微纖維的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是以下申請的分案申請：申請日2008年12月5日，申請號 200880124429. 4,發明名稱"微纖維"。
技術領域
[0002] 本發明涉及具有在0. 6和0. 9分特之間的單根纖維纖度的高強度纖維素再生纖維 以及含有這一類型的再生纖維的紗和平面紡織品結構。
【背景技術】
[0003] 今天尤其是根據粘膠法獲得的纖維已知為纖維素再生纖維并且這些是在全世界 范圍內生產的。為了在紡織品和無紡織物領域中的標準應用，這些纖維是以在0.9和16分 特之間的單根纖維纖度來使用的。具有較小的單根纖維纖度的纖維通常被指定為微纖維， 其中表達詞"微纖維"一般表示具有小于1. 0分特的纖度的纖維，或取決于材料密度，具有 9-10μηι 的直徑的纖維（"Lexikon der Textilveredlung"，H.K.Rouette，1995，Volume 2， p. 1250ff ;Laufman Verlag，Duelman)。此外，已知的是，微纖維的織物基本上比較粗纖維的 織物更軟。
[0004] 今天消費者和制衣業對于穿著舒適感和紡織品的各種設計可能性有著各種需求。 在這方面尤其重要的是，甚至薄的和柔軟的織物具有高強度并且是回彈性和尺寸穩定的， 而且在長時間使用之后外觀盡可能保持無變化。因此之故，今天僅僅加工具有小纖度的纖 維但不注意纖維韌性和尤其不注意在潤濕狀態下的纖維韌性不再是足夠的。
[0005] 同時必須還有可能加工這一類型的纖維，但是沒有在紡織品（生產）鏈中的任何 問題。尤其必須確信該纖維就纖度和切斷長度而言具有高的規則性和均勻性。
[0006] 文獻中已知有各種方法生產纖維素微纖維。這些方法中的一些是從基于纖維素黃 原酸醋（cellulose xanthogenate)溶液的標準粘膠纖維延伸的：
[0007] 原蘇聯專利SU 759627建議了有機酸在有機溶劑中的紡絲浴代替稀硫酸水溶液 用于生產粘膠微纖維，據此應該可能生產出具有至多〇. 05分特的纖維。對于以這種方法生 產的纖維的韌性，沒有提供細節。
[0008] FR 2764910要求了一種方法，其中以液壓方式而不是以機械方式進行拉伸。獲得 了具有〇. 3分特的纖度的粘膠纖維。對于纖維的韌性，沒有提供細節。
[0009] US 6197230和在其中引證的參考文獻建議了為了纖維和微纖維的混合物的生產， 纖維素紡絲溶液利用空氣、氮氣或噴水嘴來進行噴霧。所獲得的纖維主要是超細的并且揭 示了多得多的不規則物直徑。該方法的結果對于紡織品應用既無法預見，也沒有看起來似 乎適合于它。對于這些纖維的韌性，沒有提供細節。
[0010] US 3785918同樣披露了粘膠纖維和微纖維的混合物的生產，其中根據噴射器原理 使用紡絲設備。所獲得的微纖維將用來生產紙。它們是非常不均勻的和因此不適合于紡織 品應用。
[0011] US 4468428公開了使用具有20 μπι的噴射孔直徑的噴絲板生產8 μπι直徑的粘膠 纖維的方法。該噴射孔直徑不能在大規模技術操作中以足夠的生產安全性來操作，因為在 短時間內在噴射孔的紡絲浴側上形成了沉積物，后者有害于纖維直徑的規則性和紡絲安全 性和/或整個噴射通道被污物的顆粒阻塞和因此該纖維纖度在甚至更大的程度上波動。
[0012] CN 1418990公開了由于拉伸力的特殊調節和因此調節的噴嘴孔直徑所導致的超 細粘膠纖維的生產。以這種方式獲得的纖維具有0.56-0. 22分特的纖度。這些纖維獲得的 韌性無法在文件中找到。
[0013] JP2005187959建議使用加利福尼亞雪松的紙漿生產粘膠短纖維。以這種方法應該 有可能獲得在〇. 2和30旦尼爾之間的寬的纖度范圍的纖維，它也包括微纖維。在1. 5和10 旦尼爾之間的范圍然而是優選的，即在微纖維范圍之外。沒有給出關于纖維韌性的指示。
[0014] JP 58089924公開了具有0. 05-2 μ m的單根纖維直徑的超細纖維的無紡織物。該 纖維能夠通過使用粘膠纖維，銅銨或醋酸纖維方法來生產。似乎更重要的是這些能夠被燃 燒。這一類型的細纖維不再特別適合于紡織品應用。
[0015] US 3539678描述了改性粘膠方法，利用該方法獲得了具有"高濕模量"的纖維，所 謂HWM纖維。這些是以0.7-5. 0旦尼爾的纖度范圍生產的。樣品僅僅含有具有1.0旦尼爾 (對應于I. 1分特）的纖度和最高2. 93g/旦尼爾（對應于25. 9cN/teX)的干燥韌性的纖 維。
[0016] 除該粘膠法外，現有技術還建議了其它本身眾所周知的用于生產纖維素微纖維的 方法：
[0017] GB 310944披露了使用銅銨溶液方法生產具有最高1旦尼爾的單根纖維纖度的長 絲紗的方法。例如能夠獲得具有0. 7旦尼爾和2. 64g/旦尼爾（對應于23. 3cN/tex)的干 燥韌性的纖維。該銅銨溶液方法暴露出較大的環境問題并且因此不再在全球范圍內使用， 僅僅有一個或兩個例外。
[0018] WO 98/58102建議用于纖維素微纖維的生產的萊賽爾（Lyocell)方法。在這一方 面應該特意強調的是，在該申請中萊賽爾（Lyocell)方法無法獲得纖維素再生纖維，因為 在溶解性纖維方法中，纖維素僅僅是以物理方式溶解和沉淀，而當生產纖維素再生纖維時， 首先生產纖維素衍生物例如纖維素黃原酸酯或-與銅銨法中一樣-生產纖維素金屬配合 物，后者在該方法的過程中再生成純的、未溶解的纖維素。由于使用具有特殊分子量分布 (它例如通過紙漿的電子輻照來實現）的特殊紙漿的結果，纖維能夠根據WO 98/58102,以 0. 3-1. 0分特、優選0. 8-1. 0分特的單根纖維纖度來生產。然而沒有公開關于用該方法獲得 的纖維韌性的任何信息，并且由于使用特殊紙漿而提高了生產成本。
[0019] WO 2005/106085, US 2005-056956, US 2002-148050, WO 01/86043 和在它中引證 的參考文獻都描述了，通過使用熔噴紡絲或離心紡絲來改性萊賽爾（Lyocell)方法，生產 纖維素微纖維的各種方法。然而，以這種方法獲得的纖維顯示出不規則纖度和纖維長度分 布，因此它們不適合于高質量紡織品和技術應用。與通常的萊賽爾（Lyocell)方法相比，該 方法至少需要嶄新的紡絲裝置。
[0020] DE 19622476和DE 19632540披露了將胺氧化物纖維素溶液與粘膠去溶劑化介質 混合以及不同的剪切場對于該混合物的后續影響。然而，在這種情況下，同樣地獲得不規則 纖度和纖維長度分布，因此這些纖維也不適合于高質量紡織品和技術應用。關于所能夠達 到的纖維韌性沒有披露任何信息。此外，由于去溶劑化介質所需要的后處理，該方法是極其 復雜的并且不能在常規的萊賽爾（Lyocell)生產線上進行。
[0021] US 6153136和US 6511746披露了經由改進萊賽爾（Lyocell)方法生產纖維素微 纖維的方法，它采用噴絲板幾何結構的特殊設計，這會引起在纖維素和溶劑之間的相分離。 關于用該方法所能夠達到的纖維韌性沒有公開任何信息。
[0022] 總之，現有技術因此僅僅公開了用一些方法制得的細的到超細的纖維素纖維，它 們無法以經濟和/或生態上有意義的方式獲得、不具有足夠的韌性和/或關于該韌性沒有 任何細節或因為它們的生產方式而不能用于紡織品目的。實際上，一些出版物公開了無非 是能夠（也）生產細纖維素纖維的作者意愿。
[0023] 短纖維能夠通過使用各種紡絲方法被加工成紗。這些紡絲方法披露了各種優點 和缺點。"傳統的"環錠紡紗方法因為其靈活性而為大家熟知，它能夠加工出不同的細度和 纖維長度的纖維。取決于各自的原材料，環錠紡紗機或改進的環錠紡紗方法，例如COMPACT 和SIRO方法，能夠生產出最高細度的紗。在實踐中能夠假定環錠紗必須在紗的橫截面中具 有至少50根纖維。然而，該環錠紡絲方法的一個較大缺點是它的低生產能力，這能夠追宄 到環錠紡絲方法的技術上。由于環錠紡絲方法的基本技術原理-該紡絲過程的生產能力 是由紗線捻度和錠速所決定的-隨著紗細度提高，紗生產成本顯著地增加。使用環錠紡絲 方法的細或超細紗的生產因此是高成本的。紗的細度表示為紗線支數。紗線支數越高，它 越細。在公制測量系統中，紗線支數表示為Nm( "number metric"）和在國際上也表示為 Ne( "number English''）。
[0024] 與環錠紡絲方法相比，從約1970年以來已經眾所周知的氣流紡紗方法具有高得 多的生產能力。對于具有Ne 30 (Nm 50)的細度的紗，可以假設現代的氣流紡紗機的生產能 力比環錠紡紗機的生產能力超出了 6倍。與環錠紡絲方法相比，由于紗生產的基本技術原 理，氣流紡紗方法顯示出下列缺點：
[0025] a)與環錠紡絲方法相比，氣流紡紗方法要求在紗橫截面上有顯著更高的纖維數。 在實踐中能夠假定，氣流紗必須在紗的橫截面中具有至少100根纖維。
[0026] b)氣流紗顯示出比相同紗細度的環錠紗顯著更低的紗強度。
[0027] c)與環錠紡絲方法相似，紗生產的能力是由紡紗杯速度（speed of the rotor)和 紗線捻度的水平決定的。
[0028] 歸因于以上所述的基本技術原理，然而氣流紡紗機不能生產出具有與環錠紡紗機 相同的細度和強度的細紗線。
[0029] 在由Messrs. Murata開發的Murata禍流紡紗方法（MVS方法），它屬于空氣噴射紡 絲方法的類別，紡絲過程的生產能力顯著地高于環錠紡絲和氣流紡紗方法的生產能力。對 于Ne 30 (Nm 50)的細度的紗，該紡絲方法的生產能力比氣流紡紗法高2. 5倍。與環錠紡絲 方法相比，該方法的生產能力事實上高了 15倍。基于Murata禍流原理的紡絲方法在紗的 橫截