专利名称：使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法
使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法
技术领域：
本发明是关于一种使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法，尤其指一种 具有低制造成本及不会造成环境污染的环保制程，其制得的不织布成品属于长纤维型态， 而具有良好的透气性与吸水率等物性，可被应用于纺织品、医疗卫生材料、过滤材料、生物 科技材料及光电晶圆擦拭等用途上。
背景技术：
目前人造合成纤维所制成的不织布，是由熔融的高分子聚合原料，以直接挤出法 (spimlaid)经过挤出延伸形成连续的长纤维后，再将其堆栈成网形而成，因此该长纤维能 赋予不织布具有良好的透气性与吸水率等物性，故已大量地被广泛应用在诸如卫生用品、 擦拭材、医疗防护与过滤材等领域上；另前述直接挤出法所生产的不织布产量，其市占率根 据美国不织布工业协会(INDA)的统计，已从1994年的33. 5% (第二位)成长至2009年的 43.7% (第一位)，整体的产量并达到每年2. 7百万吨，而其生产中所使用的最大量原料，依 序为聚丙烯(PP)、聚酯(PET)、聚乙烯(PE)与尼龙(Nylon)，共计占总使用量的96%，故当 这些大量人造合成纤维不织布经使用后成为废弃物时，由于无法被自然环境分解，反而对 环境产生巨大的不良冲击结果，再者，这些人造合成纤维的原料亦非取之不尽，伴随着石化 原料的短缺，其取得的成本也会逐渐升高，近来生产不织布的业者，乃进而逐渐转向使用天 然原料来取代人造合成纤维原料，但却又发现该天然素材所生产制造不织布的方式，因必 须采用制程较长的湿式法或水针法才能达成，除成本较直接挤出法为高之外，其纤维型态 又属于短纤维，致使不织布产品的透气性与吸水率等性能被减弱，因此，如何以天然纤维原 料及低成本制程来制得长纤维型态的不织布产品，便成为急待突破的要务。
发明内容本发明的主要目的在提供一种使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法， 其是以木浆(pulp)为原料而加入氧化甲基玛琳(N-methylmorpholineN-oxide，简称ΝΜΜ0) 溶剂，使其相混合溶解成黏液(dope)，再以熔喷方式(meltbrown)将该黏液从纺口挤压出 来形成纤维素丝束，并经由喷出水雾使纤维素丝束凝固再生，最后经水洗、水针轧、干燥及 卷取等程序后，而制得具有连续长纤维型态的天然纤维素纤维不织布，由于该制程短使得 制造成本降低，且因使用无毒性的氧化甲基玛琳作为溶剂并能充分循环使用，而成为不会 对环境造成污染的环保制程。本发明的另一目的乃在提供一种使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方 法，依该方法所制得的天然纤维素纤维不织布，属于连续长纤维型态，除具有与人造合成纤 维不织布相同的良好透气性与吸水率等物性外，其使用后成为废弃物时，能在环境中自然 分解，而不会对环境造成破坏。本发明的技术方案为一种使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法，其 步骤包含
a.以木浆为原料；b.加入氧化甲基玛琳溶剂(N-methylmorpholine N-oxide，简称ΝΜΜ0)及苯基恶 唑安定剂(l，3-phenylene-bis 2-oxazoline,BOX)于木浆中，以50°C 80°C低温进行高速 搅碎，再以80°C 120°C加热在5 10分钟内蒸发溶解混合后的水份并排除至5% 13% 而形成黏液(dope)；c.以熔喷方式(meltbrown)将该黏液从纺口挤压出来形成纤维素丝束；及d.喷出水雾使该纤维素丝束凝固再生，再依序经水洗、水针轧、干燥及卷取等程 序，即可制得具有连续长纤维型态的天然纤维素不织布。其中，该木浆原料为选用α-纤维素含量在65%以上的长、短纤维的木浆或纸浆 纤维素，且其纤维素聚合度介于500 1200。其中，该氧化甲基玛琳溶剂的浓度为45% 75%。其中，该步骤b中黏液的纤维素含量为6wt% 15wt%，黏液的黏度为300 3000 (poise)，黏液的透光指数为1. 470 1. 495，黏液的熔融指数为200 1000。其中，步骤d中该天然纤维素不织布的卷取速度为每分钟2 200公尺。其中，步骤d中该天然纤维素不织布的基重为10g/m2 300g/m2。其中，步骤d中该天然纤维素不织布的机械方向(MD)拉伸强度为Mkgf以上，而 垂直方向(⑶)的拉伸强度为^gf以上。其中，步骤d中该天然纤维素不织布的纤维纤度为1 15um。其中，步骤d中该天然纤维素不织布的透气度为100 3500 (cm3/cm2/min)。其中，步骤d中该天然纤维素不织布的吸水率为300% 2000%。本发明一种使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法，其优点及功效在 于该方法制程短使得制造成本降低，且因使用无毒性的氧化甲基玛琳作为溶剂并能充分 循环使用，而成为不会对环境造成污染的环保制程。依该方法所制得的天然纤维素纤维不 织布，属于连续长纤维型态，除具有与人造合成纤维不织布相同的良好透气性与吸水率等 物性外，其使用后成为废弃物时，能在环境中自然分解，而不会对环境造成破坏。
图1是本发明的制造流程方块图。图2是本发明所使用氧化甲基玛琳溶剂(N-methylmorpholine N-oxide，简称 ΝΜΜ0)之化学结构图。图3是本发明中熔喷纤维素丝束的作动示意图。图4是本发明的制造流程示意图。图5是本发明所制得天然纤维素不织布的外观示意图。图中具体标号如下1-齿轮泵 2-模具3-纺嘴管 D-黏液H-热空气
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。请参阅图1至图5所示，本发明使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法， 其步骤包含a.以木浆(pulp)为原料；选用α -纤维素含量在65%以上的长、短纤维的木浆纤 维素，其纤维素聚合度(degree of polymerization，简称DP)介于500 1200 ；b.加入氧化甲基玛琳溶剂(N-methylmorpholine N-oxide，简称ΝΜΜ0，其化学结 构如图2所示)及苯基恶唑安定剂(1,3-phenylene-bis 2-oxazoline，BOX)于木浆中，使 其相混合溶解成黏液(dope)；其是利用卧式调浆机，将该木浆纤维素、氧化甲基玛琳溶剂 及苯基恶唑添加剂一起置入后，以60V 80°C低温进行高速搅碎，并借由氧化甲基玛琳对 纤维素膨润性大、溶解性高及溶解速率快等功效，来达成快速相互混合溶解，再利用真空薄 膜蒸发器以80°C 120°C加热，在5分钟内蒸发溶解混合后的水份排除至5 13%，即可形 成黏液(dope)；c.以熔喷方式(meltbrown)将黏液从纺口挤压出来形成纤维素丝束；如图3所 示，该黏液D由齿轮泵1打入纺口模具2内，再进入纺口模具2的纺嘴管3中，借由热空气 H持续灌入纺口模具2后，并从纺嘴管3周围排出的气流作用，迫使黏液D从纺嘴管3中被 熔喷挤压出外部形成纤维素丝束；及d.喷出水雾使纤维素丝束凝固再生，再依序经水洗、水针轧、干燥及卷取等程序 (如图4所示)，即制得具有连续长纤维型态的天然纤维素纤维不织布(如图5所示)。其中，步骤b所加入的苯基恶唑安定剂(l，3-phenylene-bis 2-oxazoline, BOX) 可降低纤维素黏液的色泽及聚合度的衰退，而该氧化甲基玛琳溶剂的浓度为45% 75% 且为无毒性溶剂，于水洗过程中被洗出后，再经过滤、脱色及减压浓缩蒸馏后可被回收再使 用，其损耗率低且回收率可达99. 5%以上，不但可降低制造成本，亦不会造成环境的污染， 完全符合环保制程的规范。又步骤b中该黏液的纤维素含量为6wt% 15wt%，其黏液的黏度为300 3000 (poise)，而黏液的透光指数为1. 470 1. 495以及黏液的熔融指数为200 1000。另步骤a中所使用的木浆也可更为α -纤维素含量在65%以上的长、短纤维的纸 浆。为进一步证明本发明的特点及实施功效，乃进行完成各项试验实例并说明如后首先，如表一中样品1至样品10的黏液组成表所示，其是分别将聚合度为650 1050的木浆纤维素与氧化甲基玛琳(NMMO)溶剂，于60°C 80°C下高速搅拌成浆液，然后利 用真空薄膜蒸发器蒸发多余的水份，以80°C 120°C加热，5分钟内排除水分至5% 13%， 即可将纤维素溶解成黏液(dope)，接着，以熔喷方式(meltbrown)将黏液经纺口挤压形成 纤维素丝束，再喷出水雾使纤维素丝束凝固再生，并依序进行水洗、水针轧、干燥及卷取后， 即完成表一中样品1至样品10的各黏液组成表。表一样品1至样品10的黏液组成表
权利要求
1.一种使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法，其特征在于其步骤包含a.以木浆为原料；b.加入氧化甲基玛琳溶剂及苯基恶唑安定剂于木浆中，以50°C 80°C低温进行高速 搅碎，再以80°C 120°C加热在5 10分钟内蒸发溶解混合后的水份并排除至5% 13% 而形成黏液；c.以熔喷方式将该黏液从纺口挤压出来形成纤维素丝束；及d.喷出水雾使该纤维素丝束凝固再生，再依序经水洗、水针轧、干燥及卷取程序，即可 制得具有连续长纤维型态的天然纤维素不织布。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该木浆原料为选用α-纤维素含量在 65%以上的长、短纤维的木浆或纸浆纤维素，且其纤维素聚合度介于500 1200。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该氧化甲基玛琳溶剂的浓度为45% 75%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该步骤b中黏液的纤维素含量为6wt% 15wt%，黏液的黏度为300 3000，黏液的透光指数为1. 470 1. 495，黏液的熔融指数为 200 1000。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中该天然纤维素不织布的卷取速 度为每分钟2 200公尺。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中该天然纤维素不织布的基重为 10g/m2 300g/m2。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中该天然纤维素不织布的机械方 向拉伸强度为Mkgf以上，而垂直方向的拉伸强度为^gf以上。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中该天然纤维素不织布的纤维纤 度为1 15um。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中该天然纤维素不织布的透气度 为 100 3500cm7cm2/min。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中该天然纤维素不织布的吸水率 为 300% 2000% ο
全文摘要
本发明是提供一种使用湿式熔喷方式制备天然纤维素不织布的方法，是以木浆(pulp)为原料而加入氧化甲基玛琳(N-methylmorpholine N-oxide，简称NMMO)溶剂，使其相混合溶解成黏液(dope)，再以熔喷方式(meltbrown)将该黏液从纺口挤压出来形成纤维素丝束，并经由喷出水雾使纤维素丝束凝固再生，最后经水洗、水针轧、干燥及卷取等程序后，即可制得具有连续长纤维型态的天然纤维素纤维不织布。
文档编号D01D5/06GK102127842SQ201010000630
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者周文东, 赖明毅, 黄坤山 申请人:聚隆纤维股份有限公司