一種大豆蛋白纖維及生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種大豆蛋白纖維及生產(chǎn)工藝，屬于合成纖維技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 再隨著生動(dòng)植物蛋白纖維的研制和開發(fā)，先后出現(xiàn)過酪素纖維、再生絲素蛋白纖 維、玉米蛋白纖維、花生蛋白纖維、大豆蛋白纖維等幾種重要的纖維。大豆蛋白纖維有羊絨 般的手感、蠶絲般永久明亮的光澤、棉的吸濕導(dǎo)濕性、羊毛般的保暖性、接近于天絲的強(qiáng)力 等優(yōu)點(diǎn)，然而，由于種種原因，如纖維強(qiáng)度低，沸水收縮率高，纖維制造所用原料蛋白質(zhì)含量 低，纖維制造成本高，摩擦系數(shù)小、彈性小、縮水變形較大、不耐熱、易起毛、起球、抗皺性差 等，特別是大豆蛋白纖維織物在制造的過程中，經(jīng)過摩擦，布面會(huì)產(chǎn)生毛羽。而在使用過程 中，經(jīng)磨擦或洗涂之后，織物表面會(huì)起毛、起球，運(yùn)極大的影響了大豆蛋白纖維織物的使用 性能。因此運(yùn)些問題嚴(yán)重制約著大豆蛋白纖維的發(fā)展和產(chǎn)品開發(fā)。
[0003] 基于此，做出本專利申請。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有大豆蛋白纖維所存在的上述缺陷，本發(fā)明首先提供一種強(qiáng)伸性能 好、織造性好的大豆蛋白纖維的生產(chǎn)工藝。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下： 一種大豆蛋白纖維的生產(chǎn)工藝，包括紡絲、后整理、熱處理和卷繞：（1)紡絲：將聚醋酸 乙締與蛋白溶液組成的復(fù)合原液經(jīng)噴絲板噴出至凝固浴中負(fù)拉伸后，出浴進(jìn)行一次拉伸， 經(jīng)集束后在二浴中進(jìn)行二次拉伸后形成初生纖維；（2)熱處理：初生纖維先在100-120°c下 烘干，再在160-180°C下預(yù)熱后，升溫至190-205°c進(jìn)行Ξ次拉伸后，收縮冷卻并進(jìn)行后處 理；（3)卷繞：40-50°C下卷繞成型；（4)后整理：卷繞絲進(jìn)入醒化液中進(jìn)行后整理，醒化溫 度60-80°C，醒化時(shí)間10-15分鐘，醒化度20-30%。
[0006] 進(jìn)一步的，作為優(yōu)選： 步驟（1)中，所述的復(fù)合原液質(zhì)量濃度為15. 2-16. 5%，溫度為80-100°C，其中蛋白溶液 的添加量為20-30% ;噴絲板噴出速度為15-18m/min。更為優(yōu)選的，所述的復(fù)合原液中含有 醋酸鋼，醋酸鋼的含量為0. 1-0. 5%。
[0007] 所述的凝固浴由硫酸鋼、硫酸鋒和軟水復(fù)配而成，比重為1.3-1. 5,酸度為 0. 2-0. 4g/l，溫度40-50°C，其中硫酸鋼含量400-420g/l，硫酸鋒含量2-5g/L;負(fù)拉伸率為 20-40%〇 W08] 所述的二浴由硫酸鋼、硫酸鋒和軟水復(fù)配而成，其比重為1.2-1. 3,溫度 80-100°C，二次拉伸率為 60-100%。
[0009] 所述的后整理中，醒化液由甲醒、硫酸、硫酸鋼和軟水復(fù)配而成，甲醒含量為 25 ± 2g/l，硫酸含量為225 ± 2g/l，硫酸鋼含量為70 ± 3g/l，其余為軟水。
[0010] 同時(shí)，本申請另一方面的目的是提供一種具有上述特征大豆蛋白纖維，由聚醋酸 乙締和蛋白溶液組成的復(fù)合原液濕法紡絲形成的纖維。
[0011] 本發(fā)明技術(shù)方案W蛋白溶液和聚醋酸乙締復(fù)配形成復(fù)合物作為紡絲原液進(jìn)行大 豆蛋白的制備，其工作原理及有益效果如下具體分析如下： (OW蛋白溶液與聚醋酸乙締復(fù)配形成復(fù)合原液，該復(fù)合原液的濃度控制在15-20%，在 確保其可紡性的同時(shí)，使其濃度盡量低，一方面，由于蛋白溶液與聚醋酸乙締共混共聚形成 的復(fù)合原液粘度較高，較低濃度有利于紡液粘性的降低，本申請綜合考量了粘度、濃度與可 紡性相互之間配伍作用，從而最終將復(fù)合原液的濃度控制在15-20%，在該濃度下毛絲和斷 頭較少，濃度過高，粘度過高，擠出脹大太大，脹大區(qū)適宜，有利于絲束的成型；同時(shí)，在噴出 之前，復(fù)合原液經(jīng)過前道制液的多級過濾，并設(shè)置一個(gè)恒壓灌，確保噴出的流楊連續(xù)進(jìn)行， 有利于提高復(fù)合原液的可紡性。
[0012] (2)紡絲過程中，凝固液應(yīng)采用低酸、低鹽、低速的紡絲工藝：紡絲原液噴出后的 成型主要發(fā)生在凝固浴中，在凝固浴中，溶劑與浴液介質(zhì)發(fā)生物質(zhì)交換，并在介質(zhì)交換過程 中，噴出的紡絲原液逐漸由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，其中，凝固浴酸濃度越低，纖維素黃酸醋分解 速度越緩慢，從而促進(jìn)纖維分子的結(jié)晶化，凝固液是由400-420g/L的硫酸鋼配成，并有少 量的硫酸鋒存在下，凝固浴溫度40-50°C，此時(shí)，絲束具有較大的塑性，可改善紡絲的可紡 性。若酸度過高，絲束結(jié)構(gòu)中獎(jiǎng)變成微細(xì)結(jié)構(gòu)，原纖維遭到破壞，導(dǎo)致纖維的濕強(qiáng)下降；浴溫 過高，則會(huì)加快纖維素黃酸的再生速度，原液經(jīng)計(jì)量累噴絲板，使纖維變黃和脆弱，紡速不 能過高，而形成膠塊；絲束出噴絲板后在凝固浴內(nèi)有一個(gè)30%左右的負(fù)拉伸過程；待出浴后 再經(jīng)過第一導(dǎo)絲盤進(jìn)行一次(濕)拉伸后集束，集束后在80°C-100°C的二浴中進(jìn)行60-100% 的二次拉伸，紡絲原液充分分解成為水化纖維素，在二浴的濕熱二次拉伸后進(jìn)行烘干，拉伸 由負(fù)拉伸、一次拉伸和二次拉伸構(gòu)成，逐級拉伸從而形成條干均勻的初生纖維。
[0013] (3)熱處理采用烘干-預(yù)熱-熱收縮的模式，使初生纖維完成收縮熱定型。其中烘 干啊在100-120°C下進(jìn)行，去除初生纖維表面90%作用的水分，再在160-180°C下預(yù)熱后，升 溫至190-205°C進(jìn)行Ξ次拉伸，Ξ次拉伸采用階梯升溫方式，避免溫度驟增所引起的皮層過 厚和皮忍結(jié)構(gòu)不勻現(xiàn)象，Ξ次拉伸后溫度調(diào)整至約200°C，熱收縮5%后，通過冷卻羅拉進(jìn)行 冷卻至40-5(TC后，卷繞，熱處理的設(shè)置有利于提高纖維耐熱水性能和強(qiáng)力，熱收縮則增加 了抱合力，有利于其后續(xù)織造性能的提高。
[0014] (4)影響大豆蛋白纖維物理機(jī)械性能的另一至關(guān)因素在于后整理，本申請中，后整 理采用醒化液處理，醒化溫度過低，縮醒化反應(yīng)蠻，縮醒化度低，溫度太高，則甲醒損耗大， 且容易惡化成型環(huán)境，本申請中，醒化溫度控制在60-80°C，醒化時(shí)間10-15分鐘，醒化度控 制在20-30%，交聯(lián)后的纖維分子徑基封閉起來，有利于增加其高溫水洗性能。
[0015] 本申請所紡制的大豆蛋白纖維集天然纖維與合成纖維優(yōu)點(diǎn)于一身，纖維纖度細(xì)、 比重輕、吸濕和保溫性能好、手感柔軟細(xì)膩、光澤柔和、大豆蛋白富含氨基酸，纖維有良好的 保溫性和親膚及抗紫外線等功效；同時(shí)，生產(chǎn)棉花的有限的±地資源節(jié)省出來，把生產(chǎn)大豆 油的副產(chǎn)品豆巧利用起來，生產(chǎn)優(yōu)于棉花的大豆蛋白纖維，革命性地更好的服務(wù)于家紡行 業(yè)。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 本申請的基本方案如下： (1)紡絲原液：紡絲原液由聚醋酸乙締與蛋白溶液共聚共混形成的復(fù)合原液。
[0017] (2)紡絲：紡絲工序是關(guān)系到維基復(fù)合纖維的質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵所在，其將原液工 序送來的聚乙締醇原液凝固成纖維。復(fù)合原液經(jīng)制液Ξ道過濾后，再經(jīng)兩個(gè)壓力在紡絲機(jī) 頭前壓力槽內(nèi)，由管道進(jìn)至紡絲機(jī)頭計(jì)量累及燭形過濾器最后壓送到噴絲板處；復(fù)合原液 經(jīng)過紡絲組件，從噴絲頭小孔射入凝固液中負(fù)拉伸后，出浴進(jìn)行一次拉伸，經(jīng)集束后在二浴 中進(jìn)行二次拉伸，脫水凝固成為維基復(fù)合初生纖維。
[0018] (3)熱處理：熱處理工序可W提高纖維耐熱水性能和強(qiáng)力。初生纖維出導(dǎo)桿進(jìn)入 第一導(dǎo)絲盤進(jìn)行一次濕拉伸，出第一導(dǎo)絲盤完成一次拉伸；一次拉伸后集束成一根絲束進(jìn) 入二浴并在二浴中完成二次拉伸；二次拉伸后的絲束進(jìn)入烘干箱進(jìn)行烘干后，出烘干箱進(jìn) 入預(yù)熱箱，并在第二導(dǎo)絲盤處進(jìn)行第Ξ次熱拉伸，使纖維的大分子排列更緊密，纖維強(qiáng)度更 強(qiáng)，拉伸后進(jìn)行熱收縮，進(jìn)入冷卻羅拉進(jìn)行冷卻，冷卻絲束進(jìn)行卷繞。
[0019] (4)后整理：卷繞絲進(jìn)入醒化液中進(jìn)行醒化后整理。
[0020] (5)上油：增加纖維的光澤和柔軟度，減少靜電對紡紗的抱合度，強(qiáng)化抱合力和纖 維蓬松度。
[0021] W下分別就不同因素對紡況W及成品大豆蛋白纖維進(jìn)行對比分析。
[0022] 實(shí)施例1-6 :紡絲原液濃度對紡況的影響 (1)紡絲原液：紡絲原液由聚醋酸乙締與蛋白溶液共聚共混形成的復(fù)合原液，該復(fù)合原 液的質(zhì)量濃度為15-16%，其中蛋白溶液來源為蛋白粉溶解后蛋白濃度為6. 3-6. 9%，添加量 根據(jù)蛋白濃度計(jì)算，原料聚乙締醇（PVA1799)，其余為軟水。
[0023] (2)紡絲：紡絲工序是關(guān)系到維基復(fù)合纖維的質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵所在，其將原液工 序送來的聚乙締醇原液凝固成纖維。復(fù)合原液經(jīng)制液Ξ道過濾后，再經(jīng)兩個(gè)壓力在紡絲機(jī) 頭前壓力槽內(nèi)，由管道進(jìn)至紡絲機(jī)頭計(jì)量累及燭形過濾器最后壓送到噴絲板處；復(fù)合原液 溫度控制在90°C左右，經(jīng)過紡絲組件，從噴絲頭小孔射入凝固液中負(fù)拉伸后，出浴進(jìn)行一次 拉伸，經(jīng)集束后在二浴中進(jìn)行二次拉伸，脫水凝固成為維基復(fù)合初生纖維； 其中，噴絲板進(jìn)液溫度90°C，出絲速度16m/min，噴絲板規(guī)格24000孔X0. 08。
[0024] 凝固浴的組成為：Na2S〇4含量400g-420g/l，其余為軟水；酸度：醋酸鋼含量在 0.2%，相應(yīng)酸度在0. 25-0. 3g/L之間，硫酸鋒含量在3g/L;凝固液溫度45°C，浴中浸長 1. 8m，落差lOg/l，相應(yīng)流速5m/min，比重1. 320,噴絲速度V=Q/n31R2。
[00巧](3)熱處理：熱處理工序可W提高纖維耐熱水性能和強(qiáng)力。初生纖維出導(dǎo)桿進(jìn) 入第一導(dǎo)絲盤進(jìn)行一次濕拉伸，出第一導(dǎo)絲盤完成一次拉伸；一次拉伸后集束成一根絲 束進(jìn)入二浴并在二浴中完成二次拉伸；二次拉伸后的絲束進(jìn)入烘干箱進(jìn)行烘干，溫度在 100°C-120°C出烘干箱進(jìn)入預(yù)熱箱，預(yù)熱箱溫度在160°C-180°C之間，絲束中95%的水分已 烘干，并在第二導(dǎo)絲盤處進(jìn)行第Ξ次熱拉伸，使纖維的大分子排列更緊密，纖維強(qiáng)度更強(qiáng)， 拉伸后的溫度在190°C-205°C之間，然后進(jìn)行熱收縮，溫度控制在200°C左右，收縮5%后進(jìn) 入冷卻羅拉進(jìn)行冷卻，冷卻絲束到45°C時(shí)進(jìn)行卷繞。
[0026]其中，第一導(dǎo)絲盤速度：llm/min-13m/min; 第二導(dǎo)絲盤速度：28m/min; 集束機(jī)速度：32m/min; 二浴溫度90 °C，比重1.270 ; 烘干溫度<出口溫度〉110 c(工乙上溫度枉制，出口溫度是指出口絲表面溫度),速 度 57m/min; 預(yù)熱溫度<出口溫度> 160°C-180°C，速度57m/min; 牽伸溫度<出口溫度> 195°C-205°C，速度91m/min。
[0027] 熱定型速度：87m/min; 冷卻速度：87m/min; 卷繞溫度：45C; (4)后整理：卷繞絲進(jìn)入醒化液中進(jìn)行后整理，醒化溫度60-80°C，醒化時(shí)間10-15分 鐘，醒化度20-30%。
[0028]醒化液的構(gòu)成：肥冊：25±2g.L1，&5〇4:225±3g.L1，Na2S〇4: 70 + 3g.L1，余 量為軟水。
[0029] 醒化溫度控制在70°C左右，溫度過低，縮醒化，反應(yīng)慢，縮醒化度低