粘胶长丝的生产教学课件

粘胶纤维是最先实现工业化生产的纤维之一，粘胶纤维是最先实现工业化生产的纤维之一，由于其良好的性能和低廉的成本，首先获得迅速由于其良好的性能和低廉的成本，首先获得迅速发展。发展。粘胶长丝生产过程为：粘胶制备，纺丝，后粘胶长丝生产过程为：粘胶制备，纺丝，后处理，后加工四大类。处理，后加工四大类。粘胶制备是将纤维素溶解的过程，制成纤维粘胶制备是将纤维素溶解的过程，制成纤维素溶液粘胶过程包括素溶液粘胶过程包括;浸渍、压榨、粉碎、老成、浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、混合、过虑、脱泡和熟成等步骤。黄化、溶解、混合、过虑、脱泡和熟成等步骤。1 纺丝：粘胶通过喷丝孔喷入酸浴中凝纺丝：粘胶通过喷丝孔喷入酸浴中凝 固，再生出纤维的过程。固，再生出纤维的过程。后处理：洗去丝条上的各类杂质。后处理：洗去丝条上的各类杂质。后加工：丝的整理过程后加工：丝的整理过程2第一节第一节 碱纤维素的制造碱纤维素的制造一、混粕一、混粕1、什么是浆粕：、什么是浆粕：由木材或棉短绒等天然植物纤维为原料，由木材或棉短绒等天然植物纤维为原料，精制而成的纸板，主要成分是甲种纤维素。精制而成的纸板，主要成分是甲种纤维素。2、混粕的目的：、混粕的目的：减少或消除浆粕质量差异造成的影响。使减少或消除浆粕质量差异造成的影响。使生产工艺稳定、连续、正常。生产工艺稳定、连续、正常。3二、浸渍二、浸渍1、定义：、定义：浆粕浸在浆粕浸在18左右的烧碱溶液中，生成碱左右的烧碱溶液中，生成碱纤维素，同时使浆粕中的半纤维素（分子量较纤维素，同时使浆粕中的半纤维素（分子量较小的纤维素）和其他杂质溶出。小的纤维素）和其他杂质溶出。2、方法：间歇式和连续式、方法：间歇式和连续式 三、压榨和粉碎三、压榨和粉碎1、压榨：、压榨：1）目的：）目的：压出多余的碱，同时把半纤维素压出多余的碱，同时把半纤维素和杂质分离，以提高碱纤维素的纯度和杂质分离，以提高碱纤维素的纯度42）碱纤维素组成的控制：）碱纤维素组成的控制：用压榨倍数来控制用压榨倍数来控制 (一般压榨倍数控制在一般压榨倍数控制在3左右左右)压榨后碱化纤维素的组成：压榨后碱化纤维素的组成：甲种纤维素甲种纤维素30，烧碱含量，烧碱含量172、粉碎、粉碎1）目的：）目的：增加表面积，有利于老成过程中与空气中增加表面积，有利于老成过程中与空气中的氧接触，使老成、黄化均匀。的氧接触，使老成、黄化均匀。2）方法）方法:先撕碎后细磨。先撕碎后细磨。53）粉碎程度判断：）粉碎程度判断：定积重量来表示。定积重量来表示。定积重量：指碱纤维素粉碎后，单位体积的定积重量：指碱纤维素粉碎后，单位体积的重量。一般以克重量。一般以克/升表示。升表示。粉碎效果越好，定积重量越小，表面积越大。粉碎效果越好，定积重量越小，表面积越大。浸渍、压榨和粉碎可在浸压粉碎联合机上进行。浸渍、压榨和粉碎可在浸压粉碎联合机上进行。四、老成四、老成1、定义：碱纤维素与空气中的氧发生作用，、定义：碱纤维素与空气中的氧发生作用，使粘度下降，这个过程称为老成。使粘度下降，这个过程称为老成。2、作用：使纤维素与空气中的氧发生作用，、作用：使纤维素与空气中的氧发生作用，纤维素的聚合度从纤维素的聚合度从800到到1000降到降到400左右，粘左右，粘度下降到工艺要求，再经黄化制得粘度合格的度下降到工艺要求，再经黄化制得粘度合格的粘胶。粘胶。63、方法：高温（、方法：高温（45以上）以上）中温（中温（3040）常温（常温（1825）间歇式：小规模厂间歇式：小规模厂 连续式：大工厂连续式：大工厂化学老成：化学老成：加入氧化剂，缩短老成时间加入氧化剂，缩短老成时间五、黄化五、黄化1、定义：、定义：碱纤维素与碱纤维素与CS2反应，生成纤维反应，生成纤维 素磺酸钠的过程。素磺酸钠的过程。72、原理：、原理：碱纤维素碱纤维素 CS2 纤维素磺酸钠水纤维素磺酸钠水副反应：副反应：NaOH CS2 Na CS2 NaCO3H2O纤维素磺酸钠为白色固体，由于副反应产纤维素磺酸钠为白色固体，由于副反应产物的存在，颜色会变深，纤维素磺酸钠在稀碱物的存在，颜色会变深，纤维素磺酸钠在稀碱中呈胶状，生产中利用这一性质制成粘胶。中呈胶状，生产中利用这一性质制成粘胶。83、工艺：、工艺：1）碱纤维素的加入量：）碱纤维素的加入量：根据黄化机生产能力而定根据黄化机生产能力而定 2）黄化溶解液的浓度及加入量）黄化溶解液的浓度及加入量 在黄化前加入溶解碱液进行预碱化，其作在黄化前加入溶解碱液进行预碱化，其作用是使纤维素进一步膨胀，有利于黄化反应的用是使纤维素进一步膨胀，有利于黄化反应的进行。进行。溶解碱液浓度根据粘胶组成中的含碱量定，溶解碱液浓度根据粘胶组成中的含碱量定，加碱后，甲种纤维素含量加碱后，甲种纤维素含量降至降至2022。3）二硫化碳加入量：）二硫化碳加入量：通常控制在甲种纤维素含量的通常控制在甲种纤维素含量的323694）机台真空度：）机台真空度：抽真空有利于二硫化碳成气化状态，渗透抽真空有利于二硫化碳成气化状态，渗透到碱纤维素中，减少副反应，通常控制在到碱纤维素中，减少副反应，通常控制在600mm Hg以上。以上。5）黄化温度：）黄化温度：湿法黄化湿法黄化 初温：初温：1720 终温：终温：2428 6）二氧化钛加入量）二氧化钛加入量作为消光剂：作为消光剂：半消光：甲种纤维素的半消光：甲种纤维素的2.5%全消光：甲种纤维素的全消光：甲种纤维素的1.0%10六、制胶六、制胶1、纤维素磺酸钠的后溶解、纤维素磺酸钠的后溶解1）后溶解：）后溶解：定义：定义：将初溶后的纤维素磺酸钠进一将初溶后的纤维素磺酸钠进一步溶解在稀碱液或软水中，制成粘胶。步溶解在稀碱液或软水中，制成粘胶。时间：一般控制在时间：一般控制在24hr在范围内在范围内 温度：一般控制在温度：一般控制在152）混合：）混合：目的：减少粘胶质量的波动目的：减少粘胶质量的波动 方法：间歇式和连方法：间歇式和连续式续式 2、过滤和脱泡、过滤和脱泡1）过滤）过滤2）脱泡：静置脱泡）脱泡：静置脱泡 连续脱泡连续脱泡113、粘胶熟成和纺丝供胶、粘胶熟成和纺丝供胶1）熟成的定义：粘胶在一点温度下，放置一）熟成的定义：粘胶在一点温度下，放置一定时间，其凝固力得到提高，达到抽丝要求的定时间，其凝固力得到提高，达到抽丝要求的粘度。这个过程称为粘胶的熟成。粘度。这个过程称为粘胶的熟成。2）化学反应：水解反应和皂化反应。）化学反应：水解反应和皂化反应。纤维素磺酸钠纤维素磺酸钠H2O 纤维素磺酸钠纤维素磺酸钠 CS2 NaOH纤维素磺酸钠纤维素磺酸钠NaOH 纤维素纤维素 Na2CO3 Na2S2033）粘胶丝熟成过程中各项性能指标的变化）粘胶丝熟成过程中各项性能指标的变化 熟成度的变化：熟成度的变化：熟成时间越长，粘胶凝聚程度越高，熟成熟成时间越长，粘胶凝聚程度越高，熟成度愈高。度愈高。粘度变化：粘度变化：一开始急剧下降，后逐渐回升要求一开始急剧下降，后逐渐回升要求1213第二节第二节 粘胶长丝纺丝粘胶长丝纺丝一、粘胶长丝成形一、粘胶长丝成形1、原理：、原理：粘胶在酸浴中起化学反应，凝固脱水产生连续粘胶在酸浴中起化学反应，凝固脱水产生连续丝条，这一过程为成形过程。丝条，这一过程为成形过程。其化学反应如下：其化学反应如下：纤维素磺酸钠纤维素磺酸钠H2SO4纤维素纤维素CS2 NaHSO4 NaOHH2SO4 NaSO4H2O 14二、纺丝工艺控制二、纺丝工艺控制1、酸浴的控制：、酸浴的控制：1）硫酸含量要适中，过高会使纤维成形过）硫酸含量要适中，过高会使纤维成形过快，影响丝的强度和伸度，过低造成成形不良，快，影响丝的强度和伸度，过低造成成形不良，一般控制在一般控制在123135 g/L 2）ZnSO4的作用：的作用：一般控制在一般控制在1510 g/L，延缓再生凝胶作用，延缓再生凝胶作用，延缓再生时间，有利于牵伸。延缓再生时间，有利于牵伸。3）Na2SO4的作用：的作用：含量控制再含量控制再260g/L 左右，使粘胶脱水，更左右，使粘胶脱水，更均匀凝固，并缓冲均匀凝固，并缓冲H2SO4的强烈作用。的强烈作用。4）酸浴循环量：）酸浴循环量：一般控制再一般控制再3545升升/锭分锭分2、浸长：、浸长：浸长的变化会使成形条件发生变化，影响浸长的变化会使成形条件发生变化，影响产品品质量，一般控制在产品品质量，一般控制在2.43.5m1516第三节第三节 粘胶长丝后处理和干燥粘胶长丝后处理和干燥一、后处理的溶液一、后处理的溶液1、脱硫液及其作用：、脱硫液及其作用：1）作用：纺丝成形后的丝饼表面含许多含硫）作用：纺丝成形后的丝饼表面含许多含硫杂质，如残留在丝条上，会造成纤维发硬，外观杂质，如残留在丝条上，会造成纤维发硬，外观发黄，还会污染环境，必须对其进行脱硫处理。发黄，还会污染环境，必须对其进行脱硫处理。2）脱硫方法）脱硫方法 NaOH脱硫脱硫 NaOHSNa2SNa2S2O3H2017 Na2SO3，NaOH脱硫脱硫 Na2SO3S Na2S2O3 Na2S脱硫脱硫 Na2SS Na2S22、漂白浴、漂白浴过氧化氢或次氯酸钠漂白过氧化氢或次氯酸钠漂白3、酸洗浴、酸洗浴洗去残余的氢氧化铁和其他重金属，用盐洗去残余的氢氧化铁和其他重金属，用盐酸，浓度酸，浓度24 g/L中和浴。中和浴。酸洗后的丝饼显酸性，采用弱酸性液进行酸洗后的丝饼显酸性，采用弱酸性液进行中和洗涤，一般用碳酸钠或氨水。中和洗涤，一般用碳酸钠或氨水。184、水洗浴、水洗浴为了把游离在丝条上的纺丝浴、杂质和残留的后为了把游离在丝条上的纺丝浴、杂质和残留的后处理浴液洗掉，要对经过脱硫、酸洗和中和后处理浴液洗掉，要对经过脱硫、酸洗和中和后的丝饼进行水洗。的丝饼进行水洗。后处理用水要求硬度小，含铁量少，酸碱中性。后处理用水要求硬度小，含铁量少，酸碱中性。5、油浴：、油浴：丝条水洗后，还要上油，使丝条柔软，提高抱合丝条水洗后，还要上油，使丝条柔软，提高抱合力和抗静电性能，减少摩擦力。力和抗静电性能，减少摩擦力。油浴基本组成：矿物油，表面活性剂及柔软剂。油浴基本组成：矿物油，表面活性剂及柔软剂。19二、粘胶纤维的后处理生产二、粘胶纤维的后处理生产工艺流程可分为淋洗和压洗两种工艺流程可分为淋洗和压洗两种 1、工艺流程、工艺流程水洗水洗脱硫脱硫水洗水洗酸洗酸洗水洗水洗中和中和水洗水洗上油上油脱水脱水烘干烘干后加工后加工 2、脱水：干燥前脱水，可减轻干燥负担，、脱水：干燥前脱水，可减轻干燥负担，脱水后丝饼含水脱水后丝饼含水150200 3、干燥：干燥后使丝饼含水率达到、干燥：干燥后使丝饼含水率达到6820第四节第四节 粘胶长丝的后加工粘胶长丝的后加工工艺流程：工艺流程：丝饼调湿丝饼调湿成筒成绞成筒成绞分级分级包装包装入库入库一、丝饼调湿一、丝饼调湿丝饼干燥后，所含水分不均匀，必须进行丝饼干燥后，所含水分不均匀，必须进行调湿。调湿。调湿方法：调湿方法：把丝饼放在调湿间，温度把丝饼放在调湿间，温度2028，相对，相对湿度湿度6570，平衡在，平衡在2436小时。小时。二、成筒成绞二、成筒成绞三、分级包装三、分级包装21溶剂法再生纤维素纤维溶剂法再生纤维素纤维溶剂法再生纤维素纤维在溶剂法再生纤维素纤维在1989年国际人造年国际人造丝及合成纤维标准局将它取名为绿塞丝及合成纤维标准局将它取名为绿塞（Lyocell）纤维。目前世界上已经有多家公）纤维。目前世界上已经有多家公司在生产这种纤维，分别使用的商品名称司在生产这种纤维，分别使用的商品名称如如Lenzing Lyocell，Tencel和和Newcell等等。等等。绿塞纤维的生产工艺主要由纤维素溶解，绿塞纤维的生产工艺主要由纤维素溶解，纺丝成型和后处理三部分组成。纺丝成型和后处理三部分组成。22纤维素溶解纤维素溶解将纤维素浆粕溶解在将纤维素浆粕溶解在NMMO（一种（一种N-甲基甲基吗琳吗琳N-氧化物的有机溶剂）中。氧化物的有机溶剂）中。将搅拌均匀的混合物放入密闭的容器，在将搅拌均匀的混合物放入密闭的容器，在90140的油浴中加热的油浴中加热30min左右，加入分左右，加入分子量稳定剂，聚合度控制在子量稳定剂，聚合度控制在600左右，最后左右，最后形成浓度为形成浓度为20%50%的纺丝原液。的纺丝原液。混合过滤混合过滤23纺丝成形纺丝成形绿塞纤维的纺丝是干湿法纺丝。绿塞纤维的纺丝是干湿法纺丝。纺丝原液过滤后从喷丝孔挤出，已成丝束纺丝原液过滤后从喷丝孔挤出，已成丝束状的纺丝液先在由空气或甲醇（气相）形状的纺丝液先在由空气或甲醇（气相）形成的气隙中通过，经牵伸析出部分水和溶成的气隙中通过，经牵伸析出部分水和溶剂，然后再进入凝固浴析出剂，然后再进入凝固浴析出NMMO而凝固而凝固成型。成型。绿塞纤维的牵伸在干态进行，它的分子取绿塞纤维的牵伸在干态进行，它的分子取向度和结晶度要高于普通的粘胶纤维。向度和结晶度要高于普通的粘胶纤维。24后处理加工绿塞纤维的后处理加工比较简单，主要是绿塞纤维的后处理加工比较简单，主要是洗涤，干燥和上油。洗涤，干燥和上油。如果是短纤维，还需要进行卷曲和切断如果是短纤维，还需要进行卷曲和切断长丝通常要作网络加捻等加工。长丝通常要作网络加捻等加工。25绿塞纤维的工艺优势绿塞纤维的工艺优势工艺简单工艺简单 不需要象传统粘胶纤维那样，要经过碱化，老不需要象传统粘胶纤维那样，要经过碱化，老成，黄化等工序，工艺流程短。从投入浆粕到纤成，黄化等工序，工艺流程短。从投入浆粕到纤维打包，只需维打包，只需3h。而粘胶纤维完成这一过程需要。而粘胶纤维完成这一过程需要24h。无环境问题无环境问题 采用无排放的闭环生产系统，纤维素溶解后直采用无排放的闭环生产系统，纤维素溶解后直接纺丝，溶剂可以方便地回收并再循环利用。接纺丝，溶剂可以方便地回收并再循环利用。采用的采用的NMMO溶剂是一种毒性极低的有机溶剂，溶剂是一种毒性极低的有机溶剂，它的致毒水平甚至低于酒精。它的致毒水平甚至低于酒精。26绿塞纤维的性能和应用绿塞纤维的性能和应用有很高的相对强度有很高的相对强度绿塞纤维的相对强度高达绿塞纤维的相对强度高达40cN/tex，大致相，大致相当于涤纶纤维的强度，湿强也当于涤纶纤维的强度，湿强也30cN/tex，高，高于棉的湿强于棉的湿强2630cN/tex，不会出现象粘胶，不会出现象粘胶纤维那样湿强度低的问题。纤维那样湿强度低的问题。绿塞纤维之所以强度好，是由于它比较高绿塞纤维之所以强度好，是由于它比较高的取向度和结晶度，另外它的分子量也比的取向度和结晶度，另外它的分子量也比较高。较高。27有良好的吸湿性有良好的吸湿性虽然绿塞纤维的取向度和结晶度比较高，绿塞纤维的取向度和结晶度比较高，但它的回潮率仍然能够保持在但它的回潮率仍然能够保持在11%以上，作以上，作为衣料，有良好的舒适性。为衣料，有良好的舒适性。有与粘胶相近的染色性能有与粘胶相近的染色性能28有突出的原纤化特征有突出的原纤化特征什么是原纤化？什么是原纤化？主要表现在纤维可以沿纵向将更细的微细纤主要表现在纤维可以沿纵向将更细的微细纤维逐层剖离出来。其结构包括了基原纤维逐层剖离出来。其结构包括了基原纤（1030nm），微原纤（），微原纤（4080nm），巨原），巨原纤（纤（100150nm）。）。从实用角度来看，易于原纤化的纤维可以给从实用角度来看，易于原纤化的纤维可以给织物风格带来绒毛效应和改善手感。织物风格带来绒毛效应和改善手感。29