[发明专利]纤维素模制品的生产方法

说明书

本发明涉及纤维素模制品的生产方法，其中，将氧化叔胺水溶液中的纤维素悬浮体转变成可模塑液，借助成型模具将该可模塑液进行挤塑并进入沉淀浴中。

近几十年来，鉴于用已知的粘胶法生产纤维素纤维所造成的环境问题，已作出了很大的努力以提供替代的、更少污染的方法。近年来，业已发现一种特别令人感兴趣的可能性，那就是可使纤维素溶于有机溶剂中而不发生衍生作用并由该溶液挤塑成模制品。如此纺得的纤维已被BISFA(国际人造纤维及合成纤维标准化局)接受，其属名为Lyocell，有机溶剂则被规定为是一种有机化学剂和水的混合物。

已经证明，作为有机溶剂，氧化叔胺和水的混合物特别适于生产Lyocell纤维或其它的模制品。作为氧化胺，主要使用的是N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)。其它合适的氧化胺也已公开在例如EP-A-0553070中。由NMMO和水的混合物的纤维素溶液中生产纤维素模制品的方法也已公开在例如US-PS4,246,221中。如此制得的纤维显示出：在规定的检验状态以及湿态时的高纤维强度、高温模量和高互扣强度。

在将纤维素溶解于NMMO和水的混合物中以生产纤维素模制品时出现的问题是，如此得到的可模塑液的稳定问题，因为已经证明当将纤维素溶于NMMO中时，在温度超过100℃时，在溶液长时间经受热应力之后，纤维素产生降解，导致纤维素的聚合度不符合要求地降低以及形成低分子量降解产物。

此外，氧化胺类、特别是NMMO，均只有有限的热稳定性，并随它们的结构而变化。NMMO的一水合物在约72℃熔融，而无水化合物在172℃熔融。当加热一水合物时，从120/130℃起将发生强烈的变色。然而这样的温度在纤维素模制品的生产过程中是很普通的。从175℃起，将发生强烈的放热反应，该反应可能导致爆炸。在此反应期间，NMMO被热降解，产生N-甲基吗啉、吗啉、甲醛和CO₂。

由于在优势温度时所产生的化合物基本上是气态的，因此NMMO的放热降解将产生高压，可能引起装置的部件破坏。

现已知道，在NMMO溶液中的纤维素的降解与NMMO的热降解显然是有联系的。然而，迄今为止尚未弄清楚这些不希望的现象的实际机理。

这种有时会自然发生的降解现象的原因已被反复地研究过，并且已发现，在可模塑液中的金属似乎会降低NMMO的分解温度。这些结果被引证在BUIJTENHUIS等人的文章PaPier40(1986)12，615-618中，以及其它的出版物中。已经表明，主要是铁和铜加速NMMO的降解。根据该文，其它的金属如镍或铬也有负作用。据信，这些作用是由这些金属产生的痕量金属离子所造成的。

另外，已公开了许多使在NMMO/水中的纤维素的可模塑液稳定化的建议。其中大多数的建议如EP-A-0047929，PCT-WO83/04415或奥地利专利申请A1857/93均涉及在此过程中添加某些化学物质以减慢纤维素以及氧化胺的降解反应。

在EP-A0356419中公开了一种方法，根据该方法，即可从含水的氧化叔胺中的纤维素悬浮体用单一步骤和连续的方式制得可模塑液。由于该过程非常快，因此，在该溶液的生产过程中发生的热降解反应可以减至最小。

然而，在纺丝之前，该可模塑液必须通过管道运输或储存例如储存在缓冲容器中，以便弥补新鲜溶液的供给量和纺丝装置消耗液量之间的差额。在这些管道和设备中，特别是在可模塑液静止下来或以低速率输送的那些部位，发生降解反应的危险性很大。

在PCT-WO94/02408和PCT-WO94/08162中描述了在其公开的装置中采用不锈钢，但未给出更详细的规格。

PCT-WO94/28210描述了喷丝头的多孔板是采用AISI标准430号不锈钢、而该喷丝头的侧壁是采用AISI标准304号不锈钢。

在该文献中“不锈钢”指的是，添加有其它金属、特别是铬以及例如钼或镍的铁基材料，它们显示出较高的耐腐蚀性。据信，这种现象主要是由于形成所添加金属的保护性氧化物层，从而使材料的表面钝化的缘故。因此合金组份的存在能使材料表面进一步钝化，同时将通常过量存在的基础金属铁的腐蚀抑制至一定的程度。