1、第六章第六章 粘膠長絲的生產粘膠長絲的生產1粘膠纖維是最先實現工業化生產的纖維之一，粘膠纖維是最先實現工業化生產的纖維之一，由于其良好的性能和低廉的成本，首先獲得迅速由于其良好的性能和低廉的成本，首先獲得迅速發展。發展。 粘膠長絲生產過程為：粘膠制備，紡絲，后粘膠長絲生產過程為：粘膠制備，紡絲，后處理，后加工四大類。處理，后加工四大類。 粘膠制備是將纖維素溶解的過程，制成纖維粘膠制備是將纖維素溶解的過程，制成纖維素溶液粘膠過程包括素溶液粘膠過程包括;浸漬、壓榨、粉碎、老成、浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化、溶解、混合、過慮、脫泡和熟成等步驟。黃化、溶解、混合、過慮、脫泡和熟成等步驟。 2紡絲：粘膠

2、通過噴絲孔噴入酸浴中凝紡絲：粘膠通過噴絲孔噴入酸浴中凝 固，再生出纖維的過程。固，再生出纖維的過程。 后處理：洗去絲條上的各類雜質。后處理：洗去絲條上的各類雜質。 后加工：絲的整理過程后加工：絲的整理過程3第一節第一節 堿纖維素的制造堿纖維素的制造一、混粕一、混粕1、什么是漿粕：、什么是漿粕：由木材或棉短絨等天然植物纖維為原料，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。精制而成的紙板，主要成分是甲種纖維素。2、混粕的目的：、混粕的目的：減少或消除漿粕質量差異造成的影響。使減少或消除漿粕質量差異造成的影響。使生產工藝穩定、連續、正常。生產工藝穩定、連續、正常。4二

3、、浸漬二、浸漬1、定義：、定義：漿粕浸在漿粕浸在18左右的燒堿溶液中，生成堿左右的燒堿溶液中，生成堿纖維素，同時使漿粕中的半纖維素（分子量較纖維素，同時使漿粕中的半纖維素（分子量較小的纖維素）和其他雜質溶出。小的纖維素）和其他雜質溶出。 2、方法：間歇式和連續式、方法：間歇式和連續式 三、壓榨和粉碎三、壓榨和粉碎1、壓榨：、壓榨：1）目的：）目的：壓出多余的堿，同時把半纖維素壓出多余的堿，同時把半纖維素和雜質分離，以提高堿纖維素的純度和雜質分離，以提高堿纖維素的純度52）堿纖維素組成的控制：）堿纖維素組成的控制：用壓榨倍數來控制用壓榨倍數來控制 (一般壓榨倍數控制在一般壓榨倍數控制在3左右左右

4、)壓榨后堿化纖維素的組成：壓榨后堿化纖維素的組成：甲種纖維素甲種纖維素30，燒堿含量，燒堿含量172、粉碎、粉碎1）目的：）目的：增加表面積，有利于老成過程中與空氣中增加表面積，有利于老成過程中與空氣中的氧接觸，使老成、黃化均勻。的氧接觸，使老成、黃化均勻。2）方法）方法:先撕碎后細磨。先撕碎后細磨。63）粉碎程度判斷：）粉碎程度判斷： 定積重量來表示。定積重量來表示。 定積重量：指堿纖維素粉碎后，單位體積的重定積重量：指堿纖維素粉碎后，單位體積的重量。一般以克量。一般以克/升表示。升表示。 粉碎效果越好，定積重量越小，表面積越大。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

5、壓粉碎聯合機上進行。浸漬、壓榨和粉碎可在浸壓粉碎聯合機上進行。四、老成四、老成1、定義：堿纖維素與空氣中的氧發生作用，、定義：堿纖維素與空氣中的氧發生作用，使粘度下降，這個過程稱為老成。使粘度下降，這個過程稱為老成。2、作用：使纖維素與空氣中的氧發生作用，、作用：使纖維素與空氣中的氧發生作用，纖維素的聚合度從纖維素的聚合度從800到到1000降到降到400左右，粘左右，粘度下降到工藝要求，再經黃化制得粘度合格的度下降到工藝要求，再經黃化制得粘度合格的粘膠。粘膠。73、方法：高溫（、方法：高溫（45以上）以上） 中溫（中溫（3040） 常溫（常溫（1825）間歇式：小規模廠間歇式：小規模廠 連續

6、式：大工廠連續式：大工廠化學老成：化學老成：加入氧化劑，縮短老成時間加入氧化劑，縮短老成時間五、黃化五、黃化1、定義：、定義：堿纖維素與堿纖維素與CS2反應，生成纖維反應，生成纖維 素磺酸鈉的過程。素磺酸鈉的過程。82、原理：、原理：堿纖維素堿纖維素 CS2 纖維素磺酸鈉水纖維素磺酸鈉水副反應：副反應： NaOH CS2 Na CS2 NaCO3H2O纖維素磺酸鈉為白色固體，由于副反應產纖維素磺酸鈉為白色固體，由于副反應產物的存在，顏色會變深，纖維素磺酸鈉在稀堿物的存在，顏色會變深，纖維素磺酸鈉在稀堿中呈膠狀，生產中利用這一性質制成粘膠。中呈膠狀，生產中利用這一性質制成粘膠。93、工藝：、工藝

7、：1）堿纖維素的加入量：）堿纖維素的加入量：根據黃化機生產能力而定根據黃化機生產能力而定 2）黃化溶解液的濃度及加入量）黃化溶解液的濃度及加入量 在黃化前加入溶解堿液進行預堿化，其作用在黃化前加入溶解堿液進行預堿化，其作用是使纖維素進一步膨脹，有利于黃化反應的進是使纖維素進一步膨脹，有利于黃化反應的進行。行。 溶解堿液濃度根據粘膠組成中的含堿量定，溶解堿液濃度根據粘膠組成中的含堿量定，加堿后，甲種纖維素含量加堿后，甲種纖維素含量降至降至2022。3）二硫化碳加入量：）二硫化碳加入量：通常控制在甲種纖維素含量的通常控制在甲種纖維素含量的3236104）機臺真空度：）機臺真空度：抽真空有利于二硫化

8、碳成氣化狀態，滲透抽真空有利于二硫化碳成氣化狀態，滲透到堿纖維素中，減少副反應，通常控制在到堿纖維素中，減少副反應，通常控制在600mm Hg以上。以上。5）黃化溫度：）黃化溫度：濕法黃化濕法黃化 初溫：初溫：1720 終溫：終溫：2428 6）二氧化鈦加入量）二氧化鈦加入量作為消光劑：作為消光劑： 半消光：甲種纖維素的半消光：甲種纖維素的2.5% 全消光：甲種纖維素的全消光：甲種纖維素的1.0%11六、制膠六、制膠1、纖維素磺酸鈉的后溶解、纖維素磺酸鈉的后溶解1）后溶解：）后溶解： 定義：定義：將初溶后的纖維素磺酸鈉進一將初溶后的纖維素磺酸鈉進一步溶解在稀堿液或軟水中，制成粘膠。步溶解在稀堿

9、液或軟水中，制成粘膠。 時間：一般控制在時間：一般控制在24hr在范圍內在范圍內 溫度：一般控制在溫度：一般控制在152）混合：）混合： 目的：減少粘膠質量的波動目的：減少粘膠質量的波動 方法：間歇式和連續式方法：間歇式和連續式 2、過濾和脫泡、過濾和脫泡1）過濾）過濾2）脫泡：靜置脫泡）脫泡：靜置脫泡 連續脫泡連續脫泡123、粘膠熟成和紡絲供膠、粘膠熟成和紡絲供膠1）熟成的定義：粘膠在一點溫度下，放置一）熟成的定義：粘膠在一點溫度下，放置一定時間，其凝固力得到提高，達到抽絲要求的定時間，其凝固力得到提高，達到抽絲要求的粘度。這個過程稱為粘膠的熟成。粘度。這個過程稱為粘膠的熟成。2）化學反應：

10、水解反應和皂化反應。）化學反應：水解反應和皂化反應。纖維素磺酸鈉纖維素磺酸鈉H2O 纖維素磺酸鈉纖維素磺酸鈉 CS2 NaOH纖維素磺酸鈉纖維素磺酸鈉NaOH 纖維素纖維素 Na2CO3 Na2S2033）粘膠絲熟成過程中各項性能指標的變化）粘膠絲熟成過程中各項性能指標的變化 熟成度的變化：熟成度的變化：熟成時間越長，粘膠凝聚程度越高，熟成熟成時間越長，粘膠凝聚程度越高，熟成度愈高。度愈高。 粘度變化：粘度變化：一開始急劇下降，后逐漸回升要求一開始急劇下降，后逐漸回升要求1314第二節第二節 粘膠長絲紡絲粘膠長絲紡絲一、粘膠長絲成形一、粘膠長絲成形1、原理：、原理：粘膠在酸浴中起化學反應，凝固

11、脫水產生連粘膠在酸浴中起化學反應，凝固脫水產生連續絲條，這一過程為成形過程。續絲條，這一過程為成形過程。其化學反應如下：其化學反應如下： 纖維素磺酸鈉纖維素磺酸鈉H2SO4纖維素纖維素CS2 NaHSO4 NaOHH2SO4 NaSO4H2O15二、紡絲工藝控制二、紡絲工藝控制1、酸浴的控制：、酸浴的控制：1）硫酸含量要適中，過高會使纖維成形過）硫酸含量要適中，過高會使纖維成形過快，影響絲的強度和伸度，過低造成成形不良，快，影響絲的強度和伸度，過低造成成形不良，一般控制在一般控制在123135 g/L 2）ZnSO4的作用：的作用：一般控制在一般控制在1510 g/L，延緩再生凝膠作用，延緩再

12、生凝膠作用，延緩再生時間，有利于牽伸。延緩再生時間，有利于牽伸。3）Na2SO4的作用：的作用：含量控制再含量控制再260g/L 左右，使粘膠脫水，更左右，使粘膠脫水，更均勻凝固，并緩沖均勻凝固，并緩沖H2SO4的強烈作用。的強烈作用。4）酸浴循環量：）酸浴循環量：一般控制再一般控制再3545升升/錠分錠分2、浸長：、浸長：浸長的變化會使成形條件發生變化，影響浸長的變化會使成形條件發生變化，影響產品品質量，一般控制在產品品質量，一般控制在2.43.5m1617第三節第三節 粘膠長絲后處理和干燥粘膠長絲后處理和干燥一、后處理的溶液一、后處理的溶液1、脫硫液及其作用：、脫硫液及其作用：1）作用：紡

13、絲成形后的絲餅表面含許多含硫）作用：紡絲成形后的絲餅表面含許多含硫雜質，如殘留在絲條上，會造成纖維發硬，外觀雜質，如殘留在絲條上，會造成纖維發硬，外觀發黃，還會污染環境，必須對其進行脫硫處理。發黃，還會污染環境，必須對其進行脫硫處理。2）脫硫方法）脫硫方法 NaOH脫硫脫硫 NaOHSNa2SNa2S2O3H2018 Na2SO3，NaOH脫硫脫硫 Na2SO3S Na2S2O3 Na2S脫硫脫硫 Na2SS Na2S22、漂白浴、漂白浴過氧化氫或次氯酸鈉漂白過氧化氫或次氯酸鈉漂白3、酸洗浴、酸洗浴洗去殘余的氫氧化鐵和其他重金屬，用鹽洗去殘余的氫氧化鐵和其他重金屬，用鹽酸，濃度酸，濃度24 g

14、/L中和浴。中和浴。酸洗后的絲餅顯酸性，采用弱酸性液進行酸洗后的絲餅顯酸性，采用弱酸性液進行中和洗滌，一般用碳酸鈉或氨水。中和洗滌，一般用碳酸鈉或氨水。194、水洗浴、水洗浴為了把游離在絲條上的紡絲浴、雜質和殘留的后為了把游離在絲條上的紡絲浴、雜質和殘留的后處理浴液洗掉，要對經過脫硫、酸洗和中和后處理浴液洗掉，要對經過脫硫、酸洗和中和后的絲餅進行水洗。的絲餅進行水洗。后處理用水要求硬度小，含鐵量少，酸堿中性。后處理用水要求硬度小，含鐵量少，酸堿中性。5、油浴：、油浴：絲條水洗后，還要上油，使絲條柔軟，提高抱合絲條水洗后，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。力和抗靜電性能，

15、減少摩擦力。油浴基本組成：礦物油，表面活性劑及柔軟劑。油浴基本組成：礦物油，表面活性劑及柔軟劑。20二、粘膠纖維的后處理生產二、粘膠纖維的后處理生產工藝流程可分為淋洗和壓洗兩種工藝流程可分為淋洗和壓洗兩種1、工藝流程、工藝流程水洗水洗脫硫脫硫水洗水洗酸洗酸洗水洗水洗中和中和水洗水洗上油上油脫水脫水烘干烘干后加工后加工 2、脫水：干燥前脫水，可減輕干燥負擔，、脫水：干燥前脫水，可減輕干燥負擔，脫水后絲餅含水脫水后絲餅含水150200 3、干燥：干燥后使絲餅含水率達到、干燥：干燥后使絲餅含水率達到6821第四節第四節 粘膠長絲的后加工粘膠長絲的后加工工藝流程：工藝流程：絲餅調濕絲餅調濕成筒成絞成筒

16、成絞分級分級包裝包裝入庫入庫一、絲餅調濕一、絲餅調濕絲餅干燥后，所含水分不均勻，必須進行絲餅干燥后，所含水分不均勻，必須進行調濕。調濕。調濕方法：調濕方法：把絲餅放在調濕間，溫度把絲餅放在調濕間，溫度2028，相對，相對濕度濕度6570，平衡在，平衡在2436小時。小時。二、成筒成絞二、成筒成絞三、分級包裝三、分級包裝22溶劑法再生纖維素纖維溶劑法再生纖維素纖維 溶劑法再生纖維素纖維在溶劑法再生纖維素纖維在1989年國際人造年國際人造絲及合成纖維標準局將它取名為綠塞絲及合成纖維標準局將它取名為綠塞（Lyocell）纖維。目前世界上已經有多家公）纖維。目前世界上已經有多家公司在生產這種纖維，分別

17、使用的商品名稱司在生產這種纖維，分別使用的商品名稱如如Lenzing Lyocell，Tencel和和Newcell等等。等等。 綠塞纖維的生產工藝主要由纖維素溶解，綠塞纖維的生產工藝主要由纖維素溶解，紡絲成型和后處理三部分組成。紡絲成型和后處理三部分組成。23纖維素溶解纖維素溶解 將纖維素漿粕溶解在將纖維素漿粕溶解在NMMO（一種（一種N-甲基甲基嗎琳嗎琳N-氧化物的有機溶劑）中。氧化物的有機溶劑）中。 將攪拌均勻的混合物放入密閉的容器，在將攪拌均勻的混合物放入密閉的容器，在90140的油浴中加熱的油浴中加熱30min左右，加入分左右，加入分子量穩定劑，聚合度控制在子量穩定劑，聚合度控制在6

18、00左右，最后左右，最后形成濃度為形成濃度為20%50%的紡絲原液。的紡絲原液。 混合過濾混合過濾24紡絲成形紡絲成形 綠塞纖維的紡絲是干濕法紡絲。綠塞纖維的紡絲是干濕法紡絲。 紡絲原液過濾后從噴絲孔擠出，已成絲束紡絲原液過濾后從噴絲孔擠出，已成絲束狀的紡絲液先在由空氣或甲醇（氣相）形狀的紡絲液先在由空氣或甲醇（氣相）形成的氣隙中通過，經牽伸析出部分水和溶成的氣隙中通過，經牽伸析出部分水和溶劑，然后再進入凝固浴析出劑，然后再進入凝固浴析出NMMO而凝固而凝固成型。成型。 綠塞纖維的牽伸在干態進行，它的分子取綠塞纖維的牽伸在干態進行，它的分子取向度和結晶度要高于普通的粘膠纖維。向度和結晶度要高于

19、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單，主要是綠塞纖維的后處理加工比較簡單，主要是洗滌，干燥和上油。洗滌，干燥和上油。 如果是短纖維，還需要進行卷曲和切斷如果是短纖維，還需要進行卷曲和切斷 長絲通常要作網絡加捻等加工。長絲通常要作網絡加捻等加工。26綠塞纖維的工藝優勢綠塞纖維的工藝優勢 工藝簡單工藝簡單 不需要象傳統粘膠纖維那樣，要經過堿化，老成，不需要象傳統粘膠纖維那樣，要經過堿化，老成，黃化等工序，工藝流程短。從投入漿粕到纖維打黃化等工序，工藝流程短。從投入漿粕到纖維打包，只需包，只需3h。而粘膠纖維完成這一過程需要。而粘膠纖維完成這一過程需要24h。 無環境問題無環境問題 采用無排放的閉環生產系統，纖維素溶解后直接采用無排放的閉環生產系統，纖維素溶解后直接紡絲，溶劑可以方便地回收并再循環利用。紡絲，溶劑可以方便地回收并再循環利用。 采用的采用的NMMO溶劑是一種毒性極低的有機溶劑，溶劑是一種毒性極低的有機溶