[科普中国]-化学纤维后加工

化学纤维后加工是指对化学纤维纺丝成形后的初生纤维进行一系列后处理加工，使其适应纺织加工和使用的要求。如果经过一系列的后处理加工，就有可能使最终的成品纤维的结构和性能得到完善和提高；反过来，比较完善的初生态纤维如采取的后处理工艺不合理，最终成品的质量也会大大降低。

简介对化学纤维纺丝成形后的初生纤维进行一系列后处理加工，使其适应纺织加工和使用的要求。依化学纤维品种和纺丝工艺的不同，后处理工序也不相同。湿法纺丝的后处理工序较长，例如粘胶纤维采取湿法成形，后处理工序有水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、脱水及干燥等；醋酯纤维采取干法成形,后处理工序比较简单，只有卷绕和加拈；至于大多数以熔体纺丝成形的合成纤维，则有卷绕、拉伸、热松弛、热定形、卷绕及加拈等，制造短纤维时还增加切段工序。以上品种所采用的后处理设备也不尽相同，有分段处理的单元设备，也有连续处理的设备。初生态化学纤维的结构和性质常常不完善，不能满足纺织加工和使用的要求，但如果经过一系列的后处理加工，就有可能使最终的成品纤维的结构和性能得到完善和提高；反过来，比较完善的初生态纤维如采取的后处理工艺不合理，最终成品的质量也会大大降低。因此后加工是化学纤维制造不可分割的组成部分。

加工方法水洗

用湿法成形的纤维常需要立即进行水洗以除去纤维表层所粘附的溶液及有机、无机物杂质，否则初生纤维有可能发生降解或受到变质和变色等损伤。粘胶纤维水洗是为了除去粘附在表面的硫酸、硫酸锌和其他胶体硫化物等；以硫氰酸钠溶液为溶剂的腈纶水洗是为除去残留的腐蚀性硫氰酸钠溶液和挥发性丙烯腈；锦纶（聚酰胺-6）的水洗则是为了洗去单体己内酰胺，同时也可以防止单体污染车间空气。水洗一般是使运行的丝条（或含大量丝条的束丝）在一个或两个连贯排列的洗涤槽内通过，槽内盛满洗涤水；或在行进的丝条上喷洒净液，直到丝条洗净到需要的程度为止。
拉伸

化学纤维的拉伸，不同于纺纱过程中的牵伸，是指初生态纤维在它的微观结构尚未完全固定以前，在特定的张力下使卷曲而无序的大分子沿轴向整列和伸展的过程。在这一过程中，无序的大分子朝有序方向发展，大分子之间的接触点增加，分子间力增强，聚集区域扩大，为纤维的结晶提供条件。这时纤维的密度增加，抗张强度上升；纤维变细，抗张延伸度下降；光学性和导热性则呈现各向导性。总之，纤维经拉伸后综合性的物理-机械性能得到改善，实用价值提高。
化学纤维的拉伸工序是在有两组或三组不同转速的导辊或导盘的拉伸装置上进行的。被拉伸的纤维或束丝从导辊或导盘的缝隙之间通过，两端导辊或导盘的速差使纤维伸长。这种拉伸也常和加拈工序结合,在拉伸-加拈设备上同时进行。

纤维的拉伸必须在一定的介质中和一定的温度下进行，一般有三种方法：

①干热拉伸：在空气中加热状态下（如涤纶和维纶长丝）或在室温条件下（如锦纶和丙纶长丝）拉伸。

②蒸汽拉伸：在饱和蒸汽中（如腈纶短纤维）或在过热蒸汽中（如涤纶短纤维生产中第二道拉伸）拉伸。

③湿热拉伸：在水浴中或在溶剂与沉淀剂混合液中加热拉伸，粘胶帘子线的塑性拉伸，涤纶短纤维第一道热拉伸以及腈纶短纤维的预拉伸等便是。
热定形

合成纤维被拉伸以后在定形装置中加热状态下停留一定时间，使拉伸之后的结构得到稳定。纤维在拉伸过程中大分子在应力作用下发生变形，拉伸作用越强，变形也越大，应力消失后就有回复到原位的倾向。纤维在松弛状态下加热，则会发生缩褶现象，直到在拉伸过程中所产生的变形全部消失为止。经过定形的纤维，外观形态能在定形温度以下长时期保持稳定而不变，纤维的性能也更为稳定，沸水收缩率降低，染色性能也可以得到改善。如果纤维的热定形是在张力下进行，变形也会被消除，这样的纤维可以在比松弛定形温度高得多的温度下加热，而只发生少量缩褶。
影响热定形的主要因素是温度、时间、容许松弛的量和在定形前分子经受整列的程度。在一般情况下，定形温度应高于纤维（或织物）的最高使用温度，以保证在使用条件下结构与形态的稳定。按纤维所处的介质和加热方式热定形分为：①干热空气定形；②接触加热定形；③水蒸气湿热定形和④浴液热定形等。根据不同纤维品种选用不同的定形设备，如定形锅、帘式热定形机和热板定形机等。
卷曲

用化学或机械的方式使化学纤维外形获得立体的、平面的或锯齿形波纹的过程。化纤短纤维通常用于与棉或羊毛等天然纤维混纺，也可以纯纺。一般的化学纤维表面平滑无卷曲(永久卷曲的复合纤维除外)，抱合力小，不易互相拈合或与其他纤维拈合，即可纺性能差。卷曲加工能使化学短纤维获得与天然纤维相类似的卷曲，可纺性能会大大改善。
卷曲的方法有：机械法和化学法两类。机械卷曲法是先将纤维束在热水或蒸汽中预热,而后通过卷曲机,借卷曲轮和卷曲箱的作用产生锯齿形平面卷曲效应。用化学法获得的卷曲,则是空间立体状的永久性卷曲波纹(见复合纤维)。最常用的卷曲机主要由卷曲轮、卷曲箱和加压机构组成。1

切段

化学纤维长丝一般只能象蚕丝那样制成织物或者与蚕丝交织。如切成短段使其长度与棉或羊毛相近，则可以象棉或羊毛那样供作纯纺或者混纺后制成织物。这样的织物用途远较长丝织物为广。短纤维的纺丝工艺与长丝基本相同，区别在于长丝常在孔数有限（50孔以下）的喷丝头上纺丝成形，而制造短纤维的喷丝头孔数常达数千甚至数万。短纤维在后处理工艺上除增加切段和卷曲外，设备结构也与长丝不同，容量较大。切成的短纤维常成簇，必须进一步开松、混和，而后用与棉或羊毛相同方式纺纱和织造。
切段有湿切、干切、牵切三种形式。用前两种切断法可获得段状纤维簇，再送入开松和混和机。后一种加工方式的短纤维仍具有连续粗束丝外形，许多纤维段间歇地分布在粗束丝内部，围绕束丝轴平行定向（见纺丝直接成条）。非连续式切段装置是由两个迅速旋转的刀轮组合而成，其中一个刀轮沿周边等距满布割刀，另一轮则在与割刀对应处刻有沟槽。当束丝以垂直方向从刀轮的缝隙中经过时，即被切成预定长度的纤维段，落入收集器内送出机外。
湿法成形丝精制

湿法成形的初生丝大都需要经过高度的精制处理才有实用价值。精制的工序随不同的品种而异，有的品种甚至在后处理过程中还有重大的化学变化，如在维纶的制造中对聚乙烯醇纤维进行缩甲醛化处理。粘胶丝是湿法成形纤维中精制过程最繁复的品种之一（见粘胶纤维）。粘胶帘子线的后处理较普通粘胶纤维简单得多,只须经过洗涤、半脱硫和再洗涤即可,常在连续后处理机上进行。粘胶帘子线纤维表面光滑，在制造轮胎中不易与橡胶抱合，因此，必须先在树脂和橡胶溶液内对纤维进行热处理。此外，由于帘子线是条干粗而单丝根数多的束纤维，宜采用特殊条件的高效干燥法，以缩短处理时间。

化学纤维化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料，经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。

纤维的长短、粗细、白度、光泽等性质可以在生产过程中加以调节。并分别具有耐光、耐磨、易洗易干、不霉烂、不被虫蛀等优点。广泛用于制造衣着织物、滤布、运输带、水龙带、绳索、渔网、电绝缘线、医疗缝线、轮胎帘子布和降落伞等。一般可将高分子化合物制成溶液或熔体，从喷丝头细孔中压出，再经凝固而成纤维。产品可以是连绵不断的长丝、截成一定长度的短纤维或未经切断的丝束等。化学纤维的商品名称，中国暂行规定合成短纤维一律名“纶”（例如，锦纶、涤纶），纤维素短纤维一律名“纤”（例如，粘纤、铜氨纤），长丝则在末尾加一“丝”字，或将“纶”、“纤”、改为“丝”。

化学纤维后加工方法化学纤维后加工方法是使成品纤维的结构和性能得到进一步完善和提高的一系列后处理加工方法。后处理工序有：①水洗，是使湿法成形纤维的丝条在运行中通过一个或两个连贯排列的水洗涤槽，以除去纤维表层所粘附的溶液及有机、无机物杂质;或在行进的丝条上喷洒净液，直到丝条洗净为止。②拉伸，是将微观结构尚未完全固定的初生态纤维，从两组或三组不同转速的导辊或导盘的缝隙之间通过，两端导辊或导盘的速度差使纤维伸长，并使卷曲无序的大分子沿轴向整列和伸展，以达到有序化，增加大分子间的接触点，提高抗张强度。③热定形，按纤维所处的介质和加热方式分为：干热空气定形法;接触加热定型法;水蒸汽湿热定形法;浴液热定型法。其目的是使拉伸后的合成纤维在定形装置中保持温度停留一段时间，让拉伸之后的结构得以稳定。④卷曲，是用化学或机械的方式使化学纤维外形获得立体的、平面的或锯齿形的波纹。⑤切段，是将化纤长丝切成与羊毛相近的短段，以便能像棉纤维或羊毛那样供作纯纺或混纺织物。2

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学