粘胶纤维生产基本知识

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。 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。
分类

杂质

存储及运输

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。 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。
醋酯纤维
植物纤维：棉、麻 天然
纤维 动物纤维：丝、毛 矿物纤维：石棉
1.2 粘胶纤维的发展历史及现状
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
生产方法

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5μ m一下，含量98%以上。 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）。
硫酸钠

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。
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%。 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。
生产基本知识
目录
1 2 3
粘胶纤维概述 粘胶生产原料及粘胶制造 粘胶人造丝纺制及后加工处理
4
5
粘胶强力丝和短纤维的制造
粘胶纤维辅助工程及安全环保相关
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HAPTER
1
粘胶纤维概述
1.1 化纤概述
纤维分为化学纤维和天然纤维两大类：
再生纤维素纤维 再生纤维 化学 纤维 合成纤维 玻璃纤维 无机纤维 金属纤维 碳纤维 再生蛋白质纤维 涤纶（聚酯纤维） 锦纶（聚酰胺纤维） 腈纶（聚丙烯腈纤维） 维纶（聚乙烯醇纤维） 乙纶（聚乙烯纤维） 丙纶（聚丙烯纤维） 氨纶（聚氨酯纤维） 氯纶（聚氯乙烯纤维）

1.3 粘胶纤维的性能及应用
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
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。
硫化钠

盐酸

2.1.6 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
2.1.7 各种主要原材料的消耗定额

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
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。
生产方法



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。
浆粕的质量（甲纤、灰分、树脂含量、粘度、吸碱性能、反应性能）

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。 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 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。 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。
费用构成

生产原材料的费用是构成生产成本的主要部分，在长丝约占 40~45% ，短纤维占 60~70%。
消耗定额表（每吨产品的消耗）
注： ①浆粕 长丝和强力丝用棉浆，短纤用木浆 ②二硫化碳 短纤维回收40~50% ③硫酸锌 按ZnSO4·7H20计算
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
纤维素的性质和结构

纤维素的组成

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。 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。

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。
Hale Waihona Puke 2.2.1 碱纤维素的制造 （2）
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。

老成


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。 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。 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。