多糖纖維及其制備方法
【專利說明】多糖纖維及其制備方法
[0001] 本發(fā)明涉及制備多糖纖維的方法以及由此制備的纖維及其用途，該多糖纖維作為 形成纖維的物質(zhì)含有纖維素和a (1 - 3)-葡聚糖的混合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 多糖正變得越來越重要，因為它們是可以從可再生原料獲得的材料。最常見的多 糖之一是纖維素。幾乎完全由纖維素構(gòu)成的棉纖維是多糖的重要性的一個實例。然而，同 樣從其它纖維素原料獲得的材料，例如纖維素合成纖維，也變得越來越重要。
[0003] 物類名稱"萊賽爾（Lyocell)纖維"由BISFA (人造纖維標準化國際局）分配給從 在有機溶劑中而沒有形成衍生物的溶液而制備的纖維素纖維。
[0004] 然而，迄今為止，只有一種用于大規(guī)模生產(chǎn)的萊賽爾類型的纖維的方法已獲得廣 泛認可，即氧化胺方法。在該方法中，氧化叔胺，優(yōu)選N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMM0)，被用 作溶劑。
[0005] 氧化叔胺早就已知作為纖維素替代溶劑。從US 2179181例如已知的，氧化叔胺 能溶解纖維素而沒有發(fā)生衍生化，并且從該溶液中可以制備纖維素成型體，例如纖維。US 3447939描述了環(huán)狀氧化胺作為纖維素的溶劑。
[0006] 從眾多的專利文件和其它出版物中，本領(lǐng)域技術(shù)人員長期以來基本上已知如何實 施此方法。例如，尤其在EP 356 419 B1中描述了溶液的制備，和EP 584 318 B1描述了這 樣的纖維素在含水氧化叔胺中的溶液的紡絲。
[0007] 在氧化胺方法中主要使用的纖維素原料是從木材中獲得的纖維素。在木材以及在 其它植物的纖維素來源(如棉絨、稻草等）中存在的纖維素分子形成非常長的鏈，即它們具 有高的聚合度。為了得到工業(yè)上能夠很好加工的纖維素紡絲溶液，需要專門調(diào)整纖維素分 子的聚合度，其中不可避免地會縮短一部分聚合物分子。這發(fā)生在通常的纖維素制備方法 中以及在單獨的預處理步驟，如漂白、酸處理或輻照通過分割原本長的纖維素分子進行。除 了具有所需聚合度的較短鏈，這也造成顯著更短的片段，例如低聚物或者甚至單體，其最晚 在沉淀浴中的紡絲溶液的沉淀時保留在溶液中，不有利于形成纖維和因此流失。原料在這 個過程中出現(xiàn)的損失可能是巨大的，并且可以影響整個氧化胺方法的經(jīng)濟性。
[0008] US 7000000描述了通過紡絲基本上由己糖重復單元構(gòu)成的多糖溶液制得的纖維， 其中這些己糖重復單元通過a (1 - 3)-糖苷鍵相連。這些多糖可以通過使蔗糖的水溶液 與GtfJ葡糖基轉(zhuǎn)移酶(從唾液鏈球菌saJiKariiA?)分離出）接觸來制備 (Simpson 等，Microbiology, vol. 41，pp 1451-1460 (1995))。如在此上下文中，"基本 上"是指該多糖鏈內(nèi)有可能存在發(fā)生其它鍵配置的個別缺陷位置。對于本發(fā)明的目的，這些 多糖被稱為" a (1 - 3)-葡聚糖"。
[0009] US 700000首先公開了由單糖酶法制備a (1 - 3)-葡聚糖的可能性。以這種方 式，相對短鏈的多糖可以在沒有單體單元損失的情況下產(chǎn)生，因為聚合物鏈從單體單元構(gòu) 成。與短鏈纖維素分子的制備相反，聚合物鏈越短，a (1 - 3)-葡聚糖的制備越便宜，因為 這樣在反應器中所需要的停留時間將是短的。
[0010] 根據(jù)US 7000000,所述a (1 - 3)-葡聚糖應該是衍生化的，優(yōu)選乙酰化的。優(yōu)選 地，溶劑是有機酸、有機鹵素化合物、氟化醇或這些組分的混合物。這些溶劑是昂貴和難以 再生的。
[0011] 因此，嘗試了在氧化胺方法中在商業(yè)上應用的大規(guī)模工藝條件下使用 a (1 - 3)-葡聚糖代替纖維素。然而結(jié)果顯示，在這些條件下不能令人滿意地將 a (1 - 3)-葡聚糖加工成纖維。
[0012] 發(fā)明目的 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種多糖纖維及其制備方法，其不具有上述 的缺點。該多糖原料應該可以便宜地制造，并且加工方法應該是已知的且可以經(jīng)濟地以及 在現(xiàn)有的設(shè)備中實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 上述目的的解決方案在于，提供制備一種萊賽爾纖維的方法，其中紡絲溶液含有 水性氧化胺和作為形成纖維的物質(zhì)的纖維素和a (1 - 3)_葡聚糖的混合物。對于本發(fā)明 的目的，這樣的纖維也稱為萊賽爾纖維，盡管它們除了纖維素還含有其它形成纖維的多糖， 即a (1 - 3)_葡聚糖。
[0014] 對于本發(fā)明的目的，術(shù)語"纖維"包括具有特定剪切長度的短纖維以及長纖維。下 面描述的本發(fā)明所有原理基本上適用于短纖維以及長纖維。
[0015] 本發(fā)明纖維的單個纖維滴度（Einzelfasertiter)可以為0. 1至10 dtex。優(yōu)選 0.5至6.5 dtex和更優(yōu)選0.9至3.0 dtex。在短纖維的情況中，剪切長度通常為0.5至 120 mm，優(yōu)選20至70 mm和更優(yōu)選35至60 mm。在長纖維的情況中，在纖維紗線中的單纖 維數(shù)目為50至10, 000,優(yōu)選50至3, 000。
[0016] 所述a (1 - 3)-葡聚糖可以通過將蔗糖的水溶液與從唾液鏈球菌分離出的 GtfJ 葡糖基轉(zhuǎn)移酶接觸而制備（Simpson 等，Microbiology, vol. 41，pp 1451-1460 (1995))〇
[0017] 在本發(fā)明方法的一個優(yōu)選的實施方案中，至少90%的所述a (1 - 3)-葡聚糖由己 糖單元構(gòu)成和至少50%的所述己糖單元通過a (1 - 3)-糖苷鍵相連。
[0018] 制備本發(fā)明纖維的方法由以下步驟構(gòu)成： 1. 制備含有以下物質(zhì)的紡絲溶液：水性氧化胺和作為形成纖維的物質(zhì)的纖維素和 a (1 - 3)_葡聚糖的混合物，根據(jù)下面兩種方法之一： a. 可以將a (1 - 3)-葡聚糖以在水性氧化胺中的溶液的形式加入到根據(jù)已知方法制 備的纖維素溶液； b. 在與水性氧化胺接觸之前，已經(jīng)可以將a (1 - 3)-葡聚糖混入到纖維素。 2. 將所述紡絲溶液通過噴嘴經(jīng)過空氣間隙擠出到含有水性氧化胺的紡絲浴中，沖洗 再生纖維以除去氧化胺并且干燥。
[0019] 在紡絲溶液中形成纖維的物質(zhì)的濃度可以為5至20重量％，優(yōu)選8至15重量％和 更優(yōu)選10至14重量％。
[0020] 在本發(fā)明的方法中，所述形成纖維的物質(zhì)可以含有1至99重量％的a (1 - 3)-葡 聚糖。特別優(yōu)選5至30重量％的a (1 - 3)-葡聚糖含量和非常特別優(yōu)選10至20重量％ 的a (1 - 3)-葡聚糖含量。當?shù)陀?%時，a (1 - 3)-葡聚糖添加劑的經(jīng)濟效果對于本發(fā) 明纖維的常規(guī)應用而言太低；當高于30%時，在紡絲過程中出現(xiàn)更多程度的纖維粘合。然 而，在特殊的條件下或者對于本發(fā)明纖維的特別用途，可以超過兩個極限值；本發(fā)明的范圍 也明確地包括具有1至5重量％或者30至99重量％的a (1 - 3)-葡聚糖含量的纖維。例 如，在紡絲噴嘴的低射孔密度，即在空氣間隙中的單纖維之間的大距離時，粘合的可能性基 本上更