[发明专利]环境上不持久的纤维素酯纤维

说明书

本发明涉及纤维素酯纤维。更具体地说，本发明涉及可以作为烟草烟雾过滤器的纤维素酯纤维。

由于全球范围内环境意识的增强，产品用后处理的概念对于许多制造厂家正在迅速变成现实。只考虑特定制造过程的环境后果或与特定化学物质有关的危险性已不再合乎要求。工业界越来越认识到公众舆论要求他们为其产品在预定功能完成后的环境后果负责。目前对于可靠的产品用后处理的要求主要是由对公众意识的响应推动的，但是，预期公众舆论不久将代之以立法规定绝不过分。

与可靠的产品用后处理有关的技术困难是极其复杂的。化学工业被要求提供既具有公众所期望的性能特点、又不会在环境中持久存在的产品。从当今的聚合物技术来看，对产品的这些要求常常是相互矛盾的。迄今为止，个别化学公司的响应大多是针对它们现有的产品物流形成的。对于商品（例如包装用的塑料）制造者，主要致力于再循环。但是，越来越明显的是，对于很多可丢弃的物品，再循环或焚化不是可行的办法。香烟过滤嘴是一类产品的典型例子，它很难设计和实施一种有效的收集和再循环或处理计划。丢弃的香烟过滤嘴构成了重要的地面垃圾问题，即使在有适当配置的容器可以方便利用的地区也是如此。因此，市场上紧迫需要不会在环境中持久存在的可生物降解的物质。

“可生物降解”一词正在越来越普遍地被制造商用来标记他们的产品。遗憾的是，这种使用在很多情形里是不准确的和使人误解。作为这一名词的不正规使用的直接后果，环境保护集团和公众已变得不相信制造商关于可生物降解的商品的声明。这一情况由于完全缺少关于可生物降解聚合物的标准或立法规定而愈加严重（Donnelly，J.1990。Garbage，7月号，42-47）。对于本发明来说，准确定义了“可生物降解的聚合物”，以防止任何可能的误解。

首先和最重要地，生物降解是一种生物调节过程;它要求微生物和/或它们的酶与聚合物底物直接相互作用。在没有生物组分的情况下使用“可生物降解”一词是用词不当。聚合物的生物降解通常由一系列微生物催化的链裂解开始，生成分子量较低的片断。这些片断随后被进一步代谢变化成短链或单体，它们可以被微生物吸收，作为碳源或能源使用。显然，随着降解过程的继续，原来聚合物中的重大的物理变化变得明显。传统上是利用物理特性的变化，例如抗拉强度，作为评价聚合物固有的生物降解性的唯一标准。但是，确定生物降解性的最严格的必要条件是聚合的碳完全矿化成CO₂和H₂O。换句话说，必须发生碳由聚合链向微生物生物量和/或其代谢最终产物的定量转化，没有持久性的（不可生物降解的）残余物。在需氧条件下，矿化的代谢途径常常是直接的。相反，厌氧代谢体系通常生成诸如甲烷和挥发性脂肪酸之类的代谢终产物。这些组分也是不持久的，最终将通过不那么直接的微生物系统转化成CO₂。

以上定义的“可生物降解聚合物”一词，自动排除了只是粒度减小但是形成持久残余物的很多产品。例如，淀粉聚乙烯掺混物曾作为可生物降解产品在市场销售。实际上，只有未螫合的淀粉才是可生物降解的。虽然市售淀粉的微生物代谢作用是造成粒度显著减小的原因，但是必须考虑这些粒子的最终结果。聚乙烯和螫合的淀粉对于微生物酶都具抗拒性，这意味着它们会在环境中持久存在，与制造商声称的可生物降解不同（Donnelly，J.1990.Garbage，6月号，42-47）。

除了聚合底物的降解可能性之外，必须满足对微生物的其它必要的物理和化学要求，以便发生成功的生物降解作用（Glenn，J.1989.Biocycle，10月号，28-32）。微生物代表适应很大一系列极端环境的极其多变的群体。但是，所有细胞在能够存活和生长之前都要有必需的条件。实例包括合适的pH、温度、离子强度、合适的氧浓度（对于厌氧物种是缺氧）、可利用的大量和痕量营养物，以及适当的水分含量。准确的必要条件显然要随不同的物种而变。重要的是要强调，“可生物降解的”一词不是在所有环境条件下和对所有情况都同样应用的普适不变的概念。要完全理解这一点，我们只要考虑可高度生物降解的物质在典型的填筑基础中的低劣性能（Donnelly，J.1990.Garbage，6月号，42-47）。当检查本性是可生物降解的物质在次优环境中的低劣性能时，这一事实常常被忽略。如果一种化合物放在合适的环境中能生物降解，则在置于不同的环境中时生物降解的可能性并不消失，只是降解的速度会变化。