粘胶长丝的生产.ppt

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CS2反应，生成纤维 素磺酸钠的过程。,8,2、原理： 碱纤维素＋ CS2 → 纤维素磺酸钠＋水 副反应： NaOH ＋ CS2 → Na CS2 ＋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。,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： 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,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＋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 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,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＋H2SO4→纤维素＋CS2 ＋ NaHSO4 NaOH＋H2SO4 → NaSO4＋H2O,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）ZnSO4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）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2.4～3.5m,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 ① NaOH脱硫 NaOH＋S→Na2S＋Na2S2O3＋H20,18,② Na2SO3，NaOH脱硫 Na2SO3＋S → Na2S2O3 ③ Na2S脱硫 Na2S＋S → 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,