專利名稱：減少纖化傾向的纖維素纖維的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減少纖化傾向(Fibrillierneigung)的纖維素纖維的制造方法。
作為粘膠法的替代方法，近年已描述了一系列的方法，在這些方法中，將沒有形成衍生物的纖維素溶解在有機溶劑、有機溶劑和無機鹽的組合物或鹽水溶液中。由這樣的溶液制造的纖維素纖維被BISFA(人造纖維標準化國際局)命名為屬名Lyocell。BISFA定義一種纖維素纖維為Lyocell，該纖維素纖維是通過有機溶劑的紡絲法得到的。該“有機溶劑”被BISFA定義為有機化學(xué)劑和水的混合物?！叭軇┘徑z”意思是溶解和紡絲，而沒有形成衍生物。
然而，迄今為止，僅有一種屬名Lyocell的纖維素纖維的制造方法能在工業(yè)上實現(xiàn)。在該方法中，使用作為溶劑的叔胺-氧化物，特別是N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)。這樣的方法例如在US-A-4,246,221中已得到描述，并且所提供的纖維以高強度、高濕模量和高回線強度而優(yōu)異出眾。
然而，由所述纖維制得的成形平面例如織物的可用性由于纖維在濕態(tài)極其容易纖化而大大地受到限制。纖化應(yīng)理解為在濕態(tài)由于機械應(yīng)力而使?jié)窭w維在長度方向的裂開，由此得到毛發(fā)或毛皮狀外觀的纖維。由這樣的纖維制造和染色的織物在洗滌幾次后會大大地喪失顏色強度。另外，在磨損和皺褶的棱邊還會出現(xiàn)淺色的帶。假定細纖維化的原因是纖維由在纖維方向排列的細纖維組成，在它們之間僅有小規(guī)模地橫向交聯(lián)。
WO 92/14871披露了一種減少纖化傾向的纖維的制造方法。所有浴液的最大pH值為8.5，將新紡絲的纖維在第一次干燥前與浴液接觸，將得到所述的減少的纖化傾向。
WO 92/07124同樣披露了一種減少纖化傾向的纖維的制造方法，按照該方法，將新紡絲的尚未干燥的纖維用陽離子聚合物處理。作為這樣的聚合物提出帶咪唑基和氮雜環(huán)丁基的聚合物，另外，還可用可乳化的聚合物，例如聚乙烯或聚酯酸乙烯(酯)進行處理，或還可與乙二醛進行交聯(lián)。
在1993年瑞典Lund的CELLUCON研討會上，S.Mortimer所作的報告中指出，纖化傾向隨著纖維的逐漸伸長而上升。
本發(fā)明提出的任務(wù)是提供一種方法，該方法能通過簡單的方式進行，并且能生產(chǎn)減少纖化傾向的屬名Lyocell的纖維素纖維。
根據(jù)本發(fā)明，具有減少纖化傾向的纖維素纖維的制造方法包括，將新紡絲的、尚未干燥的纖維與至少帶兩個活性基團的紡織助劑(Textilhilfsmittel)接觸，并用含水緩沖劑洗滌，條件是作為紡織助劑，不能使用乙二醛。
作為紡織助劑，已證明具有兩個活性基團的染料是特別適用的。然而，根據(jù)本發(fā)明，還可使用無色的紡織助劑，也就是說，對可見光不吸收。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用帶一個或兩個乙烯基砜基團作為活性基團的紡織助劑。
根據(jù)本發(fā)明方法的適合的實施方式，其特征在于，使新紡絲的纖維在堿性介質(zhì)中與紡織助劑接觸。
事實表明，當形成堿金屬碳酸鹽和堿金屬氫氧化物的堿性環(huán)境時，纖化傾向?qū)⒋蟠蟮販p少。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個優(yōu)選方案包括，對與紡織助劑進行接觸的纖維進行熱處理。該熱處理明顯縮短了浸漬時間。
1993年4月28日公開的EP-A-0538977披露了用染料浸漬的纖維素纖維的熱處理。但事實證明，用熱空氣對用紡織助劑浸漬的纖維進行加熱，雖然能縮短浸漬時間，但是，由此會出現(xiàn)這樣的危險，就是纖維被不規(guī)則地加熱。因此，在待干燥的纖維束內(nèi)部的纖維還沒達到需要的溫度時，其外部的纖維可能已經(jīng)部分地被干燥了。這將對生產(chǎn)出的纖維的質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，當用電磁波，特別是微波對纖維進行輻射時，可克服由于這種簡單的熱處理而產(chǎn)生的缺點。通過微波輻射，一方面能使纖維同時加熱，另一方面能消除纖維的提前干燥，電磁波的輻射提供了這種可能性，例如將纖維束焊入塑料包皮中，并在焊接狀態(tài)下暴露于電磁場中。
當將纖維例如作為放在輸送帶上的平面狀物，通過窄小的通道輸送，其中纖維暴露于電磁波下時，也能得到上述的優(yōu)點。該通道可這樣構(gòu)成，在纖維上面只有很小的空間，由此，可避免外部纖維的部分干燥。同時，這種紡織助劑固著的方案還開拓了一個工藝簡單能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的可能性。
因此，本發(fā)明還涉及減少纖化傾向的纖維素纖維的制造方法，在該方法中，將在叔胺氧化物中的纖維素溶液紡成纖維，并將新紡的纖維和至少帶兩個活性基團的紡織助劑接觸，并進行熱處理，該方法的特征在于，熱處理是通過電磁波的輻射而進行的。
同樣根據(jù)本發(fā)明方法的安排，將優(yōu)選使用帶乙烯基砜基團作為活性基團的紡織助劑，并優(yōu)選是一種染料。然而，也可使用無色的不吸收可見光的紡織助劑。
根據(jù)本發(fā)明方法的更優(yōu)選的安排在于使用微波進行熱處理。
本發(fā)明將結(jié)合下面的實施例作更詳細的闡述。所有的％均理解為重量％。
纖維素纖維的制造根據(jù)EP-A-0356419披露的方法提供了在NMMO中形成的纖維素溶液，該溶液通過噴絲嘴擠出。借此得到的纖絲經(jīng)過一氣隙導(dǎo)入含水的紡絲浴中，在該浴中纖維素發(fā)生凝固。洗滌在紡絲浴中得到的纖維，該纖維具有1.7dtex的纖度。該洗滌的纖維將用于下面所述的實施例中，并制成在本說明書和本權(quán)利要求書中作為新紡絲的、還沒被干燥的纖維所描述的那種纖維。
1)沒有后續(xù)熱處理的用紡織助劑的處理A)通用處理方式將1g根據(jù)上述方法制造的各種纖維在190ml水溶液(染液)中于40℃浸漬30分鐘；所述水溶液含有帶兩個活性基團的紡織助劑和Na2SO4。接著，加入NaOH(3％)、Na2CO3(4％)或NaOH、Na2CO3(4％ Na2CO3和0.2g/l NaOH)的混合物，使紡織助劑固著。
于40℃下再過60分鐘后，再將該纖維洗滌數(shù)次，以便將沒有固著在纖維上的紡織助劑除去。隨后將該洗滌過的纖維用含水緩沖劑處理30分鐘，然后再用水洗滌(15分鐘)，并于60℃進行干燥。接著，檢測纖維的纖化傾向和其它的纖維數(shù)據(jù)。
纖化的評價在洗滌過程或者更確切地說是在濕態(tài)的砑光過程中纖維相互間的摩擦將通過下面的試驗來模擬將8根長20mm的纖維與4ml水放入20ml的試樣瓶中，并在Fa.Gerhardt，Bonn(BRD)的RO-10型實驗室用搖動器(Laborschüttelgert)中在12檔(stage)搖動9小時。此后通過在顯微鏡下數(shù)每0.276mm纖維長度中細纖維的數(shù)目來評價纖維的纖化性質(zhì)。
其它的纖維數(shù)據(jù)纖維強度和纖維伸長率將根據(jù)BISFA準則，1993年版進行檢查，該準則即“用于測試粘度、模量(modal)、亞銅、Lyocell、乙酸酯和三乙酸酯常產(chǎn)纖維和絲束的國際認可的方法”。
B)實施例根據(jù)上述方法，用染料Remazol黑B和Remazol紅RB作為紡織助劑(生產(chǎn)者Hoechst AG)處理纖維。
染料Remazol黑B帶兩個乙烯基砜基團，而染料Remazol紅B帶一個乙烯基砜基團和一個單氯三嗪基團。
該染液含有3％的Remazol黑B或0.5％的Remazol紅RB。在每個實施例中，染液的pH值均為4.6。所用的含水緩沖劑是一種含3％醋酸和7％醋酸鈉的水溶液。該溶液的pH值為4.6。用該緩沖液處理之后，用水洗滌該纖維15分鐘，然后進行檢測。表1a給出了每次使用的固定劑，并給出了纖化(細纖維的數(shù)目)、纖度(dtex)、纖維強度(cN/tex)和纖維伸長率(％)。實施例1、2和3利用染料Remazol黑B進行，而實施例4利用染料Remazol紅RB進行。
表1b列出了沒用染料的對比試驗的結(jié)果。
表1a(紡織助劑)實施例 固定劑細纖維纖度 強度 伸長率1 NaOH22 1，8228，8111，142 Na2CO322，0726，3910，673 NaOH+Na2CO302，3424，9410，044 NaOH+Na2CO352，3430，0011，74表1b(對比)實施例 固定劑 細纖維 纖度 強度 伸長率5 NaOH ＞60 1，8033，7612，716 Na2CO360 1，5633，7812，157 NaOH+Na2CO3＞60 1，7230，1812，148 NaOH+Na2CO3＞60 1，7232，0012，70表1a和1b結(jié)果的對比表明，在上述染料Remazol黑B和Remazol紅RB的情況下，紡織助劑將大大減少纖維的纖化傾向，并且對于用于紡織助劑的固定而使用的NaOH+Na2CO3的組合同樣也大大地減少了纖化傾向。
事實證明，使用帶有兩個活性基團的其它紡織助劑，同樣也能獲得上述的結(jié)果。因此，Remazol黑B和Remazol紅RB可代表其它同樣也帶至少兩個活性基團的紡織助劑。
2)有隨后熱處理的用紡織助劑的處理將1g根據(jù)上述方法制得的各種纖維在190ml染液(含0.2％ Remazol黑B，2％ Na2CO3，0.2％ NaOH，pH＝11.5)中浸漬3次，每次30秒鐘，在每次浸漬后壓榨該纖維。然后，在180℃的循環(huán)空氣烘箱中對每個試樣進行2次各40秒鐘的熱處理。再用上述醋酸鹽緩沖劑(pH＝4.6)將每個熱處理過的試樣處理30分鐘，用水洗滌15分鐘，于60℃干燥并進行檢測。結(jié)果列于表2中，其中實施例10為制備對比例(實施例10重復(fù)了實施例9，然而其中沒有使用紡織助劑)。
表2實施例細纖維纖度強度 伸長率9 241,5633,78 12,1510＞57 1,8033,76 12,71由表2可知，用紡織助劑浸漬的纖維的熱處理大大地減少了該浸漬時間，而且還減少了纖化傾向。
使用染料Remazol紅RB能獲得類似好的結(jié)果。
3.帶有隨后微波輻射的用紡織助劑的處理將10g根據(jù)上述方法制得的纖維于900ml染液(10％ Remazol黑B，10％ Na2SO4，8％ Na2CO3；用NaOH將pH調(diào)到11.5)中浸漬9分鐘。然后，將該纖維壓榨并等分成兩份(實施例12、13)。實施例11作為對比例，并給出沒用紡織助劑處理的纖維的特性。對于實施例12和13，在用染液浸漬后將對該纖維壓榨，并且加熱到180℃，在此溫度維持180秒鐘(實施例12)，或者用90瓦微波輻射50秒鐘(實施例13)。然后在pH4.6的上述醋酸鹽緩沖劑中將纖維處理30分鐘，用水洗滌15分鐘并在60℃干燥。試驗結(jié)果列于表3中。
表3實施例加熱 細纖維纖度 強度 伸長率11---561,83 31,98 11,5212180s；180℃111,91 23,70 9,771350s；90W 7 1,92 31,23 11,34由表3可知，用微波輻射進一步大大地縮短了加熱時間，而且也進一步大大地減少了纖化傾向。使用至少帶兩個活性基團的其它紡織助劑來替代Remazol黑B時，也將獲得減少纖化傾向的同樣好的結(jié)果。特別要指出的是，它們顯示了就象乙二醛一樣的對纖化傾向類似強的有益作用。另外還表明，利用微波的輻射所產(chǎn)生的上述有益的作用，正如從后面的實施例所獲悉的那樣，在用乙二醛和其它二醛時也能觀察到。
將根據(jù)上述第一部分中所述方法生產(chǎn)的2g纖維用含2％乙二醛和0.66％交聯(lián)催化劑(例如，Condensol FB，ZnCl2和MgCl2的混合物，生產(chǎn)者BASF)的140ml的染液進行兩次各3分鐘的浸漬。然后壓榨掉染液，并將纖維分成兩部分(實施例15，16)。實施例14作為對比例，對于實施例15，該纖維將在100℃的循環(huán)空氣烘箱中處理10分鐘，而對于實施例16，該纖維將兩次各60秒鐘暴露于功率為500W的微波中。纖化的結(jié)果列于下表4中。
除了用戊二醛(Glutardialdehyd)(3.4％)替代乙二醛外，重復(fù)上述方法。所得纖維的纖化結(jié)果同樣列于表4中(實施例17、18和19與實施例14、15或16相對應(yīng))。
表4實施例紡織助劑處理細纖維14--------35,515乙二醛 10分鐘；100℃ 24,016乙二醛 60秒；500W 8,517--------35,518戊二醛 10分鐘；100℃ 10,519戊二醛 60秒；500W 21,0
權(quán)利要求
1.減少纖化傾向的纖維素纖維的制造方法，該方法包括將在叔胺氧化物中的纖維素溶液紡成纖維，并使新紡的纖維與至少帶兩個活性基團的紡織助劑接觸，再用含水緩沖劑進行洗滌，條件是作為紡織助劑，不使用乙二醛。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，作為紡織助劑使用一種染料或無色物質(zhì)。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，使用至少帶一個乙烯基砜基團作為活性基團的紡織助劑。
4.按照權(quán)利要求1-3中任何一項的方法，其特征在于，使新紡的纖維在堿性介質(zhì)中與紡織助劑接觸。
5.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，該堿性介質(zhì)由堿金屬碳酸鹽和堿金屬氫氧化物構(gòu)成。
6.按照權(quán)利要求1-5之一項或多項的方法，其特征在于，將與紡織助劑接觸過的纖維進行熱處理。
7.減少纖化傾向的纖維素纖維的制造方法，該方法包括將在叔胺氧化物中的纖維素溶液紡成纖維，并使新紡的纖維與至少帶兩個活性基團的紡織助劑接觸，并進行熱處理，其特征在于，通過電磁波輻射進行熱處理。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于，作為紡織助劑使用一種染料或無色物質(zhì)。
9.按照權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，使用至少帶一個乙烯基砜基團作為活性基團的紡織助劑。
10.按照權(quán)利要求7-9中任何一項的方法，其特征在于，使新紡的纖維在堿性介質(zhì)中與紡織助劑接觸。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于，該堿性介質(zhì)是由堿金屬碳酸鹽和堿金屬氫氧化物構(gòu)成的。
12.按照權(quán)利要求7-11之一項或多項的方法，其特征在于，采用微波進行熱處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了減少纖化傾向的纖維素纖維的制造方法，該方法包括將在叔胺氧化物中的纖維素溶液紡成纖維，并將新紡的纖維與至少帶兩個活性基團的紡織助劑接觸，并進行熱處理，其特征在于，通過電磁波輻射進行熱處理。
文檔編號D06M13/123GK1108032SQ94190217
公開日1995年9月6日 申請日期1994年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月21日
發(fā)明者H·菲爾戈, M·艾布爾, J·?？嗣桌?申請人:連津格股份公司