一种消光型高强低伸粘胶纤维及其制备方法和应用_2

文档序号:8509490阅读:来源:国知局
用的凝固浴包括18~22g/L的 硫酸,所述一道牵伸机的牵伸率为50~100% ; H :经二浴后的丝束由二道牵伸机送入三浴,所述三浴使用的凝固浴包括pH值为1~3的硫酸,所述二道牵伸机的牵伸率为40~60% ; I:经三浴后的丝束由三道牵伸机送至后处理部分,所述三道牵伸机的牵伸率为5~ 15%〇
[0030]如上所述,本发明采用三浴湿法纺丝技术,粘胶经纺丝拉伸工艺后形成丝束,保证 了纤维的多次反应,在此过程中,纤维截面能形成清晰的二次反应显微镜界面,具有提高纤 维强度、增加纤维吸水速率及加大纤维保水性的特性,在纺丝工艺中,丝束通过一道牵伸 机、二道牵伸机、三道牵伸机进行拉伸,更有利于改善纤维的脆性,使纤维的伸度得到提高。
[0031]所述的后处理包括对纺丝牵伸形成的丝束进行的脱硫、漂白和上油,所述脱硫使 用的脱硫剂由浓度为4~8g/L的硫化钠和浓度为1~4g/L的碳酸钠组成;所述漂白使用 的漂白剂为浓度〇. 3~0. 6g/L的双氧水;所述上油使用的油剂加入量为7~9g/L,上油后 丝束的pH值为6. 5~7。
[0032]本发明采用温和的脱硫工艺,使产品强度、伸度的损伤减小,在实际使用时,硫化 钠和碳酸钠组成的脱硫剂较现有使用的氢氧化钠、亚硫酸钠更加温和,碳酸钠能中和丝束 从酸浴中带来的硫酸,脱硫工艺后,可调节丝束的pH值在8~11 ;双氧水漂白剂较次氯酸 钠等漂白剂更加温和,本发明制备的粘胶纤维的pH值应控制在6. 5~7范围内,还可通过 水洗、多效酸(有机酸)的方式调节pH值,在该范围内,粘胶纤维成品的强伸度不会受到影 响,强伸度高。
[0033]进一步的,所述的脱硫温度为50~55°C,脱硫时间为2~3min;所述的漂白温度 为50~55°C,漂白时间为1~2min;所述油剂的温度为50~55°C。
[0034]在本发明中,所述的后处理还包括烘干,所述的烘干是对纺丝牵伸形成的丝束进 行的脱硫、漂白和上油后获得的丝束使用烘干机烘干,烘干温度为75~115°C,烘干后,得 到高强低伸粘胶纤维产品,产品回潮率控制在11~13. 5%。
[0035]本发明粘胶纤维的织物具有产品手感丝滑柔软、舒适亲肤,以及成品尺寸稳定性 好的特征,故本发明的另一个目的是提供所述高强低伸粘胶纤维在生产内衣、高档梭织面 料领域的应用。
[0036]本发明与现有技术相比,具有以下有益效果: (1) 本发明涉及的粘胶纤维是通过技术创新而实现的新型纤维品种,属于粘胶短纤维 及纤维素纤维生产技术领域的重大创新,该粘胶纤维有别于传统粘胶纤维产品和棉纤,具 有区别于普通粘胶纤维和莫代尔纤维的指标体系,纤维的强度达到3. 2cN/dteX以上,比普 通生物基短纤维强度高30%左右,接近于莫代尔,具有莫代尔纤维的高强度,低伸长率,可 降解的特点,使得织物不易变形,还具有较棉纤、莫代尔更好的吸湿性和透气性,且手感柔 软,平滑,外观亮丽,能有效地替代现有的差别化粘胶纤维,在提高粘胶纤维下游工序加工 性能的同时,还能促进下游新型纺织品的开发和产业升级,具有良好的经济效益和社会效 益。 (2) 本发明的粘胶纤维与性能指标较高的莫代尔相比,成本更低,导致售价比莫代尔纤 维低4000~5000元/吨,主要有以下几个方面降低了本发明粘胶纤维的生产成本:a.于 本发明粘胶纤维的原材料来源广泛,要求低,可选择甲纤维素含量较低的原料(甲纤维素含 量越高,价格越高),可用棉浆、竹衆、木衆、麻浆中的一种或两种以上的组合,无比例要求; b.本发明工艺过程中,碱的用量较常规产品更低;c.本发明工艺步骤中的纺丝过程中,纺 丝机的纺速为45~55m/min,比莫代尔生产过程中的30m/min更快,且优化的酸浴组成和牵 伸工艺,能够做到综合平衡各个工序参数的控制,生产效率高,能耗低,从而降低生产成本。 (3) 本发明采用三浴湿法纺丝技术,凝固浴采用的是低酸高盐,反应条件温和,且粘胶 经纺丝拉伸工艺后形成丝束,保证了纤维的多次反应,本发明的粘胶纤维具有与普通粘胶 纤维和莫代尔纤维不同的二次反应界面,需要说明的是,二次反应界面是根据纤维横截面 对染料吸色能力不同形成的,即纤维的皮层和芯层,皮层对染料吸色能力小,染色偏浅,芯 层对染料吸色能力大,颜色偏深,皮层具有较高的取向度,皮层越多,断裂强度越高,而芯层 越多,水膨润度越高;将本发明纤维经染色后做纤维切片,本发明涉及的粘胶纤维的纤维 切片表现出了清晰、明显的二次反应显微镜截面积,芯层、皮层"面积"比例为(40~70): (30~60),比例适中,而普通粘胶纤维的芯层和皮层"面积"比例为(90~95) : (5~10), 比例偏内层,故本发明的粘胶纤维与普通粘胶纤维相比,具有高强、低伸的特点,同时还具 有适当的吸水性,纤维亲肤性具有显著优势;莫代尔纤维染色后做纤维切片,在显微镜下观 察,无二次反应界面,本发明的粘胶纤维与莫代尔纤维在同等染色条件下,本发明的粘胶纤 维比莫代尔吸色深,上染率高,均匀性更好,且成品的色牢度好。
[0037] (4 )为确保高强低伸粘胶纤维二次反应界面具有适宜的皮层、芯层比例,本发明从 工艺技术出发,做到了改进酸浴工艺,如降低硫酸浓度,反应缓慢,提高皮层厚度;改变粘胶 指标,如粘胶熟成度、甲纤含量、碱含量等指标,从而保证了本发明粘胶纤维的断裂强度高。
[0038] (5)与现有技术中的粘胶工艺相比,本发明制得的碱纤维素半纤维素含量低,控 制在10g/L以内,我们知道:半纤维素是指聚合度在50~200的0纤维素和聚合度< 50 的y纤维素,半纤维素的影响只要有以下几个方面:a.影响碱纤维素的均匀性;b.延长老 成时间;c.半纤维素的黄化速度比甲纤快,消耗一定量的二硫化碳,导致碱纤维素酯化减 少,磺酸酯的溶解度降低;d.影响粘胶的过滤,磺酸酯的溶解度降低,其末端潜在的醛基氧 化成羧基与灰分中的金属离子如:亚铁离子,锰离子,钙离子,镁离子,形成粘性极强的络合 物,导致粘胶过滤困难,产量低;e.半纤维素越多,粘胶纤维的物理机械性能越差。本发明 通过碾磨机,可提前对送入压榨机的浆粥进行研磨,研磨时间为10~40s,将研磨后的浆粥 用压榨机压榨后,分离获得混合碱液和碱纤维素,混合碱液中含有半纤维素以及其他杂质, 经粉碎机粉碎,压榨的倍数为2. 2~2. 8,粉碎度为120-180g/L,通过机械作用,以提高浆粥 的反应性能,保证粘胶纤维生产的顺利进行。
[0039] (6)本发明使用的浆柏原料可选取棉浆、竹浆、木浆、麻浆中的任意一种或两者以 上的混合物可按任意比例进行制备,原材料范围适用广泛,技术要求制备相对较低,原材料 成本较低。
[0040] (7)本发明步骤A中,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。通过合理的参数设置,保证压榨和过滤的顺利进 行;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。
[0041] (8)本发明采用多级提纯,如研磨、压榨粉碎、揉搓,碱液梯级利用,如分别在浸渍 阶段前、揉搓阶段后加入碱液,不仅能提到纤维素结合碱含量,达到提高碱液的综合利用率 的目的,同时,还能有效的降低辅料碱液的投入成本,降低粘胶纤维的生产成本。
[0042](9)本发明经研磨、压棒粉碎后可获得甲纤含量29~31%、喊含量15~17%的喊 纤维素,该碱纤维素经揉搓、氧化降聚后可直接送入粘胶纤维生产系统,粘胶纤维生产工艺 可采用常规工艺,如黄化获得粘胶后,再经过过滤、熟成、脱泡、纺丝以获得粘胶纤维。
[0043] (10)在本发明中,碱纤维素纤维经搓揉机双螺杆设备进行处理,使纤维分丝、帚 化,达到破坏纤维素纤维的细胞壁,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)。
[0044] (11)本发明的F步骤定向降聚:将步骤D得到的碱纤维素与浓度为140~200g/ L的碱液混合形成浓度为4~8%的浆粥,将浆粥输送至定向降聚反应器,反应时间为30~ 60min,经降聚后,使碱纤维素聚合度由650~1200降为400~600,甲纤纯度达到98. 0~ 98. 5%,比传统工艺可提高2~3%,定向降聚比传统老成降聚减少甲纤损失3~5%,提高了 原材料利用率,节约了生产成本,且分子降聚更加均匀、充分、有效。
[0045] (12)本发明的牵伸工艺,采用逐级高牵伸技术,一牵伸率为50~100%,牵伸过高, 毛丝多,牵伸过低,强度低;二牵伸率为40~60% ;三牵伸率为5~15%牵伸过高,毛丝多, 牵伸过低,强度下降,通过合理的牵伸率的控制,改善了纤维的脆性,提高了纤维强度,且减 少毛丝的量,提高了产品的外观性能。
[0046] (13)本发明的脱硫工艺中硫化钠和碳酸钠组成的脱硫剂较现有使用的氢氧化钠、 亚硫酸钠更加温和,能使纤维产品强度、伸度的损伤减小,并且碳酸钠能中和丝束从酸浴中 带来的硫酸,脱硫工艺后,可调节丝束的pH值在8~11。
[0047] (14)本发明使用的漂白剂温和,采用双氧水漂白剂较次氯酸钠等漂白剂更加温 和,本发明制备的粘胶纤维的pH值应控制在6. 5~7范围内,还可通过水洗、多效酸(有机 酸)的方式调节pH值,在该范围内,粘胶纤维成品的强伸度不会受到影响,强伸度高。
[0048] (15)本发明设计合理,在相同粘胶纤维产品的生产过程中,综合上述原料选取、制 备工艺改进等方面,极大程度的降低粘胶纤维产品的生产成本,其售价与莫代尔纤维相比 低4000~5000元/吨,能大幅度降低下游原料使用成本,为下游企业带来更高附加值及广 阔的市场前景,显著提升企业的市场竞争力。
【附图说明】
[0049]图1为本发明所述消光型高强低伸粘胶纤维的纤维切片横截面; 图2为莫代尔的纤维切片横截面; 图3为天丝的纤维切片横截面。
【具体实施方式】
[0050] 下面将本发明的发明目的、技术方案和有益效果作进一步详细的说明。
[0051] 应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对所要求的本发明提供进一步的说 明,除非另有说明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技 术人员通常理解的相同含义。
[0052] 天丝、莫代尔、铜氨纤维、粘胶纤维等纤维原料均是以天然纤维素材料为原料再生 而成的生物基纤维原料,其中,以粘胶纤维的市场占有率最高,但随着近年来普通品种的粘 胶纤维规模急剧膨胀,原材料供应紧张,下游新型纺织品的开发和产业升级逐步受到限制, 为克服这一现象,以专利文献CN102296373A、CN1632189、CN102251301A为例的一系列差 别化粘胶纤维被提出,由其公开的专利技术可知,这类差别化粘胶纤维均是通过改变生产 工艺的方式来实现的,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。在 此基础上,本发明提出了一种高强低伸粘胶纤维,该粘胶纤维产品具有高强、低伸的产品特 性,同时还具有高吸收特性,产品亲肤性远胜于莫代尔纤维,略优于棉纤维。
[0053] 本发明涉及的高强低伸粘胶纤维在纤维形成过程中,保持了独有的纤维结构,具 有高强力的特点,其干断裂强度和湿断裂强度与普通粘胶纤维相比提高了 25%左右,与差 别化粘胶纤维也具有明显区别,从产品指标可以看出,高强低伸粘胶纤维的产品指标满足: 纤度0. 88~1. 67dtex,干断裂强度彡3. 10cN/dtex,湿断裂强度彡1. 60cN/dtex,而差别 化粘胶纤维以专利文献记载CN102296373A、CN1632189、CN102251301A为例,其产品指标如 下:CN102296373A满足纤度0. 44~0. 78dtex、干断裂强度彡3. 10cN/dtex、湿断裂强度 彡 2.lcN/dtex;
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