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。