據了解,當下聚乙烯纖維有兩種常用的生產工藝技術路線,一條是以Dyneema為代表的高揮發性溶劑(十氫萘)干法凝膠紡絲工藝路線(簡稱干法路線),另一條是以Spectra為代表的低揮發性溶劑(礦物油、白油等)濕法凝膠紡絲工藝路線(簡稱濕法路線)。
干法路線以高揮發性十氫萘為溶劑,超高分子量聚乙烯粉末為原料,采用凍膠干法紡絲→超倍熱拉伸→溶劑回收系統一體化制取高性能聚乙烯纖維,紡絲原液自噴絲孔擠出后使十氫萘氣化逸出,得到干態凝膠原絲,經高倍拉伸得高性能聚乙烯纖維。
濕法路線以礦物油、白油等低揮發性物質為溶劑制備超高分子量聚乙烯紡絲原液,紡絲原液自噴絲孔擠出后進入水浴(或水與乙三醇等的混合浴)凝固得到含低揮發性溶劑的濕態凝膠原絲。將濕態凝膠原絲用高揮發性和優良萃取性能的萃取劑(氟利昂或其他試劑)經連續萃取裝置多級萃取,置換入凝膠原絲中的萃取劑經連續多級干燥裝置充分氣化逸出,得干態凝膠原絲,經高倍拉伸得高性能聚乙烯纖維。
工藝路線評價
與濕法路線相比,干法路線具有工藝流程短、產品質量好、生產成本低、溶劑直接回收、紡絲與溶劑回收系統密閉一體化、經濟環保等優點。目前,干法工藝路線占現有高性能聚乙烯生產能力的80%,成為生產中的主導工藝,是高性能聚乙烯纖維產業化發展方向。
干法路線中由于十氫萘溶劑允許更高的原液濃度,而且紡絲速度遠遠高于濕法路線,溶劑可直接回收而不需要耗用大量的萃取劑和經歷繁復耗能的多道萃取和干燥、大量混合試劑的精餾分離回收過程,從而降低了生產成本。
濕法工藝路線中需要耗用大量的萃取劑并經歷多道萃取、干燥、混合試劑精餾分離回收過程,容易造成環境污染。目前所用萃取劑為氟里昂,因對大氣層有破壞作用而可能被禁用。干法路線中溶劑十氫萘除有刺激性外無其他毒性,使用安全,是一種理想的工業化試劑,干法工藝符合可持續發展、清潔生產的要求。