纖維素纖維的製造方法
2023-04-26 11:55:51
專利名稱：纖維素纖維的製造方法
技術領域：
本發明涉及按胺氧化物方法製造纖維素纖維的方法，以及纖維素纖維，特別是纖維素短纖維。
幾十年來，一直尋找可代替今日大規模應用的粘膠法製造纖維素模製體的方法。作為一種尤其是由於具有較好的環境適應性而具吸引力的方法，已發現將未衍化的纖維素溶於有機溶劑中，並由此溶液擠出模製體，例如纖維，薄片和薄膜。這樣擠出的纖維由BISFA(人造纖維標準化國際局)獲得屬名Lyocell。對有機溶劑BISFA理解為一種由有機化學品和水組成的混合物。
事實表明，叔胺氧化物和水的混合物特別適用作有機溶劑用於製造纖維素模製體。作為胺氧化物主要使用N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)。例如EP-A-0 553 070描述了其它的胺氧化物。例如由EP-A-0 356 419已知一種製造可模塑纖維素溶液的方法。應用叔胺氧化物製造纖維素模製體的過程通常稱為胺氧化物法。
在US-A-4,246,221中描述了用胺氧化物法製造纖維素溶液，它是在一種模具中，例如在噴絲板中，紡成纖維並隨後通過凝固浴，在此浴中纖維素凝固，得到含水的、溶脹的長絲。這些長絲可用常規的方法，即通過洗滌和後處理加工成纖維素纖維或短纖維。
眾所周知，由胺氧化物溶液按幹/溼紡絲法製造的纖維素纖維與天然的、捲曲的纖維素纖維，如棉花相反具有不分裂的，圓形的截面。圓截面和較光滑的表面會使在繼續加工成紗線或織物時產生問題，例如在EP-A-0 574 870中所述，按此專利申請，此問題是在短纖維紡紗中缺乏纖維抱合力，在長絲紗中不夠充足的紗線密度和由此纖維-和長絲紗組成的織物防滑移性太小。為解決此問題，在此專利公開中建議，將胺氧化物溶液擠壓通過非圓形，而是異形的噴絲孔，例如Y-形孔。用此方法賦予Lyocell-纖維Y-形截面。
在國際化學纖維(雜誌)中(Chemical Fibers International(CFI)，45卷，1995年2月，27和30頁)示出四種纖維素纖維的顯微鏡圖，這四種纖維全都是按胺氧化物法製造的。值得注意的是，這些纖維雖然事實上都是按胺氧化物法製造的，但卻並不一致。這四種纖維之間的差別甚至於在顯微鏡下即能辨認出來。在上述文獻中並沒說明，專業人員可用什麼方法製造這些不同的纖維素纖維，換言之，沒有告知專業人員，用什麼方法可使各種纖維賦予不同的外觀。
歐洲紡織(Textilia Europe 6/94，6ff頁)同樣描述一種纖維素纖維，此纖維也是按胺氧化物法製造的，這裡也沒有告知專業人員有關製造的細節。此外由此文獻中可知，這種沒有指明製造方法的纖維素纖維具有永久性的捲曲，但這裡也沒有進一步詳述如何理解這種捲曲和用什麼方法賦予纖維這種捲曲。
由於各種不同原因，捲曲的纖維有利於加工成纖維，特別是短纖維。這樣例如可使纖維較好梳理，因為這裡需要纖維相互有一定的抱合，以能夠製成梳理條子。捲曲的纖維比沒有捲曲的纖維具有更高的條子抱合力，因此可提高梳理速度。
從現有技術已知一種所謂捲曲方法(crimp process)，用此方法可以使纖維造成捲曲。但是用此法造成的捲曲大多數在梳理後，最遲在紡紗後又損失了，並在織物中不再存在。捲曲將賦予織物膨鬆和柔軟的手感。
從WO 94/28220和WO 94/27903已知一種方法，用此方法可使Lyocell-纖維用機械方式得到捲曲。按此方法將新製造的長絲以粗條子形式首先通過一系列洗浴引出，以除去溶劑。然後將粗條子在約165℃進行乾燥，並在乾燥狀態將其引入一個管狀的設備中，在其中長絲條子被摺疊並以此造成某種捲曲。此外，捲曲的纖維再用熱的、幹的蒸汽處理，然後切成短纖維。這些纖維的缺點是，它只能用昂貴方法製造，因為捲曲要求用專有的設備，並且捲曲是通過纖維的摺疊造成的。此外還表明，用此已知的方法用機械方式造成的捲曲在纖維幾道後加工步驟後又重新失去。
本發明提出的任務是，提供一種新的Lyocell-纖維的製造方法，該纖維比普通的Lyocell-纖維能更容易繼續加工成紗線和織物。這種新的纖維不是按WO 94/28220或WO 94/27903用機械捲曲製造的。此纖維也不是採用噴絲孔為非圓形截面的噴絲板製造的。相反，按本發明製造的Lyocell-纖維是用噴絲孔截面為圓形的普通噴絲板製造的。
本發明製造纖維素纖維的方法具有以下步驟(A)將含纖維素的材料溶解在含水的叔胺氧化物中，以獲得可紡絲的纖維素溶液；(B)將纖維素溶液紡絲，使絲條通過含水的凝固浴，由此得到含水的、溶脹的長絲；(C)在不同的點壓榨含水的、溶脹的長絲，這樣使每毫米長絲長度平均至少有二個壓榨點；和(D)將壓榨的長絲乾燥成纖維素纖維，其中壓榨採用的力足夠使在長絲上造成的壓榨點還保留在乾燥的纖維上，並在線性偏振光下可觀察到顏色改變。
關於「壓榨點」一詞，對本說明和本權利要求書的目的，也可理解為彎曲、扭轉以及長絲和短纖維截面形狀的其它改變。
本發明基於這樣的認識，按胺氧化物法製造的長絲在溶脹狀態通過壓榨可改變它的截面形狀，並且當用足夠的力壓榨時，這種壓榨點在乾燥後會保留下來。用此方法可製造這樣的纖維素纖維，它在壓榨點的截面形狀不是圓形而是變成橢圓形。壓榨點在顯微鏡下也可作為凹縮、加寬(Verbreitung)或彎曲辨認出。
擠壓時所用的力的大小當然是與許多因素有關，例如纖維的纖度、溶脹度及所需截面變化的程度。本發明的發明者確認，為達到所需的截面變化要求的力可用簡單方法通過予試驗進行測定。
纖維的壓榨可以這樣達到使溶脹的長絲通過適宜的成形模具，例如熱壓定型機，熱壓定型機的表面通過凸出和凹陷構成，以使溶脹的長絲在長度方向置於不同程度的壓力之下，由此方法使長絲不同程度地變形。
溶脹的纖維也可這樣壓榨使長絲通過一個輥子，並用一個表面有適宜結構的對輥施加壓榨長絲所需的力。
此外，還可將溶脹的長絲合併成由數以千計的長絲組成的條子，在長度方向扭轉它並在此狀態使它通過一對輥子，輥子施加壓榨所需的力。
壓榨優選這樣實施每毫米長絲長度至少有三個，特別是至少有六個壓榨點。
事實表明，按本發明製造的纖維更容易梳理，因壓榨點明顯地賦予纖維相互間一定的抱合力，使梳理條子更容易製成。按本發明製造的纖維在其整個長度上比普通的完全是圓形截面的Lyocell-纖維具有更高的條子抱合力。這有可能使梳理速度得以提高。
本發明方法的優選實施形式的特徵在於，在上述步驟(B)得到的，含水的、溶脹的長絲在壓榨之前切斷。
本發明方法的另一個優選實施形式的特徵是，由切斷的、含水的、溶脹的長絲在壓榨之前形成纖維網，其中切斷的長絲是統計取向的，並壓榨纖維網。事實表明，在此情況下，壓榨面不一定需具有某種結構，因為用於印烙不規則表面必要的不同程度的壓力可由下列事實而達到纖維由於統計的取向而相互重疊，因此在壓榨過程中纖維重疊的地方顯然比其它地方被施加更高的壓力。這樣導致不同的截面形變。
在本發明方法的這種實施形式中，壓榨可與粘膠法中已知的、從短纖維網壓榨洗滌水的常見過程一起實施。脫水一般用一個或多個軋輥對進行，用這些軋輥對將短纖維網送到一個傳送篩網上。但關鍵的是，用這個(些)軋輥對將足夠高的壓力施加於纖維網上，它不僅使水含量減少，而且也可足以使切斷的，溶脹的纖維截面充分改變。
本發明也涉及一種纖維素纖維，特別是一種可按本發明方法製造的纖維素短纖維。本發明纖維的特徵是，保留了纖維截面上的變化，也就是說在梳理後或在紡紗後它不會消失。這樣使本發明的Lyocell-纖維的繼續加工變得容易。
此外，事實令人驚訝地表明，按胺氧化物法製造的纖維通過截面變化不會損害纖維的強度和伸長。
本發明還包括紗線、織物、非織造布、緯編織物和針織物，其特徵是，它們含有本發明的纖維。
用下列實例進一步解釋本發明。實例1首先在含水的NMMO中製備纖維素可紡絲溶液，在此應用在EP-A-0 356 419描述的方法。
此可紡絲的溶液按在WO 93/19230中描述的方法，應用圓形噴絲孔的噴絲板紡成長絲。絲條在氣隙拉出後引入含水的凝固浴中，在此纖維素凝固。得到以溶脹狀態存在的和水塑性的(hydroplastisch)含水長絲，再將其切成4cm長的短纖維。
切斷的長絲在混合器中於水中懸浮，在水中懸浮的切斷的長絲施加至輸送篩網上，形成切斷纖維的纖維網，纖維表現出隨機取向。
輸送篩網通過一對軋輥對，在此將約106Pa的壓力施加於纖維網上0.1秒時間。然後洗滌纖維網，並使之通過一對軋輥對，再施加約106帕的壓力。然後將得到的短纖維進行乾燥。
在偏光顯微鏡下(放大倍數400倍)研究本發明的纖維，結果表明，每毫米長的纖維平均有7個壓榨點，在這些點可辨認出偏振光顏色變化。在壓榨點上纖維的截面不是圓形的，而是或多或少無規則的變形。透射光顏色的變化是由於在各壓榨點上纖維的不同厚度造成的。
得到的纖維製造紗線，和按DIN 53834，第1部分測定纖維條子的抱合長度。按本發明製造的纖維比不按本發明製造的基本上具有圓形截面的纖維顯示更大的抱合長度。
權利要求
1.製造纖維素纖維的方法，所述方法具有如下步驟(A)將含纖維素的材料溶解在含水的叔胺氧化物中，以獲得可紡絲的纖維素溶液；(B)將纖維素溶液紡絲，使絲條通過含水的凝固浴，由此得到含水的、溶脹的長絲；(C)在不同的點壓榨含水的、溶脹的長絲，這樣使每毫米長絲長度平均至少有二個壓榨點，和(D)將壓榨的長絲乾燥成纖維素纖維，其中壓榨採用的力足夠使在長絲上造成的壓榨點還保留在乾燥的纖維上，並在線性偏振光下可觀察到顏色改變。
2.按權利要求1的方法，其特徵是，壓榨是這樣進行的，使每毫米長絲長度上平均至少有三個壓榨點。
3.按權利要求1的方法，其特徵是，壓榨是這樣進行的，使每毫米長絲長度上平均至少有六個壓榨點。
4.按權利要求1至3之一的製造纖維素纖維的方法，其特徵是，在步驟(B)得到的含水的、溶脹的長絲在壓榨前切斷。
5.按權利要求4的製造纖維素纖維的方法，其特徵是，由切斷的、含水的、溶脹的長絲中在壓榨之前製成纖維網，其中切斷纖維是統計取向的，和將纖維網進行壓榨。
6.可按權利要求1至3之一的方法得到的纖維素纖維。
7.可按權利要求4或5得到的纖維素短纖維。
8.紗線，其特徵是，它含有權利要求6或7之一的纖維素纖維。
9.織物，其特徵是，它含有權利要求6或7之一的纖維素纖維。
10.非織造布、緯編織物和針織物，其特徵是，它們含有權利要求6和7之一的纖維素纖維。
全文摘要
本發明涉及製造纖維素纖維的方法,此方法具有下列步驟:(A)將含纖維素的材料溶解在含水的叔胺氧化物中,以獲得可紡絲的纖維素溶液;(B)將纖維素溶液紡絲,使絲條通過含水的凝固浴,由此得到含水的、溶脹的長絲;(C)在不同的點壓榨含水的、溶脹的長絲,這樣使每毫米長絲長度平均至少有二個壓榨點,和(D)將壓榨的長絲乾燥成纖維素纖維,其中壓榨採用的力足夠使在長絲上造成的壓榨點還保留在乾燥的纖維上,並在線性偏振光下可觀察到顏色改變。
文檔編號D04H1/425GK1173901SQ96191689
公開日1998年2月18日 申請日期1996年10月8日 優先權日1995年10月13日
發明者M·艾布爾, D·埃因格爾 申請人:連津格股份公司