影响着色粘胶短纤质量的因素.doc

影响着色粘胶短纤质量的因素南京化纤股份有限公司 胡延【摘要】介绍了着色粘胶短纤维生产中疵点多、纤度变异系数大的原因，并探寻解决方法。着色剂的粒径等指标直接或间接影响疵点和纤度，着色剂粒径要小于5m，配制着色剂要使用球磨机，使沉降、凝聚的色浆颗粒充分分散在水中。关键词 着色粘胶短纤维 色浆 着色剂 在织物的印染过程，有机颜料中难以避免附带苯环等致癌物，且目前的印染工艺对环境污染较严重。而在粘胶短纤维中直接加入色浆，制备不同颜色的粘胶着色纤维则可从根本上解决印染出现的问题。着色粘胶纤维具有的优点是：洗涤不掉色；使用无机色料，在紫外线下化学性质稳定，色牢度好；不含有机污染物，安全环保。1、 生产着色粘胶短纤维过程中存在的问题近几年来，全国各粘胶纤维生产公司对生产着色粘胶短纤维进行了大量研发工作，对各种色系进行了大量小样试验，部分企业已经可以大批量生产黑色、黄色等着色粘胶短纤维。但着色粘胶短纤维与普通粘胶短纤维进行对比主要存在两个问题：纤维疵点率高；纤度变异系数大。纤维疵点中胶块、并丝占96左右。着色剂的质量指标、加入量及计量泵转数都影响纤维纤度和纤度变异系数。2、 着色粘胶短纤维的生产过程(以黑色为例)黑色粘胶短纤维的生产，是将黑色色浆与水充分搅拌，经12小时充分搅拌和研磨后，混合成均匀的符合生产要求的黑色着色剂，着色剂经过过滤后再与粘胶均匀混合，然后进入特定的酸浴中纺丝，再经过切断、精炼、烘干得到黑色粘胶短纤维。3 、影响着色粘胶短纤维疵点、纤度的主要原因着色剂的配制、过滤直接影响纤维的可纺性(即喷丝头堵孔率)，会产生胶块、并丝。由于喷丝孔直径为 0.06mm，孔径很小，成品纤维直径在0.014mm左右，要求着色剂中固体颗粒的粒径小于5m。因此，需要着色剂的粒径分布区间窄一些、平均粒径小一些；如果在生产中大粒径粒子数量较多，容易出现喷丝头堵孔，纤维会产生大量的疵点，并使纤度不均匀、变异系数较大，还会造成纤维强力和伸长率下降。着色粘胶短纤维生产过程中喷丝头堵孔率比生产普通粘胶短纤维高510。从纤维纤度与纺丝计量泵供胶量的关系上看，生产同纤度的普通纤维比着色纤维所需的供胶量高510 (说明喷头存在510以上的堵孔)。在着色粘胶短纤维生产中喷丝头一部分堵孔处于动态平衡；一部分堵孔由于粘破压力的作用，可以恢复正常喷胶，而这部分可以恢复的堵孔取决于着色剂的质量，即颗粒粒径的大小。当保证粒径大于5 m的颗粒为 0 时，平均粒径在l m左右，就可以保证喷丝头使用周期在24小时以上。大多数色浆中的固体颗粒是采用球研磨的方法制备的，各批次之间粒径分布差别很大，粒径分布区间宽，重现性差。因此，在配制着色剂前，对色浆检验是至关重要的，需要测试粒径分布。如果粒径分布区间宽，配制的着色剂注入粘胶前必须过滤，这是防止大颗粒进入粘胶而造成喷丝头堵孔的较好办法。由于色浆在水中的稳定性不高，易出现沉淀和凝聚。若配制的着色剂出现沉淀和凝聚且普通的搅拌无法达到要求的分散效果，生产的纤维疵点率高、纤度变异系数大就是必然的。在生产中色浆对纤维成形也有很大的影响。不同颜色的色浆固体成分不同，性质上也略有差异，以黑色色浆为例：由于黑色色浆的主要成分为炭黑，化学系性质稳定，在与粘胶混合或在酸浴中形成纤维时炭黑是不参与化学反应的，但减缓纤维成形速度。影响机理主要是通过影响分子扩散速度影响纤维成形速度(如图1、2)。 图1 图2由于粘胶中黑色色浆比例较高，在纤维截面上色浆微粒阻挡 H+、Zn2+离子向纤维内部渗透，也影响 H2O 和 Na+ 离子向纤维外部渗透。图l示意了由于色浆微粒的存在，减少了纤维表面实际与酸浴接触的表面积。图2示意了由于色浆微粒的存在，增大了从纤维表面到达纤维轴心的距离。在纺丝成形过程中，成形反应为扩散控制反应。根据StockesEinstein扩散系数方程：，扩散粒子流单位面积通量 = (“-” 表示扩散发生在浓度增加的反方向)。从公式中分析影响扩散通量的参数有：温度T，粘度，扩散粒子直径r，浓度梯度dc/dx，圆周率n，常数kB =1.6610-22 mol/dm3 。常规生产中温度不受影响，粘度变化也很小，扩散粒子直径r没有变化。那么，浓度梯度dc/dx对反应速度影响较大。减小浓度梯度dc/dx，将减慢反应速度。由于着色剂加入量的关系，造成离子进入纤维的路径长度 x 约增加5 ，所以dc/dx下降5左右，扩散通量减慢约5 ；从图l看出，假如着色剂影响纤维参与扩散的表面积，根据着色剂的加入比例，大约造成实际表面缩小4。这两种原因影响的结果，是反应速度将减慢10左右。对加入着色剂前后纺丝成形情况进行对比，并丝出现的比例较高(粘胶、酸浴不做调整的情况下)。4、 采取有效措施改善着色粘胶短纤维质量为了获得稳定的粒径分布首先把好色浆进货质量关，以保证其粒径分布区间窄，平均粒径小；另外，在使用时增加过滤系统以保证进入粘胶中的着色剂粒径小于5m。为了稳定着色剂浓度减少沉淀，可以采用球磨机，通过使用球磨机使沉降、凝聚的颗粒重新分散到水中，同时能使粒径分布进一步均匀，并且检测每批着色剂的浓度、粒径，通过严格的计算重新进行调配后，得到均一性良好的着色剂，为着色纤维的生产打下良好的基础，同时为了防止二次研磨后的着色剂粒子重新凝聚，加入适量分散剂，以提高稳定性。为了提高反应速度，减少并丝。对应扩散反应的特性，采取提高酸浴温度、含酸量，降低粘胶熟成度的方法。 5、 综述 根据以上所述，着色剂的配制、过滤等诸多因素对纤维的可纺性有