聚乙烯醇纖維的紡絲原液制造工藝

聚乙烯醇纖維通常以水為溶劑通過(guò)濕法紡絲制備。按照常規(guī)步驟，先制備紡絲原液。制備紡絲原液包括聚乙烯醇的水洗、溶解、過(guò)濾、脫泡等工序。

(一)水洗

水洗的目的是淋洗聚乙烯醇中的游離堿、醛類(lèi)等化合物,使醋酸鈉含量控制在0.2%以下，同時(shí)使聚乙烯醇全部膨潤(rùn),有利于以后的溶解。

聚乙烯醇有顆粒和片狀兩種類(lèi)型,粒狀(或絮狀)聚乙烯醇采用逆流噴淋式在金屬網(wǎng)或水洗機(jī)上水洗，片狀聚乙烯醇采用浸泡式。

水洗后聚乙烯醇的質(zhì)量波動(dòng),直接影響紡絲、拉伸、熱處理等工序的進(jìn)行以及纖維的質(zhì)量。因此,在水洗工序中必須控制原料的膨潤(rùn)度、水洗溫度、水洗機(jī)速度等主要參數(shù)。

(二)溶解

溶解是在間歇式溶解釜內(nèi)進(jìn)行的。為了達(dá)到充分、均勻溶解的目的，水洗后的聚乙烯醇一般含有一定的水分。經(jīng)計(jì)量以后,準(zhǔn)確配置濃度15%~16%的紡絲溶液。溶解時(shí),先在釜內(nèi)加80℃的水,機(jī)內(nèi)抽真空吸入聚乙烯醇,邊攪拌邊溶解，溫度保持在90℃，并可用齒輪泵在溶解機(jī)內(nèi)打循環(huán)，達(dá)到充分溶解的目的。

要制備質(zhì)量均勻、全部溶解的紡絲溶液，必須嚴(yán)格控制溶解溫度、溶解時(shí)間、攪拌速度以及升溫速率等工藝參數(shù)。

1.溶解溫度

聚乙烯醇以水為溶劑可以全部溶解，但必須在70℃以上,其溶解度才能迅速增加。生產(chǎn)中在98℃下溶解，因此溶解機(jī)熱水夾套溫度應(yīng)保持在99~100℃。原液車(chē)間任何時(shí)候都要將儲(chǔ)存溶解后紡絲液的容器和管道保持在這個(gè)溫度。低于此溫度,聚乙烯醇的溶解性降低,黏度急驟升高,會(huì)發(fā)生事故。

2.溶解時(shí)間

在98℃下,全部溶解聚乙烯醇需30~40min,工業(yè)上采用50~70min。

3.升溫曲線(xiàn)的制定

聚乙烯醇在熱水中溶解,可以采用直接快速升溫或者逐漸升溫的方式,最終目的是為了全部溶解,并盡量使溶解在較短的時(shí)間內(nèi)完成。因此,生產(chǎn)中需要通過(guò)摸索找出較合理的升溫曲線(xiàn)而制定溶解的程序。

4.原液的質(zhì)量控制

在溶解工序中,要制備符合紡絲要求的聚乙烯醇原液,主要控制的質(zhì)量指標(biāo)是原液濃度、原液中醋酸鈉含量以及雜質(zhì)和凝膠粒子的含量。

原液濃度直接影響紡絲的線(xiàn)密度。在常規(guī)聚乙烯醇纖維生產(chǎn)中,原液的濃度為15%~16%。這就要對(duì)溶解釜中聚乙烯醇和水的配比進(jìn)行精確計(jì)量和配置。當(dāng)間歇溶解結(jié)束后,馬上取樣分析。在工廠，一般用自流式黏度測(cè)定裝置進(jìn)行檢測(cè)，即以黏度和濃度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式進(jìn)行測(cè)定,由待測(cè)溶液的黏度找對(duì)應(yīng)的濃度。如果測(cè)得的濃度偏高,通過(guò)加水進(jìn)行補(bǔ)正；如果濃度偏低,則只能打開(kāi)溶解釜蓋子,蒸發(fā)掉部分水分,直到濃度符合要求為止。

原液中醋酸鈉的含量影響紡絲及熱處理后纖維的色澤。因此，當(dāng)溶解結(jié)束后,應(yīng)測(cè)定原濃中醋酸鈉含量并進(jìn)行控制。

(三)過(guò)濾和脫泡

經(jīng)過(guò)溶解工序后,原液中尚有部分未全部溶解的凝膠粒子和其他機(jī)械雜質(zhì),并在攪拌下產(chǎn)生大量氣泡，如果直接送去紡絲,會(huì)堵塞噴絲頭或造成大量斷頭。和所有溶液紡絲的工藝要求一樣,原液在送入紡絲前必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾和脫泡。聚乙烯醇紡絲液應(yīng)在98℃下進(jìn)行過(guò)濾和脫泡。

1.過(guò)濾

用二道板框式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，過(guò)濾的動(dòng)力是齒輪泵輸送的392kPa 壓縮空氣。為了保證紡絲所需的原液質(zhì)量，盡量減少雜質(zhì)，在溶解后先進(jìn)入第一道過(guò)濾機(jī)，濾布選用三層絨布和一層細(xì)布，可以除去大量的雜質(zhì)。脫泡后的原液在進(jìn)入紡絲機(jī)前再進(jìn)行二道過(guò)濾，主要起補(bǔ)充過(guò)濾的作用,并除去脫泡中產(chǎn)生的凝膠物，所用濾布為一層絨布和一層細(xì)布。

原液過(guò)濾可以采用恒量過(guò)濾與恒壓過(guò)濾。恒量過(guò)濾就是單位時(shí)間過(guò)濾機(jī)的濾出量固定,而壓力卻在不斷增加。恒壓過(guò)濾是使過(guò)濾壓力保持不變,單位時(shí)間原液的濾出量隨著時(shí)間增加而減少。生產(chǎn)量較大時(shí),恒量過(guò)濾較合適,因?yàn)槊颗和ㄟ^(guò)過(guò)濾機(jī)的時(shí)間是一定的,便于生產(chǎn)能力前后平衡。生產(chǎn)量較小時(shí),則采用恒壓過(guò)濾,可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓力來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)濾時(shí)間，使兩批原液間的過(guò)濾時(shí)間不致太長(zhǎng)。恒量過(guò)濾時(shí)，用溶解機(jī)上的齒輪泵把原液送往調(diào)壓槽，再用過(guò)濾齒輪泵使原液通過(guò)過(guò)濾機(jī)后壓向脫泡桶。隨著過(guò)濾批數(shù)增加，過(guò)濾機(jī)的壓力自然上升,入口壓力升高，達(dá)到工藝設(shè)定的0.392MPa或0.529MPa時(shí)，就必須切換到新的過(guò)濾機(jī)上。拆下的濾布，洗凈后再使用。恒壓過(guò)濾時(shí),由齒輪泵把原液從溶解機(jī)打入中間桶,在中間桶以一定壓力的壓縮空氣使原液通過(guò)過(guò)濾機(jī)后進(jìn)入脫泡桶。

2.脫泡

聚乙烯醇原液脫泡采用常壓靜置脫泡,原液在脫泡桶中靜止4~6h。由于氣泡的密度比原液小,所以能夠自動(dòng)上升到液面而除去。脫泡桶有夾套保溫,使原液溫度保持在98℃。原液經(jīng)脫泡后即送往紡絲機(jī)。原液在脫泡桶中用壓縮空氣加壓,經(jīng)過(guò)兩道過(guò)濾及紡絲調(diào)壓槽,使紡絲機(jī)頭的原液壓力不低于98kPa。紡絲調(diào)壓槽的液面用儀表自動(dòng)控制，以調(diào)節(jié)脫泡桶的壓力,使調(diào)壓槽的液面保持不變,送往紡絲的壓力保持恒定。

脫泡桶用人工切換,決不能使空氣進(jìn)人原液，否則會(huì)造成空料事故，甚至使紡絲全線(xiàn)斷頭。