CN1296533C - 一种竹浆再生纤维素粘胶长丝及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种竹浆再生纤维素粘胶长丝及制备方法，属纺织技术领域，用于解决竹浆再生纤维素粘胶长丝的生产问题。本发明所用原料为全竹浆再生纤维素，通过浸渍、老成、黄化、过滤、熟成、纺丝、后处理、加工而成，在浸渍工序浸渍液NaOH的浓度为240～250g/L，浸渍液温度为14～18℃，浸渍时间为100～140min。采用本发明制得的粘胶长丝具有较高的纺丝适应性，工艺性能稳定，黄化反应程度较高，纺丝可纺性良好。本发明为制备竹浆粘胶长丝提供了一套科学、实用的工艺路线和工艺参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织品原料及制备方法，特别是竹浆粘胶长丝及制备方法，属纺织用品技术领域。
再生纤维素纤维主要是以棉短绒和木材制成的棉浆、木浆为原料生产的粘胶纤维，它占再生纤维素纤维原料的98％以上。随着粘胶纤维产量的不断扩大和森林资源及耕地面积的减少，使得粘胶纤维原料供求矛盾日益尖锐，粘胶纤维原料成为制约其发展的一大因素，开拓新的原料领域将是粘胶纤维生产可持续发展的重要基础。竹子是一种分布广泛的速生纤维素原料，生长于温暖潮湿的地区，生长期约为2～3年，再生能力强。竹纤维截面呈梅花状，是天然的中空抗菌抑菌纤维，也是理想的天然纤维的生产原料。竹浆是以天然竹子为原料、经特殊工艺处理制成的纤维素浆粕，将这种竹浆粕经碱化生成碱纤维素，使之与CS2反应生成纤维素黄酸钠，再溶解于碱和水中制成粘胶，然后通过纺丝、后处理得到竹浆再生纤维素长丝。竹浆作为二十一世纪极具发展前途的再生纤维素纤维原料，备受人们的关注，不仅因为它是一种纤维素原料，而且是它的抗菌抑菌性。竹纤维对人体多种常见病菌(如大肠杆菌、金黄色葡萄菌、白色念珠菌等)具有天然抗菌、抑菌性，并具有天然的防紫外线功能，这是棉、木浆无法相比的。因此，利用竹材开发人纤浆粕和竹浆粘胶纤维已成为业内人士关注的热点课题。目前一些生产厂家在研发、生产竹浆长丝的产品时，基本上延续了棉浆、木浆的生产工艺，或是采用竹浆与棉浆、木浆混合后生产粘胶长丝，这样，未能充分体现出竹浆粘胶长丝特殊的产品优势，产品质量受到一定程度的影响。而且竹浆纤维有其自身特点，如纤维较为坚硬，半纤维素较高，若采用常规的工艺，难以得到满意的结果。因此，根据竹浆自身特点、采用适合的工艺，是提高竹浆粘胶长丝质量的关键。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有天然抗菌性、抑菌性和防紫外线功能的竹浆再生纤维素粘胶长丝及制备方法。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种竹浆再生纤维素粘胶长丝，其特别之处是：所述长丝以竹浆再生纤维素为原料制成如下参数的成品丝：66.7～666.7dtex/18～120f，纤度偏差：≤±2.5％，干强：≥2.00CN/dtex，湿强：≥1.00CN/dtex，干伸：≥17.0％，单丝偏差：≤2.0％，染色≥3.5级，残硫：≤10mg/g。
上述竹浆再生纤维素粘胶长丝的制备方法，其主要工序包括：a.浸渍：将竹浆粕在碱溶液中浸渍后，经压榨、粉碎制成碱纤维素；b.老成：碱纤维素进行氧化降解，达到所要求的聚合度；c.黄化：将碱纤维素与CS2进行黄化反应得到纤维素黄酸酯，加入碱液和软水溶解粘胶液；d.过滤、熟成：将粘胶过滤去杂质，进行熟成、脱泡制成纺丝液；e.纺丝：将纺丝液在酸浴作用下分解、再生，经纺丝机纺制成丝饼；f.后处理、加工：丝饼经淋洗、烘干处理后加工成筒丝，其特别之处是：在所述浸渍工序：浆粕原料为竹浆粕，浸渍液NaOH浓度：240～250g/L，浸渍液温度：14～18℃，浸渍时间：100～140min。
上述竹浆再生纤维素粘胶长丝的制备方法，所述黄化工序中采用干湿两步黄化法；黄化时间：干法30～40min，湿法40～60min；黄化温度：22～31℃；CS2对α-cell加入量为33～36％；湿法黄化时碱液加入量：总碱液加入量的80～85％，浓度80～90g/L，余量在黄化结束后、对纤维素黄酸酯溶解时加入。
上述竹浆再生纤维素粘胶长丝的制造方法，在所述纺丝工序中，纺丝紧张牵伸：4～14％。酸浴组成：H2SO4：126～136g/L，ZnSO4：9.5～12.5g/L，Na2SO4：260～290g/L，TEP：50～56℃。
上述竹浆再生纤维素粘胶长丝的制备方法，在所述熟成工序中，纺丝液熟成度：7.80～10.5mL，落球粘度：25～50秒。
本发明产品以竹浆为原料，经多道工序纺出竹浆粘胶长丝，它是一种前景广阔的新型环保纤维，以其为原料纺出的服装面料具有时尚、舒适、绿色化及保健功能。经国家权威部门检测，该产品质量达到国标一等品水平，具有抗菌、抑菌效果，特别是对葡萄球菌抑菌和抗菌效果更加明显，抑菌值4.15，杀菌值1.86，符合功能纤维的要求，且功效持久。该产品可广泛应用于服装、装饰用布及卫生用品等方面，具有不同于棉、木型粘胶长丝的独特风格。本发明经反复试验并根据竹浆特点，在多道工序中改变常规工艺参数，使所制粘胶具有较高的纺丝适应性，工艺性能稳定，黄化反应程度较高，纺丝可纺性良好，最终产品质量优良。本发明为竹浆粘胶长丝提供了一套科学、实用的工艺路线和工艺参数。
具体实施方式
本发明的原料为百分之百的竹浆，由于竹纤维对人体多种常见病菌(如大肠杆菌、金黄色葡萄菌、白色念珠菌等)具有天然抗菌、抑菌性，并具有天然的防紫外线功能，这是棉、木浆无法比拟的。且竹纤维较棉、木浆纤维更具吸湿透气性、柔软滑爽性、悬垂挺括性和耐磨性。
由于竹浆与木浆、棉浆在性能上具有相当大的差异，必须配有合适工艺才能制得合用的粘胶长丝。其工艺改进主要体现在浸渍、黄化、纺丝等工序中。
浸渍工序：由于竹纤维截面呈梅花状，纤维结构紧密，纤维胞壁较为坚韧，胞腔较小，且半纤维素含量高，浸渍过程采用高浓低温的浸液条件，有利于竹浆在浸渍过程中NaOH与纤维素分子结合，碱化更加充分。同时竹浆在低温浸渍时可获得较高的膨润度，有利于半纤维素的溶出。浸渍液浓度：NaOH240～250g/L，浸渍液温度：14～18℃，浸渍时间：100～140min。
黄化工序：由于竹纤维较坚硬，半纤维素较高，采用常规的湿法黄化方法，碱纤维素与CS2进行黄化反应时，较棉木浆纤维胞壁的溶胀性较差，受半纤维素反应的影响，纤维素黄酸酯的生成速度下降，所制纤维素黄酸酯的酯化度低且不均匀，粘胶过滤阻塞值高(＞250)。所述干湿两步法新黄化工艺，即碱纤维素在黄化机内与CS2先进行反应，然后加入一定量的碱液在大浴比条件下进行湿法黄化。干湿两步黄化法对竹浆原料的优点在于：在干法的高碱、高CS2浓度下碱纤维素与CS2的主反应程度高，半纤维素的副反应受到抑制，经过干法初步黄化的碱纤维素，在加入一定量的碱液后在大浴比下充分溶胀与CS2进行湿法补充黄化。该法使纤维素黄酸酯的酯化度高且均匀性好，过滤阻塞值＜200，达到棉、木浆黄化水平。此外，在制胶中加入BEROL VISCO助剂(按产品说明使用)，使粘胶在纺丝成形中有助于ZN2+和CS3 2-离子半透膜的形成，在延缓再生成形速度的同时，对初生态的纤维素丝条施以较高的紧张牵伸，使纤维素微晶的轴向取向度提高，增加丝条的强力。干湿两步黄化工艺条件：黄化时间：干法30～40min，湿法40～60min；黄化温度：22～31℃；CS2加入量为33～36％(对α-cell)；湿法黄化的碱液：浓度80～90g/L，加入量：对总加入量的80～85％(总量指黄化制胶中需加入的总碱量，剩余的碱液溶解时加入)。粘胶液组成：α-cell：7.6～8.5％，NaOH：5.7～6.0％，S：2.2～2.45％。此外，黄化工序中加入的助剂，其作用在于改善粘胶性能，提高可纺性。
纺丝工序：纺丝形式：半连续离心纺丝，纺丝速度：60～85m/min。根据竹浆长丝表现出的高伸度特性，为提高竹浆长丝的内在质量即强伸积，纺丝采用了高紧张牵伸：4～14.5％。根据对竹浆粘胶纺丝成形的试验验证和对丝条截面皮芯层、丝条剩余酯化度及物理指标的分析，酸浴的最佳组成：H2SO4：126～136g/L，ZnSO4：9.5～12.5g/L，Na2SO4：260～290g/L，TEP：50～56℃。
下面提供几个实施例：
一、工艺过程：
1.100％纯竹浆浆板；2.浸渍、压榨、粉碎；3.碱纤维素；4.老成；5.黄化、溶解；6.后溶解；7.过滤；8.熟成、脱泡；9.纺丝；10.淋洗、烘干；11.加工成筒。
二、主要设备：
碱纤维素制造：古典浸渍压榨机或浸压粉联合机、粗细粉碎机
粘胶制造：黄化捏合溶解机、后溶解机、板框过滤机
纺丝：半连续离心式纺丝机
后处理、加工：淋洗机、脱水机、烘干机、络筒机
三、主要工艺条件：
实施例(一)
1、碱纤维素制造：
浸渍液：NaOH浓度：240g/L，温度：16℃
浸渍时间：100min
碱纤维素组成：α-cell：32.5％，NaOH：17.2％
老成温度：25.5℃
2、粘胶制造：
黄化方法：干湿两步黄化法
黄化温度：22～30℃
黄化时间：干法30min，湿法50min
碱液浓度：90g/L
湿法黄化时碱液加入量：总加入量的80％。
CS2加入量：35.5％(对α-cell)
粘胶组成：α-cell：8.3％，NaOH：5.80％，S：2.3％
纺丝胶：熟成度：8.6ml(10％NH4Cl)粘度32～42秒(18℃落球粘度)
3、纺丝：
纺丝形式：半连续纺
品种：133.3dtex/30f
纺速：81.4m/min
牵伸：25％ 紧张牵伸：9.8％
酸浴条件：H2SO4：132g/L ZnSO4：10.5g/L
Na2SO4：265g/L 浴温：53℃
4、成品丝物化指标：
纤度偏差：0.6％，干强：2.17CN/dtex，湿强：1.16CN/dtex，干伸：18.8％，单丝偏差：0，染色4.0级，残硫：6.8mg/g。
实施例(二)
1、碱纤制造：
浸渍液：NaOH浓度250g/L，温度：18℃
浸渍时间：130min
碱纤维素组成：α-cell：32.5％，NaOH：17.5％
老成温度：25.5℃
2、粘胶制造：
黄化方法：干湿两步黄化法
黄化温度：20～30℃
碱液浓度：80g/L
湿法黄化时碱液加入量：总加入量的83％。
黄化时间：干法30min，湿法60min
CS2加入量：34.5％(对α-cell)
粘胶组成：α-cell：8％，NaOH：5.8％，S：2.25％
纺丝胶：熟成度：8.0ml(10％NH4Cl)粘度32～42秒(18℃落球粘度)；
3、纺丝：
纺丝形式：半连续纺
品种：83.3dtex/18f
纺速：74.8m/min
牵伸：25％ 紧张牵伸：4.12％
酸浴条件：H2SO4：128g/L，ZnSO4：10g/L
Na2SO4：265g/L，浴温：51℃
4、成品丝物化指标：
纤度偏差：-0.1％，干强：2.18CN/dtex，湿强：1.04CN/dtex，干伸：19.6％，单丝偏差：0，染色4.0级，残硫：7.1mg/g。
实施例(三)
1、碱纤制造：
浸渍液：NaOH浓度245g/L，温度：15℃
浸渍时间：140min
碱纤维素组成：α-cell：32.5％，NaOH：17.3％
老成温度：25.5℃
2、粘胶制造：
黄化方法：干湿两步黄化法
黄化温度：23～30℃
碱液浓度：80g/L
湿法黄化时碱液加入量：总加入量的85％。
黄化时间：干法30min，湿法60min
CS2加入量：36％(对α-cell)
粘胶组成：α-cell：8.3％，NaOH：5.8％，S：2.3％
纺丝胶：熟成度：9.5ml(10％NH4Cl)粘度32～42秒(18℃落球粘度)；
3、纺丝：
纺丝形式：半连续纺
品种：166.7dtex/60f
纺速：82.4m/min
牵伸：20％ 紧张牵伸：14.09％
酸浴条件：H2SO4：136g/L，ZnSO4：10.5g/L
Na2SO4：265g/L，浴温：56℃
4、成品丝物化指标：
纤度偏差：-0.6％，干强：2.23CN/dtex，湿强：1.20CN/dtex，干伸：18.3％，单丝偏差：0，染色3.5级，残硫：7.8mg/g。
Claims (5)
1.一种竹浆再生纤维素粘胶长丝，其特征在于：所述竹浆长丝以竹浆再生纤维素为原料制成如下参数成品丝：66.7～666.7dtex/18～120f，纤度偏差：≤±2.5％，干强：≥2.00CN/dtex，湿强：≥1.00CN/dtex，干伸：≥17.0％，单丝偏差：≤2.0％，染色≥3.5级，残硫：≤10mg/g。
2.根据权利要求1所述的竹浆再生纤维素粘胶长丝的制备方法，它包括如下工序：a.浸渍：将竹浆粕在碱溶液中浸渍后，经压榨、粉碎制成碱纤维素；b.老成：碱纤维素进行氧化降解，达到所要求的聚合度；c.黄化：将碱纤维素与CS2进行黄化反应得到纤维素黄酸酯，加入碱液和软水溶解成粘胶液；d.过滤、熟成：将粘胶过滤去杂、再进行熟成、脱泡制成形成纺丝液；e.纺丝：将纺丝液在酸浴作用下分解、再生，经纺丝机纺制成丝饼；f.后处理、加工：丝饼经淋洗、烘干处理后加工成筒丝，其特征在于：在浸渍工序，浆粕原料为竹浆粕，浸渍液NaOH的浓度：240～250g/L，浸渍液温度：14～18℃，浸渍时间：100～140min。
3.根据权利要求2所述的竹浆再生纤维素粘胶长丝的制备方法，其特征在于：所述黄化工序中采用干湿两步黄化法；黄化时间：干法30～40min，湿法40～60min；黄化温度：22～31℃；CS2对α-cell加入量为33～36％；湿法黄化碱液加入量：总加入量的80～85％，浓度80～90g/L，余量在黄化结束后、纤维素黄酸酯溶解时加入。
4.根据权利要求3所述的竹浆再生纤维素粘胶长丝的制造方法，其特征在于：在所述纺丝工序中，纺丝紧张牵伸：4～14.5％。酸浴组成：H2SO4：126～136g/L，ZnSO4：9.5～12.5g/L，Na2SO4：260～290g/L，TEP：50～56℃。
5.根据权利要求4所述的竹浆再生纤维素粘胶长丝的制备方法，其特征在于：在所述熟成工序中，纺丝液熟成度：7.80～10.5mL，落球粘度：25～50秒。
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