CN108588879A - 再生的纤维素纤维 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有多枝干的横截面的再生的纤维素纤维。根据本发明的纤维的特征在于，横截面由至少两个多枝干的基础形状(1',2',3',4')形成，该基础形状分别在其枝干端部中的至少一个处与另一基础形状的枝干端部相连接，并且其中，通过连接两个枝干端部得到的连接枝干(12)的长度是其它枝干中最短枝干的长度的至少1.5倍、优选地1.5至2.0倍。

Description

再生的纤维素纤维

技术领域

本发明涉及一种通过粘胶法(Viskoseverfahren)获得的再生的纤维素纤维。

背景技术

对于卫生应用例如通常的止血塞(Tampons)或者吸收体，为了实现卫生产品的尽可能高的吸收能力，带有特别高的液体储存能力的纤维是值得期望的。

通常用于制造止血塞的根据现有技术的纤维材料是通常的粘胶纤维(Viskosefaser)、所谓的三叶形的粘胶纤维以及棉花。根据下文继续描述的所谓的Syngina-试验，这些纤维的吸收比容量为，对于棉花约4.0g/g，对于通常的粘胶丝(Viskose)4.5g/g以及对于三叶形的粘胶纤维5.2g/g。

止血塞的制造商的目标在于，以最小化的纤维材料消耗和成本实现一定的吸收度。

作为用于止血塞的纤维材料，棉花由于其不充分的吸收能力已经慢慢地不再被使用，而三叶形的纤维与通常的粘胶丝相比在制造方面更加昂贵且更难以加工成止血塞。

已公布多种不同的用于提高纤维素纤维的吸收能力的方案：

1. 通过将单体结合(Aufpfropfen)到纤维素纤维上而进行化学改变

2. 通过将起吸收作用的聚合体例如羧甲基纤维素、壳聚糖、纤维素氨基甲酸酯、藻酸盐(Alginat)或者半乳甘露聚糖引入纤维素纤维基质中而进行化学改变

3. 纤维的物理改变，例如空心纤维或者崩塌的(zusammengefallen)空心纤维，例如从文献US-A 4,129,679中已知的那样，或者

4. 多枝干的纤维(所谓的“三叶形”纤维)，其通过使用带有多枝干的挤出孔(其带有至少3个长宽比为2:1至2:10的枝干的)的纺丝喷嘴获得，例如从文献EP-A1 0 301 874中已知的那样。

纤维素纤维的化学改变的缺点在于，对于非常敏感的医学应用例如止血塞的应用，需要高成本且耗时间的毒理学和生理学试验方法，并且中毒性休克综合征(TSS)的出现使大多止血塞制造商停止使用化学改变的纤维材料，虽然化学试剂可能是视作安全的。

空心纤维和破碎的空心纤维的缺点在于，其由于其高的持水能力难以制造，由此纤维在清洗期间非常强地膨胀并且由于氢键的形成在干燥期间彼此粘接，这使其在干燥的状态中变得易碎、在湿的状态中滑腻并且难以使其分裂并被处理成被梳理的织物。

近年来，始终越来越多地使用多枝干的尤其地三叶形的纤维。

例如，在美国专利文献5,634,914和5,458,835以及在文献EP-A1 0 301 874中描述了多枝干的粘胶纤维的制造。在此公开的方法描述了通过具有多枝干的形状尤其地三叶形的形状的挤出孔将通常使用的粘胶丝喷丝到传统的纺丝浴中，该粘胶丝可具有一定量的在现有技术中已知的改性剂。该方法的重要特征在于，在纺丝喷嘴中的多枝干的挤出孔的形状与单纤维的期望的横截面形状相似。根据这些文献的教导，纺丝喷嘴孔的几何结构确定纤维横截面的形状，并且通过相应地设计挤出孔可获得纤维横截面的一定的长宽比。

此外在多枝干的纤维方面的现有技术给出这样的教导，即这种类型的多枝干的纤维相对于根据现有技术的粘胶纤维具有提高的吸收性能，具体而言尤其地在止血塞方面，并且这种纤维必须具有至少3个枝干并且该纤维的每个枝干必须具有至少2:1、最优选地3:1至5:1的长宽比。长宽比越大，自由体积的份额越大并且纤维的吸收能力越高，其前提是，枝干不会如此长和细使得其弯回到自身上。

在这些文献中也阐述了，在缓慢的再生纺丝条件下甚至还可实现多枝干纤维的更高的吸收能力，例如通过降低酸水平和/或提高硫酸盐水平和/或添加粘液丝改性剂。

此外，从文献US-A 4,362,159中已知在粘胶纤维的横截面中的空腔提高该纤维以及由其制成的产品的吸收能力的事实。

从文献WO 2004/085720 A中已知一种实心的再生的标准粘胶纤维，其具有这样的横截面，即其面积是内接到横截面中的最大的等边三角形的面积不到2.5倍优选地不到2.4倍尤其优选地不到2.25倍，并且该标准粘胶纤维具有以下限定的大于6.0g/g纤维的Syngina吸收能力。

从文献WO 2004/005595 A中描述了一种带有不规则的叶形的横截面的有吸附力的标准粘胶纤维。在文献US 4,129,679和GB-A 1,333,047中描述了带有不规则的横截面的其它粘胶纤维。

文献US 6,403,217 Bl描述了用于根据熔纺工艺制造带有修改的纤维横截面的纤维的不同喷嘴结构。熔纺工艺基本上与在粘胶法中使用的湿法纺丝工艺不同。

此外已知的是，纤维纤度的提高通常导致纤维吸收能力的提高，因为较粗的纤维更硬并且由此在由纤维构成的吸收性的制品中的孔不太块地陷缩(kollabieren)。但是尤其地在多枝干纤维中通过提高纤度提高吸收能力的可能性是受限的。

一如既往地存在对改进的纤维素纤维的需求。尤其地存在对带有更高纤度的多枝干纤维素纤维的需求。

发明内容

本发明通过带有多枝干的横截面的再生纤维素纤维实现该目的，其特征在于，该横截面由至少两个多枝干的基础形状形成，这些基础形状分别在其枝干端部中的至少一个处与另一基础形状的枝干端部相连接，并且通过连接两个枝干端部得到的连接枝干的长度是其它枝干中最短枝干的长度的至少1.5倍，优选地1.5至2.0倍。

本发明的目的也通过一种纤维束实现，其包含多个根据本发明的纤维素纤维。

本发明的其它方面涉及用于制造根据本发明的纤维素纤维的方法以及根据本发明的纤维素纤维和根据本发明纤维束的用途。

附图说明

图1示意性地显示了带有Y形的纤维横截面的两个纤维的布置方案(现有技术)，

图2示意性地显示了带有两个在其枝干中的一个的端部处相互连接的多枝干的基础形状的根据本发明的纤维的实施形式的横截面，

图3示意性地显示了带有三个在其枝干中的一个的端部处相互连接的多枝干的基础形状的根据本发明的纤维的实施形式的横截面，

图4示意性地显示了带有四个在其枝干中的一个的端部处相互连接的多枝干的基础形状的根据本发明的纤维的实施形式的横截面，

图5示意性地显示了在分别由三个基础形状构建的根据本发明的纤维中的空腔的构造方案，

图6示意性地显示了在分别由十个基础形状构建的根据本发明的纤维中的空腔的构造方案，

图7示意性地显示了由两个非对称的多枝干纤维构建的根据本发明的纤维的横截面，

图8示意性地显示了纺丝喷嘴的用于制造根据本发明的纤维的孔的横截面，

图9显示了根据本发明的纤维的横截面的显微相片。

具体实施方式

本发明从这样的问题设定出发，即，在多枝干的纤维素纤维中通过(在横截面形状保持不变情况下的)纺织更粗的纤维引起的纤维纤度的单纯提高不会在纤维的吸收性能方面引起改进的性能。

本发明通过以下方式实现该目的，即，代替通过按比例地扩大纤维横截面提高纤度，使纤维横截面增大多倍(Vervielfachung)。因此，本身已知的多枝干基础形状在其枝干端部处相互连接，从而产生带有由此更高纤度的更大的纤维。通过这样的措施(即由于两个枝干端部的连接引起的连接枝干的长度是其它枝干中的最短枝干的长度的至少1.5倍，优选地1.5至2.0倍)，显著提高了在纤维中心之间的距离，由此在多个纤维彼此附接时产生大的空腔。

优选地，基础形状从由Y形基础形状、X形基础形状和由其组成的混合物组成的组中进行选择。尤其优选的是Y形的即“三叶形的”基础形状。

图1显示了带有传统的三叶形的横截面形状的两个纤维1,2的布置方案。通过纤维的枝干，使纤维的中心保持很大的距离，从而产生带有大的液体储存能力的结构。

图2显示了根据本发明的纤维，其由两个彼此在其枝干中的一个的端部处相互连接的三叶形的基础形状1',2'组成(为了说明，其以黑色和白色示出)。可直接看出，在此与现有技术(图1)的三叶形的纤维相比，在两个Y形的基础元素之间的距离明显更大。如在图2中示意性地示出的那样，通过枝干的连接产生的连接枝干12的长度优选是其它枝干的长度1.5至2.0倍。

如在图3和4中显示的那样，通过布置多于两个基础形状例如三个基础形状1',2',3'(图3)或四个基础形状1',2',3',4'(图4)更提高了该效应。

越多基础形状相互连接，得到的纤维的纤度越高(在初始基础形状的大小相同时)。

相互连接的基础形状的数量优选地为2至10个，尤其优选地为2至4个。

由此，通过根据本发明的纤维结构产生这样的空腔，即其适合用于储存液体并且是稳定的，也是说由于刚性纤维的枝干不可陷缩。

这示意性地在图5(在此：布置两个由分别三个Y形的基础形状组合而成的纤维)以及图6(在此：纤维由10个相互连接的基础形状组成)中示出。

相互连接的基础形状在根据本发明的纤维中优选地如此布置，即纤维的横截面具有至少一个对称轴，例如在图2,3和4的实施形式中示出的那样。

优选地，以已知的方式，纤维的枝干中的至少一部分优选地所有枝干都具有2:1至10:1的长宽比。

优选地，根据本发明的纤维的纤维纤度为2dtex至40dtex，尤其优选地6至16dtex。传统的三叶形的纤维素纤维具有典型地3至4dtex的纤度。根据本发明的纤维在用于应用在有吸收能力的制品中的性能改进或至少保持同样好的情况下同时具有相对明显更高的纤度。

根据本发明的纤维素纤维可以切段纤维(Stapelfaser)、切断短纤维(Kurzschnittfaser)或丝束(Filamentkabel)的形式存在。

在另一优选的实施形式中，根据本发明的纤维素纤维可具有非对称的纤维，在其中，基础形状的枝干中的至少一个在其长度方面与其它枝干不同，并且在其中，一个或多个枝干的长度是一个或多个最短的枝干的长度的2至10倍。

已表明，在压制多个这种非对称的纤维时，在相同的压缩比时得到带有更低密度的产品，这在有吸附能力的产品中是有利的，因为吸收能力随着密度增加线性下降。此外，这种非对称的纤维具有改进的卷曲性。

优选地，在根据本发明的非对称的纤维素纤维中，在所有其基础形状中所有枝干在其长度方面分别彼此不同。在此，这种纤维被称为“完全非对称的”纤维素纤维。

优选地，在非对称的纤维素纤维的每一个中，枝干中的至少一个也可在其宽度方面与其它枝干不同。在这种情况中，在每个该非对称的纤维素纤维中，一个或多个枝干的宽度是最窄的枝干的宽度的1.1至5倍。

在基础形状之内，在非对称的纤维素纤维的枝干之间的角度可为80°至140°。

图7示意性地显示了根据本发明的纤维的示例，其由两个非对称的基础形状1'和2'组成，该基础形状分别具有一个较长的枝干(带有枝干长度Sa)和两个较短的枝干(枝干长度Sb)。

本发明也涉及一种纤维束，其包含多个以纤维素切段纤维的形式的根据本发明的纤维素纤维。

“纤维束”理解为多个纤维，即例如粘胶短纤维(Zellwolle，有时称为人造短纤维)(多个切段纤维)、连续单纤维股或者纤维形成的捆。

在根据本发明的纤维束中，优选地包含在其中的纤维素纤维的横截面基本上是相同的。因此存在多个带有基本上相同的横截面结构(例如分别由三个相互连接的基础形状组成)的纤维素纤维。

如果纤维束如以上描述的那样具有非对称的纤维，则优选地包含在该纤维束中的多枝干的纤维的至少10%、优选地至少20%、最优选地至少50%是非对称的纤维。优选地，包含在纤维束中的纤维中的所有都是非对称的纤维。尤其优选地，所有包含在纤维束中的非对称的纤维的横截面基本上都是相同的。

该纤维束可包含其它纤维例如非多枝干的纤维素纤维，但是也可包含具有其它来源的纤维例如由其它聚合体制成的纤维。

用于制造根据本发明的再生的纤维素纤维或根据本发明的纤维束的方法包括以下步骤：

- 提供粘胶纺丝料(Viskosespinnmasse，有时称为粘胶纺丝原液)，

- 通过纺丝喷嘴的至少一个孔将粘胶纺丝料在形成丝条(Spinnfaden)的情况下喷丝(Verspinnen)到纺丝浴中，

其特征在于，纺丝喷嘴的孔由至少两个多枝干的子孔形成，这些子孔分别在其枝干的至少一个中的端部处与另一子孔的枝干的端部相连接或者如此接近该枝干端部，即，离开的丝条在所形成的枝干端部处相互连接。

由此，如此改进带有例如三叶形的喷丝孔的已知的纺丝喷嘴，即分别多个、优选地2至4个三叶形的喷丝孔如此彼此邻近地布置，即在对粘胶进行纺丝时得到的Y形纤维在其枝干端部处与邻近的纤维的枝干端部结合并且由此形成由多个Y形的基础形状构建的根据本发明的纤维。

为了实现根据本发明连接枝干的长度是最短的枝干的长度的至少1.5倍，以相应的方式设计子孔的枝干的尺寸。

可选地，根据本发明的方法可包括将借助于该方法制成的纤维与其它纤维例如传统的多枝干纤维、非多枝干纤维和/或具有其它来源的纤维例如由其它聚合体制成的纤维混合的步骤。

根据本发明的方法优选地如下设计，即纺丝喷嘴具有多个孔，其中，所有孔具有基本上相同的子孔布置方案。由此，例如在由根据本发明的纤维组成的纤维束中实现了优选的设计方案，即所有纤维基本上具有相同的横截面。

为了制造如以上描述的非对称的基础形状，穿过这样的孔来对粘胶纺丝料进行纺丝，即在其中枝干中的至少一个在其长度方面与其它枝干不同，其中这些孔的一个或多个枝干的长度是一个或多个最短的枝干的长度的2至10倍。

本发明还涉及根据本发明的再生纤维素纤维或根据本发明的纤维束在起吸收作用的产品，卫生用品尤其地止血塞、失禁患者用品(Inkontinenzprodukt)、卫生护垫和卫生巾，用于床单、坐垫、和睡袋的填充材料，用于食品尤其地用于生鲜产品的包装，纸尤其地滤纸，毛绒(Flock)，服装尤其地充填羊毛大衣(Inlay-Vliesen)和创伤敷料中的应用。

尤其地以切断短纤维的形式的根据本发明的纤维适合应用在纸中。

在服装领域中，根据本发明的纤维尤其地适合应用在用于湿度管理的服装纺织品中，如有可能与其它纤维混合或者作为多层的结构。

示例：

示例1

在相当的条件下，纺出以3.3dtex和6.4dtex的纤度的Y形纤维。在此，不改变纤维的对称性，仅仅按比例增大横截面面积。

紧接着，由该纤维制造吸收体，并且在该吸收体处检查膨胀能力以及吸收能力(根据用于无纺织物(Nonwoven)和相关工业的EDANA / INDA的标准测试方法ERT 350.0或WSP350.1的Syngina试验)。

在以下表格中总结出结果：

试验表明，由带有更高纤度的纤维制成的吸收体稍微更进一步地且明显更块地膨胀，这归因于纤维的期望的加强。该加强也可在吸收体的干燥膨胀(稳定性)中表现出来，其提高了约50%。该效果通常不是值得期望的，因为其妨碍了将压制的吸收体制成期望的尺寸。

然而，在保水能力和持水能力(即在没有压力下和在非常高的压力下)的测量中，可识别出具有更高纤度的纤维的吸收能力的明显下降，这归因于通过更高的纤度引起的更粗的孔结构。

在Syngina测量中，具有更高纤度的纤维虽然首先实现了更好的结果。然而，该测量与测试体的密度相关。如果将该结果修正根据实验获得的系数(从12mm的基础值开始每2mm的稳定性0.1g/g)，则表明(见列“Syngina修正”)，带有高纤度的纤维具有更小的密度特定(dichtespezifisch)的吸收能力。

示例2

在相当的条件下，以6.5dtex或10.7dtex的纤度纺出由两个Y形的基础形状(“双Y形”)组成(见图2)的根据本发明的纤维。同样已经在相当的条件下纺出的示例1中的纤维用作比较试样。示例2中的纤维的Y形基础形状的几何结构近似相应于示例1中的相应的Y形横截面。

由此，可设想带有6.5dtex的“双Y形”纤维可由示例1中的带有3.3dtex的Y形纤维中的两个组成。

可设想带有10.7dtex的“双Y形”纤维可由示例1中的带有6.4dtex的Y形纤维中的两个组成。

在纤维试样处进行与在示例1中处相同的测试。在以下表格中总结出结果：

结果：带有6.5dtex的纤度的“双Y形”纤维与带有3.3dtex的单个Y形纤维相比具有提高的吸收能力和膨胀能力。针对保水能力和持水能力的值几乎不改变。然而，不会出现与在带有6.4dtex的单个Y形纤维中一样的膨胀速度的强烈提高。

在“双Y形”纤维的较高的纤维纤度(10.7dtex)中，结合了两个优点。带有10.7dtex的“双Y形”纤维表现出与带有6.4dtex的单个Y形纤维相同的有利的膨胀速度(与在带有6.4dtex的单个Y形纤维中相同的Y基础形状厚度)。

同时，在没有压力时(WHV)或在生理学压力(Syngina测量)下的吸收能力保持在与带有3.3dtex的原始的单个Y形纤维的吸收能力至少相同的水平上(通过预制的空腔的附加的吸收补偿了更粗的孔结构)。

示例3

通过带有在图8中示意性地示出的孔的纺丝喷嘴对粘胶进行纺丝。喷丝孔可设想成由两个三枝干的(三叶形的)基础形状组合而成。

在示例3a)中，孔的枝干的宽度分别为20μm并且自由的(未相互连接的)的枝干的长度为60μm，其分别从两个基础形状的设想的中心出发获得(见在图8中的细线)。通过两个基础形状的连接，产生带有120μm长度的连接枝干(再次作为两个基础形状的中心的彼此距离获得)。

在示例3b)中，孔的枝干的宽度分别为25μm，自由的枝干的长度分别为75μm并且连接枝干的长度约为140μm。

每个纺丝喷嘴分别具有约400个这样的孔。

该纺丝喷嘴以下也被称为“YY”喷嘴，并且由此纺出的纤维被称为“YY”纤维。

通过该喷嘴如下纺丝并继续处理粘胶：

排出量： 50m/min

主伸长量：: 25%

纤度调整： 通过产出量(Durchsatz)

粘胶： 纤维素含量：9.6%

NaOH含量：5.6%

落球测试测试粘度，秒：38s

粘胶含有聚乙二醇(PEG)。

后处理：切割成40mm，悬浮，清洗，再处理、在干燥箱中干燥。

分别三个单个的YY喷嘴被装配在喷嘴架上并且从中进行纺丝。在每个试验系列中，根据文献EP 0 301 874 A以其它方面相同的方式纺出带有一般的三叶形横截面的纤维。该纤维以下被称为“参考纤维”。

在使用根据示例3a)的喷嘴孔的情况下，通过相应地改变粘胶产出量纺出带有3.29dtex、4.11dtex以及4.93dtex的纤度的YY形纤维。

在使用根据示例3b)的喷嘴孔的情况下，通过相应地改变粘胶产出量纺出带有4.77dtex、5.96dtex以及7.15dtex的纤度的YY形纤维。

参考纤维分别具有3.3dtex的纤度。

图9显示了带有5.96dtex的纤度的根据示例3b)的YY形纤维的显微照片。

该纤维的横截面照片显示出，所制成的纤维的连接枝干的长度在多种情况中比自由枝干的长度的双倍大。为了保证连接枝干的长度相对于自由的翼部的长度的最大为2.0的比例，在纺丝喷嘴孔中的中间桥接部必须缩短还约5%。

将所制成的根据本发明的纤维的性能与带有3.3dtex的纤度的参考纤维的性能相比较。根据本发明的纤维尤其地在其Syngina吸收能力方面表现出明显改进的性能(直至约15%更高的吸收能力)。

在另一试验系列中，以相似的方式制成带有3.7dtex、4.11dtex和4.52dtex(喷嘴设计a))或者5.36dtex、5.96dtex和6.56dtex(喷嘴设计b))的纤度的YY形纤维。在这些纤维中也确定了相对于参考纤维的改进的Syngina吸收能力。

Claims (13)

1.一种通过粘胶法获得的带有多枝干的横截面的再生的纤维素纤维，其特征在于，所述横截面由至少两个多枝干的基础形状(1',2',3',4')形成，所述基础形状分别在其枝干端部中的至少一个处与另一基础形状的枝干端部相连接，并且通过连接两个枝干端部得到的连接枝干(12)的长度是其它枝干中最短枝干的长度的至少1.5倍，优选地1.5至2.0倍。

2.根据权利要求1所述的纤维素纤维，其特征在于，所述基础形状从由Y形基础形状、X形基础形状和由其组成的混合物所组成的组中进行选择。

3.根据权利要求1或2所述的纤维素纤维，其特征在于，相互连接的所述基础形状的数量为2至10个、优选地2至4个。

4.根据前述权利要求中任一项所述的纤维素纤维，其特征在于，所述横截面具有至少一个对称轴。

5.根据前述权利要求中任一项所述的纤维素纤维，其特征在于，所述枝干中的至少一部分、优选地所有枝干具有2:1至10:1的长宽比。

6.根据前述权利要求中任一项所述的纤维素纤维，其特征在于，纤维纤度为2dtex至40dtex、优选地6至16dtex。

7.根据前述权利要求中任一项所述的纤维素纤维，其特征在于，所述纤维素纤维以切段纤维、切断短纤维或丝束的形式存在。

8.根据前述权利要求中任一项所述的纤维素纤维，其特征在于，在所述多枝干的基础形状中，所述枝干中的至少一个在其长度方面与其它枝干不同，并且一个或多个枝干的长度是一个或多个最短的枝干的长度的2至10倍。

9.一种纤维束，包含多个根据前述权利要求中任一项所述的纤维素纤维。

10.根据权利要求9所述的纤维素束，其特征在于，所述纤维素纤维的横截面基本上是相同的。

11.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的再生的纤维素纤维或纤维束的方法，包括以下步骤：

- 提供粘胶纺丝料，

- 通过纺丝喷嘴的至少一个孔将所述粘胶纺丝料在形成丝条的情况下喷丝到纺丝浴中，

其特征在于，所述纺丝喷嘴的孔由至少两个多枝干的子孔形成，所述子孔分别在其枝干中的至少一个的端部处与另一子孔的枝干的端部相连接或者如此接近该端部，即使得离开的丝条在所形成的枝干端部处相互连接。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述纺丝喷嘴具有多个孔，其中所有孔具有基本上相同的子孔布置方案。

13.一种根据权利要求1至10中任一项所述的再生纤维素纤维或纤维束在起吸收作用的产品，卫生用品尤其地止血塞、失禁患者用品、卫生护垫和卫生巾，用于床单、坐垫以及睡袋的填充材料，用于食品尤其地用于生鲜产品的包装，纸尤其地滤纸，毛绒，服装尤其地充填羊毛大衣和创伤敷料中的用途。