專(zhuān)利名稱(chēng)：生產(chǎn)增強(qiáng)纖維組合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)增強(qiáng)纖維組合物的方法，該組合物含有以Ⅱ型纖維素的晶體結(jié)構(gòu)存在的纖維素纖維，所述方法包括使纖維組合物與N一甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液在高溫下接觸，并隨后清洗纖維組合物。
在本說(shuō)明及所附的權(quán)利要求中，“纖維組合物”一詞是指任何種類(lèi)的織物，非織造織物或無(wú)定向纖維網(wǎng)。
在過(guò)去的幾年里，有多種將纖維素溶于有機(jī)溶劑、有機(jī)溶劑與無(wú)機(jī)鹽形成的混合物或溶于鹽溶液而不形成衍生物的方法被作為粘膠纖維化的可選方法。BISFA(國(guó)際人造絲及合成纖維標(biāo)準(zhǔn)化局)將由這些溶液制得的纖維素纖維通稱(chēng)為可溶纖維(lyocell)．根據(jù)BISFA定義，可溶纖維(lyocell)是一種通過(guò)紡絲過(guò)程從有機(jī)溶劑中得到的纖維素纖維?！坝袡C(jī)溶劑”，BISFA將其理解為一種有機(jī)化學(xué)制劑和水的混合物。
而到目前為止，只有一種生產(chǎn)可溶纖維(lyocell)型纖維素纖維的方法在大規(guī)模生產(chǎn)中被接受，即氧化胺方法。在該方法中，優(yōu)選N-甲基嗎啉-N-氧化物作為溶劑(NMMO)。在接下來(lái)的說(shuō)明中，縮寫(xiě)“NMMO”代指“氧化叔胺”，此外NMMO還代表目前優(yōu)選的N-甲基嗎啉-N-氧化物。
氧化叔胺曾長(zhǎng)期已知作為纖維素的可選溶劑。比如從美國(guó)No.2，179,181專(zhuān)利可以知道，氧化叔胺可以溶解高質(zhì)量的化學(xué)紙漿而不形成衍生物，且纖維素的成型物如纖維可以通過(guò)析出作用從此溶液中得到。美國(guó)專(zhuān)利Nos.3,447，939,3,447,956和3,508,941進(jìn)一步介紹了以氧化環(huán)胺作為優(yōu)選溶劑生產(chǎn)纖維素溶液的方法。在所有這些方法中，纖維素均在高溫下被物理溶解。
在申請(qǐng)人的EP-A-0356419介紹的方法中，優(yōu)選使用一種薄層處理設(shè)備，其中碎紙漿溶于叔胺氧化物水溶液形成的懸濁液鋪散成薄層，在熱表面上傳送，同時(shí)薄層表面暴露于真空中。在熱表面上傳送懸濁液的過(guò)程中，水被蒸發(fā)而纖維素被溶解，從而可紡的纖維素溶液從薄層處理設(shè)備排放出來(lái)。
已經(jīng)知道一種對(duì)纖維素溶液進(jìn)行紡絲的方法和設(shè)備，比如，申請(qǐng)人的WO93/19230。在該方法中，對(duì)熱的紡絲溶液進(jìn)行紡絲，而后將所得細(xì)絲引入凝固浴以使其中所含的纖維素析出，細(xì)絲在被引入析出浴缸前進(jìn)行了冷卻。冷卻是在成型后馬上進(jìn)行的，且優(yōu)選在成型纖維素的水平方向吹風(fēng)。
德國(guó)專(zhuān)利No.902427介紹了通過(guò)含5-15％NaOH的堿浴，使纖維素纖維織物得到增強(qiáng)的過(guò)程。堿浴使纖維素纖維膨脹從而得到增強(qiáng)。
申請(qǐng)人的WO95/07386介紹了一種造紙的方法，該方法中粉碎纖維素物質(zhì)的懸濁水溶液經(jīng)機(jī)械處理后，進(jìn)入成紙過(guò)程，該懸濁液含有叔胺氧化物。此方法可用于高強(qiáng)度紙張的生產(chǎn)。
US-A-3,447,956介紹了一種對(duì)纖維物質(zhì)進(jìn)行增強(qiáng)的方法。在增強(qiáng)過(guò)程中，纖維物質(zhì)浸漬于一種胺氧化物并加熱到一定溫度，在該溫度下胺氧化物能夠?qū)w維物質(zhì)進(jìn)行增強(qiáng)。建議使用的纖維物質(zhì)包括含有天然纖維素纖維，如木紙漿，棉花，亞麻，以及合成纖維，如人造纖維(粘膠纖維)的織物和非織造織物。特別優(yōu)選用胺氧化物處理紙張。在此過(guò)程中，NMMO顯然是作為熔融態(tài)或液態(tài)的一水合物或被溶解于一種可蒸發(fā)的揮發(fā)性溶劑中使用的。
WO96/37653介紹了具有纖維素涂層，經(jīng)浸漬或表層覆蓋的纖維組合物。這些纖維組合物的生產(chǎn)是通過(guò)在纖維組合物的一側(cè)涂敷纖維素的NMMO水溶液，而后在水浴中凝固表層來(lái)進(jìn)行的。
US-A-4,196,282介紹了NMMO/H2O/纖維素形成的三成分系統(tǒng)和所謂的“溶解框架”，即纖維素溶解于NMMO水溶液的條件。
此外，還知道纖維素纖維可以用NMMO溶脹(Chancyetal.，“纖維素在胺氧化物/水系統(tǒng)中的溶脹溶解”；J.App.Pol.SciAppl.Pol.Symp.37,239-259(1983))．本發(fā)明的目的是提供一種最初定義的那類(lèi)方法，該方法中纖維組合物的增強(qiáng)過(guò)程不需繁瑣地對(duì)揮發(fā)性溶劑進(jìn)行蒸發(fā)，而且不需使用NMMO的一水合物或通過(guò)蒸發(fā)制備N(xiāo)MMO的一水合物。
根據(jù)本發(fā)明，該方法生產(chǎn)的增強(qiáng)纖維組合物含有的纖維素纖維中的纖維素是以Ⅱ型纖維素的晶體結(jié)構(gòu)存在的，該方法包括使纖維組合物與N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液在高溫下接觸，并隨后清洗纖維組合物，其特征在于，接觸過(guò)程按如下關(guān)系式進(jìn)行
-947+0,30xlog(10)t+0,046xT-3,53xC+645xlog(10)C其中t表示以分鐘計(jì)的纖維組合物與NMMO水溶液接觸的時(shí)間，T表示NMMO水溶液的溫度，以℃計(jì)，而C是以％表示的NMMO水溶液中NMMO的質(zhì)量濃度，在溫度T小于130℃且質(zhì)量濃度C介于70％和84％之間的條件下，關(guān)系式的值應(yīng)控制在0.30-1.70之間，且優(yōu)選0.5-1.5之間，而且，特別優(yōu)選0.8-1.2之間的值。
本發(fā)明是基于如下的發(fā)現(xiàn)，為了增強(qiáng)纖維素纖維組合物，如非織造織物，所提到的三個(gè)參數(shù)，即NMMO溶液的濃度，溫度和浸漬時(shí)間，顯然是必要和充分的，而且它們的選擇必須滿(mǎn)足上面的關(guān)系式。如果相反，所選參數(shù)使得關(guān)系式的值小于0.30，組合物則不會(huì)得到增強(qiáng)。而另一方面，如果所選參數(shù)使得關(guān)系式的值大于1.70，則發(fā)現(xiàn)纖維組合物在NMMO溶液中被溶解。
根據(jù)本發(fā)明，該方法的溫度T優(yōu)選小于100℃。
根據(jù)本發(fā)明，該方法的具體實(shí)施方案的的特征在于，清洗前纖維組合物經(jīng)過(guò)了壓制。壓制可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行，如，通過(guò)將非織造織物引入二個(gè)滾筒間，并在纖維組合物上施加一定壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用的纖維組合物中含有至少部分經(jīng)過(guò)胺氧化物方法或粘膠纖維方法生產(chǎn)的纖維時(shí)，本發(fā)明中的方法證明是特別成功的。
本發(fā)明將通過(guò)下面的實(shí)施例得到更詳細(xì)的解釋。
一般工作指導(dǎo)將輕輕打過(guò)針眼的粘膠纖維非織造織物置于二個(gè)篩板之間浸入NMMO水溶液進(jìn)行浸漬，每塊非織造織物的大小均為12×16cm而單位面積重量約為70g/cm2，隨后用實(shí)驗(yàn)室壓制機(jī)(壓制壓力3巴；相當(dāng)于在12cm寬的非織造織物上線(xiàn)壓強(qiáng)為12.6N/mm)壓制浸漬過(guò)的非織造織物。此后，壓制過(guò)的非織造織物用自來(lái)水清洗15分鐘。
實(shí)施例根據(jù)以上的工作指導(dǎo)，進(jìn)行數(shù)次測(cè)試，且按本發(fā)明的要求控制參數(shù)，即各次測(cè)試的NMMO溶液的濃度(質(zhì)量百分比%，根據(jù)溶液的總質(zhì)量)，溫度(℃)和浸漬時(shí)間(分鐘)的取值見(jiàn)下面的表1。所有實(shí)施例均遵從上面定義的關(guān)系式。各參數(shù)下的關(guān)系式值顯示于表中。
表1實(shí)施例 NMMO- 濃度 溫度 時(shí)間 值1 84,0800,080,952 82,0800,081,303 82,0700,170,944 80,6700,501,205 80,6800,081,426 80,6800,501,667 78,2701,001,298 76,2700,501,009 76,2800,171,3210 73,9704,000,8111 74,2800,501,0712 74,2900,171,3913 71,9902,001,0214 71,9 1000,171,1615 70,0 1000,500,49實(shí)施例1至15屬于本發(fā)明的范圍，因?yàn)橛蛇@些NMMO濃度，溫度和浸漬時(shí)間得到的關(guān)系式值均在本發(fā)明定義的范圍內(nèi)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有按照本發(fā)明處理的非織造織物均得到了增強(qiáng)。
對(duì)于包含通過(guò)胺氧化物方法生產(chǎn)的纖維的非織造織物，同樣取得了良好的效果。
比較例為了比較，按照一般工作指導(dǎo)進(jìn)行了額外測(cè)試，但所選參數(shù)不滿(mǎn)足關(guān)系式的要求。這些實(shí)施例歸納于表2。
表2實(shí)施例 NMMO- 濃度 溫度 時(shí)間 值1682,0900,171,861780,6801,001,751880,6900,081,881978,2802,001,842078,2900,081,882176,2900,501,922276,2 1000,082,142374,2 1000,081,752472,2704,000,292572,2 1204,002,592670,080 12,0-0,102770,0902,000,212870,0 1000,080,25在實(shí)施例16至23和25中，所選參數(shù)使得關(guān)系式的值大于1.70，非織造織物在NMMO溶液中溶解。
在實(shí)施例24和26至28中，所選參數(shù)使得關(guān)系式的值小于0.30，非織造織物不能得到增強(qiáng)。
權(quán)利要求
1．一種生產(chǎn)增強(qiáng)纖維組合物的方法，該組合物含有纖維素纖維，其中的纖維素是以Ⅱ型纖維素的晶體結(jié)構(gòu)存在的，該方法使纖維組合物與N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)水溶液在高溫下接觸，并隨后清洗纖維組合物，其特征在于，接觸過(guò)程按如下關(guān)系式進(jìn)行-947+0,30xlog(10)t+0,046xT-3,53xC+645xlog(10)C其中t表示以分鐘計(jì)的纖維組合物與NMMO水溶液接觸的時(shí)間，T表示NMMO水溶液的溫度，以℃計(jì)，而C是以％表示的NMMO水溶液中NMMO的質(zhì)量濃度，在溫度T小于130℃且質(zhì)量濃度C介于70%和84%之間的條件下，關(guān)系式的值應(yīng)控制在0.30-170之間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所選參數(shù)t,T和C使得關(guān)系式的值介于0.5-1.5之間。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所選參數(shù)t,T和C使得關(guān)系式的值介于0.8-1.2之間。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，溫度T小于100℃。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，纖維組合物在清洗前被壓制。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用來(lái)進(jìn)行增強(qiáng)的纖維組合物中的纖維至少部分是通過(guò)胺氧化物方法生產(chǎn)的。
7．根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用來(lái)進(jìn)行增強(qiáng)的纖維組合物中的纖維至少部分是通過(guò)粘膠法生產(chǎn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)增強(qiáng)纖維組合物的方法,該組合物含有以Ⅱ型纖維素的晶體結(jié)構(gòu)存在的纖維素纖維,該方法使纖維組合物與N－甲基嗎啉－N－氧化物(NMMO)水溶液在高溫下接觸,并隨后清洗纖維組合物,其特征在于,接觸過(guò)程按如下關(guān)系式進(jìn)行:－947+0.30xlog
文檔編號(hào)D04H1/587GK1224474SQ98800507
公開(kāi)日1999年7月28日 申請(qǐng)日期1998年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月25日
發(fā)明者H·呂夫, H·菲爾戈, S·阿姆布羅施, C·施羅斯尼基, R·朱爾克維 申請(qǐng)人:連津格股份公司