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楼主 发表于:2010-8-23 11:47:48 

§粘胶纤维的制造与品质特征

  
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粘胶纤维的制造与品质特征

粘胶纤维的制造与品质特征

(一)制造概述

1.        粘胶的制备:粘胶纤维是从不能直接纺织加工的纤维素原料如棉短绒、木材等中提取纯净的纤维素,经过烧碱、二硫化碳处理后制备成粘稠的纺丝溶液,采用湿法纺丝而成。其特点是与碱作用生成碱纤维素,才能与二硫化碳发生化学反应生成纤维素黄酸酯,而纤维素黄酸酯能溶于稀碱溶液,制成粘胶。在溶解过程中,首先发生膨化,溶解成的粘胶经过混合和熟成,使粘胶质量稳定,并达到具有纺丝要求的一定粘度。熟成过程主要是水解作用,使黄酸基团从纤维素黄酸酯上脱掉(又变成纤维素,反应式见书)。在熟成过程中,纤维素黄酸酯的酯化度不断降低,熟成时间长,纺丝原液在纺丝时成形快,反之则慢。在生产中,要严格控制熟成工艺条件,这直接影响粘胶的质量和成形好坏。酯化度是指二硫化碳与纤维素结合的数量。=二硫化碳/葡萄糖剩基数*100%

2。        粘胶纤维的成形:将制备好的粘胶溶液通过一定的机械设备及介质。成为固体状的连续丝条的过程。也称纺丝过程。为使刚成形的初生纤维的大分子进一步取向和结晶,提高纤维的物理和机械性质,还必须进行塑化拉伸。粘胶由纤维素黄酸酯、氢氧化钠、水组成,要使粘胶中的纤维素得到再生,纺成丝条,必须经过凝固浴,凝固浴用硫酸、硫酸钠和硫酸锌配置而成为混合溶液。粘胶在一定压力下均匀地从喷丝头喷到酸浴中,硫酸使纤维素黄酸酯分解并与碱中和,使粘胶凝固。如果在凝固浴中硫酸浓度过高,则粘胶凝固后大分子未及拉伸定向时就迅速分解,这种纤维结构疏松,内外层差异大,纤维强度低;如果硫酸浓度过低,则容易出现粘胶块。硫酸钠能使粘胶脱水凝固,减慢纤维素黄酸酯的分解速度,并且由于硫酸钠的渗透能力较强,能穿过已凝固的粘胶纤维皮层继续渗透进去,同时将硫酸带入,使皮层内部纤维素黄酸酯均匀凝固、分解,这样可以缩小粘胶皮芯结构与质量的差异。硫酸锌除了与硫酸钠有相同的作用外,还有利于粘胶进云凝固及减小颗粒的大小,从而提高纤维的干、湿强度与钩结强度,但硫酸锌含量过高时,则纤维素黄酸酯凝固分解太慢而出现大量粘胶块,造成纺丝困难。因此要制得品质良好的纤维,必须使粘胶的凝固与分解作用和缓而充分,使皮芯结构均匀,分子取向度大、结晶度高。

普通粘胶纤维细流的凝固主要是透析脱水作用和部分纤维素再生。纤维在拉伸前纤维素大分子的晶体已基本固定,大分子相对位移的可能性不大,纤维的无定型区大、晶粒粗、取向度低。纤维皮层薄,干燥时芯层剧烈收缩,横截面外缘形成不规则的锯齿状。

强力粘胶纤维成形时采用变性剂,其凝固主要是盐析脱水作用。在变性剂和芯离子的共同作用下,形成过程缓慢而均匀。粘胶细流在离开凝固浴时,残余酯化度仍很高,大分子间的联结较弱,能承受较大的拉伸,因而取向度较高、结晶度低,晶区小而分布均匀;由于强力粘胶成形比较缓慢,在变性剂作用下形成全皮层纤维,纤维的截面成为均匀的圆形或圆滑的豆形。

富强纤维的成形特点是粘胶的熟成度较低,纤维素黄酸酯的酯化度较高,并有高粘度,成形是在低酸、低盐、低锌、低温、低纺速下进行的。

3.        粘胶纤维的后处理:纺丝成形后的纤维上存在有硫酸、硫酸盐和二硫化碳等,必须进行水洗加以除去,元素硫必须经脱硫,如果残硫不除去,储存日久使纤维发脆,并使铜质零件发黑。另外,纤维须经漂白提高纤维的白度;酸洗除去纤维中的氢与其它物质,最后纤维还须上油剂以降低动静摩擦系数,使纤维柔软平滑。根据需要切断长度。

(二)粘胶纤维的性质

1.        粘胶纤维的皮芯结构及截面结构

2。        粘胶纤维的吸湿与染色性

3.        粘胶纤维的机械性质

(三)高湿模量粘胶纤维(Modal)

普通粘胶纤维也存在一些严重的缺点,主要是湿态时被水溶胀,强度明显下降,织物洗涤搓揉时易于变形(湿模量低),干燥后容易收缩,使用中又逐渐伸长,因而尺寸稳定性差。为了克服上述缺点,科学家研究出高湿模量粘胶纤维。这种纤维除了具有较高的强度、交底的伸度和膨化度之外,其主要特点是具有较高的湿强度和湿模量。所谓湿模量是指纤维在湿态下的模量,通常以湿纤维伸长5%时所需的负荷乘以20来表示。一般的高湿模量粘胶纤维。其湿模量必须大于88cN/tex.。高湿模量粘胶纤维可分为两类。一类为波里诺西克纤维。我国商品名为富强纤维;另一类为变化型高湿模量粘胶纤维,其代表是奥地利公司的莫代尔(Modal)纤维,后来国际人造丝和合成纤维标准局把高湿模量粘胶纤维统称为Modal纤维。波里诺西克纤维起源于日本,称为虎木棉,1950年开始工业化生产。美国、日本、意大利等国也有生产,但名称不同。

1。富强纤维生产特点:

(1)采用纯度高、分子量大的浆粕(PO),以提高产品的强度。

(2)为减少纤维素分子在加工中的降聚,富强纤维在常温下进行浸渍和粉碎,粉碎后的碱纤维素一般不经过老成工序,以避免纤维素的降解。

(3)在进行碱纤维素的黄化反应时,使用较多的二硫化碳,其用量为纤维素的45%(普通粘胶生产在用32~36%)

(4)凝固浴中硫酸和硫酸钠含量都较低,以缓解纤维素再生凝固速度,以利于改善纤维的性能。

(5)凝固浴温度和纺丝速度都比粘胶纤维低。如温度在20~25度左右,速度在20~25米/分;而普通粘胶纤维温度在50度左右,速度在50~90米/分。有利于提高强度和湿模量。

(6)拉伸。富强纤维的拉伸度比普通的高,因而不用传统的一级拉伸方式,而用多级拉伸(3级或5级),这样拉伸比较缓和,纤维内部结构比较稳定,内应力较小。

2.变化型高湿模量粘胶纤维的工艺特点。富强纤维虽然好,但生产效率低,同时又由于二硫化碳用量太大,增加其回收和环保的负担,变化型高湿模量粘胶纤维可以说是对富强纤维的折中和改进,即解决了湿模量问题,又有较高的生产效率和比富强纤维低的生产成本。其工艺条件基本上基于普通和富强之间,生产效率高于富强而低于普通,同时除锌的回收设备需要增加外,其余生产设备基本与普通粘胶纤维的生产设备相同,因而可利用现有的设备稍加改进即可生产变化型高湿模量粘胶纤维, 而且还克服了富强纤维钩结强度差,脆性大的缺点,更适合与合成纤维混纺。

总的来说,高湿模量粘胶纤维的性能主要表现有较高的强度、较高的湿模量、较好的尺寸稳定性、较小的收缩率,因而比较耐洗和耐穿,织物也比较耐折皱。

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