一種纖維素纖維絲束的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種纖維素纖維絲束的制備方法，包括：(1)將纖維素與有機溶劑混合，得到纖維素紡絲液；(2)所述纖維素紡絲液經過噴絲板擠出，經氣隙層，進入寬幅漏斗的凝固浴中，并在加速流體中固化牽伸，得到纖維素纖維絲束；其中，所述寬幅漏斗在水平方向的長度為300?2000mm。本發明專利技術利用寬幅漏斗制備Lyocell絲束，多根單絲經過寬幅漏斗后呈幕簾狀，單絲之間平行排列，不發生纏結。本發明專利技術制備的絲束力學性能良好，外觀表現上更加優異，可用于寬幅大產量紡絲，提高產能；另外，也可以用來制備長絲束非織造材料。

A preparation method of cellulose fiber tow

【技術實現步驟摘要】
一種纖維素纖維絲束的制備方法
本專利技術屬于紡絲方法
，具體涉及一種纖維素纖維絲束的制備方法，尤其涉及一種利用寬幅漏斗制備Lyocell絲束的方法。
技術介紹
纖維素纖維絲束是我國紡織工業原料的重要材料之一，是中高檔紡織纖維的代表品種，主要用于中高端服裝面料、輪胎簾子線、繡花線等等。新型溶劑法制備纖維素纖維絲束的工藝流程，從源頭上解決了傳統纖維素絲束生產的環境污染問題。制備的纖維素絲束不但具有天然纖維本身的特性(吸濕性、透氣性、舒適性、可生物降解性等)，而且有更好的纖維強度，相對于傳統粘膠絲束優勢明顯；同時有利于纖維的織造、染整等后加工，得到越來越廣泛的開發和應用。而且纖維素絲束相對于短纖來說，具有更加細的單絲纖度、適度的伸長比例、舒適的手感以及更為廣泛的后整理應用領域，是未來纖維素纖維發展的主要方向之一。纖維素纖維通過干噴-濕法制備，在紡絲過程中，纖維素絲束經過氣隙，液晶區的分子鏈在剪切力的作用下被拉伸取向，進而進入凝固浴固化成型。因此在通過氣隙時，實現纖維素絲束的穩定高速拉伸取向，決定了纖維素纖維的強度與質量。但是由于纖維素長絲束的單絲纖度細，若采用高孔密度的噴絲板則非常容易產生并絲、斷絲的問題，紡絲的穩定性變差，大大影響了紡絲產量，也影響產能。有鑒于此提出本專利技術。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種纖維素纖維絲束的制備方法。本專利技術利用寬幅漏斗制備Lyocell絲束，多根單絲經過寬幅漏斗后呈幕簾狀，單絲之間平行排列，不發生纏結。因此可用于寬幅大產量紡絲，提高產能；另外，也可以用來制備長絲束非織造材料。為解決上述技術問題，本專利技術采用技術方案的基本構思是：本專利技術的目的是提供一種纖維素纖維絲束的制備方法，包括：(1)將纖維素與有機溶劑混合，得到纖維素紡絲液；(2)所述纖維素紡絲液經過噴絲板擠出，經過氣隙層，進入寬幅漏斗的凝固浴中，并在加速流體中固化牽伸，得到纖維素纖維絲束；其中，所述寬幅漏斗在水平方向的長度為300-2000mm。由于纖維素長絲束的單絲纖度較細，若采用高孔密度的噴絲板則非常容易產生并絲、斷絲的問題，紡絲的穩定性變差，大大影響了紡絲產量，也影響產能。本方案提供了一種利用寬幅漏斗制備Lyocell絲束的方法，具體包括以下步驟：將纖維素漿粕溶于N-甲基嗎啉-N-氧化物水合物中，得到纖維素紡絲溶液；然后將所述的纖維素紡絲溶液經過大孔數矩形噴絲板擠壓，得到寬幅的纖維素纖維細流；寬幅的纖維素細流進入寬幅漏斗的凝固浴液當中，隨著凝固浴液的加速流動，纖維素纖維細流固化牽伸，形成纖維素纖維絲束。實驗結果表明，采用本專利技術所提供的制備方法得到的Lyocell絲束力學性能優異，外形光滑，避免了并絲、斷絲的問題，同時產能大幅提升。本專利技術對所述纖維素纖維紡絲液的來源沒有限定，可以采用現有的或者改進的方法進行之別，例如，在本專利技術實施例中，所述Lyocell纖維紡絲溶液通過常規的溶脹、溶解工藝方法得到。進一步的方案，步驟(2)中，所述寬幅漏斗在水平方向的長度為600-2000mm。寬幅漏斗的上端與噴絲板相對且間隔一定距離設置。寬幅漏斗的錐形斗的橫向截面可以為圓形，可以為橢圓形或者矩形等。本方案中所述的寬幅漏斗在水平方向的長度指的是其錐形斗在噴絲板長度方向上的尺寸。當寬幅漏斗為圓形時，則為直徑，當寬幅漏斗為橢圓形時，則為長直徑，當寬幅漏斗為矩形時，則為長邊的長度。寬幅漏斗的在水平方向的長度與經噴絲板噴出的紡絲細流總寬度配合，保證經過噴絲板噴出的具有一定寬度的紡絲細流能夠全部以并列的方式平穩地進入凝固浴中進行固化牽伸，有利于最后得到的纖維素絲束中多根單絲經過寬幅漏斗后呈幕簾狀，保證單絲具有較好的質量和外觀。進一步的方案，步驟(2)中，凝固浴包括穩態區和加速區，穩態區形成平穩的凝固浴液面，加速區中凝固浴的流速沿寬幅漏斗的軸線方向自上向下逐漸加速。本申請的凝固浴采用穩態區和加速區配合的方式。穩態區中設有常壓進口和分配板，進液平穩且分配板可以對水流進行分配，從而保證凝固浴液面的平穩性。加速區中設有加速進口和加速分配板，利用文丘里原理對凝固浴進行加速，從而實現加速區中水流速度的調整。如此，從噴絲板擠出的紡絲細流可以平穩地由空氣進入液體凝固浴中，并在加速水流向下流動的夾帶作用進行牽伸，以提高纖維的結晶度和取向度。進一步的方案，步驟(2)中，寬幅漏斗的出口流速為50-350m/min；優選的，所述寬幅漏斗的出口流速為100-350m/min。進一步的方案，步驟(2)中，所述寬幅漏斗的凝固浴液面的寬度為經噴絲板噴出的紡絲細流總寬度的1-2倍，從而保證紡絲細流更順暢地進入寬幅漏斗中。進一步的方案，步驟(1)中，所述的纖維素紡絲溶液中纖維素的濃度含量為6-18wt.％；優選的，纖維素的濃度含量為8-14wt.％。申請人發現，當纖維素紡絲溶液中纖維素的濃度在6-18wt.％，優選8-14wt.％時，其粘度更適于從大孔數噴絲板中噴出，更適于進入寬幅漏斗中固化牽伸，得到大產量纖維素纖維絲束，避免產生并絲、斷絲等問題。當纖維素紡絲溶液中纖維素的濃度過高或過低時，效果則較差。進一步的方案，步驟(2)中，所述纖維素紡絲液經過大孔數噴絲板擠出，所述大孔數噴絲板的孔數為5000—50000；優選的，大孔數噴絲板的孔數為1000—25000。進一步的方案，步驟(2)中，所述凝固浴為水溶液或者N-甲基嗎啉-N-氧化物水溶液。進一步的方案，在纖維素紡絲液經過噴絲板擠出、進入凝固浴中，到經凝固浴固化牽伸完成得到纖維素纖維絲束的整個過程中，纖維素纖維絲束中的單絲之間自始至終均平行排列，整體呈幕簾狀。也就是說，經過噴絲板擠出的紡絲細流之間，在凝固浴中紡絲細流固化形成的單絲之間，以及經過凝固浴固化牽伸后的單絲之間均平行排列，整體呈幕簾狀，保證單絲的纖度均一性良好，從而獲得性能優良，外觀優異的纖維絲束。進一步的方案，纖維素紡絲液的紡絲溫度為95～110℃；紡絲的速率為80～180m/min。紡絲速率需小于寬幅漏斗的出口流速。采用上述技術方案后，本專利技術與現有技術相比具有以下有益效果：1、本專利技術提供了一種利用寬幅漏斗制備Lyocell絲束的方法，具體包括以下步驟：將纖維素漿粕溶于N-甲基嗎啉-N-氧化物水合物中，得到纖維素紡絲溶液；然后將所述的纖維素紡絲溶液經過大孔數噴絲板擠壓，得到寬幅的纖維素纖維細流；寬幅的纖維素細流進入寬幅漏斗的凝固浴液當中，隨著凝固浴液的加速流動，纖維素纖維細流固化牽伸，形成纖維素纖維絲束。采用本專利技術所提供的制備方法得到的Lyocell絲束力學性能優異，外觀表現上更加優異，避免了并絲、斷絲的問題，產能方面大幅提升。2、本專利技術中，寬幅漏斗的凝固浴在豎直方向上加速流動，紡絲細流受凝固浴向下流動的夾帶作用進行牽伸，可以提高纖維的結晶度和取向度。在水平寬度方向，也就是幅寬方向上各處的速度均一性較高，從而保證絲束中各單絲的纖度均一性好。...

【技術保護點】
1.一種纖維素纖維絲束的制備方法，其特征在于，包括：/n(1)將纖維素與有機溶劑混合，得到纖維素紡絲液；/n(2)所述纖維素紡絲液經過噴絲板擠出，經氣隙層，進入寬幅漏斗的凝固浴中，并在加速流體中固化牽伸，得到纖維素纖維絲束；其中，所述寬幅漏斗在水平方向的長度為300-2000mm。/n

【技術特征摘要】
1.一種纖維素纖維絲束的制備方法，其特征在于，包括：
(1)將纖維素與有機溶劑混合，得到纖維素紡絲液；
(2)所述纖維素紡絲液經過噴絲板擠出，經氣隙層，進入寬幅漏斗的凝固浴中，并在加速流體中固化牽伸，得到纖維素纖維絲束；其中，所述寬幅漏斗在水平方向的長度為300-2000mm。


2.根據權利要求1所述的一種纖維素纖維絲束的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述寬幅漏斗在水平方向的長度為600-2000mm。


3.根據權利要求1或2所述的一種纖維素纖維絲束的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，凝固浴包括穩態區和加速區，穩態區形成平穩的凝固浴液面，加速區中凝固浴的流速沿寬幅漏斗的軸線方向自上向下逐漸加速。


4.根據權利要求1-3任意一項所述的一種纖維素纖維絲束的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，寬幅漏斗的出口流速為50-350m/min；
優選的，所述寬幅漏斗的出口流速為100-350m/min。


5.根據權利要求1-4任意一項所述的一種纖維素纖維絲束的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述寬幅漏斗的凝固浴液面的寬度為經噴絲板噴出的紡絲細流總寬度的1-2倍。<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭翠彬，程春祖，張帆，高文戰，安康，代欣欣，孫玉山，徐紀剛，
申請(專利權)人：中國紡織科學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11