本發(fā)明涉及一種再生纖維素纖維的永久卷曲定形和烘干設備組，以及采用該組設備與現(xiàn)有設備組合制作永久卷曲毛型纖維條的直接制條系統(tǒng)，以及基于所述系統(tǒng)的永久卷曲毛型纖維條的直接制條方法。

背景技術：

再生纖維素纖維因其具有易于紡織加工、抗靜電、穿著舒適、吸濕透氣性好等優(yōu)良性能，自二十世紀初以來已經(jīng)在多個領域都有廣泛的應用。再生纖維素纖維是以天然纖維素為原料，經(jīng)一系列的物理或化學變化形成粘稠的液體后，通過一定的紡絲工藝紡制而成的，第一代是普通粘膠纖維。

粘膠紡絲工藝是使紙漿中的纖維素在NaOH溶液中進行溶脹形成纖維素鈉，然后經(jīng)過氧化后再與CS2進行反應，生成纖維素黃酸酯，最后在稀NaOH溶液中進行紡絲，將紡出的絲條通過凝固浴中發(fā)生化學反應，將纖維素黃酸酯還原為纖維素而得到粘膠纖維。這種粘膠纖維生產(chǎn)過程冗長復雜，生產(chǎn)效率低，副反應產(chǎn)物多，會產(chǎn)生大量硫化氫、二硫化碳等有毒氣體和含鋅廢水，污染相當嚴重。目前更加環(huán)保先進的工業(yè)化生產(chǎn)技術是Lyocell(萊賽爾)生產(chǎn)工藝，即N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)溶劑法生產(chǎn)工藝。

Lyocell生產(chǎn)工藝是使用N-甲基嗎啉N-氧化物(NMMO)有機溶劑的水溶液，將纖維素進行溶解，攪拌均勻，將過濾后的溶液在密閉油浴內(nèi)進行加熱，最后將形成的濃溶液進行噴絲，再經(jīng)過凝固浴和水洗工序后，經(jīng)拉伸而紡成Lyocell纖維。這種Lyocell纖維的整個生產(chǎn)工藝過程為物理過程，無毒、無污染、Lyocell產(chǎn)品使用后可生物降解，所用溶劑NMMO無毒且回收率達到99％以上，不會對環(huán)境造成污染，是一種“綠色生產(chǎn)工藝”。

在Lyocell纖維長絲束加卷曲方面，目前只有產(chǎn)生臨時卷曲的辦法，參見發(fā)明專利“Fiber production process and fiber produced thereby”(Jim，Robert Robinson，WO 95/24520)。該發(fā)明里提出了一種使?jié)駶櫟腖yocell纖維長絲束通過含有蒸汽裝置的填塞箱后，能使Lyocell纖維產(chǎn)生一定的卷曲。雖然說這種方法能產(chǎn)生較多個數(shù)的卷曲，但是這種方法產(chǎn)生的卷曲并不能被稱為永久卷曲。因為它不包含任何能夠產(chǎn)生永久卷曲的措施，纖維素纖維的熱濕定形卷曲在后續(xù)的紡紗過程中非常容易消失；并且當纖維條經(jīng)過再次潤濕后，卷曲幾乎會全部消失。

毛精紡行業(yè)的原材料必須是毛型纖維條。至今為止，粘膠纖維和Lyocell纖維等再生纖維素纖維的制條，一直以傳統(tǒng)的毛纖維須條制造工藝進行生產(chǎn)，即首先將纖維素長絲切斷為毛型短纖維，再用喂毛機、和毛機、開松機、梳毛機、針梳機等多機臺組成的生產(chǎn)線進行制條，主要缺陷是生產(chǎn)工藝流程長、成本高，并且容易產(chǎn)生毛粒，給后道加工帶來困難。

化學纖維紡絲成型后原本是長纖維，切斷再梳理制條的加工路線顯然不夠經(jīng)濟合理，所以，熔體紡絲的合成纖維領域誕生出牽切制條技術。牽切制條是將合纖長絲束先加卷曲，使其具有蓬松性容易被針梳機控制，再進入牽切制條設備組加工成毛型纖維條供毛紡廠使用。由于在現(xiàn)有生產(chǎn)線上再生纖維的長絲束是潤濕的平直或無卷曲長絲，不能直接用現(xiàn)有牽切制條設備組加工毛型纖維條。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：研究開發(fā)一種再生纖維素纖維紡絲后直接制造毛型纖維條的工藝技術，可大幅度優(yōu)化現(xiàn)有工藝流程，降低成本，提高產(chǎn)品質量。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的一個技術方案是提供了一種永久卷曲定形和烘干設備組，其特征在于，包括：

助劑整理設備，長絲束喂入助劑整理設備后通過N浸N軋使其充分吸收纖維素纖維的定形助劑溶液，N≥1；

擠壓定型裝置，用于通過物料擠壓和高溫作用使得含有定形助劑溶液的長絲束在定形助劑作用下形成永久卷曲。

優(yōu)選地，還包括脫水軋車，用于將長絲束攜帶的水浴清洗液體擠軋干凈后送入所述助劑整理設備。

優(yōu)選地，還包括洗滌裝置，用于將所述擠壓定型裝置輸出的永久卷曲的長絲束表面多余的定形助劑溶液清洗掉。

優(yōu)選地，還包括整理箱，用于給永久卷曲的長絲束添加潤滑劑和柔軟劑。

優(yōu)選地，還包括烘干裝置，用于將永久卷曲的長絲束烘干。

優(yōu)選地，所述助劑整理設備包括N個助劑槽及N個脫液槽，每一道浸、軋分別對應一個助劑槽及一個脫液槽，長絲束被喂入所述助劑整理設備后，先由羅拉將所述長絲束壓入助劑槽，再被送入脫液槽內(nèi)的至少一對擠壓羅拉，從而完成一道浸、軋。

本發(fā)明的另一個技術方案是提供了一種永久卷曲毛型纖維條的直接制條系統(tǒng)，包括：

紡絲設備組，用于產(chǎn)生長絲束，其特征在于還包括：

上述的永久卷曲定形和烘干設備組，用于將長絲束加工為永久卷曲的長絲束；

牽切直接成條設備組，用于將所述永久卷曲定形和烘干設備組產(chǎn)出的永久卷曲的長絲束制成具有永久卷曲的毛型短纖維的須條。

本發(fā)明的另一個技術方案是提供了一種永久卷曲毛型纖維條的直接制條方法，其特征在于，采用上述的永久卷曲毛型纖維條的直接制條系統(tǒng)，包括如下步驟：

將紡絲設備組產(chǎn)出的長絲束喂入所述永久卷曲定形和烘干設備組，長絲束在所述永久卷曲定形和烘干設備組內(nèi)，先由助劑整理設備將其N浸N軋，使長絲束充分吸收纖維素纖維的定形助劑溶液，隨后含有定形助劑的長絲束在所述擠壓裝置中，經(jīng)過物理擠壓和一定時間的高溫作用，使長絲束在定形助劑作用下形成永久卷曲，由牽切直接成條設備組將永久卷曲的長絲束制成具有永久卷曲的毛型短纖維的須條。

優(yōu)選地，所述長絲束出了所述擠壓裝置后還要經(jīng)過烘干裝置，由烘干裝置將永久卷曲的長絲束烘干，使得滿足所述牽切直接成條設備組的要求。

優(yōu)選地，所述長絲束出了所述擠壓裝置后還要經(jīng)過整理箱，給所述長絲束添加潤滑劑和柔軟劑，使得長絲束柔滑、不起靜電、不發(fā)毛，隨后再經(jīng)由所述烘干裝置進入所述牽切直接成條設備組。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)給出了一種永久卷曲毛型纖維條的直接制條技術路線，用于濕法紡絲再生纖維素纖維紡絲成型后直接制作具有永久卷曲的毛型纖維須條，填補了濕法紡絲纖維直接制條設備技術的空缺，縮短了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本和毛粒等產(chǎn)品疵點，提高了產(chǎn)品質量和工作效率，并且設備簡單，與現(xiàn)有設備連接方便。

(2)同時也彌補了現(xiàn)有再生纖維素纖維不包含永久卷曲的缺陷，可以使纖維更像動物纖維的毛絨類，能更好地滿足毛紡行業(yè)等需要。

附圖說明

圖1為永久卷曲毛型纖維須條的直接制條工藝流程圖

圖2為助劑整理設備的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

結合圖1，本發(fā)明提供的從紡絲到制成毛型纖維條的工藝流程和設備配置如圖1所示，包括3組設備：Lyocell紡絲設備組、永久卷曲定形和烘干設備組、牽切直接成條設備組。本發(fā)明在現(xiàn)有紡絲生產(chǎn)線的水浴清洗工序后，增加一組能使纖維產(chǎn)生永久卷曲的永久卷曲定形和烘干設備組，將潤濕的平直長絲束加工成帶有永久卷曲的蓬松干態(tài)長絲束，可以用現(xiàn)有牽切設備制作毛型纖維條。并且永久卷曲是再生纖維素纖維前所未有的形態(tài)結構和特性，纖維的仿毛效果會更加逼真，纖維制品性能會更上一層樓。各組設備的結構及整體工藝流程如下：

(1)Lyocell紡絲設備組：可以采用現(xiàn)有設備，分別從進料口1和進料口2中喂入纖維素原料和NMMO的水溶液進入混合箱3中進行混合。纖維素原料被溶解后形成粘稠的溶液，再經(jīng)過濾裝置4過濾后，將濾液通過噴絲板5進行擠壓紡絲。紡出的連續(xù)長絲經(jīng)過凝固浴6，將長絲中的溶劑進行萃取后集束，再經(jīng)過羅拉7的牽伸作用，進入到水浴裝置8中清洗，經(jīng)多次水浴清洗后得到的長絲束9，即為潤濕狀態(tài)的平行排列Lyocell長纖維絲束。水浴清洗裝置可以有多個，根據(jù)纖維素的種類、紡絲速度等進行選擇。從凝固浴6和水浴裝置8中，可以將溶液中的NMMO進行提取、純化后回收，再次喂入進料口2中進行循環(huán)使用。

(2)永久卷曲定形和烘干設備組：包括脫水軋車10、助劑整理設備11、擠壓定型裝置12、水洗裝置13、整理箱15和烘干裝置16，是本發(fā)明首次提出的一種設備及技術。潤濕狀態(tài)的平直長絲束9經(jīng)過這組設備加工后成為具有永久卷曲的干燥Lyocell長絲束17。

脫水軋車10的作用是將長絲束9上攜帶的水浴清洗液體擠軋干凈，以便纖維在下一步中能夠充分吸收卷曲定形助劑溶液。

助劑整理設備11的作用是使長絲束充分吸收纖維素纖維的定形助劑溶液，以便纖維與后續(xù)加工配合能產(chǎn)生永久性的卷曲效果。主要包含：喂入羅拉21、導輥23、助劑槽22、脫液槽24和輸出羅拉25等，參見圖2。長絲束9通過喂入羅拉21喂入到助劑整理設備11的助劑槽22中，助劑槽22中的羅拉將長絲束9壓入助劑槽22，讓長絲束9浸潤助劑溶液后，被導輥23引導到帶有一對擠壓羅拉的脫液槽24中進行脫液。經(jīng)過這一浸一軋，纖維吸收了一定量的助劑，即纖維中包含的部分水分被助劑槽中的定形助劑溶液取代。為增強卷曲的永久定形效果，可以在輸出羅拉25后再配置1-3個助劑槽和脫液槽，再進行1-3道浸、軋，讓定形助劑溶液充分替換纖維中的水分，定形助劑的浸、軋道數(shù)根據(jù)助劑的不同而有所不同。在此加工過程中，助劑槽22中的溶液越來越少，而脫液槽24中的溶液越來越多，并且脫液槽24中的溶液濃度低。所以，間隔一定時間后，將脫液槽24中溶液導出，加入新助劑后補入助劑槽22。助劑槽22中的永久定形助劑可以是醛(酰)胺縮合樹脂、多元羧酸或者檸檬酸等溶液或者之間的復配。脫液槽24中的軋液率在30％-130％之間，根據(jù)定形助劑的不同而有所不同。

擠壓定型裝置12的作用是使含有定形助劑的長絲束9在擠壓裝置中，經(jīng)過物理擠壓和一定時間的高溫作用，使長絲在定形助劑作用下形成永久卷曲，當再次潤濕時，卷曲不會消失。含有定形助劑的濕態(tài)長絲束26，被輸出羅拉25引導進入擠壓定型裝置12。擠壓定型裝置12可以是蒸汽填塞箱等現(xiàn)有設備，如Seydel公司的C.S.R連續(xù)式汽蒸機，也可以是刀片或羅拉超喂擠壓裝置，如發(fā)明專利“Fiber production process and fiber produced thereby”(Jim，Robert Robinson，WO 95/24520)。現(xiàn)有擠壓定型裝置中所用的蒸汽可以換為干熱風，因為濕態(tài)纖維受熱后本身會產(chǎn)生水蒸汽。擠壓定型裝置12中的溫度在60℃-200℃之間，長絲束在擠壓定型裝置12中停留的時間在1min-20min，二者的具體取值與定形助劑的種類有關。經(jīng)過擠壓定型裝置12加工后的條子含有永久卷曲，卷曲數(shù)在1-15個/厘米之間，具體與擠壓定型裝置12的喂入速度等工藝有關。

洗滌裝置13的作用是清洗掉纖維表面多余的定形助劑，以便得到含有永久卷曲純凈長絲束14。這些助劑并未與纖維素大分子發(fā)生交聯(lián)，只是黏附在纖維表面。洗滌裝置13可以有數(shù)個連續(xù)排列，具體使用道數(shù)根據(jù)定形助劑種類和成品纖維中允許殘留的助劑量而定。洗滌裝置13的機械結構可以類似水浴裝置8，最后設置脫水軋車，充分擠去纖維上附著的水分。

整理箱15的作用是給長絲束添加潤滑劑和柔軟劑，有助于纖維柔滑、不起靜電、不發(fā)毛，有利于后續(xù)牽切工序的順利進行。整理箱15可以用現(xiàn)有設備。

烘干裝置16的作用是對含有永久卷曲的濕態(tài)長絲束進行烘干，得到含有永久卷曲的干燥長絲束17，以滿足后續(xù)直接牽切成條設備的要求。烘干裝置16采用現(xiàn)有烘干設備，烘干溫度在80℃～150℃之間。

(3)牽切直接成條設備組：將得到的永久卷曲的干燥長絲束17直接喂入長絲牽切制條設備組18，制成具有永久卷曲的毛型短纖維的須條19。直接采用現(xiàn)有設備，其主要設備是牽切直接成條機，如德國Seydel公司的870型、880型牽切成條機，意大利的TB11型牽切成條機，杜邦公司的Uniplex牽切機以及國產(chǎn)的FB101型牽切成條機等等。牽切機可以將干燥長絲束17喂入牽伸羅拉中，將其拉斷，或者采用特制的螺旋狀刀棍與砧墊羅拉作用而切斷，而后經(jīng)過數(shù)道針梳，制成卷曲纖維平行隨機排列的蓬松須條。這種牽切直接成條的工藝具有流程短、成本低，對纖維損傷小等優(yōu)點。

從牽切成條裝置18加工出的具有永久卷曲的毛型纖維條19，可以經(jīng)過羅拉20后卷繞成規(guī)定大小的毛球打包出售，供毛紡生產(chǎn)線使用。這種工藝生產(chǎn)的毛型纖維須條的卷曲是永久的，當再次進行潤濕時也不會消失。這種工藝生產(chǎn)不僅僅只適用于Lyocell纖維，同時也適用于所有的濕法紡絲生產(chǎn)的人造纖維素纖維。

以下結合具體數(shù)據(jù)來進一步說明本發(fā)明的工藝：

實施例1：

Lyocell毛型纖維條的直接制條生產(chǎn)：助劑整理設備采用的是一浸一軋方式，定形助劑采用丁烷四酸(BTCA)，濃度為6％，軋液率在60％～80％之間；擠壓定型裝置采用Seydel公司的C.S.R連續(xù)式汽蒸機，溫度在165℃～170℃之間，熱氣定形時間為4min；洗滌裝置采用1次；采用帶式烘干機，烘干溫度在80℃～100℃之間。牽切成條裝置為德國Seydel公司的870型、880型牽切成條機。

實施例2

Lyocell毛型纖維條的直接制條生產(chǎn)：助劑整理設備采用的是兩浸兩軋方式，卷曲定形助劑采用檸檬酸(CA)和馬來酸A，兩者的濃度都為3％，軋液率在120％～150％之間；擠壓定型裝置為刀片擠壓裝置，溫度在150℃～180℃之間，擠壓時間為5min；洗滌裝置采用2次；采用滾筒式烘干機，烘干溫度在60℃～90℃之間。牽切成條裝置為杜邦公司的Uniplex牽切機。

實施例3：

粘膠纖維的毛型纖維條的直接制條生產(chǎn)：助劑整理設備采用的是一浸一軋方式，卷曲定形助劑采用檸檬酸(CA)，濃度為6％，軋液率在100％～120％之間；擠壓定型裝置為羅拉超喂擠壓裝置，溫度為170℃～180℃之間，擠壓時間3min。洗滌裝置一般為1次；洗滌裝置采用1次；采用帶式烘干機，烘干溫度在80℃～100℃之間。牽切成條裝置為意大利的TB11型牽切成條機。