專利名稱：由造紙級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竹漿粕直接生產(chǎn)再生竹纖維的方法。
背景技術(shù)：
我國是一個竹子生長十分普遍、竹子資源豐富的國家，素有“竹子王國”之稱，竹林面積約為500多萬公頃，占世界總量的30％；并且竹子生長迅速，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。
將竹材通過粉碎、蒸煮、除砂、精制、多段漂白等工序處理后可制得造紙級竹漿粕，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)，不宜直接用來進(jìn)行紡絲加工。通常要對造紙級竹漿粕進(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竹漿粕后，方能用于加工成纖維。ZL02112175.3公開了將造紙級竹漿粕變性生產(chǎn)成可溶性纖維級竹漿粕的生產(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，若采用纖維級竹漿粕為原料制造再生竹纖維，勢必導(dǎo)致纖維的價格偏高。此外，該專利公開的生產(chǎn)工藝會產(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，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，但采用纖維級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竹漿粕為原料通過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)增壓后通過預(yù)過濾器過濾，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)增壓后通過兩道預(yù)過濾器過濾，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食子酸丙酯、特丁基對苯二酚、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、目前市場上造紙級竹漿粕售價僅為纖維級竹漿粕售價的三分之一左右，因此，本發(fā)明制得的竹纖維與以纖維級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)明采用高能輻射對造紙級竹漿粕進(jìn)行處理，不僅工藝流程短、對環(huán)境無污染，而且處理成本低。
3、本發(fā)明可以通過控制高能輻射的吸收劑量在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)造紙級竹漿粕的平均聚合度，滿足不同用途的纖維對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)明采用兩道過濾來加強(qiáng)對紡絲原液的過濾，過濾方式簡易可行，解決了造紙級竹漿粕雜質(zhì)含量較高對紡絲的不良影響，保證了紡絲液的質(zhì)量，使得紡絲液的可紡性明顯改善。
具體實施例方式
通過以下實施例將有助于理解本發(fā)明，但不限于本發(fā)明的內(nèi)容。
實施例1將平均聚合度為1200的市售造紙級竹漿粕放入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，同時加入125g沒食子酸丙酯。開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小時后，當(dāng)抽出的水量達(dá)到20Kg時，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的氮氣壓入增壓泵，經(jīng)增壓泵增壓后，通過過濾精度為40μm的第一道燭形預(yù)過濾器過濾以及過濾精度為20μm的第二道燭形預(yù)過濾器過濾后進(jìn)入計量泵，由1000孔×Φ0.15mm噴絲頭噴出，噴出的原液細(xì)流經(jīng)過長度為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)伸長率為10％的再生竹纖維。
實施例2將平均聚合度為1200的市售造紙級竹漿粕放入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，同時加入125g沒食子酸丙酯。開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小時后，當(dāng)抽出的水量達(dá)到20Kg時，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的氮氣壓入增壓泵，經(jīng)增壓泵增壓后，通過過濾精度為40μm的第一道燭形預(yù)過濾器過濾以及過濾精度為20μm的第二道燭形預(yù)過濾器過濾后進(jìn)入計量泵，由1000孔×Φ0.15mm噴絲頭噴出，噴出的原液細(xì)流經(jīng)過長度為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)伸長率為9％的再生竹纖維。
實施例3將實施例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的氮氣壓入增壓泵，經(jīng)增壓泵增壓后，通過過濾精度為40μm的第一道燭形預(yù)過濾器過濾以及過濾精度為20μm的第二道燭形預(yù)過濾器過濾后進(jìn)入計量泵，由36孔×Φ0.15mm噴絲頭噴出，噴出的原液細(xì)流經(jīng)過長度為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)伸長率為10％的再生竹纖維素長絲。
實施例4與實施例1基本相同，只是將抗氧劑125g沒食子酸丙酯換成125g特丁基對苯二酚。制得的再生竹纖維線密度為1.9dtex、干強(qiáng)為3.4cN/dtex、干態(tài)伸長率為10％的。
對比例1將未經(jīng)輻照處理的平均聚合度為1200的造紙級竹漿粕切成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，同時加入125g沒食子酸丙酯。開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小時后，當(dāng)抽出的水量達(dá)到20Kg時，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)伸長率為6.5％。
權(quán)利要求
1.一種由造紙級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)增壓后先后通過兩道預(yù)過濾器過濾，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)增壓后先后通過兩道預(yù)過濾器過濾，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食子酸丙酯、特丁基對苯二酚、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。具體地說系選用平均聚合度大于1000的市售造紙級竹漿粕為原料，通過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)增壓后通過預(yù)過濾器過濾，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)格的長絲和短纖維。該方法直接使用平均聚合度高的造紙級竹漿粕為原料，省去了將造紙級竹漿粕加工為纖維級竹漿粕的多道工序，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D21H17/00GK1851115SQ200610026768
公開日2006年10月25日 申請日期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 申請人:東華大學(xué)