[发明专利]由含水碱性纺丝原液纺成的再生纤维素纤维

说明书

本发明涉及一种纤维素纤维组合物，包含再生纤维素和一种或多种添加剂，其中a)纤维素纤维组合物通过以下来生产：将包含浓度为按纺丝原液的重量计约5％至约12％的溶解纤维素以及添加剂和纳米尺寸的结构化微粒填料中的至少一种的碱性纺丝原液水溶液或悬浮液通过喷嘴注入到碱性凝固浴中，从而形成纤维素长丝；以及b)在一个或多个拉伸和洗涤浴中拉伸或洗涤来自a)的纤维素长丝，从而形成再生纤维素纤维。

技术领域

本发明涉及再生纤维素纤维、其组合物以及用于生产再生纤维素纤维组合物的方法。

背景技术

使用冷碱工艺诸如冷碱尿素工艺、冷碱辛酸盐和氨基甲酸酯工艺通过使纸浆溶解生产的再生纤维素纤维产生湿强度相当低的纤维。这些工艺还建立在相当复杂的纤维素预处理工序上，以便将纤维素溶解于碱性溶液中。

EP2116557A1提出了纤维素原液可由DP在500到1200的范围内的纤维状纤维素原料诸如造纸纸浆或溶解级纸浆通过以下方法来制造：首先使纤维素纤维在湿态下经受机械处理，使得至少部分地破坏纤维的外表面，之后进行酶处理(内切葡聚糖酶型纤维素酶)，与初始DP相比，DP降低了30％至60％。在酶预处理之后，将纤维素原料在含有碱金属氢氧化物(例如，氢氧化钠)和锌盐(例如，氧化锌)的水溶液中混合，以便产生纤维素原料可以开始溶解的条件。进一步提出，为了生产再生纤维素纤维，目标纤维素浓度应为至少5.0％。然后通过使纺丝原液(spindope)在酸性浴中凝固来生产再生纤维素纤维。纤维的湿强度在8cN/dtex至10cN/dtex的范围内，这对于许多应用来说被认为过低。

US5401447关注于酸性凝固化学过程和温度以及蒸汽作为在凝固后略微改善纤维和膜的湿强度的方法。

US5605567提出了通过使碱性的纸浆浆液经受空化(例如通过超声处理)来制造纤维素原液。与US5605567中所述的用于生产纤维素原液的方法相关联的问题是仅溶解一部分纤维素，使得原液不适合纤维纺丝，除非DP非常低(例如，195)。如此低的DP会导致产品具有差的机械特性。

本发明的一个关键目的是提供纤维素纤维和用于提供通过冷碱工艺生产的再生纤维素纤维的方法，所述纤维相对于由包含溶解于碱性溶剂中的纤维素的纺丝原液生产的现有技术再生纤维素纤维，具有改善的机械特性，特别地改善的湿强度。

发明内容

本发明涉及高湿强度纤维素纤维，其通过湿法纺丝包含纤维素聚合物和至少一种纳米填料添加剂以及任选地一种或多种聚合物添加剂的碱性纺丝原液组合物而生产，其特征在于该纳米填料添加剂由无机粘土、聚合物颗粒或纤维素纳米晶体中的至少一种组成。本发明还涉及复合纤维素纤维，包含纤维素和增强纤维素纤维的湿强度的至少一种纳米填料。此外，本发明涉及在一种或多种凝固和纤维成形浴中形成纤维素纤维，其中第一凝固浴为pH超过7的含水液体。

参考以下描述，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。

具体实施方式

本文的再生纤维素纤维被定义为包含超过85重量％的纤维素的纤维素纤维。纤维素来源于D-葡萄糖单元，其通过β(1→4)-糖苷键缩合。这种连锁基序与淀粉、糖原和其它碳水化合物中存在的α(1→4)-糖苷键形成对比。纤维素为直链聚合物：与淀粉不同，不发生盘绕或支化，并且分子采用延伸的且相当坚硬的棒状构象，辅以葡萄糖残基的赤道构象。来自一个链的葡萄糖上的多个羟基基团在相同链上或相邻链上与氧原子形成氢键。与氢键结合的疏水相互作用使链牢固地并列保持在一起并形成具有高拉伸强度的微纤维。这赋予细胞壁中的拉伸强度，其中纤维素微纤维被啮合到多糖基质中。