粘胶长丝的生产

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（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：NaOH＋CS2→NaCS2＋NaCO3＋H2O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﹪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600mmHg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：①半消光：甲种纤维素的2.5%②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：①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。②时间：一般控制在2～4hr在范围内③温度：一般控制在15℃2）混合：①目的：减少粘胶质量的波动②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＋Na2S2033）粘胶丝熟成过程中各项性能指标的变化①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。②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＋NaHSO4NaOH＋H2SO4→NaSO4＋H2O15二、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123～135g/L2）ZnSO4的作用：一般控制在15～10g/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2.4～3.5m1617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①NaOH脱硫NaOH＋S→Na2S＋Na2S2O3＋H2018②Na2SO3，NaOH脱硫Na2SO3＋S→Na2S2O3③Na2S脱硫Na2S＋S→Na2S22、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2～4g/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LenzingLyocell，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90~140℃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26~30cN/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（10~30nm），微原纤（40~80nm），巨原纤（100~150nm）。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