CN117802603A - 一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维及其制备方法。制备方法包括：回收再生棉浆粕的选择与复配、活化、含水纤维素的溶胀、溶胀浆液的溶解、溶解浆液的缓冲静置、纺丝。通过选择符合重金属离子、碱和碱土离子、灰分、聚合度、纤维素含量的回收再生棉浆粕，并对不同聚合度的回收再生棉浆粕复配或与溶解木浆粕复配，调整聚合度在合适范围内，然后通过活化，添加稳定剂和抗氧化剂，抽真空溶解，纺丝前溶解浆液缓冲静置，精细化过滤等工艺优化，纺制出符合质量要求的莱赛尔纤维。优点：适用工业化大规模应用；高比例利用回收再生棉浆粕；纤维质量高。
Description
技术领域
本发明涉及再生纤维素纤维领域，具体涉及一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维及制备方法。
背景技术
再生纤维素纤维主要有两类：黏胶纤维和环保溶剂法莱赛尔纤维(英文名Lyocell)。早在一百多年前，人们就以纤维素为原料开发出了黏胶纤维的生产工艺，但黏胶纤维制备过程中会产生大量的有毒、有害废水和废气，因此制约了黏胶纤维的发展。以N-甲基氧化吗啉NMMO为溶剂体系开发的莱赛尔纤维生产过程无工业污染、能耗低、工艺简单，纤维性能卓越，产品弃后可生物降解。
我国是纺织品生产和消费大国，每年产生大量废旧的棉纺织品，近年来的废旧棉纺织品产生量已达到1200万吨/年，如果能将废旧的棉纺织品制成再生棉浆粕，再利用再生棉浆粕制备成莱赛尔纤维，既可以缓解资源压力，又可以节能减碳。但是莱赛尔纤维制备过程是一个纯物理过程，对原料浆粕的要求极为严格。目前采用莱赛尔工艺制备的纤维素纤维也仅仅局限于专用的溶解浆粕原料(如sappi木浆或cosmo木浆)。由于废旧棉纺织品的原料特性、使用程度和杂质含量差异很大，造成进行莱赛尔纤维纺丝时可纺性差、纺制纤维性能差等问题。奥地利兰精公司于2019年底将少量的回收再生棉与Lyocell原生木浆混合，首次实现了回收再生棉LYOCELL纤维RefibraTM的纺制，但其所利用的废旧棉浆粕的比例仅能达到10％。
因此，需要找到一种解决高比例混用回收再生棉浆粕纺制高质量莱赛尔纤维并适用工业化大规模的制备方法。
发明内容
为了克服上述提出的技术问题，本发明旨在提供一种工业化生产回收再生棉浆粕莱赛尔纤维及其制备方法。
发明构思：回收再生棉浆粕中杂质多而杂，聚合度分布差异大，严格控制回收再生棉浆粕中重金属离子、碱和碱土离子含量、聚合度分布，并与溶解木浆复合复配使形成浆料的聚合度在较优范围，改善纤维可纺性；通过活化、溶胀过程中添加抗氧化剂和稳定剂、缓冲静置等改善浆粕的降解和浆液的均匀性稳定性，提高工业化生产纤维成品质量和良品率，从而找到一种可行的适合工业化生产的高价值利用回收再生棉浆粕的途径。
为了实现上述目的，本发明提供一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，包括步骤(本发明中“wt％”表示质量百分比)：
1.回收再生棉浆粕的选择与复配：选用聚合度在400～1000、α纤维素含量≥92％、灰分≤0.1％、重金属离子含量≤20ppm、碱和碱土离子含量≤400ppm的回收再生棉浆粕；选择不同聚合度的回收再生棉浆粕进行复配，或不同聚合度的回收再生棉浆粕与溶解木浆复配，回收再生棉浆粕的混用比例不低于70％，复配后的浆粕聚合度在550～800；
2.活化：将经过复配的浆粕按比例投入活化槽中，加入去离子水，调节pH值为4～6，加入纤维素复合酶进行活化，再加入碱液，调节pH值在10～13，终止活化，得到含水纤维素；
3.溶胀：将活化得到的含水纤维素去除水分，使含水纤维素保持在30wt％～60wt％，加入含有50wt％～88wt％的N-甲基氧化吗啉的水溶液,之后加入1wt％～5wt％抗氧化剂和1wt％～5wt％稳定剂，得到溶胀浆液；
4.溶解：溶胀浆液进入双螺杆挤出机，经加热抽真空、脱水、溶解、脱泡，得到溶解浆液；
5.缓冲静置：溶解浆液进入缓冲罐，温度为70～90℃，静置30～60分钟；
6.纺丝：过滤缓冲静置后的溶解浆液,再使用增压泵将其输送至计量泵，采用干湿法纺丝，得到回收再生棉浆粕莱赛尔纤维。
进一步地，在本发明提供的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法中，步骤1中的回收再生棉浆粕优选聚合度500～800、重金属离子含量≤10ppm，碱和碱土离子含量≤200ppm；溶解木浆粕聚合度优选400～600。
进一步地，在本发明提供的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法中，步骤1中的复配方案为：复配采用的再生棉浆粕不超过3种聚合度；质量占比最高的再生棉浆粕聚合度不高于700，使用量不低于40％；溶解木浆的使用量不超过30％。
进一步地，在本发明提供的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法中，步骤2中的纤维素复合酶用量优选0.01wt％～0.1wt％，活化时间30～90分钟，含水纤维素聚合度调节为500～700之间。
进一步地，在本发明提供的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法中，步骤3的溶胀浆液中纤维素质量含量为8wt％～12wt％,pH值8～12；溶胀浆液中含水纤维素与50wt％～88wt％N-甲基氧化吗啉的水溶液质量比为1：(2～12)，出料温度50～80℃；溶胀浆液中抗氧化剂为没食子酸正丙酯，稳定剂为羟胺,溶胀浆液中含水纤维素与1wt％～5wt％抗氧化剂质量比为1:(0.1～0.125)，溶胀浆液中含水纤维素与加入1wt％～5wt％稳定剂质量比为1:(0.02～0.08)。
进一步地，在本发明提供的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法中，步骤4中的溶解浆液的纤维素含量为11wt％～15wt％，溶解浆液进料温度50～80℃，出料温度90～120℃。
进一步地，在本发明提供的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法中，步骤6中的过滤使用的过滤器内装过滤滤芯，精度为10～80μm。
进一步地，在本发明提供的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法中，步骤6中干湿法纺丝工艺条件为纺丝速度35～100m/min，纺丝气隙5～50mm，纺丝吹风温度10～25℃，纺丝吹风流量100～500L/H，吹风相对湿度50％～80％，凝固浴浓度10％～30％，凝固浴温度5～30℃，牵伸比1：(5～10)。
进一步地，在本发明提供的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法中，还包括后处理步骤7，后处理步骤7包括水洗、漂白、上油、烘干。
此外，本发明还提供一种采用上述方法制备的回收再生棉浆粕莱赛尔纤维，采用回收再生棉浆粕制成，回收再生棉浆粕的比例不低于70％，回收再生棉浆粕选择聚合度在400～1000、α纤维素含量≥92％、灰分≤0.1％、重金属离子含量≤20ppm、碱和碱土离子含量≤400ppm的浆粕。
与现有技术相比，本发明提供一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维及其制备方法，具有如下有益效果：(1)回收再生棉浆粕的混用比例大幅提高，可以高达100％，最低不低于70％，提供了一种适合工业生产的高价值废旧棉纺织品利用途径。(2)通过对回收再生棉浆粕中重金属离子含量进行控制，保障了纺丝的安全生产。通过选择符合聚合度、α纤维素含量、灰分、碱和碱土离子等要求的回收再生棉浆粕，并在符合要求的回收再生棉浆粕之间进行复配，或与溶解木浆粕进行复合配比保证大规模生产回收再生棉浆粕的可行性。(3)通过活化工艺打开棉浆粕的分子链并调整聚合度，促进溶剂NMMO溶解棉纤维素，使其进一步满足莱赛尔纤维工艺对原料浆粕的要求，增加溶解浆液的可纺性，保障纤维加工过程的安全性。(4)在纤维制备过程中溶解浆液进行缓冲静置，纺丝浆液提前匀化脱泡，增加取向度，克服棉浆纤维素分子链结构致密且结晶度高特点，降低纤维的原纤化倾向。(5)添加稳定剂和抗氧化剂，保证浆液的稳定性，减少浆液的降解，减少NMMO溶剂回收成本，提高生产安全性，适用于大规模工业化连续性生产的莱赛尔纤维制造。(6)制备的莱赛纤维手感饱满，吸水性强，同时湿态下强度高，织物尺寸稳定性好，可以用于生产高端织物。
具体实施方式
莱赛尔纤维生产系统对重金属离子的含量要求严格，主要因为莱赛尔纤维工艺应用的溶剂NMMO为氧化剂，它在金属离子存在时会发生一系列的副反应，甚至有可能发生爆炸。
如果原料浆粕中碱和碱土离子含量高，在纺丝成型时无机盐微粒会堵塞喷丝板孔，不利于纺丝成型，同时会影响纺制莱赛尔纤维的质量。
作为原料的浆粕必须适应预期的纤维制造和加工生产线，因此对于作为原料的浆粕的聚合度、浆粕中的重金属含量、碱和碱土离子含量、灰分等均应符合一定的要求，再结合后道工艺的优化，才能成功纺制出符合质量要求的莱赛尔纤维。
本发明提供了一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，包括步骤：回收再生棉浆粕选择与复配、复配后的回收再生棉浆料活化、含水纤维素纤维的溶胀、溶胀浆液的溶解、溶解浆液的缓冲静置、纺丝。通过选择合适的回收再生棉浆粕，并通过复配调整浆粕的聚合度，然后通过活化、添加稳定剂、缓冲静置、精细过滤等工艺处理其满足莱赛尔纤维工艺对原料浆粕的要求，并通过优化后道工艺大规模纺制出符合质量要求的回收再生棉浆粕莱赛尔。
在本发明提供的制备方法中包括以下步骤：
1.回收再生棉浆粕的选择与复配。选用聚合度(DP)在400～1000、α纤维素含量≥92％、灰分≤0.1％、重金属离子含量≤20ppm、碱和碱土离子含量≤400ppm的回收再生棉浆粕；选择不同聚合度的回收再生棉浆粕进行复配，或不同聚合度的回收再生棉浆粕与溶解木浆复配，对进料浆粕进行DP调整，调整后的进料浆粕聚合度在550～800之间。
(1)关于回收再生棉浆粕和溶解木浆粕的选择。回收再生浆粕优选重金属离子含量≤20ppm、碱和碱土离子含量≤400ppm，溶解木浆粕聚合度优选400～600。更优选的回收再生棉浆粕聚合度500～800、重金属离子含量≤10ppm，碱和碱土离子含量≤200ppm；溶解木浆粕优选sappi木浆。回收再生棉浆粕的混用比例不低于70％。
(2)关于回收再生棉浆粕的复配。复配采用的再生棉浆粕不超过3种聚合度；质量占比最高的再生棉浆粕聚合度不高于700，使用量不低于40％；溶解木浆的使用量不超过30％。复配方法有很多种：可以采用3种不同聚合度的回收再生棉浆粕进行复配，回收再生棉的混用比例高达100％，也可以采用2种聚合度的再生棉浆粕和1种聚合度的溶解木浆粕进行复配，还可以采用2种聚合度的溶解木浆粕与1种聚合度的回收再生棉浆粕复配，还可以采用1种回收再生棉浆粕与1种溶解木浆粕复配，还可以采用2种回收再生棉浆粕复配。
2.活化。将上述聚合度DP调整后的浆粕按比例投入活化槽中，加入去离子水，调节pH值4～6，加入纤维素复合酶进行活化，再加入碱液，调节pH值在10～13，终止活化，得到含水纤维素，控制含水纤维素的聚合度为500～700。
(1)关于去离子水。去离子水电导率<5us/cm2。
(2)关于纤维素酶。纤维素酶为液态纤维素酶，可采用供应商BIOPRACT的名为AL70的产品(产品编号IPL5B0660)。含水纤维素聚合度DP调节为500～700。酸性条件下纤维素酶活性最好，打开棉纤维素结晶区分子链，利于溶剂NMMO溶解纤维素。
3.溶胀。去除活化后的含水纤维素中的水分，使含水纤维素的质量百分比含量为30wt％～60wt％，然后加入含有质量百分比50wt％～88wt％的N-甲基氧化吗啉的水溶液，之后再加入1wt％～5wt％抗氧化剂以及1wt％～5wt％稳定剂，得到溶胀浆液。
(1)关于溶胀浆液。溶胀浆液中纤维素含量为8wt％～12wt％，pH值为8～12。溶胀浆液中含水纤维素与50wt％～88wt％N-甲基氧化吗啉的水溶液质量比为1：(2～12)；出料温度50～80℃。
(2)关于抗氧化剂和稳定剂。溶胀浆液中的抗氧化剂优选没食子酸正丙酯，稳定剂优选羟胺；溶胀浆液中含水纤维素与1wt％～5wt％抗氧化剂质量比为1:(0.1～0.125)，溶胀浆液中含水纤维素与加入1wt％～5wt％稳定剂质量比为1:(0.02～0.08)。
4.溶解。得到的溶胀浆液进入双螺杆挤出机，然后经加热抽真空、脱水、溶解后，得到溶解浆液。溶解浆液的纤维素含量为11wt％～15wt％，溶解浆液进料温度50～80℃，出料温度90～120℃，真空度为1.0kPa～15.0kPa。
5.缓冲静置。溶解浆液缓冲保存，经匀化、脱泡后得到纺丝浆液。浆液静置缓存时间优选30～60分钟，静置温度70～90℃。缓冲静置保存时最好给予氮气加压，压力值优选0.2kPa～1.0kPa，有利于溶解浆液匀化脱泡，增加浆液的取向度，克服棉浆纤维素分子链结构致密且结晶度高特点，降低纤维的原纤化倾向。
6.纺丝。将上述溶解浆液过滤,使用过滤器过滤，优先过滤器内装精度为10～80μm的滤芯；再使用增压泵输送至计量泵，采用干湿法纺丝，得到回收再生棉浆粕莱赛尔纤维。
优选干湿法纺丝工艺条件为纺丝速度35～100m/min，纺丝气隙5～50mm，纺丝吹风温度10～25℃，纺丝吹风流量100～500L/H，吹风相对湿度50％～80％，凝固浴浓度10％～30％，凝固浴温度5～30℃，牵伸比1：(5～10)。
7.后处理：水洗、漂白、上油、烘干。
水洗时用去离子水冲洗纤维，水洗温度20～60℃。将吸附于纤维上的溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物可回收净化后再次利用。
漂白时采用双氧水漂白，双氧水循环浓度1.0％～2.0％，双氧水循环pH值8～10，循环温度60～80℃。
上油时的油剂循环浓度0.5％～5％，油剂循环pH值6～9，油剂循环温度50～70℃。
烘干时烘干温度80～120℃。
实施例1
选择回收再生棉浆粕和复合调配方案：选择符合聚合度在400～1000、α纤维素含量≥92％、灰分≤0.1％、重金属离子含量≤10ppm、碱和碱土离子含量≤200ppm的3种回收再生棉浆粕进行复合调配。3种回收再生棉浆粕的聚合度分别为600、700、800。以DP600回收再生棉浆粕为主体浆粕进行复合调配，其用量不低于40％。具体调配方案为：DP600用量70％、DP700用量20％、DP800用量10％。
活化：将复配后的浆粕投入活化槽中，加入去离子水，调节pH值为4，并加入纤维素复合酶活化30分钟，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在10.5。
溶胀：终止活化后的浆料经过真空脱水后，控制含水纤维素的含水质量百分比为46％，加入70％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:4，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆料溶胀，出料温度60℃。
溶解：测试预溶解浆的指标为纤维素11％、pH值9.5。将经溶胀后的预溶解浆进入双螺杆溶解机，控制真空度4.0kPa，螺杆转速为12r/min。测试溶解浆液指标为：纤维素13％、溶解浆液聚合度DP已调节至500。
缓冲静置：将溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力0.2kPa，缓冲保存30分钟，保存温度70℃。
纺丝：将上述溶解浆液经过过滤,过滤使用过滤器，内装过滤滤芯，精度为40μm；再使用增压泵输送至计量泵通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度40m/min，纺丝气隙15mm，纺丝吹风温度15℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度18％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：5。
后处理：将纤维用水清洗，水洗温度60℃；水洗后的纤维进行上油处理，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维烘干，温度105℃。得到的成品纤维指标：纤度1.67dtex，干断裂强度4.0cN/dtex，干断裂伸长率15％，湿模量0.9cN/dtex/5％，纤维疵点即并丝含量20mg/100g，纤维ISO白度80％。
实施例2
选择回收再生棉浆粕和复合调配方案：选择符合聚合度在400～1000、α纤维素含量≥92％、灰分≤0.1％、重金属离子含量≤10ppm、碱和碱土离子含量≤200ppm的3种回收再生棉浆粕进行复合调配。3种回收再生棉浆粕的聚合度分别为550、600、700。以DP550回收再生棉浆粕为主体浆粕进行复合调配，其用量不低于40％。具体调配方案为：DP550用量40％、DP600用量30％、DP700用量30％。
活化：将复合调配好的浆料投入到活化槽中，加入去离子水，调节pH值为5，并加入纤维素复合酶活化50分钟，加入氢氧化钠终止活化，调节PH值为11，终止活化。
溶胀：活化后的浆粥经过真空脱水后，控制含水纤维素的含水质量百分比为50％，加入71％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:6，与PG的质量比为1:0.125,与羟铵的质量比为1:0.05,使浆粕溶胀，出口温度65℃。
溶解：测试预溶解浆的指标，纤维素含量为11％、pH值为9.5。经溶胀后的预溶解浆进入双螺杆溶解机，控制真空度5.0kPa，螺杆转速为12r/min。得到溶解浆液，其指标为纤维素含量13％、溶解浆液聚合度为580。
缓冲静置：溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力0.2kPa，缓冲保存30分钟，保存温度70℃。
纺丝：过滤上述得到的溶解浆液，采用过滤器过滤，过滤器内装有过滤滤芯，精度为50μm；再使用增压泵输送至计量泵通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度50m/min，纺丝气隙12mm，纺丝吹风温度15℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度18％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：5。
后处理：将纺制的纤维进行水洗，水洗温度60℃；水洗后的纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维烘干，温度105℃。得到的成品纤维指标为：纤度1.58dtex，干断裂强度4.1cN/dtex，干断裂伸长率15.2％，湿模量1.0N/dtex/5％，纤维疵点即并丝含量15mg/100g，纤维ISO白度82％。
实施例3
选择回收再生棉浆粕和复合调配方案：选择聚合度在500～800、α纤维素含量≥92％、灰分≤0.1％、重金属离子含量≤20ppm、碱和碱土离子含量≤400ppm的2种回收再生棉浆粕与sappi溶解木浆进行复合调配。2种回收再生棉浆粕的聚合度分别为600、700。以DP600回收再生棉浆粕为主体浆粕进行复合调配，其用量不低于40％。sappi溶解木浆的聚合度选用600，在400～600之间，使用量不超过30％。具体调配方案为：DP600用量45％、DP700用量25％、sappi溶解木浆DP600用量30％。
活化：将复合调配好的浆粕投入到活化槽中，加入去离子水，调节pH值为6，并加入纤维素复合酶活化60分钟，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值为11，终止活化。
溶胀：终止活化后的浆粥经过真空脱水，控制含水纤维素的含水质量百分比为40％，加入75％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:5，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆粕溶胀，出口温度65℃。检测预溶解浆的指标为：纤维素含量11.5％，pH值9.5。
溶解：得到的溶胀浆液(即预溶解浆)进入双螺杆溶解机，控制真空度为6.0kPa，螺杆转速为12r/min。检测溶解浆液指标：纤维素含量为13.5％、溶解浆液聚合度DP为610。
缓冲静置：溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力1.0kPa，缓冲保存30分钟，保存温度70℃。
纺丝：将上述溶解浆液过滤,使用内装过滤滤芯的过滤器，精度为30μm；再使用增压泵输送至计量泵通过喷丝板喷出，采用干湿法纺丝成型，纺丝速度60m/min，纺丝气隙10mm，纺丝吹风温度10℃，纺丝吹风流量300L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度20％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：8。
后处理：用水清洗纺制的纤维，水洗温度60℃；水洗后纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维烘干，温度105℃。
得到的成品纤维指标：纤度1.33dtex，干断裂强度4.5cN/dtex，干断裂伸长率15％，湿模量1.1cN/dtex/5％，纤维疵点即并丝含量8mg/100g，纤维ISO白度80％。
实施例4
作为对比例1，以验证本发明中实施例1～3纺制回收再生棉浆粕莱赛尔纤维的可行性和纤维质量。
浆粕选择：仅选用回收再生棉浆粕，未选用溶解木浆粕。选用的回收再生棉浆粕其他指标符合要求，聚合度也在400～1000范围内，但为选用下限的端点值。
活化：将聚合度DP为400的回收再生棉浆粕，投入活化槽中，加入去离子水，调节pH值为6，并加入纤维素复合酶活化30分钟，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值为10.5，终止活化。
溶胀：将终止活化后的浆粥经过真空脱水后，控制含水纤维素的含水质量百分比为45％，加入71％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:4，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆粕溶胀，出口温度60℃，检测预溶解浆的指标为：纤维素11％、pH值9.5。
溶解：经溶胀后进入双螺杆溶解机后，控制真空度5.0kPa，螺杆转速为12r/min。检测溶解浆液指标：纤维素13％、溶解浆液聚合度DP为380。
缓冲静置：溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力0.8kPa，缓冲保存30分钟，保存温度70℃。
纺丝：将上述溶解浆液过滤,过滤使用过滤器，内装过滤滤芯，精度为40μm；再使用增压泵输送至计量泵通过喷丝板喷出，用干湿法纺丝成型，纺丝速度35m/min，纺丝气隙20mm，纺丝吹风温度15℃，纺丝吹风流量250L/H，吹风相对湿度50％，凝固浴浓度18％，凝固浴温度10℃，牵伸比1：5。
后处理：纤维经水清洗，水洗温度60℃；水洗后的纤维上油，油剂循环浓度1.0％，油剂循环pH值6.5，油剂循环温度50℃；将上油后的纤维烘干，温度105℃。
得到的成品纤维：纤度3.33dtex，干断裂强度3.0cN/dtex，干断裂伸长率17％，湿模量0.50cN/dtex/5％，纤维疵点即并丝含量500mg/100g，纤维ISO白度80％。
结论：由于回收再生棉浆粕的聚合度DP较低，造成纺丝时可纺性差，纺丝成型困难，纺丝时断丝、飘丝现象严重，纤维疵点高，并丝率高达500mg/100g，无法应用于后端纺纱织造加工。
实施例5
作为对比例2，以验证本发明中实施例1～3纺制回收再生棉浆粕莱赛尔纤维的可行性和纤维质量。
浆粕选择：仅选用回收再生棉浆粕，未选用溶解木浆粕。选用的回收再生棉浆粕其他指标符合要求，仅聚合度不在400～1000范围内。
活化：将聚合度DP为1100的回收再生棉浆粕，投入活化槽中，加入去离子水，调节pH值6，加入纤维素复合酶活化80分钟，加入氢氧化钠终止活化，调节pH值在11，终止活化。
溶胀：活化终止后的浆粥经过真空脱水，控制含水纤维素的含水质量百分比为45％，加入75％的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液，加入2％的PG和1.5％的羟铵，其中含水纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液质量比为1:6，与PG的质量比为1:0.125，与羟铵的质量比为1:0.05，使浆粕溶胀，出口温度60℃，得到的预溶解浆指标：纤维素含量为11％、pH值为9.5。
溶解：经溶胀后得到的预溶解液也称为溶胀浆液进入双螺杆溶解机，控制真空度为6.0kPa，螺杆转速为12r/min。得到溶解浆液，测试溶液浆液指标为：纤维素含量12.5％、溶解浆液聚合度DP为960。
缓冲静置：溶解浆液放置于缓冲罐，氮气加压，氮气压力1.0kPa，缓冲保存60分钟，保存温度80℃。
纺丝：将上述溶解浆液过滤,过滤使用过滤器，内装过滤滤芯，精度为10～80μm；其他参数与实施例2基本相同。
结论：选用的回收再生棉浆粕聚合度DP太高，以及没有选择添加低聚合度的溶解木浆粕进行复配导致黏度太高。因黏度太高，溶解无法充分完成，溶解浆液中杂质过高，溶解浆液堵塞过滤器，过滤器压力超高，造成工艺危险性增加，溶解浆液经过过滤器仍旧无法纺丝成型，断头多，没法大规模生产。
实施例6
根据实施例1～3中的制备方法得到回收再生棉浆粕莱赛尔纤维指标和根据实施例4～5(分别作为对比例1和对比例2)的纺丝试验结果对照见表1。表1中所指的浆液聚合度是经过活化、溶胀、溶解和缓冲静置之后得到的浆液聚合度。
表1实施例1～5纺丝试验对照
可以看出：(1)通过优选回收再生棉浆粕，复配，添加溶解木浆粕，使溶解浆液的聚合度控制在500～700，保障复配浆粕能顺利纺丝。(2)本发明优选的回收再生棉浆粕重金属离子含量≤20ppm，碱和碱土离子含量≤400ppm，然后添加溶解木浆粕后其重金属离子含量能控制在≤10ppm，碱和碱土离子含量能控制在≤200ppm，而且溶解浆液聚合度DP降解少，保障了纤维加工的安全性，工艺步骤操作实用，对原料浆粕的适应性高。(3)纺制的纤维具有较高的强力和湿模量，其强力可达4.5cN/dtex，湿模量≥1.0cN/dtex/5％。
Claims (10)
1.一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)回收再生棉浆粕的选择与复配：选用聚合度在400～1000、α纤维素含量≥92％、灰分≤0.1％、重金属离子含量≤20ppm、碱和碱土离子含量≤400ppm的回收再生棉浆粕；选择不同聚合度的回收再生棉浆粕复配，或不同聚合度的回收再生棉浆粕与溶解木浆复配，所述再生棉浆粕的混用比例不低于70％；所述复配浆粕的聚合度在550～800；
(2)活化：将经过复配的浆粕按比例投入活化槽中，加入去离子水，调节pH值为4～6，加入纤维素复合酶进行活化，再加入碱液，调节pH值在10～13，终止活化，得到含水纤维素；
(3)溶胀：将活化得到的含水纤维素去除水分，使含水纤维素保持在30wt％～60wt％，加入含有50wt％～88wt％的N-甲基氧化吗啉的水溶液，之后加入1wt％～5wt％抗氧化剂和1wt％～5wt％稳定剂，得到溶胀浆液；
(4)溶解：溶胀浆液进入双螺杆挤出机，经加热抽真空、脱水、溶解、脱泡，得到溶解浆液；
(5)缓冲静置：溶解浆液进入缓冲罐，温度为70～90℃，静置30～60分钟；
(6)纺丝：过滤缓冲静置后的溶解浆液,再使用增压泵将其输送至计量泵，采用干湿法纺丝，得到回收再生棉浆粕莱赛尔纤维。
2.如权利要求1所述的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的所述回收再生浆粕的聚合度为500～800、重金属离子含量≤10ppm、碱和碱土离子含量≤200ppm；所述溶解木浆粕聚合度为400～600。
3.如权利要求1所述的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的复配方案为：复配采用的所述再生棉浆粕不超过3种聚合度；质量占比最高的再生棉浆粕聚合度不高于700，使用量不低于40％；所述溶解木浆的使用量不超过30％。
4.如权利要求1所述的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述的纤维素复合酶用量为0.01wt％～0.1wt％，活化时间30～90分钟，所述的含水纤维素聚合度调节为500～700之间。
5.如权利要求1所述的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述溶胀浆液中纤维素质量含量为8wt％～12wt％,pH值8～12；所述溶胀浆液中含水纤维素与50wt％～88wt％N-甲基氧化吗啉的水溶液质量比为1：(2～12)，出料温度50～80℃；所述溶胀浆液中抗氧化剂为没食子酸正丙酯，稳定剂为羟胺,所述溶胀浆液中含水纤维素与1wt％～5wt％抗氧化剂质量比为1:(0.1～0.125)，所述溶胀浆液中含水纤维素与加入1wt％～5wt％稳定剂质量比为1:(0.02～0.08)。
6.如权利要求1所述的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述的溶解浆液的纤维素含量为11wt％～15wt％，溶解浆液进料温度50～80℃，出料温度90～120℃。
7.如权利要求1所述的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中所述过滤使用的过滤器内装过滤滤芯，精度为10～80μm。
8.如权利要求1所述的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中所述干湿法纺丝工艺条件为纺丝速度35～100m/min，纺丝气隙5～50mm，纺丝吹风温度10～25℃，纺丝吹风流量100～500L/H，吹风相对湿度50％～80％，凝固浴浓度10％～30％，凝固浴温度5～30℃，牵伸比1：(5～10)。
9.如权利要求1所述的一种回收再生棉浆粕莱赛尔纤维制备方法，还包括后处理步骤(7)，所述后处理步骤包括水洗、漂白、上油、烘干。
10.如权利要求1～9任一方法制备的回收再生棉浆粕莱赛尔纤维，其特征在于采用回收再生棉浆粕制成，所述回收再生棉浆粕的比例不低于70％，所述回收再生棉浆粕选择聚合度在400～1000、α纤维素含量≥92％、灰分≤0.1％、重金属离子含量≤20ppm、碱和碱土离子含量≤400ppm的浆粕。
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