專利名稱：使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方法
使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方法，尤其指一種 具有低制造成本及不會造成環(huán)境污染的環(huán)保制程，其制得的不織布成品屬于長纖維型態(tài)， 而具有良好的透氣性與吸水率等物性，可被應(yīng)用于紡織品、醫(yī)療衛(wèi)生材料、過濾材料、生物 科技材料及光電晶圓擦拭等用途上。
背景技術(shù)：
目前人造合成纖維所制成的不織布，是由熔融的高分子聚合原料，以直接擠出法 (spimlaid)經(jīng)過擠出延伸形成連續(xù)的長纖維后，再將其堆棧成網(wǎng)形而成，因此該長纖維能 賦予不織布具有良好的透氣性與吸水率等物性，故已大量地被廣泛應(yīng)用在諸如衛(wèi)生用品、 擦拭材、醫(yī)療防護與過濾材等領(lǐng)域上；另前述直接擠出法所生產(chǎn)的不織布產(chǎn)量，其市占率根 據(jù)美國不織布工業(yè)協(xié)會(INDA)的統(tǒng)計，已從1994年的33. 5% (第二位)成長至2009年的 43.7% (第一位)，整體的產(chǎn)量并達到每年2. 7百萬噸，而其生產(chǎn)中所使用的最大量原料，依 序為聚丙烯(PP)、聚酯(PET)、聚乙烯(PE)與尼龍(Nylon)，共計占總使用量的96%，故當 這些大量人造合成纖維不織布經(jīng)使用后成為廢棄物時，由于無法被自然環(huán)境分解，反而對 環(huán)境產(chǎn)生巨大的不良沖擊結(jié)果，再者，這些人造合成纖維的原料亦非取之不盡，伴隨著石化 原料的短缺，其取得的成本也會逐漸升高，近來生產(chǎn)不織布的業(yè)者，乃進而逐漸轉(zhuǎn)向使用天 然原料來取代人造合成纖維原料，但卻又發(fā)現(xiàn)該天然素材所生產(chǎn)制造不織布的方式，因必 須采用制程較長的濕式法或水針法才能達成，除成本較直接擠出法為高之外，其纖維型態(tài) 又屬于短纖維，致使不織布產(chǎn)品的透氣性與吸水率等性能被減弱，因此，如何以天然纖維原 料及低成本制程來制得長纖維型態(tài)的不織布產(chǎn)品，便成為急待突破之要務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方 法，其是以木漿(pulp)為原料而加入氧化甲基瑪琳(N-methylmorpholineN-oxide，簡稱 ΝΜΜ0)溶劑，使其相混合溶解成黏液(dope)，再以紡黏方式(spimbond)將該黏液從紡口擠 壓出來形成長纖維素絲束，使該長纖維素絲束先經(jīng)由空氣隔距(air gap)冷卻拉伸而進入 凝固液中凝固再生、再經(jīng)氣流牽伸器高速拉伸后于收集網(wǎng)上堆棧成網(wǎng)形而成不織布，該不 織布又經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取等程序后，即可制得具有連續(xù)長纖維型態(tài)的天然纖維素 纖維不織布，由于該制程短使得制造成本降低，且因使用無毒性的氧化甲基瑪琳作為溶劑 并能充分循環(huán)使用，而成為不會對環(huán)境造成污染的環(huán)保制程。本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方 法，依該方法所制得的天然纖維素纖維不織布，屬于連續(xù)長纖維型態(tài)，除具有與人造合成纖 維不織布相同的良好透氣性與吸水率等物性外，其使用后成為廢棄物時，能在環(huán)境中自然 分解，而不會對環(huán)境造成破壞。一種使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方法，其步驟包含
a.以木漿為原料；b.加入氧化甲基瑪琳溶劑(N-methylmorpholine N-oxide，簡稱ΝΜΜ0)及苯基惡 唑安定劑(l，3-phenylene-bis 2-oxazoline,BOX)于木漿中，以50°C 80°C低溫進行高速 攪碎，再以80°C 120°C加熱在10分鐘內(nèi)蒸發(fā)溶解混合后的水份排除至5 13%而形成黏 液(dope)；c.以紡黏方式(spimbond)將該黏液從紡口擠壓出來形成長纖維素絲束，并將該 長纖維素絲束施以空氣隔距(air gap)冷卻拉伸；d.將冷卻拉伸后的長纖維素絲束進入凝固液中凝固再生；及e.經(jīng)凝固液再生后的長纖維素絲束，以氣流牽伸器進行高壓高速拉伸，并使其在 收集網(wǎng)上堆棧成網(wǎng)形的不織布，再依序經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取等程序，即可制得具有 連續(xù)長纖維型態(tài)的天然纖維素纖維不織布。其中，步驟a中該木漿原料是選用α-纖維素含量在65%以上的長、短纖維的木漿 纖維素，其纖維素聚合度介于500 1200。其中，步驟b中該氧化甲基瑪琳溶劑的濃度為45% 75%。其中，該步驟b中黏液的纖維素含量為6wt% 15wt%，黏液的黏度為1000 10000(poise)，黏液的透光指數(shù)為1. 470 1. 495，黏液的熔融指數(shù)為100 1000。其中，步驟c中該空氣隔距的距離為2公分 30公分，使用冷卻風(fēng)的溫度為5°C 30°C，其相對濕度為60% 99% ；其中，步驟d中該凝固液的溫度為5°C 30°C，且其內(nèi)部氧化甲基瑪琳的濃度為 0 30wt%其中，步驟e中該天然纖維素不織布的卷取速度為每分鐘2 200公尺。其中，步驟e中該天然纖維素不織布的基重為10g/m2 300g/m2，該天然纖維素不 織布的纖維纖度為1 15um，該天然纖維素不織布的透氣度為100 3500 (Cm3/Cm2/min)， 該天然纖維素不織布的吸水率為300% 2000%。其中，步驟e中該天然纖維素不織布的機械方向(MD)拉伸強度為20kgf以上，而 垂直方向(⑶)的拉伸強度為Ukgf以上。其中，步驟e中該氣流牽伸器進行的牽伸速度為20m/min 3000m/min。本發(fā)明一種使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方法，其優(yōu)點及功效在 于該方法制程短使得制造成本降低，且因使用無毒性的氧化甲基瑪琳作為溶劑并能充分 循環(huán)使用，而成為不會對環(huán)境造成污染的環(huán)保制程。依該方法所制得的天然纖維素纖維不 織布，屬于連續(xù)長纖維型態(tài)，除具有與人造合成纖維不織布相同的良好透氣性與吸水率等 物性外，其使用后成為廢棄物時，能在環(huán)境中自然分解，而不會對環(huán)境造成破壞。

圖1是本發(fā)明的制造流程方塊圖。圖2是本發(fā)明所使用氧化甲基瑪琳溶劑(N-methylmorpholine N-oxide，簡稱 ΝΜΜ0)的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明中紡黏長纖維素絲束之作動示意圖。圖4是本發(fā)明的制造流程示意圖。
圖5是本發(fā)明所制得天然纖維素不織布的外觀示意圖。圖中具體標號如下1-齒輪泵2-紡口模具3-紡 口D-黏液
具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。請參閱圖1至圖5所示，本發(fā)明使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方法， 其步驟包含a.以木漿(pulp)為原料；選用α -纖維素含量在65%以上的長、短纖維的木漿纖 維素，其纖維素聚合度(degree of polymerization，簡稱DP)介于500 1200 ；b.加入氧化甲基瑪琳溶劑(N-methylmorpholine N-oxide，簡稱ΝΜΜ0，其化學(xué)結(jié) 構(gòu)如圖2所示)及苯基惡唑安定劑(1,3-phenylene-bis 2-oxazoline，BOX)于木漿中，使 其相混合溶解成黏液(dope)；其是利用臥式調(diào)漿機，將該木漿纖維素、氧化甲基瑪琳溶劑 及苯基惡唑添加劑一起置入后，以50°C 80°C低溫進行高速攪碎，并借由氧化甲基瑪琳對 纖維素膨潤性大、溶解性高及溶解速率快等功效，來達成快速相互混合溶解，再利用真空薄 膜蒸發(fā)器以80°C 120°C加熱，在5分鐘內(nèi)蒸發(fā)溶解混合后的水份排除至5 13%，即可形 成黏液(dope)；c.以紡黏方式(spimbond)將該黏液從紡口擠壓出來形成長纖維素絲束，并將長 纖維素絲束施以冷卻拉伸；如圖3所示，該黏液D由齒輪泵1打入紡口模具2內(nèi)，再經(jīng)紡口 3向外以空氣隔距(air gap)冷卻方式進行拉伸，其中，空氣隔距的距離為2公分 30公 分，使用冷卻風(fēng)的溫度為5°C 30°C，其相對濕度為60% 99% ；d.將冷卻拉伸后的長纖維素絲束進入凝固液中凝固再生；其中，凝固液的溫度為 5°C 30°C，且其內(nèi)部氧化甲基瑪琳的濃度為0 30wt% ；及e.經(jīng)凝固液再生后的長纖維素絲束，又以氣流牽伸器進行牽伸速度為20m/min 3000m/min的高壓高速拉伸，并將其在收集網(wǎng)上堆棧成網(wǎng)形的不織布(如圖3所示)，再依 序經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取等程序(如圖4所示)，即制得具有連續(xù)長纖維型態(tài)的天然纖 維素纖維不織布(如圖5所示)。其中，步驟b所加入之苯基惡唑安定劑(l，3-phenylene-bis 2-oxazoline, BOX) 可降低纖維素黏液的色澤及聚合度的衰退，且該氧化甲基瑪琳為無毒性溶劑，于水洗過程 中被洗出后，再經(jīng)過濾、脫色及減壓濃縮蒸餾后可被回收再使用，其損耗率低且回收率可達 99. 5%以上，不但可降低制造成本，也不會造成環(huán)境的污染，完全符合環(huán)保制程的規(guī)范。又步驟b中該黏液的纖維素含量為6wt% 15wt%，其黏液的黏度為1000 10000(poise)，而黏液的透光指數(shù)為1. 470 1. 495以及黏液的熔融指數(shù)為100 1000。另步驟e中氣流牽伸器進行拉伸速度為20m/min 3000m/min所使用的木漿也可 為α-纖維素含量在65%以上的長、短纖維的紙漿。為進一步證明本發(fā)明的特點及實施功效，乃進行完成各項試驗實例并說明如后首先，如表一中樣品1至樣品15的黏液組成表所示，其是分別將聚合度為650 1050的木漿纖維素與氧化甲基瑪琳(NMMO)溶劑，于50°C 80°C下高速攪拌成漿液，然后利用真空薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)多余的水份，以80°C 120°C加熱，10分鐘內(nèi)排除水分至5% 13%，即可將纖維素溶解成黏液(dope)，接著，以紡黏方式(spimbond)經(jīng)紡口擠壓形成長 纖維素絲束，經(jīng)空氣隔距(air gap)冷卻拉伸后，長纖維素絲束進入凝固液中凝固再生、再 經(jīng)氣流牽伸器高速拉伸后于收集網(wǎng)上長纖維絲堆棧成網(wǎng)形成不織布，并依序進行水洗、水 針軋、干燥及卷取后，即完成表一中樣品1至樣品15的各黏液組成表。表一樣品1至樣品15的黏液組成表
權(quán)利要求
1.一種使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方法，其特征在于其步驟包含a.以木漿為原料；b.加入氧化甲基瑪琳溶劑及苯基惡唑安定劑于木漿中，以50°C 80°C低溫進行高速 攪碎，再以80°C 120°C加熱在10分鐘內(nèi)蒸發(fā)溶解混合后的水份排除至5 13%而形成黏 液；c.以紡黏方式將該黏液從紡口擠壓出來形成長纖維素絲束，并將該長纖維素絲束施以 空氣隔距冷卻拉伸；d.將冷卻拉伸后的長纖維素絲束進入凝固液中凝固再生；及e.經(jīng)凝固液再生后的長纖維素絲束，以氣流牽伸器進行高壓高速拉伸，并使其在收集 網(wǎng)上堆棧成網(wǎng)形的不織布，再依序經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取程序，即可制得具有連續(xù)長 纖維型態(tài)的天然纖維素纖維不織布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟a中該木漿原料是選用α-纖維素 含量在65%以上的長、短纖維的木漿纖維素，其纖維素聚合度介于500 1200。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟b中該氧化甲基瑪琳溶劑的濃度為 45% 75%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該步驟b中黏液的纖維素含量為6wt% 15wt%，黏液的黏度為1000 10000，黏液的透光指數(shù)為1. 470 1. 495，黏液的熔融指數(shù) 為 100 1000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟c中該空氣隔距的距離為2公分 30公分，使用冷卻風(fēng)的溫度為5°C 30°C，其相對濕度為60% 99% ；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d中該凝固液的溫度為5°C 30°C， 且其內(nèi)部氧化甲基瑪琳的濃度為0 30wt%
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟e中該天然纖維素不織布的卷取速 度為每分鐘2 200公尺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟e中該天然纖維素不織布的基重為 10g/m2 300g/m2，該天然纖維素不織布的纖維纖度為1 15um，該天然纖維素不織布的透 氣度為100 3500cm7cm2/min，該天然纖維素不織布的吸水率為300% 2000%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟e中該天然纖維素不織布的機械方 向拉伸強度為20kgf以上，而垂直方向的拉伸強度為Ukgf以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟e中該氣流牽伸器進行的牽伸速度 為 20m/min 3000m/mino
全文摘要
本發(fā)明是提供一種使用濕式紡黏方式制備天然纖維素不織布的方法，是以木漿(pulp)為原料而加入氧化甲基瑪琳(N-methylmorpholine N-oxide，簡稱NMMO)溶劑，使其相混合溶解成黏液(dope)，再以紡黏方式(spunbond)將該黏液從紡口擠壓出來形成長纖維素絲束，使該長纖維素絲束先經(jīng)由空氣隔距(airgap)冷卻拉伸而進入凝固液中凝固再生、再經(jīng)氣流牽伸器高速拉伸后于收集網(wǎng)上堆棧成網(wǎng)形而成不織布，該不織布又經(jīng)水洗、水針軋、干燥及卷取等程序后，便可制得具有連續(xù)長纖維型態(tài)的天然纖維素纖維不織布。
文檔編號D01F2/00GK102127840SQ201010000628
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者周文東, 賴明毅, 黃坤山 申請人:聚隆纖維股份有限公司