Tencel纤维的生产工艺-染整加工过程及前景PPT课件.ppt

Tencel纤维的生产工艺 染整加工技术及其在纺织服装方面的应用 2020 3 18 1 前言 随着人类对合理利用有限天然资源和对环境保护观念的深入 再生纤维素纤维的绿色制造技术越来越受到人们的重视 Tencel纤维是上个世纪末才实现工业化生产的一种新型的再生纤维素纤维 它是通过将天然纤维素原料 浆粕 直接溶解在N 甲基吗啉 N 氧化物 简称NMMO 和水的混合溶剂中 进行特殊纺丝制得的 因而又称为溶剂法纤维素纤维 国际人造纤维标准化局 BISF 将Tencel纤维作了定义 一种用有机溶剂纺制而成的新的纤维素纤维的通称 包括长丝 短纤维 薄膜等 溶剂纺丝不同于传统的纤维素酯化 在纤维素溶解与纺丝时不生成纤维素衍生物 Tencel纤维已经通过国际化标准组织 ISO 备案 被列为与Gupro Model Viscose Acetate Triacetate并列的六大纤维素纤维成员之一 2020 3 18 2 2020 3 18 3 天丝简介 Tencel纤维 音译为坦西尔纤维 又叫做 天丝 是以针叶树为主的木浆 水和溶剂氧化胺混合 加热至完全溶解 在溶解过程中不会产生任何衍生物和化学作用 经除杂而直接纺丝 其分子结构是简单的碳水化合物 天丝纤维在泥土中能完全分解 对环境无污染 另外 生产中所使用的氧化胺溶剂对人体完全无害 几乎完全能回收 可反复使用 生产中原料浆粕所含的纤维素分子不起化学变化 无副产物 无废弃物排出厂外 是环保或绿色纤维 2020 3 18 4 2020 3 18 5 2020 3 18 6 天丝品牌 目前使用Tencel 天丝 的有国际著名品牌Diesel DKNY ESMA艾诗曼家纺等十五个 以及国内知名品牌维科 逸飞 雅戈尔 男士令 恒源祥 汤尼威尔 巴豹 Sundance 圣得西 acetex等 2020 3 18 7 天丝特性 1 天丝的规格 细度 1 4dtex 1 7dtex 2 4dtex 3 3dtex 平均长度 38mm51mm 适合棉纺中长型纺纱 60mm80mm 适合毛纺系统纺纱 型号 标准型 G100 为原纤化天丝 A100型称为非原纤化天丝 2 天丝的特性 天丝兼具普通型粘胶纤维优良的吸湿性 柔滑性 飘逸性 舒适性等优点外 克服了普通粘胶纤维强力低 尤其是湿强低的缺陷 它的强力几乎与涤纶相近 天丝物化性能 外观 白色 有光 纤维截面呈圆形 比重 1 5 回潮率 11 熔点 无着火点 约400度毒害测试 按照欧洲67 584 EEC及其它相关规定 天丝纤维不属有害物品 其中天丝A100是一种非原纤化纤维 在纺标准型天丝后 通过用Axis助剂交联处理后 使天丝纤维不会发生原纤化 根据日本家用纺织品有害物质含量规定 测试结果为低甲醛 在规定范围内 2020 3 18 8 Tencel纤维与其他纤维物理性能比较 项目Tencel纤维粘胶纤维波里诺西克纤维棉纤维 线密度 tex0 170 170 170 17强度cN tex37 9 42 322 1 25 633 53 36 220 3 23伸度 14 1620 2513 157湿强cN tex34 4 37 99 7 15 018 5 21 225 6 30湿伸度 16 1825 3013 1512水膨润度 6590755 2020 3 18 9 Tencel纤维生产工艺 Tencel是一种溶剂型纤维素纤维 原料来自木材 可不断自然再生 将木材制成木浆 采用 NMMO 纺丝工艺 将木浆溶解在氧化铵溶剂直接纺丝 完全在物理作用下完成 氧化铵溶剂循环使用 回收率达99 以上 无毒 无污染 天丝产品使用后可生化降解 不会对环境造成污染 2020 3 18 10 天丝G100与天丝A100的区别之处天丝 Tencel 是Lyocell纤维的商品名称 是采用N 甲氧基吗啉 简称NMMO 的水溶液溶解纤维素后 进行湿法纺丝生产的一种高湿模量再生纤维素纤维 生产在密闭系统中进行 有机溶剂NMMO的回收率可达到99 以上 对环境无害 Lyocell纤维可生物降解 天丝纤维有长丝和短纤维 短纤维分普通型 未交联型 和交联型 前者就是TencelG100 后者是TencelA100 两者区别首先从生产工艺上 TencelG100 木浆NMMO溶解过滤纺丝凝固浴凝固水洗干燥卷曲切断成纤维TencelA100 未烘干的纤维丝束交联剂处理高温焙烘水洗烘干卷曲 2020 3 18 11 普通型TencelG100纤维具有很高的吸湿膨润性 特别是径向 膨润率高达40 70 当纤维在水中膨润时 纤维轴向分子间的氢键等结合力被拆开 在受到机械作用时 纤维沿轴向分裂 形成较长的原纤 利用普通型TencelG100纤维易于原纤的特性可将织物加工成桃皮绒风格 交联型TencelA100纤维素分子中的羟基与含有三个活性基的交联剂反应 在纤维素分子间形成交联 可以减少Lyocell纤维的原纤化倾向 可以加工光洁风格的织物 而且在服用过程中不易起毛起球 2020 3 18 12 Tencel纤维聚合度聚合度表示聚合体中分子的大小程度 Tencel纤维的聚合度较高 与原料浆粕的聚合度非常相似 具体如下所示 纤维名称聚合度普通浆粕200 600Tencel纤维500 550普通粘胶纤维250 300高湿模量粘胶纤维350 450强力粘胶纤维300 350波里诺西克纤维500左右 2020 3 18 13 在一般情况下 随着聚合度的提高 纤维具有如下性能 纤维取向度 结晶度提高纤维具有高强 低伸性能纤维耐碱性提高纤维结节强度 弹性模量提高 随着纤维聚合度的提高 纺织品加工的适应性 织物尺寸稳定性 耐洗性也相应提高 作为服装面料也扩大了适应性 2020 3 18 14 Tencel纤维的性能分析 1 较高的干强和湿强 2 Tencel的应力应变特点便它与纤维素纤维间抱合力较大 较易混纺 Tencel纤维3 高湿模量赋于Tencel织物缩水率很低 纱线缩水率仅为 044 4 高强度适于制造超细纤维 适于织造轻薄织物 80g m2 和厚重织物 5 Tencel织物可用传统纤维素纤维的预处理 漂白和染色工艺进行加工 2020 3 18 15 6 Tencel纤维圆形截面和纵向良好的外观使Tencel织物具有丝绸般的光泽 优良的手感和悬垂性 服装具有飘逸感 7 Tencel具有原纤化的特性 易原纤化 摩擦后起毛 呈现出桃皮绒感 天丝纤维截面均一 但原纤间结合较弱且没有弹性 如受机械摩擦 纤维外层会发生断裂 形成长度约1 4微米的毛茸 特别在湿态情况下 更易产生 严重时还会缠结成棉粒 但在湿热的环境下面料会稍微变硬 这是较大的缺点 通过对原纤化的控制 可做成桃皮绒 砂洗 天鹅绒等多种表面效果的织物 形成全新美感 适合开发具有新的细条 光学可变性的新潮产品 2020 3 18 16 天丝纤维的生产工艺 2020 3 18 17 Tencel纤维生产工艺就是用N 甲替吗啉 N 氧化物 NMMO 溶剂的纺丝工艺 其具体方法是把纤维素浆粕与N 甲替吗啉 N 氧化物 NMMO 直接混合 加入添加剂 如CaCl2 和抗氧化剂 如PG 以防止纤维在溶解过程中氧化分解 并调节溶液的粘性和改善纤维的性能 控制水分的含量小于133 使之达到最好不溶解能力 在85 125 下溶解 得到较高浓度的溶液 溶液经过滤 脱泡 在88 125 下用湿法或干法纺丝 在低温水溶或水 NMMO体系凝固成形 经拉伸 水洗 去油 干燥和溶剂回收等工序 制成Tencel纤维 2020 3 18 18 生产Tencel纤维的原材料 以针叶树为原料 采用于喷湿法纺丝 其工艺流程为 浆粕一预混一溶解于氧化胺一除杂一水中凝固一后加工 溶剂NMMO为叔胺氧化物 其中的N O与纤维素上的羟基形成氢键 使纤维素溶解 溶解纤维素的溶剂 有以下四大类 LiCl DMAc TFA CH2Cl2 DMSO PF NMMO H2O 其中使用NMMO H2O的技术最成熟 只有使用它才能实现大批量的工业生产 NMMO回收率大于99 才能保证Tencel纤维生产的经济运行 这也是我们为什么选择NMMO做溶剂的原因 2020 3 18 19 NMMO的制备 制备方法一般为 二乙醇胺加硫酸脱水制成吗啉 再甲基化制成甲基吗啉 然后用过氧化氢氧化 由于NMMO性能不稳定 极易变质 一般都是用时现配 2020 3 18 20 溶解机理 纤维素羟基中氢原子呈酸性性质 NaOH能使浆粕膨润 叔胺氧化物的氧原子有较大活性 当NMMO与纤维素在一起时 纤维素羟基的氧原子与胺氧化物的氧原子先形成强的氧键 使纤维素与NMMO之间形成络合物 在过量的NMMO溶剂化作用下 纤维素逐渐达到溶解 氧化胺具有破坏甚至位于纤维素结晶区的氢键的能力 但NMMO对纤维素的溶解条件是很苛刻的 它紧在一个很窄的范围内溶解纤维素 在含水15 20 时溶解性能最好 可得到30 的纤维素溶液 2020 3 18 21 2020 3 18 22 纺丝液的制备和制丝 2020 3 18 23 溶解 纺丝设备流程图 1 料斗 2 搅拌叶 3 悬浮液 4 螺杆 5 排气孔 6 计量区 7 过滤器 8 静态混合器 9 计量泵 10 导管 11 喷丝头 12 纺丝流体 13 导丝辊 14 凝固浴 15 导丝辊 16 卷绕辊 2020 3 18 24 Tencel纤维在生产过程中条件的控制 1 体系中纤维素含量2 NMMO中结合水的含量3 纺丝液温度4 凝固浴组成及温度5 拉伸比6 喷丝头到凝固浴液面的空气距离 2020 3 18 25 天丝纤维生产流程图 2020 3 18 26 溶剂回收的几种方法 1 凝聚法加入聚丙烯酰胺类絮凝剂 除去其中的固态和胶态的非溶解性杂质 2 过滤法分粗滤和深度过滤两种 主要去除溶液中的固体性杂质 3 离子交换法阴离子交换树脂可以去除溶液中降解的阴离子 使溶液脱色 阳离子交换树脂可以去除溶液中溶解的吗啉 一甲基吗啉和铁铜等阳离子性杂质 2020 3 18 27 4 双氧水氧化法将回收液中的 一甲基吗啉氧化成 O 5 吸附法用活性碳 氧化铝 分子筛和硅藻等来吸附 6 紫外光照射法回收液中含有的微量吗啉极易被氧化成强致癌性的 一亚硝基吗啉 用低压汞灯发出的波长 nm的紫外光照射 可以有效破坏 一亚硝基吗啉 2020 3 18 28 Tencel纤维与粘胶纤维的比较 粘胶纤维和Tencel纤维同属于再生纤维素纤维 毫无疑问 粘胶纤维行业所面临的严峻形势主要还是环境问题 2005年我国生产粘胶纤维118万吨 约占全世界产量的50 大约有1 3的量是低价格出口 污染源则留在国内 环境代价太大了 工艺过程比较 从生产工艺上看 粘胶纤维的生产工艺复杂 所用化学药品多 所需要的设备台数多 碱化 黄化反应均为多相反应 副反应多 不容易控制 粘胶溶液随温度 时间的变化不断地发生皂化 水解反应 难以实现产品质量均一 粘胶工艺总停留时间长约24小时 而Tencel纤维的工艺流程则相对简单 总停留时间只有3 6小时 2020 3 18 29 2020 3 18 30 对环境影响程度比较 粘胶纤维生产的每一生产过程 几乎都有废气产生 据估计 每生产一吨粘胶纤维 大约有150m3气体释放出来 主要是H2S CS2 还有少量的SO2 甲硫醇 糠硫醇等 每生产一吨粘胶纤维通常要排放500 1200吨废水 废水中含有烧碱 硫化物 硫酸 硫酸盐等多种化学成分 其中锌的危害性最大 对淡水植物 浮游生物都有强烈的毒害性 另外还有大量的有毒化合物的废渣排出 尤其对废气的回收治理 目前没有可以经济运行的工业化方法 Tencel纤维的生产符合环保要求 溶剂NMMO几乎是闭路循环 这种新的溶剂法纤维素纤维 2020 3 18 31 合的生产工艺是一种不经过化学反应生产纤维素纤维的新工艺 采用封闭式的溶解 纺丝 溶剂回收工艺流程 耗水量紧为粘胶生产的1 10 排放废水无毒且量少 对环境无污染 产品性能比较 Tencel纤维的化学结构与粘胶纤维基本相同 除了具有天然纤维本身的特性如吸湿性 透气性 舒适性 光泽性 可染色性和可生物降解性外 还具有良好的强伸特性 适宜与其他天然纤维或合成纤维混纺 还能经受剧烈的机械和化学处理 使织物有仿丝 棉 麻 毛等各种手感 2020 3 18 32 根据Tencel纤维的特性和成品的要求 常规Tencel织物的染整加工一般采用前处理 初级原纤化及后续染整加工 Tencel纤维的染整加工技术 2020 3 18 33 由于Tencel纤维纺丝后超分子晶体含有原纤明显 有高取向度 结晶度和高溶胀性 织物润湿后纤维横向增大 织物会变硬 造成擦伤 为防止织物在湿态时受到机械摩擦作用 发生过早不均匀的原纤化及擦伤等问题 根据Tencel特性 采用平幅加工的前处理工艺 Tencel织物的前处理 2020 3 18 34 烧毛烧毛的目的是去除Tencel纤维织物表面不规则的茸毛 以有利于后续染整加工 采用二正二反气体烧毛 车速为90 ll0m min 烧毛质量要求达到3 4级 烧毛机有气体烧毛机 热板烧毛机和圆筒烧毛机 不过工厂中最常用的为气体烧毛机 2020 3 18 35 退浆此纤维属于再生纤维素纤维 布面杂质少 在织造过程中 纱线上施加了油剂 蜡质和浆料 退浆目的是去除Tencel织物上的杂质及纱线上施加的浆料 蜡质等 工艺处方及工艺条件100 NaOH g L l2 16精练剂 g L 4 6净洗剂 g L 1 2温度 100时间 min 60 90退浆后经充分热水洗 冷水洗以洗净浆料 烘干 2020 3 18 36 初级原纤化原纤化 此纤维在湿状态下 受机械力作用表面被拉出细小原纤 能改变织物表面的性能 通过酶处理 去除较长的原纤 进行二次原纤化 可得到桃皮绒效果 初级原纤化的目的是在松弛和揉搓状态下将未被固定在纱线内部的短纤维末端尽量释放出来 使其翘起 织物表面翘起的纤维 在受到更强的机械作用时就会发生更强的纤维原纤化 Tencel织物初级原纤化是整个加工过程中的重要环节 原纤化处理不当会给织物带来折皱 原纤不均匀 原纤化过程是在高温碱性条件下 织物经过高速摩擦撞击 使纤维表面分裂 2020 3 18 37 2020 3 18 38 酶处理酶处理的目的是去除初级原纤化过程中形成的茸毛 使织物表面变得光洁 改变织物手感 提高织物悬垂性及染色性能 在一定程度上减弱了Tencel织物在服用过程中的原纤化现象 2020 3 18 39 工艺处方及工艺条件CellsoftPlusLg L2 3pH值5 5 6 用HAc调节 浴比1 15温度 50 1时间 min 45酶处理一灭活 用纯碱调节pH 8 5 升温8O 15min 一水洗一烘干在整个酶处理过程中要严格控制好酶的用量 处理温度 处理时间 浴比及溶液的pH值等 否则会造成纤毛去除不均匀 织物强力下降严重 2020 3 18 40 氧化剂处理在染色前用氧化剂 如次氯酸钠 对Tencel织物进行处理 可防止绳状染色时产生初级原纤化 工艺处方及工艺条件NaClO 有效氯 g L 2 6pH值8 8 5温度 80时间 min 45 60 2020 3 18 41 染色Teneel是一种纤维素纤维 其染色性与棉 粘胶纤维相似 可用活性染料进行染色 据有关文献报道 单活性基染料不具备防原纤化作用 双活性基或三活性的染料的防原纤化作用是由于它们在纤维素纤维分子链间可形成交联 多官能团活性染料的防原纤化作用随染料浓度的增加而增加 2020 3 18 42 在活性染料染色时 考虑对上染率 匀染性 染色坚牢度和成本等因素 以选用双活性基团活性染料为好 如上海万得化工有限公司生产的MegafixB型活性染料 该染料以一氯均三嗪基团为架桥基 在经过筛选的染料母体上引入乙烯砜硫酸醋基团 它兼有两种活性基团的长处 反应性好 固色率高 染色稳定性好 重现性好 染色时对各工艺参数的依赖性小 对织物的渗透性好 不易产生色点等疵病 2020 3 18 43 鉴于活性染料在Tencel纤维上吸附速度快及上染后染料的移染性差 与棉和粘胶相比 很难用盐进行控制 因此其染色工艺上可采用提高染色温度的措施 如中温型染料的染色由60 提高到80 左右 并在高温时染一定时间再降温至60 后分次加入碱剂使活性染料固色 染色过程控制如图 2020 3 18 44 染色后织物进行充分的皂洗 热水洗 冷水洗 在染色过程中织物表面发生二次原纤化 赋予织物桃皮绒手感的加工要求 2020 3 18 45 后整理1 拉幅 预缩整理Tencel织物经过拉幅 可使布面门幅整齐划一 尺寸稳定 满足成品要求 拉幅过程的张力不能太大 拉幅织物的幅宽应大于成品辐宽的3 5cm 预缩整理是利用机械和物理方法改善织物中经向纱线的织缩状态 也就是使织物的纬密和经向织缩增加到一定程度 使织物具有松弛的结构 经过整理后 织物不但 干燥定形 形变小 而且在润湿后纤维发生溶胀时 由于经 纬间还留有足够的余地 便不再引起织物经向长度的缩短 Tencel织物经过预缩处理 经纬向缩水率有所提高 手感更加柔软 预缩率一般控制在3 5 左右 落布幅宽为成品的幅宽 2020 3 18 46 2 树脂抗皱免熨整理与棉织物一样 Tencel纤维织物树脂抗皱免熨整理后能改善织物的手感 回弹性和悬垂性 从而提高织物的服用价值和产品档次 Tencel纤维织物同样存在纤维素纤维抗皱性差的缺点 作为服用面料 需要进行抗皱整理 据有关文章报道 将醚化2D树脂ArkofixNG HoechstAG公司 对Tencel纤维进行整理 可获得良好的抗皱免熨效果 同时还起到防原纤化作用 2020 3 18 47 工艺流程如下 浸轧整理溶 烘干一焙烘一热水洗一脱水一浸轧有机硅柔软剂整理液一烘干工艺处方及工艺条件 树脂ArkofixNG g L 60 80催化剂 g L 15 20有机硅柔软剂 g L 30 40烘干温度 110焙烘温度 180焙烘时间 S 30 60Tencel纤维织物经抗皱免熨整理后 整理剂与纤维发生交联 不但提高织物弹性 回复角可达280 同时避免织物成衣后在洗涤过程中连续产生原纤化 保持原有光洁风格 2020 3 18 48 染整加工注意问题1 Tencel纤维织物在绳状湿处理过程中为防止布面擦痕 水洗温度应高于40 2 Tencel纤维织物的前处理采用平幅加工 在水浴工序中应先将水加热到40 以上才能投入织物 以防织物擦伤 3 初级原纤化过程中必须充分 使纤维表面长原纤裂离 去除 否则会造成成衣在洗涤过程中再次产生原纤 起毛起球 严重影响成衣外观 2020 3 18 49 4 酶处理过程中 一定要严格控制统一酶的用量 处理温度 时间及溶液的pH值 严格按规定要求操作 否则会造成纤毛去除不均匀 织物张力损失严重 酶失活处理和清洗要充分 5 在Tencel织物染色前用氧化剂处理 可防止或控制Tencel织物在染色和水洗过程中的原纤化 6 Tencel纤维织物可以通过改变染整加工设备和工艺条件得到不同风格的成品 2020 3 18 50 Tencel纤维在生活中的应用及前景 一 天丝纤维在纺织服装中的应用1 天丝及其混纺纱的应用情况2 天丝服装面料二 天丝产业用织物产品三 天丝在服装行业的发展前景1 天丝的开发2 天丝发展前景 2020 3 18 51 天丝最早进入我国是在1997 98年 只有数吨 至今已达年进口量几千吨 进口量还在不断上升 主要是由于 1 天丝产品服用性能非常好 具有柔软 舒适 透气性好 光滑凉爽 悬垂性好 耐穿耐用等特点 2 天丝原料已从最初5美元 公斤 回落到每公斤3美元多些 可以与其他化学纤维竞争 3 天丝适用范围广 几乎可以涵盖纺织各个领域 无论是棉 毛 丝 麻型产品 还是针织或机织领域都可以生产出优质高档产品 2020 3 18 52 一 天丝纤维在纺织服装中的应用 1 天丝及其混纺纱的应用情况 1 天丝 真丝及天丝 绢丝等系列产品 采用天丝A10060s以上高支纱以及天丝 绢混纺纱 2 天丝 麻类产品 有天丝 麻混纺及天丝与麻交织产品 如天丝14s 14s 亚麻 交织布及天丝45s 亚麻55s混纺布 3 天丝牛仔布产品 是天丝主要用途之一 采用16s左右中支纱 制织中 轻磅优良牛仔布 2020 3 18 53 2020 3 18 54 4 天丝棉型机织产品 细支纱产品 有30s 40s天丝及其棉 竹 粘 涤 混纺纱制织的平纹 斜纹类产品 20 30s中支纱制织斜纹 卡其 灯芯绒 细帆布用作休闲服面料 5 天丝棉型针织产品 主要采用天丝A100型30 40s有纯纺及与棉 竹 涤 粘混纺 特别是天丝与竹纤维混纺 给竹纤维纱提供了强力 增加可纺性 一般只要混上30 的天丝就足够了 2020 3 18 55 6 天丝毛型针织产品 天丝在毛针织行业应用十分理想 天丝与羊绒及其它纤维的多种混纺高档针织纱成为我国特有的产品 其采用天丝1 25d 38mm散纤混纺而成 天丝与多种原料的交并纱 如天丝 绢 棉 醋酸 天丝 粘胶丝 醋酸丝 天丝 腈纶 醋酸交并纱 即用单根天丝纱与其他单根原料纱交并而成 采用天丝毛条和其它毛型原料如毛 绢 腈 麻等混纺而成的毛型针织纱 采用新型纺纱技术如喷气纺 赛络纺来加工纯天丝及其混纺 2020 3 18 56 2 天丝服装面料1 华达呢 350g m2 及府绸100 天丝天丝 超细涤纶的60 40混纺交织织物 2 天丝 铜氨纤维交织仿真丝绸 轻磅 250g m2 丝绸用作外衣上装及裙料等 3 天丝 亚麻的50s 50s轻薄运动上衣面料 4 100 轻磅 天丝 匹染单色织物与真丝或亚麻交织混纺织物 用作内衣 裙料等 2020 3 18 57 5 天丝 耐纶单纤丝交织的轻磅织物 6 天丝 棉 氨纶的经纬双向弹性华呢 天丝 棉 耐纶 氨纶双面乔赛 7 天丝 毛华达呢 织物经整理可获得丝毛外观 8 高档牛仔布 55 天丝纤维 30 粗斜纹面料熔融纺丝获得的纤维 15 棉纤维 2020 3 18 58 二 天丝产业用织物产品 1 高质量工作服 防护服 用于恶劣环境中的劳动保护 2 印花毛毯 涂层衬底 阻燃织物等高强稳定吸湿的产业用品 3 地经为天丝的天鹅绒 毛巾等立绒织物 具有良好的吸湿性和手感 4 用作缝纫线 轮胎帘子线等 2020 3 18 59 5 轻薄型卫生用即弃产品 如包扎材料 揩布 尿布 医用织物 6 高强 不变形及热稳定产品 如涂层衬底 7 高强 纯净 无异味 不含化学成分的合成纤维素非织造布 8 香烟过滤嘴