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1、粘胶纤维行业新技术新产品的发展现实状况及趋势(II)粘胶纤维和棉哪个好 4目前普遍关心的技术问题分析 二次浸渍工艺 二次浸渍的目标关键是节约化工料,降低成本,在技术上是降低碱纤维素的游离碱浓度,同时也降低半纤维素含量,在黄化过程中能合适降低二硫化碳的投入量,制得的粘胶中碱纤比也较小,约为 左右,也可降低纺丝时的硫酸耗量。据了解,我国大多数粘胶短纤维生产线全部采取二次浸渍工艺。二次浸渍工艺是20世纪60年代由芬兰某企业首先提出的,但在欧洲并没有推广应用。Lenzing企业一直没有赞同此工艺,原因是该企业以榉木为原料,用亚硫酸盐法自制溶解浆,浆粕质量好,采取湿浆连续投料,一次浸渍,压榨过程中能控制
2、碱化反应,碱纤维素组成较高,游离碱的含量低。压液过滤效果好,能除去纤维等杂物,再用透析法除去半纤维素。浸渍液清楚,色泽浅,铁及其它杂质含量低。碱纤维素粉碎度很好。黄化制得的粘胶中碱纤比较高,约为 左右,因此粘胶熟成度稳定,黏度也较高,控制在 50 s以上,可纺性好,纤维强度和伸长度等指标均符合国际市场的要求,所以认为没有必须采取二次浸渍工艺。据我国用户反应,用兰精企业产品纺制的纯粘胶短纤纱质量高,条干均匀,可纺性好,产品销售价格也较高。1989年,Maurer企业为原九江化纤厂设计了年产 2 万t的粘胶短纤维生产线,以棉浆为原料,采取间隙投料,浸渍定时、定量,控制浆粥浓度,然后将浆粥送入辅助浸
3、渍桶继续浸渍,采取连续网式压榨和粉碎,在两次网压之间用 150 g/L的稀碱液喷淋碱纤维素,洗去其中的游离碱,降低了碱含量,可是在黄化时二硫化碳的投入量依然需要 35% 左右,甚至超出,假如少加,溶解和过滤就会发生困难。浆粕浸渍是粘胶纤维生产的头道工序,其中有工艺问题和设备问题。浆粕浸渍应控制浸渍碱液、浆粥浓度、碱化反应,以达成压榨倍数和粉碎度均衡一致。浸渍碱液的浓度、温度和纯净度极为主要,纤维素的碱化过程在理论上只需 1 2 min即能完成,不过纤维素的膨润、半纤维素的溶出需要较长时间,还要降低碱纤维素中游离碱的含量。假如浸渍碱液含有过多的膨润纤维、半纤维素或是铁、灰等杂质,压榨就会发生困难
4、。因为木浆和棉浆有所区分,每个工厂的压榨倍数因不一样的生产技术而各异,通常为1 1。碱纤维素中碱的含量以 16% 为宜。过分压榨,碱含量偏低,会在纺丝阶段出现疵点。碱纤维素的粉碎度应尽可能细,无颗粒硬块,密度约 150 180 g/L,用于粘胶长丝时以 100 130 g/L为宜。假如为了增加投料量,将碱化温度提升到 50 55 ,将不能取得合格的碱纤维素,因为温度和产量不呈正比。降低黄化副反应黄化要求反应完全,提升酯化度,降低副反应,二硫化碳用量应合适合理,以取得过滤性能好、含有良好可纺性的粘胶。黄化机实施全自动控制,要做到降低黄化副反应,必需从碱纤维素的质量抓起。黄化机设备应满足工艺要求,
5、达成较高的真空度,空机内不应积存水,夹套调温水能正确调整温度。黄化工艺的关键是依据碱纤维素的组成,正确设定黄化反应温度、压力、时间、二硫化碳添加量、碱液添加量、碱液浓度和搅拌速度等各项参数,其中反应温度、压力和时间的改变必需保持一致。要消除大颗粒凝胶粒子,黄化出料后应立刻进行粗打坏和细打坏,保持低温溶解 均匀。经兰精企业试验,黄化机的容量和装料量之间也存在一定的关系,装料不宜太满,需要有一定的空间,不然影响二硫化碳和碱纤维素的气相反应速率和效果。中国现有的粘胶短纤维生产线大全部采取毛雷尔式或兰精式大型黄化机、干法黄化全程自动控制。每批甲纤料量有2 500、3 000 和 3 500 kg等 3
6、 种设备,现在的装料量大全部超出设计额定限量。用于粘胶长丝的黄化机每批甲纤料量不宜过大,660 kg或 700 kg为宜,但据了解,现在超量投料现象较普遍。粘胶过滤性能粘胶的过滤性能是验证黄化和溶解质量的直观方法,可用KW值来表示。年产 3 万t的粘胶短纤维生产线的正确配置应为两道KKF过滤机,可满足生产要求。假如通不过,则说明粘胶质量太差,或KKF过滤机的质量有问题。如在头道KKF过滤机之前需再加板框过滤机过滤,就说明粘胶性能很差。板框过滤机的拆台换布频繁,既浪费粘胶、增加排污,又消耗能量、增加成本。废粘胶应全部回收稀碱液,用于配制溶解碱液,原液车间能够做到少排放或基础不排放废粘胶。KKF过
7、滤机的关键在于活塞行程和滤网的安装不能有短路和漏胶,要确保粘胶的过滤量,过滤网是兰精企业的专利产品,特制的规格和结构。正常情况下,过滤网使用 3 6 个月需用热碱液清洗,一副网的使用寿命最少为 1 年。在KKF过滤机前应安装篮式预过滤器,并立即清理。中国粘胶长丝的过滤基础全部采取 3 道板框过滤机过滤,也有将头道过滤改为KKF过滤机,保留后两道板框过滤机的。德国Enka企业生产粘胶长丝,配置两道板框过滤机就能正常生产,每道滤机除了用化纤毡、细布之外,必需要用 2 层棉浆板。棉浆板滤材是葡萄糖基未经反应的特制棉纤维素,甲纤含量高,吸碱值和膨润度低,反应性能几乎为零。滤材的更换周期为 2 3 个月
8、,粘胶过滤速度不要求快,原液车间基础能做到不排废粘胶。连续纺丝机的喷丝头更换周期为 120 天,最长达 150 天。意大利Rieti人造丝工厂采取FENDA预敷PVC小颗粒自动过滤机作为头道粘胶过滤,效果良好,再用板框过滤机,用 6 层滤材,其中两层是棉浆粕,作为第 2 道和第3 道过滤,可满足粘胶长丝的质量要求。芬达滤机的关键在于PVC颗粒的密度和预敷技术,将一定密度的PVC颗粒和相同密度的碱水均匀混合成为悬浮液,然后输送到每个盘上作为滤层,滤层必需均匀铺满PVC颗粒并有一定厚度,不留死角。在碱水除去后,将PVC颗粒和粘胶混合输送到滤层上,首次输送的含有PVC颗粒的粘胶应进行重复循环过滤,直
9、到粘胶中不再含有PVC颗粒时才能输送至下道工序。PVC颗粒的输送速率和芬达滤网的直径经过了周密的设计和计算,不能轻易改变。当过滤压差达成设定值时,进行自动反洗,回收PVC颗粒,整个工艺过程为全自动控制。过滤后的粘胶可纺性好,意大利连续纺丝机的喷丝头更换周期为 90 天。奥地利St. Poelten Glanzstoff企业的粘胶长丝工厂采取两道板框过滤机,以后头道过滤改用KKF过滤机,第 2 道过滤仍保留板框过滤机,以棉浆粕为滤材,纺丝机喷丝头的更换周期为 90 天。粘胶的可纺性纺丝机喷丝头的计划更换周期和非计划更换率是判定粘胶可纺性的依据,但良好的可纺性并不等于就能生产出优质的粘胶纤维。粘胶
10、质量不合格及纺丝浴的弊病会使喷丝孔堵塞而产生疵点。喷丝头的材质、孔径形状和光洁度极其主要,不可忽略。理想的喷丝头计划更换周期为:粘胶短纤维纺丝机为 200 300 h,粘胶长丝纺丝机为 90 120 天。喷丝头的非计划更换率按天天 24 h计,二者全部应 % %。现在我国普遍因为浆粕质量较差和工艺控制波动频繁等原因,全部未能达成上述的技术水平,纺丝机频繁更换喷丝头,因此常常产生较多的废胶和废丝。纺丝牵伸倍数和牵伸方法粘胶自喷丝头喷出后至第一受丝机构之间的拉伸是缓慢进行的,纺丝牵伸倍数的设定应按不一样产品而异。半连续离心式纺丝机粘胶长丝的缓伸为正值,而粘胶短纤维的缓伸值设定为负值,如负值较大,有
11、利于在二浴里得到较大的牵伸,反之则小。纤维的总牵伸率和牵伸分布,包含缓伸段全部应经过工艺计算,因为它决定了纤维素的大分子排列和结晶度,最终在成品上表现为不一样的强度、钩接强度和伸 长度。牵伸方法的不一样决定了成品质量。粘胶短纤维有这么一个牵伸方法,即纺丝的丝条集束后在空气中牵伸,然后进入二浴槽里收缩,此时回收二硫化碳,这种纤维有较大的伸长率和很好的卷曲度。选择最好的牵伸倍数和牵伸方法应依据不一样的粘胶和纺丝浴的组合,检测物理指标和纤维截面形状作出判定。粘胶长丝的牵伸大小,还应视产品是用于针织加工还是机织加工而定。无锌纺丝纺丝浴中硫酸锌的含量决定了纤维皮、芯层结构和截面形状,它和纤维强度、染色均
12、匀度有亲密关系。实践证实,硫酸锌的含量为 10 g/L左右是最好数值,不可不用。以前为了降低硫酸锌的流失,曾经试验将硫酸镁替代二分之一硫酸锌混合使用,试验结果不尽如人意,最终还是放弃。另外,硫酸铝的效果也不理想。预防硫酸锌污染的根本方法在于回收硫酸锌,而不是弃用硫酸锌。粘胶短纤维纺丝的二浴回流应该回到酸站处理,循环使用。长丝的去酸水搜集后,可用碳酸钠溶液中和,回收硫酸锌。去酸水用离子交换树脂法回收硫酸锌的效果虽好,但高质量的树脂需要进口,成本高。高强粘胶帘子线的高强力和Modal纤维的高湿模量除了加入保密的添加剂之外,还需含高浓度硫酸锌的纺丝浴才能取得。纺速和疵点的关系粘胶长丝的毛丝问题是整个
13、生产中全部弊病的综合表现,国际市场对毛丝的指标比染色均匀度愈加重视,在织造中毛丝就是断丝,严重影响布面质量,且增加劳动用工。在相同的工艺参数条件下,纺速增加无疑会增加毛丝。依据国外部分工厂的经验,纺速应依据工艺需要进行调整,包含粘胶的组成、熟成度、黏度、凝固、分解、去酸时间和纺丝浴组成等,检验纤维截面形状和测定剩下酯化度等。假如过分追求纺速,喷丝头易堵塞,毛丝会增多,工人操作劳动强度加大,车间内的气味也会增大,纺丝浴循环量要加大,加强送、排风则会增加能耗。国产R535A型半连续离心纺丝机的纺速现已普遍提升到 80 90 m/min,纺丝车间温度提升到 26 ,有的甚至提升到 28 ,在冬季维持
14、此室温会增加较多能耗,但现在大全部忽略了要保持相对湿度 80% 的主要性。经过多年努力,产量虽有提升,但染色均匀度提升不快,毛丝依然存在,在去酸水托盘上还会找到较多滴落的小粘胶块,这说明喷丝头有堵塞,产生了毛丝。国产粘胶长丝在国际市场上难以满足高级用户的质量要求,造成价格一直上不去。所以,若要深入提升质量,有必须重新考虑最好纺速问题。粘胶短纤维的疵点也伴随纺速提升而增加。毛雷尔企业为原九江化纤厂生产线设计的纺速为 40 m/min,兰精企业为原唐山化纤厂生产线设计的纺速为 44 m/min,现在纺速全部已提升。假如疵点增多了,说明纺速提升得太快。为提升产量,经过增加纺锭或喷丝头孔数的方法是合宜
15、的,但也有一定程度。因为生头时操作不妥,超倍长纤维增多,丝束变粗,造成牵伸不均匀,纤维的物理指标不匀率过大。假如切断机和精练机超负荷运转,纤维铺层厚度不均匀,也会降低精练和烘干质量。保护环境,安全生产粘胶纤维生产企业的关键污染源是二硫化碳、硫化氢气体和硫酸、烧碱、硫酸锌等化工料。搞好环境保护,安全生产要从节能、减排做起,密闭工艺设备,治理“三废”污染,实施清洁生产,达标排放。废气治理依据国家标准恶臭污染物排放标准GB 14554 1993颁布的排放标准,排气筒高度应为 120 m,许可排放量为:硫化氢 21 kg/h,二硫化碳 97 kg/h。如要达成上述排放标准,且未采取废气回收方法,则粘胶
16、长丝工厂的日产量最大为 10 t,粘胶短纤维工厂则为 20 t。我国已经有多家粘胶短纤维工厂配置废气治理装置,采取丹麦托普索企业WSA技术回收硫酸和由德国Lurgi企业开发、台湾富台企业改善的硫化物和二硫化碳回收技术,全部已投入运转并达成上述排放标准。部分粘胶短纤维工厂采取废气燃烧法回收亚硫酸钠或硫酸,或采取碱液处理废气回收硫化钠的装置现在也已投入运转,能做到部分达标排放。还有部分工厂还未建设废气治理装置,关键是经济和成本问题。国家要求全硫量回收达成 85% 以上,各地环境保护部门正在全力督促超标排放的粘胶短纤维企业实施废气处理,限期达标排放。粘胶长丝工厂在生产中排出的废气浓度较低,用上述的几个处理技术难度较大,而
