粘胶纤维知识大全,粘胶纤维的特点及生产工艺简述

  2019/7/22      0 评     141    已收录   

粘胶纤维(Viscose),是粘纤的全称,以“木”作为原材料,从天然木纤维素中提取并重塑纤维分子而得到的纤维素纤维。

粘胶纤维的吸湿性符合人体皮肤的生理要求,具有光滑凉爽、透气、抗静电、防紫外线,色彩绚丽,染色牢度较好等特点 。其具有棉的本质,丝的品质。是地道的植物纤维,源于天然而优于天然。目前广泛运用于各类内衣、纺织、服装、无纺等领域。

1.2 粘胶纤维的发展历史及现状

粘胶纤维的发展历史

◆粘胶纤维是最早投入工业化生产的化学纤维

◆1891年发明了粘胶法

◆1907年投入商品生产

粘胶分类

◆粘胶人造丝:普通粘胶长丝

◆粘胶强力丝:主要用来制作帘子线,主要规格为1650D/1100

◆粘胶短纤维:分为棉型、毛型和中长型

◆富强纤维:新型高强力粘胶纤维

◆高湿模量粘胶纤维:新型粘胶纤维,与富强比,降低强度和湿模量,提高勾接强度、深度和耐磨性能

◆其他:粘胶还可用来制作玻璃纸、海绵

1.3 粘胶纤维的性能及应用

粘胶纤维的性能

▶吸湿性和解湿性良好,织物透气吸汗,穿着舒适

▶染色性能良好

▶纤维强度和伸长可满足一般用途

▶较高的热稳定性和光稳定性

▶不易沾污,织物不起球,不易起静电

▶无危害人工健康的棉尘

▶湿态下,强度下降一半

▶耐磨性、疲劳强度、抗折皱性和尺寸稳定性差,

▶保水率高,不易干燥

粘胶纤维的应用

▶人造丝——可纯织,也可交织,主要用于制作服装、床上用品和装饰等。

▶粘胶短纤维——用途最广,可纯纺纯织,也可混纺交织,用于生产衣用织物。

▶强力丝——用于轮胎、帘子线、运输带、胶管。

1.4 粘胶纤维的指标

★纤度:旦(D)、公支(Nm)、特(tex)

★强度:强度(克/旦)、断裂长度(千米)、强度极限、勾接强度和结节强度(表示纤维的柔软性和弹性)

伸度:人造丝18~24%,短纤维16~22%,富强7~14%,强力丝7~15%

★吸湿性:一般规定在65%相对湿度和温度为20℃时进行测定

★回弹率和弹性模量:愈大,纤维在使用时变形愈小、刚性好、强力大、织物不易褶皱或损坏,但柔软性差

★光泽:半无光丝(二氧化钛加入0.5~1%)、无光丝(加入1%~2%)

★染色性和染色均匀度:纤维的染色均匀性决定原料和工艺参数的均匀性,特别是纺丝成型条件的均匀性。

1.5 粘胶纤维的主要生产工艺流程

粘胶制造→纺丝→后处理

■粘胶制造:浸压粉→老成→黄化→溶解→熟成→过滤脱泡

■人造丝纺丝:水洗→脱硫→漂白→上油→脱水烘干

■短纤纺丝:加上成束切断

■轮胎帘子线纺丝:在连续纺丝、后处理、烘干等加高倍拉伸

粘胶纤维的主要生产工艺流程

粘胶纤维的主要生产工艺流程

粘胶生产原料及粘胶制造

纤维素的来源

●木材(亚寒带生长针叶树 十年以上)、棉籽绒、草类植物(甘蔗渣、芦苇、竹等)

纤维素的性质和结构

●白色、无味、1.52g/m³、150℃开始分解、不溶于一般溶剂(水、酒精、乙醚等)

●分子量大(数万到数百万)、(C6H10O5)n、n即为聚合度DP

纤维素的组成

●甲纤:DP150~200

●乙纤和丙纤:DP150~200以下、可溶于17.5%碱液,加酸乙纤析出,其余为丙纤

浆粕的制造方法(木浆、棉浆)

●伐木、除掉树枝剥去树皮、锯断、劈开、削成小片、水煮,取出硬块、沙粒等,达成细渣,漂白、氯处理、酸处理、碱处理,去除色素和铁、硅等无机杂质,抄成浆板。

浆粕的质量(甲纤、灰分、树脂含量、粘度、吸碱性能、反应性能)

●甲纤含量越高,浆粕的纯净度越高,制成的成品质量高

●灰分影响可纺性和过滤性能

●少量树脂有利于粘胶的过滤,但过多影响黄化的均匀性,使粘胶浑浊,易堵喷丝头

●浆粕的粘度要求均匀一致,否则会给工艺和成品质量带来不利影响

●吸碱性(用吸碱值、膨润度、吸碱速度表示),性能差的浆粕浸渍时容易上浮,碱纤维素不匀。

●反应性能好的浆粕所得的反应生成物的组成均匀,纤维素磺酸酯溶解性好,制得粘胶易过滤。

2.1.2 烧碱

性质

☛白色结晶体、强空气中吸水潮解为液体、吸收空气中的CO2转化为碳酸钠、烧碱溶液呈强碱性,有强烈的腐蚀性。

分类

☛水银电解法烧碱,最纯,用于长丝生产

☛隔膜电解法烧碱,含有较多NACL等杂质,用于短丝生产

☛苛化法烧碱,次之

杂质

☛铁、锰等杂质,加快碱纤的老成速度,使粘度难控制。

☛钙、铝等杂质,易于半纤维素作用,生产衬垫。

☛二氧化硅杂质,易堵喷丝头。

存储及运输

☛浓度不同则凝固点也不相同,低温季节浓度高的烧碱易凝固。

☛一般用铁罐包装固体碱。

☛用槽车运输液体碱,用泵打进铁制桶中,一般贮存7·10天,杂质沉淀后再使用。

2.1.3 硫酸

性质

▶无水状态为无色透明油状液体,15℃时比重为1.8384,沸点为338℃,强酸,强腐蚀性,强氧化性,与水混合释放大量的热。

▶比重随着浓度上升而上升,提升到一定,再提升浓度比重反而下降,因此不能以比重测浓度。

分类

▶塔式法,制出的浓度低,76%。

▶接触法,制出的浓度高,96%。

杂质

▶粘胶生产对硫酸质量要求不高,但氧化氮、铁、铅、砷等杂质不宜过高。

存储及运输

▶浓硫酸对铸铁和钢几乎没有腐蚀性,但吸收空气中的水后浓度降低,会有腐蚀性,故避免浓硫酸接触空气。

▶稀硫酸用铅,因为在铅表面形成硫酸铅保护膜,但是高温下,铅的耐腐蚀性极差。

▶近年多采用聚氟乙烯塑料代替金属,但是高温60℃和低温0℃均不能使用。

▶15%、78~90%和96%以上的浓硫酸在低于12℃时都易发生冻结现象。高浓度硫酸也要调整到92.5%,才能防止冻结。

2.1.4 二硫化碳

性质

◆无色易挥发的可燃性液体,有恶臭,臭味来自有机或无机的硫化物杂质。

◆比重为1.263,沸点46.25℃,优良的有机溶剂,120℃易着火。

生产方法

◆外烧炉法

◆电炉法,前两种均以硫磺和木炭为原料,在800~900℃高温生产二硫化碳蒸汽。

◆以硫和天然气为原料的连续生产法,采用高浓度甲烷和硫磺蒸汽在600~1000℃高温下反应生产二硫化碳气体。

运输及储存

◆易腐蚀铁等金属,故采用铝和不锈钢材料为好,但实际一般还是采用铁制,但需定期清理。

◆防止挥发,其表面常用水密封。

◆管道送二硫化碳,注意冬季防冻。

2.1.5 其他化工原料

钛白粉

■比重为3.94~4.1,消光剂,用于生产无光丝,粒度在5μm一下,含量98%以上。

硫酸钠

■芒硝(十水),无色晶体,比重为1.464,熔点324℃,初次开工时纺丝浴中添加。

■在空气中迅速风化失去结晶水变为元明粉(无水)。

硫酸锌

■皓矾,无光斜方晶体,比重为1.957,易溶于水,280℃失结晶水。用于纺丝凝固浴。

硫化钠

■臭碱,其水溶液几乎完全分解成NaOH和NaSH,呈强碱性。在空气中易氧化成硫代硫酸钠。普通产品含硫化钠30%,供粘胶纤维后处理脱硫用的硫酸钠,一般经过脱水,含量达55~60%。

盐酸

■无色,一般含有氯化铁等杂质而呈黄色,纯度为37~38%的盐酸比重为1.19。

■强酸,浓盐酸在湿空气中发白色烟雾,有剧烈刺激性臭味,与铁等金属在常温下可反应。主要用于粘胶纤维后处理和棉浆粕制造中的酸处理,用于除掉纤维上的钙、铁等杂质,可提高制品的白度。

2.16 上油剂

应用

●在最后一道工序中进行上油,目的是为了使纤维具有一定的平滑性、柔软性、抗静电等性质,以改善纤维的纺织加工性能。

要求

●乳液的稳定性要好

●不皂化物要少

●酸价和碘价要低

●要求无残臭

●洗涤性要好

●酸碱度以中性为好

●油剂粘度不宜过高,应无腐蚀性

2.2 粘胶的制造

化学反应

18%的烧碱溶液处理纤维素,生产碱纤维素

☛(C6H10O5)n+nNaOH→(C8H8O4ONa)n+nH2O,按公式,162份纤维素应需要40份烧碱,实际上需两倍于此的烧碱量

☛碱纤维素和二硫化碳的反应

(C8H8O4ONa)n+nCS2→[SNa-SC-OC6H9O4]n

按公式,162份纤维素需要76份二硫化碳,实际需要理论量的70%,即52份

生产方法

☛古典法:间歇生产,设备多,周期长,劳动强度高,趋于淘汰,品质均一,强力丝仍采用。

☛连续浸压粉法:采用浸压粉三道工序合并,投资低,省劳力,制得的碱纤维素均匀。

☛五合机法:将浸渍、粉碎、老成、黄化和前溶解五个工序在一个机台内完成,即易步法制粘胶。此法生产周期短,设备紧凑,占地面积小,但粘胶质量较差,仅用于普通粘胶短纤维的生产。

2.2.1 碱纤维素的制造

重要性

★碱纤维素的制造是粘胶制备过程中的第一步,碱纤维素的状态对黄化反应能力、粘胶过滤性能和纺成纤维的结构性能,均有重大的影响。

浸渍

★(C6H10O5)n+nNaOH⇄(C8H8O4ONa)n+nH2O

★浸渍时,碱纤维素和碱的反应是放热可逆反应,在生成碱纤维素的同时,也发生碱纤维素的水解,成为水解反应。

★正向水解,逆向碱化,提高温度可促进水解反应,不利于碱化反应。

★古典法浸渍,先调湿、称重、垂直堆放、用18%烧碱溶液浸泡1~3小时、半纤析出

★连续浸渍机,连续投料,以松散状与碱液混合成浆粥,进行浸渍。

压榨、粉碎

★压榨为了降低浆粕中碱含量,以减少黄化时二硫化碳和烧碱的副反应,同时将半纤压出。

★粉碎,使碱纤维素成松散状态,增大表面积,保证后续顺利进行。

工艺参数

★浸渍时间:碱纤生成2~5分钟,半纤析出45分钟以上,搅拌可加速析出,7分钟即可。

★浸渍温度:低温有利于纤维素的膨化和碱纤维素的生产。但过低可导致纤维素过度膨化,浆粕易于崩塌,不能压榨。硬度大的浆粕,可使用较高温度,以提高产量。古典法20~25℃,连续浸渍法40~70℃。

★碱液浓度:根据温度和原料来选择,高温则浓度提高。理论15%,实际18~20%。

★半纤浓度:碱液中半纤浓度过高会影响浆粕中半纤析出,且影响后续。人造丝要求<11g/L,短纤维要求15~20g/L,强力丝<8g/L。

★浴比:纤维素重量和碱液体积之比。古典法为1:15,连续法为1:20。

★压榨度:压榨后浆粕质量与浸渍前浆粕重量比,理论为1.69,实际为2.8~3.1倍,有1.1~1.4倍的过剩烧碱。从而后续黄化需过量的二硫化碳。

★碱纤组成:压榨后碱纤中含甲纤28~32%,烧碱16~18%。

★粉碎度:定积重量,一般间歇式粉碎后的粉碎度为190~220g/L(2~2.5小时),连续式粉碎后为100~120g/L(3~5分钟)。也可用中和表示法。

老成

★浆粕的聚合度为500~800,这样制成的粘胶粘度太高。在一定温度(24~35℃)保持一定时间(18~24小时),可使碱纤维素与空气中的氧作用,发生纤维素的降聚。

★提高温度可缩短时间,45~60℃,3小时以内。

2.2.2 纤维素磺酸酯的制造

反应机理

■气固反应,过程包括二硫化碳从碱纤表面向内部渗透和二硫化碳与碱纤上的羟基反应。

■黄化反应为可逆反应,黄化放热,低温有利于反应。主要取决于烧碱和二硫化碳的浓度。

■黄化和后黄化的概念,无定形区易渗透称之为黄化,后续二硫化碳向微晶渗透为后黄化。

反应方程式

■主反应:酯化反应 (C8H8O4ONa)n+nNaOH+nCS2⇄[NaS-SC-OC6H9O4]n+nH2O

■副反应:3CS2+6NaOH→Na2CO3+2NaCS3+3H2O NaCS3呈桔黄色,纯的纤维素黄酸酯无色。

■黄化反应中,对于每个葡萄糖残基,有0.68~0.75分子的二硫化碳进入反应,仅有0.50~0.55分子的二硫化碳与纤维素结合成磺酸酯,其余均消耗于副反应

■黄化程度用酯化度(γ)或黄化率(XR)表示,指纤维素分子的100个葡萄糖残基上结合的二硫化碳分子个数。

纤维素磺酸酯的性质

■酯化度的分散性:平均酯化度55的黄酸酯,实际38~80之间波动。分散大小对磺酸酯的溶解性和粘胶溶液的物理化学性能影响很大。分散性是由于磺酸酯的团块各层次黄化程度不同,由表及里逐步下降。

■遇水水解,遇碱皂化

■遇酸分解:无机酸和有机酸使磺酸酯分解,无机酸更剧烈,分解为纤维素,并放出二硫化碳

■与盐作用:纤维素磺酸钠与多价金属盐作用生产纤维素黄酸酯的多价金属盐,其中纤维素磺酸锌意义尤为重要。

黄化工艺

时间和温度

■正常时间为1~2小时,初始温度为18~25℃,终了温度为25~35℃。

■低温有利于磺酸酯的生成和较少副产物生产,但时间较长。

一般提高1℃,可减少5~10分钟的反应时间。

二硫化碳加入量

■以二硫化碳占碱纤维素中纤维素的重量百分比表示,一般为32~38%。低温黄化时,可减少到27%。大批量时,也可减少二硫化碳用量。

■提高二硫化碳量可缩短黄化时间。

二硫化碳的加入量也影响粘胶的过滤性能,当二硫化碳加入量从25%升到30%时,阻塞值显著下降,从30%到45%时,Kw值下降缓慢,超过45%时,Kw值稍有增加。

■二硫化碳加入量影响粘胶的熟成过程,加入量较高,熟成缓慢。

真空度

■开始时采用高真空度(500~700毫米汞柱),当二硫化碳加入并气化后,降至100~300毫米汞柱,当蒸汽被缓慢吸收后,真空度提高至稍低于初始值。

■较低的温度下,能使反应过程中任何时候的真空度保持较高数值。

数据分析

■正常磺酸酯的分析:含13~15%,纤维素27~33%,总硫6~8%,其余为水

■不正常情况分析:颜色浅的物料总硫量为7.2%,较深的为8.7%,平均色泽的为7.7%。橡胶状深棕色物料总硫量可达12.7%。

■磺酸酯硫含量:表示结合磺酸酯的二硫化碳的量,约占总硫量的55~75%。总硫量还包括副产物的二硫化碳量。

2.2.3 粘胶的熟成

熟成

✔熟成的定义:溶解后的粘胶,含杂质和气泡多,嫩,不适于纺丝。在过滤和脱泡时间内,磺酸酯发生部分水解和皂化作用,以及其他一系列的变化,称之为熟成。

✔熟成的化学反应:皂化和水解同时进行,碱浓度6~7%时,水解作用,超过11%时,皂化突出。使得黄酸基团在纤维素长链上重新分布均匀,磺酸酯溶解性更好。副反应会生产盐类,例如Na2S、NaHS等

✔熟成的物理化学变化:12~24℃存放一段时间,会发生粘度和熟成度的变化。

✔粘度:开始下降,然后上升,最后回升至初始值。粘胶内纤维素含量和纤维素分子的聚合度越高,粘度越高,熟成越快;碱含量高,二硫化碳多,则粘度低。熟成可降解粘度。

✔熟成度:熟成时,磺酸酯的酯化度不断下降,亲水的黄酸基团不断减少,增加了纤维素分子之间氢键作用力,粘胶呈现凝胶状态,最后完全凝固。

✔熟成工艺参数:熟成时间、熟成温度和粘胶组成

✔熟成时间:由所需达到的粘胶熟成度和过滤脱泡时间而定。过滤脱泡约为35~40小时。

✔熟成温度:提高温度可缩短时间,一般为12~20℃。

✔粘胶组成:氢氧化钠和纤维素磺酸酯的组分对熟成影响很大,一般粘胶在碱浓度为8%时最稳定。

✔熟成设备:立式熟成桶和卧式熟成桶两种。立式需要串连几个熟成桶,粘胶分批依照次序逐个送入桶中;卧式需要较大安装空间,但熟成操作可连续进行。

2.2.4 粘胶的过滤、脱泡

过滤

☛过滤杂质:溶解后的粘胶中含有各种杂质粒子,必须除去。粒子主要是未充分黄化的纤维素胶粒、无机不溶性盐(硅酸钙、碳酸钠、碳酸钙)、浆粕中的少量树脂颗粒。

☛滤布分类:使用亲水性强的纤维素纤维织物是依据吸附和阻塞机理,而合成纤维织物作滤材主要是机械阻塞过滤。和纤使用周期长,但纤维素纤维滤材除杂效率高,除杂效果好。

☛过滤设备:一般采用板框式压滤机,经过三道过滤。一般头道过滤大粒子,二道过滤小粒子,三道起到保险作用。降低压力,防止超压过滤,时间少粘胶含杂量,提高粘胶净度的有效措施。

☛过滤操作:生产上粘胶以恒速进行过滤。随着过滤,不溶性粒子造成滤材阻塞,压力增大,当压力达到预设值,更换滤材。要得到较高的过滤量和高纯度的粘胶,需选择合适的滤材,采用较高的过滤终压和较低的过滤速度。

脱泡

☛脱泡作用:小气泡会留在丝中,造成折光指数差异,引起染色色斑;大气泡会造成单丝断裂,形成毛丝或丝块。

☛脱泡方式:静置和连续两种方式

☛静置脱泡:保持一定真空度进行脱泡,需要15~32小时。粘胶粘度大,则脱泡慢。

☛连续脱泡:脱泡器以高真空度将粘胶中所含的空气或气体连续脱泡。

2.2.6 粘胶生产的质量控制

过滤性能控制

◆对反应性能差的浆粕,应强化蒸煮过程,使纤维素结构彻底破坏。

◆对因碱化不完全而影响过滤性能的情况,要调整浸渍参数,确保碱化完成。

◆对因黄化不完全而影响过滤性能的情况,适当增加二硫化碳用量和黄化温度。

◆对因溶解不良而影响过滤性能的情况,可采取低温溶解,以改善过滤性能。

组成控制

◆影响粘胶组成的因素主要是碱纤维素的组成和计量、化验的准确性,其中最重要的是稳定碱纤维素的组成。

◆在稳定浆粥浓度、浸渍温度和压力平衡通压力的情况下,可以稳定碱纤维素的组成。

粘度控制

◆影响粘胶的主要因素是浆粕的聚合度和含杂以及碱纤维素老成后的铜氨粘度及粘胶组成。

◆加强浆粕工作,便于老成控制,使浆粕降聚作用均匀。

◆严格控制老成工序,提高粘度的合格率。

◆在粘胶组成偏差时,可在后溶解装置碱、水补正管,不加碱、水,延长溶解时间。对个别粘度低的可添加高粘度的粘胶混合使用。

熟成度控制

◆稳定料量,控制熟成时间,做到均衡生产和按作业计划开停车。

当熟成度波动时,应该把粘胶的温度,一般改变后溶解和混合温度,以调节熟成速度。当温度升高1℃,氯化铵值下降2毫升。但温度不宜变化过于频繁,最好0.5℃以内。粘胶的导热系数小,避免室温与粘胶温度差异大。

◆控制浸渍中半纤维素的含量。半纤含量高时,氯化铵值会下降。

在黄化、溶解及混合过程中,要严格控制粘胶组分的稳定和均匀性。

2.3 碱站

碱站任务

★将固碱或液碱配成一定浓度的浓液。

★负责供浸渍用的碱液、处理压榨后碱液、调配黄化时用溶解碱。

固碱的溶解

★烧碱有固碱和液碱两种,固碱含盐量少,适合粘胶纤维生产。长丝需要含盐量更少的水银法烧碱。

★固碱溶解后,配成400~450克每升浓度的浓碱液,此时盐类的溶解度较小。在沉淀桶中衬垫5~7天可去除大部分杂质。

浸渍用碱液

★一般用回收的黄液加适量的浓碱液和软水配成,再经沉淀去杂质。

调配溶解碱

★用回收的碱液加适量的浓碱及软水配成。

透析部分黑液

★是否需要透析出去黑液中的半纤从而回收碱液,需根据原料和生产设备而定。棉浆为原料,其中的半纤少,不需透析;五合机制粘胶无法压榨,不产生黑液,不需要透析。

★透析是透过无数微孔起到的栅栏作用,让分子体积小的烧碱透过,截留分子体积大的半纤维素。

粘胶人造丝纺制及后加工处理

3.1 粘胶人造丝的成形机理

纺丝定义

▶粘胶纺丝溶液通过喷丝头上的细孔形成细液流进入酸浴,是纤维素磺酸酯凝固成为丝条,然后分解在生成为水化纤维素。

化学变化

▶纤维素磺酸酯分解反应:纤维素生成,CS2释放。

其他副反应:中和反应及其他杂质的反应。生成NaSO4、H2S等。

▶副产物如硫和硫酸钠,一部分被丝条带走,另一部分留在酸浴中;大部分H2S和小部分CS2逸出,大部分CS2和小部分H2S仍附在丝条上。

成形机理

▶粘胶溶液的胶体可以认为是带有黄酸基团和具有亲水性非离子羟基的阴离子胶体电解质。

▶凝固过程应看作是分散胶体体系的固化,其中能自由移动的分子链聚集在一起形成较大的聚集体。

▶凝固可以通过抽出溶剂(被酸中和)或加入电解质(硫酸钠起强烈的脱水作用)二引起。

抽伸作用

▶为增进巨分子排列的顺序,提高成品纤维质量和强力,可在成型时抽伸。

纺丝工艺过程

▶粘胶熟成后,用齿轮泵或压缩空气压倒纺丝机内进行分配,每个纺丝锭位均有一个小粘胶泵计量。一般粘胶人造丝齿轮泵每转输出0.8毫升粘胶。

▶从齿轮泵出来的粘胶,经过烛形滤器,再经曲管,进入喷丝头,进入酸浴成丝。

3.2 粘胶人造丝的纺丝工艺

酸浴的温度和组成

●温度一般为40~55℃。过高温度导致黄酸酯分解过快,易产生毛丝、缠辊等现象;过低温度则丝条凝固慢,也易产生毛丝、缠辊,成品中胶块较多,且酸浴中硫酸钠易结晶。

●组成应与喷丝头规格、拉伸方式、放肆速度、粘胶组成相配合。

●硫酸:起中和和再生作用。当PH为2时,磺酸酯再生为纤维素,并解离出二硫化碳。生产中,离心式纺丝机控制在134~140克每升,筒管式控制在113~116克每升。

●硫酸锌:起延缓再生、凝胶作用。使外层的纤维素黄酸酯不会分解太快,同时在外层形成凝胶的膜层,使纤维在酸浴中不易产生胶体膨胀。生产中离心式纺丝机控制在10~20克每升,筒管式为12.5~13.5克每升。

●硫酸钠:凝胶化。利用盐析效应使粘胶液流脱水,又有缓冲硫酸的作用,一般离心式260~280克每升,筒管式为224~240克每升。

凝固速度

●粘胶流进入酸浴后,进行凝固和中和反应。

浸浴长度

●一般长度为200~380毫米,时间约为0.2秒,丝条越粗,则酸浴扩散到纤维内层的速度就越慢。一般采用涨价丝条浸浴长度,保证完全分解。

●进浴长度越长,成形越均匀,纤维的柔软性和韧性越高。但过长导致操作不便,运行阻力增大。

纺丝速度

●一般为60~80米每分,改进酸浴和粘胶组成后,可达140~200米每分。

拉伸率

●当纤维在塑形状态时进行拉伸,使巨分子发生粘滞流动,从而产生定向,提高强力,一般为15~25%。

3.3 粘胶人造丝的质量控制

粘胶的物理化学指标对可纺性的影响

✔熟成度:熟成度高的粘胶在酸浴中易凝固,可纺性好。低的不易凝固,禁不起拉伸,易毛丝。

✔粘度:过高则脱泡困难,送胶压力下降,易出现缠辊现象,毛丝增多。过低则成型不稳,易断头。

✔熟成时间:过短,黄酸基团分布不均匀,可纺性差。

✔杂质:新开车不好纺主要由于管路中铁锈等杂质,造成堵头等。此外粘胶中气泡造成断头和毛丝。

纺丝工艺对可纺性的影响

✔纺丝速度:纺速过高,酸浴阻力增大,会使成形破坏,单丝断裂。高速纺时,酸浴流向和丝条方向不一致,导致缠辊貌似等现象。

✔酸浴组成:对高熟成度的粘胶应采用较高的硫酸浓度。硫酸锌过高,则纤维成形慢,丝条易带胶块。硫酸钠浓度过高,丝条脱水凝固过快,丝条内外结构不均匀,承受不了大拉伸。

✔酸浴温度:过高过低都影响可纺性。

添加剂对可纺性的影响

✔主要是为了减少喷丝头沉积物或酸浴中的沉积物。

可纺性的判断

✔多而均匀的锯齿形是具备良好强伸度及皮层厚度均匀的优质纤维,可纺性好。

✔多锯齿但不规则是由于纺丝中过度再生造成丝条强度差、膨润、粗糙和皮层过薄。

✔少而不规则的锯齿形是由于纺丝中未充分再生造成强度低、膨润、皮层过薄,及可能产生伸度低。

✔少而不良的锯齿形但很规则是纺丝时拉伸少、含锌低,造成强度低和伸度大。

丝饼的质量

✔羽毛丝饼:离心罐内有废丝

✔卷曲丝饼:漏斗未对准离心罐中心

✔大小头:漏斗位置高低不对

✔硬丝饼:酸浴或室温过低

✔酸性丝饼:洗丝的去酸水不足

✔单丝根数不足:局部喷丝孔堵塞

✔双头丝:由于操作不良使两根头进入漏斗

✔反捻丝:小马达开关反向导致离心罐倒转

✔毛丝:再生不良等造成

✔条纹丝饼:纺速与升降杆速度不配合

✔纤度不足:漏胶

✔小丝饼:卷绕时间不足或丝条偏细

3.4 粘胶纺丝机的主要型式

主要机型

■管式纺丝机:筒管式指它的受丝机构为旋转的筒管。纺丝时对丝条没有加捻保护,纤维易受损,成品质量差,目前国内已淘汰。

■离心式纺丝机:指它的受丝机构为旋转的离心罐。优点是卷绕时能施加捻度,使得湿态下强度不高的丝条在绕成丝饼时不致受伤。

■半连续式纺丝机:也是一种离心式纺丝机,它将后处理的头道水洗移至纺丝机上进行。

主要配件

■纺丝泵:作用是以恒定的粘胶量供给喷丝头。常用的为齿轮泵,机构简单,拆洗方便,但易磨损。

■滤器:防止熟成间来的粘胶在管路中重新带入杂质。

■喷丝头:孔径一般为60~120微米,国内一般采用80微米。

3.5 酸站

酸站的任务

☛将组成和温度恒定的酸浴不断输送给纺丝机,同时回收流回的酸浴。起到循环、回收及调配三大任务。

主要流程

☛主循环流程:地下接受槽、酸泵、过滤器、加热器、纺丝高位槽、纺丝机、地下接受槽

☛蒸发流程:地下接受槽、酸泵、过滤器、加热器、蒸发供给槽、蒸发加热器、蒸发分离器、浓缩液液封器、混合器、地下接受槽

☛结晶流程:地下接受槽、酸泵、过滤器、结晶高位槽、结晶机、缓冲罐、脱水机、地下接受槽

酸浴的配置和循环

☛酸浴在纺丝过程中的变化:纺丝中,硫酸浓度下降,硫酸钠和水增加。

☛酸浴的调配:根据酸浴总量和纺丝中酸浴消耗量来补加浓硫酸和硫酸锌。

☛酸浴的循环:循环速度取决于纤维的成形速度和总纤度。

酸浴的回收

☛酸浴的蒸发:蒸发出去过量的水

☛酸浴的结晶:通过结晶取出多余的硫酸钠

酸站的设备

☛酸泵、酸浴过滤器、酸浴加热器、蒸发皮、结晶器

3.6 粘胶人造丝的后处理

后处理的作用及流程

◆纺丝落丝后的丝饼,表面含有硫磺、硫酸、硫酸盐等杂质,必须除去。

◆硫磺使丝饼发黄,手感粗硬。硫分布不匀导致染色不匀。硫使丝条发脆等。

◆上油使丝条柔软,易于纺织加工。

◆流程:水洗、脱硫、水洗、漂白、水洗、酸洗、水洗、上油

水洗

◆洗涤水的质量对丝条质量影响很大,要用高浓度的软水。

◆硬水中钙盐和镁盐会与以后用的上油剂作用生成钙皂和镁皂,改变丝条手感和丝鸣特性,铁质过多使丝条在脱硫时形成黑褐色硫化亚铁污斑。

脱水烘干与调湿

◆经过前道步骤,纤维含水量为320~350%,经过离心脱水,降到170%以下。为使产品达到公定回潮率13%,还需烘干。

◆经热风烘干的丝,会出现外干內湿的现象,为使含湿均匀,可将丝件放在调湿间,75~80%的相对湿度和25~30℃下进行。

后处理设备(处理机、脱水机、烘干机)

◆淋洗式后处理机:处理方式简单,但靠各种后处理溶液的自然渗透,很缓慢。

◆压洗式后处理机:

◆筒管式后处理机:目前已淘汰。

3.7 粘胶人造丝的加工整理

主要流程

●调湿、络筒或成绞、分级、包装、入库

分级

●检验分级,以确定等级,便于用户使用。

●标准为物理机械指标及染化性能 与 外观疵点 两部分。

●物理机械性能和染化性能检测:在同一批产品(相同原料,同样工艺条件,24小时内生产的同规格产品)随机抽取样品进行检验,来确定此一批产品的等级。

●外观疵点检测:对每一丝筒进行逐个检验,确定其等级。且最高不超过物理机械和染化性能指标所定等级。

●外观疵点的指标项目:筒装丝有色泽、毛丝、结头、污染、成型、跳丝;绞装丝有色泽、毛丝、结头、污染、卷曲、松紧圈。

粘胶强力丝和短纤维的制造

4.1 粘胶强力丝的制造

粘胶强力丝概述

✔主要用于轮胎帘子线。1951年以棉帘子线为主,约83.2%,经过十年发展粘胶帘子线猛增至84.9%。粘胶强力帘子线与棉相比,强度和伸长均高,且回弹性和耐疲劳性也好,尤其是耐高温好。

✔随着和纤帘子线发展,粘胶强力帘子线必中逐步下降,粘胶帘子线强力、耐疲劳性、耐冲击性及强力利用率均低于和纤。

✔近年来新型子午线轮胎的发展,需要高模量的帘子线,仅粘胶帘子线可满足,开发出一种新型高模量高强度的粘胶帘子线,同时石油资源的短缺和涨价,使粘胶帘子线仍有发展余地。并逐渐出现一超、二超、三超粘胶超强力帘子线。

✔粘胶制造的工艺特点和参数

✔采用甲纤含量高和半纤含量低的浆粕

✔采用聚合度高和聚合度均匀的浆粕

✔采用灰分和其他杂质少的浆粕

✔碱纤维素必须进行强压榨和很慢老成。

✔酯化度比普通粘胶纤维高

✔粘胶中加入变性剂

✔粘胶熟成温度应低一些

✔粘胶内碱与纤维素含量之比近于1或略小于1

✔粘胶的粘度大

强力丝的纺制和后处理工艺特点

✔酸浴应普通粘胶纤维具有低的硫酸、硫酸钠含量和显著高的硫酸锌含量。提高硫酸浓度,可提高可纺性,但会使强力和耐疲劳性降低。酸浴的比重大,硫酸钠浓度高时,容易产生渗透压,使丝的截面不易形成圆形。

✔酸浴中含有助剂能减少硫化锌和硫的沉积物,改善纺丝条件,纺丝速度低。因为强力丝的熟成度低,它对凝固浴的作用较稳定,同时酸浴的凝固作用也弱。在其他纺丝工艺条件基本不变的情况下,✔丝条的强力随纺丝速度的提高而下降。

✔粘胶的凝固和分解先后在两个浴中分别进行。

✔丝条离开喷丝头后的绕丝速度必须低于喷丝孔的喷出速度。

✔丝条在方式过程中的拉伸,对丝的影响很大。拉伸大则强力高,多段拉伸由于一段拉伸。

✔丝条收缩是在水洗中进行的,即称缓伸。缓伸在第二纺丝盘和水洗辊之间进行。

4.2 粘胶短纤维的制造

粘胶短纤维概述

▶1920年,长丝废丝处理问题引发短纤维制造的思考,逐步发展。目前已占整个粘胶纤维产量的三分之二。

▶粘胶短纤维品种很多,大致可分为普通棉型、毛型、地毯型;高强力型;富强纤维、高模量纤维;具有表面效应的纤维;特殊高强力型;从变性粘胶制取的特种类型。

▶短纤维的性能:优良的服用性能和广泛的适用范围;湿态时溶胀剧烈,强力降低,湿模量低。

粘胶短纤维质量标准和检验

▶含油率一般应控制在0.15~0.30%之间,白度大于65%,干强不匀率在18%以内。

▶检测项目名称:超长率、倍长率、疵点、油污纤维、异状纤维

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