專利名稱：由造紙級(jí)竹漿粕直接制造再生竹纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)纖維制造業(yè)中溶劑法纖維素纖維的制造方法，特別是指一種利用造紙級(jí)竹漿粕直接生產(chǎn)再生竹纖維的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)竹子生長(zhǎng)十分普遍、竹子資源豐富的國(guó)家，素有“竹子王國(guó)”之稱，竹林面積約為500多萬(wàn)公頃，占世界總量的30％；并且竹子生長(zhǎng)迅速，一般三年就可以成材使用，具有可持續(xù)發(fā)展性；此外，以竹材為原料制造的再生竹纖維除具有棉、木型纖維素纖維的一般性能外，還具有一些獨(dú)特的性能，如涼爽、天然抑菌、清香以及負(fù)離子效應(yīng)等。因此，竹材是一種值得推廣應(yīng)用的新型纖維素纖維的原料之一。
將竹材通過(guò)粉碎、蒸煮、除砂、精制、多段漂白等工序處理后可制得造紙級(jí)竹漿粕，由于這種竹漿粕平均聚合度較高，通常在1000以上，并且α-纖維素含量低，因此只能用于造紙工業(yè)，不宜直接用來(lái)進(jìn)行紡絲加工。通常要對(duì)造紙級(jí)竹漿粕進(jìn)行一系列變性處理，使竹纖維素的平均聚合度大幅降低、α-纖維素含量提高即制成纖維級(jí)竹漿粕后，方能用于加工成纖維。ZL02112175.3公開(kāi)了將造紙級(jí)竹漿粕變性生產(chǎn)成可溶性纖維級(jí)竹漿粕的生產(chǎn)工藝，主要包括堿預(yù)浸漬、二次蒸煮、平板(帶)式洗料、滲漂等多段工序，由于處理工序多，因此處理成本高，若采用纖維級(jí)竹漿粕為原料制造再生竹纖維，勢(shì)必導(dǎo)致纖維的價(jià)格偏高。此外，該專利公開(kāi)的生產(chǎn)工藝會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，不利于環(huán)境保護(hù)。
目前制造再生竹纖維的方法主要有兩種工藝，即傳統(tǒng)的粘膠法工藝及綠色環(huán)保的溶劑法工藝。河北吉篙化纖有限公司的專利ZL03128496.5及上海月季化纖有限公司的專利CN1465760都采用粘膠法工藝紡絲制造再生竹纖維，其流程長(zhǎng)，三廢污染嚴(yán)重。東華大學(xué)的專利ZL03129531.2采用溶劑法工藝制造再生竹纖維，克服了粘膠法工藝的缺點(diǎn)，但采用纖維級(jí)竹漿粕為原料使生產(chǎn)成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種直接以市售造紙級(jí)竹漿粕為原料通過(guò)溶劑法工藝制造再生竹纖維的方法，該方法不僅大大降低了原料成本，減少了污染，而且所得纖維的性能更有特色。
為實(shí)現(xiàn)這一目的采用如下工藝步驟1.將平均聚合度大于1000的造紙級(jí)竹漿粕采用高能射線輻射處理，控制吸收劑量為0.2～100kGy，優(yōu)選為0.5～50kGy，最優(yōu)選為2～10kGy2.將1中所述處理后的竹漿粕粉碎后與含水量為20％～40％的N-甲基嗎啉氧化物的水溶液和抗氧化劑按5～25∶100∶0.01～0.2的重量比分別加入帶攪拌裝置的溶解設(shè)備中，在70～115℃下攪拌使物料混合均勻后，不斷抽真空脫去體系中的水分，生成透明無(wú)氣泡的紡絲原液；所述的含水量為20％～40％的N-甲基嗎啉氧化物的水溶液可以采用含水量為50％的N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)的水溶液在減壓條件下蒸濃，使其含水量為20％～40％。
3.將2中所述紡絲原液經(jīng)增壓后通過(guò)預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾，在70～110℃下經(jīng)噴絲頭噴出、在N-甲基嗎啉氧化物的水溶液中凝固成型、淋洗、卷曲、切斷、水洗、上油、干燥后制得再生竹纖維素短纖維；或者4.將2中所述紡絲原液經(jīng)增壓后通過(guò)兩道預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾，在70～110℃下經(jīng)噴絲頭噴出、在N-甲基嗎啉氧化物的水溶液中凝固成型、淋洗、上油、卷繞成筒、干燥后制成再生竹纖維素長(zhǎng)絲。
在本發(fā)明中所述的高能射線可以是γ射線源或電子射線。所述的抗氧化劑可以是沒(méi)食子酸丙酯、特丁基對(duì)苯二酚、二丁基羥基甲苯或丁基羥基茴香醚。
本發(fā)明的積極效果如下1、目前市場(chǎng)上造紙級(jí)竹漿粕售價(jià)僅為纖維級(jí)竹漿粕售價(jià)的三分之一左右，因此，本發(fā)明制得的竹纖維與以纖維級(jí)竹漿粕為原料采用溶劑法制得的竹纖維相比，生產(chǎn)成本可大幅降低。
2、本發(fā)明采用高能輻射對(duì)造紙級(jí)竹漿粕進(jìn)行處理，不僅工藝流程短、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，而且處理成本低。
3、本發(fā)明可以通過(guò)控制高能輻射的吸收劑量在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)造紙級(jí)竹漿粕的平均聚合度，滿足不同用途的纖維對(duì)原料聚合度的不同要求，處理后的竹漿粕易于在N-甲基嗎啉氧化物水溶液中溶脹及溶解，從而可提高紡絲原液的濃度，使生產(chǎn)效率提高。
4、本發(fā)明采用兩道過(guò)濾來(lái)加強(qiáng)對(duì)紡絲原液的過(guò)濾，過(guò)濾方式簡(jiǎn)易可行，解決了造紙級(jí)竹漿粕雜質(zhì)含量較高對(duì)紡絲的不良影響，保證了紡絲液的質(zhì)量，使得紡絲液的可紡性明顯改善。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)以下實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但不限于本發(fā)明的內(nèi)容。
實(shí)施例1將平均聚合度為1200的市售造紙級(jí)竹漿粕放入60Coγ射線源中輻照，控制輻照吸收劑量為5KGy，輻照后竹漿粕的平均聚合度下降至690，采用切粕機(jī)將處理后的竹漿粕切成4～6cm×4～6cm的小片。
將200kgNMMO水溶液(NMMO和水的重量比為1)在減壓條件下蒸濃至135kg，使其含水量為26％(即NMMO的濃度為74％)；將15.7kg上述經(jīng)輻照處理并切成小片的竹漿粕和135kg已蒸濃的NMMO水溶液置于300立升聚合釜中混合，釜溫為80℃。為防止氧化作用，同時(shí)加入125g沒(méi)食子酸丙酯。開(kāi)啟攪拌器并控制其轉(zhuǎn)速為110r/min，待混合均勻后接通真空系統(tǒng)使真空度維持在-9×104Pa，并逐漸升溫至100℃。4小時(shí)后，當(dāng)抽出的水量達(dá)到20Kg時(shí)，停止攪拌及停止抽真空，得到完全溶解的琥珀色透明紡絲原液。
將上述紡絲原液，在紡絲溫度為95℃的條件下，經(jīng)壓力為29.4×104Pa的氮?dú)鈮喝朐鰤罕?，?jīng)增壓泵增壓后，通過(guò)過(guò)濾精度為40μm的第一道燭形預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾以及過(guò)濾精度為20μm的第二道燭形預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入計(jì)量泵，由1000孔×Φ0.15mm噴絲頭噴出，噴出的原液細(xì)流經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度為100mm的氣隙后，進(jìn)入含10％N-甲基嗎啉氧化物及90％水、溫度為20℃、長(zhǎng)度為2m的凝固浴中凝固成形，凝固成形的絲束經(jīng)淋洗、卷曲、切斷、水洗、上油、干燥后制得線密度為1.9dtex、干強(qiáng)為3.5cN/dtex、干態(tài)伸長(zhǎng)率為10％的再生竹纖維。
實(shí)施例2將平均聚合度為1200的市售造紙級(jí)竹漿粕放入60Coγ射線源中輻照，控制輻照吸收劑量為30KGy，輻照后竹漿粕的平均聚合度下降為330，采用切粕機(jī)將處理后的竹漿粕切成4～6cm×4～6cm的小片。
將200kgNMMO水溶液(NMMO和水的重量比為1，在減壓條件下蒸濃至135kg，使其含水量為26％(即NMMO的濃度為74％)；將20.3kg上述經(jīng)輻照處理并切成小片的竹漿粕和135kg已蒸濃的NMMO水溶液置于300立升聚合釜中混合，釜溫為80℃。為防止氧化作用，同時(shí)加入125g沒(méi)食子酸丙酯。開(kāi)啟攪拌器并控制其轉(zhuǎn)速為110r/min，待混合均勻后接通真空系統(tǒng)使真空度維持在-9×104Pa，并逐漸升溫至100℃。3.5小時(shí)后，當(dāng)抽出的水量達(dá)到20Kg時(shí)，停止攪拌及停止抽真空，得到完全溶解的琥珀色透明紡絲原液。
將上述紡絲原液，在紡絲溫度為90℃的條件下，經(jīng)壓力為29.4×104Pa的氮?dú)鈮喝朐鰤罕?，?jīng)增壓泵增壓后，通過(guò)過(guò)濾精度為40μm的第一道燭形預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾以及過(guò)濾精度為20μm的第二道燭形預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入計(jì)量泵，由1000孔×Φ0.15mm噴絲頭噴出，噴出的原液細(xì)流經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度為100mm的氣隙后，進(jìn)入含10％N-甲基嗎啉氧化物及90％水、溫度為20℃、長(zhǎng)度為2m的凝固浴中凝固成形，凝固成形的絲束經(jīng)淋洗、卷曲、切斷、水洗、上油、干燥后制得線密度為1.9dtex、干強(qiáng)為2.8cN/dtex、干態(tài)伸長(zhǎng)率為9％的再生竹纖維。
實(shí)施例3將實(shí)施例1所述紡絲原液，在紡絲溫度為92℃的條件下，經(jīng)壓力為29.4×104Pa的氮?dú)鈮喝朐鰤罕?，?jīng)增壓泵增壓后，通過(guò)過(guò)濾精度為40μm的第一道燭形預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾以及過(guò)濾精度為20μm的第二道燭形預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入計(jì)量泵，由36孔×Φ0.15mm噴絲頭噴出，噴出的原液細(xì)流經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度為80mm的氣隙后，進(jìn)入含10％N-甲基嗎啉氧化物及90％水、溫度為20℃、長(zhǎng)度為2m的凝固浴中凝固成形，凝固成形的絲束經(jīng)淋洗、上油、卷繞成筒、干燥后制成規(guī)格為150dtex/36F、干強(qiáng)為3.6cN/dtex、干態(tài)伸長(zhǎng)率為10％的再生竹纖維素長(zhǎng)絲。
實(shí)施例4與實(shí)施例1基本相同，只是將抗氧劑125g沒(méi)食子酸丙酯換成125g特丁基對(duì)苯二酚。制得的再生竹纖維線密度為1.9dtex、干強(qiáng)為3.4cN/dtex、干態(tài)伸長(zhǎng)率為10％的。
對(duì)比例1將未經(jīng)輻照處理的平均聚合度為1200的造紙級(jí)竹漿粕切成4～6cm×4～6cm的小片，將200kgNMMO水溶液(NMMO和水的重量比為1)在減壓條件下蒸濃至135kg，使其含水量為26％(即NMMO的濃度為74％)；將7.3kg上述漿粕小片和135kg已蒸濃的NMMO水溶液置于300立升聚合釜中混合，釜溫為80℃。為防止氧化作用，同時(shí)加入125g沒(méi)食子酸丙酯。開(kāi)啟攪拌器并控制其轉(zhuǎn)速為110r/min，待混合均勻后接通真空系統(tǒng)使真空度維持在-9×104Pa，并逐漸升溫至105℃。6小時(shí)后，當(dāng)抽出的水量達(dá)到20Kg時(shí)，停止攪拌及停止抽真空，得到的紡絲原液中仍有未完全溶解的竹纖維素，紡絲原液透明性欠佳，采用實(shí)施例1所述方法進(jìn)行紡絲，紡絲易斷頭，所得再生竹纖維的線密度為1.6dtex、干強(qiáng)為3.0cN/dtex、干態(tài)伸長(zhǎng)率為6.5％。
權(quán)利要求
1.一種由造紙級(jí)竹漿粕直接制造再生竹纖維的方法，其特征在于采用下述(1)～(3)或(1)～(2)和(4)二種方法(1)將平均聚合度大于1000的造紙級(jí)竹漿粕采用高能射線輻照處理，使竹漿粕的平均聚合度降低；(2)將(1)中所述處理后的竹漿粕粉碎成小片后與含水量為20％～40％的N-甲基嗎啉氧化物的水溶液以及抗氧化劑的重量比依次為5～25∶100∶0.01～0.2，在70～115℃下攪拌混合，抽真空脫去體系中的水分，生成透明無(wú)氣泡的紡絲原液；(3)將(2)中所述紡絲原液經(jīng)增壓后先后通過(guò)兩道預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾，在70～110℃下經(jīng)噴絲頭噴出、在N-甲基嗎啉氧化物的水溶液中凝固成型、淋洗、卷曲、切斷、水洗、上油、干燥后制得再生竹纖維素短纖維；或(4)將(2)中所述紡絲原液經(jīng)增壓后先后通過(guò)兩道預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾，在70～110℃下經(jīng)噴絲頭噴出、在N-甲基嗎啉氧化物的水溶液中凝固成型、淋洗、上油、卷繞成筒、干燥后制成再生竹纖維素長(zhǎng)絲。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的高能射線是γ射線源或電子射線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于輻照吸收劑量為0.2～100kGy。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于輻照吸收劑量為0.5～50kGy。
5.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于輻照吸收劑量為2～10kGy。
6.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的含水量為20％～40％的N-甲基嗎啉氧化物的水溶液是將含水量為50％的N-甲基嗎啉氧化物的水溶液在減壓條件下濃縮而成。
7.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的抗氧化劑是沒(méi)食子酸丙酯、特丁基對(duì)苯二酚、二丁基羥基甲苯或丁基羥基茴香醚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學(xué)纖維制造業(yè)中再生竹纖維的制造方法。具體地說(shuō)系選用平均聚合度大于1000的市售造紙級(jí)竹漿粕為原料，通過(guò)高能射線輻照降聚處理，將處理后的竹漿粕經(jīng)粉碎后溶解在N－甲基嗎啉氧化物水溶液中，制成紡絲原液。該原液經(jīng)增壓后通過(guò)預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾，在70～110℃下經(jīng)噴絲頭噴出、在N－甲基嗎啉氧化物的水溶液中凝固成形、淋洗后，根據(jù)相應(yīng)的常規(guī)工藝制得各種規(guī)格的長(zhǎng)絲和短纖維。該方法直接使用平均聚合度高的造紙級(jí)竹漿粕為原料，省去了將造紙級(jí)竹漿粕加工為纖維級(jí)竹漿粕的多道工序，不僅使生產(chǎn)成本大大下降，還減少了污染，而且更多地保留了原生竹纖維的特色。
文檔編號(hào)D21H17/00GK1851115SQ200610026768
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者楊革生, 邵惠麗, 胡學(xué)超 申請(qǐng)人:東華大學(xué)