專利名稱：中空竹炭纖維素纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維素纖維技術(shù)，尤其是涉及一種復(fù)合功能型纖維素纖維及其 制備方法，特別是指一種具有中空纖維和竹炭纖維雙重特性的纖維素纖維及其 制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，人們著裝的觀念也在不斷地更新， 對(duì)紡織品的功能性和產(chǎn)品的舒適美觀性提出了更高的要求。而棉、麻、絲、毛 等天然纖維的生產(chǎn)受自然氣候和糧棉爭(zhēng)地矛盾的影響，產(chǎn)量增長(zhǎng)十分緩慢，遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求。合成纖維雖然不受氣候、土地等因素的影響，而且纖維 本身具有較強(qiáng)的力學(xué)性能，但是其原料不可再生、纖維無(wú)法自然降解，不符合 綠色、環(huán)保、可持續(xù)的發(fā)展方向，這種特點(diǎn)極大的限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。因 此，功能性的粘膠纖維新品種正日益受到人們的重視和青睞。
粘膠纖維主要是以棉或木纖維為原料生產(chǎn)的纖維素纖維，其最大特點(diǎn)是與 天然棉纖維的某些服用性能極為相似，如吸濕、透氣、易染色、抗靜電和易紡 等性能。但粘膠纖維較天然棉纖維的本質(zhì)更純正。粘膠纖維的纖維素含量在
99.5%以上，而棉纖維在95—97%;粘膠纖維的脂肪和蠟質(zhì)占0. 2—0. 3%，棉纖 維占0.5—0.6%;粘膠纖維無(wú)含氯物質(zhì)，棉纖維中含氯物質(zhì)占1—1. 1%;粘膠纖
維不含果膠及多縮戌糖，而棉纖維含1.2%;粘膠纖維其它灰份的含量為微量，
棉纖維灰份的含量達(dá)1.14%。粘膠纖維耐日光、抗蟲蛀、耐熱、耐化學(xué)藥品、 耐融劑、耐霉菌，在主要紡織纖維中，它的優(yōu)良性能較為全面。因此，粘膠纖 維具有"棉的本質(zhì)，絲的品質(zhì)"，是地道的生態(tài)纖維。它源于天然而優(yōu)于天然。 在粘膠纖維優(yōu)異的性能和可量身定制特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，人們又開(kāi)發(fā)出了阻燃 粘膠纖維、竹炭粘膠纖維、抗菌粘膠纖維、中空粘膠纖維等新品種，分別賦予 了粘膠纖維更加鮮明的功能性，滿足了人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的多元化、個(gè)性化的生活
3需求。但是對(duì)于上述品種功能粘膠纖維的組合、以使生產(chǎn)的纖維綜合了組合前
各纖維的優(yōu)勢(shì)和性能特性的功能型纖維的生產(chǎn)，目前尚無(wú)介紹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種能使中空粘膠纖維、竹炭粘膠纖 維各自的吸附性等單項(xiàng)性能得到提高和強(qiáng)化，而且又增加了新的功效，綜合了 兩種纖維的優(yōu)勢(shì)和性能特性的功能型纖維中空竹炭纖維素纖維，以及中空竹炭 纖維素纖維的制備方法。
中空竹炭纖維素纖維，其特征在于本中空竹炭纖維素纖維含有纖維素和
竹炭微粉，且纖維素和竹炭微粉質(zhì)量配比為98-84: 2-16，本中空竹炭纖維素 纖維的干強(qiáng)為2. 4-2. 8CN/dtex，濕強(qiáng)為1. 8-2. 4CN/dtex,斷裂伸長(zhǎng)率為12-15%， 中空度20-35°/。。并且本中空竹炭纖維素纖維是由纖維素磺酸酯、竹炭微粉、碳 酸氫鈉、氫氧化鈉和水共混后研磨制成均一的紡絲原液，采用濕法紡絲工藝制 得纖維。
本中空竹炭纖維素纖維制備方法，首先用纖維素漿粕制成纖維素磺酸酯， 然后將纖維素磺酸酯溶解，溶解中先向纖維素磺酸酯加入氫氧化鈉溶液，再加 入竹炭水乳漿料和碳酸氫鈉粉體，其中纖維素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氫鈉、 氫氧化鈉的質(zhì)量比為154:0. 2—16:1 — 20:65 — 70，而與水使用量為纖維素磺酸 酯、竹炭微粉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉和水的質(zhì)量比為154:0. 2—16:1—20:65— 70: 1050~1055，優(yōu)選的纖維素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉和水 的質(zhì)量比為154:0.2-16:1-20:67:1052,之后經(jīng)攪拌、研磨、過(guò)濾和脫泡后制 成紡絲原液，再采用濕法紡絲工藝制得纖維。這樣在紡絲時(shí)，粘膠細(xì)流中的發(fā) 泡劑碳酸氫鈉在纖維凝固成型的時(shí)候與凝固浴發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w溢出 從而賦予纖維疏松多空的結(jié)構(gòu)。紡絲后的初生的纖維再經(jīng)過(guò)噴頭拉伸、盤間拉 伸、預(yù)拉伸、塑化浴拉伸、負(fù)拉伸等一種或一種以上的組合拉伸在內(nèi)的拉伸、 精煉和烘干制成中空竹炭纖維素纖維成品。
纖維素磺酸酯具體制法如下可以采用在室溫下，將纖維素漿粕如棉漿粕或竹漿粕或麻漿粕等在質(zhì)量含量10-70%的NaOH水溶液中堿化0. 5-2小時(shí)生成堿 纖維素，壓干后在老成鼓中老成1-3小時(shí)，壓干時(shí)可采用壓榨至堿纖干重的0. 5 —5倍，之后再與CS2反應(yīng)生成纖維素磺酸酯。
上述纖維素漿粕如棉漿粕的指標(biāo)為DP二500-620,甲種纖維素質(zhì)量含量
》92%;而竹炭水乳漿料的制備為先將竹炭精選、粗粉碎、除塵、再粉碎至細(xì)度
《0.4微米的竹炭微粉，然后將竹炭微粉與分散劑六偏磷酸鈉放入水中，得到 竹炭水乳漿料，其中竹炭微粉與水的質(zhì)量比例為1:4一6，優(yōu)選為1:5分散劑六 偏磷酸鈉的加入量小于乳液質(zhì)量的4%。
采用濕法紡絲制得纖維，將上述紡絲原液經(jīng)噴頭以一定的初速度擠入凝固 浴中，紡絲凝固浴組成為70-150g/L的硫酸，260-350g/L的硫酸鈉，8-70g/L 硫酸鋅，溫度40-55攝氏度。紡絲速度可采用10-80m/min。上述中空竹炭粘膠 纖維中，竹炭微粉在纖維基體中均相分布，充分的發(fā)揮了竹炭的保健功能。上 述纖維經(jīng)噴頭拉伸、盤間拉伸、預(yù)拉伸、塑化浴拉伸、負(fù)拉伸等一種或一種以 上的組合拉伸，總的拉伸比可采用為30-200%。經(jīng)精煉和烘干處理后，所得纖 維的物理機(jī)械性能與相當(dāng)品種的粘膠纖維相似。
所述精煉處理包括常規(guī)的去酸洗、水洗、脫硫、水洗、漂白和上油等環(huán)節(jié)。
本發(fā)明產(chǎn)品可用于絮填料、過(guò)濾材料、保健服裝等。
本發(fā)明的中空竹炭粘膠纖維是以粘膠纖維為基體，在紡絲原液制備中添加 竹炭水乳漿料和發(fā)泡劑碳酸氫鈉，并通過(guò)紡絲工藝而得到的具有中空粘膠纖維 和竹炭粘膠纖維兩種特性的復(fù)合功能纖維。上述纖維呈空腔狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使 得纖維蓬松、保暖、吸附性強(qiáng)；而在纖維基體中又均勻分布有大量的竹炭微粉， 它賦予纖維竹炭所特有的吸附、保健、抑菌等功效。上述纖維的這種結(jié)構(gòu)和特 點(diǎn)不僅彌補(bǔ)了中空粘膠纖維難發(fā)泡、空隙少、中空度低的缺憾，而且又賦予了 其竹炭纖維特有的抗菌保健的功效。這樣使的中空粘膠纖維、竹炭粘膠纖維各 自的吸附性等單項(xiàng)性能得到提高和強(qiáng)化，而且又增加了新的功效，綜合了兩種 纖維的優(yōu)勢(shì)和性能，從而大大拓寬了其使用的范圍和領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:紡制1.5DX38mm中空竹炭粘膠短纖維的方法原料為棉漿粕、 竹炭、碳酸氫鈉粉體，竹炭加入量占甲種纖維素質(zhì)量的15%，碳酸氫鈉加入量 占甲種纖維素質(zhì)量的10%,
(1) 對(duì)竹炭精選、粗粉碎、除塵、再粉碎至細(xì)度《0.4微米的竹炭微粉。
(2) 將竹炭微粉與分散劑六偏磷酸鈉放入軟水中攪拌混合均勻，得到竹
炭水乳漿料，竹炭微粉與水的比例為1: 5,分散劑六偏磷酸鈉的加入量小于乳
液質(zhì)量的4%。
(3) 在粘膠溶解過(guò)程中將竹炭水乳漿料和發(fā)泡劑碳酸氫鈉水溶液加入粘膠 中經(jīng)4小時(shí)混合、研磨得到紡絲原液，其指標(biāo)為甲纖8.9%，粘度46S，熟成度 14ml。
(4) 將上述紡絲原液經(jīng)三次過(guò)濾后，再進(jìn)行5h的脫泡處理，按照如下紡
絲工藝參數(shù)、酸浴指標(biāo)、精煉條件得到合格的中空竹炭粘膠短纖維 紡絲工藝參數(shù)
噴絲頭孔徑1.5D 紡速38m/min 車間相對(duì)濕度70±5% 紡絲 間溫度25±5°C
酸浴指標(biāo)
硫酸105土lg/1硫酸鋅10.5土0.5g/1硫酸鈉320土5g/1 凝固
浴溫度49土rc
精煉條件
一水洗溫度60士5。C 二水洗溫度60士5。C 三水洗溫度60土5。C 脫 硫溫度70-75°C
脫硫濃度4,0g/1 上油溫度55土5。C 上油濃度3.0土0.5g/1 。
實(shí)施例2:紡制2.0DX41腿中空竹炭粘膠短纖維的方法原料為棉漿粕、 竹炭微粉、碳酸氫鈉粉體，竹炭加入量占甲種纖維素質(zhì)量的10%，碳酸氫鈉加 入量占甲種纖維素質(zhì)量的15%，(1) 對(duì)竹炭精選、粗粉碎、除塵、再粉碎至細(xì)度《0.4微米的竹炭微粉。
(2) 將竹炭微粉與分散劑六偏磷酸鈉放入軟水中攪拌混合均勻，得到竹炭 水乳漿料，竹炭微粉與
水的比例為l: 5,分散劑六偏磷酸鈉的加入量小于乳液質(zhì)量的4%。
(3) 在粘膠溶解過(guò)程中將竹炭水乳漿料和發(fā)泡劑碳酸氫鈉水溶液加入粘膠 中經(jīng)4小時(shí)混合、研磨
得到紡絲原液，其指標(biāo)為甲纖8.4%，粘度40S，熟成度13ml。
(4) 將上述紡絲原液經(jīng)三次過(guò)濾后，再進(jìn)行5h的脫泡處理，按照如下紡絲 工藝參數(shù)、酸
浴指標(biāo)、精煉條件得到合格的中空竹炭粘膠短纖維 紡絲工藝參數(shù)-
噴絲頭孔徑2.0D 紡速45m/min 車間相對(duì)濕度70±5% 紡絲 間溫度25±5°C
酸浴指標(biāo)
硫酸102土lg/1硫酸鋅11.5土0.5g/1硫酸鈉330土5g/1 凝固 浴溫度49土1。C 精煉條件-
一水洗溫度65±5°C 二水洗溫度60±5°C 三水洗溫度60±5°C 脫硫溫度70-75 °C
脫硫濃度3.8g/1 上油溫度55士5。C 上油濃度2.8土0.5g/1 。
實(shí)施例3:紡制3. 0DX51mm中空竹炭粘膠短纖維的方法原料為棉漿粕、
竹炭微粉、碳酸氫鈉粉體，竹炭加入量占甲種纖維素質(zhì)量的6%，碳酸氫鈉加入
量占甲種纖維素質(zhì)量的20%。
(1) 對(duì)竹炭精選、粗粉碎、除塵、再粉碎至細(xì)度《0.4微米的竹炭微粉。
(2) 將竹炭微粉與分散劑六偏磷酸鈉放入軟水中攪拌混合均勻，得到竹炭水乳漿料，竹炭微粉與水的比例為1: 5，分散劑六偏磷酸鈉的加入量小于 乳液質(zhì)量的4%。
(3) 在粘膠溶解過(guò)程中將竹炭水乳漿料和發(fā)泡劑碳酸氫鈉水溶液加入 粘膠中經(jīng)4小時(shí)混合、研磨得到紡絲原液，其指標(biāo)為甲纖8.2%,粘度35S，熟 成度16ml。
(4) 將上述紡絲原液經(jīng)三次過(guò)濾后，再進(jìn)行5h的脫泡處理，按照如下
紡絲工藝參數(shù)、酸浴指標(biāo)、精煉條件得到合格的中空竹炭粘膠短纖維 紡絲工藝參數(shù)
噴絲頭孔徑3.0D 紡速50m/min 車間相對(duì)濕度70 ±5% 紡絲 間溫度25土5"C
酸浴指標(biāo)
硫酸95±lg/l硫酸鋅12.5±0.5g/1硫酸鈉330±5g/l 凝固
浴溫度49土rc
精煉條件
一水洗溫度65士5。C 二水洗溫度60土5。C 三水洗溫度60±5°。 脫 硫溫度70-75°C
脫硫濃度3.7g/1 上油溫度55土5。C 上油濃度2.7土0.5g/1 。
8
權(quán)利要求
1、中空竹炭纖維素纖維，其特征在于本中空竹炭纖維素纖維含有纖維素和竹炭微粉，且纖維素和竹炭微粉質(zhì)量配比為98-84∶2-16，本中空竹炭纖維素纖維的干強(qiáng)為2.4-2.8CN/dtex，濕強(qiáng)為1.8-2.4CN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為12-15％，中空度20-35％。
2、 如權(quán)利要求1所述的中空竹炭纖維素纖維，其特征在于本中空竹炭 纖維素纖維是由纖維素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉和水共混后研 磨成均一的紡絲原液，采用濕法紡絲工藝制得纖維。
3、 中空竹炭纖維素纖維制備方法，其特征在于首先用纖維素漿粕制成纖 維素磺酸酯，然后將纖維素磺酸酯溶解，溶解中先向纖維素磺酸酯加入氫氧化 鈉溶液，再加入竹炭水乳漿料和碳酸氫鈉粉體，其中纖維素磺酸酯、竹炭微粉、 碳酸氫鈉、氫氧化鈉的質(zhì)量比為154:0. 2—16:1—20:65 — 70，之后經(jīng)攪拌、研 磨、過(guò)濾和脫泡后制成紡絲原液，再采用濕法紡絲工藝制得纖維。
4、 如權(quán)利要求3所述的中空竹炭纖維素纖維制備方法，其特征在于將纖維素漿粕經(jīng)質(zhì)量含量為10-70%的NaOH水溶液堿化0. 5-2小時(shí)生成堿纖維素， 壓干后老成l-3小時(shí)，再黃化生成纖維素磺酸酯。'
5、 如權(quán)利要求3所述中空竹炭纖維素纖維制備方法，其特征在于竹炭水 乳漿料的制備為先將竹炭精選、粗粉碎、除塵、再粉碎至細(xì)度《0.4微米竹炭 微粉，然后將竹炭微粉與六偏磷酸鈉放入水中，得到竹炭水乳漿料，其中竹炭 微粉與水的質(zhì)量比例為l:4一6，六偏磷酸鈉的加入量小于乳液質(zhì)量的4%。
6、 如權(quán)利要求3所述的中空竹炭纖維素纖維制備方法，其特征在于纖維素漿粕的指標(biāo)為DP=500-620，甲種纖維素質(zhì)量含量》92%。
7、 如權(quán)利要求3所述的中空竹炭纖維素纖維制備方法，其特征在于濕 法紡絲凝固浴組成為70-150g/L的硫酸，260-350g/L的硫酸鈉，8-70g/L硫酸 鋅，溫度40-55攝氏度。
8、 如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的中空竹炭纖維素纖維制備方法，其 特征在于紡絲后初生的纖維經(jīng)過(guò)拉伸、精煉和烘干制成中空竹炭纖維素纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種中空竹炭纖維素纖維及其制備方法，本中空竹炭纖維素纖維含有纖維素和竹炭微粉，且纖維素和竹炭微粉質(zhì)量配比為98-84∶2-16，本中空竹炭纖維素纖維的干強(qiáng)為2.4-2.8CN/dtex，濕強(qiáng)為1.8-2.4CN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為12-15％，中空度20-35％。并且本中空竹炭纖維素纖維是由纖維素磺酸酯、竹炭微粉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉和水共混后研磨制成均一的紡絲原液，采用濕法紡絲工藝制得纖維。本發(fā)明使中空粘膠纖維、竹炭粘膠纖維各自的吸附性等單項(xiàng)性能得到提高和強(qiáng)化，而且又增加了新的功效，綜合了兩種纖維的優(yōu)勢(shì)和性能特性。
文檔編號(hào)D01D5/06GK101580972SQ20091001599
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者劉建華, 盧海蛟, 吳亞紅, 東 王, 田素峰, 馬君志, 馬峰剛 申請(qǐng)人:山東海龍股份有限公司