專利名稱：成型的纖維制品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成形的纖維制品的制造方法，其中纖維素氧化胺溶液被加壓通過(guò)噴絲頭或隙縫，然后通過(guò)一段空氣間隙處理，最后在紡絲浴中凝固。
已經(jīng)知道，工作特性良好的纖維只能從完成“纖維結(jié)構(gòu)”的高聚物得到(UI Imann，第5版，卷A10，456)。為此，尤其需要使聚合物中的纖維微取向區(qū)，如纖條體，排列成行。這種取向由制造方法確定，并以物理式物理化學(xué)方法為基礎(chǔ)。很多情況下，通過(guò)拉伸進(jìn)行這種取向。
實(shí)現(xiàn)這種拉伸的工藝步驟以及進(jìn)行拉伸的條件兩者決定所得纖維的特性。在熔融紡絲中，纖維是處于熱塑性狀態(tài)被拉伸，此時(shí)分子仍然是可移動(dòng)的。溶解后的聚合物既可干法紡絲也可濕法紡絲。在干法紡絲中，隨溶劑逸出或蒸發(fā)發(fā)生拉伸;擠入紡絲浴的纖絲在凝固期間被拉伸。這類方法是已知的而且已作了充分的說(shuō)明。然而，所有這些情況下，重要的是，從液態(tài)(不管是否是熔體或溶液)過(guò)渡到固態(tài)均以這樣一種方式發(fā)生，即在形成纖絲期間也可獲得聚合物鏈或聚合物鏈?zhǔn)鴪F(tuán)(換言之如纖條體，原纖維等)的取向。
在干法紡絲中，有幾種備有的可能方法來(lái)防止溶劑從纖絲突然蒸發(fā)。
在濕法紡絲中，聚合物極快凝固的問(wèn)題(如纖維素氧化胺溶液的情況下)至今只能通過(guò)結(jié)合干法紡絲和濕法紡絲來(lái)解決。
因此已知把聚合物溶液通過(guò)一段空氣間隙引入促凝劑。歐洲專利EP-A-295672敘述了芳香族聚酰胺(aramid)纖維的制造方法，該方法是將聚合物溶液通過(guò)一段空氣間隙引入一種非凝固介質(zhì)，再被拉伸，然后加以凝固。
東德專利218121是針對(duì)氧化胺中的纖維素利用一段空氣間隙的紡絲，所提供的裝置可防止粘結(jié)。
按照美國(guó)專利4501886，三醋酸纖維素溶液是利用一段空氣間隙紡絲。
美國(guó)專利3415645也介紹了采用干-濕紡絲法從溶液中制備芳族聚酰胺。
采用所有這些方法，在空氣間隙中均獲得某種程度的取向，這是因?yàn)檫@些方法使粘性溶液通過(guò)一個(gè)小孔向下流動(dòng)，由于重力作用于溶液的顆粒，從而導(dǎo)致發(fā)生取向。如果聚合物溶液的擠出速度和纖絲的行進(jìn)速度被調(diào)節(jié)到使發(fā)生拉伸的話，甚至還可以提高這種利用重力的取向。
奧地利專利387792(或其相同的美國(guó)專利4246221和美國(guó)專利4416698)也介紹了這種類型的一種方法。先制成纖維素的NMMO和水的溶液(NMMO＝N-甲基嗎啉-N-氧化物)，再在空氣間隙中加以拉伸，然后使其凝固。拉伸發(fā)生在至少為3的拉伸比。
這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是在改變成形制品特性的能力方面缺乏適應(yīng)性。為了得到合適的織物性能要求一個(gè)最低的紡絲拉伸比。在拉伸比很低的情況下，僅能獲得很普通的織物纖維特性，這意味著如在纖維生產(chǎn)中達(dá)到的平均韌度(即纖維強(qiáng)度及纖維伸長(zhǎng)的乘積)很差。另一個(gè)缺點(diǎn)是所謂的行進(jìn)速度/噴絲口速度響應(yīng)的影響(見(jiàn)Navard，Haudin“Spinning of a Cellulose N-Methylmorpholine-N-Oxide Solution”，Polymer Proeess Engineering 3(3)，291(1985))，這會(huì)導(dǎo)致纖維直徑不規(guī)則，這種影響越大，紡絲的拉伸比越大。最后，別的缺點(diǎn)是實(shí)際上成形僅發(fā)生在空氣間隙中。后面的成形則是很難辦到的?？赡艿漠a(chǎn)品的變化范圍顯然因此受到限制。由于本發(fā)明方法會(huì)獲得很大的適應(yīng)性，接著影響產(chǎn)品的特性將是合乎需要的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是克服這些缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明采用上文最初所述的這類方法便可達(dá)到這個(gè)目的，在那種方法中，行進(jìn)速度同噴絲孔出口速度之比至多為1，而且成形制品是在凝固之后被拉伸或深拉。
按照本發(fā)明，紡絲物料的行進(jìn)速度因此低于(或至多等于)噴絲孔出口速度(紡絲速度)，從而不能發(fā)生拉伸。于是纖維素在紡絲浴中凝固之前保持在相對(duì)未取向的狀態(tài)。由于在凝固前或凝固時(shí)的取向越低，影響以后的特性的可能性也就越大，這種狀態(tài)是有利的。因?yàn)槿∠虻?，凝固后的纖維素具有彈性，幾乎類似于橡膠。按照本發(fā)明，這種纖維素然后可以被拉伸或深拉以達(dá)到所要求的特性;于是便確保了所要追求的適應(yīng)性。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，由于不再有拉伸，空氣間隙可以做成幾乎如所希望的那樣短，其結(jié)果是，即使紡絲的噴絲口具有很高的孔密度，也不會(huì)有鄰近纖維粘連的危險(xiǎn)。在大規(guī)模生產(chǎn)中因提高孔密度可大大提高生產(chǎn)率，因此這也是本發(fā)明的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。
參照下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明實(shí)施例1行進(jìn)速度同噴絲扳出口速度比小于1的纖維的制造(對(duì)照試驗(yàn))將13%的纖維素NMMO溶液(由ICP制造的Viskokraft型纖維素，10%H2O，77%NMMO，0.1%草酸作穩(wěn)定劑)加壓通過(guò)帶100孔的噴絲扳(孔徑各為130μm)。噴出速度為16.5克/分;所得的噴出速度因此為10.35米/分。100條纖絲通過(guò)一段8毫米長(zhǎng)的空氣間隙處理，然后以6米/分的速度通過(guò)15厘米長(zhǎng)的紡絲浴(溫度2℃，NMMO濃度5%)。行進(jìn)速度同噴絲扳出口速度之比因此為0.58。
所得纖維的韌度為11.8cN/tex，伸長(zhǎng)為77.5%。該伸長(zhǎng)值是很高的;這證實(shí)該纖維素處于比較無(wú)序的狀態(tài)。
實(shí)施例2纖維凝固后在空氣中拉伸本試驗(yàn)采用實(shí)施例1同樣的步驟。不過(guò)，本實(shí)施例中于紡絲浴之后即凝固之后，將纖維以6米/分的速度卷繞在一根導(dǎo)絲輥上，絲束又以13米/分的速度卷繞在第二根導(dǎo)絲輥上。因此拉伸共計(jì)117%。纖維的拉伸百分?jǐn)?shù)在本文中是指(最終長(zhǎng)度減去最初長(zhǎng)度)除以最初長(zhǎng)度，再乘以100。由此所得纖維的韌度為22.4cN/tex，伸長(zhǎng)為15.3%。
實(shí)施例3纖維凝固后在水中拉伸仍按實(shí)施例1，將纖維以6米/分的速度通過(guò)紡絲浴(行進(jìn)速度同噴絲扳出口速度之比為0.58)，然后通過(guò)80厘米長(zhǎng)的用水的拉伸浴(溫度77℃)。第二根導(dǎo)絲輥具有不同的速度V。所得纖維具有以下的性能V 拉伸 纖度 經(jīng)改善 經(jīng)改善米/分 % dtex 的韌度 的伸長(zhǎng)cN/tex %14 133 32.4 19.7 17.521 250 10.3 22.3 9.2實(shí)施例4行進(jìn)速度同噴絲扳出口速度比大于1的纖維的制造(對(duì)照試驗(yàn))將13%的纖維素NMMO溶液(由ICP制造的Viskokraft型纖維素，10%水，77%NMMO，0.1%草酸作穩(wěn)定劑)加壓通過(guò)帶100孔的噴絲扳(孔徑各為70um)。輸送速度為5.1克/分，相當(dāng)于噴絲孔出口速度為11.1米/分。第一導(dǎo)絲輥的行進(jìn)速度為33.3米/分，這意味著行進(jìn)速度同噴線孔出口速度之比為3.0。按照第一導(dǎo)絲輥的速度將纖絲通過(guò)紡絲浴，溶溫為33℃，其中NMMO濃度為10%。隨后的拉伸浴浴溫為79℃，其中NMMO濃度為9%。拉伸浴之后的第二導(dǎo)絲輥具有46.9米/分的拉伸速度，這意味著拉伸共計(jì)41%。
所得纖維的織物特性纖度3.5dtex經(jīng)改善的韌度25cN/tex經(jīng)改善的伸長(zhǎng)8.8%行進(jìn)速度同噴絲孔出口速度之比大于1時(shí)，纖維基本上仍然能被拉伸，但是不能達(dá)到實(shí)施例2-4所記錄的程度實(shí)施例5薄片的制造將9%的纖維素NMMO溶液(由Procter & Gamble制造的Buckeye V5型纖維素，12%水，79%NMMO，0.1%草酸作穩(wěn)定劑)加壓通過(guò)一個(gè)狹縫形噴絲口(間隙50um，長(zhǎng)30毫米)。噴出速度為21.3克/分，相當(dāng)于出口速度為11.7米/分。噴出的溶液然后通過(guò)一段7毫米長(zhǎng)的空氣間隙拉伸，然后利用第一導(dǎo)絲輥以6米/分的速度使其通過(guò)15厘米長(zhǎng)的紡絲浴(浴溫24℃，NMMO濃度20%)。行進(jìn)速度同出口速度之比因此為0.51。按照同樣的操作，使薄片通過(guò)80厘米長(zhǎng)的拉伸浴(浴溫90℃;NMMO濃度20%)并通過(guò)第二導(dǎo)絲輥(速度11米/分)加以拉伸。因此拉伸共計(jì)83%。經(jīng)洗滌和干燥的薄片的特性為厚度10μm;強(qiáng)度200N/mm;伸長(zhǎng)6.5%。
實(shí)施例6成形制品的制造制造類似于實(shí)施例5的薄片，但未經(jīng)拉伸，即薄片在第一導(dǎo)絲輥之后便給取下。將它在未拉伸狀態(tài)用玻璃捧深拉3毫米，并經(jīng)洗滌和干燥，由此得到尺寸穩(wěn)定的成形制品。
權(quán)利要求
一種制備纖維素成形制品的方法，其中纖維素氧化胺溶液被加壓通過(guò)噴絲頭或間隙，然后通過(guò)一段空氣間隙處理，最后在紡絲浴中凝固，其特征在于行進(jìn)速度同噴絲孔出口速度之比至多為1，而且成形制品是在凝固之后被拉伸或深拉的。
全文摘要
為了制備纖維素成型制品，將纖維素氧化胺溶液加壓通過(guò)噴絲頭或間隙，然后通過(guò)一段空氣間隙處理，最后在紡絲浴中凝固。按照本發(fā)明，拉伸不在空氣間隙中實(shí)現(xiàn)，即行進(jìn)速度同噴絲孔出口速度之比至多為1；僅在凝固之后纖維才被拉伸或深拉。
文檔編號(hào)C09K3/32GK1063726SQ9210014
公開(kāi)日1992年8月19日 申請(qǐng)日期1992年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月9日
發(fā)明者雷夢(mèng)德·朱考微克, 海恩里奇·伏格, 笛特·艾辛格 申請(qǐng)人:林茨股份公司