[发明专利]纤维素模制体的生产方法

说明书

本发明涉及纤维素模制体的生产方法。

近年来报导了许多作为粘胶工艺的替代方法，在该方法中纤维素不经衍生而溶解在有机溶剂、有机溶剂和无机盐的组合物，或盐的水溶液中。国际人造丝及合成纤维标准局(BISFA)给这种由这类溶液制得纤维素纤维起了一个属名称为Lyocell。BISFA把通过有机溶剂的纺丝工艺制得的纤维素纤维定义为Lyocell。所谓“有机溶剂”，BISFA的解释是有机化学品和水的混合物。“溶剂纺丝”是指不经过衍生而进行纺丝。

然而，迄今为止，只有一种生产Lyocell型纤维素纤维的方法实现了工业规模的生产。在该方法中，用N-氧化-N-甲基吗啉(NMMO)作为溶剂。为便于叙述本说明书，用缩写词“NMMO”表示“叔胺氧化物”，NMMO还表示N-氧化-N-甲基吗啉，这是现今优选使用的。

长期以来就已知道叔胺氧化物可作为纤维素的替代溶剂。例如从US-PS 2,179,181知道，叔胺氧化物能溶解高级化学浆粕，而无需经过衍生，并且知道通过沉淀可从这类溶液制得纤维素模制体，如纤维等。在US-PS 3,447,939、3,447,956和3,508,941中叙述了制备纤维素溶液的其它一些方法，其中优选使用环状胺氧化物作为溶剂。在所有这些方法中，纤维素都是在高温下进行物理溶解的。

当该溶液在双螺杆挤压机中或在搅拌釜中制备时，为了使溶解过程能以足够快的速度进行，必须将浆粕进行预活化(参阅“DasPapier”，第12版，第784-788页)。作为预活化步骤，人们提出了碱纤维素的形成与再生，或浆粕的水热处理方法。

按照DD-A-226 573的方法，溶液也是在挤压机中制备的，在制备溶液之前也要将纤维素进行预活化。所述DD-A从含有NMMO的纤维素悬浮液开始，首先在搅拌釜中将其均化。然后通过离心或压榨使物料浓度增加到12.5％(质量)，接着将该悬浮液干燥至水含量为10-15％(质量)(以NMMO为基准)，并使其在带有脱气段、温度为75-120℃的挤压中转化成澄清溶液。

在本申请人的EP-A-0 356 419中，描述了一种在所谓的Filmtruder(一种挤膜机)中进行的方法，其中经撕碎的高级纸浆在叔胺氧化物水溶液中的悬浮液沿着一个被加热的表面输送，并展开成薄层，然后使该薄层表面减压。随着该悬浮液沿着加热表面被输送，水就蒸发，因而纤维素可以溶解，所以从这种Filmdrude中可以得到一种可以纺丝的纤维素溶液。

上述所有方法都采用从例如山毛榉或云杉木制得的高级化学浆粕为原料。而有关可替代的含纤维素材料的使用在本技术中几乎还不知晓。

从WO 86/05526中知道木素纤维素材料可用NMMO工艺进行处理。为了进行这种处理，文章建议采用较强的腐蚀条件。例如首先将杨木进行特殊的水解处理，然后把由此得到的固体产物在室温下与含水量为13.5％的NMMO混合。所用的NMMO是NMMO的一水合物，在室温下为固体(熔点＞708℃)。将该固体混合物均化，加热至130℃，使之熔融，从而使水解后的木材溶解。

在“Holzforschung”，42，21-27页(1988)中，也报导说，木素纤维素材料可溶于NMMO在二甲基亚砜的溶液中。所用的NMMO不是一种水溶液，但水含量为15％，也差不多相当于一水合物。

理想的是使用较小腐蚀性的条件来生产纤维素溶液，或者避免完全熔融过程，因为从文献可知，纤维素和NMMO在高温下会发生降解，而降解产物则会损坏Lyocell纤维的物理参数，如强度和伸长率。

本发明的目的是提供一种生产纤维素模制体，尤其Lyocell纤维的方法，本方法采用的是替代浆粕材料，即不是从针叶树和落叶树得到的纤维素，并且在尽可能最小的腐蚀条件下进行溶液的制备。较好是避免使固体混合物熔融。

本发明生产纤维素模制体，尤其纤维素纤维的方法的特征是下列步骤的结合：

一将含有纤维素的材料加入到叔胺氧化物的水溶液中，以便使该含纤维素的材料悬浮，

一将该悬浮液强烈混合、升温、并降压，从而除去该悬浮液中的水份，直至生成纤维素溶液为止，和

一采用模制设备，特别是喷丝板对该溶液进行模制加工，将模制物引入到沉淀浴中使溶解的纤维素沉淀出来。

其条件是，作为含纤维素的材料，基本上使用撕碎的废纸、切碎的含纤维素的纤维制品和/或粉碎的，用机械和/或化学方法破碎的一年生植物。