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　　文：昂一工程技術(shù) ( 上海 ) 有限公司吳崢

　　Lyocell纖維的成型需要成型擠出物在空氣隙中預(yù)凝固的步驟和纖維素最終在紡絲浴中沉淀的步驟。對于Lyocell纖維來說，只有空氣隙紡絲與一個(gè)接續(xù)布置的沉淀浴相結(jié)合的方法才適用于Lyocell工藝。一種經(jīng)過改進(jìn)的使用紡絲浴槽的方法成為Lyocell技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)歷史上的里程碑，但ONE-A通過持續(xù)不斷的開發(fā)和獲取的知識研發(fā)了更先進(jìn)的方法——“纖維凝聚”。關(guān)于此方法，ONE-A已公布一項(xiàng)專利——紡絲浴與成型制品的加固（專利號：WO 2014/057022）。

　　眾所周知，Lyocell 技術(shù)的基礎(chǔ)是漿粕在 N- 甲基嗎啉 -N- 氧化物（NMMO）中溶解形成紡絲溶液。在紡絲過程中，擠出的成型顆粒通過從纖維素中分離溶劑進(jìn)行沉淀，形成纖維素顆粒。溶劑可以被循環(huán)使用，以形成新的紡絲溶液。

　　與只需要熔融聚合物固化的熔融紡絲工藝相比，Lyocell纖維的成型需要成型擠出物在空氣隙（上期主題）中預(yù)凝固的步驟和纖維素最終在紡絲浴中沉淀的步驟。本期將詳細(xì)敘述Lyocell纖維沉淀的實(shí)用方法和改進(jìn)方法。

　　過去有多種不同的沉淀方法。在Lyocell技術(shù)發(fā)展的早期階段，從業(yè)者很早就發(fā)現(xiàn)直接擠出至紡絲浴的方法（如粘膠生產(chǎn)工藝）不適用于Lyocell纖維，只有空氣隙紡絲與一個(gè)接續(xù)布置的沉淀浴相結(jié)合（也稱為“干噴濕法紡絲”）才適用于Lyocell工藝。空氣隙的高度由噴絲板出口和紡絲浴的上表面之間的垂直距離決定。紡絲浴本身在一個(gè)容器中，通?？梢圆捎梅椒▽諝庀哆M(jìn)行精確調(diào)整。

　　對于第一種方式，更傾向于選擇一個(gè)漏斗狀的容器（底部為紡絲浴出口）。紡絲浴和沉淀的纖維素長絲束從頂部流入底部，兩者均被引出至紡絲浴容器底部。此方法適用于有小型噴絲板的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，若用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，則有較大弊病。

　　為克服漏斗紡絲的弊病（紡絲浴在槽底部的加速流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致紡絲浴容器內(nèi)嚴(yán)重紊流和絲束的斷裂），一種經(jīng)過改進(jìn)的，使用紡絲浴槽的方法隨即出現(xiàn)了。紡絲浴槽在底部（無漏斗）沒有開口，絲束在紡絲浴槽中沉淀，并轉(zhuǎn)向至紡絲浴槽的頂部出料。此方法的結(jié)果是紡絲浴表面光滑，并且有紊流減少的趨勢。此方法毫無疑問是Lyocell技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)歷史上的里程碑，但ONE-A通過持續(xù)不斷的開發(fā)和獲取的知識研發(fā)了更先進(jìn)的方法——“纖維凝聚”技術(shù)，關(guān)于此方法，ONE-A有一項(xiàng)已公布的專利——紡絲浴與成型制品的加固（專利號：WO 2014/057022）。

　　濕法紡絲面臨的問題

　　一個(gè)凝固浴有一個(gè)凝液入口，其中凝液入口有一個(gè)或多個(gè)開口，這些開口被布置在凝固浴的凝液液面以下；尤其一個(gè)紡絲浴系統(tǒng)需要一個(gè)有凝液入口和一個(gè)在紡絲浴中凝固的紡絲絲束的進(jìn)入?yún)^(qū)，其中進(jìn)入?yún)^(qū)需在如下描述的位置：當(dāng)凝液填入紡絲浴時(shí)，液體表面為凝液表面，凝液入口有一個(gè)或多個(gè)開口被布置在進(jìn)入?yún)^(qū)下方，并且入口直接引導(dǎo)紡絲絲束進(jìn)入紡絲浴，這使得新鮮的凝液在操作過程中順著絲束流動(dòng)，并且可以選擇配置一個(gè)液位調(diào)節(jié)器及可能的話，為紡絲浴中紡絲絲束配置帶有不同的凝液成分和方式的額外容器。

　　問題 1. 沉淀?xiàng)l件至關(guān)重要

　　濕法紡絲對沉淀?xiàng)l件要求比較嚴(yán)格，沉淀?xiàng)l件要考慮到溫度、溶劑濃度和添加劑含量，這些對生產(chǎn)的纖維產(chǎn)品達(dá)到特定的質(zhì)量是至關(guān)重要的。ONE-A的紡絲浴系統(tǒng)為紡絲工藝提供了優(yōu)化沉淀槽的可能，以達(dá)到有選擇地影響纖維特性，尤其是纖維原纖化和溶脹的傾向。同時(shí)可以進(jìn)一步精確控制沉淀槽成分，這是因?yàn)長yocell生產(chǎn)中使用的纖維素的溶劑成本高昂。

　　問題 2. 引起紊流增加

　　紡絲浴的高流通量會(huì)導(dǎo)致紡絲浴容器中紊流的增加。紡絲浴的紊流表面以及在紡絲浴容器的內(nèi)部的紊流會(huì)引起絲束的搖擺，這使得絲束有極大的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)粘結(jié)在一起。紊流也會(huì)導(dǎo)致紡絲瑕疵。產(chǎn)生絲束粘結(jié)是一項(xiàng)極為嚴(yán)重的質(zhì)量問題，必須不余遺力地避免此種情況發(fā)生。

　　問題 3. 帶出損失

　　濕法紡絲工藝的內(nèi)在問題是紡絲浴的帶出損失。尤其是在速度提升時(shí)，長絲束往往會(huì)把液體帶出。因帶出導(dǎo)致的紡絲浴的損失不得不由另外的紡絲浴供應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充。ONE-A的紡絲浴系統(tǒng)基于僅有部分紡絲浴被提供給被長絲束“帶出”了的紡絲浴容器的原則。這項(xiàng)基本原則使紡絲浴的流動(dòng)保持在最低限度。

　　問題 4. 絲束轉(zhuǎn)向

　　在紡絲浴容器中，剛剛產(chǎn)生的絲束必須經(jīng)過轉(zhuǎn)向裝置以從容器中帶出絲束進(jìn)行后續(xù)加工。轉(zhuǎn)向裝置最好是固定滑輪——不推薦使用轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪，因?yàn)檫@樣有絲束纏繞的風(fēng)險(xiǎn)。轉(zhuǎn)向力必須保持在最低限度以防止纖維受損。

　　專利有四大關(guān)鍵點(diǎn)

　　為解決以上問題，ONE-A研發(fā)出了紡絲浴與成型制品的加固技術(shù)，該技術(shù)具有四大關(guān)鍵點(diǎn)。

　　關(guān)鍵點(diǎn) 1. 新鮮紡絲浴到絲束的直接輸送

　　使用ONE-A的Lyocell紡絲浴系統(tǒng)，紡絲浴中能獲得一個(gè)特別柔和且無紊流的凝固區(qū)域。紡絲浴容器內(nèi)部的供給管路允許調(diào)節(jié)后的紡絲?。ɡ鋮s至操作溫度且設(shè)定目標(biāo)NMMO濃度）直接輸送到凝固區(qū)域。通過此布置方法，絲束被盡可能有效地沉淀。

　　直接供料可以被立即應(yīng)用于紡絲浴表面之下，以達(dá)到最大沉淀速度。如有需要，紡絲浴的供料可以位于絲束進(jìn)入紡絲浴的進(jìn)口的下游任何其他位置（例如，在轉(zhuǎn)向輪的區(qū)域）。這個(gè)布置為絲束提供了更溫和的沉淀?xiàng)l件。

　　關(guān)鍵點(diǎn) 2. 絲束轉(zhuǎn)向裝置支持

　　由于與紡絲浴進(jìn)行了“潤滑”，在轉(zhuǎn)向點(diǎn)附近的供給紡絲浴增加了額外的優(yōu)點(diǎn)，即能減少絲束和轉(zhuǎn)向部件之間的摩擦。這種安裝方式同時(shí)也有利于形成一個(gè)光滑的紡絲浴表面。這是因?yàn)榧徑z浴是在表面之下的深處進(jìn)行供料。同時(shí)也避免了因紡絲浴紊流出現(xiàn)的紡絲問題。

　　關(guān)鍵點(diǎn) 3. 空氣隙高度的外部控制——容器無提升裝置

　　由于紡絲浴到絲束的直接供料，極大減少了到紡絲浴容器的供給量，這為減少紡絲浴容器內(nèi)部的紊流起到了積極作用。

　　為了保證在紡絲浴供料流量減少的情況下紡絲浴的一個(gè)恒定液位（一個(gè)恒定的空氣隙），需安裝一個(gè)外部液位調(diào)節(jié)器以在無需紡絲浴容器降低或升高的情況下達(dá)到外部紡絲浴液位的可靠調(diào)節(jié)。因?yàn)橛辛送獠恳何徽{(diào)節(jié)器，紡絲浴容器無需昂貴的提升裝置。利用這一原理，就有可能只需輸送那部分被絲束“帶出”的新鮮紡絲浴到沉淀區(qū)域。

　　關(guān)鍵點(diǎn) 4. 對沉淀 / 多級沉淀有針對性的支持

　　沉淀速度取決于個(gè)別參數(shù)。最重要的參數(shù)是紡絲浴中的溶劑濃度。濃度越高，初生絲束完全沉淀的時(shí)間越長。

　　沉淀速度是有關(guān)Lyocell纖維原纖化的內(nèi)在趨勢的最重要因素之一。多份研究表明凝固速度的降低會(huì)降低Lyocell纖維原纖化的傾向。從業(yè)者實(shí)施過多種方法，其中一種是在首次凝固時(shí)使用酒精，一種是提高溫度或是提高在第一個(gè)凝固步驟時(shí)的紡絲浴濃度。

　　ONE-A的紡絲浴系統(tǒng)專利為在不同凝固條件下進(jìn)行凝固提供了機(jī)會(huì)。例如，一個(gè)兩步法的凝固工藝，先在溶劑含量高的第一步（如>30%溶劑），然后在溶劑含量較低的第二步（如<25%）實(shí)施。這個(gè)布置先讓部分凝固，隨后在第二步進(jìn)行最后的凝固。

　　五大優(yōu)點(diǎn)助力Lyocell纖維更有競爭力

　　ONE-A的紡絲浴與成型制品的加固技術(shù)使得纖維質(zhì)量更加均勻，操作更加簡單，操作過程更加經(jīng)濟(jì)（紡絲浴中NMMO含量高），且可定制纖維特性。具體來說，該技術(shù)具有五大優(yōu)點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn) 1. 為每一束絲束提供均勻的紡絲浴

　　由于紡絲浴流的精確性與流體的增強(qiáng)型分布，每一絲束都在相近的條件下進(jìn)行沉淀。這能使纖度分布非常均勻（纖維偏差%cv），同時(shí)也能讓纖維特性均勻（強(qiáng)度和伸長率）。

　　優(yōu)點(diǎn) 2. 更高的洗滌效率

　　由于紡絲浴到絲束的直接供料，洗滌效率隨之提高，因?yàn)榕c一般紡絲浴系統(tǒng)相比，可從絲束中萃取更高的溶劑成分。紡絲浴容器的更高洗滌效率減少了在紡絲浴容器下游的水洗工序所需的停留時(shí)間。

　　優(yōu)點(diǎn) 3. 增強(qiáng)纖維質(zhì)量相匹配的沉淀?xiàng)l件

　　多級的紡絲浴系統(tǒng)為根據(jù)特殊需求生產(chǎn)不同特性的Lyocell纖維（如，低原纖化）提供了機(jī)會(huì)。

　　優(yōu)點(diǎn) 4. 紡絲浴容器的簡單設(shè)計(jì)

　　外部液位調(diào)節(jié)器能以一個(gè)更簡單的方式調(diào)節(jié)紡絲浴的液位，無需成本高昂的容器提升裝置。所以紡絲浴容器的設(shè)計(jì)十分簡單。

　　優(yōu)點(diǎn) 5. 減少紊流和帶出損失

　　紡絲浴對絲束的直接供料減少了紡絲浴的需求量。較低的新鮮紡絲浴需求量幫助減少了紡絲浴容器中的紊流，因此也降低了紡絲瑕疵和絲束粘結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。另外，來自紡絲浴容器的絲束出口處的刮條也能額外降低新鮮紡絲浴的需求量。

　　為了保證客戶能使用ONE-A的技術(shù)，ONE-A將提供所需的專有技術(shù)和專利。法律基礎(chǔ)為一份由客戶和ONE-A簽訂的“技術(shù)與專有技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同”。這份合同允許客戶使用ONE-A的Lyocell工藝，但同時(shí)也代表著客戶有義務(wù)對第三方進(jìn)行技術(shù)保密并禁止其使用。譬如“，保定天鵝纖維有限公司”和“山東英利實(shí)業(yè)有限公司”就與ONE-A在中國建立了該合同伙伴關(guān)系。

　　建立強(qiáng)大且互信的合作關(guān)系將會(huì)讓客戶與ONE-A互利共贏。

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