本發(fā)明涉及一種萊賽爾纖維。

背景技術(shù)：

纖維是一種柔韌、纖細并且具有高的長度厚度比的天然的或合成的線形材料。纖維根據(jù)其類型分為長纖維、中長纖維和短纖維，根據(jù)其原材料分為天然纖維和合成纖維。

自古以來，纖維與人類生活有著密切的關(guān)系，而且天然纖維例如棉、麻、羊毛和蠶絲長期被用作服裝的主要原材料。自工業(yè)革命以后，隨著科學(xué)與技術(shù)的進步，纖維的使用從服裝的原材料延伸至工業(yè)材料。為了滿足由于文化發(fā)展和人口增長帶來的對纖維的快速增長的需求，合成纖維已發(fā)展為新型纖維材料。

在合成纖維中，與棉相比，再生纖維具有優(yōu)異的觸感、穿著感和非?？斓奈团潘芰Γ虼顺３Ｓ米鞣b的原材料。具體地，在再生纖維中，人造絲纖維具有優(yōu)異的光澤和顯色性，并且獲得與天然纖維相同的觸感。人造絲纖維被認為是對人體無害的纖維，且因此在過去被廣泛地使用。但是，人造絲纖維容易收縮和起皺，其制備過程復(fù)雜，而且在熔融木漿的過程中使用大量化學(xué)藥品，在加工和廢水處理的過程中造成環(huán)境污染。

因此，為了找到對環(huán)境和人體無害并且與其它纖維相比具有優(yōu)異的物理性能的纖維進行了研究。近來，已經(jīng)提出了使用天然漿體和氧化胺水合物(amine oxide hydrate)制備的萊賽爾纖維。與常規(guī)的再生纖維相比，萊賽爾纖維具有優(yōu)異的物理纖維性能例如拉伸強度和觸感，并且在其生產(chǎn)過程中不會造成任何污染，用于形成萊賽爾纖維的氧化胺類溶劑可以回收利用，當使用完成后萊賽爾纖維可生物降解。因此，萊賽爾纖維已被用作各種領(lǐng)域的環(huán)境友好型纖維。

但是，當前的萊賽爾纖維只能以具有圓形截面的產(chǎn)品的形式制造。由于期望萊賽爾纖維可以根據(jù)其截面形狀而被賦予各種物理性能，對制備具有各種類型的截面的萊賽爾纖維的技術(shù)有需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

因此，鑒于相關(guān)領(lǐng)域中發(fā)生的上述問題進行了本發(fā)明，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有大的比表面積的萊賽爾纖維。

技術(shù)方案

為了完成上述目的，本發(fā)明提供了一種萊賽爾纖維，該萊賽爾纖維包括通過紡制包含纖維素漿體和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲原液制備的萊賽爾復(fù)絲。所述復(fù)絲包括具有多葉形(multi-lobal)截面的單絲，所述多葉形截面包括多個突出部，所述多個突出部與第一虛圓和包括在第一虛圓中的第二虛圓接觸，以第二虛圓為核心一體形成，而且其末端與第一虛圓接觸。

所述萊賽爾紡絲原液可以包含6wt％至16wt％的纖維素漿體和84wt％至94wt％的N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液。

所述纖維素漿體的α-纖維素含量可以為85wt％至97wt％以及聚合度(DPw)為600至1700。

在所述萊賽爾纖維中，以下面等式1定義的空間占有率可以是150％至400％。

<等式1>

空間占有率(％)＝(第一虛圓的面積/萊賽爾纖維中包含的單絲的截面面積)×100

所述第一虛圓的半徑可以為8μm至30μm。

所述第二虛圓的半徑可以為3μm至12μm。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有大的比表面積的萊賽爾纖維，當將萊賽爾纖維應(yīng)用于服裝、建筑和車輛領(lǐng)域的增強材料時，與常規(guī)萊賽爾纖維相比，所述萊賽爾纖維即使使用較少的量在某種程度上也能夠表現(xiàn)出相同的或提高的物理性能。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的萊賽爾纖維中包含的單絲的截面；以及

圖2a至2c示出了在本發(fā)明的實施例中制備的萊賽爾纖維的截面，而且圖2a、2b和2c是分別示出了在實施例1、2和3中制備的萊賽爾纖維的截面的圖片。

<附圖中參考數(shù)字的描述>

1：核心，2：突出部，3：突出部的長軸，4：突出部的凹部，

5：突出部的末端，11：第一虛圓，12：第二虛圓

具體實施方式

在下文中，將更詳細地描述本發(fā)明。

本發(fā)明涉及一種萊賽爾纖維，該萊賽爾纖維包括通過紡制包含纖維素漿體和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲原液制備的萊賽爾復(fù)絲。所述復(fù)絲包括具有多葉形截面的單絲，所述多葉形截面包括多個突出部。所述多個突出部與第一虛圓和包括在第一虛圓中的第二虛圓接觸，以第二虛圓為核心一體形成，而且其末端與第一虛圓接觸。

[多葉形截面]

在本發(fā)明中，多葉形截面是包括多個突出部的截面。具體地，如圖1中所示，所述多葉形截面是包括一個核心1和多個形成在該核心周圍的突出部從而一體形成具有核心的截面。

具體地，所述多葉形截面的尺寸和形狀可以定義為在與所述多個突出部的末端連接的第一虛圓11的邊界線與包括在所述第一虛圓11中的第二虛圓12的邊界線之內(nèi)。所述第一虛圓11的半徑大于所述第二虛圓12的半徑，而且所述第一虛圓11與第二虛圓12優(yōu)選為同心圓。但是，所述第一虛圓11與第二虛圓12可以不是同心圓。

所述多葉形截面包括所述多個突出部。所述多個突出部以與第二虛圓12重疊的核心1一體形成，所述突出部的末端5與第一虛圓11接觸，以及在所述突出部之間形成的凹部4與第二虛圓12接觸。

在本發(fā)明中，為了使萊賽爾纖維的比表面積最大化，所述多葉形截面可以包括三個突出部。

所述第一虛圓和第二虛圓可以分別具有8μm至30μm以及3μm至12μm的半徑。

當所述第一虛圓的半徑是8μm以上時，所述多葉形截面可以得以體現(xiàn)，而且當所述半徑是30μm以下時，可以形成適于作為纖維產(chǎn)品的纖度的單絲。此外，當所述第二虛圓的半徑是3μm以上時，所述多葉形截面可以得以體現(xiàn)，而且當所述半徑是12μm以下時，可以形成適于作為纖維產(chǎn)品的纖度的單絲。

在根據(jù)本發(fā)明的萊賽爾纖維中包含的單絲可以具有上述多葉形截面，并且在所述萊賽爾纖維中，以下面等式1定義的空間占有率可以是150％至400％。

<等式1>

空間占有率(％)＝(第一虛圓的面積/在萊賽爾纖維中包含的單絲的截面面積)×100

所述空間占有率是指在纖維中的單絲實質(zhì)占有的空間的比率，取決于多葉形截面的突出部。也就是說，當在萊賽爾纖維中包含的單絲具有圓形截面時，由于單絲的截面面積與第一虛圓的面積相同，如上定義的空間占有率為100％。但是，在纖維具有所述包括突出部的多葉形截面的情況下，纖維的實際占有面積由于所述突出部而增加。因此，可以視為纖維的比表面積隨著空間占有率的增加而增加。

本發(fā)明所述的萊賽爾纖維由于比表面積的增加具有優(yōu)異的性能例如溶脹、界面粘合性以及快干性，并且具有150％至400％以及優(yōu)選地300％至400％的等式1中定義的空間占有率。

同時，本發(fā)明涉及一種制備萊賽爾纖維的方法。所述方法包括(S1)紡制包含纖維素漿體和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲原液，(S2)使在所述步驟(S1)中紡制的萊賽爾紡絲原液凝固以獲得萊賽爾復(fù)絲，(S3)洗滌在步驟(S2)中獲得的萊賽爾復(fù)絲，以及(S4)利用乳液處理在步驟(S3)中洗滌的萊賽爾復(fù)絲。所述復(fù)絲包括具有多葉形截面的單絲，所述多葉形截面包括多個突出部，而且所述多個突出部與第一虛圓和包括在所述第一虛圓中的第二虛圓接觸，以第二虛圓為核心一體形成，并且其末端與第一虛圓接觸。

[步驟(S1)]

在所述步驟(S1)中，紡制包含纖維素漿體和N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液的萊賽爾紡絲原液。

所述萊賽爾紡絲原液可以包含6wt％至16wt％的纖維素漿體和84wt％至94wt％的N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液。所述纖維素漿體的α-纖維素含量可以為85wt％至97wt％以及聚合度(DPw)為600至1700。

當所述萊賽爾紡絲原液中的纖維素漿體的含量小于6wt％時，纖維特性難以保證，而當所述含量大于16wt％時，難以使?jié){體溶解在水溶液中。

此外，當所述萊賽爾紡絲原液中N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液的含量小于84wt％時，溶解粘度會顯著增加，這是不希望的。當所述含量大于94wt％時，紡絲粘度會顯著降低，使得紡制步驟中難以確保均勻的纖維。

所述N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液中的N-甲基嗎啉-N-氧化物與水的重量比可以是93:7至85:15。當所述N-甲基嗎啉-N-氧化物的重量比大于93(％)時，溶解溫度會增加，因此在溶解纖維素的過程中使纖維素分解。當所述N-甲基嗎啉-N-氧化物的重量比小于85(％)時，溶劑的溶解能力會降低，難以溶解纖維素。

所述紡絲原液通過噴絲頭的噴絲嘴排出。長絲上的紡絲原液通過噴絲頭的氣隙部分排入凝固浴中的凝固溶液中。所述紡絲原液可以在80℃至130℃的紡絲溫度下從噴絲頭中排出。

當一個單元孔設(shè)置為包括多個孔時，所述噴絲頭可以具有多個單元孔。所述包括在單元孔中的孔的數(shù)量可以與多葉形截面的突出部的數(shù)量相同。例如，為了制備包括具有包括三個突出部的多葉形截面的單絲的萊賽爾纖維，所述包含在單元孔中的孔的數(shù)量可以是三。

[步驟(S2)]

在所述步驟(S2)中，在所述步驟(S1)紡制的萊賽爾紡絲原液凝固以獲得萊賽爾復(fù)絲。所述步驟(S2)的凝固可以包括向紡絲原液中提供冷卻空氣以利用空氣淬火法(Q/A)使紡絲原液凝固的初次凝固步驟和將初次凝固后的紡絲原液加入凝固溶液中以使紡絲原液凝固的二次凝固步驟。

在所述步驟(S1)中，紡絲原液可以通過噴絲頭排出然后通過噴絲頭和凝固浴之間的氣隙部分。從噴絲頭的內(nèi)部向外部方向?qū)⒗鋮s空氣從位于噴絲頭中的圓環(huán)形空氣冷卻器中供應(yīng)至氣隙部分。可以將冷卻空氣供應(yīng)至紡絲原液以利用空氣淬火法使初次凝固紡絲原液。

影響在所述步驟(S2)中獲得的萊賽爾復(fù)絲的物理性能的因素是溫度和氣隙部分中冷卻空氣的風速?？梢栽?℃至15℃的溫度和5m/s至50m/s的風速下向紡絲原液中供應(yīng)冷卻空氣以由此在步驟(S2)中凝固紡絲原液。

當在初次凝固的過程中所述冷卻空氣的溫度低于4℃時，噴絲頭表面冷卻，萊賽爾復(fù)絲的截面變得不均勻，并且紡絲加工性能降低。當所述溫度高于15℃時，利用冷卻空氣的初次凝固進行的不充分，降低紡絲加工性能。

此外，當在初次凝固的過程中所述冷卻空氣的風速小于5n/s時，利用冷卻空氣的初次凝固進行的不充分，降低紡絲加工性能，造成紗線斷裂。當所述風速大約50m/s時，紡絲原液在從噴絲頭中排出的同時由于所述空氣而顫動，因此降低紡絲加工性能。

在利用空氣淬火法初次凝固之后，可以將紡絲原液供應(yīng)至包含凝固溶液的凝固浴中以由此進行二次凝固。同時，為了進行適當?shù)亩文?，所述凝固溶液的溫度可以?0℃以下。對此，由于所述二次凝固的溫度沒有不必要地高，保持適當?shù)哪趟俣?。所述凝固溶液可以制備為具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)典型的組成，因此，所述凝固溶液沒有特別限制。

[步驟(S3)]

在所述步驟(S3)的過程中，洗滌在步驟(S2)中獲得的萊賽爾復(fù)絲。

具體地，可以將所述在步驟(S2)中獲得的萊賽爾復(fù)絲運送至牽引輥然后送至洗滌槽，由此得以洗滌。

當洗滌所述長絲時，考慮到在洗滌之后容易回收和再利用溶劑，可以使用溫度為0℃至100℃的洗滌溶液，并且水可以作為洗滌溶液，根據(jù)需要還可以包含其他添加成分。

[步驟(S4)]

在所述步驟(S4)的過程中，利用乳液處理在步驟(S3)中洗滌的萊賽爾復(fù)絲然后干燥。

為了利用乳液處理，將所述復(fù)絲完全浸入所述乳液中以被涂覆，并且利用結(jié)合到喂料輥上的擠壓輥和乳液處理裝置的排出輥來保持應(yīng)用至長絲上的乳液的量。所述乳液起到減少當長絲與干燥輥和卷曲過程中的導(dǎo)輥接觸時引起的摩擦的作用。

所述萊賽爾纖維可生物降解，且因此是環(huán)境友好的。

此外，在所述萊賽爾纖維中，由于單絲具有包括多個突出部的多葉形截面，其比表面積增加。因此，與常規(guī)的具有圓形截面的萊賽爾纖維相比，所制備的萊賽爾纖維即使使用較少的量也可以表現(xiàn)出相同或提高的物理性能。

具體地，當將萊賽爾纖維應(yīng)用至服裝、建筑和車輛領(lǐng)域中作為增強材料時，與常規(guī)的萊賽爾纖維相比，根據(jù)本發(fā)明的萊賽爾纖維具有大的比表面積，即使使用較少的量也可以表現(xiàn)出相同或提高的物理性能。

當將根據(jù)本發(fā)明的萊賽爾纖維用于服裝時，所述萊賽爾纖維由于其大的比表面積而表現(xiàn)出優(yōu)異的性能例如吸濕性和快速干燥。因此，所述萊賽爾纖維不會粘附到身體上，即使是被汗水濕透的身體，因此總是為皮膚提供舒適的狀態(tài)從而減少不適感。此外，所述萊賽爾纖維有助于快速和持續(xù)地使汗變干。所述用于服裝的萊賽爾纖維的應(yīng)用的實例可以包括戶外裝、運動裝、t-恤、高爾夫服裝、男士和女士服裝、功能內(nèi)衣、帽子、運動襪和內(nèi)衣。

當將根據(jù)本發(fā)明的萊賽爾纖維用作增強材料時，增強能力隨著萊賽爾纖維與待增強的材料的接觸面積的增加而增加。所述萊賽爾纖維可以應(yīng)用至MRG(機械橡膠產(chǎn)品)，例如輪胎簾線和軟管增強材料、水泥增強材料和車輛內(nèi)部材料。

具體實施例

通過下面實施例可以獲得對本發(fā)明更好的理解。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明顯的是下面實施例旨在說明本發(fā)明但并不能解釋為限制本發(fā)明。

實施例1

將聚合度(DPw)為820且α-纖維素含量為93.9％的纖維素漿體與沒食子酸丙酯含量為0.01wt％的NMMO/H₂O混合溶劑(重量比為90/10)混合以制備12wt％的用于在萊賽爾纖維中使用的紡絲原液。

在110℃的紡絲溫度下將紡絲原液保持在每個單元孔都包括三個孔的具有多個單元孔的噴絲頭的噴絲嘴中。在紡制紡絲原液的同時控制紡絲原液的排出量和紡絲速度使得長絲的單纖度為3.37旦尼爾。通過氣隙部分將長絲上從噴絲嘴中排出的紡絲原液供應(yīng)至凝固浴的凝固溶液中。利用溫度為8℃的冷卻空氣和10m/s的風速在氣隙部分對紡絲原液進行初次凝固。

所述凝固溶液在25℃下包含85wt％的水和15wt％的NMMO。

利用傳感器和折射計連續(xù)監(jiān)控凝固溶液的濃度。

利用洗滌裝置中噴射的洗滌溶液洗滌利用牽引輥在空氣層中伸長的長絲以去除殘留的NMMO。在將乳液均勻地應(yīng)用在長絲上之后，擠壓所得到的長絲使得長絲中乳液的含量保持在0.2％，然后在150℃下利用干燥輥干燥以制備包括復(fù)絲的萊賽爾纖維。所述復(fù)絲包括具有三個突出部的多葉形截面的單絲。

實施例2

除了長絲的單纖度為3.58旦尼爾以外，重復(fù)與實施例1相同的過程以制備萊賽爾纖維，該萊賽爾纖維包括具有三個突出部的多葉形截面的單絲的復(fù)絲。

實施例3

除了長絲的單纖度為14.82旦尼爾以外，重復(fù)與實施例1相同的過程以制備萊賽爾纖維，該萊賽爾纖維包括具有三個突出部的多葉形截面的單絲的復(fù)絲。

對比實施例1

除了所使用的噴絲頭具有多個單元孔且每個單元孔包括一個圓形截面的孔，并且長絲的單纖度為1.73旦尼爾以外，重復(fù)與實施例1相同的過程以制備萊賽爾纖維，該萊賽爾纖維包括具有圓形截面的單絲的復(fù)絲。

對比實施例2

除了長絲的單纖度為2.97旦尼爾以外，重復(fù)與對比實施例1相同的過程以制備萊賽爾纖維，該萊賽爾纖維包括具有圓形截面的單絲的復(fù)絲。

利用下面方法測定和計算實施例和對比實施例中制備的萊賽爾纖維中包含的單絲的截面形狀、旦尼爾和空間占有率，且結(jié)果在下面表1中列出。

(1)萊賽爾纖維中包括的單絲的截面形狀

取幾束纖維作為試樣，然后與黑色棉線卷在一起。將所得到的纖維加工成薄狀然后插入用來橫向切斷纖維的平板的孔內(nèi)。隨后，利用剃須刀刀片以不改變其截面形狀的方式切割纖維。

將纖維切斷的截面放大(×200)然后利用光學(xué)顯微鏡(BX51，由Olympus公司制備的產(chǎn)品)觀察，然后利用數(shù)碼相機儲存截面的圖像。挑選所需的截面并根據(jù)Olympus軟件圖像處理程序利用纖維的截面圖像分析截面的半徑和面積。

(2)纖度

利用下面等式2由實際的萊賽爾纖維的單絲的截面面積(通過截面分析獲得)和萊賽爾纖維的密度計算萊賽爾纖維的纖度。

萊賽爾纖維的密度＝1.49g/cm³

<等式2>

纖度(De)＝[萊賽爾纖維單絲的截面面積(μm²)×萊賽爾纖維的密度(g/cm³)×9000(m)]/1000000

(3)空間占有率

利用下面等式1計算萊賽爾纖維的空間占有率。

<等式1>

空間占有率(％)＝(第一虛圓的面積/萊賽爾纖維中包含的單絲的截面面積)×100

[表1]

如表1所示，實施例1至3的包括具有多葉形截面的單絲的萊賽爾纖維表現(xiàn)出比對比實施例1和2的包括具有圓形截面的單絲的萊賽爾纖維更大的空間占有率。實施例1至3的萊賽爾纖維的截面在圖2a至2c中示出。

從上述結(jié)果中可以看出實施例1至3的萊賽爾纖維具有大的比表面積，并且可以廣泛地應(yīng)用至需要具有大的比表面積的纖維的領(lǐng)域中。

盡管為了說明性的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會理解可以在不背離如所附權(quán)利要求中所公開的發(fā)明的范圍和精神的前提下進行各種變型、添加和替換。