CN1122617A - 纤维生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种形成阻燃的纤维素纤维的方法，其步骤包括：制出lyocell纤维，然后趁纤维在第一次干燥之前的未干状态将阻燃化合物掺入于纤维中。

Description

纤维生产方法
本发明涉及生产纤维的方法，具体说来即生产具有内在阻燃性能的纤维的方法。
本发明中所用的“lyocell”一词是按人造纤维与合成纤维标准化国际局(Bureau International pour la Standardisation de la Ray-onne et de Fibres Synethetique BISFA)通过的定义意义采用的，即：
“用有机溶剂纺丝方法制成的纤维素纤维，并且(1)有机溶剂是指有机药品与水的混合物；(2)溶剂纺丝是指溶解与纺丝过程中不产生衍生物”。
本发明中所用的“阻燃化合物”一词，是指它施加于一种产品后，能阻止其燃烧的化合物。
本发明提供了一种生产阻燃lyocell纤维的方法，其步骤有：
(i)形成纤维素在一种有机溶剂中的溶液；
(ii)将该溶液通过一纺丝头向下挤压到空气隙中，生成许多根单丝，
(iii)令这些生成的单丝向下通过一含水的纺丝浴，
(iv)从生成的这些单丝中将溶剂浸提出来，使之生成纤维素纤维。
(v)趁纤维素纤维仍是湿的时候，加上阻燃化合物，
(vi)令该化合物固着在纤维素纤维上，生成具有内在阻燃性能的纤维素纤维材料。
本发明还提供一种形成阻燃纤维素纤维的方法，其步骤为：先制出Lyocell纤维，然后趁其未干时(即在第一次干燥之前)掺入阻燃化合物。
所用的阻燃化合物可以是一种磷基化合物，也可以是一种季鏻化合物。它可以是四(羟甲基)鏻盐。
阻燃化合物固着的方法，可用氨作用或加热的处理过程。阻燃化合物最好是施加在未干的丝束形式的lyocell纤维上。丝束可以在第一次干燥之前或干燥之后切成短丝。
已有固着了的阻燃化合物在其上面的丝束，可以迳直以丝束形式干燥、卷曲、然后切成短丝。对丝束还可采用一种整理剂，它是一种为促进或有便于以后操作中纤维处理过程而添加的化合物。阻燃化合物在纤维素上的固着过程，可以在纤维素干燥同时进行，也可在纤维干燥前作为一个单独的步骤来进行。另一个可采取的办法是，纤维先行干燥，然后进行固着。
下面将结合附图，通过实施例来描述本发明。这些附图示意地表示了对纤维施加阻燃(FR)化合物的工艺路线。
lyocell纤维的生产在美国专利4,416,698中有所叙述，其内容也参考结合于本专利中。所用lyocell纤维的生产可以采用任何已知方法。本发明仅涉及阻燃lyocell纤维的生产。
生产lyocell纤维的一个较好方法是，将N-氧化N-甲基吗啉、水和纤维素加热，蒸发去水生成纤维素在N-氧化N-甲基吗啉(通常用的一种有机溶剂)中的溶液。该溶液可还含有一种适合的稳定剂。这种溶液通常称为纺丝液。将此溶液加压通过纺丝头的细孔，成为许多单丝经空气隙进入纺丝浴中。纺丝浴中含有水，它将溶剂从单丝浸提出来。在浸提溶剂过程中，纺丝液的纤维素组分就重新形成纤维素丝材。这种丝材的形式是一束长丝，常称为丝束。丝束实际上就是许多根平行的长丝，其中长丝的数目等于纺丝头细孔产生的丝数。
溶剂浸提过程产生的丝束被视为未干纤维，其意义是该丝束还是湿的，此时尚未经过干燥。未干纤维与经过干燥而再加水润湿的纤维相比，物理性能略有不同，其含水量即较大。
有一种阻燃整理方法就是普鲁班(Proban)阻燃整理法，采用四(羟甲基)鏻(THP)，它是由英国的Albright&Wilson公司供应的。
未干纤维然后就按图1的流程进行普鲁班整理。纤维首先通过含有普鲁班预聚物即四(羟甲基)鏻和脲的混合物的浴。离开浴后，纤维即通过一对罗拉以除去过多的预聚物。图1中的方块1即表示上述过程。方块2A表示纤维通过氨溶液，或用氨溶液喷洒在纤维上。方块2B表示：经氨处理的纤维再经过一合适的干燥设备，例如隧道式干燥炉或加热的干燥轧辊，于130℃干燥。另一种处理方法，是将方块2A和方块2B的过程合用一个120°～170℃的热处理步骤代替。
在纤维上施加了预聚物并经处理之后，再如方块3所示进行氧化处理，例如用过氧化氢溶液。
’如方块4所示，经氧化的覆盖层再进行中和处理，例如用碳酸钠溶液。
如方块5和方块6所示，纤维再经过清洗、然后通过柔软整理罗拉，最后如方块7所示进行干燥。
施加过氧化氢、碳酸钠或者类似的柔软整理剂溶液，其方式可以是在溶液中浸入通过，也可以将溶液喷洒于纤维上，或用其它合适方式均可。纤维清洗的方法，是将纤维装在一多孔支架(如钢丝网)上，用软化水清洗。纤维的干燥可用转鼓式干燥机等合适的干燥设备。
在另一种方法中，可将派罗伐特克斯(Pyrovatex，一种耐久性阻燃整理剂的商品名)溶液施加于未干纤维。这一方法的方块流程图表示于图2。方块8表示将纤维浸入于派罗伐特克斯、一种固着树脂如利阿非克斯和磷酸的溶液中，然后纤维通过一对罗拉以除去过多的溶液。如方块9和方块10表示，再将纤维于130℃干燥，于另一个烘箱中160℃热处理5分钟。方块11、12、13和14相继表示，纤维用碳酸钠溶液中和处理、水洗处理、柔软整理和干燥。图2中所述的溶液和干燥过程与图1中所用的实际上一样。
一旦未干纤维施加了THP或其它阻燃整理剂，并经处理之后，它即可按常规方式予以干燥。最好是在干燥之前，从纤维上洗去过量的THP。纤维的干燥和使用均可以丝束形式，也可以丝束形式干燥，然后切成短丝使用。或者，纤维在干燥后还可采用一种机械卷曲装置先进行卷曲，再切成短丝。
经处理后的纤维也可以先切成短丝，以短丝形式水洗和干燥。
也可以在短纤维而不是在长丝束上施加阻燃化合物。为此，在浸提过程之后，生成的纤维切成短丝、水洗和施加阻燃化合物。然后纤维以短丝形式进行处理、水洗和干燥。但是，最好还是在丝束形式的纤维上施加阻燃化合物，因为发现在此情况下，纤维发生缠结的可能性较小，并且丝束形式的纤维更易梳理得出便于纺纱的松散结构。这样处理的纤维于是可用常规方法加工制成织物。若是长丝材料，即可将长丝用织造、针织或非纺织的方法制成织物。而若是短丝纤维，先须将其梳理、纺纱、纺出的纱线才能织造或针织制成合适的织物。可以在织物制成之后进行染色，也可以先将纱线染色，再制成织物。
也可以不用THP或其它磷基化合物(有代表性的是季磷基化合物)，而用氮基化合物或其它合适的阻燃剂。
若迳直对未干状态的纤维施加阻燃化合物，可以生产出按英国标准5867测试具有内在阻燃性能的纤维，并能制成阻燃性能极好的织物。而且，可以在控制条件下在线进行处理，用户无需进行以后的阻燃处理，即可得到有阻燃性能的织物。据信，未干纤维可以吸收75重量％的活性磷，而经干燥的纤维吸收仅约30重量％。
在一次试验中，制备了两个lyocell纤维样品，一个样品干燥后用50％(重量)的普鲁班预聚物处理，随后立即用一柔软整理剂Crosoft XME(浓度20g/l)浸轧。经此处理的纤维在70℃干燥，然后相继经室温氨气处理、过氧化氢溶液氧化处理、碳酸钠中和处理、水洗、干燥。另一试验作了相同的处理，不同的是在施加普鲁班预聚物和Crosoft XME之前是未经干燥的。
所得结果列于下面的表1。
                        表11.抗张性能          施加阻燃化合物      施加阻燃化合物前前未经干燥          经过干燥韧度(厘牛顿/特)     34.05               30.64伸长(％)            9.070               7.56分特                2.129               2.202.阻燃性能％LOI               31                  28％磷(V)             4.15                2.46％磷(III)           1.0                 0.5％氮                3.99                2.27甲醛(ppm)           170                 1803.添加物吸收量/分布干吸收量            0.45                0.28
由表可见，在未干纤维上进行普鲁班法处理，与在干燥纤维上进行此项处理相比，LOI有显著的增加，抗伸性能也较好，并且磷吸收量也较大。元素图象显微图也证实了磷吸收较多的情况。用线扫描横跨单个纤维各处进行的元素磷图象显微图的结果表明，在干燥状态进行普鲁班法处理的纤维，磷集中在纤维的表层，而磷在未干状态处理的纤维的表层直至内部的分布均匀得多。

Claims (10)

1.一种形成阻燃纤维素纤维的方法，其步骤包括：制出lyocell纤维，然后趁纤维在第一次干燥之前的未干状态将阻燃化合物掺入于纤维中。
2.如权利要求1所述的方法，该方法包括的具体步骤如下：
(i)形成纤维素在一种有机溶剂中的溶液；
(ii)将该溶液通过一纺丝头向下挤压到空气隙中，生成许多根单丝，
(iii)令这些生成的单丝向下通过一含水的纺丝浴，
(iv)从生成的这些单丝中将溶剂浸提出来，使之生成纤维素纤维，
(v)超纤维素纤维仍是湿的时候，加上阻燃化合物，
(vi)令该化合物固着在纤维素纤维上，生成具有内在阻燃性能的纤维素纤维材料。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所用的阻燃化合物是一种磷基化合物。
4.如权利要求3所述的方法，其中所用的阻燃化合物是一种季鏻化合物。
5.如权利要求4所述的方法，其中所用的阻燃化合物是一种四(羟甲基)鏻盐。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中阻燃化合物的固着是采取一种氨作用或加热的方法。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中阻燃化合物是施加于丝束形式的纤维。
8.如权利要求7所述的方法，其中丝束是在第一次干燥之前或干燥之后切成短丝纤维。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中阻燃化合物固着于纤维的处理是在干燥之前、干燥之时或干燥之后进行的。
10.采用方法1至9中任一方法生产的纤维素纤维。
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