CN101514496B - 含珍珠颗粒粘胶纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进型含珍珠颗粒粘胶纤维及其制造方法。该种纤维是一种增强型、高湿模量型或富强型粘胶纤维，在纤维总量中包括：0.1～15.0wt％珍珠颗粒、0.2～6.0wt％变性剂和79.0～99.7wt％纤维素，纤维的干断裂强度≥2.2cN/dtex，湿断裂强度≥1.2cN/dtex，变性剂为脂肪胺、多胺化合物、乙醇胺、聚氧乙烯及它与脂肪胺、脂肪酸、脂肪醇、酰胺类的缩合物，氧化乙烯与氧化丙烯的共聚物、季胺碱盐、二硫代氨基酸甲酸盐、乙二硫醇、唑咪及其衍生物中的一种或几种的混合物。本发明纤维的制造方法包括以下步骤：(1)粘胶原液准备；(2)珍珠颗粒浆液制备；(3)珍珠颗粒浆液与粘胶原液通过纺前注入系统注入混合：(4)纺丝；(5)后处理。

Description

含珍珠颗粒粘胶纤维及其制造方法

技术领域

本发明涉及化学工程、粘胶纤维的制造工艺、聚合物的共混改性等技术领域，尤其是指一种改进型含珍珠颗粒粘胶纤维及其制造方法。 

背景技术

粘胶纤维经过几十年的发展已经成为一种生产技术非常成熟并被广泛应用的化学纤维。并形成了强度由低至高的包括普通型、增强型、半高湿模量型、高湿模量型和富强型的粘胶纤维产品序列，后三种品种的湿模量还有所提高，达到或超过棉纤维水平。其基本的工艺技术都是建立在以纤维素黄原酸酯合成和分解的基础上，但因品种不同，所选浆粕原料和制造工艺有一些差异，造成了纤维性能特别是强度和模量的较大差异，并进而影响纤维的加工和使用性能。除普通粘胶纤维外，其它纤维品种制造技术的最显著特征是在粘胶原液中加入变性剂，目的是延缓纺丝时黄原酸酯的分解、纤维素的再生及其凝固，改善纤维在凝固浴中的成型并最终通过拉伸改进纤维结构，结果提高了纤维强度甚至模量等机械性能。 

中国专利号ZL200410067962.5公开了一种珍珠粘胶纤维及其制造方法，通过添加珍珠颗粒至粘胶中制备该种普通粘胶纤维。含珍珠颗粒粘胶纤维的特色是珍珠组份带来的功能性。理论上，纤维中珍珠颗粒含量越高，纤维表现出的功能性越明显，但颗粒添加量受到纤维杂质效应的制约。现有技术的特征为，在珍珠颗粒液体浆液(以下称 浆液)中，珍珠颗粒含量为20～33％，浆液：粘胶原液＝(1.5～3.3)：100，珍珠颗粒平均粒径小于0.65μm，纤维中珍珠颗粒含量为1～5wt％。其制造方法采用公知的普通粘胶纤维的技术和工艺参数，但没有涉及珍珠颗粒浆液与粘胶原液的具体混合方法。 

化纤行业技术人员的公知常识是，纤维中颗粒添加反映为杂质效应，引起纤维强度下降，添加量增至一定限度时，纺丝甚至无法进行或者纺出的纤维丧失纺织加工和使用性能。由于普通粘胶纤维的强度等机械性能在化学纤维中处于低水平，从纤维纺织加工性能和使用性能角度，纤维强度已不允许再下降。所以，对普通粘胶纤维，任何一种颗粒的添加，首先要考虑的问题应是纤维的强度能否满足后续纺织加工和成品使用性能的要求，其次才是颗粒添加带来的功能性。为使颗粒添加粘胶纤维的强度尽可能少地下降，降低颗粒粒径是途径之一，但效果甚微，并会带来成本的大幅上升和颗粒分散难度的增加。 

中国专利号ZL200410067962.5具实用性的珍珠颗粒含量范围很窄，如其说明书中所公开的1～5wt％，在实施例中也进一步得到证实，珍珠颗粒含量短纤维为4.5wt％，长丝为2wt％。 

所以，根据化纤行业技术人员的常识可以判断，依据专利ZL200410067962.5所制造的含珍珠颗粒普通粘胶纤维，无论在纤维强度等机械性能方面，还是在实际可行的珍珠含量范围方面，都具局限性，影响其实用性。 

对粘胶原液与浆液的混合，化纤行业技术人员公知的技术方案是，在原液制备过程中或者在原液制备完成后与浆液采用桨式搅拌或研磨方法进行混合和分散，过程分批、非连续。但是，原液与珍珠颗粒浆液若采用分批桨桨式搅拌或研磨的分散和混合方法，存在几方面的问题，首先是其分散和混合原理决定了颜料细小颗粒与高粘度原液 难以保证均匀和有效的分散和混合，将影响纺丝过程顺利进行和纤维质量；二是混合位置所处的原液车间距离纺丝机较远，管路长，造成品种更换时的过渡批太长，并且管路清洁困难、停台时间长，批量必须足够大才能抵消这些负面影响；三是由于添加的是珍珠颗粒，必须对流程上的过滤等工艺作较大调整；四是一旦分散和混合效果不佳，将造成大批原料的浪费并影响生产。 

CN1740412A公开了一种粘胶纤维纺前注入系统，可以在线连续计量、添加、分散和混合，适应大型粘胶纤维生产线制造添加型功能粘胶纤维的要求。 

目前尚未有强度等机械性能改进型含珍珠颗粒粘胶纤维以及采用纺前注入技术制造方法的报道。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改进型含珍珠颗粒粘胶纤维，扩大纤维中珍珠颗粒含量的实用范围，提升纤维由于珍珠颗粒添加所带来的功能性并最大化，提高纤维的强度及其加工和使用性能，加强其实用性。 

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种针对上述改进型含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，以增强型、高湿模量型及富强型粘胶纤维制造技术为基础，采用纺前注入技术添加珍珠颗粒浆液，制造改进型含珍珠颗粒粘胶纤维。 

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种改进型含珍珠颗粒粘胶纤维，是一种增强型、高湿模量型或富强型粘胶纤维，在纤维总量中包括：0.1～15.0wt％珍珠颗粒、0.2～6.0wt％变性剂和79.0～99.7wt％纤维素，纤维的干断裂强度≥2.2cN/dtex，湿断裂强度 ≥1.2cN/dtex，所述的变性剂为脂肪胺、多胺化合物、乙醇胺、聚氧乙烯及它与脂肪胺、脂肪酸、脂肪醇、酰胺类的缩合物，氧化乙烯与氧化丙烯的共聚物、季胺碱盐、二硫代氨基酸甲酸盐、乙二硫醇、唑咪及其衍生物中的一种或几种的混合物。 

具体的，珍珠颗粒含量可以为0.1，0.5，1，1.5，2，2.5，3，4，5，5.1，5.5，6，7，8，9，10，11，12，13或15.0wt％； 

变性剂含量可以为0.2，0.4，0.8，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5或6.0wt％； 

纤维素含量可以为79.0，80，82，85，88，90，92，95，98或99.7wt％。 

所述的纤维素为木浆、棉浆、竹浆和麻浆中的一种或几种的混合物。 

针对上述改进型含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，包括以下步骤： 

(1)粘胶原液准备； 

(2)珍珠颗粒浆液制备； 

(3)珍珠颗粒浆液与粘胶原液通过纺前注入系统注入混合： 

(4)纺丝； 

(5)后处理。 

粘胶原液根据增强型、高湿模量型和富强型粘胶纤维的公知制造技术和工艺制备；纺丝和后处理采用增强型、高湿模量型或富强型粘胶纤维公知的湿法纺丝和后处理技术。 

在上述方案的基础上，所述的珍珠颗粒浆液与粘胶原液的混合借助紧靠纺丝机位置设置的纺前注入系统，该纺前注入系统包括粘胶原 液计量泵、珍珠颗粒浆液计量泵、混合器、压力平衡器以及压力自控系统，其中，混合器为一台一级混合器，或两台依序串联的一级混合器和二级混合器。 

所述的珍珠颗粒浆液与粘胶原液混合方法是在线连续地将经过过滤和脱泡的粘胶原液和珍珠颗粒浆液进行计量后，一起送入混合器进行分散和混合，混合后的共混原液经过压力平衡器后输送至纺丝机进行纺丝。 

所述的粘胶原液与珍珠颗粒浆液的混合质量比为100： 

(0.02～16.00)。 

具体粘胶原液与珍珠颗粒浆液的混合质量比可以为100：0.02，0.05，0.1，0.3，0.5，0.8，1，1.5，2，2.5，4，6，8，10，12，14，15或16。 

在上述方案的基础上，提供一种珍珠颗粒浆液，是珍珠颗粒的水分散液，其组成包含：珍珠颗粒含量为10～30wt％，氢氧化钠含量为0～6.5wt％，分散剂含量为1～8wt％％，水为55.5～89.0wt％，其中，珍珠颗粒粒径不大于1μm。 

具体的，珍珠颗粒含量可以为10，12，14，16，18，19，20，22，24，26，28或30wt％； 

氢氧化钠含量可以为0，0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，6或6.5wt％； 

分散剂含量可以为1，2，2.1，2.5，3，4，5，6，7或8wt％； 

水含量可以为55.5，56，58，60，62，64，65，68，70，72，75，78，80，82，85，88或89wt％。 

所述的分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、十二烷基苯璜酸钠、萘磺酸钠、羟乙基淀粉、羧甲基纤维素、烷基吡啶氯化物、聚乙二醇、 聚氧化乙烯醚、干酪素、聚羧酸盐和聚丙烯酸衍生物中的一种或几种的混合物。 

在上述方案的基础上，提供又一种珍珠颗粒分散液，是将粘胶原液用水或氢氧化钠溶液稀释后，加入珍珠颗粒经研磨和分散制成，其组成包含：珍珠颗粒含量为10～30wt％，纤维素含量为0.1～9wt％，NaOH含量为0.1～6.5wt％，水为54.5～89.8％。 

具体的，珍珠颗粒含量可以为10，12，14，16，18，19，20，22，24，26，28或30wt％； 

纤维素含量可以为0.1，0.5，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，6，6.5，7，7.5，8，8.5或9wt％； 

NaOH含量可以为0.1，0.5，0.8，1，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，6或6.5wt％； 

水含量可以为54.5，55，56，58，60，62，64，65，68，70，72，75，78，80，82，85，88，89或89.8wt％。 

本发明的有益效果是： 

本发明的改进型含珍珠颗粒粘胶纤维的珍珠颗粒含量范围拓宽至0.1～15％，并实际制造出含珍珠颗粒12％的改进型粘胶纤维。同样比例珍珠颗粒含量(4.5wt％)，对照例纤维干、湿强度仅达到国家标准《GB/T14463-93》中规定的二等品水平：纤维干断裂强度≥1.85cN/dtex，湿断裂强度≥1.0cN/dtex，而增强型含珍珠颗粒粘胶纤维大大高于国家标准优等品水平：纤维干断裂强度≥2.1cN/dtex，湿断裂强度≥1.2cN/dtex，并且其干、湿断裂强度比对照例分别提高31.6％和40％。各种比例珍珠颗粒含量改进型纤维的强度显著提高，并普遍高于粘胶短纤维国家标准优等品水平。纤维具有良好的纺织加工性能和产品使用性能。所制备的含珍珠颗粒半高湿模量、高湿模量和 富强粘胶纤维，其湿模量远高于含珍珠颗粒普通粘胶纤维，解决了普通粘胶纤维制品水洗变形和起皱的问题，具有更好的产品服用性能，进一步拓宽了纤维的应用领域。更重要的是，由于珍珠颗粒添加量范围加大，使纤维和最终成品因此而带来功能性的最大化，实现珍珠颗粒添加粘胶纤维发明的最根本目的。 

本发明采用纺前注入技术添加珍珠颗粒浆液可以适应含珍珠颗粒粘胶纤维制造过程低损耗、低成本和任意批量的生产要求。该系统无须对生产线上的原有设备和工艺进行专门调整，混合位置到纺丝位的管路短，过渡批少，管路清洁方便，停台时间短。由于纺前注入系统中采用转子/定子高剪切混合器，对珍珠颗粒有进一步的粉碎作用，进而可降低颜料的粒径并提高均匀性，对纺丝过程和纤维质量带来积极的影响。对纤维进行显微镜和电镜观察发现，其中的珍珠颗粒细度均匀、分散均匀。另外，珍珠颗粒在纺前注入被进一步粉碎对降低浆液制造成本有利。因此，本发明制造的含珍珠颗粒粘胶纤维成本最低、质量最好。 

具体实施方式

对照例： 

粘胶原液组成：纤维素9.0％，NaOH5.8％，CS₂(对甲纤)33.4％，粘胶落球粘度为52sec。 

珍珠颗粒浆液组成：珍珠颗粒含量22wt％，分散剂为2wt％，水为76wt％，珍珠颗粒平均粒径小于0.65μm。 

纺丝浴组成：硫酸140g/l，硫酸锌9g/l，硫酸钠250g/l，浴温50℃。纺丝条件：喷丝孔径φ0.06mm，纺速55m/min。成品纤维中珍珠颗粒比例为4.5wt％，纤维细度1.7dtex，干强度1.9cN/dtex，湿 强度1.0cN/dtex，湿模量0.19cN/dtex，纤维DP＝290。 

实施例1 

将日产25吨改进型含珍珠颗粒粘胶纤维生产线配套纺前注入系统。粘胶原液计量泵采用14000升/小时耐驰(NEMO)单螺杆泵，珍珠颗粒浆液采用1000升/小时隔膜计量泵，一级混合器采用24000L/h的静态混合器，二级混合器采用24000L/h的转子/定子高剪切混合器，对应纺丝机的纤维生产能力为25吨/日。 

实施例2 

制备含珍珠颗粒增强粘胶纤维，原料浆粕中甲纤含量不低于93％。 

粘胶原液组成：纤维素9.0％，NaOH5.6％，CS₂(对甲纤)33％，变性剂A0.5％，熟成度10ml(10％氯化胺)，落球粘度50sec。 

珍珠颗粒浆液组成：珍珠颗粒含量20wt％，分散剂为5wt％，其余为水，珍珠颗粒小于1μm。 

采用实施例1的纺前注入系统，调节原液和浆液计量泵流量保证纤维中珍珠颗粒比例为4.5wt％，将上述共混原液进行粘胶湿法纺丝和后处理。 

纺丝浴组成：硫酸120g/l，硫酸锌17g/l，硫酸钠320g/l，添加剂D0.05g/l，浸长40cm，浴温47℃。纺丝条件：喷丝孔径φ0.05mm，纺速60m/min，总牵伸65％。纤维细度1.7dtex，干强度2.5cN/dtex，湿强度1.4cN/dtex，湿模量0.19cN/dtex，纤维DP＝290。 

实施例3 

制备含珍珠颗粒增强粘胶纤维，原料浆粕中甲纤含量不低于93％。

粘胶原液组成：纤维素9.0％，NaOH5.6％，CS₂(对甲纤)33％，变性剂A0.5％，熟成度10ml(10％氯化胺)，落球粘度50sec。 

珍珠颗粒粘胶母液组成：珍珠颗粒含量20wt％，纤维素3wt％，NaOH1.8wt％，其余为水，珍珠颗粒小于1μm。 

采用实施例1的纺前注入系统，调节原液和浆液计量泵流量保证纤维中珍珠颗粒比例为4.5wt％，将上述共混原液进行粘胶湿法纺丝和后处理，纺丝浴组成：硫酸120g/l，硫酸锌17g/l，硫酸钠320g/l，添加剂D0.05g/l，浸长40cm，浴温47℃。纺丝条件：喷丝孔径φ0.05mm，纺速60m/min，总牵伸65％。纤维细度1.7dtex，干强度2.5cN/dtex，湿强度1.4cN/dtex，湿模量0.19cN/dtex，纤维DP＝290。 

实施例4 

制备含珍珠颗粒增强粘胶纤维，原料浆粕中甲纤含量不低于93％。 

粘胶原液组成：纤维素9.0％，NaOH5.6％，CS₂(对甲纤)33％，变性剂A0.5％，熟成度10ml(10％氯化胺)，落球粘度50sec。 

珍珠颗粒浆液组成：珍珠颗粒含量20wt％，分散剂为5wt％，NaOH5.6％，其余为水，珍珠颗粒小于1μm。 

采用实施例1的纺前注入系统，调节原液和浆液计量泵流量保证纤维中珍珠颗粒比例为6.0wt％，将上述共混原液进行粘胶湿法纺丝和后处理. 

纺丝浴组成：硫酸120g/l，硫酸锌17g/l，硫酸钠320g/l，添加剂D0.05g/l，浴温47℃，浸长40cm。纺丝条件：喷丝孔径φ0.05mm，纺速60m/min，总牵伸65％。纤维细度1.7dtex，干强度2.3cN/dtex，湿强度1.3cN/dtex，湿模量0.19cN/dtex，纤维DP＝290。

实施例5 

制备含珍珠颗粒半高湿模量粘胶纤维，原料浆粕中甲纤含量不低于95％。 

粘胶原液组成：纤维素8.6％，NaOH5.5％，CS₂(对甲纤)35％，变性剂A0.75％，变性剂B0.075％，熟成度13ml(10％氯化胺)，落球粘度60sec。 

珍珠颗粒浆液组成：珍珠颗粒含量20wt％，分散剂为5wt％，其余为水，珍珠颗粒小于1μm。 

采用实施例1的纺前注入系统，调节原液和浆液计量泵流量保证纤维中珍珠颗粒比例为6.0wt％，将上述共混原液进行粘胶湿法纺丝和后处理。 

纺丝浴组成：硫酸70g/l，硫酸锌31g/l，硫酸钠262g/l，添加剂E0.05g/l，添加剂F0.4g/l，浸长40cm，浴温47℃。纺丝条件：喷丝孔径φ0.05mm，纺速45m/min，总牵伸75％。纤维细度1.7dtex，干强度2.8cN/dtex，湿强度2.0cN/dtex，湿模量0.45cN/dtex，纤维DP＝320。 

实施例6 

制备含珍珠颗粒高湿模量粘胶纤维，原料浆粕中甲纤含量不低于95％。 

粘胶原液组成：纤维素6.5％，NaOH6.5％，CS₂(对甲纤)40％，变性剂B0.1％，变性剂C2.7％，熟成度15.5ml(10％氯化胺)，落球粘度85sec。 

珍珠颗粒浆液组成：珍珠颗粒含量20wt％，分散剂为5wt％，其余为水，珍珠颗粒小于1μm。

采用实施例1的纺前注入系统，调节原液和浆液计量泵流量保证纤维中珍珠颗粒比例为8.0wt％，将上述共混原液进行粘胶湿法纺丝和后处理。 

第一纺丝浴组成：硫酸75g/l，硫酸锌52g/l，硫酸钠152g/l，硫化氢10mg/l，添加剂F0.4g/l，浴温40℃，浸长40cm。 

第二纺丝浴组成：硫酸30g/l，硫酸锌10g/l，浴温95℃。纺丝条件：喷丝孔径φ0.05mm，纺速30m/min，总牵伸110％。纤维细度1.7dtex，干强度3.0cN/dtex，湿强度2.2cN/dtex，湿模量0.60cN/dtex，纤维DP＝450。 

实施例7 

制备含珍珠颗粒富强粘胶纤维，原料浆粕中甲纤含量不低于98％。 

粘胶原液组成：纤维素6.25％，NaOH4.4％，CS₂(对甲纤)54％，变性剂B0.2％，变性剂C3.5％，熟成度16.5ml(10％氯化胺)，落球粘度290sec。 

珍珠颗粒浆液组成：珍珠颗粒含量20wt％，分散剂为5wt％，其余为水，珍珠颗粒小于1μm。 

采用实施例1的纺前注入系统，调节原液和浆液计量泵流量保证纤维中珍珠颗粒比例为12.0wt％，将上述共混原液进行粘胶湿法纺丝和后处理。 

第一纺丝浴组成：硫酸25g/l，硫酸锌0.6g/l，硫酸钠80g/l，添加剂F0.4g/l，浴温26℃，浸长29cm。 

第二纺丝浴组成：硫酸5g/l，浴温98℃。纺丝条件：喷丝孔径φ0.06mm，纺速20m/min，总牵伸45％。纤维细度1.7dtex，干强度3.0cN/dtex，湿强度2.3cN/dtex，湿模量1.10cN/dtex，纤维DP＝600。

以下为实施例参数汇总表。 

表一实施例参数汇总表 

Claims (9)

1.一种含珍珠颗粒粘胶纤维，是一种增强型、高湿模量型或富强型粘胶纤维，在纤维总量中包括：0.1～15.0wt％珍珠颗粒、0.2～6.0wt％变性剂和79.0～99.7wt％纤维素，纤维的干断裂强度≥2.2cN/dtex，湿断裂强度≥1.2cN/dtex，所述的变性剂为脂肪胺、多胺化合物、乙醇胺、聚氧乙烯及它与脂肪胺、脂肪酸、脂肪醇、酰胺的缩合物，氧化乙烯与氧化丙烯的共聚物、季胺碱盐、二硫代氨基酸甲酸盐、乙二硫醇、唑咪中的一种或几种的混合物。

2.根据权利要求1所述的含珍珠颗粒粘胶纤维，其特征在于：所述的纤维素为木浆、棉浆、竹浆和麻浆中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1至2之一所述的含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，包括以下步骤：

(1)粘胶原液准备；

(2)珍珠颗粒浆液制备；

(3)珍珠颗粒浆液与粘胶原液通过纺前注入系统注入混合：

(4)纺丝；

(5)后处理。

4.根据权利要求3所述的含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，其特征在于：所述的珍珠颗粒浆液与粘胶原液的混合借助紧靠纺丝机位置设置的纺前注入系统，该纺前注入系统包括粘胶原液计量泵、珍珠颗粒浆液计量泵、混合器、压力平衡器以及压力自控系统，其中，混合器为一台一级混合器，或两台依序串联的一级混合器和二级混合器。

5.根据权利要求3或4所述的含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，其特征在于：所述的珍珠颗粒浆液与粘胶原液混合方法是在线连续地将经过过滤和脱泡的粘胶原液和珍珠颗粒浆液进行计量后，一起送入混合器进行分散和混合，混合后的共混原液经过压力平衡器后输送至纺丝机进行纺丝。

6.根据权利要求3所述的含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，其特征在于：所述的粘胶原液与珍珠颗粒浆液的混合质量比为100∶(0.02～16.00)。

7.根据权利要求3所述的含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，其特征在于：所述的珍珠颗粒浆液是珍珠颗粒的水分散液，其组成包含：珍珠颗粒含量为10～30wt％，氢氧化钠含量为0～6.5wt％，分散剂含量为1～8wt％，水为55.5～89.0wt％，其中，珍珠颗粒粒径不大于1μm。

8.根据权利要求7所述的含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，其特征在于：所述的分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、十二烷基苯璜酸钠、萘磺酸钠、羟乙基淀粉、羧甲基纤维素、烷基吡啶氯化物、聚乙二醇、聚氧化乙烯醚、干酪素、聚羧酸盐和聚丙烯酸中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求3所述的含珍珠颗粒粘胶纤维的制造方法，其特征在于：所述的珍珠颗粒浆液是将粘胶原液用水或氢氧化钠溶液稀释后，加入珍珠颗粒经研磨和分散制成，其组成包含：珍珠颗粒含量为10～30wt％，纤维素含量为0.1～9wt％，NaOH含量为0.1～6.5wt％，水为54.5～89.8wt％，其中，珍珠颗粒粒径不大于1μm。