CN102031571A - 一种水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，包括纺丝原液的制备、纺丝、热处理、纺丝后处理，其特征在于：在纺丝原液的制备中起始原料聚乙烯醇的聚合度为1000±200，原液聚乙烯醇的质量浓度为22％-27％，纺丝工序中采用的喷丝板孔数不超过24000；热处理过程中热定型温度是150℃-350℃，干热拉伸倍数是1.4-1.6。所制得的水溶性聚乙烯醇短纤维水溶温度75-85℃，可以不带盐，在生产过程中除盐后，纤维干燥时不发生粘连，该水溶纤维尺寸稳定，纤维强度≥3.0cN/dtex，断裂伸长15～20％，收缩率较小，灰份含量小于1％。该水溶性纤维特别适用于纺织、无纺布行业，生产刺绣基布，水溶性试纸，辅助生产高档毛织物，是90℃水溶纤维的换代产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，尤其涉及一种80℃水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法。
背景技术
聚乙烯醇含有大量羟基，具有良好的水溶性，因此通过不同聚合度，不同醇解度的聚乙烯醇制不同水溶温度的纤维是可行的。制造聚乙烯醇水溶纤维的方法主要有水系湿法纺丝、干法纺丝、湿法凝胶纺丝和干湿法凝胶纺丝，其中，水系湿法纺丝工艺简单、成本低。
目前采用水系湿法纺丝的工艺制得水溶温度通常是87～95℃，干断裂强度4.0cN/dtex，干断裂伸长率30±5％的水溶性聚乙烯醇短纤维(丁伟峰水溶性维纶纤维的开发生产《维纶通讯》1996年第3期)。现市场上对水溶性聚乙烯醇短纤维商品分级：溶解温度在75℃-85℃的聚乙烯醇短纤维归为80℃聚乙烯醇短纤维；溶解温度在85℃-95℃的聚乙烯醇短纤维归为90℃聚乙烯醇短纤维。由前述方法获得的90℃聚乙烯醇短纤维，其水溶温度偏高，在纺织、无纺织物的可溶性刺绣基布、水溶性纸等领域的应用效果已经显得不理想。
发明内容
本发明提供一种80℃水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，通过本发明制得的聚乙烯醇纤维水溶温度在75-85℃。
本发明的另一目的在于提供一种按上述制备方法制得的80℃水溶性聚乙烯醇短纤维在纺织、无纺布行业，生产刺绣基布，水溶性试纸，辅助生产高档毛织物中的应用。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
一种水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，包括纺丝原液的制备、纺丝、热处理、纺丝后处理，其特征在于：在纺丝原液的制备中，起始原料聚乙烯醇的聚合度为1000±200，原液中聚乙烯醇的质量浓度为22.0％～27.0％；纺丝工序中采用的喷丝板孔数不超过24000。
上述制备方法的纺丝工序中，纺丝为水系湿法纺丝；其湿热拉伸倍数是1.8-2.2。
上述制备方法中的热处理包括干燥、干热拉伸、热定型、冷却收缩、卷绕和切断工序；其中干热拉伸倍数是1.4-1.6，热定型的温度是150℃-350℃。
具体地说：一种水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，包括纺丝原液的制备、纺丝、热处理、纺丝后处理；其中，
纺丝原液的制备：将聚合度800～1200，醇解度大于99％的聚乙烯醇22～27份，水73～78份，表面活性剂0.01～0.03份，在温度98～100℃、压力在0.1MPa下溶解，配成纺丝溶液，再将溶液分别加压过滤(过滤压力小于0.6MPa)、静置脱泡480分钟，制成合格的纺丝原液；
纺丝：为水系湿法纺丝，将上述纺丝原液经过计量泵从喷丝板喷出，纺丝细流进入凝固浴，丝束经导辊拉伸和湿热拉伸后进入热处理过程；所采用的喷丝板孔数16000-24000。
热处理过程：在紧张状态下纤维通过电热烘箱进行干燥，经预热后实施干热拉伸、热定型，然后冷却收缩、卷绕至丝轴车，切断后送棉风机送至后整理工序；其中干热拉伸1.4～1.6倍，热定型温度为150～350℃，热定型时间4～8分钟，热收缩率5～10％，获得水溶温度为75～85℃水溶性短纤维半成品；
纺丝后处理：水溶性短纤维半成品经过切断，把长丝束切成要求长度的短纤维，从送棉风机来的纤维通过整理醛化机，进行热水卷曲、常温水洗、上油，经开纤后进入烘干机干燥，最后得产品。
更具体地说，上述纺丝工序中采用的喷丝头孔径0.05～0.08mm，吐出量为700～1100ml/min，能实现工业化生产；经过计量泵的纺丝原液温度为93～98℃；上述凝固浴为44±2℃硫酸钠饱和的水溶液；湿热拉伸倍数是1.8-2.2。采取高倍湿热拉伸、较高倍干热拉伸的生产技术，保证纤维良好的凝固成型，保证纤维的线密度。
按照本发明所述方法制备得到的水溶性聚乙烯醇短纤维，其水溶性温度低，为75-85℃，这种纤维特别适用于纺织、无纺布行业，用于生产刺绣基布，水溶性试纸，辅助生产高档毛织物。
本发明具有如下优点：
1、通过本发明制得的水溶性聚乙烯醇纤维，其水溶温度是75-85℃；且该水溶纤维可以不带盐，在生产过程中除盐后，纤维干燥时不发生粘连；同时，该水溶纤维尺寸稳定，纤维强度≥3.0cN/dtex，断裂伸长15～20％，收缩率较小，灰份含量小于1％。
2、通过采用高的湿热拉伸及较高的干热拉伸配比，可以制得水溶温度比90℃水溶纤维温度更低的水溶纤维，线密度也能满足客户的需求。
3、在纺丝工序中采用16000～24000的喷丝头，适合工业化规模生产。
4、采用本发明方法制备的水溶性聚乙烯醇短纤维溶解温度统一在75-85℃范围，易于分级、包装、运输。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
将聚合度950±50，醇解度99mol％的聚乙烯醇1375kg，水4125kg，加入不锈钢溶解釜中，加入VL-22表面活性剂(或OP-10表面活性剂)1.0～2.0kg，在搅拌下于温度98～100℃，压力0.1pa，溶解4小时后，经泵压过滤，常压脱泡480分钟，脱泡温度97℃，制得纺丝原液温度97℃；通过计量泵，经孔径为0.07mm，18000孔的喷丝板喷出，直接进入44±2℃饱和的硫酸钠水溶液的凝固浴中，喷丝头拉伸0倍，纺出的初生纤维在湿热浴中拉伸1.9倍；丝束表面温度在100℃下干燥；然后，经180℃、200℃热拉伸定型，制得线密度为1.67dtex的聚乙烯醇水溶纤维半成品，水溶温度75～85℃，硫酸钠含量≤17％，断裂强度3.0cN/dtex，断裂伸长15～20％，纤维表面光滑。聚乙烯醇水溶纤维半成品经切断机，再过热水卷曲、上油、干燥工序，最终制得水溶温度为80℃的聚乙烯醇水溶短纤维。
对比例1，将聚合度1750±50，醇解度99mol％的聚乙烯醇按照实施例1制备纺丝原液，通过计量泵，采用经孔径为0.07mm，18000孔的喷丝板喷出，后面工序和实施例1相同，最后导致热处理工序无法拉伸，不能制得80℃水溶性聚乙烯醇纤维。
对比例2，按实施例1制备纺丝溶液，通过计量泵，采用孔径为0.07mm、27000孔的喷丝板喷出，再进入凝固浴中凝固，然后经湿热拉伸、干燥、热定型等工序，制得聚乙烯醇水溶纤维半成品，异状纤维多，纤维的水溶温度87～90℃。采用此喷丝板得到的纤维在凝固浴中凝固成型不好，容易形成并丝，导致初生纤维在过热处理等一系列工序后，纤维之间发生粘连，异纤含量增高，造成纤维半成品水溶温度高，不能制得80℃的水溶纤维。
对比例3，将聚合度950±50，醇解度99mol％的聚乙烯醇880kg，水4620kg，加入不锈钢溶解釜中，表面活性剂0.3～0.5kg，制备纺丝原液，其它工艺与实施例1相同，原液从喷丝板中喷出，进入凝固浴中凝固，明显看出纤维凝固成型差，凝固不完全，进入热处理工序拉伸不起，不能制得80℃水溶性聚乙烯醇纤维。
对比例4，采用实施例1中相同纺丝溶液制备工艺，通过计量泵、孔径0.07mm、18000孔的喷丝板喷出，进入凝固液中，喷丝头拉伸0倍，在90℃的湿热浴中拉伸3.5倍，再经干燥，在温度130～210℃下拉伸定型处理，获取的聚乙烯醇水溶纤维半成品，经切断机，再过热水卷缩、上油、干燥等工序，最终制得水溶温度为80℃的聚乙烯醇水溶短纤维，干断裂强度低仅为2.0～2.3cN/dtex。
实施例2-12：按以下工艺参数进行，其它均与实施例1相同。制得水溶温度75～85℃，硫酸钠含量≤17％，断裂强度3.0cN/dtex，断裂伸长15～20％，线密度为1.67dtex，纤维表面光滑的水溶性聚乙烯醇短纤维。
Claims (7)
1.一种水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，包括纺丝原液的制备、纺丝、热处理和纺丝后处理，其特征在于：在纺丝原液的制备中，起始原料聚乙烯醇的聚合度为1000±200，原液中聚乙烯醇的质量浓度为22.0％～27.0％，纺丝工序中采用的喷丝板孔数不超过24000。
2.如权利要求1所述的水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，其特征在于：所述纺丝原液的制备，包括一次过滤、脱泡、二次过滤；所述纺丝为水系湿法纺丝。
3.如权利要求2所述的水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，其特征在于：所述水系湿法纺丝过程中的湿热拉伸倍数是1.8-2.2。
4.如权利要求2或3所述的水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，其特征在于：所述水系湿法纺丝过程，将上述纺丝原液经过计量泵从喷丝板喷出，纺丝细流进入凝固浴，丝束经导辊拉伸和湿热拉伸后进入热处理工序；其中喷丝头孔径为0.05～0.08mm。
5.如权利要求1、2或3所述的水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，其特征在于：热处理包括干燥、干热拉伸、热定型、冷却收缩、卷绕和切断工序；其中热定型过程中的干热拉伸倍数是1.4-1.6。
6.如权利要求1所述的水溶性聚乙烯醇短纤维的制备方法，其特征在于：
纺丝原液的制备：将聚合度800～1200，醇解度大于99％的聚乙烯醇22～27份，水73～78份，表面活性剂0.01～0.03份，在温度98～100℃、压力0.1MPa下溶解，配成纺丝溶液，再将溶液分别加压过滤，过滤压力小于0.6MPa，静置脱泡480分钟，制成合格的纺丝原液；
纺丝：利用动力将纺丝原液于93～98℃经过计量泵从喷丝板喷出，喷丝头孔数16000-24000、孔径0.05～0.08mm，吐出量为700～1100ml/min；将上述纺丝原液，纺丝细流直接进入被称为一浴的凝固浴中，该凝固浴为44±2℃的接近于饱和的硫酸钠水溶液，形成初生纤维，经导辊拉伸和湿热拉伸后进入热处理过程；湿热拉伸倍数为1.8～2.2倍；
热处理过程：在紧张状态下纤维通过电热烘箱进行干燥，经预热后实施干热拉伸、热定型，然后冷却收缩、卷绕至丝轴车，切断后送棉风机送至后整理工序；热定型温度为150～350℃，干热拉伸1.4～1.6倍，热定型时间4～8分钟，热收缩率5～10％，获得水溶温度为75～85℃水溶性短纤维半成品；
纺丝后处理：水溶性短纤维半成品经过切断，把长丝束切成要求长度的短纤维，从送棉风机来的纤维通过整理醛化机，进行热水卷曲、常温水洗、上油，经开纤后进入烘干机干燥，最后得产品。
7.如权利要求1-6任一权利要求所述制备方法所制得的水溶性聚乙烯醇短纤维的用途，其特征在于：所述纤维适用于纺织、无纺布行业，生产刺绣基布，水溶性试纸，辅助生产高档毛织物。
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