专利名称：由造纸级竹浆粕直接制造再生竹纤维的方法
技术领域：
本发明涉及化学纤维制造业中溶剂法纤维素纤维的制造方法，特别是指一种利用造纸级竹浆粕直接生产再生竹纤维的方法。
背景技术：
我国是一个竹子生长十分普遍、竹子资源丰富的国家，素有“竹子王国”之称，竹林面积约为500多万公顷，占世界总量的30％；并且竹子生长迅速，一般三年就可以成材使用，具有可持续发展性；此外，以竹材为原料制造的再生竹纤维除具有棉、木型纤维素纤维的一般性能外，还具有一些独特的性能，如凉爽、天然抑菌、清香以及负离子效应等。因此，竹材是一种值得推广应用的新型纤维素纤维的原料之一。
将竹材通过粉碎、蒸煮、除砂、精制、多段漂白等工序处理后可制得造纸级竹浆粕，由于这种竹浆粕平均聚合度较高，通常在1000以上，并且α-纤维素含量低，因此只能用于造纸工业，不宜直接用来进行纺丝加工。通常要对造纸级竹浆粕进行一系列变性处理，使竹纤维素的平均聚合度大幅降低、α-纤维素含量提高即制成纤维级竹浆粕后，方能用于加工成纤维。ZL02112175.3公开了将造纸级竹浆粕变性生产成可溶性纤维级竹浆粕的生产工艺，主要包括碱预浸渍、二次蒸煮、平板(带)式洗料、渗漂等多段工序，由于处理工序多，因此处理成本高，若采用纤维级竹浆粕为原料制造再生竹纤维，势必导致纤维的价格偏高。此外，该专利公开的生产工艺会产生大量的废水，不利于环境保护。
目前制造再生竹纤维的方法主要有两种工艺，即传统的粘胶法工艺及绿色环保的溶剂法工艺。河北吉篙化纤有限公司的专利ZL03128496.5及上海月季化纤有限公司的专利CN1465760都采用粘胶法工艺纺丝制造再生竹纤维，其流程长，三废污染严重。东华大学的专利ZL03129531.2采用溶剂法工艺制造再生竹纤维，克服了粘胶法工艺的缺点，但采用纤维级竹浆粕为原料使生产成本偏高。
发明内容
本发明目的是提供一种直接以市售造纸级竹浆粕为原料通过溶剂法工艺制造再生竹纤维的方法，该方法不仅大大降低了原料成本，减少了污染，而且所得纤维的性能更有特色。
为实现这一目的采用如下工艺步骤1.将平均聚合度大于1000的造纸级竹浆粕采用高能射线辐射处理，控制吸收剂量为0.2～100kGy，优选为0.5～50kGy，最优选为2～10kGy2.将1中所述处理后的竹浆粕粉碎后与含水量为20％～40％的N-甲基吗啉氧化物的水溶液和抗氧化剂按5～25∶100∶0.01～0.2的重量比分别加入带搅拌装置的溶解设备中，在70～115℃下搅拌使物料混合均匀后，不断抽真空脱去体系中的水分，生成透明无气泡的纺丝原液；所述的含水量为20％～40％的N-甲基吗啉氧化物的水溶液可以采用含水量为50％的N-甲基吗啉氧化物(NMMO)的水溶液在减压条件下蒸浓，使其含水量为20％～40％。
3.将2中所述纺丝原液经增压后通过预过滤器过滤，在70～110℃下经喷丝头喷出、在N-甲基吗啉氧化物的水溶液中凝固成型、淋洗、卷曲、切断、水洗、上油、干燥后制得再生竹纤维素短纤维；或者4.将2中所述纺丝原液经增压后通过两道预过滤器过滤，在70～110℃下经喷丝头喷出、在N-甲基吗啉氧化物的水溶液中凝固成型、淋洗、上油、卷绕成筒、干燥后制成再生竹纤维素长丝。
在本发明中所述的高能射线可以是γ射线源或电子射线。所述的抗氧化剂可以是没食子酸丙酯、特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯或丁基羟基茴香醚。
本发明的积极效果如下1、目前市场上造纸级竹浆粕售价仅为纤维级竹浆粕售价的三分之一左右，因此，本发明制得的竹纤维与以纤维级竹浆粕为原料采用溶剂法制得的竹纤维相比，生产成本可大幅降低。
2、本发明采用高能辐射对造纸级竹浆粕进行处理，不仅工艺流程短、对环境无污染，而且处理成本低。
3、本发明可以通过控制高能辐射的吸收剂量在较大范围内调节造纸级竹浆粕的平均聚合度，满足不同用途的纤维对原料聚合度的不同要求，处理后的竹浆粕易于在N-甲基吗啉氧化物水溶液中溶胀及溶解，从而可提高纺丝原液的浓度，使生产效率提高。
4、本发明采用两道过滤来加强对纺丝原液的过滤，过滤方式简易可行，解决了造纸级竹浆粕杂质含量较高对纺丝的不良影响，保证了纺丝液的质量，使得纺丝液的可纺性明显改善。
具体实施例方式
通过以下实施例将有助于理解本发明，但不限于本发明的内容。
实施例1将平均聚合度为1200的市售造纸级竹浆粕放入60Coγ射线源中辐照，控制辐照吸收剂量为5KGy，辐照后竹浆粕的平均聚合度下降至690，采用切粕机将处理后的竹浆粕切成4～6cm×4～6cm的小片。
将200kgNMMO水溶液(NMMO和水的重量比为1)在减压条件下蒸浓至135kg，使其含水量为26％(即NMMO的浓度为74％)；将15.7kg上述经辐照处理并切成小片的竹浆粕和135kg已蒸浓的NMMO水溶液置于300立升聚合釜中混合，釜温为80℃。为防止氧化作用，同时加入125g没食子酸丙酯。开启搅拌器并控制其转速为110r/min，待混合均匀后接通真空系统使真空度维持在-9×104Pa，并逐渐升温至100℃。4小时后，当抽出的水量达到20Kg时，停止搅拌及停止抽真空，得到完全溶解的琥珀色透明纺丝原液。
将上述纺丝原液，在纺丝温度为95℃的条件下，经压力为29.4×104Pa的氮气压入增压泵，经增压泵增压后，通过过滤精度为40μm的第一道烛形预过滤器过滤以及过滤精度为20μm的第二道烛形预过滤器过滤后进入计量泵，由1000孔×Φ0.15mm喷丝头喷出，喷出的原液细流经过长度为100mm的气隙后，进入含10％N-甲基吗啉氧化物及90％水、温度为20℃、长度为2m的凝固浴中凝固成形，凝固成形的丝束经淋洗、卷曲、切断、水洗、上油、干燥后制得线密度为1.9dtex、干强为3.5cN/dtex、干态伸长率为10％的再生竹纤维。
实施例2将平均聚合度为1200的市售造纸级竹浆粕放入60Coγ射线源中辐照，控制辐照吸收剂量为30KGy，辐照后竹浆粕的平均聚合度下降为330，采用切粕机将处理后的竹浆粕切成4～6cm×4～6cm的小片。
将200kgNMMO水溶液(NMMO和水的重量比为1，在减压条件下蒸浓至135kg，使其含水量为26％(即NMMO的浓度为74％)；将20.3kg上述经辐照处理并切成小片的竹浆粕和135kg已蒸浓的NMMO水溶液置于300立升聚合釜中混合，釜温为80℃。为防止氧化作用，同时加入125g没食子酸丙酯。开启搅拌器并控制其转速为110r/min，待混合均匀后接通真空系统使真空度维持在-9×104Pa，并逐渐升温至100℃。3.5小时后，当抽出的水量达到20Kg时，停止搅拌及停止抽真空，得到完全溶解的琥珀色透明纺丝原液。
将上述纺丝原液，在纺丝温度为90℃的条件下，经压力为29.4×104Pa的氮气压入增压泵，经增压泵增压后，通过过滤精度为40μm的第一道烛形预过滤器过滤以及过滤精度为20μm的第二道烛形预过滤器过滤后进入计量泵，由1000孔×Φ0.15mm喷丝头喷出，喷出的原液细流经过长度为100mm的气隙后，进入含10％N-甲基吗啉氧化物及90％水、温度为20℃、长度为2m的凝固浴中凝固成形，凝固成形的丝束经淋洗、卷曲、切断、水洗、上油、干燥后制得线密度为1.9dtex、干强为2.8cN/dtex、干态伸长率为9％的再生竹纤维。
实施例3将实施例1所述纺丝原液，在纺丝温度为92℃的条件下，经压力为29.4×104Pa的氮气压入增压泵，经增压泵增压后，通过过滤精度为40μm的第一道烛形预过滤器过滤以及过滤精度为20μm的第二道烛形预过滤器过滤后进入计量泵，由36孔×Φ0.15mm喷丝头喷出，喷出的原液细流经过长度为80mm的气隙后，进入含10％N-甲基吗啉氧化物及90％水、温度为20℃、长度为2m的凝固浴中凝固成形，凝固成形的丝束经淋洗、上油、卷绕成筒、干燥后制成规格为150dtex/36F、干强为3.6cN/dtex、干态伸长率为10％的再生竹纤维素长丝。
实施例4与实施例1基本相同，只是将抗氧剂125g没食子酸丙酯换成125g特丁基对苯二酚。制得的再生竹纤维线密度为1.9dtex、干强为3.4cN/dtex、干态伸长率为10％的。
对比例1将未经辐照处理的平均聚合度为1200的造纸级竹浆粕切成4～6cm×4～6cm的小片，将200kgNMMO水溶液(NMMO和水的重量比为1)在减压条件下蒸浓至135kg，使其含水量为26％(即NMMO的浓度为74％)；将7.3kg上述浆粕小片和135kg已蒸浓的NMMO水溶液置于300立升聚合釜中混合，釜温为80℃。为防止氧化作用，同时加入125g没食子酸丙酯。开启搅拌器并控制其转速为110r/min，待混合均匀后接通真空系统使真空度维持在-9×104Pa，并逐渐升温至105℃。6小时后，当抽出的水量达到20Kg时，停止搅拌及停止抽真空，得到的纺丝原液中仍有未完全溶解的竹纤维素，纺丝原液透明性欠佳，采用实施例1所述方法进行纺丝，纺丝易断头，所得再生竹纤维的线密度为1.6dtex、干强为3.0cN/dtex、干态伸长率为6.5％。
权利要求
1.一种由造纸级竹浆粕直接制造再生竹纤维的方法，其特征在于采用下述(1)～(3)或(1)～(2)和(4)二种方法(1)将平均聚合度大于1000的造纸级竹浆粕采用高能射线辐照处理，使竹浆粕的平均聚合度降低；(2)将(1)中所述处理后的竹浆粕粉碎成小片后与含水量为20％～40％的N-甲基吗啉氧化物的水溶液以及抗氧化剂的重量比依次为5～25∶100∶0.01～0.2，在70～115℃下搅拌混合，抽真空脱去体系中的水分，生成透明无气泡的纺丝原液；(3)将(2)中所述纺丝原液经增压后先后通过两道预过滤器过滤，在70～110℃下经喷丝头喷出、在N-甲基吗啉氧化物的水溶液中凝固成型、淋洗、卷曲、切断、水洗、上油、干燥后制得再生竹纤维素短纤维；或(4)将(2)中所述纺丝原液经增压后先后通过两道预过滤器过滤，在70～110℃下经喷丝头喷出、在N-甲基吗啉氧化物的水溶液中凝固成型、淋洗、上油、卷绕成筒、干燥后制成再生竹纤维素长丝。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的高能射线是γ射线源或电子射线。
3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于辐照吸收剂量为0.2～100kGy。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于辐照吸收剂量为0.5～50kGy。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于辐照吸收剂量为2～10kGy。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的含水量为20％～40％的N-甲基吗啉氧化物的水溶液是将含水量为50％的N-甲基吗啉氧化物的水溶液在减压条件下浓缩而成。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的抗氧化剂是没食子酸丙酯、特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯或丁基羟基茴香醚。
全文摘要
本发明涉及一种化学纤维制造业中再生竹纤维的制造方法。具体地说系选用平均聚合度大于1000的市售造纸级竹浆粕为原料，通过高能射线辐照降聚处理，将处理后的竹浆粕经粉碎后溶解在N－甲基吗啉氧化物水溶液中，制成纺丝原液。该原液经增压后通过预过滤器过滤，在70～110℃下经喷丝头喷出、在N－甲基吗啉氧化物的水溶液中凝固成形、淋洗后，根据相应的常规工艺制得各种规格的长丝和短纤维。该方法直接使用平均聚合度高的造纸级竹浆粕为原料，省去了将造纸级竹浆粕加工为纤维级竹浆粕的多道工序，不仅使生产成本大大下降，还减少了污染，而且更多地保留了原生竹纤维的特色。
文档编号D21H17/00GK1851115SQ200610026768
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月22日 优先权日2006年5月22日
发明者杨革生, 邵惠丽, 胡学超 申请人:东华大学