粘胶长丝的生产

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 粘胶长丝的生产,1,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，首先获得迅速发展。,粘胶长丝生产过程为：粘胶制备，纺丝，后处理，后加工四大类。,粘胶制备是将纤维素溶解的过程，制成纤维素溶液粘胶过程包括,;,浸渍、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、混合、过虑、脱泡和熟成等步骤。,2,纺丝：粘胶通过喷丝孔喷入酸浴中凝 固，再生出纤维的过程。,后处理：洗去丝条上的各类杂质。,后加工：丝的整理过程,3,第一节 碱纤维素的制造,一、混粕,1,、什么是浆粕：,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。,2,、混粕的目的：,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。,4,二、浸渍,1,、定义：,浆粕浸在,18,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（分子量较小的纤维素）和其他杂质溶出。,2,、方法：间歇式和连续式,三、压榨和粉碎,1,、压榨：,1,）目的：,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,5,2,）碱纤维素组成的控制：,用压榨倍数来控制,(,一般压榨倍数控制在,3,左右,),压榨后碱化纤维素的组成：,甲种纤维素,30,，烧碱含量,17,2,、粉碎,1,）目的：,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。,2,）方法,:,先撕碎后细磨。,6,3,）粉碎程度判断：,定积重量来表示。,定积重量：指碱纤维素粉碎后，单位体积的重量。一般以克,/,升表示。,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。,四、老成,1,、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。,2,、作用：使纤维素与空气中的氧发生作用，纤维素的聚合度从,800,到,1000,降到,400,左右，粘度下降到工艺要求，再经黄化制得粘度合格的粘胶。,7,3,、方法：高温（,45,以上）,中温（,30,40,）,常温（,18,25,）,间歇式：小规模厂,连续式：大工厂,化学老成：,加入氧化剂，缩短老成时间,五、黄化,1,、定义：,碱纤维素与,CS,2,反应，生成纤维 素磺酸钠的过程。,8,2,、原理：,碱纤维素,CS,2,纤维素磺酸钠水,副反应：,NaOH,CS,2,Na CS,2,NaCO,3,H,2,O,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中呈胶状，生产中利用这一性质制成粘胶。,9,3,、工艺：,1,）碱纤维素的加入量：,根据黄化机生产能力而定,2,）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，其作用是使纤维素进一步膨胀，有利于黄化反应的进行。,溶解碱液浓度根据粘胶组成中的含碱量定，加碱后，甲种纤维素含量降至,20,22,。,3,）二硫化碳加入量：,通常控制在甲种纤维素含量的,32,36,10,4,）机台真空度：,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,600mm Hg,以上。,5,）黄化温度：,湿法黄化 初温：,17,20,终温：,24,28,6,）二氧化钛加入量,作为消光剂：,半消光：甲种纤维素的,2.5%,全消光：甲种纤维素的,1.0%,11,六、制胶,1,、纤维素磺酸钠的后溶解,1,）后溶解：,定义：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。,时间：一般控制在,2,4hr,在范围内,温度：一般控制在,15,2,）混合：目的：减少粘胶质量的波动,方法：间歇式和连续式,2,、过滤和脱泡,1,）过滤,2,）脱泡：静置脱泡 连续脱泡,12,3,、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。,2,）化学反应：水解反应和皂化反应。,纤维素磺酸钠,H,2,O,纤维素磺酸钠,CS,2,NaOH,纤维素磺酸钠,NaOH,纤维素,Na,2,CO,3,Na,2,S,2,0,3,3,）粘胶丝熟成过程中各项性能指标的变化,熟成度的变化：,熟成时间越长，粘胶凝聚程度越高，熟成度愈高。,粘度变化：,一开始急剧下降，后逐渐回升要求,13,14,第二节 粘胶长丝纺丝,一、粘胶长丝成形,1,、原理：,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。,其化学反应如下：,纤维素磺酸钠,H,2,SO,4,纤维素,CS,2,NaHSO,4,NaOH,H,2,SO,4,NaSO,4,H,2,O,15,二、纺丝工艺控制,1,、酸浴的控制：,1,）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，一般控制在,123,135 g/L,2,）,ZnSO,4,的作用：,一般控制在,15,10 g/L,，延缓再生凝胶作用，延缓再生时间，有利于牵伸。,3,）,Na,2,SO,4,的作用：,含量控制再,260g/L,左右，使粘胶脱水，更均匀凝固，并缓冲,H,2,SO,4,的强烈作用。,4,）酸浴循环量：,一般控制再,35,45,升,/,锭分,2,、浸长：,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,2.4,3.5m,16,17,第三节 粘胶长丝后处理和干燥,一、后处理的溶液,1,、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。,2,）脱硫方法,NaOH,脱硫,NaOH,SNa,2,S,Na,2,S,2,O,3,H,2,0,18,Na,2,SO,3,，,NaOH,脱硫,Na,2,SO,3,S Na,2,S,2,O,3,Na2S,脱硫,Na,2,S,S Na,2,S,2,2,、漂白浴,过氧化氢或次氯酸钠漂白,3,、酸洗浴,洗去残余的氢氧化铁和其他重金属，用盐酸，浓度,2,4 g/L,中和浴。,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。,19,4,、水洗浴,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。,5,、油浴：,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。,油浴基本组成：矿物油，表面活性剂及柔软剂。,20,二、粘胶纤维的后处理生产,工艺流程可分为淋洗和压洗两种,1,、工艺流程,水洗,脱硫,水洗,酸洗,水洗,中和,水洗,上油,脱水,烘干,后加工,2,、脱水：干燥前脱水，可减轻干燥负担，脱水后丝饼含水,150,200,3,、干燥：干燥后使丝饼含水率达到,6,8,21,第四节 粘胶长丝的后加工,工艺流程：,丝饼调湿,成筒成绞,分级,包装,入库,一、丝饼调湿,丝饼干燥后，所含水分不均匀，必须进行调湿。,调湿方法：,把丝饼放在调湿间，温度,20,28,，相对湿度,65,70,，平衡在,24,36,小时。,二、成筒成绞,三、分级包装,22,溶剂法再生纤维素纤维,溶剂法再生纤维素纤维在,1989,年国际人造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司在生产这种纤维，分别使用的商品名称如,Lenzing Lyocell,，,Tencel,和,Newcell,等等。,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。,23,纤维素溶解,将纤维素浆粕溶解在,NMMO,（一种,N-,甲基吗琳,N-,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,90140,的油浴中加热,30min,左右，加入分子量稳定剂，聚合度控制在,600,左右，最后形成浓度为,20%50%,的纺丝原液。,混合过滤,24,纺丝成形,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剂，然后再进入凝固浴析出,NMMO,而凝固成型。,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。,25,后处理加工,绿塞纤维的后处理加工比较简单，主要是洗涤，干燥和上油。,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。,26,绿塞纤维的工艺优势,工艺简单,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。从投入浆粕到纤维打包，只需,3h,。而粘胶纤维完成这一过程需要,24h,。,无环境问题,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。,采用的,NMMO,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。,27,绿塞纤维的性能和应用,有很高的相对强度,绿塞纤维的相对强度高达,40cN/tex,，大致相当于涤纶纤维的强度，湿强也,30cN/tex,，高于棉的湿强,2630cN/tex,，不会出现象粘胶纤维那样湿强度低的问题。,绿塞纤维之所以强度好，是由于它比较高的取向度和结晶度，另外它的分子量也比较高。,28,有良好的吸湿性,虽然,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,11%,以上，作为衣料，有良好的舒适性。,有与粘胶相近的染色性能,29,有突出的原纤化特征,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维逐层剖离出来。其结构包括了基原纤（,1030nm,），微原纤（,4080nm,），巨原纤（,100150nm,）。,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。,30,