專利名稱：生產增強纖維組合物的方法
技術領域：
本發明涉及一種生產增強纖維組合物的方法，該組合物含有以Ⅱ型纖維素的晶體結構存在的纖維素纖維，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。
在本說明及所附的權利要求中，“纖維組合物”一詞是指任何種類的織物，非織造織物或無定向纖維網。
在過去的幾年里，有多種將纖維素溶于有機溶劑、有機溶劑與無機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(國際人造絲及合成纖維標準化局)將由這些溶液制得的纖維素纖維通稱為可溶纖維(lyocell)．根據BISFA定義，可溶纖維(lyocell)是一種通過紡絲過程從有機溶劑中得到的纖維素纖維。“有機溶劑”，BISFA將其理解為一種有機化學制劑和水的混合物。
而到目前為止，只有一種生產可溶纖維(lyocell)型纖維素纖維的方法在大規模生產中被接受，即氧化胺方法。在該方法中，優選N-甲基嗎啉-N-氧化物作為溶劑(NMMO)。在接下來的說明中，縮寫“NMMO”代指“氧化叔胺”，此外NMMO還代表目前優選的N-甲基嗎啉-N-氧化物。
氧化叔胺曾長期已知作為纖維素的可選溶劑。比如從美國No.2，179,181專利可以知道，氧化叔胺可以溶解高質量的化學紙漿而不形成衍生物，且纖維素的成型物如纖維可以通過析出作用從此溶液中得到。美國專利Nos.3,447，939,3,447,956和3,508,941進一步介紹了以氧化環胺作為優選溶劑生產纖維素溶液的方法。在所有這些方法中，纖維素均在高溫下被物理溶解。
在申請人的EP-A-0356419介紹的方法中，優選使用一種薄層處理設備，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，同時薄層表面暴露于真空中。在熱表面上傳送懸濁液的過程中，水被蒸發而纖維素被溶解，從而可紡的纖維素溶液從薄層處理設備排放出來。
已經知道一種對纖維素溶液進行紡絲的方法和設備，比如，申請人的WO93/19230。在該方法中，對熱的紡絲溶液進行紡絲，而后將所得細絲引入凝固浴以使其中所含的纖維素析出，細絲在被引入析出浴缸前進行了冷卻。冷卻是在成型后馬上進行的，且優選在成型纖維素的水平方向吹風。
德國專利No.902427介紹了通過含5-15％NaOH的堿浴，使纖維素纖維織物得到增強的過程。堿浴使纖維素纖維膨脹從而得到增強。
申請人的WO95/07386介紹了一種造紙的方法，該方法中粉碎纖維素物質的懸濁水溶液經機械處理后，進入成紙過程，該懸濁液含有叔胺氧化物。此方法可用于高強度紙張的生產。
US-A-3,447,956介紹了一種對纖維物質進行增強的方法。在增強過程中，纖維物質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對纖維物質進行增強。建議使用的纖維物質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。特別優選用胺氧化物處理紙張。在此過程中，NMMO顯然是作為熔融態或液態的一水合物或被溶解于一種可蒸發的揮發性溶劑中使用的。
WO96/37653介紹了具有纖維素涂層，經浸漬或表層覆蓋的纖維組合物。這些纖維組合物的生產是通過在纖維組合物的一側涂敷纖維素的NMMO水溶液，而后在水浴中凝固表層來進行的。
US-A-4,196,282介紹了NMMO/H2O/纖維素形成的三成分系統和所謂的“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/水系統中的溶脹溶解”；J.App.Pol.SciAppl.Pol.Symp.37,239-259(1983))．本發明的目的是提供一種最初定義的那類方法，該方法中纖維組合物的增強過程不需繁瑣地對揮發性溶劑進行蒸發，而且不需使用NMMO的一水合物或通過蒸發制備NMMO的一水合物。
根據本發明，該方法生產的增強纖維組合物含有的纖維素纖維中的纖維素是以Ⅱ型纖維素的晶體結構存在的，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，接觸過程按如下關系式進行
-947+0,30xlog(10)t+0,046xT-3,53xC+645xlog(10)C其中t表示以分鐘計的纖維組合物與NMMO水溶液接觸的時間，T表示NMMO水溶液的溫度，以℃計，而C是以％表示的NMMO水溶液中NMMO的質量濃度，在溫度T小于130℃且質量濃度C介于70％和84％之間的條件下，關系式的值應控制在0.30-1.70之間，且優選0.5-1.5之間，而且，特別優選0.8-1.2之間的值。
本發明是基于如下的發現，為了增強纖維素纖維組合物，如非織造織物，所提到的三個參數，即NMMO溶液的濃度，溫度和浸漬時間，顯然是必要和充分的，而且它們的選擇必須滿足上面的關系式。如果相反，所選參數使得關系式的值小于0.30，組合物則不會得到增強。而另一方面，如果所選參數使得關系式的值大于1.70，則發現纖維組合物在NMMO溶液中被溶解。
根據本發明，該方法的溫度T優選小于100℃。
根據本發明，該方法的具體實施方案的的特征在于，清洗前纖維組合物經過了壓制。壓制可以通過簡單的方式進行，如，通過將非織造織物引入二個滾筒間，并在纖維組合物上施加一定壓力來實現。當使用的纖維組合物中含有至少部分經過胺氧化物方法或粘膠纖維方法生產的纖維時，本發明中的方法證明是特別成功的。
本發明將通過下面的實施例得到更詳細的解釋。
一般工作指導將輕輕打過針眼的粘膠纖維非織造織物置于二個篩板之間浸入NMMO水溶液進行浸漬，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，隨后用實驗室壓制機(壓制壓力3巴；相當于在12cm寬的非織造織物上線壓強為12.6N/mm)壓制浸漬過的非織造織物。此后，壓制過的非織造織物用自來水清洗15分鐘。
實施例根據以上的工作指導，進行數次測試，且按本發明的要求控制參數，即各次測試的NMMO溶液的濃度(質量百分比%，根據溶液的總質量)，溫度(℃)和浸漬時間(分鐘)的取值見下面的表1。所有實施例均遵從上面定義的關系式。各參數下的關系式值顯示于表中。
表1實施例 NMMO- 濃度 溫度 時間 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實施例1至15屬于本發明的范圍，因為由這些NMMO濃度，溫度和浸漬時間得到的關系式值均在本發明定義的范圍內。結果發現所有按照本發明處理的非織造織物均得到了增強。
對于包含通過胺氧化物方法生產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，按照一般工作指導進行了額外測試，但所選參數不滿足關系式的要求。這些實施例歸納于表2。
表2實施例 NMMO- 濃度 溫度 時間 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在實施例16至23和25中，所選參數使得關系式的值大于1.70，非織造織物在NMMO溶液中溶解。
在實施例24和26至28中，所選參數使得關系式的值小于0.30，非織造織物不能得到增強。
權利要求
1．一種生產增強纖維組合物的方法，該組合物含有纖維素纖維，其中的纖維素是以Ⅱ型纖維素的晶體結構存在的，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，接觸過程按如下關系式進行-947+0,30xlog(10)t+0,046xT-3,53xC+645xlog(10)C其中t表示以分鐘計的纖維組合物與NMMO水溶液接觸的時間，T表示NMMO水溶液的溫度，以℃計，而C是以％表示的NMMO水溶液中NMMO的質量濃度，在溫度T小于130℃且質量濃度C介于70%和84%之間的條件下，關系式的值應控制在0.30-170之間。
2．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所選參數t,T和C使得關系式的值介于0.5-1.5之間。
3．根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所選參數t,T和C使得關系式的值介于0.8-1.2之間。
4．根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，溫度T小于100℃。
5．根據權利要求1至4中任何一項所述的方法，其特征在于，纖維組合物在清洗前被壓制。
6．根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，用來進行增強的纖維組合物中的纖維至少部分是通過胺氧化物方法生產的。
7．根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，用來進行增強的纖維組合物中的纖維至少部分是通過粘膠法生產的。
全文摘要
本發明涉及一種生產增強纖維組合物的方法,該組合物含有以Ⅱ型纖維素的晶體結構存在的纖維素纖維,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,接觸過程按如下關系式進行:－947+0.30xlog
文檔編號D04H1/587GK1224474SQ98800507
公開日1999年7月28日 申請日期1998年2月25日 優先權日1997年2月25日
發明者H·呂夫, H·菲爾戈, S·阿姆布羅施, C·施羅斯尼基, R·朱爾克維 申請人:連津格股份公司