一种消光超细型高强低伸粘胶纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及粘胶纤维及制备，尤其涉及一种消光超细型高强低伸粘胶纤维及其制 备方法，属于纺织纤维加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前纺织纤维原料主要分为以棉、麻等为代表的天然纤维原料，以涤纶、腈纶等为 代表的石油基纤维原料，以及以天然纤维素材料为原料再生而成的粘胶纤维等生物基纤维 原料。目前，随着土地资源的稀缺及人力资源的紧张，棉花种植面积呈逐年下降趋势，棉花 产品将不能满足人们生活水平日益增长的需要；而随着石油储量的日渐减少和人们对纺织 品舒适性、功能性、环保型意识的不断增强，以可再生性资源为原料生产的粘胶纤维越来越 多的受到重视。对于粘胶纤维而言，作为天然再生纤维，它既有天然纤维的品质，又具有优 良的可加工性，其结构组成与棉相似，不仅具有吸湿性高、透气性好、穿着舒适、易染色、耐 高温性强等多种特性，同时，又具有棉花所没有的悬垂性和柔软性，当然，由于粘胶纤维具 备的这些优异性能，近年来发展十分迅速，特别是普通品种的粘胶纤维规模正在急剧的膨 胀，这一现象造成了原材料供应紧张，市场恶性竞争激烈，与此同时，更限制了下游新型纺 织品的开发和产业升级。
[0003] 基于上述情况，为促进粘胶纤维行业的持续发展，生产差别化、功能化的粘胶纤维 已成为目前行业新标。专利文献CN102296373A (-种超细高强高模粘胶纤维的生产方法， 2011. 12. 28)公开了一种结构均匀、纤维强度和模量高出常规品种50%以上的一种粘胶纤 维，制得的粘胶纤维的纤维强度为0. 44~0. 78dtex、干强彡3. lcN/dtex (厘牛/分特)、湿 强多 2. lcN/dtex、湿模量多 0? 5cN/dtex、白度多 82. 0%〇
[0004] 专利文献CN1632189 (-种高白强力细旦粘胶短纤维及其生产工艺，2005. 06. 29) 公开了一种纤度细、强度高的粘胶短纤，由其加工的服装面料较普通粘胶纤维而言具有强 度高、耐磨性强、手感细腻、抗褶皱性、耐多次变形等优点，还可用于纺织高支纱织制品。
[0005] 专利文献CN102251301A(-种超细旦高强粘胶纤维生产工艺，2011. 11. 23)公开了 一种纤度低、强度高的粘胶纤维的制备方法，可获得纤度为1. 11分特和强度大于2. 9 cN/ dtex的粘胶纤维。
[0006] 仅上述公开的专利文献可以获知，为制得差别化、功能化的粘胶纤维，现有技术均 是通过改变生产工艺的方式来实现的，其中，涉及有原材料、粘胶成型及其工艺参数的改变 等等，获得的粘胶纤维较普通粘胶纤维均在纤度和强度上进行了适当优化，但对于日益激 烈的市场竞争来说，差别化的粘胶纤维并没有更大限度的满足下游新型纺织品的开发和产 业升级，尤其是同样以天然纤维素材料为原料再生而成的天丝、莫代尔、铜氨纤维等纤维原 料的发展，使得粘胶纤维的市场占有率日趋降低。如：专利文献CN101130885 (麻材粘胶纤 维的制备方法及制备的麻材粘胶纤维，2008. 02. 27)公开了一种利用麻材植物生产的粘胶 纤维及其制备工艺，工艺简单，物料消耗低，而且生产的麻材粘胶纤维具有优良的白度、强 度和纤维伸长等性能，通过该工艺制备获得的麻材粘胶纤维满足干断裂强度多1.820 cN/ dtex，湿断裂强度彡1. 12 cN/dtex，干断裂伸长率彡15. 4%，线密度偏差率±6. 00%，长度 偏差率±6.00%，超长纤维率彡1.0%，倍长纤维彡18.0mg/100g，疵点彡llmg/100g，残硫 18.0mg/100g〇
[0007] 以莫代尔纤维为例，我们知道，莫代尔纤维是以欧洲榉木为原料，制成木质浆液 后经过专门的纺丝工艺制作而成的，与棉一样同属天然纤维原料，莫代尔纤维的整个生产 过程中没有任何污染，它的干强接近于涤纶，湿强要比普通粘胶纤维提高了许多，不论是光 泽、柔软性、吸湿性、染色性、染色牢度均优于纯棉产品，用它所做成的面料，不仅展示了一 种丝面光泽，更具有宜人的柔软触摸感觉和悬垂感以及极好的耐穿性能，是一种理想的环 保型纤维素纤维。但由于莫代尔纤维纺织技术成本昂贵，市面上流通的莫代尔基本上属于 莫代尔和棉混纺，或者直接拿粘胶(人棉）纤维来冒充莫代尔。
[0008] 为此，我们需要找到一种区别于天然纤维原料和石油基纤维原料，性能又优于差 别化粘胶纤维的新型粘胶纤维，不仅能满足人们对天然产品(如：莫代尔纤维）的要求，还能 适用于工业化的持续生产，为企业带来较大的经济效益，当然，这也是粘胶纤维行业能持续 发展的必然趋势。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种消光超细型高强低伸粘胶纤维，该粘胶纤维有别于传 统粘胶纤维产品和棉纤，是通过技术创新而实现的新型纤维品种，具有区别于普通粘胶纤 维和莫代尔纤维的指标体系，其产品不仅表现出了莫代尔纤维高强、低伸的纤维特征，还表 现出了较棉纤和莫代尔更好的亲肤性，能有效地替代现有莫代尔纤维，且生产成本较莫代 尔低，具有良好的经济和社会效益。
[0010] 本发明是通过下述技术方案实现的：一种消光超细型高强低伸粘胶纤维，它是浆 柏原料依次经浸渍、研磨、压榨粉碎、搓揉、降聚、黄化、溶解、过滤、脱泡、熟成、纺丝牵伸和 后处理后得到的，所述消光超细型高强低伸粘胶纤维满足以下技术指标： 纤度 〇? 8 ~1. 11 dtex ; 干断裂强度多3. 10 cN/dtex ; 湿断裂强度多1. 60cN/dtex ; 湿状态下产生5%伸长率所需的强度多0. 55cN/dtex， 干断裂伸长率11. 0~19. 0% ; 湿断裂伸长率16. 0~21. 0% ; 结晶度40. 0~45. 0% ; 径向水膨润度22~26% ; 消光剂含量〇. 8~5%。
[0011] 所述的浆柏原料包括棉浆、竹浆、木浆、麻浆中的一种或者两种以上的组合，在实 际应用时，棉浆、竹浆、木浆、麻浆可按任意比例进行混合，原料来源广，且对甲纤含量要求 不高，可有效降低原料成本。
[0012] 所述浆柏原料的聚合度为650~1200。
[0013] 进一步优选，所述的粘胶纤维还满足以下技术指标： 白度彡85%; 线密度偏差率< ±11.0%; 残硫< 12. 0mg/100g ; 长度偏差率彡±11.0%; 超长纤维率< 0. 5% ; 倍长纤维< 4. 0mg/100g ; 疵点彡 4. 0mg/100g。
[0014] 本发明的另一目的在于提供一种消光超细型高强低伸粘胶纤维的制备方法，该制 备方法以浆柏作为生产原料，通过粘胶制备、纺丝工艺和后处理后制得粘胶纤维，生产过程 中，仍保留了二次反应显微镜截面积，且该界面的内外层面积比例明显区别于莫代尔纤维 和普通粘胶纤维的二次反应痕迹，确保了该产品具有高强、低伸的特点，同时还具有适当的 吸水性以及显著的纤维亲肤性。
[0015] 所述的消光超细型高强低伸粘胶纤维的制备方法具体步骤如下： A. 将浆柏原料浸渍于装有碱液的浸渍桶中，由研磨机研磨后制成浓度为3~6%的浆 粥，在实际生产时，将浆柏原料首先放在喂机柏上，设定一定的投料速度(如40kg/min)后， 再加入至浸渍桶中，研磨的目的是通过机械作用对纤维进行开松和分散，从而提高纤维素 的碱化速度及碱化率； B. 将步骤A制得的浆粥送至压榨机，经压榨后送至粉碎机进行粉碎，获得碱纤维素，将 该碱纤维素送至揉搓机，处理后获得浓度为30~40%的浆粥，在该步骤中，压榨机能除去多 余的碱液，多余的碱液能够回收利用，处理方式是使用滤网60~120目、真空度-0.4~-0.1 MPa的过滤机去除碱液中多余的半纤维素后回收碱纤维童，揉搓机使用双螺杆设备，可 使纤维分丝、帚化，达到破坏纤维素纤维细胞壁的作用，去除纤维素中的小分子，从而提高 纤维素反应性能，提高纤维素结合碱含量，达到6~8% (质量百分比）； C. 将步骤B制得的浆粥与碱液混合后送至反应器，在反应器中加入纯氧，降聚后获得 聚合度为400~600、甲纤纯度为98. 0~98. 5%的碱纤维素，在该步骤中，加入纯氧的目的 是氧化降聚，经降聚后，碱纤维素聚合度由650~1200降为400~600。
[0016] D.将步骤C制得的碱纤维素送至黄化机，在黄化机中加入二硫化碳，经黄化反应 后，将黄化反应得到的纤维素磺酸酯与溶剂溶解，制得浓度为9. 0~10. 0%的纤维素磺酸酯 溶液； E.将步骤D制得的纤维素磺酸酯溶液经过滤、脱泡、熟成后，加入消光剂得到纺丝原 液，再将获得的纺丝原液经纺丝牵伸和后处理后制得粘胶纤维。
[0017] 在所述的步骤A中，所述的碱液为浓度110~240g/L的氢氧化钠溶液，浸渍碱液 的温度为30~60°C，浸渍时间为50~90min。在实际使用时，碱液浓度过高，所得纤维素 磺酸脂溶解度会降低，粘胶过滤困难；碱液浓度过低，浆柏原料膨化度过高，压榨困难；温 度过高，纤维素降聚快，加速副反应，影响粘胶过滤；温度过低，浆柏膨化度高，压榨困难。
[0018] 为更好的实现本发明，在所述的步骤A中，所述的研磨机设于连接浸渍桶与压榨 机的管道内。
[0019] 为达到更好的碱化率，在所述的步骤A中，所述浆粥的温度为30~60°C，所述研磨 机的研磨时间为10~40s。
[0020] 在粘胶纤维的制备领域，浆粥通过压榨机压榨后的物质可分为两部分，一部分是 夹杂着纤维和杂质的多余碱液，另一部分是压出了多余水分的固态和液态的混合物，即碱 纤维素，在所述的步骤B中，所述压榨机的压榨温度为57~63°C、压榨倍数为2. 2~2. 8。
[0021] 压榨是将浆柏经浸渍后把多余的碱液、半纤维素、杂质压出，提高碱纤维素纯度， 压榨的程度用压榨倍数即用浆柏压榨后的质量和浸渍前干浆和质量之比值表示；经压榨 后的碱纤维素十分紧密、板硬、表面积变小，不利于后期的加工，粉碎的目的是使碱纤维素 成为细小、松散的肩状，增大了表面积，有利于后期工序加工的均匀性，粉碎程度的表示方 式之一碱纤维素的定积重量，本发明中简称为粉碎度，是指碱纤维素粉碎后，单位体积的重 量，一般以g/L表示，碱纤维素粉碎效果越好，则定积重量越小，其表面积越大。
[0022] 在所述的步骤B中，浆粥经压榨后被送至粉碎机进行粉碎，所述粉