专利名称：卷曲溶纺纤维素纤维的制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及卷曲纤维素纤维的制造，具体地，本发明涉及用一种方法对生产的纤维素纤维的卷曲，该方法包括从溶于有机溶剂尤其是氧化胺溶剂中的纤维素溶液纺成连续的纤维素长丝。用这种方法制成的纤维素是已知的溶纺纤维素，在下文中称为溶纺纤维素(sol-vent-spun cellose，或lyocell)。本发明还涉及提供从卷曲的连续丝制得的有用的短纤维长度的纤维。
溶纺纤维素丝的制备在例如美国专利No.4,416,698中有描述，其内容在此引用作为参考。本专利公开了一种将纤维素溶解于合适的溶剂如叔N-氧化胺中而生产纤维素丝的方法。
将纤维素的热溶液通过含有喷嘴的合适的模具组件而挤出，从而产生长丝原料，长丝原料再通过水以便从挤出的长丝中溶滤掉氧化胺溶剂。
通过喷丝板对溶液或液体进行挤出或纺丝而形成长丝，从而生产出人造长丝原料，这一点是众所周知的。起初，只能制备较少数目的单丝，其中长丝被单个地卷绕起来以用作连续长丝原料。这表明，能够生产的连续丝的数目基本上由在干燥之前或之后能够被单个卷绕的长丝的数目所决定。
但是，如果纤维是以丝束形式生产或以短纤维形式生产，那么便需对能够同时生产的长丝的数目应用不同的标准了。丝束基本上由一束大体平行的、不必单个处理的长丝组成。短纤维基本上由一束长度较短的纤维组成。短纤维的生产可以通过切断干的丝束，或者通过形成丝束并在丝束未干之时切断丝束，然后干燥切断的短纤维束。
因为在丝束产品或短纤维产品的情况下不必处理单个长丝，所以可以同时生产大量的长丝。
这样，在干燥之前或之后可以切断纤维素长丝的丝束，从而形成所需的具有短长度的短纤维束。
天然的纤维素纤维具有天然的卷曲，当纤维被用于如直接用于无纺产品或者用于纺织或编织产品生产纱，这对于提供摩擦特性是有利的。但是，溶纺纤维素并不具有天然的卷曲。
因此，本发明的一个目的是提供一种来自溶纺纤维素长丝的纤维，其中纤维具有外加的卷曲。
因此在一个方面，本发明提供了一种卷曲溶纺纤维素的方法，其特征在于，使溶纺纤维素的连续丝的丝束通过填塞箱，在填塞箱施加所需的卷曲并在卷曲过程中将干蒸气注入填塞箱和长丝接触。
方便地，i)纤维素被溶解在氧化胺溶剂中，形成热的纤维素溶液，ii)热的纤维素溶液通过模具组件而挤出从而形成连续丝的丝束，iii)在丝束进入填塞箱之前，使丝束通过水浴以溶滤掉氧化胺。
在本发明的另一方面提供了一种生产卷曲的溶纺纤维素纤维的设备，其特征在于，该设备包括将溶纺纤维素的连续丝的丝束转移至卷曲设备的装置；含有将丝束引入填塞箱的钳口的卷曲装置，在填塞箱中卷曲丝束；在卷曲过程中将干蒸气注入填塞箱的装置和将卷曲的丝束转移出填塞箱的装置。
使用的氧化胺最好是叔N—氧化胺。纤维素的来源可以是容易得到的碎纸或碎木的浆粕。
在长丝的生产中可以使用常规的用于生产再生纤维素的混合及泵送装置。类似地，挤出机模具组件也可以是常规的用于生产长丝丝束的装置。它包括在未审定的专利申请(PA3198)中公开的喷丝板，该申请的内容在此引用作为参考。
在不同的阶段转移丝束的装置同样可以是常规的包括滚筒和牵引装置。
本发明同样可以应用于卷曲已经制成的溶纺纤维素的丝束。来自储存卷筒的这种丝束可以被送入本发明的卷曲装置，被卷曲，然后被储存起来或者被切成所需的长度。同样，在卷曲之后卷曲的丝束被切断的过程是否作为连续工艺的一部分对于本发明而言并不重要。将卷曲丝束存放在卷筒上是很方便的。如果需要，可以在以后的阶段将丝束集中切成所需的长度。这样，切断对于卷曲工艺而言可以是“在线的”或“不在线的”，而卷曲工艺对于丝束的制造工艺而言可以是“在线的”或“不在线的”。
填塞箱可以是，例如，任何常规使用的但附加接受干蒸气的装置。
我们发现，使用干蒸气是本发明的重要的特色，而且它对于避免在填塞箱的蒸气中存在水滴是很必要的。使用干蒸气可以固定丝束产生的卷曲从而可以实现可靠的和持久的卷曲。因此，可以有用地使用如稍微过热的在5—70p.s.i.(0.35—4.90kg/cm2)或更高量的蒸气。
下面结合附图和实施例进一步阐述本发明，附图包括
图1是制造卷曲溶纺纤维素短纤维的各个阶段的示意图；图2是制造工序中卷曲阶段的示意图，其中，纤维素的丝束通过填塞箱；和图3是供给填塞箱的蒸气的示意图。
在图1中，显示了一个具有入口11和12以分别接受碎纤维素和氧化胺溶剂的混合器10。热溶液通过计量泵13被送至喷丝板14，在此处溶液被纺成连续的丝束15。
当热的丝束离开喷丝板14时，它通过纺丝浴16。水和氧化胺的混合物在纺丝浴16中循环。刚开始时，在纺丝浴中没有氧化胺，但是氧化胺对水的比例可以升至约40(重量)％，如25(重量)％。纺丝浴16后，丝束经滚筒17而通过水浴18。通过水浴的丝束的宽度可以是，例如，12—14英寸(30—35厘米)。在水浴中，氧化胺被从纤维中溶解出来，而从水浴中出来的丝束19便是溶纺纤维素。
在水浴18之后，丝束19通过整理阶段19A，在该阶段用本领域公知的纺丝整理剂润滑长丝。接着，丝束再通过温度被维持在约100—180℃，如165℃的干燥炉20。
较合适的干燥炉是本领域公知的多孔转鼓式的，但也可以是条筒或轧光干燥器等类型。
如图所述，可以仅有一股的丝束从喷丝板中出来，而且该丝束含有如400,000根长丝且在干燥后重例如65千特，即65克/米。或者，喷丝板可以产生1股以上如4股丝束，而且丝束可以含有1,000,000以上的长丝且在干燥后重例如约181千特。
如上所述，通过水浴的一股丝束可以宽12—14英寸。然而，当从喷丝板产生4股丝束时，可以将其合并为2股丝束，每一对丝束通过独立的水浴，水浴至少为48英寸(122厘米)宽而每一对丝束为24英寸(61厘米)宽。
从干燥器20出来的丝束接着通入由滚筒21和22形成的钳口，然后被送入填塞箱。通过入口24将干蒸气输入填塞箱。从填塞箱中出来的卷曲丝束25通过滚筒26被输送至切断机27，并在此处被切成一定长度的短纤维。一定长度的卷曲短纤维收集于贮存盒28中。
当丝束从填塞箱23中出来时，它可以是已经被压缩至宽度为例如约2英寸(50毫米)，然后当它通到切断机时，可以被加宽至宽度为例如6—8英寸(15—20厘米)。或者，从填塞箱出来的丝束可以被压缩至宽度为4—5.5英寸(10—14厘米)，然后当它通到切断机时，可以被加宽至宽度为例如12—18英寸(30—45厘米)。
在填塞箱中施加的卷曲的程度可以是例如每英寸(2.5厘米)2—15个初级卷曲。(应理解，具有初级卷曲的纤维可以是直的或波浪式的，即还可以具有次级卷曲。)在干燥之后，当处理1股以上的丝束时，各丝束可以通过各自的卷曲机或者各丝束被合并为具有400,000—2,000,000根以上长丝的一股丝束，然后该丝束再通过一个卷曲机。
在切断机27中切断的短纤维的长度或等级取决于短纤维的最终用途。因此，例如对于造纸需要4—15毫米的长度，对于用于棉型纱需要15—60毫米，而对于用于毛型纱需要60—150毫米。
卷曲工序阶段更详细地显示于图2。
丝束通入滚筒21和22之间的钳口30，并以足够填满填塞箱的通道31的速率从钳口30被输入填塞箱23，填塞箱23定义为由板32和33起并且从钳口出口延伸至填塞箱的出口35，从而可在长丝长度方向上形成规则间隔的卷曲或折皱。如图所述，卷曲的丝束在填塞箱中板32和33之间被压缩，从而形成一系列的毛圈34(为清楚起见，单独画出)并以永久卷曲形式从出口35出来。干蒸汽通过板32和33上的孔36注入填塞箱并与通道31时的丝束接触。
如图3所示，来自某来源的蒸气以例如85p.s.i.(5.9kg/cm2)压力通过具有一系列折流板38的干燥器37。干燥的蒸气接着通过减压阀39，如简单的隔膜式减压阀，将其压力减至65p.s.i.或45p.s.i.(4.55或3.15kg/cm2)。干的、减压蒸气被输入填塞箱23，并通过板32和33的孔与通道31中的卷曲丝束接触。
如上所述，卷曲的丝束是否直接被送至切断机不是至关重要的，可以用收集并储存在合适的卷筒或存放在盒子或条筒中。此外，生产的连续丝是否直接被送入卷曲机同样不是必要的。以前制备的和储存的未卷曲丝束也可以作为原料输入卷曲机。
权利要求
1.一种卷曲溶纺纤维素纤维的方法，其特征在于，它包括使溶纺纤维素连续丝的丝束(15)通过填塞箱(23)，在填塞箱实施所需的卷曲并在卷曲过程中将干的蒸气注入填塞箱(23)并和长丝接触。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，供给填塞箱(23)的蒸气是干的、过热的、压力为5—70p.s.i.(0.35—4.90kg/cm2)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，i)纤维素被溶解在氧化胺溶剂中，形成热的纤维素溶液，ii)热的纤维素溶液通过模具组件(14)而挤出以形成连续长丝的丝束(15)，iii)在丝束(15)进入填塞箱(23)之前，使丝束通过水浴(18)以溶滤掉氧化胺。
4.如权利要求1，2或3所述的方法，其特征在于，卷曲的丝束(25)被传输至切断机并被切成一定长度的短纤维。
5.如权利要求1—4任一所述的方法，其特征在于，丝束(15)通过位于水浴(18)和填塞箱(23)之间的干燥炉(20)。
6.一种生产卷曲的溶纺纤维素纤维的设备，其特征在于，该设备包括将溶纺纤维素连续丝的丝束(15)转移至卷曲设备的装置；含有将丝束引入填塞箱钳口(21，22)的卷曲装置，在填塞箱中卷曲丝束(15)；在卷曲过程中将干蒸气注入填塞箱(23)的装置和将卷曲的丝束(25)转移出填塞箱(23)的装置。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，注入干燥蒸气的装置包括一系列的折流板(38)，蒸气通过折流板以去除水滴。
8.如权利要求6或7所述的设备，其特征在于，注入蒸气的装置包括使蒸气过热的装置。
9.如权利要求6，7或8所述的设备，其特征在于，它还包括切断机(27)，其中卷曲的丝束(25)能被传送至切断机从而被切断成一定长度的短纤维。
10.如权利要求6，7或8所述的设备，其特征在于，它还包括储存装置，其中卷曲的丝束(25)能被传输至储存装置。
全文摘要
本发明公开了一种生产溶纺纤维素短纤维的方法，它包括i)纤维素被溶解在氧化胺溶剂中以形成热的纤维素溶液，ii)热的纤维素溶液通过模具组件而挤出以形成连续长丝束，iii)丝束通过水浴以溶滤掉氧化胺，iv)丝束经过填塞箱而被卷曲。在填塞箱中通过压缩而产生卷曲，v)在卷曲过程中将干蒸气注入填塞箱，和vi)将卷曲丝束送至切断机，切成所需长度。还提供了生产该短纤维的设备。
文档编号D02G1/12GK1123042SQ9419208
公开日1996年5月22日 申请日期1994年5月20日 优先权日1993年5月24日
发明者A·塞拉斯, P·A·怀特, P·I·鲁滨逊 申请人:考脱沃兹纤维(控股)有限公司