專利名稱：纖維素纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用含水叔氧化胺的纖維素溶液制備纖維素纖維的方法。
近數(shù)十年來，由于已知的制備纖維素纖維的粘膠法帶來了環(huán)境污染問題，因此，人們對(duì)其它的不會(huì)污染環(huán)境的方法進(jìn)行了大量的探索。一種特別引人關(guān)注的可能性是近幾年來突顯出來的方法，即將纖維素溶解在有機(jī)溶劑中，而不形成衍生物，并用該溶液擠壓出成型體。用這種溶液紡制的纖維按BISFA(人造纖維的國(guó)際局標(biāo)準(zhǔn)(The International Bureau for the Standardization of man madefibers))的通用名為L(zhǎng)yocell，以此，將有機(jī)化學(xué)試劑和水的混合物稱作有機(jī)溶劑。此外，這種纖維還可用術(shù)語“溶劑紡絲纖維”表述。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)叔氧化胺和水的混合物特別適合于用作制備Lyocell纖維或其它成型體的有機(jī)溶劑。這里，所用的氧化胺主要是N-甲基-嗎啉-N-氧化物(NMMO)。EP-A0553070公開了其它合適的氧化胺。用NMMO和水的混合物的纖維素溶液制備纖維素成型體的方法例如參見US-PS4246221或PCT-WO93/19230的公開出版物。在該方法中，通過紡絲嘴擠壓纖維素溶液，經(jīng)空隙拉伸并從溶液中沉淀到含水的沉淀池中。這種方法在下文中被稱為“氧化胺法”或“Lyocell法”，在下文中縮寫“NMMO”是指所有的可溶解纖維素的叔氧化胺。根據(jù)氧化胺法制備的纖維的特征在于在環(huán)境條件以及潮濕狀態(tài)下具有的纖維強(qiáng)度高、濕模量大和勾接強(qiáng)度(Schlingenfestigkeit)大。
PCT-WO97/14829公開了一種方法，包括切割離開沉淀池后新紡絲的Lyocell纖維，洗滌無規(guī)定向的毛絨(Vieses)狀纖維。
PCT-WO92/14871公開了一種方法，包括洗滌按氧化胺法制備的纖維。在該方法中，使未經(jīng)切割的連續(xù)態(tài)絲束纖維通過多個(gè)洗滌池。在最后一個(gè)方法步驟中才將纖維切割成短纖維。
PCT-WO92/14871中強(qiáng)調(diào)指出洗滌池的pH值應(yīng)在8.5以下，否則所制成的纖維很容易原纖維化。
關(guān)于這一點(diǎn)，PCT-WO92/14871指出用粘膠法制備纖維素纖維的方法是眾所周知的，在該方法中，將洗滌步驟中的一個(gè)步驟設(shè)定為漂白步驟，其中堿性pH值占有優(yōu)勢(shì)。但是，在氧化胺法中，已知要將回收NMMO用的全部洗液進(jìn)行循環(huán)使用。有關(guān)這一點(diǎn)，從PCT-WO92/14871已知，多個(gè)洗滌池彼此連接，新鮮的洗液從最后一個(gè)洗滌池中供入，并與絲束的傳送方向逆向地流動(dòng)到第一個(gè)洗滌池中。因?yàn)闊o需使大量的額外化學(xué)試劑參與循環(huán)過程，所以在氧化胺法中在洗液的循環(huán)過程中沒有設(shè)置漂白步驟。只有這樣一種可能，即漂白池與彼此連接的洗滌池是分開設(shè)置的。如果在下文中僅提到了“洗滌池”，那么不包括這種獨(dú)立設(shè)置的漂白池。
對(duì)按氧化胺法制備的纖維進(jìn)行洗滌帶來的另一個(gè)問題是必須完全除去粘附到纖維上的任何NMMO。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，包括花費(fèi)盡可能少的費(fèi)用，就能洗掉纖維中的NMMO。
本發(fā)明的目的是通過以下方法實(shí)現(xiàn)的，用含水的叔氧化胺的纖維素溶液制備纖維素纖維，通過沉淀池?cái)D壓纖維并進(jìn)行切割，使經(jīng)切割的毛絨狀的纖維通過多個(gè)洗滌池，接著進(jìn)行干燥，所述的洗滌池彼此連接，新鮮的洗液從最后一個(gè)洗滌池中供入并與纖維絨的傳送方向逆向地流動(dòng)到第一個(gè)洗滌池中，該方法的特征在于每個(gè)洗滌池的pH值高于8.5。對(duì)本發(fā)明的目的而言，在下文中將pH值高于8.5稱為“堿性pH值”。
本發(fā)明涉及所謂的由多個(gè)彼此連接的洗滌池組成的“洗滌線”。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)彼此連接的洗滌池中洗液的pH值應(yīng)高于8.5。未與洗滌池連接，因而未供入相同洗液的池子例如處理池或漂白池不在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
令人驚奇地是，在洗滌新紡絲和切割毛絨狀Lyocell纖維的情況下，洗滌池中的堿性pH值所起的作用與洗滌連續(xù)的絲束狀纖維的不同，通過較少的洗滌步驟就可完全除去毛絨狀纖維上的NMMO。這樣可明顯地減少了對(duì)洗滌水和裝置的需求，這對(duì)降低方法的成本具有積極的作用。
此外，與洗滌絲束狀的纖維不同，洗滌池的堿性pH值對(duì)所得纖維的原纖維化沒有副作用。
在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，其特征在于洗滌池的pH值在9-11之間。洗滌池的pH值最好在10-11之間。
顯而易見，在從纖維中洗滌出NMMO時(shí)，在第一個(gè)洗滌池中，從纖維中除去了大量的NMMO。在后面的洗滌池中，纖維中僅有極少量的NMMO存在，但是，這時(shí)的NMMO很難除去。洗液的堿性pH值特別是在后面的洗滌池中起加快洗滌出NMMO速度的作用。
優(yōu)選地，可通過添加堿性緩沖劑來調(diào)節(jié)洗滌池的pH值。在這方面，添加氫氧化鈉是特別優(yōu)選的。氫氧化鈉的需求量將取決于工藝參數(shù)，例如毛絨的pH值或毛絨的濕度，這對(duì)于專業(yè)人員來說，可根據(jù)具體情況簡(jiǎn)單地確定。在一個(gè)簡(jiǎn)單的方法中，借助于洗滌池的pH值來調(diào)節(jié)添加量。
氫氧化鈉既可在任一洗滌池中加入，也可在洗滌過程的多個(gè)位置加入。試驗(yàn)表明添加堿到洗滌池中對(duì)后續(xù)步驟例如洗滌池的凈化和溶劑的回收不產(chǎn)生負(fù)面影響。
特別優(yōu)選地是，堿性緩沖劑是在由彼此連接的洗滌池構(gòu)成的洗滌線的三分之二處加入。這樣就確保了最后一個(gè)洗滌池(堿性pH值起特別重要的作用)具有足夠的堿度，另一方面，不會(huì)有太多的堿性緩沖劑與洗滌的纖維一起排出。
此外，如果纖維絨在離開洗滌池后，在進(jìn)入下一個(gè)洗滌池之前進(jìn)行壓榨，那么是有利的。這樣就可明顯地防止由NMMO將洗滌水載帶到下一個(gè)洗滌步驟中。
洗滌水的溫度定在約20-90℃。
為了洗滌毛絨，可將洗滌池中裝滿洗液。洗滌池也可按如下的方式布置將洗液噴灑在毛絨上。
洗液與纖維絨的總浴(Gesamtfoltten)比最好在1.5∶1-40∶1之間。
下面通過附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1是經(jīng)切割的新紡絲Lyocell纖維的纖維絨的洗滌方法示意圖。
將纖維絨(10)例如輸送在篩帶(未示出)上，使其通過各個(gè)洗滌池(在圖1中是5個(gè)洗滌池)。在每個(gè)洗滌池中，用位于篩帶下方的容器(1-5)的洗液從上方噴灑纖維絨。洗液又向下流動(dòng)到各個(gè)容器中。新鮮的洗滌水13從最后一個(gè)洗滌池(容器5)供入。洗滌水在每個(gè)洗滌池中循環(huán)，這時(shí)，洗滌池中洗滌水的循環(huán)速度要比在最后一個(gè)洗滌池中供入新鮮洗滌水的速度快。過量的洗滌水與纖維絨的傳送方向逆向地流動(dòng)到位于上游的每個(gè)洗滌池中。在每個(gè)洗滌池后，借助于一對(duì)滾子例如滾子對(duì)(11、12)壓榨纖維絨。經(jīng)洗滌的纖維絨在離開最后的洗滌池后，再進(jìn)行后處理或干燥。再將第一個(gè)洗滌池中的洗滌水輸送到沉淀池中分別進(jìn)行凈化和回收NMMO。實(shí)施例1(對(duì)比例)在一個(gè)連續(xù)的中試裝置操作中，在5個(gè)洗滌池中，用弱堿性的水作為洗液，未采取其它的措施，根據(jù)上述的一般方法步驟洗滌新紡制的Lyocell纖維的纖維絨。
在每個(gè)洗滌池后，壓榨水含量在約200％的纖維絨。在最后一個(gè)洗滌池后，壓榨水含量在約100％的纖維絨，接著進(jìn)行干燥。
在兩個(gè)試驗(yàn)中，測(cè)定每個(gè)洗滌池中經(jīng)洗滌的NMMO的洗滌程度。該洗滌程度用排放因子(Austragsfaktor)f表示，按下式確定f=(C1-C2)/C1式中C1代表在進(jìn)入洗滌池時(shí)纖維中的NMMO濃度，C2代表在離開洗滌池時(shí)纖維中的NMMO濃度。排放因子f的值越高，就說明有關(guān)洗滌池中的NMMO更徹底地被洗滌出來。
下表是在洗滌池中測(cè)定的pH值以及排放因子，用于彼此間進(jìn)行對(duì)比
通過對(duì)比數(shù)值可以看出在一個(gè)洗滌池中，用本發(fā)明方法處理的纖維中的NMMO含量明顯降低。這特別適用于最后一個(gè)洗滌池，在該洗滌池中，少量的NMMO特難除去。采用本發(fā)明的方法，用很少的洗滌池就能完全地除去NMMO，因而大大地降低了成本。
權(quán)利要求
1．用含水的叔氧化胺的纖維素溶液制備纖維素纖維的方法，包括通過沉淀池?cái)D壓纖維并進(jìn)行切割，使經(jīng)切割的毛絨狀的纖維通過多個(gè)洗滌池，接著進(jìn)行干燥，所述的洗滌池彼此連接，新鮮的洗液從最后一個(gè)洗滌池中供入并與纖維絨的傳送方向逆向地流動(dòng)到第一個(gè)洗滌池中，該方法的特征在于每個(gè)洗滌池的pH值高于8.5。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于每個(gè)洗滌池的pH值在9-11之間。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于通過添加堿性緩沖劑來調(diào)節(jié)洗滌池中的pH值。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于在至少一個(gè)洗滌池中加入氫氧化鈉。
5．根據(jù)上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于在纖維絨離開洗滌池進(jìn)入下一個(gè)洗滌池之前壓榨纖維絨。
6．根據(jù)上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于洗液的溫度在20-90℃之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及用含水的叔氧化胺的纖維素溶液制備纖維素纖維,通過沉淀池?cái)D壓纖維并進(jìn)行切割,使經(jīng)切割的毛絨狀的纖維通過多個(gè)洗滌池,接著進(jìn)行干燥,所述的洗滌池彼此連接,新鮮的洗液從最后一個(gè)洗滌池中供入并與毛絨纖維的傳送方向逆向地流動(dòng)到第一個(gè)洗滌池中,該方法的特征在于:每個(gè)洗滌池的pH值高于8.5。
文檔編號(hào)D01D10/06GK1320176SQ99811484
公開日2001年10月31日 申請(qǐng)日期1999年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月29日
發(fā)明者W·菲爾邁爾, H·菲爾戈, J·曼納, B·曼耿 申請(qǐng)人:連津格股份公司