專(zhuān)利名稱(chēng)：制造纖維素纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造纖維素纖維的方法。在此方法中，使纖維素在叔胺氧化物中的溶液通過(guò)噴絲板的噴絲孔擠出，由此擠出長(zhǎng)絲，長(zhǎng)絲通過(guò)空氣隙、凝固浴并用牽引裝置引出，用此牽引裝置牽伸長(zhǎng)絲，此牽伸的長(zhǎng)絲繼續(xù)加工成纖維素纖維。
作為粘膠法的替代方法，近年來(lái)報(bào)導(dǎo)了一系列方法，其中將纖維素在不生成衍生物的情況下溶解在有機(jī)溶劑、有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)鹽的混合物或鹽的水溶液中。由此溶液制備的纖維素纖維從BISFA(人造纖維標(biāo)準(zhǔn)化國(guó)際局)得到屬名Lyocell。BISFA將Lyocell定義為由有機(jī)溶劑通過(guò)紡絲方法得到的纖維素纖維。對(duì)于“有機(jī)溶劑”BISFA理解為由有機(jī)化學(xué)品和水組成的混合物。“溶劑紡絲”意味著在無(wú)衍生化的條件下進(jìn)行溶解和紡絲。
但至今只有唯一的一種制造屬名為L(zhǎng)yocell的纖維素纖維的方法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。在此方法中，應(yīng)用N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)作為溶劑。這種方法例如在US-A-4,246,221中已有說(shuō)明，且所提供的纖維以其高強(qiáng)度、高濕模量和高勾結(jié)強(qiáng)度為特征。但是由上述纖維制造的平面結(jié)構(gòu)物，例如織物的可應(yīng)用性由于在濕態(tài)下纖維有明顯的原纖化傾向而受到極大的限制。對(duì)于原纖化可理解為在濕態(tài)中纖維在機(jī)械應(yīng)力作用下沿著纖維縱向的開(kāi)裂，由此纖維得到毛發(fā)狀、皮毛狀的外觀。由這種纖維制造的、染色的織物在幾次洗滌后嚴(yán)重喪失色強(qiáng)度。此外還會(huì)在磨擦邊緣上或折皺邊緣上形成亮條。原纖化的原因估計(jì)是由于纖維是由沿著纖維方向排列的原纖組成的，而在原纖之間只存在很小程度的橫向聯(lián)接。
WO 92/14871描述一種制造具有減小原纖化傾向的纖維的方法。它通過(guò)將在纖維第一次干燥之前與纖維接觸的所有浴的pH值調(diào)至最大為8.5來(lái)達(dá)到。
WO 92/07124同樣描述一種制造具有減小原纖化傾向的纖維的方法，按此方法將未干燥的纖維用一種陽(yáng)離子聚合物處理。這種聚合物是帶有咪唑基和氮雜環(huán)丁烷基的聚合物。此外還可用可乳化的聚合物，如聚乙烯或聚醋酸乙烯進(jìn)行處理，或也可用二乙醛進(jìn)行交聯(lián)。
左“用N-甲基嗎啉-N-氧化物法的纖維紡絲(“spinning of fibresthrough the N-Methylmorpho line-N-oxide process”)，S.A.Mortimer和A.Peguy，Cellucon-Konferenz 1993，Lund，瑞典，并發(fā)表在“纖維素和纖維素衍生物物理化學(xué)性質(zhì)和工業(yè)應(yīng)用”(Cellulose and Cellulose derivativesPhysico-chemical aspects and industrial applications”，Ed.J.F.Kennedy、G.O.Phillips和P-O.Williams，Woodhead Publishing Ltd.，劍橋，英國(guó)，561-567頁(yè))的報(bào)告中論述到，原纖化傾向隨著牽伸增強(qiáng)而增大。
CH.Michels，R.Maron和E.Taeger的報(bào)告“TITK開(kāi)發(fā)的胺氧化物工藝的特點(diǎn)”是在1994.9在德國(guó)Rudolstadt召開(kāi)的“其它可選擇的纖維素-制造，加工和性能”的科學(xué)討論會(huì)上的報(bào)告，并發(fā)表在連津格報(bào)導(dǎo)，1994年9月，第57-60頁(yè)中，由其中可知，在空氣隙中纖維的張力和纖維的機(jī)械性能之間存在一定關(guān)系。在同一個(gè)討論會(huì)上P.Weigel、J.Gensrich和H.P Fink作的報(bào)告為“由胺氧化物溶液得到的纖維素纖維的結(jié)構(gòu)形成”，此報(bào)告也發(fā)表在連津格報(bào)導(dǎo)，1984年9月，第31-36頁(yè)中，其中提出，假如長(zhǎng)絲在干燥時(shí)沒(méi)有拉伸應(yīng)力作用在其上，則纖維的性能可得到改進(jìn)。
DE-A-42 19 658和EP-A-A 574 870中描述，凝固出來(lái)的長(zhǎng)絲的后牽伸對(duì)纖維的紡織工藝性能，特別是對(duì)它的伸長(zhǎng)有不利影響。
從WO 96/18760已知纖維素長(zhǎng)絲，它具有強(qiáng)度50-80cN/特，斷裂伸長(zhǎng)6-25％，斷裂時(shí)間至少300秒/特。在制造這種長(zhǎng)絲時(shí)它承受5-93cN范圍的張力。已表明這種纖維顯示出低的原纖化傾向。
事實(shí)表明，眾所周知的屬名為L(zhǎng)yocell的纖維素纖維在纖維性能和原纖化傾向方面仍有改進(jìn)的余地，本發(fā)明特別提出的任務(wù)是，提供一種方法，用該方法制造改進(jìn)性能的纖維，其中所謂的拉伸斷裂功得到改善，它是纖維強(qiáng)度(已調(diào)溫調(diào)濕)和伸長(zhǎng)(已調(diào)溫調(diào)濕)的數(shù)學(xué)乘積。
在制造纖維素纖維的方法中，這些目的通過(guò)以下措施的相互配合達(dá)到-將纖維素在叔胺氧化物中的溶液通過(guò)噴絲板的噴絲孔擠出，由此擠出長(zhǎng)絲，-擠出的長(zhǎng)絲通過(guò)空氣隙、凝固浴并通過(guò)牽引裝置引出，用此裝置牽伸長(zhǎng)絲，-將牽伸的長(zhǎng)絲繼續(xù)加工成纖維素纖維，其中-牽伸的長(zhǎng)絲在繼續(xù)加工時(shí)在縱向的拉伸應(yīng)力不大于5.5cN/特。
事實(shí)表明，好的纖維性能可通過(guò)下述方式極簡(jiǎn)單地達(dá)到被牽伸的長(zhǎng)絲的繼續(xù)加工，例如將叔胺氧化物從長(zhǎng)絲中洗出、以及上油后處理，特別是在繼續(xù)加工過(guò)程中長(zhǎng)絲的傳輸，在盡可能小的長(zhǎng)絲張力下進(jìn)行，其中拉伸應(yīng)力不超過(guò)5.5cN/特。
按本發(fā)明的意義，“繼續(xù)加工”的概念包括長(zhǎng)絲傳輸在內(nèi)的對(duì)長(zhǎng)絲所進(jìn)行的所有步驟，在此之后長(zhǎng)絲通過(guò)牽引裝置的第一個(gè)支承點(diǎn)。
被牽伸長(zhǎng)絲在繼續(xù)加工中切斷并隨后洗滌，這是有利的。事實(shí)進(jìn)一步表明，長(zhǎng)絲從噴絲板引到牽引裝置這一段距離的長(zhǎng)度對(duì)纖維性能的影響是，這段距離愈短，纖維性能愈好。本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是，這段距離最大為12米，特別是最大為1米。
此外，本發(fā)明還涉及制造纖維素纖維的方法，此方法以下列措施的組合為特征-將纖維素在叔胺氧化物中的溶液通過(guò)噴絲板的噴絲孔擠出，由此擠出長(zhǎng)絲，-使擠出的長(zhǎng)絲通過(guò)空氣隙、凝固浴并通過(guò)牽引裝置引出，用此裝置牽伸長(zhǎng)絲，-將牽伸的長(zhǎng)絲繼續(xù)加工成干燥的纖維素纖維，其中-長(zhǎng)絲從噴絲板引到牽引裝置這一段距離的長(zhǎng)度最大為12米，特別是最大為1米。
事實(shí)進(jìn)一步證明，有利的是，牽伸的長(zhǎng)絲在繼續(xù)加工和在進(jìn)行任選設(shè)定的切斷之前，通過(guò)若干個(gè)串聯(lián)的導(dǎo)絲輥，其中每一個(gè)導(dǎo)絲輥的速度小于直接置于它前面的導(dǎo)絲輥速度。
按本發(fā)明的方法，可加工所有已知的纖維素紡絲原液。這樣的紡絲原液可含5％和25％之間的纖維素。優(yōu)選纖維素含量為10％和18％之間?？刹捎糜材静幕蜍浤静淖鳛橹圃鞚{粕的原料，其中漿粕的聚合度可在工業(yè)上通用的商品范圍。事實(shí)說(shuō)明，較高的漿粕分子量紡絲性能較好。紡絲溫度按漿粕的聚合度和溶液濃度可在75℃和140℃之間，并且對(duì)每一種漿粕和每一種濃度都可用簡(jiǎn)單方法進(jìn)行優(yōu)化。
以下對(duì)測(cè)試方法和本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)一步予以說(shuō)明。
原纖化的判斷纖維在洗滌過(guò)程或在后整理過(guò)程中在濕態(tài)下的相互磨擦可通過(guò)下列試驗(yàn)進(jìn)行模擬將8根纖維與4ml水放入一個(gè)20ml的樣品瓶中，用波恩(德國(guó))Gerhardt公司制造的RO-10型實(shí)驗(yàn)室振蕩器進(jìn)行9小時(shí)12級(jí)振蕩。然后用顯微鏡以數(shù)數(shù)的方法數(shù)出每0.276mm的纖維長(zhǎng)度上有多少根原纖來(lái)判斷纖維的原纖化性能。
織物數(shù)據(jù)調(diào)溫，調(diào)濕，按BISFA-規(guī)程“粘膠、莫代爾(Modal)、銅氨(cupro)、Lyocell、醋酸和三醋酸短纖維和棉條的國(guó)際公認(rèn)的試驗(yàn)方法”(1993年出版)測(cè)定纖維強(qiáng)度和伸長(zhǎng)。
勾結(jié)強(qiáng)度和伸長(zhǎng)的測(cè)定(調(diào)溫調(diào)濕)勾結(jié)強(qiáng)度的測(cè)定是用兩根纖維形成一個(gè)線(xiàn)圈，對(duì)此線(xiàn)圈進(jìn)行拉力試驗(yàn)，考慮在線(xiàn)圈中斷裂的纖維，求出平均值。
勾結(jié)強(qiáng)度和伸長(zhǎng)的測(cè)定采用一種振動(dòng)儀(Vibroskop)，這是連津格公司(Lenzing AG)制造的纖度測(cè)定儀結(jié)構(gòu)形式，它根據(jù)振動(dòng)方法無(wú)損測(cè)定纖度，并采用一種Vibrodyn儀器，這是用恒定的形變速度對(duì)單纖維進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的儀器。
作為標(biāo)準(zhǔn)氣候條件，空氣溫度為20℃，相對(duì)空氣濕度為65％。
實(shí)施例1將亞硫酸鹽-和硫酸鹽法漿粕的15％紡絲液(9％水，76％NMMO)在125℃用噴絲板進(jìn)行紡絲，噴絲板有100個(gè)噴絲孔，孔徑為100μm。紡絲原液的吐出量為每分鐘0.017g/孔。單根長(zhǎng)絲纖度為1.9分特。
長(zhǎng)絲通過(guò)空氣隙進(jìn)入凝固浴，并通過(guò)導(dǎo)絲輥引出，用此導(dǎo)絲輥對(duì)長(zhǎng)絲施加張力，由此長(zhǎng)絲在空氣隙被牽伸。通過(guò)導(dǎo)絲輥后，長(zhǎng)絲即刻進(jìn)行切斷，然后洗凈胺氧化物，上油后處理并干燥。長(zhǎng)絲進(jìn)行無(wú)張力的繼續(xù)加工。所得到的纖維的紡織參數(shù)列于表1。
實(shí)例2(比較)類(lèi)似于實(shí)例1，所不同的是長(zhǎng)絲通過(guò)導(dǎo)絲輥，即第一支承點(diǎn)后，不馬上切斷，而繼續(xù)引到另一導(dǎo)絲輥上，此導(dǎo)絲輥與第一導(dǎo)絲輥距離為2.2米。第二導(dǎo)絲輥的速度是這樣調(diào)節(jié)的，使長(zhǎng)絲束在第一個(gè)和第二個(gè)導(dǎo)絲輥之間的張力在11.6cN/特以下。
在通過(guò)第二導(dǎo)絲輥后，長(zhǎng)絲馬上切斷，然后再洗凈胺氧化物、上油后處理和干燥，以此進(jìn)行繼續(xù)加工。這樣長(zhǎng)絲在第一個(gè)支承點(diǎn)后不是無(wú)張力地進(jìn)行繼續(xù)加工。得到的纖維的紡織參數(shù)列于表1。
表1實(shí)例1實(shí)例2絲束的張力(cN/特)011.6調(diào)濕調(diào)溫強(qiáng)度(cN/特) 37.5 34.3調(diào)濕調(diào)溫伸長(zhǎng)(％) 15.0 10.8勾結(jié)強(qiáng)度(cN/特) 20.9 18.8勾結(jié)伸長(zhǎng)(％) 5.8 4.1原纖 14 29拉伸斷裂功 562 370“原纖”一欄是纖維長(zhǎng)度為276μm上原纖的平均數(shù)。拉伸斷裂功是強(qiáng)度(調(diào)濕調(diào)溫)和伸長(zhǎng)(調(diào)濕調(diào)溫)的數(shù)學(xué)乘積。
表1說(shuō)明，纖維在無(wú)張力下繼續(xù)加工可得到性能較好的產(chǎn)品。在此性能中特別強(qiáng)調(diào)的是較低的原纖數(shù)和提高的拉伸斷裂功。
實(shí)例3組成如實(shí)例1的紡絲原液在120℃通過(guò)具有孔徑為100μm的一個(gè)噴絲孔的噴絲板進(jìn)行擠出紡絲，長(zhǎng)絲的單根絲纖度為1.8分特。對(duì)所制備的長(zhǎng)絲進(jìn)行試驗(yàn)，了解牽伸應(yīng)力如何影響原纖化傾向，其中對(duì)長(zhǎng)絲用不同重量加載，并且變化加載時(shí)間。結(jié)果列于表2。
表2試驗(yàn)號(hào)負(fù)荷(cN/特)時(shí)間(秒)原纖維數(shù)A 2.2 10 1B 2.2 600 4C 5.6 10 3D 5.6 600 8.9E 10.9 10 7F 10.9 600 12試驗(yàn)E和F是比較試驗(yàn)。從表2可見(jiàn)，負(fù)荷愈大和作用于長(zhǎng)絲的時(shí)間愈長(zhǎng)，則原纖化傾向愈加明顯。
實(shí)例4類(lèi)似于實(shí)例1，但是改變從噴絲板到導(dǎo)絲輥的距離。其結(jié)果列于表3。
表3試驗(yàn)1試驗(yàn)2試驗(yàn)3噴絲頭/導(dǎo)輥的距離(米)12 2548纖度(分特) 1.30 1.39 1.29調(diào)濕調(diào)溫強(qiáng)度(cN/特) 34.8 32.7 34.5調(diào)濕調(diào)溫伸長(zhǎng)(％) 11.8 11.6 11.1原纖維 38 3841拉伸斷裂功 403 379 383表3的結(jié)果說(shuō)明，長(zhǎng)絲被引導(dǎo)至牽引裝置(導(dǎo)絲輥)的距離的長(zhǎng)度影響纖維的拉伸斷裂功，即當(dāng)這段距離大于12米時(shí)，拉伸斷裂功強(qiáng)烈減小。
權(quán)利要求
1.制造纖維素纖維的方法，其特征在于以下措施的組合-將纖維素在叔胺氧化物中的溶液通過(guò)噴絲板的噴絲孔擠出，由此擠出長(zhǎng)絲，-使擠出的長(zhǎng)絲通過(guò)空氣隙、凝固浴并通過(guò)牽引裝置引出，用此裝置牽伸長(zhǎng)絲，-將牽伸的長(zhǎng)絲繼續(xù)加工成纖維素纖維，其中-牽伸的長(zhǎng)絲在繼續(xù)加工時(shí)在縱向的拉伸應(yīng)力不超過(guò)5.5cN/特。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于在繼續(xù)加工時(shí)牽伸的長(zhǎng)絲被切斷并隨后進(jìn)行洗滌。
3.按權(quán)利要求1或2之一的方法，其特征在于長(zhǎng)絲從噴絲板到牽引裝置這段距離的長(zhǎng)度最多為12米。
4.按權(quán)利要求3的方法，其特征在于長(zhǎng)絲從噴絲板引到牽引裝置這一段距離的長(zhǎng)度最多為1米。
5.制造纖維素纖維的方法，其特征在于以下措施的組合-將纖維素在叔胺氧化物中的溶液通過(guò)噴絲板的噴絲孔擠出，由此擠出長(zhǎng)絲，-使擠出的長(zhǎng)絲通過(guò)空氣隙、凝固浴并通過(guò)一個(gè)牽引裝置引出，用此裝置牽伸長(zhǎng)絲，-將牽伸的長(zhǎng)絲繼續(xù)加工成干燥的纖維素纖維，其中-長(zhǎng)絲從噴絲板引到牽引裝置這一段距離的長(zhǎng)度最多為12米。
6.按權(quán)利要求5的方法，其特征在于長(zhǎng)絲從噴絲板引到牽引裝置這一段距離的長(zhǎng)度最大為1米。
7.按權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于牽伸的長(zhǎng)絲在繼續(xù)加工時(shí)和在任選設(shè)置的切斷之前被引導(dǎo)通過(guò)若干個(gè)串聯(lián)的導(dǎo)絲輥，其中每一個(gè)導(dǎo)絲輥的速度均小于直接置于其前面的一個(gè)導(dǎo)絲輥的速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造纖維素的方法,其中將纖維素在叔胺氧化物中的溶液通過(guò)噴絲板的噴絲孔擠出,由此擠出長(zhǎng)絲,擠出的長(zhǎng)絲通過(guò)空氣隙、凝固浴并通過(guò)牽引裝置引出,用此牽引裝置將長(zhǎng)絲牽伸,牽伸的長(zhǎng)絲繼續(xù)加工成纖維素纖維,牽伸的長(zhǎng)絲在繼續(xù)加工時(shí)在縱向所承受的拉伸應(yīng)力不超過(guò)5.5cN/特。
文檔編號(hào)D01F2/00GK1189860SQ97190439
公開(kāi)日1998年8月5日 申請(qǐng)日期1997年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月4日
發(fā)明者H·里夫, C·施雷普夫 申請(qǐng)人:連津格股份公司