影响黏胶纤维回潮率的原因及对策

影响黏胶纤维回潮率的原因及对策

陈昔斌

恒天重工股份有限公司

摘要：近年，聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维由于其良好的性能和较低的生产成本，生产规模迅速扩大，在聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维蓬勃发展的冲击下，黏胶基碳纤维的生产规模及产量和以前相比有一定程度的萎缩。随着产量的不断提高,产品回潮率出现波动,成品回潮率偏高的现象较严重,从而影响纤维的纺织加工与使用性能。 针对产量和回潮率间的矛盾,查找导致回潮率不稳定的原因,并采取相应的控制措施和工艺优化,基本解决了这个问题,稳定了粘胶短纤维回潮率,改善烘干机的烘干能力,减少因回潮率不合格造成的隔离返投,提高了粘胶产量。

关键词：粘胶；纤维；回潮率

黏胶纤维是指以黏胶纤维为原料，经过水洗、催化浸渍、预氧化、碳化等工艺制备所得的以碳为主要成分的一种高性能纤维材料，从产品形态来分，碳纤维具有柔软、可编织性好、比重小、纯度高、断裂伸长率大、热传导系数小等特点，以及比表面积大且易活化等特性。与目前市场上常用的聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维相比，虽然黏胶基碳纤维是最早被工业化生产的碳纤维，但其各项性能指标不高，性价比也较低，且黏胶基碳纤维生产成本较高，反应条件苛刻，工艺流程长，因此黏胶基碳纤维不适合大批量生产，生产规模较小，通过黏胶基碳纤维方面被广泛应用。

一、黏胶纤维

黏胶纤维又被称为黏纤，是一种人造纤维，也是现阶段市面上主要的人造纤维，在国内的生产中占据第二大产量。其内部的化学成分，主要是化学浆粕，包含棉浆粕以及木浆粕这两种类型，可以通过化学反应从天然纤维素中分离得到，在我国主要采用棉浆粕。黏胶纤维具有较强的吸湿能力，便于进行染色，不容易起静电，因此，具有较高的纺织性能，被广泛应用于各个领域当中。黏胶纤维是一种纤维素纤维，在使用的过程中会以天然纤维作为主要的原材料，再经过碱化、老化以及磺化的处理，形成一种可融通性的纤维素黄原酸酯，再经过稀碱液进行处理，形成黏胶纤维。不同于传统工艺的操作，采用不同的工艺可以得到不同的黏胶纤维。

二、影响胶纤维回潮率的因素

1、回潮率偏差大的原因。机外空气通过进风口进入烘干机,加热器对其进行加热,形成烘干热风,循环风机对热风加压,把热风输送到匀风板上,经过匀风板的作用,烘干热风穿过纤维层,对纤维层进行干燥,之后这些热风一部分和进风口空气混合,经过热器加热到要求温度,重新进入该干燥循环系统,另一部分从排风口排出。但这种大型烘干机在初期烘干后,回潮率偏差常大于2% ,因回潮率偏差大,使得纤维回潮率不均匀。通过对烘干机风机侧纤维和链板侧纤维回潮率进行试验,风机侧纤维回潮率平均值为11.970%,链板侧纤维回潮率平均值为9.56%,主要是因为新型烘干机的宽度比原烘干机加宽1～2m,但仍采用传统的热风的输送循环方式,热风的穿越路径未改变,导致热风在穿过风机侧纤维层时,烘干热风量变小,热风从风机侧纤维带走的水分较少,但穿过链板侧纤维层时,烘干热风量变大,链板侧纤维中带走水分却较多,从而出现回潮率不均匀的现象。

2、产生回潮率波动的原因。导致回潮率偏高的原因如下:布丝器铺丝不均,纤维层薄厚不均匀,有湿边;二轧车后纤维含水率超过设计值,给烘干机增加了工作负荷;烘干机链板速度慢,湿喂入平、斜帘的速度快,匹配不好,导致纤维层较厚;烘干机链板速度过快,烘干时间过短,烘不干;烘干机ABC段进风、排风量及循环风量不足;作业环境使进风的湿度大温度低。导致回潮率偏低的原因如下:二轧车后纤维含水率过低;链网速度和湿度不匹配,使纤维在烘干机内停留时间过长,烘得过干;产量减少时,各区温度难以达到设定值,温度降不下来;停车时烘干机内遗留的尾产品。导致回潮率波动的原因如下:纺丝、牵伸、切断、精炼工序出现故障导致非计划停车,烘干机内出现短时间无丝情况;纺丝、牵伸、切断单面产生故障,导致纤维总量产生很大的变化;升降温度时,超限度调整,使回潮率产生较大程度波动。

三、纤维回潮率的控制措施

1、控制回潮率偏差大的措施。为使纤维层风量分配均匀,可对匀风板进行科学调整,使风机侧风量大于链板侧风量,通过调整匀风板,减小链板侧烘干热风通风率,使穿过风机侧纤维层和穿过链板侧纤维层的热风量一致,从而实现减小纤维回潮率偏差。 重新设计并制作匀风板,成本高不一定可行,增设新孔和堵孔都存在一定难度,对匀风板本身进行技术改造存在一定困难,最终研究决定,在均风板上设置一层更密集的滤网,实现对热风量的平衡。 首先在烘干机的 B 段开展了试验,把匀风板上开孔多的一侧放在循环风机侧,在链板侧的匀风板上,加设密集滤网,设置完成后,运行观察,回潮率偏差控制效果很好。 通过多次试验,根据烘干机各段风量的不同,最终确定了滤网的目数和在匀风板上滤网铺设宽度。 在烘干机链板侧的匀风板上全部铺设不锈钢密集滤网,宽度为1.5m,在烘干机 A 段匀风板上铺设 8 目的不锈钢滤网,在 B 段铺设 12 目的不锈钢滤网,在 C 段铺设 16 目的不锈钢滤网。 通过减少链板侧烘干热风的风量,使穿过风机侧纤维层和链板侧纤维层的热风风压和风量基本相同,从而有效控制了纤维回潮率偏差的问题。

2、控制回潮率的措施。对回潮率偏高偏低及波动的情况,要分析具体产生的原因,对生产工序强化管理,严格按照操作规程作业,同时,生产中采取一些切实可行的相关措施。 定期检查布丝器的铺丝情况,发现问题要及时进行调整,确保布丝均匀;根据操作规程要求,严格控制二轧车后纤维含水率,定期对纤维含水情况进行检查,,从而使回潮有更好的均匀性;烘干工要在每次手拣回潮情况时做好记录,烘干工要和打包工配合作业,打包工要把包重的变化情况及时通知烘干工,以使烘干工能及时进行工艺参数的调整;为保证系统具有足够的循环风量和排风通畅,对烘干机加热器滤网、风机进行定期清理。

四、黏胶纤维的应用

相比于聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，黏胶基碳纤维具有比强度高、比模量高、润滑性好、耐化学腐蚀性等优异性能，在某些领域得到了应用。

1、隔热保温材料。材料的导热率与其密度成正比，黏胶基碳纤维的石墨化程度较低、密度较小，具有优异的隔热保温性能和耐烧蚀性能，是不可替代的隔热防护耐烧蚀材料。黏胶基碳纤维作为隔热材料和耐烧蚀材料，主要用于国防军工领域和航天领域，是不可或缺的战略物资。在民用市场方面，基于黏胶基碳纤维的柔软性与优良的导电性，黏胶基碳纤维制成的碳带、碳布等单独或与塑料等其他材料复合应用于制作各类加热器。

2、防护材料。利用黏胶基碳纤维良好的导电性能，可以将其用于制造防电磁波和防静电的服装。干燥、低温的环境中容易产生静电，静电会对敏感人群造成伤害，在一些特殊的行业或场合，如化工、油料及其存储场所，特别容易受到静电带来的不良影响，而具有良好导电性能的黏胶基碳纤维可以作为导电纤维织入防静电服装，把产生的静电及时释放、传导出去，防止静电负荷集聚，实现防静电功能。利用黏胶基碳纤维良好的导电性，还可以将其用于生产制造屏蔽电磁波服装。随着经济的发展，电子产品不断增加，电磁辐射也越来越多，过多的电磁辐射会对人体健康造成一定的影响，因此，防电磁波辐射服装应运而生，其能够消除或减少电磁波辐射的透过量。防电磁辐射服装需要具备良好的导电性能、良好的吸湿性和柔软可编织性等，这些条件都是黏胶基碳纤维所具备的。黏胶基碳纤维可采用多种形式与聚合物复合织入防电磁辐射服装，从而发挥较好的电磁屏蔽作用。然而，相比其他原材料，黏胶基碳纤维的成本相对较高，因此其应用范围还不够广。

黏胶基碳纤维作为一种高性能材料，由于其在隔热保温及耐烧蚀等方面具有特殊应用和不可替代性，当前，黏胶基碳纤维仍然具有较大的发展潜力，由于黏胶基碳纤维生产投入多，起点门槛高，开发周期长，国家相关部门应重点扶持 1 ～ 2 家企业进行规模化生产，从而生产出量足质优且能满足我国国防装备生产和经济发展方面需求的黏胶基碳纤维，为国防现代化和经济发展作出更大的贡献。

参考文献

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