来奥赛纤维组合物的制造方法技术

本发明专利技术提供用于制造来奥赛纤维的、半纤维素含量高、木质素含量低并包括低平均聚合度（Ｄ．Ｐ．）纤维素的组合物的制造方法，所说方法包括：（ａ）使含纤维素和半纤维素的浆粕与足以将该纤维素平均聚合度降低到２００～１１００范围而基本上不降低浆粕的半纤维素含量数量的试剂接触；并且（ｂ）将按照步骤（ａ）处理的浆粕的铜值降低到小于２．０的值。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造来奥赛(Lyocell)纤维所用的组合物，制造来奥赛纤维所用组合物的制造方法，以及由本专利技术组合物制造的来奥赛纤维。本专利技术具体涉及半纤维素含量高、木质素含量低、铜值低且含低平均聚合度纤维素的组合物。
技术介绍
纤维素为D-葡萄糖的聚合物，并且是植物细胞壁的结构成分。树干中纤维素尤其丰富，所以可从中提取纤维素、将其转变成浆粕，其后用于制造各种产品。纺织工业中将广泛用于制造衣物的纤维形式再生纤维素命名为人造丝。一个多世纪以来，一直通过粘胶法和铜氨法制造人造丝强力纤维。后一种方法在1890年首先取得了专利，而粘胶法则在2年后取得。粘胶法中，首先将纤维素浸泡在碱化浓度的烧碱溶液中以便形成碱纤维素。将其与二硫化碳反应形成纤维素黄原酸钠，然后将此产物溶解在稀烧碱溶液中。在过滤和脱气之后，将该黄原酸盐溶液从浸没的喷丝板挤出到硫酸、硫酸钠、硫酸锌和葡萄糖的再生浴中形成连续长丝。制成的所谓粘胶人造丝目前用于纺织且以前广泛用于增强橡胶制品例如轮胎和传动皮带。纤维素还可溶于氨氧化铜溶液。此性能构成铜氨人造丝生产的基础。该纤维素溶液受迫通过浸没的喷丝板进入5％烧碱或稀硫酸的溶液形成该纤维，然后将这些纤维脱铜并洗涤。可获得纤度很低的铜氨人造丝，并且这种丝几乎专用于纺织品。前述的人造丝制备方法均要求将纤维素化学衍生或络合，以便使其可溶并从而能纺成纤维。在粘胶法中将纤维素衍生，而在铜氨人造丝方法中将纤维素络合。任一方法中，必须再生衍生或络合的纤维素，而且必须去除用于溶解的试剂。人造丝生产中的衍生和再生步骤明显增加了其形成纤维素纤维的成本。因此，近年来人们一直致力于寻找能溶解非衍生纤维素从而形成非衍生纤维素原液的溶剂，而从该原液可纺制纤维。溶解纤维素的一类有用有机溶剂是N-氧化胺，尤其是N-氧化叔胺。例如Graenacher在美国专利US2179181中公开的一组适于作溶剂的氧化胺物质。Johnson在美国专利US3447939中描述的用作纤维素和许多其它天然及合成聚合物溶剂的无水N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)及其它N-氧化胺。Franks等在美国专利4145532和4196282中用氧化胺溶剂处理纤维素溶解问题并获得较高纤维素浓度。来奥赛是一种公认的纤维属名，该纤维由有机溶液凝固出的纤维素构成，该有机溶液中未发生羟基取代并且未形成化学中间体。目前有数家制造商生产来奥赛纤维，主要用于纺织工业。例如阿克尔迪斯有限公司(Acordis，Ltd.)目前制造并销售一种称为Tencel纤维的来奥赛纤维。目前可得的来奥赛纤维有一种或多种缺陷。目前制造的一些来奥赛纤维，其缺点之一是它们几何特性的后果，该几何特性是趋于完全均一，横截面通常为圆形或椭圆形并且缺少可纺短纤(spun)样卷曲。另外，许多现有来奥赛纤维表面较光滑，有光泽。这些特性使这些纤维达不到织造物中短纤维的规范，因为在梳理加工中难于获得均匀分离并且可造成不匀的混纺物和不匀的纱。另外，横截面连续一致且表面有光泽纤维制成的纱线倾向于具有不自然的、“塑质”外观。为了纠正与直丝有关的问题，几乎总是在将人造短纤维截短到其长度之前，通过二次加工使其卷曲。卷曲的实例可参见Sellars等的美国专利US5591388或5601765。其中在填塞箱中压缩纤维束，并用干热蒸汽加热。包括卷曲步骤将增加制造来奥赛纤维的成本。现有技术中来奥赛纤维的另一个公认问题是湿磨条件下的纤维原纤化，如洗衣期间可能出现的后果。原纤化定义为单根纤维的表面部分劈裂成较小的微纤维或原纤。劈裂是湿磨产生的结果，该湿磨是纤维对纤维磨损或者纤维对硬表面摩擦引起的。依据湿磨条件，大多数或许多微纤维或原纤会保持其一端与母纤维连接。微纤维或原纤如此纤细，以致它们几乎透明，给予最终织物白色、霜花外观。在更极端的原纤化情形中，微纤维或原纤缠结起来，赋予最终织物起球外观和感觉，即，原纤缠结成小的较密集的球。据信来奥赛纤维的原纤化是分子高取向度以及纤维中微纤维或原纤表观低劣的侧向内聚力引起的。有多方面的技术和专利文献讨论此问题并提出解决方法。作为实例可参考Mortimer，S.A.和A.A.Péguy发表在《应用聚合物科学杂志》1996年第60卷305～316页(Journal ofApplied Polymer Science，60305-316(1996))的论文以及Nicholai，M.、A.Nechwatal和K.P.Mieck发表在《纺织研究杂志》1996年第66卷(第9期)575～580页(Textile Research Journal 66(9)575-580(1996))的论文。第一篇论文的作者试图通过修正挤出与溶解之间气隙区中的温度、相对湿度、气隙长度以及停留时问来解决此问题。Nicholai等建议交联纤维但指出“此刻，看起来还不可能技术性实施”。部分相关美国专利包括Taylor的US5403530、US5520869、5580354和5580356；Urben的US5562739以及Weigel等的US5618483。这些专利部分涉及用反应性材料处理纤维从而引起表面改性或交联。对纱线或织物进行酶处理是目前减少原纤化所产生问题的优选方式。然而所有这些处理明显存在缺点，包括增加生产成本。另外，据信目前可得的来奥赛纤维由高质量木浆粕制造，该浆粕已进行去除非纤维素成分，尤其是半纤维素的充分加工。这些高度加工的浆粕称为溶解级或高阿尔法(或高α)浆粕，其中所有阿尔法(或)α指纤维素的百分比。因此，高阿尔法浆粕含高百分比的纤维素，且相应地含低百分比的其它成分，尤其是半纤维素。要求产生高α浆粕的加工显著增加了来奥赛纤维及由其制造的产品的成本。例如，硫酸盐制浆法中，将硫化钠和氢氧化钠的混合物用于木材制浆。由于传统的硫酸盐法使剩余的半纤维素对进一步碱进攻保持稳定，所以经过随后漂白车间中的处理，不可能获得质量可以接受的溶解浆粕，即高阿尔法浆粕。为了用硫酸盐法制备溶解型的浆粕，需要在碱性制浆阶段之前对木屑进行酸预处理。在此酸相预处理中，显著量的材料，10％级别的初始木质变得可溶。在该预水解条件下，纤维素非常耐攻击，但剩余半纤维素却降解为长度很短的链，并因此能在随后的硫酸盐法蒸煮中通过各种半纤维素水解反应或者通过溶解被很大程度地除去。主要的脱木质素作用也发生在硫酸盐法蒸煮期间。预水解阶段通常包括在高温(150～180℃)用稀无机酸(硫酸或二氧化硫水溶液)处理木材或在较低温度只用水处理木材，要求的处理时间至多2小时。后一种情况下，从某些天然存在的多糖(主要为软木中的甘露聚糖和硬木中的木聚糖)中释放的醋酸使pH值降低到3～4的范围。尽管预水解可在连续蒸煮器中完成，但预水解一般在间歇式蒸煮器中完成。当制浆厂变得更大并增加对溶解级浆粕的需求时，需要更多的间歇式蒸煮器以提供预水解的木质。安装这些蒸煮器的投资成本以及运行它们的成本将附加到溶解级浆粕的成本中。进一步地，预水解导致除去大量木材，从而合并预水解步骤的制浆加工加工收率低。此外，较低铜值是制造来奥赛纤维所要用浆粕的可取性能，因为通常据信，在溶解于氧化胺溶剂的过程中及溶解后，铜值高会引起纤维素降解。铜值是用于测定纤维素还原值的经验测试。进一步地，低过渡金属元素含量是制造来本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于转变为来奥赛纤维的组合物的制造方法，所说方法包括： （ａ）使含纤维素和半纤维素的浆粕与足以将该纤维素平均聚合度降低到２００～１１００范围而基本上不降低浆粕的半纤维素含量数量的试剂接触；并且 （ｂ）将按照步骤（ａ）处理的浆粕的铜值降低到小于２．０的值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗梦奎，文森特A罗斯里，詹姆斯E西利二世，阿马尔N内奥吉，理查得A朱厄尔，
申请(专利权)人：韦尔豪泽公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]