[发明专利]红外线溶剂反萃取法

说明书

本发明公开了一种从溶纺纤维网的含溶剂纤维中反萃取溶剂的方法。

背景技术

溶液纺丝法涉及将所需的聚合物溶解到合适的溶剂中，并由聚合物/溶 剂溶液纺成纤维。通常，该溶剂是有机溶剂，其在应用于由此形成的织物中 时具有不可取的特性，例如对健康的不利影响、难闻的气味等。期望在运送 给最终客户之前，在生产过程中从纤维或织物中反萃取出不希望有的溶剂。

溶液纺丝法常用于制造纤维和非织造织物，并在某些情况下具有高通 量的优点，使得可大批量、商业化地生产纤维或织物。遗憾的是，当通过纺 丝模具以高通量来溶纺大量织物时，所收集到的织物或纤维会夹带大量的残 余溶剂。理想的是，残余溶剂仅需经放置即可蒸发，从而使得织物不含溶 剂，但是在许多情况下，用于溶液纺丝法的理想溶剂对纤维聚合物具有高的 化学或物理亲和力。在一些情况下，纤维聚合物充满了溶剂；即溶剂“溶 解”在纤维聚合物中。在其他情况下，溶剂会化学键合到纤维上，例如通过 氢键、范德瓦尔斯力，或者甚至是通过成盐而形成离子键。

另外，在典型的非织造织物纺丝工艺中，以基本上连续操作方式纺成 织物并缠绕成较大的卷，使得即使溶剂可容易经放置而蒸发，也仅有卷外层 的织物所夹带的溶剂可以有效地蒸发，因为卷里层的织物未暴露到空气中。 不利的是，即使将织物展开足够长的时间使得纺丝溶剂蒸发，也必须有极长 的区域为展开的织物提供空间，并且回收蒸发掉的溶剂非常困难而且成本很 高。

在造纸工艺中，例如在美国专利3,503,134和6,986,830中所公开的 那些，形成纸张的湿法成网纤维素纤维的脱水是通过以下方法进行的：使湿 法成网纤维素网通过真空辅助多孔转筒，在成形过程中产生的多余水分将从 该纸幅中被吸走。美国专利3,503,134公开了使用热空气、超热蒸汽或蒸汽 与空气混合物来提高真空辅助干燥的效果。美国专利6,986,830公开了将湿 法成网纸幅定位在两张柔软、多孔布料幅材之间，其中纸幅任一面上的多孔 布料通过毛细管作用从纸张中汲取额外的水分。然而，在上述任一情况下， 虽然从湿法成网纸幅中除去尽可能多的水分是有利的，但即使残余水分存在 于成品中也是无毒的并且不会对健康造成不利影响。

已公布的美国专利申请2002/0092423公开了一种用于形成非织造聚合 物纤维网的溶液纺丝法，具体地讲是一种静电纺纱法，其中聚合物溶液离开 带电的旋转发射器并被导向接地的栅式收集器从而制成聚合物微纤维或纳米 纤维。然而，根据其申请人所述，溶剂在发射器和栅式收集器之间从纤维中 “飞行”蒸发。已公布的美国专利申请2002/0092423中公开的静电纺纱法 的通量相对低至约1.5毫升/分钟/发射器，这样将形成基重相对轻的聚合物 纤维网。

发明概述

在第一实施方案中，本发明为一种从溶纺非织造纤维网中反萃取化学 键合的纺丝溶剂的方法，所述方法包括以下步骤：提供非织造纤维网，所述 非织造纤维网包含平均纤维直径小于约1微米的含溶剂聚合物纤维，将该非 织造纤维网传送经过溶剂反萃取区域，其中红外线辐射照射该非织造纤维网 并且溶剂反萃取流体冲击该非织造纤维网，以将纤维中的溶剂浓度降至低于 约10,000ppmw。

附图简述

并入本说明书并构成其一部分的附图示出了本发明目前所设想的实施 方案，并与该说明书一起阐明本发明的原理。

图1为根据本发明的用于制备纳米纤维网的现有技术电吹制设备的示 意图。

图2为根据本发明的红外线溶剂反萃取工位的示意图。

图3为根据本发明的流体/真空溶剂反萃取工位的示意图。

发明详述

本发明涉及用于多种客户最终用途应用例如过滤介质、能量存储器隔 膜、防护服等的溶纺纤维网和织物，其包括至少一个纳米纤维层；还涉及从 溶纺纳米纤维网或织物中除去过量纺丝溶剂的方法。

存在对于由多种聚合物制成的满足多种客户最终用途需求的纤维产品 的需求。许多聚合物纤维和纤维网可由熔体纺丝法形成，例如纺粘法和熔喷 法。然而，熔体纺丝法的应用能力仅限于从可熔融加工的聚合物来纺成纤 维，即在高温下可软化或熔融和流动的那些聚合物。另外，在许多最终用途 中，希望利用不可熔融加工的聚合物例如热固性聚合物等来形成纤维材料、 织物和纤维网。为了将这些不可熔融加工的聚合物形成纤维材料，使用溶液 纺丝技术。