專利名稱：使用濕式熔噴方式制備天然纖維素不織布的方法
使用濕式熔噴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)于一種使用濕式熔噴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(huì)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(hù)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(huì)(INDA)的統(tǒng)計(jì)，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(dá)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?yàn)榫郾?PP)、聚酯(PET)、聚乙烯(PE)與尼龍(Nylon)，共計(jì)占總使用量的96%，故當(dāng) 這些大量人造合成纖維不織布經(jīng)使用后成為廢棄物時(shí)，由于無法被自然環(huán)境分解，反而對(duì) 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(huì)逐漸升高，近來生產(chǎn)不織布的業(yè)者，乃進(jìn)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(dá)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，便成為急待突破的要?jiǎng)?wù)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在提供一種使用濕式熔噴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)，再以熔噴方式(meltbrown)將該黏液從紡口擠壓出 來形成纖維素絲束，并經(jīng)由噴出水霧使纖維素絲束凝固再生，最后經(jīng)水洗、水針軋、干燥及 卷取等程序后，而制得具有連續(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(huì) 對(duì)環(huán)境造成污染的環(huán)保制程。本發(fā)明的另一目的乃在提供一種使用濕式熔噴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(shí)，能在環(huán)境中自然 分解，而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種使用濕式熔噴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(jìn)行高速 攪碎，再以80°C 120°C加熱在5 10分鐘內(nèi)蒸發(fā)溶解混合后的水份并排除至5% 13% 而形成黏液(dope)；c.以熔噴方式(meltbrown)將該黏液從紡口擠壓出來形成纖維素絲束；及d.噴出水霧使該纖維素絲束凝固再生，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)的天然纖維素不織布。其中，該木漿原料為選用α-纖維素含量在65%以上的長、短纖維的木漿或紙漿 纖維素，且其纖維素聚合度介于500 1200。其中，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300 3000 (poise)，黏液的透光指數(shù)為1. 470 1. 495，黏液的熔融指數(shù)為200 1000。其中，步驟d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d中該天然纖維素不織布的基重為10g/m2 300g/m2。其中，步驟d中該天然纖維素不織布的機(jī)械方向(MD)拉伸強(qiáng)度為Mkgf以上，而 垂直方向(⑶)的拉伸強(qiáng)度為^gf以上。其中，步驟d中該天然纖維素不織布的纖維纖度為1 15um。其中，步驟d中該天然纖維素不織布的透氣度為100 3500 (cm3/cm2/min)。其中，步驟d中該天然纖維素不織布的吸水率為300% 2000%。本發(fā)明一種使用濕式熔噴方式制備天然纖維素不織布的方法，其優(yōu)點(diǎn)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(huì)對(duì)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(shí)，能在環(huán)境中自然分解，而不會(huì)對(duì)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)之化學(xué)結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明中熔噴纖維素絲束的作動(dòng)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(biāo)號(hào)如下1-齒輪泵 2-模具3-紡嘴管 D-黏液H-熱空氣
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。請(qǐng)參閱圖1至圖5所示，本發(fā)明使用濕式熔噴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(jī)，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60V 80°C低溫進(jìn)行高速攪碎，并借由氧化甲基瑪琳對(duì) 纖維素膨潤性大、溶解性高及溶解速率快等功效，來達(dá)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.以熔噴方式(meltbrown)將黏液從紡口擠壓出來形成纖維素絲束；如圖3所 示，該黏液D由齒輪泵1打入紡口模具2內(nèi)，再進(jìn)入紡口模具2的紡嘴管3中，借由熱空氣 H持續(xù)灌入紡口模具2后，并從紡嘴管3周圍排出的氣流作用，迫使黏液D從紡嘴管3中被 熔噴擠壓出外部形成纖維素絲束；及d.噴出水霧使纖維素絲束凝固再生，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所加入的苯基惡唑安定劑(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，而該氧化甲基瑪琳溶劑的濃度為45% 75% 且為無毒性溶劑，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(dá)99. 5%以上，不但可降低制造成本，亦不會(huì)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300 3000 (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200 1000。另步驟a中所使用的木漿也可更為α -纖維素含量在65%以上的長、短纖維的紙 漿。為進(jìn)一步證明本發(fā)明的特點(diǎn)及實(shí)施功效，乃進(jìn)行完成各項(xiàng)試驗(yàn)實(shí)例并說明如后首先，如表一中樣品1至樣品10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60°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，5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，以熔噴方式(meltbrown)將黏液經(jīng)紡口擠壓形成 纖維素絲束，再噴出水霧使纖維素絲束凝固再生，并依序進(jìn)行水洗、水針軋、干燥及卷取后， 即完成表一中樣品1至樣品10的各黏液組成表。表一樣品1至樣品10的黏液組成表
權(quán)利要求
1.一種使用濕式熔噴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(jìn)行高速 攪碎，再以80°C 120°C加熱在5 10分鐘內(nèi)蒸發(fā)溶解混合后的水份并排除至5% 13% 而形成黏液；c.以熔噴方式將該黏液從紡口擠壓出來形成纖維素絲束；及d.噴出水霧使該纖維素絲束凝固再生，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)的天然纖維素不織布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該木漿原料為選用α-纖維素含量在 65%以上的長、短纖維的木漿或紙漿纖維素，且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300 3000，黏液的透光指數(shù)為1. 470 1. 495，黏液的熔融指數(shù)為 200 1000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d中該天然纖維素不織布的卷取速 度為每分鐘2 200公尺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d中該天然纖維素不織布的基重為 10g/m2 300g/m2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d中該天然纖維素不織布的機(jī)械方 向拉伸強(qiáng)度為Mkgf以上，而垂直方向的拉伸強(qiáng)度為^gf以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d中該天然纖維素不織布的纖維纖 度為1 15um。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d中該天然纖維素不織布的透氣度 為 100 3500cm7cm2/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d中該天然纖維素不織布的吸水率 為 300% 2000% ο
全文摘要
本發(fā)明是提供一種使用濕式熔噴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)，再以熔噴方式(meltbrown)將該黏液從紡口擠壓出來形成纖維素絲束，并經(jīng)由噴出水霧使纖維素絲束凝固再生，最后經(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。
文檔編號(hào)D01D5/06GK102127842SQ201010000630
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)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(qǐng)人:聚隆纖維股份有限公司