摘　要：粘胶短纤维的物理性能及外观质量，很大程度上受控于纺丝成形过程中动力学条件。本文主要研究提高纤维的断裂强度、白度、条干均匀度等主要指标时，纺丝速度、凝固浴组分浓度、牵伸比等主要工艺参数之间的相互影响。经由对比试验得知，适当减小初始凝固速率并配合多级高倍牵伸，可以改善纤维的皮芯结构以及取向度。提出了一个改进的工艺路线，在保证酸浴硫酸和硫酸锌比例不变的情况下，采用梯度牵伸的方法。经过验证可知，优化后的纤维断裂强度比原来高 12% 以上，超倍长纤维率大大降低，白度的均匀性也得到了根本性的提高。本文的研究成果给粘胶短纤维生产线精细化控制、高品质差别化纤维开发提供理论支持和实践依据。

关键词：粘胶短纤维；纺丝速度；凝固浴浓度；牵伸比

引言

粘胶短纤维属于天然纤维素的再生产品，它的质量稳定情况是下游纺纱织造效率的基础。纤维的强伸性、白度、长度均匀性在实际生产中会存在非线性波动，主要是由于成形过程中物理变化和化学反应的极度复杂性所导致的。传统的生产模式重产量轻质量，在高速纺丝时，纤维内部结构不均、毛丝多等现象时有发生[1]。随着纺织工业向高端化发展，单个规格品种已经不能满足市场需要，必须对主要工艺参数进行深入改善来达到质量飞跃的效果[2]。

1.纺丝速度与成形动力学的关联优化

1.1纺丝速度对初生纤维结构形成的影响

纺丝速度不但是生产效率的决定因素，而且对粘胶细流在凝固浴中停留的时间以及受力情况有着深刻的影响。当纺丝速度过快的时候，粘胶细流进入酸浴后剪切应力急剧增加，容易造成丝条表面出现应力集中，产生微裂纹，从而降低纤维的断裂强度。试验对比表明，在保持喷丝头拉伸比不变的前提下，将纺丝速度控制在合适的范围内，有利于纤维素大分子在凝固过程中达到更好的重组效果。为了抵消提速造成的不良影响，优化方案提出增大喷丝板孔数、降低单孔流量的方法来减小流体挤出时的膨胀效应。精细化调节可以保证初生纤维在再生瞬间具有较好的塑性，给后面的拉伸工序留有足够的结构潜力，防止由于成形过快而造成的纤维脆化现象。

1.2喷丝头拉伸比与正拉伸工艺的平衡

喷丝头拉伸比属于纺丝速度的延伸参数，会直接对纤维的初始取向产生影响。经研究得知，使用适当正拉伸（即导丝盘速度大于粘胶挤出速度）可以抑制丝条在酸浴中震荡，提高条干均匀度。但是喷丝头拉伸过高会造成初生纤维皮层过早闭合，妨碍内部水分和副产气体的排出，从而影响白度。经由对不同拉伸梯度的试验可知，在浴槽内丝束处于 1.05～1.10 之间轻微正拉伸状态，并且导丝钩位置得到改善之后，可以使得丝束在浴槽中受到均匀的力。该种平衡状态不但可以降低断头率，而且可以使纤维截面变得圆润，在物理形态上提高了纤维的光泽度和白度，从而达到生产速率和产品外观质量的同步提高。

2.凝固浴组分浓度对纤维品质的深层作用

2.1硫酸与硫酸锌浓度的交互作用机理

凝固浴是粘胶再生反应的化学核心，硫酸（ H₂SO₄ ）的渗透速度决定着中和反应的进程，硫酸锌（ ZnSO₄ ）起着延迟凝固、诱导皮层形成的功效。从试验数据可知，酸浴中硫酸含量变化超过 2g/L 时，纤维断裂伸长率就会出现较大差异。优化后的工艺路线突出“高锌低酸”，适当增加锌离子含量，有利于纤维素黄原酸锌中间体的生成，使纤维具有致密、有弹性的皮层。这种结构能显著提升纤维的耐磨性能与钩强。在线自动添加系统可以保证酸浴组分的偏差控制在 ±0.5% 以内，是消除纤维色差、提高白度一致性的重要手段。

2.2硫酸钠浓度对脱水速度与结晶度的影响

硫酸钠属于凝固浴中的盐类成分，主要凭借渗透压来影响初生纤维的脱水速率。硫酸钠浓度过高会造成纤维脱水过快，使结构紧缩，出现皮芯分层严重的情况，从质量上来说就是纤维脆性大、均匀度差。调节酸浴循环流量，使硫酸钠保持在 300g/L 左右的稳定状态，可以得到更加疏松均匀的初生纤维结构。该状态有利于后续后处理工序中洗涤液的渗透，使残硫、杂质更彻底地去除，提高纤维成品白度。试验结果表明，经过优化后的盐浓度环境使纤维的结晶度分布更加均匀，从本质上来解决条干不匀造成的染色差异问题。

3.牵伸比优化与纤维物理强度的提升路径

3.1多级牵伸方案对分子取向度的贡献

牵伸是决定粘胶短纤维强力的主要方式。传统的单级牵伸容易造成纤维在受力瞬间受到损伤，并且取向度只在表面。本文提出的“多级梯度牵伸”工艺把总牵伸分配到纺丝机出口和后处理牵伸机之间。第一级牵伸时用酸浴余热进行适度拉伸（ 30%-45% ），初步形成大分子轴向取向，第二级高倍牵伸在热水浴中进行。该种途径可以使得牵伸力深入到纤维芯部，有效地消除内应力。试验结果表明，在多级牵伸下纤维的断裂强度比单级牵伸提高了1.5cN/dtex以上。因此纤维的物理性能由原来的皮层强力变为现在的全截面强力。

3.2拉伸倍数与超倍长纤维率的闭环控制

牵伸比的过度追求常常会带来切断质量变差、大量超倍长纤维的产生。由于高牵伸状态下丝束张力不稳定，容易造成切断机上堆积。经由在牵伸末端增设张力平衡辊，微调末级牵伸比（总牵伸的 10% 以内作为调节项），可明显改善丝束平直度。在实际生产中，当总牵伸比为1.8-2.0倍，并且配合恒张力切断工艺时，产品的均匀度得到很大的提高，超倍长纤维率小于 0.1% 。精细化控制不但提高了产品的等级，而且大大降低了下游梳理过程中落棉率，为客户创造出了明显的下游加工价值。

结论

粘胶短纤维的工艺参数优化属于一个系统的平衡过程。研究发现，只追求一个参数的极致会使得其它指标下降。降低纺丝速度造成的动态冲击、稳定凝固浴的化学渗透压、实施科学的多级牵伸方案，就可以形成一个高质量纤维生产的闭环技术。经过优化的工艺路线，在宏观上可以提高纤维的断裂强度和白度，微观上保证纤维结构的均匀性。试验数据充分证明，参数的精确耦合可以消除生产波动，达到产品提质增效的目的。

参考文献

[1]陈路，汤龙世，张仕成，等.喷气涡流纺莱赛尔粘胶锦纶PBT包芯纱的生产[J].棉纺织技术，2026，54（1）：76-78.

[2]杨瑞华，邵秋，王翔.再循环棉及涤纶短纤维的成纱性能与面料特征[J].纺织学报，2024，45（08）：127-133.