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1、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
2、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52)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。63)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
3、 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。73、方法:高温(45以上)中温(3040)常温(1825) 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CS2反应,生成纤维 素磺酸钠的过程。82、原理: 碱纤维素 CS2 纤维素磺酸钠水 副反应:NaO
4、H CS2 Na CS2 NaCO3H2O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。93、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2022。 3)二硫化碳加入量: 通常控制在甲种纤维素含量的 3236 104)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
5、化温度: 湿法黄化 初温:1720终温:24286)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24hr在范围内 温度:一般控制在152)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123、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
6、皂化反应。 纤维素磺酸钠H2O 纤维素磺酸钠 CS2 NaOH 纤维素磺酸钠NaOH 纤维素 Na2CO3 Na2S203 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1314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H2SO4纤维素CS2 NaHSO4NaOHH2SO4 NaSO4H2O15二、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,
7、过低造成成形不良,一般控制在123135 g/L2)ZnSO4的作用: 一般控制在1510 g/L,延缓再生凝胶作用 ,延缓再生时间,有利于牵伸。 3)Na2SO4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H2SO4的强烈作用。 4)酸浴循环量: 一般控制再3545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2.43.5m 1617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。
8、2)脱硫方法 NaOH脱硫NaOHSNa2SNa2S2O3H2018 Na2SO3,NaOH脱硫 Na2SO3S Na2S2O3 Na2S脱硫 Na2SS Na2S2 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24 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。194、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
9、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150200 3、干燥:干燥后使丝饼含水率达到68 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2028,相对 湿度6570 ,平衡在2436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
10、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
11、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
12、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