專利名稱：一種具有穩(wěn)定變形記憶的生物質(zhì)纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種具有穩(wěn)定變形記憶的生物質(zhì)纖維，及將原來(lái)沒(méi)有 變形記憶能力或雖有這一能力但變形記憶不穩(wěn)定的生物質(zhì)纖維制造成為具有穩(wěn)定變形記 憶生物質(zhì)纖維的方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及的生物質(zhì)纖維，有天然生物質(zhì)纖維和再生生物質(zhì)纖維兩種 類型。前者指的是以自然生長(zhǎng)形成的生物質(zhì)構(gòu)成的天然生物質(zhì)纖維；后者指的是將天然生 物質(zhì)再生制成的再生生物質(zhì)纖維，但再生前后，纖維的生物質(zhì)構(gòu)成不應(yīng)改變。不管是自然生長(zhǎng)形成的天然生物質(zhì)纖維還是再生制成的再生生物質(zhì)纖維，它們?cè)?形成以后都會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的纖維形態(tài)，如果改變這一形態(tài)并讓改變后的形態(tài)成為纖維的新 穩(wěn)定形態(tài)，這就叫變形記憶。這時(shí)的纖維當(dāng)然也會(huì)因外界因素作用發(fā)生偏離新穩(wěn)定形態(tài)的 變形，但只要導(dǎo)致偏離的外界因素釋去，纖維即會(huì)回復(fù)到它的新穩(wěn)定形態(tài)。本發(fā)明涉及的變形記憶生物質(zhì)纖維，就是指這種已經(jīng)取得了新穩(wěn)定形態(tài)的生物質(zhì) 纖維，它們都以變形后的形態(tài)作為新穩(wěn)定形態(tài)。生物質(zhì)纖維通過(guò)自然生長(zhǎng)或再生制造形成的穩(wěn)定形態(tài)有兩種類型一種是近似于 直線的線狀形態(tài)，一種是近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)。大部分生物質(zhì)纖維都以近似于直線 的線狀形態(tài)為穩(wěn)定形態(tài)；一部分生物質(zhì)纖維，如毛絨纖維和蠶絲纖維，就是以近似于連續(xù)彎 曲的卷曲形態(tài)為穩(wěn)定形態(tài)的。如果卷曲形態(tài)能成為纖維的穩(wěn)定形態(tài)，那對(duì)于纖維進(jìn)一步集合成為各類紡織品的 加工十分有利，同時(shí)也能進(jìn)一步提升各類纖維集合體的利用水平。這也正是毛絨纖維和蠶 絲纖維在生物質(zhì)纖維中具有很高利用價(jià)值的原因之一。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，就是要提供一種可以把變形后的纖維形態(tài)作為穩(wěn)定形 態(tài)的、天然的或是再生的變形記憶生物質(zhì)纖維，以及制造這種變形記憶穩(wěn)定的生物質(zhì)纖維 的技術(shù)方法。本發(fā)明提供的方法，可以把以近似于直線的線狀形態(tài)為穩(wěn)定形態(tài)的生物質(zhì)纖維， 轉(zhuǎn)變?yōu)橐越朴谶B續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)為新穩(wěn)定形態(tài)，其中，也包括把那些雖然已有近似于 連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)為穩(wěn)定形態(tài)，但彎曲能量與形態(tài)穩(wěn)定性均不夠的生物質(zhì)纖維，在這兩 方面的缺陷給以補(bǔ)足。同理，本發(fā)明提供的技術(shù)方法，也可以把有近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)的生物質(zhì) 纖維改造成為以近似于直線的線狀形態(tài)為新穩(wěn)定形態(tài)的生物質(zhì)纖維，其中，也包括可以把 原來(lái)就是近似于直線的線狀形態(tài)的生物質(zhì)纖維繼續(xù)拉伸細(xì)化為更細(xì)的線狀形態(tài)，并把拉伸 細(xì)化后的線狀形態(tài)作為纖維的新穩(wěn)定形態(tài)。例如，毛絨纖維，這是一種天然生物質(zhì)纖維，由于在它的皮質(zhì)層中，有兩個(gè)最主要 的正、偏兩種皮質(zhì)層細(xì)胞被分列在纖維的兩側(cè)并沿纖維的縱軸略有旋轉(zhuǎn)，所以毛絨纖維成 形后，獲得的是近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)，而且形態(tài)大多比較穩(wěn)定，但也有不足的，需要 補(bǔ)足。另外，蠶絲纖維，因?yàn)樗窃谛Q兒吐絲結(jié)繭的同時(shí)脫水固化成為纖維的，由于固化時(shí) 的蠶絲是平面堆積在蠶繭上的，因此當(dāng)再次將蠶絲從蠶繭上抽取出來(lái)集合利用時(shí)，蠶絲就 必然會(huì)按⑴字形堆積的軌跡扭轉(zhuǎn)變形成近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)，但是形態(tài)穩(wěn)定性很差，如果能通過(guò)變形記憶的方法對(duì)它的變形能量和形態(tài)的穩(wěn)定性給以補(bǔ)充，纖維的利用價(jià) 值就可以得到提升。天然生物質(zhì)纖維中的棉纖維，雖然也有因纖維成熟而形成的微細(xì)轉(zhuǎn)曲，但因?yàn)檗D(zhuǎn) 曲過(guò)于細(xì)密，對(duì)改變纖維近似于直線的線狀形態(tài)影響不大。對(duì)于這一類纖維，也可以通過(guò)變 形記憶的方法，去獲得穩(wěn)定的近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)或其它的變形形態(tài)。其它，眾多經(jīng) 再生制成的再生纖維素纖維，也大多可以通過(guò)變形記憶的方法，去獲得穩(wěn)定的近似于連續(xù) 彎曲的卷曲形態(tài)或其它的變形形態(tài)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案是這樣的一種具有穩(wěn)定變形記憶的生物質(zhì)纖維，其特征在于(一 )對(duì)于取近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)為新穩(wěn)定形態(tài)的變形記憶生物質(zhì)纖維， 它的拉伸彈性應(yīng)滿足(1)纖維單位長(zhǎng)度中的卷曲數(shù)彡5個(gè)/厘米；(2)纖維卷曲率彡10% ；(3)纖維卷曲彈性恢復(fù)率> 70%。這種變形記憶生物質(zhì)纖維集合體的壓縮彈性應(yīng)滿足(1)纖維絮狀集合體的壓縮率彡50% ；(2)纖維絮狀集合體的壓縮回彈率彡90%。( 二)對(duì)于經(jīng)拉伸細(xì)化后取近似于直線的線狀形態(tài)為新穩(wěn)定形態(tài)的變形記憶生物 質(zhì)纖維，它的形態(tài)特征應(yīng)滿足(1)纖維卷曲率彡1.0% ；(2)細(xì)化后纖維平均線密度的減少應(yīng)大于10%。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是這樣的一種具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所述方法包括下述 諸纖維處理步驟(一 )松弛前處理；( 二)機(jī)械變形處理；(三)記憶處理。上述步驟(一)中所述的松弛前處理是指將生物質(zhì)纖維在30 80°C溫度環(huán)境 中進(jìn)行干燥處理，時(shí)間為0. 5 3. 0個(gè)小時(shí)。常用的范圍是在30 40°C溫度環(huán)境中處理 0. 5 1. 0個(gè)小時(shí)。上述步驟(一)中接受松弛前處理的生物質(zhì)纖維應(yīng)是分散或松結(jié)構(gòu)的條狀纖維束 或片狀纖維絮，并且接受松弛前處理的生物質(zhì)纖維應(yīng)該是已去除了物理性雜質(zhì)的生物質(zhì)纖 維。上述步驟(一)中將生物質(zhì)纖維進(jìn)行干燥處理的較好方法是采用在滾筒式干燥機(jī) 中低速滾動(dòng)進(jìn)行。上述步驟(一)中所述的松弛前處理的目的是消除生物質(zhì)纖維形成以后存留在纖 維中的各種意外應(yīng)變。如果該纖維在生長(zhǎng)形成中本具有近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)，但卻 未能得到充分表現(xiàn)的，經(jīng)過(guò)松弛前處理后，由于阻礙它穩(wěn)定形態(tài)表現(xiàn)的因素和意外應(yīng)變的 消除，原有的近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)即應(yīng)可得到表現(xiàn)。
松弛前處理消除阻礙它穩(wěn)定形態(tài)表現(xiàn)的因素和意外應(yīng)變的方法是將纖維置于滾 筒式干燥機(jī)中，在常溫30 80°C的溫度環(huán)境中低速滾動(dòng)0. 5 3. 0個(gè)小時(shí)，每次處理的溫 度、時(shí)間視處理的纖維數(shù)量以及裝備的條件確定。上述步驟(二)中所述的機(jī)械變形處理，是指用機(jī)械力強(qiáng)迫生物質(zhì)纖維發(fā)生機(jī)械 變形，其包括有兩種變形形式一種是使生物質(zhì)纖維產(chǎn)生近似于連續(xù)彎曲的卷曲變形，一種 是使生物質(zhì)纖維發(fā)生拉伸細(xì)化變形。上述步驟(二)中所述的使生物質(zhì)纖維產(chǎn)生近似于連續(xù)彎曲的卷曲變形，其機(jī)械 變形的方法是對(duì)生物質(zhì)纖維束進(jìn)行連續(xù)的擠壓卷曲處理。所述的對(duì)生物質(zhì)纖維束進(jìn)行連續(xù)的擠壓卷曲處理是在由一對(duì)卷曲輪和一對(duì)卷曲 刀構(gòu)成的擠壓卷曲設(shè)施上進(jìn)行的，該一對(duì)卷曲輪與一對(duì)卷曲刀中分別有一個(gè)卷曲輪和一個(gè) 卷曲刀是固定的，另有一個(gè)卷曲輪和一個(gè)卷曲刀是活動(dòng)的。如以下卷曲輪與上卷曲刀是活 動(dòng)的為例，它們依托空氣壓力和固定的卷曲輪和固定的卷曲刀間保持距離。卷曲輪的回轉(zhuǎn) 可以將纖維束引入卷曲輪和卷曲刀構(gòu)成的卷曲空間進(jìn)行卷曲擠壓，卷曲后的纖維則被從近 似于封閉的卷曲刀口間擠出，由于上卷曲刀是活動(dòng)的，空氣壓力會(huì)使它與下卷曲刀之間形 成一個(gè)幾乎是封閉的出口，這時(shí)的兩把刀就會(huì)像鉗子一樣對(duì)纖維束進(jìn)行夾持，形成阻擋纖 維前行的阻力，以迫使纖維在卷曲輪與卷曲刀形成的卷曲空間中接受擠壓。上述步驟(二)中所述的使生物質(zhì)纖維發(fā)生拉伸細(xì)化變形，其機(jī)械變形的方法是 對(duì)生物質(zhì)纖維束進(jìn)行連續(xù)的拉伸細(xì)化處理，這個(gè)過(guò)程是使生物質(zhì)纖維從多對(duì)可連續(xù)拉伸的 細(xì)化牽伸輥之間通過(guò)。當(dāng)纖維從第一對(duì)細(xì)化牽伸輥間進(jìn)入拉伸細(xì)化區(qū)時(shí)，該對(duì)細(xì)化牽伸輥 的表面線速度為V1 ；進(jìn)入第二對(duì)細(xì)化牽伸輥后，由于它的表面線速度V2大于V1，因此纖維經(jīng) 第一、第二兩對(duì)細(xì)化牽紳輥的拉伸后就會(huì)形成與V2ZiV1相對(duì)應(yīng)的拉伸率和線密度變化率；進(jìn) 入第三對(duì)細(xì)化牽伸輥后，由于它的表面線速度V3大于V2,因此，經(jīng)第二、第三這兩對(duì)細(xì)化牽 伸輥拉伸后，同樣會(huì)形成與V3/V2對(duì)應(yīng)的拉伸率和線密度變化率。如線密度變化率尚未達(dá) 到要求，可繼續(xù)加設(shè)細(xì)化牽伸輥，進(jìn)行拉伸細(xì)化，但每?jī)蓪?duì)細(xì)化牽伸輥之間的速度差，需在 1 5%的增加率范圍內(nèi)設(shè)置，拉伸細(xì)化一次不能達(dá)到細(xì)化要求的，可分?jǐn)?shù)次進(jìn)行，每次伸 長(zhǎng)率累積不宜超過(guò)15%，而相鄰各對(duì)細(xì)化輥間的距離不能超過(guò)纖維的主體長(zhǎng)度。上述步驟(三)中所述的記憶處理的目的是要使發(fā)生變形后的纖維形態(tài)被處理成 纖維的新穩(wěn)定形態(tài)，所述的記憶處理包括記憶劑浸漬處理和記憶接枝處理，而這樣一個(gè)記 憶處理過(guò)程，則是通過(guò)機(jī)械變形后的生物質(zhì)纖維和記憶劑的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。上述步驟(三)中所述的記憶劑浸漬處理在上述步驟(二 )所述的機(jī)械變形處理 前進(jìn)行，方法是將生物質(zhì)纖維浸泡在記憶劑中，并在浸透后脫水。上述步驟(三)中所述的記憶接枝處理在上述步驟(二 )所述的機(jī)械變形處理后 進(jìn)行，方法是將生物質(zhì)纖維在150 180°C的高溫環(huán)境中接受1 5分鐘的熱處理。上述步驟(三)中所述的記憶劑是一種化學(xué)藥劑，適用于生物質(zhì)纖維的記憶劑必 須具備以下諸條件(1)該記憶劑應(yīng)是可與生物質(zhì)纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并能在生物質(zhì)纖維的大分子內(nèi) 或大分子間形成網(wǎng)狀交聯(lián)的化合物。(2)該記憶劑應(yīng)具有可與生物質(zhì)纖維大分子上含有的極性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的官 能團(tuán)，且該官能團(tuán)的官能度要大于二。
(3)該記憶劑應(yīng)易溶于水且相對(duì)分子量小(分子長(zhǎng)度不宜> 5nm)，易于滲入纖維 內(nèi)部。符合以上條件的記憶劑，可以有多種選擇，例如(I)N-羥甲基類樹脂(如醚化的二羥甲基二羥基環(huán)亞乙基脲)；(2)乙二醛復(fù)合化合物(如乙二醛與膠原蛋白液的復(fù)合化合物)；(3)多元羧酸(如檸檬酸、馬來(lái)酸)。其中，以選擇多元羧酸最為理想。這種記憶劑的工作原理，就是可以發(fā)生記憶劑和 生物質(zhì)纖維大分子上官能團(tuán)(例如羥基)的結(jié)合，并在變形后纖維的大分子上或大分子間 形成雙酯交聯(lián)，從而使變形后的纖維形態(tài)能成為穩(wěn)定的纖維形態(tài)。但用做記劑劑的多元羧 酸，必須擁有三個(gè)以上的羧基，在作記憶劑處理時(shí)，三個(gè)羧基中的兩個(gè)會(huì)脫水形成環(huán)狀分子 內(nèi)酸酐，然后，所形成的這個(gè)環(huán)狀分子內(nèi)酸酐，就會(huì)和纖維分子上的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)形成 酯交聯(lián)。由于在形成酯交聯(lián)時(shí)，還會(huì)釋出一個(gè)羧基去和多羧酸上剩下的那個(gè)羧基再次脫水 形成另一個(gè)環(huán)狀分子內(nèi)酸酐，并再次與纖維分子上的羥基形成另一個(gè)脂交聯(lián)。因此，用多元 羧酸作記憶處理的結(jié)果，就是可以在變形后纖維的大分子上或大分子之間形成雙酯交聯(lián)。 為了保證環(huán)狀分子內(nèi)酸酐的形成，上述多元羧酸的記憶處理必須在150 180°C的熱環(huán)境 中進(jìn)行。用于變形記憶處理的記憶劑應(yīng)無(wú)毒、無(wú)臭，對(duì)人體無(wú)害、無(wú)刺激作用，對(duì)纖維后續(xù) 加工的染色和白度沒(méi)有影響或影響極微，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響。同時(shí)，所述接受上述變形記憶加工的生物質(zhì)纖維應(yīng)該是已去除了物理性雜質(zhì)的散 纖維或松結(jié)構(gòu)的條狀纖維束或片狀纖維絮。所述的經(jīng)過(guò)上述步驟(一)至步驟(三)處理后的具有穩(wěn)定變形記憶的生物質(zhì)纖 維，可以和普通纖維一樣，接受進(jìn)一步的加工利用。這時(shí)，纖維無(wú)定性區(qū)中的一部分大分子，已在變形后獲得的新位置上，通過(guò)記憶劑 的接枝，在纖維的大分子內(nèi)和大分子間的相關(guān)基團(tuán)間形成了許多可以使變形后大分子的位 置成新穩(wěn)定位置的交聯(lián)，這些形成在新位置上的交聯(lián)可以使變形后的纖維形態(tài)成為它的新 穩(wěn)定形態(tài)。結(jié)構(gòu)特征上有了這樣變化的變形記憶生物質(zhì)纖維，在應(yīng)用功能技術(shù)上的特征可以 被具體的表現(xiàn)為(一)對(duì)于取近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)為新穩(wěn)定形態(tài)的變形記憶生物質(zhì)纖 維，其纖維單位長(zhǎng)度中的卷曲數(shù)> 5個(gè)/厘米，纖維卷曲率> 10%，纖維卷曲彈性恢復(fù)率 彡 70%。這種變形記憶生物質(zhì)纖維集合體的纖維絮狀集合體的壓縮率>50%，纖維絮狀集 合體的壓縮回彈率彡90%。( 二)對(duì)于經(jīng)拉伸細(xì)化后取近似于直線的線狀形態(tài)為新穩(wěn)定形態(tài)的變形記憶生物 質(zhì)纖維，其纖維卷曲率< 1.0%，細(xì)化后纖維平均線密度的減少應(yīng)大于10%。本發(fā)明所述的具有穩(wěn)定變形記憶的生物質(zhì)纖維，因?yàn)槭菑母m合于生產(chǎn)和利用的 角度對(duì)傳統(tǒng)生物質(zhì)纖維的性能進(jìn)行改造，因此本發(fā)明不僅可以進(jìn)一步擴(kuò)大生物質(zhì)纖維資源 的應(yīng)用范圍，同時(shí)，更可以大幅度提升生物質(zhì)纖維的利用價(jià)值和消費(fèi)價(jià)值。例如，原來(lái)并無(wú) 卷曲的生物質(zhì)纖維因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)本發(fā)明獲得穩(wěn)定的卷曲形態(tài)而得到類似于毛絨纖維的松
7軟手感，并被制成風(fēng)格優(yōu)良的高級(jí)紡織品；又如原來(lái)比較粗的生物質(zhì)纖維，因可以通過(guò)本 發(fā)明細(xì)化成為更精細(xì)的生物質(zhì)纖維，不僅可以制成線密度更低的低特紗，更可用來(lái)制造輕 薄細(xì)軟的高級(jí)紡織品。


圖1是實(shí)施例一中纖維束接受機(jī)械擠壓卷曲變形處理的過(guò)程示意圖；圖2是實(shí)施例一中纖維束接受連續(xù)擠壓卷曲變形的形成示意圖；圖3是實(shí)施例二中接受機(jī)械拉伸細(xì)化變形處理的纖維束從拉伸細(xì)化輥間通過(guò)示 意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、2_卷曲輪3、4_卷曲刀5、6_纖維束7_第一對(duì)細(xì)化牽伸輥8_第二對(duì)細(xì)化牽伸 輥9-第三細(xì)化對(duì)牽伸輥10-卷曲空間具體實(shí)施方式
為使貴審查員及公眾能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及其有益效果， 特以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述如下本發(fā)明只在成紗之前的生物質(zhì)纖維上實(shí)施，例舉接受處理的纖維可以是在自然生 長(zhǎng)過(guò)程中雖已形成有近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)，但纖維的卷曲形態(tài)不顯著，形態(tài)穩(wěn)定性 也差，現(xiàn)需要在這兩方面給以補(bǔ)充的，例如蠶絲纖維(實(shí)施例一)；例舉接受處理的纖維也 可以是在生長(zhǎng)過(guò)程中形成的就是一個(gè)近似于直線的線狀形態(tài)，現(xiàn)需要將纖維拉伸細(xì)化后再 去紡紗利用的，如棉纖維(實(shí)施例二)?，F(xiàn)即以這兩種纖維的變形記憶需要為例，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施應(yīng)用方法。[實(shí)施例一]——連續(xù)彎曲的蠶絲纖維的變形記憶處理以及經(jīng)過(guò)該處理后得到的 具有穩(wěn)定變形記憶的蠶絲纖維(1)工藝流程蠶絲纖維一松弛前處理一記憶劑浸漬處理一脫水一機(jī)械變形處理一記憶接枝處 理一水洗一干燥(2)工藝說(shuō)明①接受處理的蠶絲纖維是已去除了物理性雜質(zhì)的散纖維或松結(jié)構(gòu)的條狀纖維束 或片狀纖維絮。本實(shí)施例中接受變形記憶處理的蠶絲纖維是已除去物理性雜質(zhì)的蠶絲短纖 維，這樣的原料可直接進(jìn)入前松弛處理。②松弛前處理將經(jīng)過(guò)上述步驟①處理過(guò)的蠶絲纖維置于滾筒式干燥機(jī)中，在60°C以下的溫度環(huán) 境中低速滾動(dòng)30分鐘，進(jìn)行干燥處理。③記憶處理——記憶劑浸漬完成上述②中松弛前處理的蠶絲纖維還需接受記憶處理，記憶處理分成兩步進(jìn) 行一步是記憶劑浸漬處理，在機(jī)械變形處理前進(jìn)行；另一步是記憶接枝處理，在機(jī)械變形 處理后進(jìn)行?，F(xiàn)實(shí)施的是第一步——記憶劑浸漬，就是將蠶絲纖維浸泡在記憶劑中，并在浸 透后脫水。本實(shí)施例使用多元羧酸為記憶劑，以次亞磷酸納和三乙醇胺為催化劑和添加劑， 它們與水混合配置成記憶劑浸漬液，用來(lái)浸泡待處理纖維，其配方的重量組分如下多元羧酸 6 8%次亞磷酸納 3 5%
三乙醇胺 2 3%/K84 89%④機(jī)械變形處理完成上述③中記憶劑浸漬處理的蠶絲纖維接著要進(jìn)行機(jī)械變形處理，這個(gè)過(guò)程是 在一個(gè)主要由一對(duì)卷曲輪和一對(duì)卷曲刀構(gòu)成的擠壓卷曲設(shè)施上進(jìn)行的，如圖1所示，卷曲 輪2與卷曲刀3都是活動(dòng)的，它們依托空氣壓力分別和固定的卷曲輪1和固定的卷曲刀4 之間保持一定間隙，卷曲輪1、2間的間隙應(yīng)保證卷曲輪1、2的回轉(zhuǎn)可以將纖維束5引入由 卷曲輪1、2和卷曲刀3、4構(gòu)成的卷曲空間10。由于卷曲刀3是活動(dòng)的，空氣壓力就會(huì)在它 與卷曲刀4之間形成一個(gè)幾乎是封閉的間隙出口，使兩把卷曲刀3、4就能像鉗子一樣，形成 阻擋纖維前行的阻力，以迫使纖維束5在卷曲輪1、2和卷曲刀3、4所構(gòu)成的卷曲空間中接 受擠壓，產(chǎn)生卷曲，并在最后將已卷曲的纖維束5從近于封閉的卷曲刀口間擠出。纖維束完 成機(jī)械變形處理的速度不宜超過(guò)30米/分鐘。在卷曲輪1、2將纖維束5引入卷曲空間10的最初一段距離內(nèi)，纖維束5首先是沿 卷曲輪1、2表面向卷曲刀3、4與卷曲輪表面間形成的上隙縫點(diǎn)P1方向上彎折，但在接近隙
縫點(diǎn)P1后，纖維卻又因被阻而彎折向下隙縫點(diǎn)己的方向，.......如此不斷的反復(fù)，最后隨
著纖維的不斷輸入，堵在卷曲空間10中的纖維就會(huì)被擠壓成連續(xù)的卷曲變形，這也說(shuō)明 在通過(guò)卷曲輪1、2后最初這段距離內(nèi)，發(fā)生的是纖維的彎曲變形；接著，彎曲的纖維繼續(xù)前 行進(jìn)入更大一點(diǎn)的卷曲空間，這時(shí)發(fā)生的則是整個(gè)纖維束5的折曲變形和對(duì)折曲變形纖維 束5的再擠壓與再卷曲，如圖2。⑤記憶處理——記憶接枝處理完成上述步驟④中機(jī)械變形處理的蠶絲纖維還要繼續(xù)接受第二步記憶處理，即記 憶接枝處理，方法是在150 180°C的高溫環(huán)境中接受1 3分鐘的熱處理，可選擇烘箱進(jìn) 行熱處理。⑥水洗水洗處理的目的在于除去沾附在纖維上的污物，并可同時(shí)接受可通過(guò)水洗獲得的 功能處理。⑦干燥經(jīng)過(guò)水洗處理的蠶絲纖維在30 90°C的熱環(huán)境中進(jìn)行干燥處理。經(jīng)過(guò)上述擠壓卷曲變形記憶處理過(guò)程后得到的是已具有穩(wěn)定變形記憶的蠶絲纖 維，每公分該纖維長(zhǎng)度上可以形成5 8個(gè)卷曲，纖維卷曲率> 10%，纖維卷曲彈性恢復(fù)率 ^ 70% ；其絮狀集合體的壓縮率和壓縮回彈率可以分別達(dá)到超過(guò)50%和90%的水平，而 且，經(jīng)過(guò)水洗，上述諸技術(shù)特性仍可被保持。[實(shí)施例二]——近似于直線形態(tài)的棉纖維的拉伸細(xì)化變形記憶處理以及經(jīng)過(guò)該 處理后得到的具有穩(wěn)定變形記憶的棉纖維(1)工藝流程棉纖維一開松除雜一形成條絮(纖維束)一前松弛處理一記憶劑浸漬處理一脫水 —拉伸細(xì)化變形處理一記憶接枝處理一水洗一干燥(2)工藝說(shuō)明①本實(shí)施例中接受變形記憶處理的棉纖維，應(yīng)是已除凈物理性雜質(zhì)并取松結(jié)構(gòu)的
9條形棉纖維束。②松弛前處理將經(jīng)過(guò)上述步驟①前處理的棉纖維置于滾筒式干燥機(jī)中，在30 80°C的溫度環(huán) 境中低速滾動(dòng)30分鐘，進(jìn)行干燥松弛處理。③記憶處理——記憶劑浸漬處理完成上述步驟②中松弛前處理的棉纖維還需接受記憶處理，記憶處理環(huán)節(jié)分成兩 步進(jìn)行一步是記憶劑浸漬處理，在機(jī)械變形拉伸細(xì)化處理前進(jìn)行；另一步是記憶接枝處 理，在機(jī)械變形處理后進(jìn)行?，F(xiàn)實(shí)施的是記憶劑浸漬處理，即將棉纖維浸泡到記憶劑中，并 在浸透后脫水。記憶劑處理是將棉纖維浸泡在記憶劑中，并在浸透后脫水。本實(shí)施例使用與實(shí)施例一相同的記憶劑浸漬液配方。④機(jī)械變形處理完成上述③中記憶處理的棉纖維接著要進(jìn)行機(jī)械變形處理，即讓條形棉纖維束接 受連續(xù)的拉伸細(xì)化變形，要求每次拉伸細(xì)化變形實(shí)現(xiàn)不超過(guò)15 %的累積伸長(zhǎng)率，拉伸細(xì)化 速度1 20米/分鐘。連續(xù)拉伸細(xì)化的機(jī)械變形方法是使纖維從多對(duì)可連續(xù)拉伸的細(xì)化牽伸輥之間通 過(guò)，如圖3所示，當(dāng)纖維束6從第一對(duì)細(xì)化牽伸輥7間進(jìn)入拉伸細(xì)化區(qū)時(shí)，輸入速度即為第 一對(duì)細(xì)化牽伸輥7的表面線速度V1 ；纖維束6進(jìn)入第二對(duì)細(xì)化牽伸輥8后，由于設(shè)定它的 輸入表面線速度V2大于V1,因此纖維束6經(jīng)過(guò)這兩對(duì)細(xì)化牽伸輥7、8的拉伸后就會(huì)形成與 V2ZV1相對(duì)應(yīng)的纖維伸長(zhǎng)率和纖維線密度變化率；棉纖維束6進(jìn)入第三對(duì)細(xì)化牽伸輥9后， 由于已設(shè)定它的輸入表面線速度V3大于V2,因此，經(jīng)這7、8兩對(duì)細(xì)化牽伸輥拉伸后，同樣會(huì) 形成與V3/V2對(duì)應(yīng)的纖維伸長(zhǎng)率和纖維線密度變化率。如纖維線密度變化率尚未達(dá)到預(yù)設(shè) 的細(xì)化要求，可繼續(xù)加設(shè)細(xì)化牽伸輥進(jìn)行拉伸細(xì)化，但每?jī)蓪?duì)細(xì)化牽伸輥之間的速度差，需 在1 5%的增加率范圍內(nèi)設(shè)置，拉伸細(xì)化一次不能達(dá)到細(xì)化要求的，可分?jǐn)?shù)次進(jìn)行，每次 細(xì)化產(chǎn)生的伸長(zhǎng)率累積不宜超過(guò)15%，而相鄰各對(duì)細(xì)化輥間的距離不能超過(guò)被處理的棉纖 維的主體長(zhǎng)度。⑤記憶處理——記憶接枝處理完成上述步驟④中機(jī)械變形處理的棉纖維還要接受第二步記憶處理——記憶接 枝處理，即讓棉纖維在160 180°C的高溫環(huán)境中接受3 5分鐘的熱處理。⑥水洗處理的目的在于除去沾附在纖維上的污物，并同時(shí)接受可通過(guò)水洗獲得的 功能處理。⑦經(jīng)過(guò)水洗處理的棉纖維在30 90°C的熱環(huán)境中進(jìn)行干燥處理。經(jīng)過(guò)上述拉伸細(xì)化變形記憶處理后得到的具有穩(wěn)定變形記憶的棉纖維，其纖維平 均線密度的減少應(yīng)大于10% (即細(xì)化前后纖維平均線密度差異與細(xì)化前纖維平均線密度 相比后的百分率)，纖維卷曲率< 1.0%，如達(dá)不到細(xì)化要求，可松弛后，再次進(jìn)行細(xì)化，松 弛時(shí)間不低于24小時(shí)。
10
權(quán)利要求
1.一種具有穩(wěn)定變形記憶的生物質(zhì)纖維，其特征在于(一)對(duì)于取近似于連續(xù)彎曲的卷曲形態(tài)為新穩(wěn)定形態(tài)的變形記憶生物質(zhì)纖維，它的 拉伸彈性應(yīng)滿足(1)纖維單位長(zhǎng)度中的卷曲數(shù)>5個(gè)/厘米；(2)纖維卷曲率彡10%；(3)纖維卷曲彈性恢復(fù)率>70% ；這種變形記憶生物質(zhì)纖維集合體的壓縮彈性應(yīng)滿足(1)纖維絮狀集合體的壓縮率>50% ；(2)纖維絮狀集合體的壓縮回彈率>90% ；(二)對(duì)于經(jīng)拉伸細(xì)化后取近似于直線的線狀形態(tài)為新穩(wěn)定形態(tài)的變形記憶生物質(zhì)纖 維，它的形態(tài)特征應(yīng)滿足(1)纖維卷曲率<1.0% ；(2)細(xì)化后纖維平均線密度的減少應(yīng)大于10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所 述方法包括下述諸纖維處理步驟(一)松弛前處理；(二)機(jī)械變形處理；(三)記憶處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所 述的步驟(一)中所述的松弛前處理是指將生物質(zhì)纖維在30 80°C溫度環(huán)境中進(jìn)行干燥 處理，時(shí)間為0. 5 3. 0個(gè)小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所 述的步驟(一)中所述的松弛前處理是指將生物質(zhì)纖維在30 40°C溫度環(huán)境中進(jìn)行干燥 處理，時(shí)間為0. 5 1. 0個(gè)小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所 述的步驟(一)中接受松弛前處理的生物質(zhì)纖維應(yīng)是分散或松結(jié)構(gòu)的條狀纖維束或片狀纖 維絮，并且接受松弛前處理的生物質(zhì)纖維應(yīng)該是已去除了物理性雜質(zhì)的生物質(zhì)纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所 述的步驟(一)中將生物質(zhì)纖維進(jìn)行干燥處理的較好方法是采用在滾筒式干燥機(jī)中低速滾 動(dòng)進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所 述的步驟(二)中所述的機(jī)械變形處理，是指用機(jī)械力強(qiáng)迫生物質(zhì)纖維發(fā)生機(jī)械變形，其包 括有兩種變形形式一種是使生物質(zhì)纖維產(chǎn)生近似于連續(xù)彎曲的卷曲變形，一種是使生物 質(zhì)纖維發(fā)生拉伸細(xì)化變形，其中所述的使生物質(zhì)纖維產(chǎn)生近似于連續(xù)彎曲的卷曲變形，其機(jī)械變形的方法是對(duì)生物質(zhì) 纖維束進(jìn)行連續(xù)的擠壓卷曲處理；所述的使生物質(zhì)纖維發(fā)生拉伸細(xì)化變形，其機(jī)械變形的方法是對(duì)生物質(zhì)纖維束進(jìn)行連 續(xù)的拉伸細(xì)化處理，這個(gè)過(guò)程是使生物質(zhì)纖維從多對(duì)可連續(xù)拉伸的細(xì)化牽伸輥之間通過(guò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所述的步驟(三)中所述的記憶處理包括記憶劑浸漬處理和記憶接枝處理，其中所述的記憶劑浸漬處理在上述步驟(二)所述的機(jī)械變形處理前進(jìn)行，方法是將生物 質(zhì)纖維浸泡在記憶劑中，并在浸透后脫水；所述的記憶接枝處理在上述步驟(二)所述的機(jī)械變形處理后進(jìn)行，方法是將生物質(zhì) 纖維在150 180°C的高溫環(huán)境中接受1 5分鐘的熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所 述的記憶劑是一種化學(xué)藥劑，適用于生物質(zhì)纖維的記憶劑必須具備以下諸條件(1)該記憶劑應(yīng)是可與生物質(zhì)纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并能在生物質(zhì)纖維的大分子內(nèi)或大 分子間形成網(wǎng)狀交聯(lián)的化合物；(2)該記憶劑應(yīng)具有可與生物質(zhì)纖維大分子上含有的極性基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的官能 團(tuán)，且該官能團(tuán)的官能度要大于二 ；(3)該記憶劑應(yīng)易溶于水且相對(duì)分子量小，分子長(zhǎng)度不宜>5nm，易于滲入纖維內(nèi)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有穩(wěn)定變形記憶生物質(zhì)纖維的制造方法，其特征在于所 述的符合以上條件的記憶劑包括⑴N-羥甲基類樹脂；(2)乙二醛復(fù)合化合物；(3)擁有三個(gè)以上羧基的多元羧酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有穩(wěn)定變形記憶的生物質(zhì)纖維及其制造方法，其特征在于對(duì)于新穩(wěn)定形態(tài)為卷曲形態(tài)的變形記憶生物質(zhì)纖維，其纖維單位長(zhǎng)度中的卷曲數(shù)≥5個(gè)/厘米，纖維卷曲率≥10％，纖維卷曲彈性恢復(fù)率≥70％，其纖維集合體的纖維絮狀集合體的壓縮率≥50％，纖維絮狀集合體的壓縮回彈率≥90％；對(duì)于新穩(wěn)定形態(tài)為線狀形態(tài)的變形記憶生物質(zhì)纖維，其纖維卷曲率≤1.0％，細(xì)化后纖維平均線密度的減少應(yīng)大于10％。方法包括(一)松弛前處理；(二)機(jī)械變形處理；(三)記憶處理。本發(fā)明的生物質(zhì)纖維，可以接受進(jìn)一步的加工利用，其從更適合于生產(chǎn)和利用的角度對(duì)傳統(tǒng)生物質(zhì)纖維的性能進(jìn)行改造，進(jìn)一步擴(kuò)大了生物質(zhì)纖維的應(yīng)用范圍，大幅提升了生物質(zhì)纖維的利用和消費(fèi)價(jià)值。
文檔編號(hào)D06M13/192GK102002785SQ201010290080
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者李棟高 申請(qǐng)人:蘇州東高纖維系統(tǒng)技術(shù)有限公司