CN110219063A - 一种低回潮再生纤维素纤维的制备方法及纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低回潮再生纤维素纤维的制备方法，所述制备方法包括：对固化喷出的再生纤维素纤维依次进行拉伸，一次水洗，碱洗，二次水洗，上油，烘干，卷曲，切断，定型，所述卷曲过程中对纤维施加压力为0.2～0.4MPa的蒸汽处理。由所述制备方法制得的再生纤维素纤维的回潮率为7～9％。本发明提供的再生纤维素制备方法对纤维进行拉伸取向，并且在高压状态下完成水洗，碱洗和上油等过程，并对纤维进行卷曲定型，使再生纤维素纤维具有一定的卷曲数，并且具有较低的回潮率。

Description

一种低回潮再生纤维素纤维的制备方法及纤维
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体地说，涉及一种低回潮再生纤维素纤维的制备方法及纤维。
背景技术
再生纤维素纤维因其具有易于纺织加工、抗静电、穿着舒适、吸湿透气性好等优良性能，现在已在多个领域具有广泛的应用。再生纤维素纤维是以天然纤维素为原料，经一系列的物理或化学变化形成粘稠的液体后，通过一定的纺丝工艺纺制而成的。
天然纤维素形成的再生纤维素纤维的横截面常具有空腔结构，且外周具有不规则的形状，使得纤维轴向上形成沟槽有利于导湿透气，该类纤维具有一定弹性，但是由于分子结构的不规整，单根纤维之间的弹性和卷曲能力具有较大的差异，给纺织加工带来不便。
申请号为201611120271.6的中国专利公开了再生纤维素纤维的永久卷曲定形设备组、直接制条系统及方法，提供了一种永久卷曲定形和烘干设备组，包括助剂整理设备及挤压定型装置。该发明的另一个技术方案是提供了一种永久卷曲毛型纤维条的直接制条系统。该发明的另一个技术方案是提供了一种永久卷曲毛型纤维条的直接制条方法。本发明的有益效果是：给出了一种永久卷曲毛型纤维条的直接制条技术路线，用于湿法纺丝再生纤维素纤维纺丝成型后直接制作具有永久卷曲的毛型纤维须条，填补了湿法纺丝纤维直接制条设备技术的空缺，缩短了工艺流程，降低了生产成本和毛粒等产品疵点，提高了产品质量和工作效率，并且设备简单，与现有设备连接方便。同时也弥补了现有再生纤维素纤维不包含永久卷曲的缺陷，可以使纤维更像动物纤维的毛绒类，能更好地满足毛纺行业的需要。但是该发明在卷曲过程中采用助剂浸润纤维的方式，其流程较长且工艺复杂。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种简单的低回潮再生纤维素制备方法，通过大幅拉伸和高压环境下的水洗碱洗使再生纤维素纤维易于卷曲，在此基础上仅需通过蒸气定型即解决再生纤维素纤维不易卷曲的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
本发明提供了一种低回潮再生纤维素纤维的制备方法，所述制备方法包括：对固化喷出的再生纤维素纤维依次进行拉伸，一次水洗，碱洗，二次水洗，上油，烘干，卷曲，切断，定型，所述卷曲过程中对纤维施加压力为0.2～0.4MPa的蒸汽处理。
上述制备方法中，使用卷曲箱对纤维素进行卷曲处理，过程中对纤维施加高温蒸汽，可增加卷曲效果。
根据上述制备方法，所述拉伸为多段拉伸，末段速度与喷出速度比为1.6～3.0:1。
根据上述制备方法，所述多段拉伸包括喷丝头拉伸，纺丝拉伸和塑化拉伸，所述塑化拉伸的次数为不小于3次，优选3～5次。
上述制备方法中，在再生纤维素刚经过固化喷出时，纤维素分子的氢键网络尚未构建完成，此时大分子链间比较容易发生滑移，在此阶段施加多段拉伸可形成具有一定取向且结晶度较高的再生纤维素。末段速度与喷出速度之比即为多段拉伸的总牵伸倍数。
上述制备方法中，纤维发生拉伸取向，使其结晶度趋向稳定，如此处理也是为纤维在后续卷曲处理中不会因再生纤维素纤维的松弛结构发生回缩，使制得的纤维丝束具有较为均一的卷曲程度和较低的回潮率。
根据上述制备方法，所述烘干为使用加热辊对纤维进行张紧烘干，烘干温度为100～160℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.05～1.25。
上述制备方法中，所述张紧烘干为使用加热辊对纤维进行张紧的过程，在此过程中，由于加热辊自身温度较高，起到了烘干的作用，并且在烘干的同时对纤维进行一定程度的牵伸，即烘干与张紧是同时进行的。
上述制备方法中，烘干时间为10s～1min，其时间较短，使得纤维皮层和芯层受热程度不同，纤维的皮层和芯层在张紧作用下，其氢键网络的取向产生差异，使纤维在紧随烘干之后的卷曲步骤中更易产生卷曲，提高了纤维之间的抱合力。
根据上述制备方法，所述一次水洗和二次水洗为使用高压水淋洗纤维，水温为60～90℃。
上述制备方法中，由于纤维较为密集，使用高压淋洗可提高清洗效果，确保纤维单丝均被洗净。
根据上述制备方法，所述碱洗为采用高压碱液淋洗纤维，所述碱液浓度为3～10g/L，碱液温度为60～90℃。
上述制备方法中，采用浓度较小的碱液处理经拉伸的再生纤维素，可一定程度上溶解重构纤维表层分子间的氢键网络，使经过拉伸而具有一定取向的纤维形成更为粗糙的表面，此举可使再生纤维素纤维表面具有一定摩擦力，提高其在后续加工过程中的抱合力，有利于形成供棉纺或毛纺的丝束。
根据上述制备方法，所述上油为采用高压油剂淋洗纤维，所述油剂的浓度为3～15g/L，油剂温度为40～70℃。
上述制备方法中，使用油剂高压冲洗，可在短时间把纤维丝束浸透。
根据上述制备方法，所述的切断为使用切断机将再生纤维素纤维切断，使纤维成长度为20～100mm。
根据上述制备方法，所述定型为使用高压蒸汽对纤维进行定型，蒸汽压力为210～330KPa，所述定型的单次进行时间为5～10min，次数为3～5次。
根据上述制备方法，具体包括如下步骤：
(1)对固化喷出的再生纤维素纤维进行一次喷丝头拉伸，一次纺丝拉伸和多次塑化拉伸，末段速度与喷出速度比为1.6～3.0:1；
(2)对步骤(1)拉伸后的再生纤维素纤维进行一次高压热水淋洗，水温为60～90℃；
(3)对步骤(2)一次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压碱液淋洗，碱液浓度为3～10g/L，温度为60～90℃；
(4)对步骤(3)碱洗后的再生纤维素纤维进行二次高压热水淋洗，水温为60～90℃；
(5)对步骤(4)二次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压油剂淋洗，油剂浓度为3～15g/L，油剂温度为40～70℃；
(6)对步骤(5)油剂后的再生纤维素纤维进行加热辊张紧烘干，烘干温度为100～160℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.05～1.25，烘干时间为10s～1min，之后使用0.2～0.4MPa的蒸汽对纤维进行卷曲处理；
(7)使用切断机将步骤(6)卷曲处理后的再生纤维素纤维切断成20～100mm的纤维，之后使用压力为210～330KPa的高压蒸汽定型3～5次，单次定型时间为5～10min。
本发明还提供了一种应用如上所述制备方法制得的低回潮再生纤维素纤维，所述再生纤维素纤维的回潮率为7～9％，卷曲数为20～25个/25mm，卷曲回复率为40～53％。
本发明的进一步方案为：所述再生纤维素丝束是以竹浆和/或木浆制成的，优选由竹浆制成。
上述方案中，再生纤维素在经过多段拉伸和张紧烘干后，在其拉伸方向上具有一定取向度，使纤维分子间结合力因结晶度的提高而增强，一定程度上降低了吸湿性。而低回潮率再生纤维素纤维的应用领域不同，其回潮率近似与棉纤维，但表面较棉纤维光滑，同时与普通粘胶纤维相比强力较高，可用于潮湿地区的床品等织物。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明提供的再生纤维素制备方法流程简单，采用大幅拉伸和高压水洗碱洗，使得再生纤维素纤维在蒸气处理下更易发生卷曲；
2.本发明提供的再生纤维素制备方法中，大幅拉伸使纤维具有一定的力学强度，而张紧烘干则对纤维的皮层和芯层的氢键网络进行不同程度的拉伸，使得纤维的皮层和芯层的取向具有一定差异，增强了其卷曲能力；
3.本发明提供的再生纤维素回潮率较低，是由于纤维经拉伸后具有一定的取向，使原本松散的结晶区变得紧密，降低了吸湿透气性能。
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例采用如下制备方法制备再生纤维素纤维：
(1)对固化喷出的再生纤维素纤维进行一次喷丝头拉伸，一次纺丝拉伸和三次塑化拉伸，末段速度与喷出速度比为1.6:1；
(2)对步骤(1)拉伸后的再生纤维素纤维进行一次高压热水淋洗，水温为60℃；
(3)对步骤(2)一次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压碱液淋洗，碱液浓度为3g/L，温度为70℃；
(4)对步骤(3)碱洗后的再生纤维素纤维进行二次高压热水淋洗，水温为60℃；
(5)对步骤(4)二次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压油剂淋洗，油剂浓度为15g/L，油剂温度为40℃；
(6)对步骤(5)油剂后的再生纤维素纤维进行加热辊张紧烘干，烘干温度为160℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.05，烘干时间为10s，之后使用0.2MPa的蒸汽对纤维进行卷曲处理；
(7)使用切断机将步骤(6)卷曲处理后的再生纤维素纤维切断成100mm的纤维，之后使用压力为330KPa的高压蒸汽定型5次，单次定型时间为5min。
实施例2
本实施例采用如下制备方法制备再生纤维素纤维：
(1)对固化喷出的再生纤维素纤维进行一次喷丝头拉伸，一次纺丝拉伸和四次塑化拉伸，末段速度与喷出速度比为3.0:1；
(2)对步骤(1)拉伸后的再生纤维素纤维进行一次高压热水淋洗，水温为70℃；
(3)对步骤(2)一次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压碱液淋洗，碱液浓度为7g/L，温度为80℃；
(4)对步骤(3)碱洗后的再生纤维素纤维进行二次高压热水淋洗，水温为60～85℃；
(5)对步骤(4)二次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压油剂淋洗，油剂浓度为11g/L，油剂温度为70℃；
(6)对步骤(5)油剂后的再生纤维素纤维进行加热辊张紧烘干，烘干温度为100℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.25，烘干时间为1min，之后使用0.4MPa的蒸汽对纤维进行卷曲处理；
(7)使用切断机将步骤(6)卷曲处理后的再生纤维素纤维切断成50mm的纤维，之后使用压力为260KPa的高压蒸汽定型4次，单次定型时间为7min。
实施例3
本实施例采用如下制备方法制备再生纤维素纤维：
(1)对固化喷出的再生纤维素纤维进行一次喷丝头拉伸，一次纺丝拉伸和三次塑化拉伸，末段速度与喷出速度比为1.9:1；
(2)对步骤(1)拉伸后的再生纤维素纤维进行一次高压热水淋洗，水温为90℃；
(3)对步骤(2)一次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压碱液淋洗，碱液浓度为10g/L，温度为90℃；
(4)对步骤(3)碱洗后的再生纤维素纤维进行二次高压热水淋洗，水温为90℃；
(5)对步骤(4)二次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压油剂淋洗，油剂浓度为3g/L，油剂温度为60℃；
(6)对步骤(5)油剂后的再生纤维素纤维进行加热辊张紧烘干，烘干温度为120℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.15，烘干时间为30s，之后使用0.3MPa的蒸汽对纤维进行卷曲处理；
(7)使用切断机将步骤(6)卷曲处理后的再生纤维素纤维切断成20mm的纤维，之后使用压力为210KPa的高压蒸汽定型3次，单次定型时间为10min。
实施例4
本实施例采用如下制备方法制备再生纤维素纤维：
(1)对固化喷出的再生纤维素纤维进行一次喷丝头拉伸，一次纺丝拉伸和五次塑化拉伸，末段速度与喷出速度比为2.2:1；
(2)对步骤(1)拉伸后的再生纤维素纤维进行一次高压热水淋洗，水温为75℃；
(3)对步骤(2)一次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压碱液淋洗，碱液浓度为5g/L，温度为80℃；
(4)对步骤(3)碱洗后的再生纤维素纤维进行二次高压热水淋洗，水温为75℃；
(5)对步骤(4)二次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压油剂淋洗，油剂浓度为9g/L，油剂温度为65℃；
(6)对步骤(5)油剂后的再生纤维素纤维进行加热辊张紧烘干，烘干温度为125℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.1，烘干时间为40s，之后使用0.3MPa的蒸汽对纤维进行卷曲处理；
(7)使用切断机将步骤(6)卷曲处理后的再生纤维素纤维切断成38mm的纤维，之后使用压力为250KPa的高压蒸汽定型5次，单次定型时间为7min。
实施例5
本实施例采用如下制备方法制备再生纤维素纤维：
(1)对固化喷出的再生纤维素纤维进行一次喷丝头拉伸，一次纺丝拉伸和三次塑化拉伸，末段速度与喷出速度比为2.5:1；
(2)对步骤(1)拉伸后的再生纤维素纤维进行一次高压热水淋洗，水温为80℃；
(3)对步骤(2)一次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压碱液淋洗，碱液浓度为8g/L，温度为85℃；
(4)对步骤(3)碱洗后的再生纤维素纤维进行二次高压热水淋洗，水温为90℃；
(5)对步骤(4)二次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压油剂淋洗，油剂浓度为10g/L，油剂温度为70℃；
(6)对步骤(5)油剂后的再生纤维素纤维进行加热辊张紧烘干，烘干温度为125℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.1，烘干时间为40s，之后使用0.3MPa的蒸汽对纤维进行卷曲处理；
(7)使用切断机将步骤(6)卷曲处理后的再生纤维素纤维切断成41mm的纤维，之后使用压力为250KPa的高压蒸汽定型5次，单次定型时间为7min。
实施例6
本实施例采用如下制备方法制备再生纤维素纤维：
(1)对固化喷出的再生纤维素纤维进行一次喷丝头拉伸，一次纺丝拉伸和四次塑化拉伸，末段速度与喷出速度比为2.8:1；
(2)对步骤(1)拉伸后的再生纤维素纤维进行一次高压热水淋洗，水温为70℃；
(3)对步骤(2)一次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压碱液淋洗，碱液浓度为4g/L，温度为75℃；
(4)对步骤(3)碱洗后的再生纤维素纤维进行二次高压热水淋洗，水温为70℃；
(5)对步骤(4)二次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压油剂淋洗，油剂浓度为6g/L，油剂温度为50℃；
(6)对步骤(5)油剂后的再生纤维素纤维进行加热辊张紧烘干，烘干温度为130℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.15，烘干时间为45s，之后使用0.3MPa的蒸汽对纤维进行卷曲处理；
(7)使用切断机将步骤(6)卷曲处理后的再生纤维素纤维切断成68mm的纤维，之后使用压力为250KPa的高压蒸汽定型5次，单次定型时间为7min。
实施例7
本实施例采用如下制备方法制备再生纤维素纤维：
(1)对固化喷出的再生纤维素纤维进行一次喷丝头拉伸，一次纺丝拉伸和三次塑化拉伸，末段速度与喷出速度比为3.0:1；
(2)对步骤(1)拉伸后的再生纤维素纤维进行一次高压热水淋洗，水温为60℃；
(3)对步骤(2)一次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压碱液淋洗，碱液浓度为3g/L，温度为70℃；
(4)对步骤(3)碱洗后的再生纤维素纤维进行二次高压热水淋洗，水温为60℃；
(5)对步骤(4)二次高压热水淋洗后的再生纤维素纤维进行高压油剂淋洗，油剂浓度为15g/L，油剂温度为40℃；
(6)对步骤(5)油剂后的再生纤维素纤维进行加热辊张紧烘干，烘干温度为145℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.2，烘干时间为50s，之后使用0.2MPa的蒸汽对纤维进行卷曲处理；
(7)使用切断机将步骤(6)卷曲处理后的再生纤维素纤维切断成100mm的纤维，之后使用压力为330KPa的高压蒸汽定型5次，单次定型时间为5min。
对比例1
本对比例在实施例1的基础上，将多段拉伸中末段速度与喷出速度的比值设定为1.5:1，其他条件同实施例1。
对比例2
本对比例在实施例7的基础上，将多段拉伸中末段速度与喷出速度的比值设定为3.1:1，其他条件同实施例7。
对比例3
本对比例在实施例2的基础上，将张紧烘干中的烘干时间设为70s，其他条件同实施例2。
对比例4
本对比例在实施例1的基础上，将张紧烘干中的烘干时间设为8s，其他条件同实施例1。
对比例5
本对比例在实施例1的基础上，仅对纤维进行烘干，在烘干过程中不对纤维进行张紧，其他条件同实施例1。
实验例1
对实施例1～7和对比例1～5制得的再生纤维素纤维进行性能测定，所述性能参数为回潮率(参见标准GB 9994-2008)，卷曲数和卷曲回复率(参见标准GB/T14338-2008)，详细结果见下表：
由上表可知，实施例1～7与对比例1～5相比，具有较低的吸湿性能，同时其卷曲数较多，说明在本发明提供的多段拉伸和张紧烘干工艺下，形成了一种低回潮的具有一定卷曲性能的再生纤维素纤维，提高了纤维之间的抱合力，便于后续加工，而较低的弹性回复率则是由于对纤维进行拉伸取向使结晶度趋向稳定而带来的效果，使纤维在后续加工中不会因其松弛的结构发生回缩，保证了尺寸的稳定。
进一步的，对比例1和2调整了多段拉伸中的总牵伸倍数，可见当多段拉伸的总牵伸倍数在1.6～3.0范围以外时，纤维的拉伸取向不足，使得再生纤维素中依然分布有疏松的结晶区，从而使其吸湿性维持在较高水平。
而对比例3和4调整了张紧烘干的时间，虽然可以满足吸湿性能，但其卷曲数下降，卷曲回复率上升，降低了纤维的卷曲性能，不利于增加纤维之间的摩擦，从而降低了纤维之间的抱合力。究其原因，在于烘干时间较长，使得纤维皮层和芯层受热程度均匀，在张紧作用下，皮层和芯层的氢键网络取向并未产生差异，使纤维的卷曲性能下降，不利于纺织。
对比例5则是在烘干时不采用张紧措施，其结果依然无法得到卷曲性能良好的纤维。
由此可见，本发明的张紧烘干步骤中，加热辊的牵伸与烘干时间产生了协同效果，提高了最终纤维制品的可纺性。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种低回潮再生纤维素纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：对固化喷出的再生纤维素纤维依次进行拉伸，一次水洗，碱洗，二次水洗，上油，烘干，卷曲，切断，定型，所述卷曲过程中对纤维施加压力为0.2～0.4MPa的蒸汽处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述拉伸为多段拉伸，末段速度与喷出速度比为1.6～3.0:1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多段拉伸包括喷丝头拉伸，纺丝拉伸和塑化拉伸，所述塑化拉伸的次数为不小于3次，优选3～5次。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述烘干为使用加热辊对纤维进行张紧烘干，烘干温度为100～160℃，加热辊对纤维的牵伸倍数为1.05～1.25。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述一次水洗和二次水洗为使用高压水淋洗纤维，水温为60～90℃。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述碱洗为采用高压碱液淋洗纤维，所述碱液浓度为3～10g/L，碱液温度为60～90℃。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述上油为采用高压油剂淋洗纤维，所述油剂的浓度为3～15g/L，油剂温度为40～70℃。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述的切断为使用切断机将再生纤维素纤维切断，使纤维成长度为20～100mm。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述定型为使用高压蒸汽对纤维进行定型，蒸汽压力为210～330KPa，所述定型的单次进行时间为5～10min，次数为3～5次。
10.一种应用如权利要求1～9任意一项所述制备方法制得的低回潮再生纤维素纤维，其特征在于，所述再生纤维素纤维的回潮率为7～9％。
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