TWI782102B - 纖維素長絲的製程及由其製得的長絲或複絲紗線 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種萊纖纖維素連續長絲紗線的可行製造方法。

Description

纖維素長絲的製程及由其製得的長絲或複絲紗線
本發明關於纖維素長絲紗線的製造方法。
與由使用短纖維製成的紗線製造的布料相比，連續長絲紗線係廣泛用於紡織業製造具有獨特特性的布料。連續長絲紗線是所有纖維在紗線的任何長度上都是連續的紗線。連續長絲紗線通常由10至300根或更多根單根長絲組成，這些單根纖維彼此平行並且在生產時與紗線軸線平行。該紗線藉由擠出聚合物或聚合物衍生物的溶液或熔融物，然後將生產的紗線捲繞到筒管或捲軸上或藉由離心捲繞形成紗餅來生產。
合成聚合物連續長絲紗線是常見的。舉例來說，將尼龍、聚酯和聚丙烯連續長絲紗線用於各種不同的布料。其係藉由將熔融聚合物熔融紡絲通過紡絲頭生產的，紡絲頭上具有對應於生產的紗線所需的長絲數之孔數。在熔融聚合物開始凝固之後，該紗線可經拉伸以使聚合物分子取向並且改善紗線的性質。
連續長絲紗線也可以藉由乾紡(dry spinning)從纖維素衍生物例如二醋酸纖維素和三醋酸纖維素紡出。將聚合物溶於合適的溶劑，然後通過紡絲頭擠出。擠出後溶劑迅速蒸發，使聚合物以形成紗線的長絲之形式沉澱。新生產的紗線可經拉伸以使聚合物分子取向。
連續長絲紗線也可以使用黏液法(viscose process)由纖維素製成。藉由與氫氧化鈉和二硫化碳反應將纖維素轉化為黃原酸纖維素，然後溶於氫氧化鈉溶液中。常被叫做黏液的纖維素溶液通過紡絲頭擠出到酸浴中。氫氧化鈉被中和，造成纖維素沉澱。同時，藉由與酸反應將黃原酸纖維素轉化回纖維素。拉伸新形成的長絲以使纖維素分子取向，清洗以從長絲除去反應物，然後乾燥並且捲繞到筒管上。於該方法的早期版本中，使用離心式捲繞機--托凡式離心紡紗罐(Topham Box)將濕紗收集到紗餅中。然後在捲繞到筒管上以前使該紗餅於烘箱中乾燥。
連續長絲纖維素紗線也使用銅銨法(cupro process)製造。將纖維素溶於氫氧化銅銨(cuprammonium hydroxide)溶液中。將所得溶液擠入水浴中，在那裡將氫氧化銅銨稀釋並且使纖維素沉澱。清洗所得的紗線，乾燥並且捲繞在筒管上。
由黏液法或銅銨法製造的纖維素連續長絲紗線可藉由編織或針織或其他布料形成製程製成布。製造的布料用於各種不同應用，包括外衣襯裡、女襯衫和上衣、女內衣和跪毯。還製造用於增強輪胎和其他橡膠產品的紗線。
由連續長絲纖維素紗線製成的布料可具有高光澤。其水分處理性質良好而增強穿著者的舒適度。其不像用連續長絲合成紗線製成的布料那樣容易產生靜電。
然而，由目前可獲得的連續長絲纖維素紗線製成的布料通常具有差的物理性質。與由合成聚合物例如聚酯製成的布料相比，乾強度(dry strength)和撕裂強度(tear strength)差。由於纖維素與水之間的相互作用，濕強度遠低於該乾強度。耐磨損性(abrasion resistance)低。與水的相互作用也使纖維素軟化，造成由該紗線製成的布料在潤濕時不穩定。
由於這些缺陷，最初使用連續長絲纖維素紗線製成的產物現在主要是使用合成聚合物連續長絲紗線例如聚酯和尼龍製造。
然而，合成紗線確實顯示某些缺陷。使用彼等製成的布料不具有由纖維素紗線製成的布料的水分處理能力。合成纖維會產生靜電。有些人認為用合成紗線製成的衣服比用含有纖維素的布料穿起來更不舒服許多。
因此，需要能製造具有由連續長絲纖維素紗線製成的當前可用布料的積極特徵，但是具有通常與使用連續長絲合成紗線製造的布料關聯的性能之布料及其他紡織產品的連續長絲纖維素紗線。
令人驚訝地發現，由萊纖法(lyocell process)製造的連續長絲紗線具有比由黏液法製造的長絲紗線高許多的拉伸強度。這會使織物具有更好的強度、撕裂強度和耐磨損性。萊纖長絲潤濕時的強度損失遠低於黏液長絲。這意味著萊纖布在濕潤時更難以變形，從而得到更好的布料穩定性。萊纖布在濕潤時也比等量的黏液纖維布更牢固。
也令人驚訝地發現，由萊纖連續長絲製造的布料可具有光澤、濕氣處理性及低靜電產生現象，這是連續長絲黏液纖維和銅銨纖維布的理想特性。
萊纖技術是一種基於纖維素木漿或其他纖維素系原料於極性溶劑(舉例來說n-甲基嗎啉N-氧化物，以下稱為“氧化胺”)中直接溶解以製造黏稠性高剪切稀化溶液的技術，其可以形成一系列有用的纖維素系材料。在工業上，運用該技術製造一系列纖維素短纖維(可從Lenzing AG，Lenzing，Austria以註冊商標TENCEL®商購)，該纖維素短纖維係廣泛用於紡織和非織造工業。也揭示來自萊纖技術的其他纖維素產物，例如長絲、薄膜、腸衣、珠粒及非織物網。
EP 823945 B1揭示一種纖維素纖維的製造方法，其包含根據該萊纖法將纖維素紡絲溶液擠出並凝結，該方法必須包含將該長絲拉伸並將該長絲切成可用於各種應用領域的纖維素纖維之步驟。根據先前技藝技術的教旨，拉伸經凝結的纖維素長絲之製程步驟是必要的，以便特別地獲得具有所需性質平衡的短纖維。
由萊纖紡絲溶液製造的纖維素長絲紗線之優點已經有人描述過(Krüger,Lenzinger Berichte 9/94,S.49 ff.)。然而，關於通過已知方法製造萊纖短纖維或纖維素長絲紗線的先前技藝並沒有提供關於如何以可行的方式製造連續長絲萊纖紗線的教導。
因此，已知的方法確實存在商業上可行的方法尚不清楚的缺點，因為通過形成萊纖長絲的先前技藝方法獲得之長絲和紗線品質並不令人滿意。此外，因為擠出之後立刻需要高聚合物延伸，然後通過液體交換控制溶劑去除，以致關於其他工藝技術(黏液纖維、合成纖維長絲)之纖維和長絲製造的先前技藝教旨並不適用於萊纖方法。
因此，連續長絲萊纖紗線的製備與萊纖短纖維生產相比具有新的工藝挑戰，這主要是由於更高許多的生產速度、長絲均勻性要求及對特殊工藝連續性的需求：
‧長絲生產速度通常比短纖維生產速度快十倍以上
‧於連續長絲紗線產物中，所有單根長絲的性質必須在非常狹窄的變化範圍內，舉例來說以防止諸如染料吸收量變化之類的問題。舉例來說，丹尼值分佈的變異數係數必須小於5%。另一方面，於短纖維工藝中，單根長絲之間的微小變化“平均化”的範圍更大，因為每束纖維由數百萬根由長絲獲得的單根纖維構成，這些纖維已被切成所需長度並混合。EP 823 945 B1中揭示形成萊纖維短纖維的方法之實例。
‧必須使用非常高純度的紡絲溶液，以將延伸步驟期間的長絲斷裂減至最少。斷裂會導致單根長絲的損失，導致紗線不再符合要求的規格，並且可能導致紡紗連續性的喪失。短纖維製造方法可耐受一定比例的單根長絲斷裂。
因此，本發明的目的在於提供一種用高品質及製程管制使整個製程具有商業可行性而能製造萊纖長絲及萊纖複絲紗線(lyocell multifilament yarn)的方法。
因此，本發明提供如申請專利範圍第1項所界定的方法。較佳的具體實例係於申請專利範圍第2至10項及說明書中舉出。此外，本發明提供如申請專利範圍第11項及本案所界定的獲得的長絲和紗線。
1:噴絲頭
2:單根長絲
3:紡絲孔
4:凝結浴
5:凝結浴的表面
6:引導輥
7:第一接觸點
8:清洗處理
9:後處理單元
10:乾燥單元
11a:加熱筒
11b:加熱筒
11c:加熱筒
12a:加熱筒
12b:加熱筒
13a:加熱筒
13b:加熱筒
14:長絲束
14a:乾燥複絲紗線
圖1顯示根據本發明的方法之示意圖。
本文揭示的發明克服了技術現況的侷限性。換言之，本發明提供如申請專利範圍第1項所界定之用於製造萊纖長絲及萊纖複絲紗線之方法。下面將參照各個製程步驟詳細描述本發明。咸能理解，這些製程步驟及其各自的較佳具體實例可以適當地合併，而且本案涵蓋這些組合並且加以揭示，即使本文並沒有明確地描述。
‧紡絲溶液的製造
頃發現萊纖紡絲溶液的已知製造條件不適合用於萊纖連續長絲的製造。為了達成所需的性能，產物均勻性和一致性，必需使用符合下列必要條件的纖維素起始材料。
已知萊纖紡絲溶液的流變性質與高速長絲紗線製造的要求不相容。舉例來說，當使用已知用於短纖維製造的紡紗溶液組合物時遇到了不可接受的長絲斷裂數。頃發現使用比先前揭示的纖維素原料更寬的分子量分佈克服了這個問題，換言之藉由混合5至30重量%，較佳為10至25重量%之掃描黏度(scan viscosity)於450至700ml/g的範圍之纖維素與70至95重量%，較佳為75至90重量%之掃描黏度於300至450ml/g的範圍之纖維素，其中兩個部分的掃描黏度差異為40ml/g或更大，較佳為100ml/g或更大。該掃描黏度根據SCAN-CM 15：99於銅乙二胺溶液(cupriethylenediamine solution)中測定，該方法是技術人員已知並且可以在工業上可購得的裝置，例如可從psl-rheotek購得的裝置Auto PulpIVA PSLRheotek，上進行。
為了獲得這種纖維素原料(舉例來自木漿)以達成所需的分子聚分散性，可以使用不同類型的起始材料之混合物。最佳混合比取決於每種共混物組分的實際分子量、長絲製造條件和長絲紗線的指定產物要求。或者，也可以舉例來說在製造木漿期間通過在乾燥之前混合來獲得所需的纖維素聚分散性。這將消除在萊纖製造期間仔細監測並且混合紙漿原料的要求。
紡紗溶液中纖維素的總含量通常為10至20重量%，較佳為10至16重量%，例如12至14重量%。由於技術人員知道用於萊纖法的紡絲溶液所需的組分，因此在此不需要對組分和一般製造方法的進一步詳細說明。在這方面參考US 5,589,125、WO 96/18760、WO 02/18682及WO 93/19230，在此以引用的方式併入本文。
為了進一步控制根據本發明的方法，較佳為採用高水準的製程監測及控制以確保紡絲溶液的組合物均勻性。這可以包括紡絲溶液組成/壓力/溫度的在線測量、顆粒含量的在線測量、噴口/噴嘴中的紡絲溶液溫度分佈的在線測量及定期離線交叉檢查。
進一步較佳為控制並且必要的話改善本發明使用的萊纖紡絲溶液之品質，因為大顆粒的含量會在單根長絲形成時導致不可接受的斷裂。這種顆粒的實例是雜質，例如沙子等等，還有包含未充分溶解的纖維素之凝膠顆粒。使這種固體雜質含量最小化的一種選擇是過濾方法。紡絲溶液的多段過濾是使固體雜質最少化的最佳方式。技術人員將理解，更細的長絲纖度(filament titer)需要更大的過濾器嚴格性。通常，舉例來說，頃發現具有約20微米的絕對阻擋能力(absolute stopping power)的深層式過濾(depth filtration)對於1.3分特的長絲是有效的。對於更細的長絲分特，較佳為15微米的絕對阻擋能力。用於執行過濾的裝置和製程參數是技術人員已知的。
紡絲溶液在其製備期間的溫度通常為105至120℃，較佳為105至115℃。在實際紡絲/擠出之前，視需要地在過濾之後，使用技術人員已知的方法及裝置將溶液加熱至更高的溫度，通常為115至135℃，較佳為120至130℃。此製程與過濾步驟一起增加了紡絲溶液在其初始製備之後的均勻性，以提供適於通過紡絲嘴(spinning nozzle)擠出的紡絲溶液(有時稱為紡絲體)。
‧長絲的擠出
頃發現該紡絲溶液通過每個噴絲板噴嘴孔(spinneret nozzle hole)的流動的均勻性和一致性進一步改善了該製程並且有助於滿足單根纖維素長絲的品質要求，並且反過來也滿足複絲紗線的品質要求。考慮到長絲和 長絲紗線製造所需的非常高的製造速度，其係於200m/min及更高的範圍，這樣做特別適合。
用於擠出萊纖紡絲溶液的每個噴絲頭片(spinneret piece)具有許多噴嘴孔，這些噴嘴孔對應於連續長絲紗線所需的長絲數。藉由將多重噴絲頭片組合成單一噴絲板(spinneret plate)，可以從單一噴嘴擠出多根紗線，舉例來說如WO03014429A1所揭示，在此以引用的方式併入本文。
每根長絲紗線的噴嘴孔的數量可以根據所欲的紗線類型來選擇，但是該數量通常係於10至300的範圍，較佳為20至200的範圍，例如30至150的範圍。
藉由在噴絲頭和各個噴嘴內提供良好的溫度控制，可改善紡絲溶液流動的均勻性。較佳的是，在紡絲期間，該噴嘴內(以及噴嘴之間)的溫度差異盡可能小，並且較佳地於±2℃或更小的溫度差異。這可以通過向噴絲頭及於一系列不同區域中的各個噴嘴提供直接加熱的手段達成，以便能夠補償紡紗溶液的任何局部溫度差異，並且精確控制紡紗溶液從每個噴絲板噴嘴擠出時的溫度。這種溫度控制手段的實例在WO 02/072929和WO 01/81662中有揭示，在此以引用的方式併入本文。
噴絲板噴嘴剖面較佳為設計成使通過該噴嘴的紡紗溶液平穩加速最大化，同時使壓降最小化。該噴嘴的關鍵設計特徵包括，但不限於，光滑的入口表面及噴嘴出口處的尖銳邊緣。
‧初步冷卻
在離開紡絲嘴之後，通常對單根長絲進行冷卻製程，其通常使用氣流。因此，較佳為在此步驟中通過利用抽風(air draught)來冷卻長絲，較佳為氣隙中的控制橫向送風。該抽風應該具有受控的濕度以獲得所需的冷 卻效果，而不會對纖維的品質產生不利影響。合適的濕度值是技術人員已知的。然而，在此步驟中直接應用已知的萊纖短纖維程序是行不通的，因為考慮到高長絲製造速度，這將需要非常長的氣隙(超過200mm)。然而這種氣隙並不可行，因為單根長絲會移動並且觸碰，導致長絲融合及產物品質欠佳。出於同樣的原因，頃發現針對短纖維製造所揭示的高速橫向抽風可能帶來問題。此外，與短纖維相比，長絲產物需要更高的延伸均勻性和一致性。
因此，本發明提供了調整長絲製造加工的新方法，以滿足長絲紗線生產的品質要求。
舉例來說，WO03014436 A1，在此以引用的方式併入本文，揭示合適的橫向抽風裝置。較佳為在該氣隙的整個長度上均勻長絲冷卻。
可以使用比通常用於短纖維製造更長的氣隙長度，例如約40至130mm。在一些具體實例中，這可以與噴絲頭面處的較寬長絲間隔結合(約為萊纖短纖維製造時使用的噴嘴間隔的兩倍)。頃發現這種佈置有利於長絲製造。以這種方式增加長絲分離將降低長絲觸碰的機會並且能夠達成所需的均勻長絲冷卻。
橫向抽風速度較佳為遠低於萊纖短纖維製造時使用的速度。合適的值為0.5至3m/sec，較佳為1至2m/sec。濕度值可以在每公斤空氣0.5至10克水的範圍，例如每公斤空氣2至5克水。較佳為將空氣溫度控制於低於25℃的值，例如低於20℃。
‧長絲的初步凝結
等到離開該噴絲板噴嘴並且於氣隙中冷卻之後，必須對所製造的長絲進行處理以進一步引發凝結。這得藉由使該單根長絲進入凝結浴(也叫 做紡絲浴)而達成。頃發現為了達成產物品質的高度均勻性，長絲的這種進一步初步凝結較佳地在小窗口內發生，即僅具有微小的變異性，較佳為在精確的相同點之處。
頃發現傳統的旋轉浴設計通常不適用於此目的，因為流體動力學作用力鑑於高長絲速度(高於約400m/min)而干擾浴表面，導致不均勻的初步凝結(及變化的氣隙尺寸)，以及潛在的長絲融合及其他損害。頃確定在出現這些問題的情況下，較佳為使用深度小於50mm的淺紡絲浴。
這種紡絲浴係揭示於WO03014432A1，在此以引用的方式併入本文，其揭示淺紡絲浴深度為5至40mm，較佳為5至30mm，更佳為10至20mm。使用這種淺紡絲浴能夠控制紡絲長絲與紡絲浴中的凝結溶液之接觸點，從而避免使用習用紡絲浴深度時可能出現的問題。
此外，頃發現若將該紡絲浴中的氧化胺濃度控制於小於萊纖纖維製造時通常使用的值，也會改善長絲品質。頃現紡絲浴濃度低於25重量%，更佳為低於20重量%氧化胺，甚至更佳為低於15重量%將改善長絲品質。這顯著低於萊纖短纖維製造所揭示的範圍。為了能夠維持這種低氧化胺濃度，較佳為連續監測該紡絲浴的組成，所以舉例來說可藉由補充水及/或藉由選擇性除去過量的氧化胺來進行濃度調節。
類似於上文針對紡紗溶液所揭示的較佳具體實例，可以進行高嚴格性紡絲浴液過濾，以使由紡絲浴內不欲的固體雜質損壞新形成的柔弱長絲之可能性最小化。這對於非常高的製造速度(超過700m/min)尤其重要。
於該紡絲浴內，目標最終紗線的單根長絲被聚集在一起，並藉由該紡絲浴的出口捆紮成初始複絲束，該出口通常為環形出口，其將長絲聚在一起並且也用以控制隨著該長絲束一起離開該浴的紡絲浴溶液的量。合適的佈置是技術人員已知的。由於至少一些長絲與環形出口接觸，該環形 出口的形狀及材料的選擇將影響施於該長絲束的張力。技術人員知道來自紡絲浴的那些出口的合適材料及形狀，以便使對長絲束的任何負面影響最小化。
因此，於根據本發明方法的較佳具體實例中，該方法包含製造適用於萊纖法的紡絲溶液之步驟，該紡絲溶液包含10至15重量%，較佳為12至14重量%的纖維素，其中該纖維素是具有不同掃描黏度值的上述纖維素混合物。該方法還包括通過擠出噴嘴擠出該紡絲溶液同時保持通過該擠出噴嘴的溫度變化在±2℃或更低的範圍內之步驟。如此製造的長絲經受如上所述的初步冷卻，然後以這種方式得到的長絲之初步凝結發生於深度小於50mm，較佳為5至40mm，更佳為10至20mm的凝結浴(紡絲浴)中。
此凝結浴中使用的凝結液之組成顯示氧化胺的濃度為23重量%或更低，更佳為低於20重量%，甚至更佳為低於15重量%。可藉由選擇性除去氧化胺及/或藉由補充新鮮水以將濃度調節至較佳範圍達成對此氧化胺含量的調節。
這樣的方法確保可以獲得具有高品質，特別是高均勻性的長絲，其特別是以確保均勻凝結並因此均勻長絲性質的方式進入凝結浴。此外，於上述方法的具體實例中，與標準的萊纖短纖維製造方法相比，較佳為在擠出時調節單根長絲之間的距離，舉例來說藉由使用更寬的噴嘴間隔，如下文所述。如本文所示，這些較佳的製程參數和條件能夠製造具有高均勻性的萊纖長絲，同時還能夠實現200m/min或更高，更佳地400m/min或更高之所欲高加工速度(紡絲速度)，而且於某些具體實例中，高達700m/min或更高。在上下文中，本發明還能夠連續並長期製造纖維素萊纖長絲及相應的紗線，因為如上文說明的製程參數和條件將避免長絲斷裂等等，那將必需停止長絲及紗線製造。
‧長絲擠出
等到離開該紡絲浴之後，通常藉助於引導輥捲取複絲束，該引導輥引導將產生最終紗線的束朝向隨後的處理階段，例如清洗、乾燥和捲繞。在此步驟期間，較佳為不發生長絲束的拉伸。可根據需要選擇從該紡絲浴的出口及與該引導輥的接觸點之間的距離，並且據顯示介於40與750mm之間的距離，例如100至400mm的距離是合適的。頃發現此製程步驟可提供控制和影響產物品質的其他選擇。於此製程步驟中舉例來說長絲晶體結構可進行調整，從而達成萊纖連續長絲紗線的理想性質。如上所述，而且如從申請專利範圍第1項的措辭可推導出的，頃發現此製程步驟的成功與紡絲溶液流變學及自噴嘴擠出的一致性密切相關，如上所述。
如上所述，諸如引導輥之類的裝置捲取長絲，集中長絲以形成初始紗線並且將由此獲得的紗線引導向進一步的加工步驟。根據本發明，較佳的是，於該長絲束(紗線)與該引導輥的接觸點處對該長絲束所施加的最大張力為(4.2×長絲數/長絲纖度)0.69(cN)或更小。該張力意指從該紡絲嘴的出口點到第一接觸點施於該長絲/長絲束的張力，舉例來說在該凝結步驟之後用該引導輥提供。以上提供的公式以例示的方式定義舉例來說紗線纖度為80分特(單根長絲的纖度為1.33分特)的60根長絲的長絲束之最大張力，該最大張力為(4.2×60：1.33)0.69，相應為37.3cN。
藉由保持此指定最大張力，可確保長絲斷裂得以防止，從而可獲得高品質紗線。此外，這有助於確保該長絲製造方法能夠在不受干擾的情況下運作達所需次數。技術人員將理解本文提及的張力是使用三輥測試設備Schmidt-Zugspannungsmessger的ETB-100從整個製程中取得的樣品所測得之張力。於本文所稱長絲及長絲束的指定接觸點處測得之張力可使用本 文在本發明的上下文中揭示的製程參數來控制產物品質及製程穩定性，特別是藉由調節該紡絲溶液的組成、該紡絲浴深度及該紡絲浴液(凝結浴)的組成、該橫向抽風及噴嘴頭設計，例如噴嘴設計和噴嘴間隔，以便將張力值調整成符合上面提供的方程式之值。
‧長絲清洗
由於經過初步凝結及冷卻之後的長絲仍然含有氧化胺，所以得到的長絲及/或紗線通常得進行清洗。氧化胺可通過逆流的去礦物質水或其它合適的液體，通常在70至80℃下從新形成的紗線中洗掉。如早期的製程步驟，頃發現傳統清洗技術，舉例來說使用凹槽，因為高於約400m/min的高製造速度而可能會出現問題。此外，較佳地將清洗液均勻地施於每個單根長絲以獲得高品質的產物。同時，為了保持長絲的完整性以達成目標紗線性質，較佳為使該柔弱長絲與清洗表面之間的接觸最小。再者，單根長絲紗線必須緊密地清洗，並且應該使線長度最小化以實現可行的製程經濟。鑑於上述情況，頃發現較佳的清洗方法涉及下列單獨或組合的步驟：清洗較佳地使用一系列從動輥進行，而且對每根紗線個別進行一系列清洗液浸漬/液體除去步驟。
頃發現有利的是在每次清洗浸漬步驟之後提供從每根紗線長絲均勻地滌除或旋擠液體而不損壞柔弱長絲的裝置。這可舉例來說通過適當設計及定位的銷釘導件(pin guide)達成。銷釘導件可以建構成消光鉻飾面。該導件允許長絲紗線緊密間隔(約3mm)、與長絲接觸良好以均勻地去除液體及低張力以將長絲損傷減至最少。
視需要地，可將鹼性清洗步驟包括在內以提高長絲的殘留溶劑的去除效率。
在返回溶劑回收之前，用過的清洗液(經過第一次銷釘導件之後)通常具有10至30%，較佳為18至20%的氧化胺濃度。
應用“柔軟整理劑(soft finish)”可助於進一步加工。類型和應用方法對於熟於此藝之士來說是已知的。舉例來說，頃發現“舔液輥(lick-roller)”裝置是有效的，其於該長絲上施加約1%的表面光潔度(finish)，然後用夾輥(nip roller)控制進入乾燥器的紗線張力。
‧紗線乾燥
同樣，此步驟的良好控制有助於開發最佳紗線性質並且使長絲損傷的可能性最小化。乾燥裝置及乾燥參數是技術人員已知的。較佳具體實例係定義如下：該乾燥器由舉例來說12至30個直徑約1m的加熱筒(heating drum)構成。較佳有個別速度控制以確保長絲張力保持於低值且恆定，較佳為低於10cN，較佳為低於6cN。通過乾燥的紗線之間的間距可為約2至6mm。
該乾燥器的初始溫度約為150℃。在該乾燥的後期階段，隨著乾燥的進行，製程溫度可能更低。
藉由熟於此藝之士已知的方法，可在乾燥之後將抗靜電劑及/或柔軟整理劑施加於該長絲紗線。
其他製造步驟，舉例來說將紗線組合，捲取變形(texturising)或相互串套(intermingling)，可在乾燥之後及集中之前使用技術人員已知的方法應用。必要的話，可在上述步驟之前對該紗線線施加柔軟整理劑。
‧紗線的集中
紗線可使用標準捲繞裝備來收集。合適的實例是一組捲繞機。捲繞機速度係用以微調上游的製程速度，以保持低且恆定的紗線張力。
技術人員將理解各種改質物質，例如染料、抗菌產品、離子交換劑產品、活性碳、奈米顆粒、洗劑、阻燃產品、超吸收劑、浸漬劑、染料、整理劑、交聯劑、接枝劑、黏合劑及其混合物可在該紡絲溶液的製備期間或添加或加於該清洗區，只要這些添加物不會損害該紡絲製程即可。這樣便能將所製造的長絲和紗線改質以符合個別產物的要求。熟悉此技藝之士非常了解如何將這樣的上述參考材料加於那個萊纖長絲紗線製程步驟。在這方面，頃發現由於高線速度且進而短停留時間使得通常於清洗階段添加的許多理想改質物質對該長絲紗線途徑沒有效。為了引進這些改質物質，另一種方法是收集經充分清洗但是“未乾燥”的長絲紗線，並將其批次地送去進一步加工，其中停留時間便不是限制因素。
藉由參考圖1描述根據本發明的例示性製程。於圖1中，項目(1)顯示噴絲頭，而且編號(2)表示擠出單根長絲(3)的紡絲孔(噴嘴)。圖1中並未顯示含有該紡絲溶液及任何前述步驟(例如過濾步驟)的貯存器，但是技術人員能理解該紡絲溶液如何進入該噴絲頭。編號(4)表示沉澱或凝結浴，而編號(5)表示該凝結浴的表面。如本文所示，離開該紡絲孔的單根長絲(3)被引導通過該凝結浴並且根據標準程序離開該凝結浴。然後該單根長絲被引導輥捲取，從而形成該長絲束(14)，其最終形成根據本發明的複絲紗線。編號(7)表示該長絲束(14)與該引導輥(6)的第一接觸點。根據本文提供的描述，較佳為當對該第一接觸點與引導部(7)之間的長絲束施加最大張力以及該紡絲孔(2)的末稍係如文所界定時，就此而論最大張力將確保能製造出高品質長絲及紗線，同時以能長期穩定製造複絲紗線的方式保持該製程條件。然後將該長絲束(14)引向清洗處理(8)及視需要的後處理單元(9)，接著是乾燥 單元(10)，其可包括各種加熱筒(11a、11b、11c)，而產生從該乾燥單元出來的乾燥複絲紗線(14a)。如以上說明的，較佳為以能確保10cN/80分特或更小的恆定且相當低的長絲張力之方式進行乾燥的情況。根據上述，可以可靠且商業上可行的方式製造高品質複絲紗線。
根據本文所述的方法，可以製造出纖維素長絲及纖維素紗線，其係萊纖長絲及萊纖紗線。所製造的長絲及紗線之性質可根據所需最終用途的各自要求調整，例如每根紗線長絲數、使長絲更緊、使全部紗線更緊以及長絲和紗線的其他性質。
下列實施例將進一步例示該製程：紙漿(纖維素)用78%N-甲基-嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液及少量安定劑浸漬。所得的懸浮液含有11.6%纖維素、67.8%NMMO、20.6%水及安定劑GPE。該紙漿由80%黏度SCAN 350ml/g和20%黏度SCAN 600ml/g的混合物構成。在剪切及加熱的作用之下從漿料中除去過量的水，以獲得包含13%纖維素、73.8%NMMO和11.2%水的無纖維纖維素溶液。
將該纖維素溶液過濾，回火得到紡絲溶液，並且於112℃下以乾濕製程擠出，其中該紡絲溶液係通過噴嘴擠出到60mm高的氣隙中。為了使該擠出製程穩定，給該氣隙提供2.5m/sec的調節空氣流、每公斤空氣2克濕氣和17℃。
在穿過該氣隙之後，該纖維素在含有12%NMMO和其餘部分的水之24mm高的初始紡絲浴中沉澱，得到27cN的長絲紗線張力。
如此獲得的無端長絲係用水清洗，浸漬整理劑，乾燥並且捲繞於筒管。清洗在50℃的完全脫鹽的水中依逆流流動進行25次清洗流體循環。關於乾燥，使用具有3個溫度區域(155/140/100℃)的接觸型鼓式乾燥器，其將濕度降低至10.5%。長絲束的張力為17cN。
紡絲速度為500m/min。
1:噴絲頭
2:單根長絲
3:紡絲孔
4:凝結浴
5:凝結浴的表面
6:引導輥
7:第一接觸點
8:清洗處理
9:後處理單元
10:乾燥單元
11a:加熱筒
11b:加熱筒
11c:加熱筒
12a:加熱筒
12b:加熱筒
13a:加熱筒
13b:加熱筒
14:長絲束
14a:乾燥複絲紗線

Claims (10)

  1. 一種由氧化三級胺水溶液中纖維素的萊纖紡絲溶液來製造萊纖型纖維素長絲紗線之方法，其包含下列步驟：a)製造含有10至20重量%纖維素的紡絲溶液，其中該纖維素係5至30重量%掃描黏度於450至700ml/g範圍中的纖維素與70至95重量%掃描黏度於300至450ml/g範圍中的纖維素之混合物，其中該二部分確實顯示至少40ml/g的掃描黏度差異；b)通過擠出噴嘴擠出該紡絲溶液以獲得長絲；c)使該長絲通過含有氧化三級胺的濃度為20%或更低之凝結液的紡絲浴初步凝結，其中長度為40至130mm的一氣隙被提供於該擠出噴嘴的出口與該紡絲浴的表面之間，及該紡絲浴具有5至40mm的一深度；d)清洗該長絲；及e)將該長絲乾燥。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該方法製造出複絲紗線。
  3. 如申請專利範圍第1之方法，其中使該長絲離開該噴嘴之後與空氣流量0.5至3m/sec的橫向抽風(cross draught)接觸。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中離開該紡絲浴之後藉由引導輥(guidance roller)捲取該長絲。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中於該長絲束與該引導輥的接觸點處對該長絲束所施加的最大張力為(4.2 x長絲數/長絲纖度)0.69(cN)或更小。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟d)於低於每80分特10cN的恆定長絲張力下進行乾燥。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中通過擠出噴嘴的溫度變 異係控制於±2℃或更低。
  8. 如前述申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，其中在長絲形成之前對該紡絲溶液施以過濾步驟，該過濾步驟使用具有小於20微米的絕對阻擋能力(absolute stopping power)之多段深層式過濾(multi-stage depth filtration)。
  9. 一種長絲，其係藉由如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法製得。
  10. 一種複絲紗線，其係藉由如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法製得。
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