專利名稱：卷曲溶紡纖維素纖維的制備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及卷曲纖維素纖維的制造，具體地，本發(fā)明涉及用一種方法對生產(chǎn)的纖維素纖維的卷曲，該方法包括從溶于有機溶劑尤其是氧化胺溶劑中的纖維素溶液紡成連續(xù)的纖維素長絲。用這種方法制成的纖維素是已知的溶紡纖維素，在下文中稱為溶紡纖維素(sol-vent-spun cellose，或lyocell)。本發(fā)明還涉及提供從卷曲的連續(xù)絲制得的有用的短纖維長度的纖維。
溶紡纖維素絲的制備在例如美國專利No.4,416,698中有描述，其內(nèi)容在此引用作為參考。本專利公開了一種將纖維素溶解于合適的溶劑如叔N-氧化胺中而生產(chǎn)纖維素絲的方法。
將纖維素的熱溶液通過含有噴嘴的合適的模具組件而擠出，從而產(chǎn)生長絲原料，長絲原料再通過水以便從擠出的長絲中溶濾掉氧化胺溶劑。
通過噴絲板對溶液或液體進行擠出或紡絲而形成長絲，從而生產(chǎn)出人造長絲原料，這一點是眾所周知的。起初，只能制備較少數(shù)目的單絲，其中長絲被單個地卷繞起來以用作連續(xù)長絲原料。這表明，能夠生產(chǎn)的連續(xù)絲的數(shù)目基本上由在干燥之前或之后能夠被單個卷繞的長絲的數(shù)目所決定。
但是，如果纖維是以絲束形式生產(chǎn)或以短纖維形式生產(chǎn)，那么便需對能夠同時生產(chǎn)的長絲的數(shù)目應用不同的標準了。絲束基本上由一束大體平行的、不必單個處理的長絲組成。短纖維基本上由一束長度較短的纖維組成。短纖維的生產(chǎn)可以通過切斷干的絲束，或者通過形成絲束并在絲束未干之時切斷絲束，然后干燥切斷的短纖維束。
因為在絲束產(chǎn)品或短纖維產(chǎn)品的情況下不必處理單個長絲，所以可以同時生產(chǎn)大量的長絲。
這樣，在干燥之前或之后可以切斷纖維素長絲的絲束，從而形成所需的具有短長度的短纖維束。
天然的纖維素纖維具有天然的卷曲，當纖維被用于如直接用于無紡產(chǎn)品或者用于紡織或編織產(chǎn)品生產(chǎn)紗，這對于提供摩擦特性是有利的。但是，溶紡纖維素并不具有天然的卷曲。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種來自溶紡纖維素長絲的纖維，其中纖維具有外加的卷曲。
因此在一個方面，本發(fā)明提供了一種卷曲溶紡纖維素的方法，其特征在于，使溶紡纖維素的連續(xù)絲的絲束通過填塞箱，在填塞箱施加所需的卷曲并在卷曲過程中將干蒸氣注入填塞箱和長絲接觸。
方便地，i)纖維素被溶解在氧化胺溶劑中，形成熱的纖維素溶液，ii)熱的纖維素溶液通過模具組件而擠出從而形成連續(xù)絲的絲束，iii)在絲束進入填塞箱之前，使絲束通過水浴以溶濾掉氧化胺。
在本發(fā)明的另一方面提供了一種生產(chǎn)卷曲的溶紡纖維素纖維的設備，其特征在于，該設備包括將溶紡纖維素的連續(xù)絲的絲束轉(zhuǎn)移至卷曲設備的裝置；含有將絲束引入填塞箱的鉗口的卷曲裝置，在填塞箱中卷曲絲束；在卷曲過程中將干蒸氣注入填塞箱的裝置和將卷曲的絲束轉(zhuǎn)移出填塞箱的裝置。
使用的氧化胺最好是叔N—氧化胺。纖維素的來源可以是容易得到的碎紙或碎木的漿粕。
在長絲的生產(chǎn)中可以使用常規(guī)的用于生產(chǎn)再生纖維素的混合及泵送裝置。類似地，擠出機模具組件也可以是常規(guī)的用于生產(chǎn)長絲絲束的裝置。它包括在未審定的專利申請(PA3198)中公開的噴絲板，該申請的內(nèi)容在此引用作為參考。
在不同的階段轉(zhuǎn)移絲束的裝置同樣可以是常規(guī)的包括滾筒和牽引裝置。
本發(fā)明同樣可以應用于卷曲已經(jīng)制成的溶紡纖維素的絲束。來自儲存卷筒的這種絲束可以被送入本發(fā)明的卷曲裝置，被卷曲，然后被儲存起來或者被切成所需的長度。同樣，在卷曲之后卷曲的絲束被切斷的過程是否作為連續(xù)工藝的一部分對于本發(fā)明而言并不重要。將卷曲絲束存放在卷筒上是很方便的。如果需要，可以在以后的階段將絲束集中切成所需的長度。這樣，切斷對于卷曲工藝而言可以是“在線的”或“不在線的”，而卷曲工藝對于絲束的制造工藝而言可以是“在線的”或“不在線的”。
填塞箱可以是，例如，任何常規(guī)使用的但附加接受干蒸氣的裝置。
我們發(fā)現(xiàn)，使用干蒸氣是本發(fā)明的重要的特色，而且它對于避免在填塞箱的蒸氣中存在水滴是很必要的。使用干蒸氣可以固定絲束產(chǎn)生的卷曲從而可以實現(xiàn)可靠的和持久的卷曲。因此，可以有用地使用如稍微過熱的在5—70p.s.i.(0.35—4.90kg/cm2)或更高量的蒸氣。
下面結(jié)合附圖和實施例進一步闡述本發(fā)明，附圖包括

圖1是制造卷曲溶紡纖維素短纖維的各個階段的示意圖；圖2是制造工序中卷曲階段的示意圖，其中，纖維素的絲束通過填塞箱；和圖3是供給填塞箱的蒸氣的示意圖。
在圖1中，顯示了一個具有入口11和12以分別接受碎纖維素和氧化胺溶劑的混合器10。熱溶液通過計量泵13被送至噴絲板14，在此處溶液被紡成連續(xù)的絲束15。
當熱的絲束離開噴絲板14時，它通過紡絲浴16。水和氧化胺的混合物在紡絲浴16中循環(huán)。剛開始時，在紡絲浴中沒有氧化胺，但是氧化胺對水的比例可以升至約40(重量)％，如25(重量)％。紡絲浴16后，絲束經(jīng)滾筒17而通過水浴18。通過水浴的絲束的寬度可以是，例如，12—14英寸(30—35厘米)。在水浴中，氧化胺被從纖維中溶解出來，而從水浴中出來的絲束19便是溶紡纖維素。
在水浴18之后，絲束19通過整理階段19A，在該階段用本領域公知的紡絲整理劑潤滑長絲。接著，絲束再通過溫度被維持在約100—180℃，如165℃的干燥爐20。
較合適的干燥爐是本領域公知的多孔轉(zhuǎn)鼓式的，但也可以是條筒或軋光干燥器等類型。
如圖所述，可以僅有一股的絲束從噴絲板中出來，而且該絲束含有如400,000根長絲且在干燥后重例如65千特，即65克/米?；蛘?，噴絲板可以產(chǎn)生1股以上如4股絲束，而且絲束可以含有1,000,000以上的長絲且在干燥后重例如約181千特。
如上所述，通過水浴的一股絲束可以寬12—14英寸。然而，當從噴絲板產(chǎn)生4股絲束時，可以將其合并為2股絲束，每一對絲束通過獨立的水浴，水浴至少為48英寸(122厘米)寬而每一對絲束為24英寸(61厘米)寬。
從干燥器20出來的絲束接著通入由滾筒21和22形成的鉗口，然后被送入填塞箱。通過入口24將干蒸氣輸入填塞箱。從填塞箱中出來的卷曲絲束25通過滾筒26被輸送至切斷機27，并在此處被切成一定長度的短纖維。一定長度的卷曲短纖維收集于貯存盒28中。
當絲束從填塞箱23中出來時，它可以是已經(jīng)被壓縮至寬度為例如約2英寸(50毫米)，然后當它通到切斷機時，可以被加寬至寬度為例如6—8英寸(15—20厘米)?；蛘?，從填塞箱出來的絲束可以被壓縮至寬度為4—5.5英寸(10—14厘米)，然后當它通到切斷機時，可以被加寬至寬度為例如12—18英寸(30—45厘米)。
在填塞箱中施加的卷曲的程度可以是例如每英寸(2.5厘米)2—15個初級卷曲。(應理解，具有初級卷曲的纖維可以是直的或波浪式的，即還可以具有次級卷曲。)在干燥之后，當處理1股以上的絲束時，各絲束可以通過各自的卷曲機或者各絲束被合并為具有400,000—2,000,000根以上長絲的一股絲束，然后該絲束再通過一個卷曲機。
在切斷機27中切斷的短纖維的長度或等級取決于短纖維的最終用途。因此，例如對于造紙需要4—15毫米的長度，對于用于棉型紗需要15—60毫米，而對于用于毛型紗需要60—150毫米。
卷曲工序階段更詳細地顯示于圖2。
絲束通入滾筒21和22之間的鉗口30，并以足夠填滿填塞箱的通道31的速率從鉗口30被輸入填塞箱23，填塞箱23定義為由板32和33起并且從鉗口出口延伸至填塞箱的出口35，從而可在長絲長度方向上形成規(guī)則間隔的卷曲或折皺。如圖所述，卷曲的絲束在填塞箱中板32和33之間被壓縮，從而形成一系列的毛圈34(為清楚起見，單獨畫出)并以永久卷曲形式從出口35出來。干蒸汽通過板32和33上的孔36注入填塞箱并與通道31時的絲束接觸。
如圖3所示，來自某來源的蒸氣以例如85p.s.i.(5.9kg/cm2)壓力通過具有一系列折流板38的干燥器37。干燥的蒸氣接著通過減壓閥39，如簡單的隔膜式減壓閥，將其壓力減至65p.s.i.或45p.s.i.(4.55或3.15kg/cm2)。干的、減壓蒸氣被輸入填塞箱23，并通過板32和33的孔與通道31中的卷曲絲束接觸。
如上所述，卷曲的絲束是否直接被送至切斷機不是至關重要的，可以用收集并儲存在合適的卷筒或存放在盒子或條筒中。此外，生產(chǎn)的連續(xù)絲是否直接被送入卷曲機同樣不是必要的。以前制備的和儲存的未卷曲絲束也可以作為原料輸入卷曲機。
權(quán)利要求
1.一種卷曲溶紡纖維素纖維的方法，其特征在于，它包括使溶紡纖維素連續(xù)絲的絲束(15)通過填塞箱(23)，在填塞箱實施所需的卷曲并在卷曲過程中將干的蒸氣注入填塞箱(23)并和長絲接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，供給填塞箱(23)的蒸氣是干的、過熱的、壓力為5—70p.s.i.(0.35—4.90kg/cm2)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，i)纖維素被溶解在氧化胺溶劑中，形成熱的纖維素溶液，ii)熱的纖維素溶液通過模具組件(14)而擠出以形成連續(xù)長絲的絲束(15)，iii)在絲束(15)進入填塞箱(23)之前，使絲束通過水浴(18)以溶濾掉氧化胺。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的方法，其特征在于，卷曲的絲束(25)被傳輸至切斷機并被切成一定長度的短纖維。
5.如權(quán)利要求1—4任一所述的方法，其特征在于，絲束(15)通過位于水浴(18)和填塞箱(23)之間的干燥爐(20)。
6.一種生產(chǎn)卷曲的溶紡纖維素纖維的設備，其特征在于，該設備包括將溶紡纖維素連續(xù)絲的絲束(15)轉(zhuǎn)移至卷曲設備的裝置；含有將絲束引入填塞箱鉗口(21，22)的卷曲裝置，在填塞箱中卷曲絲束(15)；在卷曲過程中將干蒸氣注入填塞箱(23)的裝置和將卷曲的絲束(25)轉(zhuǎn)移出填塞箱(23)的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的設備，其特征在于，注入干燥蒸氣的裝置包括一系列的折流板(38)，蒸氣通過折流板以去除水滴。
8.如權(quán)利要求6或7所述的設備，其特征在于，注入蒸氣的裝置包括使蒸氣過熱的裝置。
9.如權(quán)利要求6，7或8所述的設備，其特征在于，它還包括切斷機(27)，其中卷曲的絲束(25)能被傳送至切斷機從而被切斷成一定長度的短纖維。
10.如權(quán)利要求6，7或8所述的設備，其特征在于，它還包括儲存裝置，其中卷曲的絲束(25)能被傳輸至儲存裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)溶紡纖維素短纖維的方法，它包括i)纖維素被溶解在氧化胺溶劑中以形成熱的纖維素溶液，ii)熱的纖維素溶液通過模具組件而擠出以形成連續(xù)長絲束，iii)絲束通過水浴以溶濾掉氧化胺，iv)絲束經(jīng)過填塞箱而被卷曲。在填塞箱中通過壓縮而產(chǎn)生卷曲，v)在卷曲過程中將干蒸氣注入填塞箱，和vi)將卷曲絲束送至切斷機，切成所需長度。還提供了生產(chǎn)該短纖維的設備。
文檔編號D02G1/12GK1123042SQ9419208
公開日1996年5月22日 申請日期1994年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月24日
發(fā)明者A·塞拉斯, P·A·懷特, P·I·魯濱遜 申請人:考脫沃茲纖維(控股)有限公司