制造纖維素成型體的方法
【專利說明】制造纖維素成型體的方法
[0001] 本發(fā)明涉及根據(jù)粘膠法制造纖維素成型體的方法。
[0002] 尤其是，本發(fā)明涉及纖維與長絲的制造。
[0003] 根據(jù)粘膠法制造粘膠纖維包括以下步驟：
[0004] 魯堿化纖維素起始材料，尤其是半料漿（漿料，堿纖維素的熟成（Vorreife))
[0005] 魯將堿化纖維素起始材料（"堿纖維素"）轉(zhuǎn)化為黃原酸纖維素
[0006] 魯用堿液溶解黃原酸纖維素，借此獲得紡紗物料即所謂的粘膠
[0007] 魯任選地將改性劑加入到制造莫代爾纖維所需的紡紗物料的粘膠中
[0008] 魯將粘膠紡出為連續(xù)的成型體
[0009] ?在紡絲浴（Faellbad)中由連續(xù)成型體再生纖維素
[0010] ?后處理以及干燥
[0011] ?任選地切斷連續(xù)成型體為人造纖維
[0012] 由此方法制造的纖維就是通用術(shù)語（標準）的粘膠纖維和莫代爾纖維。莫代爾工 藝不同于標準的粘膠法，其改變了紡紗物料的組成，在紡紗物料中添加了額外的改性劑，并 且改變了紡絲浴的組分。
[0013] 為了獲得合適的纖維質(zhì)量，粘膠法所使用的半料漿必須達到一定標準。
[0014] 粘膠法所使用的半料漿含有90%以上的a -纖維素組分，并且呈現(xiàn)出僅少量的次 級化合物如木聚糖和其他半纖維素（例如甘露聚糖）。那些化合物多半會在粘膠法開始的 半料漿堿化過程中被分解并且溶出（圖1)。半料漿中剩余的半纖維素與纖維素一起在堿纖 維素的熟成過程中發(fā)生裂解，因此，其平均分子量比起始半料漿低得多。這對所使用的化學 半料漿或者所使用的紙半料漿都適用。
[0015] 半纖維素與半料漿一起引入到粘膠法中，并隨后在漿料和堿纖維素熟成過程中降 解，半纖維素的分子量顯著地降低（如圖2)。另外作為對比，描述了沒有降解的半纖維素的 分子量分布，該半纖維素提取自軟木和硬木紙半料漿。
[0016] W0 95/00698中描述的方法，其中在牛皮紙（Kraft)半料漿的制作過程中，大量的 半纖維素首先被從生產(chǎn)料流中移除，并且在隨后的步驟中再沉積到半料漿上。
[0017] 從US 7, 390, 566B2和W0 2007/128026中，得知使用含有相對高含量的木聚糖的 半料漿制造粘膠纖維。從WO 99/47733A1和WO 01/88236A2中，得知使用富含半纖維素的 半料漿制備萊賽爾纖維。
[0018] W0 2005/118950描述了從堿液中分離0-纖維素，通過用冷堿提取或熱堿提取 (CCE，HCE)半料漿壓榨以累積堿液。
[0019] 在保持最終產(chǎn)品的質(zhì)量始終如一的同時，仍然需要提高粘膠法的產(chǎn)量。進一步地， 需要供應(yīng)改性的，特別是具有提高的吸收能力的新型粘膠纖維。
[0020] 在一方面，本發(fā)明目標的實現(xiàn)是通過根據(jù)粘膠法成型含有黃原酸纖維素的紡紗物 料來制造纖維素成型體的方法，其特征在于，添加到黃原酸纖維素中的木聚糖占纖維素的 至少為1重量％，優(yōu)選1重量％至20重量％，更優(yōu)選3重量％至15重量％。
[0021] 另一方面，本發(fā)明涉及一種根據(jù)粘膠法獲得的纖維素成型體，其具有平均聚合度 (DP)為75-350,優(yōu)選為110-220的高分子量木聚糖，該高分子量木聚糖占纖維素的含量為 至少0.5重量％，優(yōu)選2重量％ -8重量％。
[0022] 附圖簡要說明：
[0023] 圖1.顯示了粘膠法中低分子量組分的降解。
[0024] 圖2.顯示了在粘膠法中半料漿中的高分子量半纖維素以及漿料中降解的半纖維 素的摩爾質(zhì)量分布。
[0025] 圖3.顯示了與標準纖維相比，不額外添加木聚糖，具有提高含量的高分子量木聚 糖的粘膠纖維的纖維強度。
[0026] 圖4.顯示了在溶解堿液中添加高分子量木聚糖使得粘膠纖維獲得提高的保水能 力（WRV)〇
[0027] 圖5.顯示了在桉樹牛皮紙半料漿CCE處理后沉淀的木聚糖的摩爾質(zhì)量分布，以及 添加上述高分子量木聚糖的粘膠纖維的摩爾質(zhì)量分布。
[0028] 圖6.顯示了含有4. 8%高分子量木聚糖的粘膠纖維的摩爾質(zhì)量分布，以及通過計 算的方式除去的高分子量木聚糖部分的摩爾質(zhì)量分布。
[0029] 本發(fā)明的詳細說明：
[0030] 除非另外說明，在下文中的百分數(shù)都表示重量百分數(shù)。
[0031] 令人意外地發(fā)現(xiàn)，在粘膠法中通過將木聚糖添加到黃原酸纖維素中，可以提高產(chǎn) 量，同時所得的纖維素成型體的性能能夠被保持甚至被改善。
[0032] 現(xiàn)有技術(shù)中在半料漿堿化過程中，半料漿中所含木聚糖大部分被溶出并作為廢棄 物沉淀，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，根據(jù)本發(fā)明所述木聚糖被添加到黃原酸纖維素中。在粘膠法 隨后的步驟中（紡絲、再生等），木聚糖的大量降解或者溶出不再發(fā)生，因此大量地保存在 已經(jīng)形成的成型體中。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，木聚糖優(yōu)選以堿溶液的形式添加。堿溶液中木聚糖含量為l_60g/l。
[0034] 特別地，木聚糖可以作為堿性溶解堿液的組分加入到黃原酸纖維素中。
[0035] 眾所周知地，使用堿性溶解堿液溶解制造紡絲液所需的黃原酸纖維素。根據(jù)本發(fā) 明的優(yōu)選的實施方案，添加的木聚糖可以包含在所述的堿液中。
[0036] 特別優(yōu)選地，木聚糖來源于粘膠法開始階段壓榨堿化半料漿過程中出現(xiàn)的壓出堿 液。特別是，壓榨堿化半料漿過程中出現(xiàn)的壓出堿液可以被添加到黃原酸纖維素中。
[0037] 如最初所述，在粘膠法開始階段半料漿被堿化。在堿化半料漿壓榨過程中，出現(xiàn)的 堿性壓出堿液中含有高含量的木聚糖，所述木聚糖通過堿化從半料漿中溶出。
[0038] 如果所述的壓出堿液現(xiàn)在被用作溶解黃原酸纖維素的溶解堿液，先前從半料漿中 溶出的木聚糖被重新引入到加工過程中，從而因此提高產(chǎn)量。
[0039] 所述木聚糖是相對低分子量的。本領(lǐng)域技術(shù)人員認為添加低分子量木聚糖將會對 所制造的纖維的強度性能有負面影響。然而，這里顯示添加低分子量木聚糖不會對纖維強 度造成負面影響，并且，因此，在沒有改變強度性能的情況下提高了產(chǎn)量。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明方法的一個特別優(yōu)選的實施方案，添加的木聚糖的至少一部分為平均 聚合度OP)為75-350,優(yōu)選110-220的高分子量木聚糖。
[0041]正如已經(jīng)提到的，由于在堿化過程中的降解，上述實施方案中描述的來源于粘膠 法過程中堿化半料漿壓出堿液的木聚糖，其分子量相對低（見圖2)。圖2顯示了，通過添加 該低分子量木聚糖獲得的粘膠纖維的性能不會達不到傳統(tǒng)粘膠纖維的性能，如，例如強度 和伸長率。
[0042] 令人意外地，可以看到，相比于進一步的方法步驟，添加高分子量木聚糖到黃原酸 纖維素中的結(jié)果具有類似的強度值，以及另外提高的保水能力和含有的木聚糖的更好的穩(wěn) 定性。
[0043] 在這種情況下，添加的高分子量木聚糖占纖維素的1% -20%，優(yōu)選3% -15%。
[0044] 高分子量木聚糖可以優(yōu)選來源于半料漿制造時提取步驟的過程中出現(xiàn)的富含半 纖維素的料流。
[0045] 在制造過程中提取半料漿的方法是已知的，例如在木材制漿前直接從木片堿性預(yù) 提取或者冷堿提取（CCE)。文獻中也公開了非堿性提取方法，其中使用絡(luò)合形成劑，例如氮 烯，或有機溶劑例如DMS0。在那些提取方法中，與粘膠法開始階段（加工完的）半料漿的堿 化不同，木聚糖從半料漿中溶出，但是基本上沒有被降解。
[0046] 如果提取后壓榨半料漿獲得的壓出堿液用適當?shù)姆椒饪s，例如W0 2005/118050 中的膜過濾，由此會產(chǎn)生含有大量高分子量木聚糖的料流。所述堿液可能例如直接被作為 溶解堿液或者溶解堿液的成分再次添加到黃原酸纖維素中。
[0047] 這涉及產(chǎn)量的提高，特別是在集成的粘膠設(shè)備中，其中用于粘膠法的起始半料漿 也是在相同的設(shè)備中生產(chǎn)，由于木聚糖會被重新引入到該工藝中，而不是累積作為廢物流。
[0048] 本發(fā)明也涉及一種根據(jù)粘膠法獲得的纖維素成型體，其含有占纖維素至少0. 5%， 優(yōu)選2% -8%的高分子量木聚糖，該木聚糖的平均聚合度（DP)為75-350,優(yōu)選110-220。 [0049] 根據(jù)本發(fā)明的成型體是新穎的，由于，在傳統(tǒng)粘膠法中，沒有添加根據(jù)本發(fā)明設(shè)想 的高分子量木聚糖到黃原酸纖維素中，由于木聚糖的降解和溶出，在形成的成型體中不含 有任何高分子量木聚糖。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的纖維素成型體，優(yōu)選以纖維的形式提供，例如人造纖維或者長絲纖 維。
[0051] 本發(fā)明也涉及根據(jù)本發(fā)明的纖維素成型體在有吸收性的產(chǎn)品中的用途。 實施例：
[0052] 本發(fā)明通過以下實施例進行進一步地詳細說明：
[0053] 制造過程遵循傳統(tǒng)的粘膠法，直到黃原酸纖維素的制造。根據(jù)本發(fā)明，富含木聚糖 的純堿液或者已經(jīng)含有木聚糖的堿液被用作溶解堿液。
[0054] 該堿液可能含有低分子量和/或高分子量的木聚糖。
[0055] 如果使用僅含有低分子量木聚糖的堿液，該堿液可以與溶解水一起添加，該溶解 水是任選使用的。
[0056] 在含有高分子量木聚糖的堿液中，為了防止木聚糖沉淀，該堿液應(yīng)該首先加入到 黃原酸纖維素中，并且任選添加的溶解水應(yīng)該是分開加入的。
[0057] 在以下的實施例2-6中，使用了含有高分子量木聚糖的堿液。
[0058] 為了獲得那些實施例中使用的富含高分子量木聚糖的堿液，根據(jù)牛皮紙制漿法制 造的桉樹木材的紙半料衆(zhòng)，在10%物質(zhì)密度下，用90g/l的NaOH處理30min。產(chǎn)生的堿液 未變化并且在濃縮過程例如用膜過濾后，被用作溶解堿液。
[0059] 溶解堿液含有l(wèi)_66g/l的溶解的木聚糖。在黃原酸化之后，木聚糖與堿性的溶解 堿液一起加入到黃原酸酯中，并且混合均勻。木聚糖呈現(xiàn)出下列的分子量分布：
[0061] 表1 :所用的從CCE堿液中獲取的木聚糖的分子量。
[0062] 在圖2中，描述了高分子量木聚糖的分子量分布，其是分別地由軟木或硬木半料 漿的CCE堿液制造?？梢郧逦乜吹?，與粘膠法漿料中已經(jīng)降解的木聚糖相比，在應(yīng)用CCE 階段后獲得的木聚糖具有高得多的平均分子量。
[0063] 木聚糖被添加到從傳統(tǒng)的山毛櫸亞硫酸鹽半料漿中獲得的黃原酸酯中，并且，因 此，沒有在硫化過程中存在，而僅在隨后的黃原酸酯溶解過程步驟中。因此，木聚糖沒有黃 原酸化，但是溶解在NaOH中。在實驗室中紡制纖維。在該方法中，制造了具有明顯更高含 量木聚糖的纖維（見下面的表2)。
[0064] 實施例1 (對