專利名稱：纖維素纖維的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按胺氧化物方法制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(guī)模應(yīng)用的粘膠法制造纖維素模制體的方法。作為一種尤其是由于具有較好的環(huán)境適應(yīng)性而具吸引力的方法，已發(fā)現(xiàn)將未衍化的纖維素溶于有機溶劑中，并由此溶液擠出模制體，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(xué)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于制造纖維素模制體。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已知一種制造可模塑纖維素溶液的方法。應(yīng)用叔胺氧化物制造纖維素模制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制造纖維素溶液，它是在一種模具中，例如在噴絲板中，紡成纖維并隨后通過凝固浴，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(guī)的方法，即通過洗滌和后處理加工成纖維素纖維或短纖維。
眾所周知，由胺氧化物溶液按干/濕紡絲法制造的纖維素纖維與天然的、卷曲的纖維素纖維，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(xù)加工成紗線或織物時產(chǎn)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(xué)纖維(雜志)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制造的。值得注意的是，這些纖維雖然事實上都是按胺氧化物法制造的，但卻并不一致。這四種纖維之間的差別甚至于在顯微鏡下即能辨認出來。在上述文獻中并沒說明，專業(yè)人員可用什么方法制造這些不同的纖維素纖維，換言之，沒有告知專業(yè)人員，用什么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制造的，這里也沒有告知專業(yè)人員有關(guān)制造的細節(jié)。此外由此文獻中可知，這種沒有指明制造方法的纖維素纖維具有永久性的卷曲，但這里也沒有進一步詳述如何理解這種卷曲和用什么方法賦予纖維這種卷曲。
由于各種不同原因，卷曲的纖維有利于加工成纖維，特別是短纖維。這樣例如可使纖維較好梳理，因為這里需要纖維相互有一定的抱合，以能夠制成梳理條子。卷曲的纖維比沒有卷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(xiàn)有技術(shù)已知一種所謂卷曲方法(crimp process)，用此方法可以使纖維造成卷曲。但是用此法造成的卷曲大多數(shù)在梳理后，最遲在紡紗后又損失了，并在織物中不再存在。卷曲將賦予織物膨松和柔軟的手感。
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卷曲。按此方法將新制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。然后將粗條子在約165℃進行干燥，并在干燥狀態(tài)將其引入一個管狀的設(shè)備中，在其中長絲條子被折疊并以此造成某種卷曲。此外，卷曲的纖維再用熱的、干的蒸汽處理，然后切成短纖維。這些纖維的缺點是，它只能用昂貴方法制造，因為卷曲要求用專有的設(shè)備，并且卷曲是通過纖維的折疊造成的。此外還表明，用此已知的方法用機械方式造成的卷曲在纖維幾道后加工步驟后又重新失去。
本發(fā)明提出的任務(wù)是，提供一種新的Lyocell-纖維的制造方法，該纖維比普通的Lyocell-纖維能更容易繼續(xù)加工成紗線和織物。這種新的纖維不是按WO 94/28220或WO 94/27903用機械卷曲制造的。此纖維也不是采用噴絲孔為非圓形截面的噴絲板制造的。相反，按本發(fā)明制造的Lyocell-纖維是用噴絲孔截面為圓形的普通噴絲板制造的。
本發(fā)明制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)將壓榨的長絲干燥成纖維素纖維，其中壓榨采用的力足夠使在長絲上造成的壓榨點還保留在干燥的纖維上，并在線性偏振光下可觀察到顏色改變。
關(guān)于“壓榨點”一詞，對本說明和本權(quán)利要求書的目的，也可理解為彎曲、扭轉(zhuǎn)以及長絲和短纖維截面形狀的其它改變。
本發(fā)明基于這樣的認識，按胺氧化物法制造的長絲在溶脹狀態(tài)通過壓榨可改變它的截面形狀，并且當用足夠的力壓榨時，這種壓榨點在干燥后會保留下來。用此方法可制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(guān)，例如纖維的纖度、溶脹度及所需截面變化的程度。本發(fā)明的發(fā)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(gòu)成，以使溶脹的長絲在長度方向置于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，并用一個表面有適宜結(jié)構(gòu)的對輥施加壓榨長絲所需的力。
此外，還可將溶脹的長絲合并成由數(shù)以千計的長絲組成的條子，在長度方向扭轉(zhuǎn)它并在此狀態(tài)使它通過一對輥子，輥子施加壓榨所需的力。
壓榨優(yōu)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(fā)明制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，使梳理條子更容易制成。按本發(fā)明制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(fā)明方法的優(yōu)選實施形式的特征在于，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(fā)明方法的另一個優(yōu)選實施形式的特征是，由切斷的、含水的、溶脹的長絲在壓榨之前形成纖維網(wǎng)，其中切斷的長絲是統(tǒng)計取向的，并壓榨纖維網(wǎng)。事實表明，在此情況下，壓榨面不一定需具有某種結(jié)構(gòu)，因為用于印烙不規(guī)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于統(tǒng)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(dǎo)致不同的截面形變。
在本發(fā)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(wǎng)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(wǎng)送到一個傳送篩網(wǎng)上。但關(guān)鍵的是，用這個(些)軋輥對將足夠高的壓力施加于纖維網(wǎng)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(fā)明也涉及一種纖維素纖維，特別是一種可按本發(fā)明方法制造的纖維素短纖維。本發(fā)明纖維的特征是，保留了纖維截面上的變化，也就是說在梳理后或在紡紗后它不會消失。這樣使本發(fā)明的Lyocell-纖維的繼續(xù)加工變得容易。
此外，事實令人驚訝地表明，按胺氧化物法制造的纖維通過截面變化不會損害纖維的強度和伸長。
本發(fā)明還包括紗線、織物、非織造布、緯編織物和針織物，其特征是，它們含有本發(fā)明的纖維。
用下列實例進一步解釋本發(fā)明。實例1首先在含水的NMMO中制備纖維素可紡絲溶液，在此應(yīng)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(yīng)用圓形噴絲孔的噴絲板紡成長絲。絲條在氣隙拉出后引入含水的凝固浴中，在此纖維素凝固。得到以溶脹狀態(tài)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于水中懸浮，在水中懸浮的切斷的長絲施加至輸送篩網(wǎng)上，形成切斷纖維的纖維網(wǎng)，纖維表現(xiàn)出隨機取向。
輸送篩網(wǎng)通過一對軋輥對，在此將約106Pa的壓力施加于纖維網(wǎng)上0.1秒時間。然后洗滌纖維網(wǎng)，并使之通過一對軋輥對，再施加約106帕的壓力。然后將得到的短纖維進行干燥。
在偏光顯微鏡下(放大倍數(shù)400倍)研究本發(fā)明的纖維，結(jié)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(guī)則的變形。透射光顏色的變化是由于在各壓榨點上纖維的不同厚度造成的。
得到的纖維制造紗線，和按DIN 53834，第1部分測定纖維條子的抱合長度。按本發(fā)明制造的纖維比不按本發(fā)明制造的基本上具有圓形截面的纖維顯示更大的抱合長度。
權(quán)利要求
1.制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)將壓榨的長絲干燥成纖維素纖維，其中壓榨采用的力足夠使在長絲上造成的壓榨點還保留在干燥的纖維上，并在線性偏振光下可觀察到顏色改變。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征是，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(quán)利要求1的方法，其特征是，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(quán)利要求1至3之一的制造纖維素纖維的方法，其特征是，在步驟(B)得到的含水的、溶脹的長絲在壓榨前切斷。
5.按權(quán)利要求4的制造纖維素纖維的方法，其特征是，由切斷的、含水的、溶脹的長絲中在壓榨之前制成纖維網(wǎng)，其中切斷纖維是統(tǒng)計取向的，和將纖維網(wǎng)進行壓榨。
6.可按權(quán)利要求1至3之一的方法得到的纖維素纖維。
7.可按權(quán)利要求4或5得到的纖維素短纖維。
8.紗線，其特征是，它含有權(quán)利要求6或7之一的纖維素纖維。
9.織物，其特征是，它含有權(quán)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，其特征是，它們含有權(quán)利要求6和7之一的纖維素纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及制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)將壓榨的長絲干燥成纖維素纖維,其中壓榨采用的力足夠使在長絲上造成的壓榨點還保留在干燥的纖維上,并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(yōu)先權(quán)日1995年10月13日
發(fā)明者M·艾布爾, D·埃因格爾 申請人:連津格股份公司