[发明专利]里奥赛尔纤维及其制法

说明书

本申请要求拥有1996年8月23日提出申请的临时申请系列号60/023,909和60/024,462两者的优先权。

本专利涉及具有新奇性质的里奥赛尔(Lyocell)纤维及其制法。本申请还涉及用这些纤维生成的纱线和含有这些纤维的织物和无纺织物。具体地说，此方法包括先将纤维素溶解在氧化胺中形成纺丝原液。然后，将纺丝原液经小孔挤入拉伸纤维素溶液潜丝的空气流中，或将纺丝原液经小孔离心排出制成潜纤维。然后，将潜纤维在液体非溶剂中再生形成纤维。无论那种方法都可以生产自粘合无纺织物。

用粘胶法和铜铵法再生的纤维素的强力纤维已经有100多年历史。后一方法在1890年取得专利，两年后粘胶法也获得专利。在粘胶法中，先将纤维素浸入碱化浓度苛性钠中生成碱纤维素，然后同二硫化碳反应生成纤维素黄原酸酯，随之，将纤维素黄原酸酯溶于稀苛性钠溶液。经过滤和脱气后，将黄原酸酯溶液从液面下的喷丝嘴挤入硫酸、硫酸钠、硫酸锌和葡萄糖的再生浴中形成连续长丝。得到的所谓粘胶人造丝目前广泛用于纺织工业，过去曾广泛用于橡胶制品的增强，如轮胎和传送带。

纤维素也可溶于氨的氧化铜溶液中，这一性质构成制造铜氨人造丝的基础。将纤维素溶液经过液面下的喷丝嘴进入5％苛性钠溶液或稀硫酸中形成纤维。经脱铜和洗涤后，得到的纤维具有高的湿强度。铜氨人造丝可制成很低旦的纤维，全部用于纺织工业。

最近开发了其它的纤维素溶剂，一种这样的溶剂是基于四氧化氮在二甲基甲酰胺。尽管进行了许多的研究，但是还没有用这种方法制造再生纤维素纤维的工业方法。

相当时间以来已经知道叔胺-N-氧化物可以用作纤维素的溶剂。Graenacher在美国专利2,179,181中公开了一组适用作溶剂的氧化胺的物质。但是该发明人仅能制成低浓度的纤维素溶液，并且溶剂回收成为主要问题。Johnson在美国专利3,447,939中讨论使用无水N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)和其它的胺N-氧化物作为纤维素和其它许多天然和合成聚合物的溶剂。但是这些溶液仍然是固体含量很低。在其后的美国专利3,508,941中，Johnson提出在溶液中混合各种天然和合成聚合物同纤维素形成紧密混合物。为降低纺丝原液粘度，加入纤维素的非溶剂如二甲基亚砜。将此聚合物溶液直接在冷甲醇中纺丝，但是得到的丝强度相当低。

然而，1979年开始，公布了一系列专利用各种的胺氧化物作溶剂制备再生的纤维素纤维。具体地说，约含12％水的N-甲基吗啉-N-氧化物是特别有效的溶剂。在加热的条件下，一般为90-130℃，将纤维素溶解于此溶剂中，并经有大量细孔的喷丝嘴挤入空气中。纤维素纺丝原液丝连续经在空气中机械拉伸约3-10倍，使分子取向。然后使纤维进入非溶剂，一般为水中，使纤维素再生。还提出了其它的再生溶剂，如低级脂肪醇。此方法的实例在McCorsley和McCorsley等人的美国专利4,142,913、4,144,080、4,211,574、4,426,221和4,416,698等有过详细讨论。Jurkovic等人在美国专利5,252,284和Michels等人在美国专利5,417,909中专门讨论了溶于NMMO中的纤维素纺丝的挤出喷嘴的几何学。Brandner等人的美国专利4,246,228是许多专利的代表，这些专利公开了使用各种化合物作为稳定剂以防止纤维素和/或溶剂在热的NMMO溶液中降解。Franks等人在美国专利4,145,532和4,196,282讨论了将纤维素溶于胺氧化物溶剂以及达到较高纤维素浓度的困难。

由NMMO溶液纺丝的纤维素纺织纤维被称作里奥赛尔纤维。里奥赛尔纤维是由有机溶液沉淀出的纤维素组成的纤维的一般的名称，其中，未发生羟基取代和不生成化学中间体。一种由Courtaulds，Ltd.生产的里奥赛尔产品是市场上出售的Tencel^纤维。这些纤维是0.9-2.7旦重量和更重。旦是9000米纤维的重量的克数。由于很细，由其制成的纱线制备的织物具有极好的手感。