再生纖維素纖維的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及實心粘膠扁平纖維形式的再生纖維素纖維，其具有下面的性能：所述纖維由多于98%的纖維構(gòu)成，所述纖維的寬度B與厚度D之比是10:1或更大，所述纖維表面是基本光滑的，所述纖維是基本透明的。本發(fā)明的纖維特別適于生產(chǎn)紙。
【專利說明】再生纖維素纖維
[0001]本發(fā)明涉及實心粘膠扁平纖維形式的再生纖維素纖維。
[0002]扁平纖維和它們的制造是已知的。不同于通?；緸閳A形的纖維的橫截面，扁平纖維具有基本扁平的或者稍帶長形的橫截面。
[0003]一方面，纖維素扁平纖維可以通過將含有纖維素或纖維素衍生物的紡絲原液通過縫隙狀紡絲噴嘴紡紗來制備。在粘膠纖維的情況中，扁平纖維可以可替代地以坍塌的空心纖維的形式來生產(chǎn)。在此，將氣體例如氮氣，或者發(fā)泡劑例如碳酸鈉混入紡紗粘膠中。在纖維通過傳統(tǒng)的噴嘴紡紗時形成空心纖維，但是在選擇適當?shù)墓に嚄l件的情況下，其壁可如此薄，以致該纖維坍塌并因此以扁平纖維的形式存在。
[0004]C.R.Woodings, A.J.Bartholomew 的論文；“manufacture properties anduses of inf la ted vi scose rayon fibres ”； TAPP I Nonwovens Symposium ； 1985 ；第155-165 頁。來源:http://www.nonwoven.c0.uk/ publications_cat 4.php,描述了不同類型的空心纖維和它們的用途。
[0005]W02006/134132描述了將粘膠扁平纖維用于纖維復(fù)合材料中，以改進纖維復(fù)合材料在水中的可溶性。根據(jù)W02006/134132，所用的扁平纖維優(yōu)選具有鈍鋸齒形(雉堞狀)表面，并且與坍塌的空心纖維不同，其借助紡紗穿過縫隙噴嘴紡紗來制備。
[0006]纖維素扁平纖維的制造例如由GB945306A，US3156605A, US3318990, GB1063217A已知的。這樣的纖維，如部分在上面提及的文獻中所述，尤其被推薦用于紙張生產(chǎn)中。
[0007]DE1254955以及GB1064475致力于由具有扁平橫截面的粘膠纖維生產(chǎn)的紙張。
[0008]這些文獻在此描述為令人期望的是，所述纖維具有高透明度，以使得由該纖維生產(chǎn)的紙張也是透明的。
[0009]DE1254955描述了五種不同的方案用于制備扁平粘膠纖維。但是,僅一個實施例具體公開了透明纖維的制備。在這個實施例中，將在水中溶脹的高分子物質(zhì)，即聚乙烯醇(PVA)攙混到粘膠紡絲原液中。同樣也將碳酸鈉加入到該紡絲原液中。所得到的纖維因此是坍塌的空心纖維，其包含了一定比例的PVA。
[0010]本發(fā)明的目標是提供一種粘膠扁平纖維，其具有高透明度并特別適于生產(chǎn)紙張。
[0011]本發(fā)明的目標通過具有下述性能的實心粘膠扁平纖維形式的再生纖維素纖維得以實現(xiàn):
-所述纖維由多于98%的纖維素構(gòu)成 -所述纖維的寬度B與厚度D之比是10:1或更大 -所述纖維表面是基本光滑的 -所述纖維是基本透明的。
[0012]此外，本發(fā)明涉及含有根據(jù)本發(fā)明的纖維素纖維的纖維束，生產(chǎn)本發(fā)明的纖維素纖維及纖維束的方法，以及本發(fā)明的纖維素纖維及纖維束用于制造無紡織物和紙張的用途。
[0013]在另一方面中，本發(fā)明涉及含有本發(fā)明的纖維素纖維的紙張。
[0014]簡要【專利附圖】

【附圖說明】 圖1顯示了本發(fā)明纖維的橫截面。
[0015]圖2顯示了本發(fā)明纖維的縱視圖。
[0016]圖3顯示了本發(fā)明纖維的表面的掃描電子顯微鏡照片。
[0017]圖4顯示了本發(fā)明纖維的橫截面的掃描電子顯微鏡照片。
[0018]圖5顯示了一個對比例的纖維的橫截面。
[0019]圖6顯示了另一對比例的纖維的橫截面。
[0020]圖7顯示了另一對比例的纖維的橫截面。
[0021]圖8顯示了一個對比例的纖維的縱視圖。
[0022]圖9顯示了一個對比例的纖維的表面的掃描電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明涉及具有高透明度的實心粘膠扁平纖維。
[0024]為本發(fā)明起見，將“實心”理解為不具有空心或坍塌結(jié)構(gòu)的纖維素纖維。根據(jù)本發(fā)明的實心纖維素纖維尤其不具有中空空間和不具有例如由于空心纖維坍塌而形成的分隔線。
[0025]令人驚訝地已發(fā)現(xiàn)，可以生產(chǎn)實心且不包含顯著溶脹的高分子物質(zhì)比例的具有高透明度的粘膠扁平纖維。
[0026]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的纖維基本上完全由纖維素構(gòu)成?！盎旧稀痹诖藨?yīng)理解為表示除了常規(guī)的包含于粘膠方法的范圍內(nèi)的最終產(chǎn)品中的加工助劑例如油劑(Avivage)之夕卜，不包含另外的成分，尤其不包含在水中溶脹的高分子物質(zhì)。油劑涂層通常占0.1%且不超過0.3%ο
[0027]根據(jù)本發(fā)明的扁平纖維的表面是基本光滑的。在此，“表面”應(yīng)理解為表示限定纖維的寬面的兩個面。
[0028]“基本光滑”尤其應(yīng)理解為表示該纖維除了它的邊緣區(qū)域之外，在縱向上基本沒有具有大于纖維厚度10%，特別是大于5%的凹槽深度的凹槽。作為“凹槽”在此應(yīng)理解為是指對于標準粘膠纖維來說典型的，與纖維的寬度相比在縱向上的小的凹陷，例如從圖5和9中可看出。
[0029]由于對粘膠纖維典型的收縮過程，在纖維的邊緣區(qū)域中較深的凹槽或者弓狀結(jié)構(gòu)(Auswolbung)的存在大都不可避免。
[0030]限定纖維寬面的纖維的這兩面優(yōu)選在超過纖維表面的至少90%的范圍彼此平行。
[0031]優(yōu)選地，本發(fā)明纖維的寬度B與厚度D之比是20:1或更大。
[0032]本發(fā)明纖維的纖度可為2_40dtex，特別是2_28dtex。
[0033]優(yōu)選該纖維可以作為短切纖維存在，且具有切割長度是2_20mm，特別優(yōu)選3-12mm。特別是對于無紡織物和紡織品中的應(yīng)用而言，該纖維還可以作為短纖維以30mm-150mm,特別是40-110mm,特別優(yōu)選40mm(棉型)和70mm(毛型)的切割長度存在。
[0034]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的纖維可以是陰離子改性的。
[0035]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，纖維的陰離子改性增加了由其生產(chǎn)的紙張的強度。
[0036]優(yōu)選地，纖維的陰離子改性通過將羧甲基纖維素(CMC)并入纖維中來實現(xiàn)。尤其在TO2011/12423A中描述了將CMC并入粘膠纖維中。[0037]本發(fā)明還涉及一種纖維束，其包含大量本發(fā)明的纖維素纖維。
[0038]作為“纖維束”應(yīng)理解為是指大量纖維，例如粘膠短纖維(大量短纖維)，連續(xù)長絲的股或者纖維包。
[0039]在本發(fā)明的纖維束中優(yōu)選的是，包含在其中的纖維素纖維的橫截面基本是相同的。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的纖維素纖維或根據(jù)本發(fā)明的纖維束的制造方法包括下面的步驟:
-提供粘膠紡絲原液，
-在紡絲浴中，通過紡絲噴嘴的至少一個縫隙狀開口將所述粘膠紡絲原液紡絲，形成長絲，其中
-所述粘膠紡絲原液包含緩凝劑，特別是聚乙二醇，
-所述噴嘴縫隙的長寬比是10:1-30:1，優(yōu)選15:1-25:1,
-所述紡絲浴具有110-140g/L，優(yōu)選120-130g/L的H2SO4含量，
-將所述長絲以2.0-3.0的噴頭拉伸(Diisenverzug)抽出，
-在離開紡絲浴后，以20%_35%，優(yōu)選25-35%的比率伸張(verstrecken)所述長絲。
[0041]令人驚訝地已發(fā)現(xiàn)，通過這些方法措施的組合可生產(chǎn)具有出色透明度的實心粘膠扁平纖維。
[0042]通過加入緩凝劑(特別是PEG)，導致紡絲浴中的粘膠紡絲原液延遲凝固。以此方式,延長了液體從纖維中擴散出來的時間，并且使得光滑表面的形成成為可能。同樣地,氣泡可從纖維中擴散出來的時間因此得以延長。
[0043]優(yōu)選地,所述粘膠以下述量包含緩凝劑，特別是PEG:1-6重量％,優(yōu)選1-5重量％,特別優(yōu)選3-5重量％，特別是3-4重量％，基于纖維素計。
[0044]但是，添加緩凝劑也造成紡成的纖維由于其表面張力具有更多的時間降低其表面積。在通常的情況中，這導致了該纖維越來越多地接近圓形。
[0045]根據(jù)本發(fā)明，以多種方式來消除這種作用:
-將長絲紡紗到具有相對高的酸濃度(H2SO4)的紡絲浴中。這促進該纖維從外部凝結(jié)，并由此造成幾何形狀的固定。可以以對于粘膠方法而言常用的濃度含有紡絲浴的其余組分例如 Na2SO4 和 ZnSO4。
[0046]-將該纖維以提高的拉伸(Verzug)和相對高的伸張(其中所述伸張可以以一步或多步進行，但是優(yōu)選至少大部分的伸張在所述工藝階段的早期，例如在剛剛離開紡絲浴之后進行)紡絲。通過這些措施，使結(jié)構(gòu)的松弛和因此偏離扁平形狀變得困難。
[0047]其余的工藝參數(shù)可以保持在對于粘膠方法而言常用的范圍內(nèi)。如慣常般，本領(lǐng)域技術(shù)人員將紡絲浴組成理解為，硫酸鈉含量為250-400g/l和硫酸鋅含量為5-20g/l。典型的標準紡紗粘膠具有8-10重量％的纖維素含量和5-9重量％的NaOH含量。
[0048]本發(fā)明的工藝參數(shù)導致纖維優(yōu)選在它的厚度方向上(y_方向上)收縮，由此形成非常薄的纖維，其具有非常高的寬度與厚度之比并因此具有紙張生產(chǎn)特別期望的大的表面積。
[0049]因此，本發(fā)明的纖維出色地適用于紙張，特別是透明的紙張。
[0050]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，80g的由切割為6mm的100%的根據(jù)本發(fā)明的纖維制成的實驗室紙(Rapid-K5then,DIN EN IS05269-2)，可以具有至少 750m 的斷裂長度(DIN EN IS01924-2)。[0051]對于紙張生產(chǎn)的應(yīng)用而言，根據(jù)本發(fā)明的纖維的長度優(yōu)選為3-12_。
[0052]但是，本發(fā)明的纖維也出色地適用于生產(chǎn)無紡織物，例如水噴射固定的無紡織物或者針刺無紡織物。
[0053]實施例:
實施例1:
將粘膠通過具有長度為IOOOMm和寬度為60Mm的縫隙狀開口的紡絲噴嘴如下紡絲并進一步處理:
抽出:52m/min,這相當于噴頭拉伸2.8 伸張(在離開紡絲浴后):30%
粘膠:標準紡紗粘膠，含有4重量％聚乙二醇(PEG)，基于纖維素計。
[0054]紡絲浴組成:130g/l H2SO4 ;其余組分在常規(guī)范圍內(nèi)。
[0055]后處理:懸浮，清洗，后處理，切斷為6mm(短切，濕)
如此獲得的纖維的橫截面顯示在圖1中。
[0056]該纖維橫截面是非常扁平和薄的。限定該纖維寬面的兩面實際上跨該纖維的整個寬度彼此平行延伸。僅在纖維的邊緣處存在小的外突。
[0057]該纖維的寬度B為230Mm，它的厚度D是6Mm。由此得出比率B:D是38:1以及纖度是 22dtex。
[0058]圖2顯示了該纖維的縱視圖?？梢郧宄吹皆摾w維幾乎是完全透明的。
[0059]由100%的本發(fā)明的纖維、未使用添加劑制造的80gsm的Rapid_K0then紙已經(jīng)表現(xiàn)出IOOOm的斷裂長度，這允許良好地使用該紙張。在粘膠纖維中，這樣的強度迄今為止僅用空心纖維方法達到過，該方法需要高很多的生產(chǎn)耗費。
[0060]實施例2:
將粘膠通過具有長度為700Mm和寬度為35Mm的縫隙狀開口的紡絲噴嘴如下紡絲并進一步處理:
抽出:52m/min,這相當于噴頭拉伸2.8 伸張(在離開紡絲浴后):30%
粘膠:標準紡紗粘膠，含有4重量％聚乙二醇(PEG)，基于纖維素計。
[0061]紡絲浴組成:130g/l H2SO4 ;其余組分在常規(guī)范圍內(nèi)。
[0062]后處理:懸浮，清洗，后處理，切斷為6mm(短切，濕)
圖3顯示了所獲得的纖維的纖維橫截面的掃描電子顯微鏡照片。
[0063]該纖維橫截面是非常扁平和薄的。限定該纖維寬面的兩面實際上跨該纖維的整個寬度彼此平行延伸。僅在纖維的邊緣處存在小的外突。
[0064]該纖維的寬度B為150Mm，它的厚度D是4Mm。由此得出比率B:D是38:1以及纖度是9dtex。
[0065]圖4顯示了該纖維的光滑表面的掃描電子顯微鏡照片。
[0066]從圖3和4中可見，該纖維僅在其邊緣在每種情況中有一個清楚可見的凹槽或弓形結(jié)構(gòu)。
[0067]由100%的本發(fā)明的纖維、未使用添加劑制造的80gsm的Rapid_K0then紙已經(jīng)表現(xiàn)出2600m的斷裂長度，這允許非常好地使用該紙張。[0068]實施例3:
在類似于實施例1的條件下紡絲粘膠纖維，但是，該紡紗粘膠不含PEG。
[0069]所獲得的纖維顯示出(參見圖5)對于常規(guī)方式生產(chǎn)的實心粘膠扁平纖維來說典型的鋸齒形的橫截面，即縱向上的許多凹槽，該橫截面阻止了纖維的透明度。另外，也沒有形成纖維-纖維結(jié)合，這同樣不利于紙張的生產(chǎn)。
[0070]實施例4:
在類似于實施例1的條件下紡絲粘膠纖維，但是，紡絲噴嘴的縫隙狀開口的長度是140Mm和寬度是25Mm，S卩，長寬比小于10:1。因此，纖度為2.1dtex0
[0071]該纖維的橫截面(參見圖6)表明，除了這些纖維較小的寬度B與厚度D的比例之夕卜，該纖維的橫截面是非常不均勻地突起的。在有些部分中，該纖維偏離扁平形狀，并顯示出弓形橫截面。也由于該表面不是完全光滑和平行的，因此造成該纖維主要是不透明的。此夕卜，該不完全扁平的橫截面使得該纖維不適合由其形成足夠結(jié)實的紙張的目的。
[0072]實施例5:
在類似于實施例1的條件下紡絲粘膠纖維，但是，該粘膠紡絲原液不包含PEG并且紡紗設(shè)置(拉伸，、伸張、紡絲浴組成)對應(yīng)于標準粘膠方法的那些。
[0073]該纖維(圖7)又顯示出明顯的鋸齒形橫截面。
[0074]該纖維的縱視圖(參見圖8)顯示了該纖維不是透明的。在該表面的掃描電子顯微鏡照片中(參見圖9)，該纖維表面上的凹槽清楚可見。
【權(quán)利要求】
1.實心粘膠扁平纖維形式的再生纖維素纖維，其具有下述性能: -所述纖維由多于98%的纖維素構(gòu)成 -所述纖維的寬度B與厚度D之比是10:1或更大 -所述纖維表面是基本光滑的 -所述纖維是基本透明的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維素纖維，其特征在于，所述纖維基本上完全由纖維素構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的纖維素纖維，其特征在于，所述纖維的寬度B與厚度D之比是20:1或更高。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項的纖維素纖維，其特征在于，所述纖維是陰離子改性的，特別是通過并入羧甲基纖維素(CMC)。
5.纖維束，其含有大量根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項的纖維素纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的纖維束，其特征在于，所述纖維素纖維的橫截面基本相同。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項的纖維素纖維或纖維束的制備方法，所述方法包括下述步驟: -提供粘膠紡絲原液， -在紡絲浴中，通過紡絲噴嘴的至少一個縫隙狀開口將所述粘膠紡絲原液紡絲，形成長絲，其中 -所述粘膠紡絲原液包含緩凝劑，特別是聚乙二醇， -所述噴嘴縫隙的長寬比是10:1-30:1，優(yōu)選15:1-25:1, -所述紡絲浴具有110-140g/L，優(yōu)選120-130g/L的H2SO4含量， -將所述長絲以2.0-3.0的噴頭拉伸抽出， -在離開紡絲浴后，以20%-35%，優(yōu)選25-35%的比率伸張所述長絲。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6的任一項的纖維素纖維或纖維束在無紡織物和紙張的生產(chǎn)中的用途。
9.紙張，其含有根據(jù)權(quán)利要求1-6的任一項的纖維素纖維或纖維束。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的紙張，其特征在于，其是透明的。
【文檔編號】D01D5/06GK103958749SQ201280058669
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月29日
【發(fā)明者】H.哈姆斯, I.伯恩特, W.羅格根斯泰恩 申請人:凱爾海姆纖維制品有限責任公司