水溶性聚乙烯醇纖維及其製備工藝的製作方法

2023-04-29 01:30:26 3

專利名稱：：水溶性聚乙烯醇纖維及其製備工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種水溶性聚乙烯醇纖維。本發明還涉及該水溶性聚乙烯醇纖維的製備工藝，特別是水系溼法紡絲工藝。
背景技術：
：聚乙烯醇纖維所用原料聚乙烯醇的平均分子量為60000150000，熱分解溫度為200220。C，熔點為225230°C。聚乙烯醇纖維可用溼法紡絲和幹法紡絲製得。水溶性聚乙烯醇纖維是維綸差別化纖維的一種。日本是最早開發水溶纖維的國家。水溶性聚乙烯醇纖維可由常規溼法紡絲法、有機溶劑溼法紡絲、乾濕法紡絲、幹法紡絲、半熔融法紡絲等工藝來生產(李盛林，秦峰，水溶性聚乙烯醇纖維和聚乙烯醇幹法紡絲，維綸通訊，2004，24(4):7-11)。目前國內基本採用水系溼法紡絲，可獲得水溶溫度90~94°C，幹斷裂強度4.0cN/dtex,幹斷裂伸長率30±5%的聚乙烯醇水溶性纖維。其工藝流程為1、紡絲原液的製備過程為將聚合度8002000，醇解度8899mol。/。的聚乙烯醇100份經水洗後，與400600份淨化水一起加入到溶解釜中，在攪拌下於溫度98土2'C、壓力在-0.01-0.03^^3溶解3~4小時，然後將溶液加壓過濾、脫泡配製成紡絲原液；2、溼法紡絲過程為利用動力將紡絲原液(溫度98土2。C)經過計量泵從噴絲頭噴出(噴絲頭規格2400030000孔、孔徑0.05~0.1mm)，紡絲細流在接近於飽和的芒硝(Na2S04)凝固浴中凝固成初生纖維(浴溫4246。C)，經導輥拉伸和溼熱拉伸後進入熱處理過程；3、熱處理過程在緊張狀態下纖維通過電熱烘箱進行乾燥，經預熱後實施乾熱拉伸、熱定型，然後冷卻收縮、巻繞至絲軸車，切斷後用送棉風機送至後整理工序；4、紡絲後處理從送棉風機來的纖維通過整理醛化機，進行熱水巻曲、常溫水洗、上油，經開纖後進入烘乾機乾燥，最後打包成產品。上述現有方法工藝流程長，纖維經過二次乾燥，生產能耗高；整理醛化機和乾燥機為大型複雜設備，維修難度大，使產品含黃棉、汙棉等雜質，影響產品質量；且生產過程中纖維含少量鹽分，很難得到低溫水溶的纖維，不能滿足用戶的多種需求。上述方法生產9(TC水溶纖維時，水溶性聚乙烯醇纖維的特性參數如下幹斷裂強度為3.04.5cN/dtex;幹斷裂伸長率，27±7%;溶斷溫度，91~94°C;巻曲數，3.2~4.5個/25mm。中國專利申請公開說明書(申請號94103580.8)公布了水溶性纖維的溼法生產工藝，工藝過程為原料聚乙烯醇溶解、原液改性、一次過濾、脫泡、二次過濾、紡絲、熱處理、切斷、後處理(包括水洗、上油、千燥)、打包。該方法屬傳統的溼法紡絲工藝，其特徵在於將聚合度1800左右的聚乙烯醇通過化學方法進行降解處理，獲得原液聚合度800~1100，從而製得7590。C的水溶性聚乙烯醇纖維。纖維的巻曲方法有機械巻曲、熱水巻曲和熱風巻曲三種。目前國內水溶性聚乙烯醇纖維的溼法紡絲生產都採用熱水巻曲工藝，巻曲後纖維巻曲數只有35個/25mm。文獻報導，水溶性聚乙烯醇的幹法和乾濕法紡絲方法都採用熱風巻曲工藝，它是利用纖維的內部應變發生巻曲，其巻曲數比熱水巻曲有一定程度的提高，但均勻性不太好。目前機械巻曲工藝廣泛應用於滌綸、芳綸等其他纖維生產過程中，其巻曲工藝條件為溼巻、熱巻，即纖維在進入機械巻曲機之前通過熱水槽進行加熱處理，纖維在巻曲過程中含有大量水份，巻曲溫度為100~120°C。纖維的上油方法基本分為油浴上油和機械上油兩大類，而機械上油又可分為表面接觸式上油和噴油兩種。目前國內常規維尼綸纖維和水溶性聚乙烯醇纖維的上油方式都採用油浴上油，上油率控制在0.4%左右，油浴溫度30-40。C。目前機械上油工藝廣泛應用於滌綸、丙綸和腈綸等纖維生產過程中，其原理將纖維通過上油機的多組羅拉(羅拉表面浸在油槽中)，從而達到纖維表面上油的目的，或上油機安裝有幾對噴嘴，將油以霧狀的形式噴到通過上油機的纖維表面從而使絲束上油。
發明內容本發明水溶性聚乙烯醇纖維製備工藝包括以下過程紡絲原液的製備、溼法紡絲、熱處理過程和紡絲後處理，其中熱處理過程為(1)水洗採用逆流水洗法，纖維和軟水在水洗槽中逆流接觸，水洗溫度控制在20~40°C，纖維經水洗後芒硝附著率《1%;(2)預處理採用耐高溫水溶性油劑對纖維進行預處理，使纖維達到熱處理過程的工藝要求；(3)乾燥將纖維上含有的60~70%水份除去；(4)乾熱拉伸、定型乾燥後的纖維經預熱後實施乾熱拉伸，然後進行熱定型處理，乾熱拉伸12倍，熱定型溫度為220280°C，熱定型時間15分鐘；紡絲後處理過程為(1)上油纖維通過上油機進行上油；(2)巻曲採用機械巻曲工藝。纖維上油後經平整預處理，通過機械巻曲機進行機械巻曲。上述乾燥工藝中，纖維在緊張狀態下進行乾燥。油劑附著率可以根據需要調節。通過調整巻曲機的各項參數可以調節纖維巻曲數。本發明採用優化改進的溼法紡絲生產工藝，生產的纖維回潮後不發生收縮，尺寸穩定，纖維幹斷裂強度》5cN/dtex，幹斷裂伸長率10~20%，水溶溫度609(TC，單纖維纖度1.08dtex，巻曲數8~12個/25mm。以同樣的原料，採用現有的和本發明提供的工藝來生產水溶性纖維，所獲得的纖維的參數對比見下表。tableseeoriginaldocumentpage7該水溶性纖維可以生產長絲束或加工成毛條，與羊毛、棉條、麻和化學纖維混紡，製成高支紗或空心紗，或切斷成短纖維作無紡布、繡花底布和造紙等方面的多種用途。本發明具有以下優點1、在傳統溼法紡絲基礎上優化和縮短生產工藝流程，將二次乾燥變為一次乾燥，纖維能耗比傳統溼法下降3040%，製造成本下降800~1000元/噸。2、採用機械巻曲替代溫水巻曲工藝，使纖維的巻曲個數從3~4個/25mm提高到812個/25mm,且可以靈活調節巻曲個數，可滿足用戶不同用途的需要。3、採用機械上油工藝，纖維油劑附著率可靈活調節，使纖維可紡絲性更好，可滿足用戶不同用途的需要。4、採用改進後的生產工藝，所得纖維的質量更好，以同種規格聚乙烯醇為原料，纖維強度更高、收縮率更小、水溶溫度更低，且無雜棉、汙棉等雜質。具體實施例方式下面通過實施例對本發明進行具體的描述，有必要在此指出的是以下實施例只用於對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護範圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述
發明內容對本發明做出一些非本質的改進和調整。實施例1將聚合度1750±80，醇解度99mol。/。的聚乙烯醇32kg經水洗後，與168kg的淨化水加入溶解釜中，在攪拌下於溫度98土2'C，壓力-0.015Mpa，溶解3.5小時後，經過濾，常壓靜止脫泡68小時，製得紡絲原液在溫度98±0.5°C，經計量泵計量後，通過孔徑0.07mm、30000孔的噴絲頭噴出，在44士rC的芒硝浴中凝固成初生纖維，經導輥拉伸2.5倍，溼熱拉伸1.6倍，絲束通過軟水槽洗去芒硝，經預處理後進入22025(TC的烘箱中乾燥，然後經過預熱、22028(TC乾熱拉伸和熱定型，幹拉倍數1.3倍，再經機械上油、機械巻曲，製得水溶性纖維的幹斷裂強度為7.5cN/dtex，單纖線密度l.ldtex，幹斷裂伸長率10~16%，水溶溫度859(TC。對比實施例l，以相同規格聚乙烯醇為原料，採用傳統溼法紡絲工藝所得纖維幹斷裂強度3.04.5cN/dtex，幹斷裂伸長率1836%，水溶溫度9295°C。且新工藝所得成品纖維生產能耗下降了32%，製造成本下降800元/噸。實施例2將聚合度1200±50，醇解度97mol。/。的聚乙烯醇40kg經水洗後，與160kg的淨化水加入溶解釜中，在攪拌下於溫度98士2-C，壓力-0.012Mpa，溶解3小時後，經過濾，常壓脫泡68小時，製得紡絲原液於溫度98土0.5°C，經計量泵計量後，通過孔徑為0.08mm，24000孔的噴絲頭噴出，經44士1T:的芒硝浴中凝固成初生纖維，經導輥拉伸2.4倍，溼熱拉伸1.5倍，絲束通過軟水槽洗去芒硝，經預處理後進入22025(TC的烘箱中乾燥，然後經過預熱、22028(TC乾熱拉伸和熱定型，幹拉倍數1.25倍，再經機械上油、機械巻曲，獲得纖維幹斷裂強度6.3cN/dtex,單纖線密度1.5dtex，幹斷裂伸長率1218°/。，水溶溫度78~84°C。對比實施例2，以相同規格聚乙烯醇為原料，採用傳統溼法紡絲工藝，所得纖維幹斷裂強度3.04.5cN/dtex，幹斷裂伸長率2036%，水溶溫度879(TC。且新工藝所得成品纖維生產能耗下降了35%，製造成本下降900元/噸。實施例3將聚合度800±50，醇解度88mol。/。的聚乙烯醇35kg經水洗後，與165kg的淨化水加入溶解釜中，在攪拌下於溫度98士2t:，壓力-0.014Mpa，溶解3小時後，經過濾，常壓脫泡68小時，製得紡絲原液在溫度98士0.5°C，經計量泵計量後，通過孔徑為0.08mm,30000孔的噴絲頭噴出，經44士rC的芒硝浴中凝固成初生纖維，經導輥拉伸2.4倍，溼熱拉伸1.5倍，絲束通過軟水槽洗去芒硝，經預處理後進入220250'C的烘箱中乾燥，然後經過預熱、22028(TC乾熱拉伸和熱定型，幹拉倍數1.2倍，再經機械上油、機械巻曲，獲得纖維幹斷裂強度5.8cN/dtex，線密度1.6dtex，幹斷裂伸長率13~20%，水溶溫度70~74°C。對比實施例3，以相同規格聚乙烯醇為原料，採用傳統溼法紡絲工藝，所得纖維幹斷裂強度3.04.5cN/dtex，幹斷裂伸長率2236%，水溶溫度S386'C。且新工藝所得成品纖維生產能耗下降了38%，製造成本下降980元/噸。權利要求1、水溶性聚乙烯醇纖維，它是由包括以下工藝過程製備的紡絲原液的製備、溼法紡絲、熱處理過程和紡絲後處理，其特徵在於熱處理過程為(1)水洗採用逆流水洗法，纖維和軟水在水洗槽中逆流接觸，水洗溫度控制在20～40℃，纖維經水洗後芒硝附著率≤1％；(2)預處理採用耐高溫水溶性油劑對纖維進行預處理，使纖維達到熱處理過程的工藝要求；(3)乾燥將纖維上含有的60～70％水份除去；(4)乾熱拉伸、定型乾燥後的纖維經預熱後實施乾熱拉伸，然後進行熱定型處理，乾熱拉伸1～2倍，熱定型溫度為220～280℃，熱定型時間1～5分鐘；紡絲後處理過程為(1)上油纖維通過上油機進行上油；(2)捲曲採用機械捲曲工藝，纖維上油後經平整預處理，通過機械捲曲機進行機械捲曲。2、水溶性聚乙烯醇纖維製備工藝，包括以下過程紡絲原液的製備、溼法紡絲、熱處理過程和紡絲後處理，其中熱處理過程為(1)水洗採用逆流水洗法，纖維和軟水在水洗槽中逆流接觸，水洗溫度控制在20~40°C，纖維經水洗後芒硝附著率《1%;(2)預處理採用耐高溫水溶性油劑對纖維進行預處理，使纖維達到熱處理過程的工藝要求；(3)乾燥將纖維上含有的60~70%水份除去；(4)乾熱拉伸、定型乾燥後的纖維經預熱後實施乾熱拉伸，然後進行熱定型處理，乾熱拉伸12倍，熱定型溫度為22028(TC，熱定型時間1~5分鐘；紡絲後處理過程為(1)上油纖維通過上油機進行上油；(2)巻曲採用機械巻曲工藝；纖維上油後經平整預處理，通過機械巻曲機進行機械巻曲。3、水溶性聚乙烯醇纖維，其特徵在於以聚合度8002400，醇解度8899mol。/Q的聚乙烯醇為原料製備水溶性聚乙烯醇纖維時，其纖維幹斷裂強度》5cN/dtex，幹斷裂伸長率10~20%，水溶溫度6090。C，單纖維纖度1.08dtex，巻曲數812個/25mm。4、權利要求1所述的水溶性聚乙烯醇纖維的用途，其特徵在於該纖維用於生產長絲束或加工成毛條，與羊毛、棉條、麻或化學纖維混紡，製成高支紗或空心紗，或切斷成短纖維作無紡布、繡花底布或造紙。全文摘要本發明涉及一種水溶性聚乙烯醇纖維及其製備方法。本發明提供的水溶性聚乙烯醇纖維具有如下特性參數纖維幹斷裂強度≥5cN/dtex，幹斷裂伸長率10～20％，水溶溫度60～90℃，單纖維纖度1.0～8dtex，捲曲數8～12個/25mm。本發明克服現有方法工藝流程長，纖維經過二次乾燥，生產能耗高的缺點，而且所製備的水溶性聚乙烯醇纖維的性能有所提高。文檔編號D01F6/14GK101177800SQ20061003253公開日2008年5月14日申請日期2006年11月6日優先權日2006年11月6日發明者伍龍飛,劉永傑,輝吳,周浩然,周金華,尹飛奇,宏張,田仁主,賀前榮,賀正龍,龍子武申請人:湖南省湘維有限公司