疏伐木和其它低比重木材用于莱塞尔产品制造技术

使用得自例如疏伐操作的低比重木材将制造可达到给定卡帕值的较低的粗浆粘度。自低比重木材和高比重木材的牛皮纸蒸煮检测到不同的２００ｃＰ落球浆粕粘度。使用低比重木材可减少漂白车间为制造莱塞尔浆粕规格所需的漂白阶段温度和化学剂量。低比重木材也增加了这样的能力，即，使浆粕粘度减少到极低水平而不增加所述浆粕的铜值或不使所述浆粕中的羰基浓度超过可接受的水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造莱塞尔(lyocell)模制体，包括膜、纤维和非织造织物的浆粕，以及制造这种用于制造莱塞尔模制体的浆粕的方法，以及由所述浆粕制造的莱塞尔模制体和制造所述莱塞尔模制体的方法。具体地说，本专利技术涉及使用“幼”木材(yound wood)(通常以“芯木材”(core wood)、“幼龄材”(juvenile wood)、“低比重木材”(low specific gravity wood)为特征、或有时以“疏伐木”(thinning)为特征)。
技术介绍
纤维素是D-葡萄糖的聚合物，其是植物细胞壁的结构组分。这些细胞称作纤维。纤维素纤维特别富集在树干中，其从树干中提取，转化成浆粕，然后被用于制造各种产品。人造丝(rayon)是指再生纤维素的纤维形式，所述再生纤维素在纺织工业中广泛用于制造服装制品。一个多世纪以来，强力人造丝纤维是通过粘胶法和铜铵法制造的，后一种方法在1890年首次被授予专利，粘胶法在两年后被授予专利。在粘胶法中，纤维素首先被浸渍在碱化浓度的苛性钠溶液中形成碱纤维素。然后，所述纤维素与二硫化碳反应形成黄原酸纤维素，然后黄原酸纤维素溶解在稀苛性钠溶液中。过滤和脱气后，黄原酸酯溶液从浸没在硫酸、硫酸钠和硫酸锌的再生浴中的喷丝头中挤出，形成连续长丝。得到的粘胶人造丝目前用于纺织，而从前其广泛用于强化橡胶制品如轮胎和传动带。纤维素也可溶解在氨铜氧化物(ammonia copper oxide)溶液中，这一性质是制造铜铵人造丝的基础。纤维素溶液挤压通过浸没在5％苛性钠或稀硫酸的溶液中的喷丝头，形成纤维，然后纤维经过脱铜和洗涤。铜铵人造丝是具有极低旦尼尔(denier)的纤维，并且几乎专用于纺织。前述用于制备人造丝的方法都需要使纤维进行化学衍生化或络合，以使其可溶解并因此能旋捻成纤维。在粘胶法中，纤维素被衍生化，而在铜铵人造丝方法中，纤维素被络合。在任一种方法中，衍生化的或络合的纤维素必须进行再生，并且必须除去使其增溶所用的试剂。人造丝制造中的衍生化步骤和再生步骤显著增加了这种形式的纤维素纤维的成本。因此，近些年试图找到能溶解未衍生化的纤维素而形成可旋捻成纤维的未衍生化纤维素的纺丝原液的溶剂。一类用于溶解纤维素的有机溶剂是胺的N-氧化物，特别是叔胺的N-氧化物。例如，Graenacher在美国专利2,179,181中公开了一组适合用作溶剂的氧化胺材料；Johnson在美国专利3,447,939中描述了使用无水的N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)和其它胺的N-氧化物作为纤维素和许多其它天然和合成聚合物用溶剂；Franks等人在美国专利4,145,532和4,196,282中解决了将纤维素溶解在胺氧化物溶剂中和获得高浓度纤维素的难题。莱塞尔是自无羟基取代发生和无化学中间体形成的有机溶液中沉淀出的纤维素纤维的公认通用术语。目前，有些制造商制造莱塞尔纤维，主要用于纺织工业。例如，目前Acordis，Ltd.制造并销售被称作Tencel纤维的莱塞尔纤维。目前，可利用的莱塞尔纤维是由经过广泛加工而除去非纤维素成分特别是半纤维素的木浆来制造。这些经高度加工的浆粕被称作溶解级或高α浆粕，其中术语α是指纤维素的百分比。因此，高α浆粕含有高百分比的纤维素和相应低百分比的其它成分，特别是半纤维素。产生高α浆粕所需的方法显著增加了莱塞尔纤维及由其织造产品的成本。由于常规的牛皮纸浆制法(Kraft process)使残余的半纤维素稳定，使其对抗进一步的碱攻击，因此，经过随后的在常规漂白阶段中的牛皮纸浆的处理，不可能得到莱塞尔产品可接受的高α浆粕。为了通过牛皮纸浆制法制备高α浆粕，有必要在碱法制浆阶段之前，在酸相中对木片进行预处理。占原始木材约10％或更大量的大量物质，主要是半纤维素，在这一酸相预处理阶段被增溶，因此加工收率降低。在这些条件下，纤维素在很大程度上可抵抗攻击，但是残留的半纤维素降解为更短的链长，因此在随后的牛皮纸蒸煮中通过各种半纤维素的水解反应或通过溶解在很大程度上被除去。用于莱塞尔的常规的高α浆粕的缺点在于，由于必须除去半纤维素而导致收率损失。从制造商业高α浆粕的费用角度看，期望有常规高α浆粕的替代物来制造莱塞尔产品。另外，制造商希望通过利用现有的资本厂房使得制造这种类型的浆粕所必需的投资最小化。因此需要相对便宜的、低α(例如，高收率、高半纤维素)的浆粕，其具有的特征可使其用于制造莱塞尔模制体。在作为参考全文引入本文并转让给本申请的受让人的美国专利6,210,801中，公开了用于制造莱塞尔模制体的粘度低、半纤维素高的浆粕。该浆粕是通过减少纤维素的粘度而基本上不减少半纤维素的含量来制造的。这种方法使用本文所述的酸、或酸的替代物、或其它方法。虽然’801专利所述的方法可有效减少纤维素的平均聚合度(D.P.)而基本上不减少半纤维素含量，但仍需要一种无需单独的铜值减少步骤的方法，所述方法可易于适应具有氧反应器、多个碱阶段和/或适合于漂白浆粕或半漂浆粕的D.P.显著减少的碱性条件的制浆厂。环保所关心的是使用可减少氯化合物使用的漂白剂。近年来，氧作为去木质素剂已经以工业规模应用。可用于实施氧阶段去木质素方法的设备和仪器的实例在美国专利4,295,927、4,295,925、4,298,426和4,295,926中描述。在转让给本申请的受让人并作为参考以全文引入本文的美国专利6,331,554中，公开了可用于莱塞尔模制体形成的半纤维素高、粘度低的浆粕。该浆粕通过使用氧化剂在中等到高稠度的反应器中处理碱性浆粕而由碱性浆粕制成，可减少纸浆的D.P.而基本上不减少半纤维素或增加铜值。减少制造莱塞尔模制体成本的进一步努力在美国专利申请09/842,274中描述，该专利申请作为参考以原文引入本文。在’274申请中，本专利技术的受让人描述了使用类似于’554专利的方法由锯屑和其它低纤维长度木材制造的浆粕。这些浆粕的半纤维素高、粘度低，这使得它们特别适用于莱塞尔模制体的形成。森林工业在日复一日的林业经营和木材加工的正常过程中继续产生大量的副产品。这些副产品大部分未得到利用。以新方法利用木材副产品而节约资源的需求呈现极难得的机会。从所有这种未利用的木材，即，从后文称作低比重木材的芯木材或幼木或幼龄材如疏伐木开发可用于制造莱塞尔模制体的低成本浆粕是有利的。因此，为高度精制的高α浆粕提供了一种低成本的替代方法。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案是一种浆粕，其含有至少7wt％的半纤维素；粘度小于或等于约32cP；铜值小于或等于约2；加权平均纤维长度小于或等于约2.7mm；粗糙度小于或等于约23mg/100m。在本专利技术的另一个实施方案中，提供了莱塞尔模制体的制造方法。所述方法包括将浆粕溶解在溶剂中，形成纤维素溶液；由所述溶液形成莱塞尔模制体；和再生所述的模制体，其中所述浆粕含有至少7wt％的半纤维素，粘度小于或等于约32cP；铜值小于或等于约2；加权平均纤维长度小于或等于约2.7mm；粗糙度小于或等于约23mg/100m。所述方法可使用熔喷法、离心式纺丝、纺粘法或干喷湿纺技术。在本专利技术的另一个实施方案中，提供了制造浆粕的方法。所述方法包括用碱法制浆方法使比重小于或等于约0.41的湿料制成浆；漂白所述浆粕，使所述浆粕的粘度减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种莱塞尔产品，该产品包括：至少７ｗｔ％的半纤维素；和纤维素，其中用于制造所述产品的浆粕的粘度小于３２ｃＰ，铜值小于２，加权平均纤维长度小于２．７ｍｍ，以及粗糙度小于２３ｍｇ／１００ｍ。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士E西利二世，小W哈维佩尔辛格尔，肯特罗巴格，罗孟奎，
申请(专利权)人：韦尔豪泽公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]