los nuevos métodos de hilatura utilizados en la industria incluyen principalmente la hilatura en húmedo con chorro seco, la hilatura en emulsión o suspensión y la hilatura dividida por membrana.

①El hilado en húmedo por chorro seco, también conocido como hilado en seco-húmedo, es una combinación de métodos secos y húmedos. La solución de hilado se extrae de la hilera, primero pasa a través de un espacio y luego ingresa al mismo. baño de coagulación, exporta fibras primarias del baño de coagulación.

En comparación con el hilado en húmedo general, la velocidad de hilado en húmedo con chorro seco es varias veces mayor. También se pueden utilizar hileras con aberturas más grandes (0,5 ~ 0,3 mm) y, al mismo tiempo, hileras con hileras con aberturas más grandes. Se pueden utilizar concentraciones más altas. La solución de hilatura con alta viscosidad mejora significativamente la capacidad de producción de la máquina de hilatura. En la actualidad, este método de hilado se ha aplicado en la producción de fibra de poliacrilonitrilo, fibra de poliamida aromática, etc. ② El método de hilado en emulsión, también conocido como método de hilado de portador, consiste en dispersar el polímero en una sustancia con buena capacidad de hilado (como portador) en un estado de emulsión y luego hilar de acuerdo con el método comúnmente utilizado por el portador. El vehículo suele ser una solución acuosa de viscosa o alcohol polivinílico, por lo que el proceso de hilado en emulsión es similar al hilado en húmedo. La fibra primaria obtenida se sinteriza a alta temperatura después de estirarse, el soporte se carboniza y las partículas de polímero se adhieren para formar fibras a una temperatura cercana al flujo viscoso. Los polímeros formadores de fibras adecuados para el hilado en emulsión deben tener un punto de fusión superior a la temperatura de descomposición. Sin disolventes adecuados para disolverlos o plastificarlos, no se pueden preparar fundidos ni soluciones de hilado. En la actualidad, este método se ha aplicado en la producción de fibra de politetrafluoroetileno, etc.

③El método de hilado dividido por membrana consiste en convertir primero el polímero en una película y luego convertir la fibra mediante procesamiento mecánico. Según diferentes métodos de procesamiento mecánico, las fibras resultantes se dividen en fibras partidas y fibras rasgadas. La fibra dividida, también conocida como filamento plano, se procesa cortando la película en tiras de cierto ancho, estirándolas varias veces y enrollándolas en una bobina para obtener el producto terminado. El método de procesamiento para rasgar fibras consiste en estirar la película a una gran altura en la dirección longitudinal, de modo que las macromoléculas estén completamente orientadas a lo largo de la dirección axial y cristalicen al mismo tiempo. Luego, la estructura se relaja utilizando métodos químicos y físicos, y. Se rompe en filamentos mediante acción mecánica y luego se procesa. Se tuerce y riza para obtener el producto terminado. El primero tiene fibras más gruesas y se utiliza como material de embalaje en lugar de cáñamo. Este último tiene fibras un poco más finas y se utiliza para fabricar alfombras y cuerdas. Actualmente se utiliza en la producción de fibra de polipropileno, etc.

Además, para satisfacer las necesidades de hilado de fibras con propiedades especiales, también se han desarrollado algunos otros métodos de hilado, como por ejemplo: el método de hilado en gel (solución polimérica concentrada o gel plastificado que se extruye a partir del Los orificios finos de la hilera se introducen en un determinado medio gaseoso y la corriente fina se enfría a medida que el disolvente se evapora, el polímero se solidifica para obtener fibras, también conocido como método de hilado con separación de fases en semifusión (utilizando la solución de polímero como medio); hilando Dope, solidifique la fina corriente de solución de hilado cambiando el método de hilado flash de temperatura (el polímero se disuelve en un solvente especial a alta temperatura y alta presión, y el solvente se inflama cuando la droga sale de la hilera para formar fibras); ); método de hilado por coagulación por pulverización (la solución de hilado se presiona en una cámara cerrada y se forman fibras bajo la acción del coagulante pulverizado en la cámara por el método de electrohilado (el polímero fundido o su solución en un disolvente volátil forma fibras); en un campo electrostático ); método de hilado de cristal líquido (hilado con una solución en estado de cristal líquido), etc. Los filamentos no estirados obtenidos durante el proceso de hilado se denominan colectivamente fibras vírgenes. Su estructura no es perfecta ni estable, sus propiedades físicas y mecánicas también son malas y no es adecuado para el procesamiento textil. Por tanto, es necesario un proceso de posprocesamiento, cuyo proceso varía según las variedades y tipos de fibras (filamento, fibra corta, etc.). El estiramiento y el termofijado afectan directamente la estructura y las propiedades de la fibra terminada y son procesos principales indispensables en diversos procesos de posprocesamiento. Las fibras obtenidas mediante hilado húmedo deben lavarse con agua para eliminar el baño de coagulación y el disolvente adjuntos; la producción de fibras cortas requiere rizado y corte; la producción de fibras largas requiere torsión, bobinado, etc. Estos procesos no cambian mucho la estructura supramolecular de la fibra y, por lo tanto, tienen poco impacto en el rendimiento. Para darle a la fibra algunas propiedades especiales, como resistencia a las arrugas, resistencia al agua caliente, esponjosidad, rebote y otras propiedades, se requiere algún procesamiento especial durante el posprocesamiento.

El estirado también se denomina formación secundaria de fibras. El paso más importante en el proceso de posprocesamiento. Los filamentos enrollados obtenidos después del hilado o los grandes haces de filamentos se estiran en una máquina trefiladora, de modo que las macromoléculas se orientan a lo largo del eje de la fibra y se cristalizan al mismo tiempo para aumentar aún más la cristalinidad de la fibra primaria o cambiar la forma de la estructura cristalina. una cierta estructura supramolecular, mejorando así significativamente la resistencia de la fibra.

En la producción de fibras cortas, el estiramiento se realiza entre varias máquinas estiradoras con diferentes velocidades. Dependiendo del tipo de fibra, los métodos de estiramiento incluyen: estiramiento en una sola pasada y estiramiento en múltiples pasadas, estiramiento en frío y estiramiento en caliente, estiramiento en calor húmedo y estiramiento en calor seco, etc. El medio de estiramiento puede ser aire, vapor, baño de agua, baño de aceite u otro líquido de baño. Las condiciones de procesamiento, como la temperatura de estirado, el medio de estirado, la velocidad de estirado y la relación de estirado de múltiples etapas, tienen una gran influencia en la estructura y propiedades de la fibra obtenida, y a menudo se requiere una selección correcta. Además, para obtener fibras con finura uniforme y otras propiedades físico-mecánicas, se debe fijar el punto de estirado (la posición del filamento donde comienza a aparecer el cuello fino). De lo contrario, se formarán fibras insuficientemente estiradas o no estiradas, lo que dará como resultado fibras de espesor variable y teñido desigual.

Al producir filamento, el hilo bobinado se estira en una máquina de estirado y torsión después de ser almacenado y equilibrado. Según los requisitos de las diferentes variedades, existen dos tipos de máquinas de estiramiento y torsión: estiramiento de una sola zona y estiramiento de doble zona. Por ejemplo, en la producción de poliéster y nailon de alta resistencia, se utiliza el estiramiento de doble zona (Figura 1). El primer estiramiento ocurre entre el rodillo de alimentación y el disco de estiramiento superior, lo que se denomina estiramiento a temperatura normal; el segundo estiramiento ocurre; entre los dibujos superior e inferior entre las placas de estiramiento, se llama estiramiento en caliente. La placa de trefilado superior también se llama placa calefactora. Hay una placa calefactora o un calentador de costura entre las placas de trefilado superior e inferior. Después del estiramiento, el alambre pasa a través del gancho de alambre guía y el anillo de acero y se enrolla alrededor del cono doble. insertado en la placa del anillo de acero en el tubo.

La termofijación es un proceso único en la producción de fibras sintéticas. El propósito del termofijado: en primer lugar, mejorar la estabilidad de la forma de la fibra (medida por la contracción restante de la fibra en agua hirviendo; en segundo lugar, mejorar aún más las propiedades físico-mecánicas de la fibra y fijar el rizo ( para fibras cortas) o torsión ((para filamentos); el tercero es mejorar las propiedades tintóreas de la fibra. En algunos casos, las fibras pueden reticularse térmicamente mediante fijación por calor (tales como fibras formales de polivinilo), o pueden producirse fibras con alta contracción y gran volumen para dar a las fibras y a sus productos textiles ondulaciones y pliegues o alta resiliencia. y otros efectos.

El ajuste del calor se puede realizar con o sin tensión. El primero se denomina termofijado por tensión (incluido el termofijado por tensión constante y el termofijado de longitud fija), el segundo se denomina termofijado por relajación. Las condiciones del proceso y la estructura y propiedades de las fibras resultantes son diferentes.

Además, se pueden utilizar filamentos sintéticos (especialmente fibras de poliéster y poliamida) para fabricar hilos elásticos (ver fibras químicas). Existen muchos métodos de procesamiento para hilo elástico, incluido el método de falsa torsión, el método del prensaestopas, el método de conformación, el método de inyección de aire, etc. Entre ellos, el método de falsa torsión es el más utilizado y puede completar la torsión, la conformación y el desenrollado del hilo elástico. el hilo a la vez (Figura 2).

Este método tiene un proceso simple y el filamento resultante tiene un rizo en espiral tridimensional y es de buena calidad.

Existe un nuevo método de postprocesamiento de hilado, que consiste en hilar directamente en tiras. En este método, los haces de filamentos hilados, estirados y termofijados se convierten directamente en astillas a través de una máquina formadora de tiras (máquina de estirado y corte) (se pueden omitir los procesos de cardado, estirado y peinado del procesamiento textil convencional) y luego se combinan. con lana y otras fibras naturales u otras fibras químicas se mezclan en hilos, adecuados para variedades de fibras sintéticas como fibra de poliéster, fibra de poliacrilonitrilo, fibra de polipropileno y fibra formal de polivinilo.