專利名稱：纖維素模塑體和它的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維素模塑體，特別是一種纖維素纖維和它的制造方法。
數(shù)十年以來(lái)，人們?cè)趯ふ乙环N能代替目前大規(guī)模應(yīng)用的粘膠法制造纖維素纖維的工藝，特別作為具有吸引力的具有較好的環(huán)境相容性的一種方案是將未衍生化的纖維素溶于有機(jī)溶劑中，并從該溶液中擠出模塑體，例如纖維、薄膜和其它模塑體。用這種方法擠出制成的纖維經(jīng)BISFA(人造纖維標(biāo)準(zhǔn)化國(guó)際局)得到了Lyocell的屬名。BISFA所稱的有機(jī)溶劑是指一種有機(jī)化合物和水的混合物。
已經(jīng)證實(shí)，特別是叔胺氧化物和水的混合物作為有機(jī)溶劑很適用于制造纖維素模塑體。作為胺氧化物首選采用N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)。其它胺氧化物例如在EP-A-0553070中有過(guò)描述。在EP-A-0356419中提出了一種制造可模塑纖維素溶液的方法。應(yīng)用叔胺氧化物制造纖維素模塑體的方法通常稱為胺氧化物方法。
在EP-A-0356419中描述了一種制造可紡纖維素溶液的胺氧化物法，該方法是主要采用纖維素在液態(tài)含水的N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)的懸浮液作原料這種方法是使懸浮液在薄膜處理設(shè)備中一步并連續(xù)地轉(zhuǎn)化成可模塑的溶液。該可模塑溶液接著經(jīng)過(guò)一個(gè)模塑模具例如一個(gè)噴絲頭紡成單絲，并經(jīng)氣隙進(jìn)入沉淀浴中，使纖維素沉淀出來(lái)，爾后洗滌所得到的纖維素纖維。
纖維中出現(xiàn)不希望有的色澤主要是由木質(zhì)素和帶色的有機(jī)化合物所致。為了防止這一現(xiàn)象出現(xiàn)，已知可將纖維素材料在加工前進(jìn)行漂白為此可將粗纖維素材料在準(zhǔn)確確定的條件下采用一系列漂白劑，諸如元素氯、氯化合物如次氯酸鹽和二氧化氯、氧、過(guò)氧化物和臭氧進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)是用這些化合物的組合，并按一定順序完成的，故稱之謂漂白順序。
傳統(tǒng)的漂白方法是用元素氯開(kāi)始，隨pH值不同氯化或氧化至不同程度。次氯酸鹽和二氧化氯將木質(zhì)素和帶色的化合物氧化。在這些漂白劑各個(gè)反應(yīng)步驟之間通常要進(jìn)行堿性萃取，以便從反應(yīng)介質(zhì)中除去進(jìn)入溶液中的木質(zhì)素和其它化合物。關(guān)于纖維素材料漂白的技術(shù)概況請(qǐng)見(jiàn)“纖維素的漂白”(R.P.Singh；The Bleaching of Pulp，TAPPI Press，Atlanta，USA。)在纖維素材料漂白時(shí)，使用含氯漂白劑會(huì)生成不同程度的氯化產(chǎn)品，它們難以降解，大部分將進(jìn)入廢水中。從環(huán)保角度考慮，這種方法是有問(wèn)題的，因而含氯漂白劑，尤其是元素氯的應(yīng)用越來(lái)越受到限制，然而由此也使得漂白的質(zhì)量有所下降，因?yàn)樵芈染哂泻芨叩钠啄芰Α?br> 在含氯化合物中，二氧化氯的漂白效果要優(yōu)于次氯酸鹽，但其價(jià)格也比經(jīng)常使用的次氯酸鹽要貴。
根據(jù)目前的技術(shù)水平，也采用完全不含氯的漂白方法。這些方法中，采用氧/過(guò)氧化物的組合以及用臭氧。這樣漂白的纖維素材料稱作TCF(完全無(wú)氯)纖維素材料，因?yàn)樗炔挥迷芈?，也不用氯化合物進(jìn)行漂白。而在另一方面，在文獻(xiàn)中的ECF(無(wú)元素氯)纖維素材料是指不用元素氯，但用氯化合物漂白的纖維素材料。
在本說(shuō)明書(shū)中，用次氯酸鹽漂白的ECF纖維素材料稱為ECF次氯酸鹽纖維素材料。
在現(xiàn)有技術(shù)中所謂白度是指漂白效果的程度，這是從粘膠纖維方法出現(xiàn)的，即在漂白的纖維素材料的白度和由該纖維素材料制成的纖維素產(chǎn)品的白度之間存在著這樣一種關(guān)系，具有較高白度的纖維素材料通常也可加工成有較高白度的纖維。
本發(fā)明的目的是提供一種制造纖維素模塑體的方法，它可以相同原始白度的纖維素材料和其它方面相同的方法制成比用ECF次氯酸鹽纖維素材料制成的纖維素模塑體具有更高白度的纖維素模塑體。
這一目的以制造纖維素模塑體的方法來(lái)達(dá)到，其特征在于下列步驟的組合-將纖維素材料用一種漂白劑漂白，條件是該漂白劑不合氯或氯化合物，-將用漂白劑漂白過(guò)的纖維素材料溶解在一種含水的叔胺氧化物中，從而得到可模塑的纖維素溶液，和-將可模塑的纖維素溶液加工成模塑體。
用本發(fā)明的方法可按干紡法/濕紡法特別制造高白度的纖維素纖維以及纖維素薄膜。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，令人驚異的是，當(dāng)起始原料的白度相同時(shí)，TCF纖維素材料比ECF次氯酸鹽纖維素材料達(dá)到的纖維白度要高，并產(chǎn)生了好的副作用，即這種方法可特別適于環(huán)境地制造纖維。
本發(fā)明也涉及用胺氧化物法制造的纖維的漂白，它采用無(wú)氯漂白劑，如氧、臭氧特別是過(guò)氧化氫。
按本發(fā)明的一種優(yōu)選的方案，其特征在于，按本發(fā)明制造的纖維及薄膜用不含氯或氯化合物的漂白劑進(jìn)行漂白。
作為叔胺氧化物，尤其是N-甲基嗎啉-N-氧化物特別有效。
本發(fā)明也涉及可按本發(fā)明方法制造的具有高白度的纖維素模塑體，特別是纖維素纖維和薄膜。
另外，本發(fā)明還涉及到用一種不含氯或氯化合物的漂白劑漂白過(guò)的纖維素材料用于按胺氧化物法制造纖維素模塑體的應(yīng)用。
用下述實(shí)例和對(duì)照例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述。
實(shí)例為制造TCF纖維素材料，將纖維素材料(山毛櫸亞硫酸鹽纖維素漿粕類)首先用過(guò)氧化物增強(qiáng)的堿性氧萃取、然后用臭氧最后再用過(guò)氧化物按已知方法漂白，每種漂白工藝可見(jiàn)“纖維素漂白”(R.P.Singh所著的The Bleaching of Pulp，TAPPI Press，Atlanta，USA)以及EP-A-0426652專利。
所得到的TCF纖維素材料的白度按ISO 3688測(cè)定為90.6，該纖維素材料的快速銅銨粘度值按Zellcheming ZM IV/30/62測(cè)定為19.8 Pas，而其α含量為90.9。
接著將此TCF纖維素材料按已知方法在攪拌槽中加工成含有12％纖維素、77％NMMO和11％水組成的紡絲料。該紡絲料的粘度為1630Pas(溫度90℃，剪切速度0.1秒-1)。
紡絲料在120℃經(jīng)過(guò)一個(gè)有100μm直徑紡絲孔的噴絲頭按已知濕紡法/干紡法(參見(jiàn)EP-A-0584318)紡成纖維，按本發(fā)明制造的纖維白度大約為50。
纖維的CIELAB白度是按下述方法測(cè)定的根據(jù)DIN 6174和DIN5033用D65光照在10°觀測(cè)角測(cè)定纖維的配色坐標(biāo)Rx，Ry，Rz，由這些配色坐標(biāo)值按DIN 55981(按Gartner/Griesser的色調(diào)差)在紅/綠軸如下(式)計(jì)算出CIE-白度和著色(tint)CIE-白度W＝Y(jié)+800*(x0-x)+1700(y0-y)
著色T＝900*(x0-x)-650*(y0-y)(注T負(fù)值＝紅色調(diào)，T正值＝綠色調(diào))y...對(duì)綠色敏感的標(biāo)準(zhǔn)色度值(＝Ry...綠色反射值)x0，y0...非彩色點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)色度值部分；(D65/10°時(shí)，X0＝0.3138；y0＝0.3310)x，y...試樣的標(biāo)準(zhǔn)色值部分；按下式計(jì)算x＝X/(X+Y+Z)y＝Y(jié)/(X+Y+Z)z＝1-x-y在式中的標(biāo)準(zhǔn)色值X，Y，Z，仍然由在D65的光照和10°觀測(cè)角時(shí)的反射值(濾光值)Rx，Ry，Rz，按下式計(jì)算X＝0.94811*RxY＝RyZ＝1.07304*Rz接著將此纖維用過(guò)氧化氫漂白(1.5g H2O2；穩(wěn)定劑0.2g/lMgSO4；pH10.5；洗液比1∶20；70℃漂白時(shí)間3分鐘)，經(jīng)漂白的纖維的CIELAB-白度為57對(duì)照例為制取ECF次氯酸鹽纖維素材料，用與上例相同的原料，首先以過(guò)氧化物增強(qiáng)的堿性氧萃取，然后用次氯酸鹽，再用過(guò)氧化物漂白。
所得到的ECF次氯酸鹽纖維素材料的白度為91.6，它與制取TCF纖維素材料的實(shí)例中的白度值基本相同。
然后類似于上例制取紡絲料和纖維。制成的纖維CIELAB白度約為39。很明顯，按本發(fā)明不用任何氯化合物漂白的TCF纖維素材料加工成纖維的白度要高于用次氯酸鹽漂白的ECF纖維素材料制成的纖維白度。
接著將制成的纖維如上例所描述的那樣進(jìn)行漂白，漂白后纖維的白度約為54。
權(quán)利要求
1.制造具有高白度的纖維素纖維的方法，其特征在于組合下列步驟-將纖維素材料用一種漂白劑漂白，條件是該漂白劑不含氯或氯化合物，-將用漂白劑漂白過(guò)的纖維素材料溶解于含水的叔胺氧化物中，從而得到可模塑的纖維素溶液，和-將該可模塑的纖維素溶液加工成纖維。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于，可模塑的纖維素溶液采用干紡法/濕紡法加工成纖維。
3.按權(quán)利要求2的方法，其特征在于，纖維用漂白劑漂白，條件是該漂白劑不含氯或氯化合物。
4.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，使用N-甲基嗎啉-N-氧化物作為叔胺氧化物。
5.用漂白劑漂白過(guò)的纖維素材料用于按胺氧化物法制取纖維素模塑體的用途，條件是漂白劑不含氯或氯化合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造具有高白度纖維素模塑體的方法,其特征在于組合下列步驟:將纖維素材料用漂白劑漂白,條件是該漂白劑不含氯或氯化合物;將用漂白劑漂白過(guò)的纖維素材料溶于含水的叔胺氧化物中,從而得到可模塑的纖維素溶液;和,將該可模塑纖維素溶液加工成模塑體。
文檔編號(hào)D06L3/02GK1182460SQ96193414
公開(kāi)日1998年5月20日 申請(qǐng)日期1996年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月22日
發(fā)明者H·拉夫, D·埃欣格爾, G·希爾德, W·費(fèi)爾梅爾 申請(qǐng)人:連津格股份公司