粘膠長(zhǎng)絲的生產(chǎn)

1、第六章 粘膠長(zhǎng)絲的生產(chǎn),,1,粘膠纖維是最先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的纖維之一，由于其良好的性能和低廉的成本，首先獲得迅速發(fā)展。 粘膠長(zhǎng)絲生產(chǎn)過(guò)程為：粘膠制備，紡絲，后處理，后加工四大類。 粘膠制備是將纖維素溶解的過(guò)程，制成纖維素溶液粘膠過(guò)程包括;浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、混合、過(guò)慮、脫泡和熟成等步驟。,2,紡絲：粘膠通過(guò)噴絲孔噴入酸浴中凝 固，再生出纖維的過(guò)程。 后處理：洗去絲條上的各類

2、雜質(zhì)。 后加工：絲的整理過(guò)程,3,第一節(jié) 堿纖維素的制造,一、混粕1、什么是漿粕：由木材或棉短絨等天然植物纖維為原料，精制而成的紙板，主要成分是甲種纖維素。2、混粕的目的：減少或消除漿粕質(zhì)量差異造成的影響。使生產(chǎn)工藝穩(wěn)定、連續(xù)、正常。,4,二、浸漬1、定義：漿粕浸在18％左右的燒堿溶液中，生成堿纖維素，同時(shí)使?jié){粕中的半纖維素（分子量較小的纖維素）和其他雜質(zhì)溶出。 2、方法：間歇式和連續(xù)式

3、 三、壓榨和粉碎1、壓榨：1）目的：壓出多余的堿，同時(shí)把半纖維素和雜質(zhì)分離，以提高堿纖維素的純度,5,2）堿纖維素組成的控制：用壓榨倍數(shù)來(lái)控制 (一般壓榨倍數(shù)控制在3左右)壓榨后堿化纖維素的組成：甲種纖維素30％，燒堿含量17％2、粉碎1）目的：增加表面積，有利于老成過(guò)程中與空氣中的氧接觸，使老成、黃化均勻。2）方法:先撕碎后細(xì)磨。,6,3）粉碎程度判斷： 定積重

4、量來(lái)表示。 定積重量：指堿纖維素粉碎后，單位體積的重量。一般以克/升表示。 粉碎效果越好，定積重量越小，表面積越大。浸漬、壓榨和粉碎可在浸壓粉碎聯(lián)合機(jī)上進(jìn)行。四、老成1、定義：堿纖維素與空氣中的氧發(fā)生作用，使粘度下降，這個(gè)過(guò)程稱為老成。2、作用：使纖維素與空氣中的氧發(fā)生作用，纖維素的聚合度從800到1000降到400左右，粘度下降到工藝要求，再經(jīng)黃化制得粘度合格的粘膠。,7,3、方法：高溫（45℃以上）

5、 中溫（30～40℃） 常溫（18～25℃）間歇式：小規(guī)模廠 連續(xù)式：大工廠化學(xué)老成：加入氧化劑，縮短老成時(shí)間五、黃化1、定義：堿纖維素與CS2反應(yīng)，生成纖維 素磺酸鈉的過(guò)程。,8,2、原理：堿纖維素＋ CS2 → 纖維素磺酸鈉＋水副反應(yīng)： NaOH ＋ CS2 → Na CS2 ＋NaCO3＋H2O纖維素磺酸鈉為白色固體，由于副反應(yīng)產(chǎn)物的存在，

6、顏色會(huì)變深，纖維素磺酸鈉在稀堿中呈膠狀，生產(chǎn)中利用這一性質(zhì)制成粘膠。,9,3、工藝：1）堿纖維素的加入量：根據(jù)黃化機(jī)生產(chǎn)能力而定 2）黃化溶解液的濃度及加入量 在黃化前加入溶解堿液進(jìn)行預(yù)堿化，其作用是使纖維素進(jìn)一步膨脹，有利于黃化反應(yīng)的進(jìn)行。 溶解堿液濃度根據(jù)粘膠組成中的含堿量定，加堿后，甲種纖維素含量降至20％～22％。3）二硫化碳加入量：通?？刂圃诩追N纖維素含量的3

7、2～36﹪,10,4）機(jī)臺(tái)真空度：抽真空有利于二硫化碳成氣化狀態(tài)，滲透到堿纖維素中，減少副反應(yīng)，通?？刂圃?00mm Hg以上。5）黃化溫度：濕法黃化 初溫：17～20℃ 終溫：24～28℃ 6）二氧化鈦加入量作為消光劑：① 半消光：甲種纖維素的2.5% ② 全消光：甲種纖維素的1.0%,11,六、制膠1、纖維素磺酸鈉的后溶解1）

8、后溶解：① 定義：將初溶后的纖維素磺酸鈉進(jìn)一步溶解在稀堿液或軟水中，制成粘膠。② 時(shí)間：一般控制在2～4hr在范圍內(nèi)③ 溫度：一般控制在15℃2）混合：① 目的：減少粘膠質(zhì)量的波動(dòng) ② 方法：間歇式和連續(xù)式 2、過(guò)濾和脫泡1）過(guò)濾2）脫泡：靜置脫泡 ＆ 連續(xù)脫泡,12,3、粘膠熟成和紡絲供膠1）熟成的定義：粘膠在一點(diǎn)溫度下，放置一定時(shí)間，其凝固力得到提高，達(dá)

9、到抽絲要求的粘度。這個(gè)過(guò)程稱為粘膠的熟成。2）化學(xué)反應(yīng)：水解反應(yīng)和皂化反應(yīng)。纖維素磺酸鈉＋H2O →纖維素磺酸鈉＋ CS2 ＋ NaOH纖維素磺酸鈉＋NaOH →纖維素＋ Na2CO3＋ Na2S2033）粘膠絲熟成過(guò)程中各項(xiàng)性能指標(biāo)的變化① 熟成度的變化：熟成時(shí)間越長(zhǎng)，粘膠凝聚程度越高，熟成度愈高。② 粘度變化：一開(kāi)始急劇下降，后逐漸回升要求,13,14,第二節(jié) 粘膠長(zhǎng)絲紡絲,一、粘膠長(zhǎng)絲成形1、原

10、理：粘膠在酸浴中起化學(xué)反應(yīng)，凝固脫水產(chǎn)生連續(xù)絲條，這一過(guò)程為成形過(guò)程。其化學(xué)反應(yīng)如下： 纖維素磺酸鈉＋H2SO4→纖維素＋CS2 ＋ NaHSO4 NaOH＋H2SO4 → NaSO4＋H2O,15,二、紡絲工藝控制1、酸浴的控制：1）硫酸含量要適中，過(guò)高會(huì)使纖維成形過(guò)快，影響絲的強(qiáng)度和伸度，過(guò)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15～1

11、0 g/L，延緩再生凝膠作用，延緩再生時(shí)間，有利于牽伸。3）Na2SO4的作用：含量控制再260g/L 左右，使粘膠脫水，更均勻凝固，并緩沖H2SO4的強(qiáng)烈作用。4）酸浴循環(huán)量：一般控制再35～45升/錠分2、浸長(zhǎng)：浸長(zhǎng)的變化會(huì)使成形條件發(fā)生變化，影響產(chǎn)品品質(zhì)量，一般控制在2.4～3.5m,16,17,第三節(jié) 粘膠長(zhǎng)絲后處理和干燥,一、后處理的溶液1、脫硫液及其作用：1）作用：紡絲成形后的絲餅表面

12、含許多含硫雜質(zhì)，如殘留在絲條上，會(huì)造成纖維發(fā)硬，外觀發(fā)黃，還會(huì)污染環(huán)境，必須對(duì)其進(jìn)行脫硫處理。2）脫硫方法 ① NaOH脫硫 NaOH＋S→Na2S＋Na2S2O3＋H20,18,② Na2SO3，NaOH脫硫 Na2SO3＋S → Na2S2O3③ Na2S脫硫 Na2S＋S → Na2S22、漂白浴過(guò)氧化氫或次氯酸鈉漂白3、酸洗浴

13、洗去殘余的氫氧化鐵和其他重金屬，用鹽酸，濃度2～4 g/L中和浴。酸洗后的絲餅顯酸性，采用弱酸性液進(jìn)行中和洗滌，一般用碳酸鈉或氨水。,19,4、水洗浴為了把游離在絲條上的紡絲浴、雜質(zhì)和殘留的后處理浴液洗掉，要對(duì)經(jīng)過(guò)脫硫、酸洗和中和后的絲餅進(jìn)行水洗。后處理用水要求硬度小，含鐵量少，酸堿中性。5、油?。航z條水洗后，還要上油，使絲條柔軟，提高抱合力和抗靜電性能，減少摩擦力。油浴基本組成：礦物油，表面活性劑及柔軟劑。,20,二

14、、粘膠纖維的后處理生產(chǎn)工藝流程可分為淋洗和壓洗兩種1、工藝流程水洗→脫硫→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→上油→脫水→烘干→后加工 2、脫水：干燥前脫水，可減輕干燥負(fù)擔(dān)，脫水后絲餅含水150～200﹪ 3、干燥：干燥后使絲餅含水率達(dá)到6～8﹪,21,第四節(jié) 粘膠長(zhǎng)絲的后加工,工藝流程：絲餅調(diào)濕―>成筒成絞―>分級(jí)―>包裝―>入庫(kù)一、絲餅調(diào)濕絲餅干燥后，所含水分不均勻，必

15、須進(jìn)行調(diào)濕。調(diào)濕方法：把絲餅放在調(diào)濕間，溫度20～28℃，相對(duì)濕度65～70﹪，平衡在24～36小時(shí)。二、成筒成絞三、分級(jí)包裝,22,溶劑法再生纖維素纖維,溶劑法再生纖維素纖維在1989年國(guó)際人造絲及合成纖維標(biāo)準(zhǔn)局將它取名為綠塞（Lyocell）纖維。目前世界上已經(jīng)有多家公司在生產(chǎn)這種纖維，分別使用的商品名稱如Lenzing Lyocell，Tencel和Newcell等等。綠塞纖維的生產(chǎn)工藝主要由纖維素溶解，紡絲成型

16、和后處理三部分組成。,23,纖維素溶解,將纖維素漿粕溶解在NMMO（一種N-甲基嗎琳N-氧化物的有機(jī)溶劑）中。將攪拌均勻的混合物放入密閉的容器，在90~140℃的油浴中加熱30min左右，加入分子量穩(wěn)定劑，聚合度控制在600左右，最后形成濃度為20%~50%的紡絲原液?；旌线^(guò)濾,24,紡絲成形,綠塞纖維的紡絲是干濕法紡絲。紡絲原液過(guò)濾后從噴絲孔擠出，已成絲束狀的紡絲液先在由空氣或甲醇（氣相）形成的氣隙中通過(guò)，經(jīng)牽伸析出部分水和溶劑

17、，然后再進(jìn)入凝固浴析出NMMO而凝固成型。綠塞纖維的牽伸在干態(tài)進(jìn)行，它的分子取向度和結(jié)晶度要高于普通的粘膠纖維。,25,后處理加工,綠塞纖維的后處理加工比較簡(jiǎn)單，主要是洗滌，干燥和上油。如果是短纖維，還需要進(jìn)行卷曲和切斷長(zhǎng)絲通常要作網(wǎng)絡(luò)加捻等加工。,26,綠塞纖維的工藝優(yōu)勢(shì),工藝簡(jiǎn)單 不需要象傳統(tǒng)粘膠纖維那樣，要經(jīng)過(guò)堿化，老成，黃化等工序，工藝流程短。從投入漿粕到纖維打包，只需3h。而粘膠纖維完成這一過(guò)程需要24h。無(wú)環(huán)

18、境問(wèn)題 采用無(wú)排放的閉環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)，纖維素溶解后直接紡絲，溶劑可以方便地回收并再循環(huán)利用。 采用的NMMO溶劑是一種毒性極低的有機(jī)溶劑，它的致毒水平甚至低于酒精。,27,綠塞纖維的性能和應(yīng)用,有很高的相對(duì)強(qiáng)度綠塞纖維的相對(duì)強(qiáng)度高達(dá)40cN/tex，大致相當(dāng)于滌綸纖維的強(qiáng)度，濕強(qiáng)也30cN/tex，高于棉的濕強(qiáng)26~30cN/tex，不會(huì)出現(xiàn)象粘膠纖維那樣濕強(qiáng)度低的問(wèn)題。綠塞纖維之所以強(qiáng)度好，是由于它比較高的取向度和結(jié)晶

19、度，另外它的分子量也比較高。,28,,有良好的吸濕性雖然綠塞纖維的取向度和結(jié)晶度比較高，但它的回潮率仍然能夠保持在11%以上，作為衣料，有良好的舒適性。有與粘膠相近的染色性能,29,,有突出的原纖化特征什么是原纖化？主要表現(xiàn)在纖維可以沿縱向?qū)⒏?xì)的微細(xì)纖維逐層剖離出來(lái)。其結(jié)構(gòu)包括了基原纖（10~30nm），微原纖（40~80nm），巨原纖（100~150nm）。從實(shí)用角度來(lái)看，易于原纖化的纖維可以給織物風(fēng)格帶來(lái)絨毛效應(yīng)和改善手