ES2214015T3

ES2214015T3 - Fibras de lyocell y composiciones para elaborar las mismas.

Info

Publication number: ES2214015T3
Application number: ES99909807T
Authority: ES
Inventors: Mengkui Luo; Vincent A. Roscelli; Amar N. Neogi; James E. Ii Sealey; Richard A. Jewell
Original assignee: Weyerhaeuser Co
Current assignee: Weyerhaeuser Co
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2004-09-01
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: AU2893099A; EP1362935B1; DE69913117D1; TW452615B; CN1200152C; CN1219919C; ATE497035T1; EP1068376B1; CN1446953A; ATE255178T1; US6210801B1; JP2002506931A; CN1219918C; EP1068376A1; CN1293723A; CN1108401C; CN1446955A; CA2323437C; KR100558501B1; KR20010041615A

Abstract

Una pasta papelera que comprende: una pasta papelera Kraft tratada que comprende: (a) al menos 7% en peso de hemicelulosa; (b) celulosa que tiene un grado de polimerización medio de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100; y (c) un índice de cobre de menos de aproximadamente 2, 0.

Description

Fibras de lyocell y composiciones para elaborar las mismas.

Campo de la invención

La presente invención se dirige a composiciones útiles para elaborar fibras de lyocell, a métodos para elaborar composiciones útiles para elaborar fibras de lyocell y a fibras de lyocell elaboradas a partir de las composiciones de la presente invención. En particular, la presente invención se dirige a composiciones que tienen un alto contenido de hemicelulosa, un bajo contenido de lignina, un bajo índice de cobre y que incluyen celulosa que tiene un bajo grado de polimerización medio.

Antecedentes de la invención

La celulosa es un polímero de D-glucosa y es un componente estructural de las paredes celulares de las plantas. La celulosa es especialmente abundante en troncos de árboles de los que se extrae, se convierten en pasta papelera y a continuación se utiliza para fabricar una variedad de productos. Rayón es el nombre dado a una forma fibrosa de celulosa regenerada que se usa intensivamente en la industria textil para fabricar artículos de vestido. Durante más de un siglo se han producido fibras fuertes de rayón mediante los procedimientos de la viscosa y el cupramonio. El último procedimiento se patentó en primer lugar en 1890 y el procedimiento de la viscosa dos años más tarde. En el procedimiento de la viscosa la celulosa se macera en primer lugar en una solución de sosa cáustica de potencia mercerizante para formar una celulosa alcalina. Esta se hace reaccionar con disulfuro de carbono para formar xantato de celulosa que a continuación se disuelve en solución diluida de sosa cáustica. Después de la filtración y la desaireación, la solución de xantato se extruye desde hileras sumergidas hacia un baño regenerador de ácido sulfúrico, sulfato sódico, sulfato de zinc y glucosa para formar filamentos continuos. El rayón de viscosa así llamado resultante se usa actualmente en materiales textiles y se usó en primer lugar ampliamente para reforzar artículos de caucho tales como neumáticos y correas conductoras.

La celulosa también es soluble en una solución de óxido de cobre amoniacal. Esta propiedad forma la base para la producción de rayón de cupramonio. La solución de celulosa se fuerza a través de hileras sumergidas hacia una solución de sosa cáustica al 5% o ácido sulfúrico diluido para formar las fibras, que a continuación se descobrean y se lavan. El rayón de cupramonio está disponible en fibras de deniers muy bajos y se usa casi exclusivamente en materiales textiles.

Los procedimientos precedentes para preparar rayón requieren tanto que la celulosa esté químicamente derivada o complejada para hacerla soluble como que por lo tanto sea capaz de hilarse en fibras. En el procedimiento de la viscosa, la celulosa se deriva, mientras que en el procedimiento del rayón de cupramonio, la celulosa se compleja. En cualquier procedimiento, la celulosa derivada o complejada debe regenerarse y los reaccionantes que se usaban para solubilizar deben retirarse. Las etapas de derivación y regeneración en la producción de rayón se suman significativamente al coste de esta forma de fibra de celulosa. Por consiguiente, en los últimos años se han hecho intentos de identificar disolventes que sean capaces de disolver celulosa no derivada para formar un barniz de celulosa no derivada del que puedan hilarse fibras.

Una clase de disolventes orgánicos útiles para disolver celulosa son N-óxidos de amina, en particular los N-óxidos de amina terciaria. Por ejemplo, Graenacher, en la Patente de EE.UU. Nº 2.179.181, describe un grupo de materiales de óxido de amina adecuados como disolventes. Johnson, en la Patente de EE.UU. Nº 3.447.939, describe el uso de N-óxido de N-metilmorfolina (NMMO) anhidro y otros N-óxidos de amina como disolventes para celulosa y muchos otros polímeros naturales y sintéticos. Franks y otros, en las Patentes de EE.UU. Nº 4.145.532 y 4.196.282, se enfrentan a las dificultades de disolver celulosa en disolventes de óxido de amina y de alcanzar concentraciones superiores de celulosa.

Lyocell es un término genérico aceptado para una fibra compuesta por celulosa precipitada de una solución orgánica en la que no tiene lugar la substitución de grupos hidroxilo y no se forman productos intermedios químicos. Varios fabricantes producen actualmente fibras de lyocell, principalmente para usar en la industria textil. Por ejemplo, Acordis, Ltd. actualmente fabrica y comercializa una fibra de lyocell llamada fibra Tencel®.

Las fibras de lyocell disponibles actualmente tienen una o más desventajas. Una desventaja de algunas fibras de lyocell fabricadas actualmente es una función de su geometría que tiende a ser bastante uniforme, generalmente de sección transversal circular u ovalada y que carece de rizado a medida que se hila. Además, muchas fibras de lyocell actuales tienen superficies brillantes relativamente uniformes. Estas características hacen a tales fibras inferiores a las ideales como fibras discontinuas en artículos tejidos ya que es difícil alcanzar una separación uniforme en el procedimiento de cardado y pueden dar como resultado una combinación no uniforme y un hilo desigual.

Además, las fibras que tienen una sección transversal continuamente uniforme y una superficie brillante producen hilos que tienden a tener una apariencia "plástica" no natural. En parte para corregir los problemas asociados con las fibras rectas, las fibras discontinuas hechas a mano casi siempre se rizan en un procedimiento secundario antes de cortarse longitudinalmente. Ejemplos de rizado pueden observarse en las Patentes de EE.UU. Nº 5.591.388 ó 5.601.765 de Sellars y otros, donde un cable de fibras se comprime en una caja compresora rizadora y se calienta con vapor de agua seco. La inclusión de una etapa de rizado incrementa el coste de producir fibras de lyocell.

Otro problema ampliamente reconocido asociado con fibras de lyocell de la técnica anterior es la fibrilación de las fibras bajo condiciones de abrasión en húmedo, tal como podría resultar durante el lavado. La fibrilación se define como la división de la porción superficial de una sola fibra en microfibras más pequeñas o fibrillas. La división se produce como resultado de la abrasión en húmedo provocada por la atrición de fibra contra fibra o frotando las fibras contra una superficie dura. Dependiendo de las condiciones de la abrasión, la mayoría o muchas de las microfibras o fibrillas permanecerán unidas en un extremo a la fibra madre. Las microfibras o fibrillas son tan finas que se vuelven casi transparentes, dando una apariencia escarchada blanca a una tela acabada. En casos de fibrilación más extrema, las microfibras o fibrillas se enmarañan, dando la apariencia y el tacto de frisado, es decir, el enmarañamiento de las fibrillas en bolas pequeñas relativamente densas.

Se cree que la fibrilación de fibras de lyocell está provocada por el alto grado de orientación molecular y la cohesión lateral escasa aparente de microfibras o fibrillas dentro de las fibras. Existe una literatura técnica y de patentes extensiva que analiza el problema y las soluciones propuestas. Como ejemplos, puede hacerse referencia a documentos de Mortimer, S.A. y A.A. Péguy, Journal of Applied Polymer Science, 60:305-316 (1996) y Nicholai, M., A. Nechwatal y K.P. Mieck, Textile Research Journal, 66(9):575-580 (1996). Los primeros autores intentan hacer frente al problema modificando la temperatura, la humedad relativa, la longitud de los huecos y el tiempo de permanencia en la zona de huecos de aire entre la extrusión y la disolución. Nicholai y otros sugieren reticular la fibra pero apuntan que "por el momento, la puesta en marcha técnica [de las diversas propuestas] no parece ser probable". Un muestreo de Patentes de Estados Unidos relacionadas incluyen las de Taylor, 5.403.530, 5.520.869, 5.580.354 y 5.580.356; Urben, 5.562.739 y Weigel y otros, 5.618.483. Estas patentes se refieren en parte al tratamiento de las fibras con materiales reactivos para inducir modificación superficial o reticulación. El tratamiento enzimático de hilos o telas es actualmente el modo preferido para reducir los problemas provocados por la fibrilación; sin embargo, todos los tratamientos apuntados tienen desventajas, incluyendo costes de producción incrementados.

Adicionalmente, se cree que las fibras de lyocell disponibles actualmente se producen a partir de pastas papeleras de madera de alta calidad que se han procesado intensivamente para retirar componentes no celulósicos, especialmente hemicelulosa. Estas pastas papeleras altamente procesadas se denominan pastas papeleras de calidad de disolución o alfa alto (o \alpha alto), donde el término alfa (o \alpha) se refiere al porcentaje de celulosa. Así, una pasta papelera de alfa alto contiene un alto porcentaje de celulosa y un porcentaje correspondientemente bajo de otros componentes, especialmente hemicelulosa. El procesamiento requerido para generar una pasta papelera de alfa alto se suma significativamente al coste de las fibras de lyocell y los productos fabricados a partir de ellas.

Por ejemplo, en el procedimiento Kraft, se usa una mezcla de sulfuro sódico e hidróxido sódico para reducir a pasta papelera la madera. Puesto que los procedimientos Kraft convencionales estabilizan hemicelulosas residuales contra el ataque alcalino adicional, no es posible obtener pastas papeleras de disolución de calidad aceptable, es decir, pastas papeleras de alfa alto, a través del tratamiento subsiguiente en la planta de blanqueo. Para preparar pastas papeleras de tipo de disolución mediante el procedimiento Kraft, es necesario dar a los fragmentos un pretratamiento ácido antes de la fase alcalina de reducción a pasta papelera. Una cantidad significativa de material, del orden de 10% de la substancia de madera original, se solubiliza en este pretratamiento en fase ácida. Bajo las condiciones de prehidrólisis, la celulosa es en gran parte resistente al ataque, pero las hemicelulosas residuales se degradan hasta una longitud de cadena mucho más corta y por lo tanto pueden retirarse en una gran extensión en la cocción Kraft subsiguiente mediante una variedad de reacciones de hidrólisis de hemicelulosa o mediante disolución. La eslignificación primaria también se produce durante la cocción Kraft.

La fase de prehidrólisis implica normalmente el tratamiento de madera a temperatura elevada (150-180ºC) con ácido mineral diluido (dióxido de azufre sulfúrico o acuoso) o con agua sola, requiriendo tiempos de hasta 2 horas a la temperatura inferior. En el último caso, el ácido acético liberado de ciertos de los polisacáridos presentes en la naturaleza (predominantemente los mananos en maderas blandas y el xilano en maderas duras) disminuye el pH hasta un intervalo de 3 a 4.

Aunque la prehidrólisis puede llevarse a cabo en un digestor continuo, típicamente la prehidrólisis se lleva a cabo en un digestor discontinuo. A medida que los molinos de pasta papelera se hacen mayores y se incrementa la demanda de pasta papelera de calidad de disolución, serán necesarios más digestores discontinuos para proporcionar madera prehidrolizada. El coste de capital de instalar tales digestores y los costes de hacerlos funcionar se añadirán al coste de pastas papeleras de calidad de disolución. Además, la prehidrólisis da como resultado la retirada de una gran cantidad de material de madera y así los procedimientos de reducción a pasta papelera que incorporan una etapa de prehidrólisis son procedimientos de bajo rendimiento.

Por otra parte, un índice de cobre relativamente bajo es una propiedad deseable de una pasta papelera que ha de usarse para elaborar fibras de lyocell debido a que generalmente se cree que un índice de cobre alto provoca degradación de la celulosa durante y después de la disolución en un disolvente de óxido de amina. El índice de cobre es una prueba empírica usada para medir el valor reductor de la celulosa. Además, un contenido bajo de metales de transición es una propiedad deseable de una pasta papelera que ha de usarse para elaborar fibras de lyocell, debido a que, por ejemplo, los metales de transición aceleran la degradación de celulosa y NMMO en el procedimiento de lyocell.

Así, existe una necesidad de pastas papeleras de alfa bajo relativamente económicas que pueden usarse para elaborar fibras de lyocell, de un procedimiento para elaborar las pastas papeleras de alfa bajo precedentes y de fibras de lyocell procedentes de la pasta papelera de alfa bajo precedente. Preferiblemente, las pastas papeleras de alfa bajo deseadas tendrán un índice de cobre bajo, un contenido de lignina bajo y un contenido de metales de transición bajo. Preferiblemente, será posible usar las pastas papeleras de alfa bajo precedentes para elaborar fibras de lyocell que tengan una tendencia disminuida a la fibrilación y una apariencia más natural en comparación con las fibras de lyocell disponibles actualmente.

Sumario de la invención

Según se usa aquí, los términos "composición o composiciones de la presente invención" o "composición o composiciones útiles para elaborar fibras de lyocell" o "composición o composiciones, útiles para elaborar fibras de lyocell" o "pasta papelera tratada" o "pasta papelera Kraft tratada" se refieren a pasta papelera, que contiene celulosa y hemicelulosa, que se ha tratado para reducir el grado de polimerización (G.P.) medio de la celulosa sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera. Las composiciones de la presente invención poseen preferiblemente propiedades adicionales como las descritas aquí.

De acuerdo con esto, la presente invención proporciona composiciones útiles para elaborar fibras de lyocell, u otros cuerpos moldeados tales como películas, que tienen un alto contenido de hemicelulosa, un bajo contenido de lignina y que incluyen celulosa que tiene un bajo G.P. medio. Preferiblemente, la celulosa y la hemicelulosa se derivan de madera, más preferiblemente de maderas blandas. Preferiblemente, las composiciones de la presente invención tienen un índice de cobre bajo, un contenido de metales de transición bajo, un contenido de finos bajo y un refinado alto. Las composiciones de la presente invención pueden estar en una forma que se adapta para el almacenamiento o el transporte, tal como una lámina, un rollo o un fardo. Las composiciones de la presente invención pueden mezclarse con otros componentes o aditivos para formar pasta papelera útil para elaborar cuerpos moldeados de lyocell, tales como fibra o películas. Además, la presente invención proporciona procedimientos para elaborar composiciones, útiles para elaborar fibras de lyocell, que tienen un alto contenido de hemicelulosa, un bajo contenido de lignina y que incluyen celulosa que tiene un bajo G.P. medio. La presente invención también proporciona fibras de lyocell que contienen celulosa que tiene un bajo G.P. medio, una alta proporción de hemicelulosa y un bajo contenido de lignina. Las fibras de lyocell de la presente invención también poseen preferiblemente un bajo índice de cobre y un bajo contenido de metales de transición. En una modalidad, las fibras de lyocell preferidas de la presente invención poseen una superficie no lustrosa y un rizado natural que las confiere la apariencia de fibras naturales. Además, las fibras de lyocell preferidas de la presente invención tienen propiedades de unión a tinte mejoradas y una tendencia reducida a fibrilarse.

Las composiciones de la presente invención pueden elaborarse a partir de cualquier fuente adecuada de celulosa y hemicelulosa pero se elaboran preferiblemente a partir de una pasta papelera de madera química, más preferiblemente a partir de una pasta papelera de madera blanda Kraft, lo más preferiblemente a partir de una pasta papelera de madera blanda Kraft blanqueada, que se trata para reducir el G.P. medio de la celulosa sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa. Las composiciones de la presente invención incluyen al menos 7% en peso de hemicelulosa, preferiblemente de 7% en peso a aproximadamente 30% en peso de hemicelulosa, más preferiblemente de 7% en peso a aproximadamente 20% en peso de hemicelulosa, lo más preferiblemente de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 17% en peso de hemicelulosa, y celulosa que tiene un G.P. medio de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100, preferiblemente de aproximadamente 300 a aproximadamente 1100, y más preferiblemente de aproximadamente 400 a aproximadamente 700. Una composición actualmente preferida de la presente invención tiene un contenido de hemicelulosa de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 17% en peso y contiene celulosa que tiene un G.P. medio de aproximadamente 400 a aproximadamente 700. El contenido de hemicelulosa se mide mediante un ensayo patentado del contenido de azúcar de Weyerhaeuser. Además, las composiciones de la presente invención tienen un índice kappa de menos de dos, preferiblemente menos de uno. Lo más preferiblemente, las composiciones de la presente invención no contienen lignina detectable. El contenido de lignina se mide usando TAPPI Test T236om85.

Las composiciones de la presente invención tienen preferiblemente una distribución unimodal de valores del G.P. de celulosa, en donde los valores de G.P. individuales están aproximadamente normalmente distribuidos alrededor de un solo valor de G.P. modal, es decir, siendo el valor de G.P. modal el valor de G.P. que se produce más frecuentemente dentro de la distribución. Sin embargo, la distribución de los valores del G.P. de celulosa puede ser multimodal, es decir, una distribución de valores del G.P. de celulosa que tiene varios máximos relativos. Una pasta papelera tratada multimodal de la presente invención podría formarse, por ejemplo, mezclando dos o más pastas papeleras tratadas unimodales de la presente invención que tienen cada una un valor de G.P. modal diferente. La distribución de valores del G.P. de celulosa se determina por medio de ensayos registrados realizados por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania. Preferiblemente, las composiciones de la presente invención tienen un contenido de finos reducido, un refinado que es comparable a la pasta papelera no tratada y un porcentaje ponderado en longitud de fibras, de una longitud menor que 0,2 mm, de menos de

\hbox{aproximadamente 4%.}

Adicionalmente, las composiciones de la presente invención tienen preferiblemente un índice de cobre de menos de aproximadamente 2,0, más preferiblemente menos de aproximadamente 1,1, lo más preferiblemente menos de aproximadamente 0,7, según se mide mediante el Método de Prueba PPD3 de Weyerhaeuser. Además, las composiciones de la presente invención tienen preferiblemente un contenido de carbonilo de menos de aproximadamente 120 \mumoles/g y un contenido de carboxilo de menos de aproximadamente 120 \mumoles/g. El contenido de grupos carboxilo y carbonilo se mide por medio de ensayos patentados realizados por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania.

Las composiciones de la presente invención también poseen preferiblemente un bajo contenido de metales de transición. Preferiblemente, el contenido total de metales de transición de las composiciones de la presente invención es menor que 20 ppm, más preferiblemente menor que 5 ppm, según se mide por la Prueba de Weyerhaeuser Nº AM5-PULP-1/6010. El término "contenido total de metales de transición" se refiere a las cantidades combinadas, medidas en unidades de partes por millón (ppm), de níquel, cromo, manganeso, hierro y cobre. Preferiblemente, el contenido de hierro de las composiciones de la presente invención es menor que 4 ppm, más preferiblemente menor que 2 ppm, según se mide por la Prueba de Weyerhaeuser AM5-PULP-1/6010, y el contenido de cobre de las composiciones de la presente invención es preferiblemente menor que 1,0 ppm, más preferiblemente menor que 0,05 ppm, según se mide mediante la Prueba de Weyerhaeuser AM5-PULP-1/6010.

Las composiciones de la presente invención son fácilmente solubles en óxidos de amina, incluyendo óxidos terciarios tales con NMMO. Otros disolventes preferidos que pueden mezclarse con NMMO, u otro disolvente de amina terciaria, incluyen dimetilsulfóxido (DMSO), dimetilacetamida (DMAC), dimetilformamida (DMF) y derivados de caprolactama. Preferiblemente, las composiciones de la presente invención se disuelven completamente en NMMO en menos de aproximadamente 70 minutos, preferiblemente menos de aproximadamente 20 minutos, utilizando el procedimiento de disolución descrito en el Ejemplo 6 aquí. El término "se disuelven completamente", cuando se usa en este contexto, significa que substancialmente no se observan partículas no disueltas cuando un barniz, formando disolviendo composiciones de la presente invención en NMMO, se observa bajo un microscopio óptico con de 40 a 70 aumentos.

Las composiciones de la presente invención puede estar en una forma, tal como una lámina, un rollo o un fardo, que se adapte para el almacenamiento y/o el transporte cómodo y económico. En una modalidad particularmente preferida, una lámina y una composición de la presente invención tiene un Índice de Estallido de Mullen de menos de aproximadamente 2,0 kN/g (kiloNewtons por gramos), más preferiblemente menos de aproximadamente 1,5 kN/g, lo más preferiblemente menos de aproximadamente 1,2 kN/g. El Índice de Estallido de Mullen se determina usando la Prueba TAPPI Número T-220. Además, en una modalidad particularmente preferida, una lámina de una composición de la presente invención tiene un índice de desgarramiento de menos de 14 mNm^{2}/g, más preferiblemente menos de 8 mNm^{2}/g, lo más preferiblemente menos de 4 mNm^{2}/g. El Índice de Desgarramiento se determina usando la Prueba TAPPI Número T-220.

Una primera modalidad preferida de la pasta papelera tratada de la presente invención es una pasta papelera Kraft tratada que incluye al menos 7% en peso de hemicelulosa, un índice de cobre menor que aproximadamente 2,0 y celulosa que tiene un grado de polimerización medio de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100.

Una segunda modalidad preferida de la pasta papelera tratada de la presente invención es una pasta papelera Kraft tratada que incluye al menos 7% en peso de hemicelulosa, un índice kappa menor que dos y celulosa que tiene un grado de polimerización medio de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100, estando los valores del G.P. individuales de la celulosa distribuidos unimodalmente.

Una tercera modalidad preferida de la pasta papelera tratada de la presente invención es una pasta papelera Kraft tratada que incluye al menos 7% en peso de hemicelulosa, celulosa que tiene un grado medio de polimerización de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100, un índice kappa de menos de dos y un índice de cobre menor

\hbox{que 0,7.}

Una cuarta modalidad preferida de la pasta papelera tratada de la presente invención es una pasta papelera Kraft tratada que incluye al menos 7% en peso de hemicelulosa, celulosa que tiene un grado de polimerización medio de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100, un índice kappa menor que dos, un contenido de hierro menor que 4 ppm y un contenido de cobre menor que 1,0 ppm.

Una quinta modalidad preferida de la pasta papelera tratada de la presente invención es una pasta papelera Kraft tratada que incluye al menos 7% en peso de hemicelulosa, celulosa que tiene un grado de polimerización medio de menos de 1100 y un contenido de lignina de aproximadamente 0,1 por ciento en peso.

En otro aspecto, la presente invención proporciona fibras de lyocell que incluyen al menos aproximadamente 5% en peso de hemicelulosa, preferiblemente de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 27% en peso de hemicelulosa, más preferiblemente de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 18% en peso de hemicelulosa, lo más preferiblemente de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 15% en peso de hemicelulosa, y celulosa que tiene un G.P. medio de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100, más preferiblemente de aproximadamente 300 a aproximadamente 1100, lo más preferiblemente de aproximadamente 400 a aproximadamente 700. Adicionalmente, las fibras de lyocell preferidas de la presente invención tienen una distribución unimodal de valores del G.P. de celulosa, aunque las fibras de lyocell de la presente invención también pueden tener una distribución multimodal de valores del G.P. de celulosa, es decir una distribución de valores del G.P. de celulosa que tiene varios máximos relativos. Las fibras de lyocell de la presente invención que tienen una distribución multimodal de valores del G.P. de celulosa podrían formarse, por ejemplo, a partir de una mezcla de dos o más pastas papeleras tratadas unimodales de la presente invención que tienen cada una un valor del G.P. modal diferente.

Las fibras de lyocell preferidas de la presente invención tienen un índice de cobre de menos de aproximadamente 2,0, más preferiblemente menos de aproximadamente 1,1, lo más preferiblemente menos de aproximadamente 0,7, según se mide mediante la Prueba de Weyerhaeuser Número PPD3. Además, fibras de lyocell preferidas de la presente invención tienen un contenido de carbonilo de menos de aproximadamente 120 \mumoles/g y un contenido de carboxilo de menos de aproximadamente 120 \mumoles/g. El contenido de grupos carboxilo y carbonilo se mide por medio de ensayos registrados realizados por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania. Adicionalmente, las fibras de lyocell preferidas de la presente invención tienen un contenido total de metales de transición de menos de aproximadamente 20 ppm, más preferiblemente menos de aproximadamente 5 ppm, según se mide mediante la Prueba de Weyerhaeuser Número AM5-PULP-1/6010. El término "contenido total de metales de transición" se refiere a la cantidad combinada, expresada en unidades de partes por millón (ppm), de níquel, cromo, manganeso, hierro y cobre. Preferiblemente, el contenido de hierro de las fibras de lyocell de la presente invención es menor que aproximadamente 4 ppm, más preferiblemente menor que aproximadamente 2 ppm, según se mide mediante la Prueba de Weyerhaeuser AM5-PULP-1/6010, y el contenido de cobre de las fibras de lyocell de la presente invención es preferiblemente menor que aproximadamente 1,0 ppm, más preferiblemente menor que aproximadamente 0,5 ppm, según se mide mediante la Prueba de Weyerhaeuser AM5-PULP-1/6010. Las fibras de lyocell de la presente invención tienen un índice kappa de menos de 2,0, preferiblemente

\hbox{menos de 1,0.}

En modalidades preferidas, las fibras de lyocell de la presente invención tienen una superficie granulada y una apariencia no lustrosa. Preferiblemente, la reflectancia de una lámina de prueba formada en húmedo elaborada a partir de fibras de lyocell de la presente invención es menor que aproximadamente 8%, más preferiblemente menor que 6%, según se mide mediante la prueba TAPPI Método T480-om-92.

Adicionalmente, las fibras de lyocell de la presente invención tienen preferiblemente un rizado natural de amplitud y período irregular que confiere una apariencia natural a las fibras. Preferiblemente, la amplitud del rizado es mayor que aproximadamente un diámetro de la fibra y el período del rizado es mayor que aproximadamente cinco diámetros de la fibra. Modalidades preferidas de las fibras de lyocell de la presente invención también poseen capacidad de absorción de tinte y resistencia a la fibrilación deseables. Además, las modalidades preferidas de las fibras de lyocell de la presente invención también poseen buena elongación. Preferiblemente, las fibras de lyocell de la presente invención poseen una elongación en seco de aproximadamente 8% a aproximadamente 17%, más preferiblemente de aproximadamente 13% a aproximadamente 15%. Preferiblemente, las fibras de lyocell de la presente invención poseen una elongación en húmedo de aproximadamente 13% a aproximadamente 18%. La elongación se mide por medio de ensayos patentados realizados por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania.

Una fibra de lyocell de la presente invención actualmente preferida incluye celulosa de pasta papelera Kraft tratada que tiene al menos 5% en peso de hemicelulosa, celulosa que tiene un G.P. medio de 200 a 1100 y un índice kappa de menos de dos.

En otro aspecto, la presente invención proporciona procedimientos para elaborar composiciones de la invención que pueden, a su vez, formarse como cuerpos moldeados de lyocell, tales como fibras o películas. En una primera modalidad, la presente invención proporciona un procedimiento que incluye poner en contacto una pasta papelera que comprende celulosa y hemicelulosa con una cantidad de un reactivo suficiente para reducir el G.P. medio de la celulosa hasta dentro del intervalo de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100, preferiblemente hasta dentro del intervalo de aproximadamente 300 a aproximadamente 1100, más preferiblemente hasta dentro del intervalo de aproximadamente 400 a aproximadamente 700, sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa. Este tratamiento de reducción del G.P. se produce después del procedimiento de reducción a pasta papelera y antes, durante o después del procedimiento de blanqueo, si se utiliza una etapa de blanqueo. El reactivo es preferiblemente al menos un miembro del grupo que consiste en ácido, vapor de agua, dióxido de cloro alcalino, la combinación de al menos un metal de transición y un perácido, preferiblemente ácido peracético, y la combinación de sulfato ferroso y peróxido de hidrógeno. Preferiblemente, el índice de cobre de la pasta papelera tratada se reduce hasta un valor menor que aproximadamente 2,0, más preferiblemente menor que aproximadamente 1,1, lo más preferiblemente menor que aproximadamente 0,7. El índice de cobre se mide mediante la prueba de Weyerhaeuser PPD3.

Actualmente, el ácido más preferido es el ácido sulfúrico. El ácido, o una combinación de ácidos, se utiliza preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 0,1% p/p a aproximadamente 10% p/p en su solución acuosa, y la pasta papelera se pone en contacto con el ácido durante un período de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 5 horas a una temperatura de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 180ºC.

Cuando el reactivo es vapor de agua, el vapor de agua se utiliza preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 120ºC a aproximadamente 260ºC, una presión de aproximadamente 150 psi a aproximadamente 750 psi, y la pasta papelera se expone al vapor de agua durante un período de aproximadamente 0,5 minutos a aproximadamente 10 minutos. Preferiblemente, el vapor de agua incluye al menos un ácido. Preferiblemente, el vapor de agua incluye una cantidad de ácido suficiente para reducir el pH del vapor de agua hasta un valor dentro del intervalo de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 4,5.

Cuando el reactivo es una combinación de al menos un metal de transición y ácido peracético, el metal o los metales de transición están presentes en una concentración de aproximadamente 5 ppm a aproximadamente 50 ppm, el ácido peracético está presente en una concentración de aproximadamente 5 milimoles por litro a aproximadamente 200 milimoles por litro y la pasta papelera se pone en contacto con la combinación durante un período de aproximadamente 0,2 horas a aproximadamente 3 horas a una temperatura de aproximadamente 40ºC a aproximadamente 100ºC.

Cuando el reactivo es una combinación de sulfato ferroso y peróxido de hidrógeno, el sulfato ferroso está presente en una concentración de aproximadamente 0,1 M a aproximadamente 0,6 M, el peróxido de hidrógeno está presente en una concentración de aproximadamente 0,1% v/v a aproximadamente 15% v/v y la pasta papelera se pone en contacto con la combinación durante un período de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 1 hora a un pH de aproximadamente 3,0 a aproximadamente 5,0.

Preferiblemente, el rendimiento de la primera modalidad de un procedimiento para elaborar composiciones de la presente invención es mayor que aproximadamente 95%, más preferiblemente mayor que aproximadamente 98%. El rendimiento del procedimiento es el peso seco de la pasta papelera tratada producida mediante el procedimiento dividido por el peso seco de la pasta papelera del material de partida, multiplicándose la fracción resultante por 100 y expresándose como un porcentaje.

En otro aspecto de la presente invención, un procedimiento para elaborar fibras de lyocell incluye las etapas de (a) poner en contacto una pasta papelera que incluye celulosa y hemicelulosa con una cantidad de un reactivo suficiente para reducir el grado de polimerización de la celulosa hasta un intervalo de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100, preferiblemente hasta el intervalo de aproximadamente 300 a aproximadamente 1100, sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa; y (b) formar fibras a partir de la pasta papelera tratada de acuerdo con la etapa (a). El índice de cobre de la pasta papelera tratada se reduce preferiblemente hasta un valor menor que 2,0 antes de la formación de las fibras. De acuerdo con este aspecto de la presente invención, las fibras de lyocell se forman preferiblemente mediante un procedimiento seleccionado del grupo que consiste en soplado de la masa fundida, hilatura centrífuga, unión con hilatura y un procedimiento de chorro seco/en húmedo.

Breve descripción de los dibujos

Los aspectos precedentes y muchas de las ventajas concomitantes de esta invención serán más fácilmente apreciados a medida que la misma se entienda mejora mediante referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se toma junto con los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 es un diagrama de bloques del procedimiento actualmente preferido para convertir pasta papelera, preferiblemente pasta papelera Kraft, en una composición de la presente invención útil para elaborar cuerpos moldeados de lyocell;

la Figura 2 es un diagrama de bloques de las etapas del procedimiento actualmente preferido para formar fibras a partir de las composiciones de la presente invención;

la Figura 3 es una representación en perspectiva parcialmente cortada del equipo de hilatura centrífuga útil con la presente invención;

la Figura 4 es una representación en perspectiva parcialmente cortada del equipo de soplado de la masa fundida útil con la presente invención;

la Figura 5 es una vista en sección transversal de un cabezal de extrusión que se usa preferiblemente con el aparato de soplado de la masa fundida de la Figura 4;

las Figuras 6 y 7 son micrografías electrónicas de exploración de fibra de lyocell Tencel® disponible comercialmente con 200 y 10.000 aumentos, respectivamente;

las Figuras 8 y 9 son micrografías electrónicas de exploración con 100 y 10.000 aumentos de una fibra de lyocell soplada en estado fundido producida a partir de un barniz preparado, según se indica en el Ejemplo 10, a partir de pasta papelera tratada de la presente invención;

la Figura 10 es un gráfico que muestra las condiciones de soplado de la masa fundida cuando pueden producirse fibras continuas libres de balas;

la Figura 11 es una micrografía electrónica de exploración con 1000 aumentos de fibras de lyocell Lenzing disponibles comercialmente que muestran fibrilación provocada por una prueba de abrasión en húmedo;

la Figura 12 es una micrografía electrónica de exploración con 1000 aumentos de fibras de lyocell Tencel® disponibles comercialmente que muestran fibrilación provocada por una prueba de abrasión en húmedo;

las Figuras 13 y 14 son micrografías electrónicas de exploración con 100 y 1000 aumentos, respectivamente, de una muestra de fibras de lyocell producida a partir de composiciones de la presente invención como las indicadas en el Ejemplo 10 y sometidas a la prueba de abrasión en húmedo;

la Figura 15 es un dibujo que ilustra la producción de una tela de lyocell no tejida autounida usando un procedimiento de soplado de la masa fundida (el equipo y el procedimiento ilustrados en la Figura 15 también pueden utilizarse para elaborar fibras individuales);

la Figura 16 es un dibujo que ilustra la producción de una tela de lyocell no tejida autounida que usa un procedimiento de hilatura centrífuga (el equipo y el procedimiento ilustrados en la Figura 16 también pueden utilizarse para elaborar fibras individuales); y

la Figura 17 es una gráfica que muestra la estabilidad térmica en solución de pastas papeleras tratadas con ácido de la presente invención que tienen un índice de cobre bajo o alto.

Descripción detallada de la modalidad preferida

Los materiales de partida útiles en la práctica de la presente invención contienen celulosa y hemicelulosa. Ejemplos de materiales de partida útiles en la práctica de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, árboles y papel reciclado. Los materiales de partida usados en la práctica de la presente invención, procedentes de cualquier fuente, se convierten inicialmente en una pasta papelera. El material de partida actualmente preferido en la práctica de la presente invención es una pasta papelera química de madera, preferiblemente una pasta papelera de madera Kraft, más preferiblemente una pasta papelera de madera Kraft blanqueada. El análisis de la modalidad preferida de la presente invención que sigue se referirá al material de partida como pasta papelera o madera reducida a pasta papelera, pero se entenderá que la referencia específica a madera como la fuente de pasta papelera de material de partida en la siguiente descripción de la modalidad preferida de la presente invención no se considera una limitación, sino en cambio un ejemplo de una fuente actualmente preferida de hemicelulosa y celulosa.

Para distinguir entre la pasta papelera que es útil como un material de partida en la práctica de la presente invención (tal como una pasta papelera de madera Kraft blanqueada) y las composiciones de la presente invención (que se producen tratando el material de partida, para reducir el G.P. medio de la celulosa de partida sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa), las últimas se denominarán "composición o composiciones de la presente invención" o "composición o composiciones útiles para elaborar fibras de lyocell" o "composición o composiciones, útiles para elaborar fibras de lyocell" o "pasta papelera tratada" o "pasta papelera Kraft tratada".

En la industria de la reducción a pasta papelera de la madera, los árboles se clasifican convencionalmente como madera dura y madera blanda. En la práctica de la presente invención, la pasta papelera para usar como material de partida en la práctica de la presente invención pueden derivarse de especies arbóreas de madera blanda, tales como, pero no limitadas a: abeto (preferiblemente abeto de Douglas y abeto balsámico), pino (preferiblemente pino blanco oriental y pino de Loblolly), picea (preferiblemente picea blanca), alerce (preferiblemente alerce oriental), cedro y cicuta (preferiblemente cicuta oriental y occidental). Ejemplos de especies de madera dura de las que puede derivarse pasta papelera útil como un material de partida en la presente invención incluyen, pero no se limitan a: acacia, aliso (preferiblemente aliso rojo y aliso negro europeo), álamo (preferiblemente álamo de Quaking), haya, abedul, roble (preferiblemente, roble blanco), árboles del caucho (preferiblemente, eucalipto y liquidámbar), chopo (preferiblemente, chopo balsámico, álamo oriental, álamo negro y chopo amarillo), gmelina y arce (preferiblemente, arce sacarino, arce rojo, arce plateado y arce de hojas grandes).

La madera de especies de madera blanda o madera dura incluye generalmente tres componentes principales: celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa constituye aproximadamente 50% de la estructura leñosa de las plantas y es un polímero no ramificado de monómeros de D-glucosa. Las cadenas de polímero de celulosa individuales se asocian para formar microfibrillas más gruesas que, a su vez, se asocian para formar fibrillas que se disponen en haces. Los haces forman fibras que son visibles como componentes de la pared celular de la planta cuando se observan muy amplificadas bajo un microscopio óptico. La celulosa es altamente cristalina como resultado de una unión con enlace de hidrógeno intramolecular e intermolecular intensiva.

El término hemicelulosa se refiere a un grupo heterogéneo de polímeros de carbohidrato de bajo peso molecular que se asocian con celulosa en la madera. Las hemicelulosas son polímeros ramificados amorfos, en contraste con la celulosa que es un polímero lineal. Los azúcares simples principales que se combinan para formar hemicelulosa son: D-glucosa, D-xilosa, D-manosa, L-arabinosa, D-galactosa, ácido D-glucurónico y ácido D-galacturónico.

La lignina es un polímero aromático complejo y comprende de aproximadamente 20% a 40% de la madera donde está presente como un polímero amorfo.

En la industria de la reducción a pasta papelera, las diferencias en la química de los componentes principales de la madera se explotan para purificar la celulosa. Por ejemplo, el agua calentada en forma de vapor de agua provoca la retirada de grupos acetilo de la hemicelulosa con una disminución correspondiente en el pH debido a la formación de ácido acético. La hidrólisis ácida de los componentes del carbohidrato de la madera sobreviene a continuación, con una hidrólisis menor de lignina. Las hemicelulosa son especialmente susceptibles a la hidrólisis ácida y la mayoría pueden ser degradadas por una etapa de prehidrólisis con vapor de agua inicial en el procedimiento de reducción a pasta papelera de Kraft, según se describe en los Antecedentes, o en un procedimiento de cocción con sulfito ácido.

Con respecto a la reacción de madera con soluciones alcalinas, todos los componentes de la madera son susceptibles a la degradación por condiciones alcalinas fuertes. A la temperatura elevada de 140ºC o más, que se utiliza típicamente durante la reducción a pasta papelera de madera Kraft, las hemicelulosas y la lignina son preferentemente degradadas por soluciones alcalinas diluidas. Adicionalmente, todos los componentes de la madera pueden ser oxidados por agentes blanqueadores tales como cloro, hipoclorito sódico y peróxido de hidrógeno.

Pueden usarse procedimientos de reducción a pasta papelera convencionales, tales como reducción a pasta papelera al sulfito o reducción a pasta papelera alcalina, para proporcionar una pasta papelera de madera que se trata de acuerdo con la presente invención para proporcionar una composición útil para elaborar fibras de lyocell. Un ejemplo de un procedimiento de reducción a pasta papelera alcalino adecuado es el procedimiento Kraft, sin una etapa de prehidrólisis ácida. Cuando se utiliza como un material de partida en la práctica de la presente invención, las pastas papeleras Kraft no se someten a prehidrólisis ácida. Evitando la etapa de pretratamiento ácido antes de la reducción a pasta papelera alcalina, se reduce el coste global de producir la madera reducida a pasta papelera. Además, la práctica actual de la industria utiliza tratamientos de prehidrólsis discontinuos aunque los sistemas continuos de reducción a pasta papelera se están empleando crecientemente para producir pasta papelera. Por consiguiente, los tratamientos de prehidrólisis discontinuos pueden limitar la velocidad de producción de pasta papelera en un sistema de reducción a pasta papelera por lo demás continuo.

Características de la madera reducida a pasta papelera adecuada para usar como un material de partida en la práctica de la presente invención incluyen un contenido de hemicelulosa de al menos 7% en peso, preferiblemente de 7% a aproximadamente 30% en peso, más preferiblemente de 7% a aproximadamente 25% en peso, y lo más preferiblemente de aproximadamente 9% a aproximadamente 20% en peso; un G.P. medio de celulosa de aproximadamente 600 a aproximadamente 1800 y un contenido de lignina de 0% a aproximadamente 20% en peso. Según se usa aquí, el término "porcentaje (o %) en peso" o "tanto por ciento en peso", o variaciones gramaticales del mismo, cuando se aplica al contenido de hemicelulosa o lignina de la pasta papelera, significa porcentaje en peso relativo al peso seco de la pasta papelera.

La pasta papelera puede someterse a blanqueo mediante cualquier procedimiento de blanqueo convencional utilizando agentes blanqueadores que incluyen, pero no se limitan a, cloro, dióxido de cloro, hipoclorito sódico, perácidos y peróxido de hidrógeno.

Según se muestra en la Figura 1, en la práctica de la presente invención, una vez que el material de partida, tal como madera blanda, se ha convertido en pasta papelera, tal como una pasta papelera Kraft, que contiene celulosa y hemicelulosa, se somete a un tratamiento por el que el G.P. medio de la celulosa se reduce, sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa, para proporcionar las composiciones de la presente invención. En este contexto, el término "sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa" significa sin reducir el contenido de hemicelulosa en más de aproximadamente 50%, preferiblemente no más de aproximadamente 15%, y lo más preferiblemente no más de aproximadamente 5%. El término "grado de polimerización" (abreviado como G.P.) se refiere al número de monómeros de D-glucosa en una molécula de celulosa. Así, el término "grado de polimerización medio" o "G.P. medio" se refiere al número medio de moléculas de D-glucosa por polímero de celulosa en una población de polímeros de celulosa. Este tratamiento de reducción del G.P. se produce después del procedimiento de reducción a pasta papelera y antes, después o substancialmente de forma simultánea con el procedimiento de blanqueo, si se utiliza una etapa de blanqueo. En este contexto, el término "de forma substancialmente simultánea con" significa que al menos una porción de la etapa de reducción del G.P. se produce al mismo tiempo que al menos una porción de la etapa de blanqueo. Preferiblemente, la etapa de blanqueo, si se utiliza, se produce antes del tratamiento para reducir el G.P. medio de la celulosa. Preferiblemente, el G.P. medio de la celulosa se reduce hasta un valor dentro del intervalo de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100; más preferiblemente hasta un valor dentro del intervalo de aproximadamente 300 a aproximadamente 1100; lo más preferiblemente hasta un valor de aproximadamente 400 a aproximadamente 700. A no ser que se indique otra cosa, el G.P. se determina mediante la Prueba ASTM 1301-12. Un G.P. dentro de los intervalos precedentes es deseable debido a que, en el intervalo de condiciones de trabajo económicamente atractivas, la viscosidad del barniz, es decir, la solución de pasta papelera tratada a partir de la cual se producen fibras de lyocell, es suficientemente baja para que el barniz pueda extruirse fácilmente a través de los orificios estrechos utilizados para formar fibras de lyocell, y sin embargo no tan baja que la resistencia de las fibras de lyocell resultantes esté substancialmetne comprometida. Preferiblemente, el intervalo de valores del G.P. de la pasta papelera tratada será unimodal y tendrá una distribución aproximadamente normal que está centrada alrededor del valor del G.P. modal.

El contenido de hemicelulosa de la pasta papelera tratada, expresado como un porcentaje en peso, es al menos 7% en peso; preferiblemente de aproximadamente 7% en peso a aproximadamente 30% en peso; más preferiblemente de aproximadamente 7% en peso a aproximadamente 20% en peso; lo más preferiblemente de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 17% en peso. Según se usa aquí, el término "porcentaje (o %) en peso" o "tanto por ciento en peso", o variaciones gramaticales del mismo, cuando se aplica al contenido de hemicelulosa o lignina de pasta papelera tratada, significa un porcentaje en peso relativo al peso seco de la pasta papelera tratada.

Un medio actualmente preferido para tratar la pasta papelera para reducir el G.P. medio de la celulosa sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa es tratar la pasta papelera con ácido. Puede utilizarse cualquier ácido, incluyendo, pero no limitado a: ácidos clorhídrico, fosfórico, sulfúrico, acético y nítrico, con tal solamente de que el pH de la solución acidificada pueda controlarse. El ácido actualmente preferido es el ácido sulfúrico debido a que es un ácido fuerte que no provoca un problema de corrosión significativo cuando se utiliza en un procedimiento a escala industrial. Adicionalmente, pueden utilizarse substitutos de ácido en lugar de, o junto con, los ácidos. Un substituto de ácido es un compuesto que forma un ácido cuando se disuelve en la solución que contiene la pasta papelera. Ejemplos de substitutos de ácido incluyen dióxido de azufre gaseoso, dióxido de nitrógeno gaseoso, dióxido de carbono gaseoso y cloro gaseoso.

Cuando un ácido, o un substituto de ácido, o una combinación de ácidos o substitutos de ácido se utiliza para tratar la pasta papelera, se añadirá una cantidad de ácido a la pasta papelera suficiente para ajustar el pH de la pasta papelera hasta un valor dentro del intervalo de aproximadamente 0,0 a aproximadamente 5,0; preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0,0 a aproximadamente 3,0; lo más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2,0. El tratamiento con ácido se efectuará durante un período de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 5 horas a una temperatura de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 180ºC; preferiblemente de aproximadamente 50ºC a aproximadamente 150ºC; lo más preferiblemente de aproximadamente 70ºC a aproximadamente 110ºC. El grado en el que se produce una reducción del G.P. puede incrementarse incrementando la temperatura y/o la presión bajo la que se efectúa el tratamiento con ácido. Preferiblemente, la pasta papelera se agita durante el tratamiento con ácido, aunque la agitación no debe ser vigorosa. Adicionalmente, el tratamiento con ácido de la pasta papelera de acuerdo con la presente invención da como resultado una pasta papelera tratada que tiene un contenido de metales de transición bajo como se describe más a fondo aquí.

Otro medio para tratar la pasta papelera para reducir el G.P. medio de la celulosa, sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa, es tratar la pasta papelera con vapor de agua. La pasta papelera se expone preferiblemente a vapor de agua directo o indirecto a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 120ºC a aproximadamente 260ºC durante un período de aproximadamente 0,5 minutos a aproximadamente 10 minutos, a una presión de aproximadamente 150 a aproximadamente 750 psi. Preferiblemente, el vapor de agua incluye una cantidad de ácido suficiente para reducir el pH del vapor de agua hasta un valor dentro del intervalo de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 4,5. El ácido puede ser cualquier ácido, pero es preferiblemente ácido sulfúrico. La exposición de la pasta papelera tanto a ácido como a vapor de agua permite el uso de una presión y una temperatura inferiores para reducir el G.P. medio de la celulosa en comparación con el uso de vapor de agua solo. Por consiguiente, el uso de vapor de agua junto con ácido produce menos fragmentos de fibra en la pasta papelera.

Otro medio para tratar la pasta papelera para reducir el G.P. medio de la celulosa, pero sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa, es tratar la pasta papelera con una combinación de sulfato ferroso y peróxido de hidrógeno. El sulfato ferroso está presente en una concentración de aproximadamente 0,1 M a aproximadamente 0,6 M, el peróxido de hidrógeno está presente en una concentración de aproximadamente 0,1% v/v a aproximadamente 1,5% v/v y la pasta se expone a la combinación durante un período de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 1 hora a un pH de aproximadamente 3,0 a aproximadamente 5,0.

Otro medio más para tratar la pasta papelera para reducir el G.P. medio de la celulosa, pero sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa, es tratar la pasta papelera con una combinación de al menos un metal de transición y ácido peracético. El metal o los metales de transición están presentes en una concentración de aproximadamente 5 ppm a aproximadamente 50 ppm, el ácido peracético está presente en una concentración de aproximadamente 5 milimoles por litro a aproximadamente 200 milimoles por litro, y la pasta papelera se expone a la combinación durante un período de aproximadamente 0,2 horas a aproximadamente 3 horas a una temperatura de aproximadamente 40ºC a aproximadamente 100ºC.

Otro medio más para tratar la pasta papelera para reducir el G.P. medio de la celulosa, pero sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa, es tratar la pasta papelera con dióxido de cloro alcalino o con hipoclorito sódico alcalino.

Con referencia de nuevo a la Figura 1, una vez que la pasta papelera se ha tratado para reducir el G.P. medio de la celulosa, preferiblemente también para reducir el contenido de metales de transición, sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera, la pasta papelera tratada se trata adicionalmente de forma preferible para disminuir el índice de cobre hasta un valor de menos de aproximadamente 2,0, más preferiblemente menos de aproximadamente 1,1, lo más preferiblemente menos de aproximadamente 0,7, según se mide por la Prueba de Weyerhaeuser Número PPD3. Es deseable un índice de cobre bajo debido a que generalmente se cree que un índice de cobre provoca la degradación de la celulosa durante y después de la disolución. El índice de cobre es una prueba empírica usada para medir el valor reductor de la celulosa. El índice de cobre se expresa en términos del número de miligramos de cobre metálico que es reducido desde hidróxido cúprico hasta óxido cuproso en medio alcalino por un peso especificado de material celulósico. El índice de cobre de la pasta papelera tratada de la presente invención puede reducirse, por ejemplo, tratando la pasta papelera con borohidruro sódico o hidróxido sódico, según se ejemplifica en el Ejemplo 2 y el Ejemplo 3, respectivamente, o tratando la pasta papelera con uno o más agentes blanqueadores que incluyen, pero no se limitan a, hipoclorito sódico, dióxido de cloro, peróxidos (tales como peróxido de hidrógeno) y perácidos (tales como ácido peracético), según se ejemplifica en el Ejemplo 17.

De nuevo con referencia a la Figura 1, una vez que el índice de cobre de la pasta papelera tratada se ha reducido, la pasta papelera tratada puede lavarse en agua y transferirse a un baño de disolvente orgánico, tal como NMMO, para la disolución antes de la formación del cuerpo moldeado de lyocell, o la pasta papelera tratada puede lavarse con agua y secarse para el envasado, el almacenamiento y/o el transporte subsiguientes. Si la pasta papelera tratada se lava y se seca, se forma preferiblemente como una lámina antes del secado. La lámina secada puede formarse a continuación como un rollo o como un fardo, si se desea, para el almacenamiento o el transporte subsiguientes. En una modalidad particularmente preferida, una lámina de una pasta papelera tratada de la presente invención tiene un Índice de Estallido de Mullen de menos de aproximadamente 2,0 kN/g (kiloNewtons por gramo), más preferiblemente menor que aproximadamente 1,5 kN/g, lo más preferiblemente menor que aproximadamente 1,2 kN/g. El Índice de Estallido de Mullen se determina usando la Prueba TAPPI Número T-220. Además, en una modalidad particularmente preferida, una lámina de la pasta papelera tratada de la presente invención tiene un Índice de Desgarramiento de menos de 14 mNm^{2}/g, más preferiblemente menor que 8 mNm^{2}/g, lo más preferiblemente menor que 4 mNm^{2}/g. El Índice de Desgarramiento se determina usando la Prueba TAPPI Número T-220. Una lámina de pasta papelera tratada secada que tiene valores del Índice de Estallido de Mullen y el Índice de Desgarramiento dentro de los intervalos precedentes es deseable debido a que las láminas hechas de pasta papelera tratada pueden romperse más fácilmente en fragmentos pequeños facilitando de ese modo la disolución de la pasta papelera tratada en un disolvente tal con NMMO. Es deseable usar tan poca fuerza como sea posible para romper las láminas de pasta papelera tratada debido a que la aplicación de una gran cantidad de fuerza de trituración o compresión genera suficiente calor para provocar la hornificación de la pasta papelera tratada, es decir, el endurecimiento de la pasta papelera tratada en el sitio de compresión, generando de ese modo partículas relativamente insolubles de pasta papelera tratada. Alternativamente, la pasta papelera lavada tratada puede secarse y romperse en fragmentos para el almacenamiento y/o el transporte.

Una característica deseable de las pastas papeleras tratadas de la presente invención es que las fibras de celulosa permanecen substancialmente intactas después del tratamiento. Por consiguiente, la pasta papelera tratada tiene un refinado y un contenido de finos que son similares a, o menores que, los de la pasta papelera no tratada. La capacidad para formar la pasta papelera tratada de la presente invención como una lámina, que a continuación puede formarse como un rollo o un fardo, depende en gran parte de la integridad de la estructura de las fibras de celulosa. Así, por ejemplo, las fibras de pasta papelera que se han sometido a una explosión con vapor de agua intensiva, es decir, se han tratado con vapor de agua a alta presión que hace que las fibras exploten, para reducir el G.P. medio de la celulosa, se fragmentan intensivamente. Por consiguiente, en el mejor de los conocimientos de los presentes solicitantes, la pasta papelera explotada con vapor de agua no puede formarse como una lámina o un rollo de modo comercialmente práctico. El tratamiento con vapor de agua de pasta papelera de acuerdo con la práctica de la presente invención se efectúa bajo condiciones relativamente suaves que no dan como resultado un daño significativo a las fibras de pasta papelera.

Otra característica deseable de las pastas papeleras tratadas de la presente invención es su fácil solubilidad en disolventes orgánicos, tales como óxidos de amina terciaria incluyendo NMMO. La solubilización rápida de la pasta papelera tratada antes de hilar las fibras de lyocell es importante para reducir el tiempo requerido para generar las fibras de lyocell, u otros cuerpos moldeados tales como películas, y de ahí reducir el coste del procedimiento. Además, la disolución eficaz es importante debido a que minimiza la concentración de partículas residuales no disueltas y material gelatinoso parcialmente disuelto, que pueden reducir la velocidad a la que pueden hilarse las fibras, tienden a bloquear las hileras a través de las cuales se hilan las fibras de lyocell y pueden provocar la rotura de las fibras a medida que se hilan.

Aunque se querer limitarse por una teoría, se cree que los procedimientos de la presente invención utilizados para reducir el G.P. medio de la celulosa también permeabilizan la capa secundaria de las fibras de pasta papelera, permitiendo de ese modo la penetración eficaz de disolvente a través de la fibra de pasta papelera. La capa secundaria es la capa predominante de la pared celular y contiene la mayoría de la celulosa y la hemicelulosa.

La solubilidad de pastas papeleras tratadas de la presente invención en un disolvente de óxido de amina terciaria, tal como NMMO, puede medirse contando el número de partículas gelatinosas no disueltas en una solución de la pasta papelera. El Ejemplo 7 muestra aquí el número total de partículas gelatinosas no disueltas en una muestra de pasta papelera tratada de la presente invención según se mide mediante dispersión lasérica.

Preferiblemente, las composiciones de la presente invención se disuelven completamente en NMMO en menos de aproximadamente 70 minutos, preferiblemente menos de aproximadamente 20 minutos, utilizando el procedimiento de disolución descrito en el Ejemplo 6 aquí. El término "se disuelven completamente", cuando se usa en este contexto, significa que substancialmente no se observan partículas no disueltas cuando un barniz, formado disolviendo composiciones de la presente invención en NMMO, se observa bajo un microscopio óptico con de 40 a 70
aumentos.

Además, las composiciones de la presente invención tienen preferiblemente un contenido de carbonilo de menos de aproximadamente 120 \mumoles/g y un contenido de carboxilo de menos de aproximadamente 120 \mumoles/g. El contenido de grupos carboxilo y carbonilo se mide por medio de ensayos patentados realizados por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania.

Adicionalmente, la pasta papelera tratada de la presente invención tiene preferiblemente un contenido bajo de metales de transición. Los metales de transición no son deseables en la pasta papelera tratada debido a que, por ejemplo, aceleran la degradación de la celulosa y el NMMO en el procedimiento de lyocell. Ejemplos de metales de transición comúnmente encontrados en pasta papelera tratada derivada de árboles incluyen hierro, cobre, níquel y manganeso. Preferiblemente, el contenido total de metales de transición de las composiciones de la presente invención es menor que aproximadamente 20 ppm, más preferiblemente menor que aproximadamente 5 ppm. Preferiblemente, el contenido de hierro de las composiciones de la presente invención es menor que aproximadamente 4 ppm, más preferiblemente menor que aproximadamente 2 ppm, según se mide mediante la Prueba de Weyerhaeuser AM5-PULP-1/6010, y el contenido de cobre de las composiciones de la presente invención es preferiblemente menor que aproximadamente 1,0 ppm, más preferiblemente menor que aproximadamente 0,5 ppm, según se mide mediante la Prueba de Weyerhaeuser AM5-PULP-1/6010.

Para elaborar fibras de lyocell, u otros cuerpos moldeados, tales como películas, a partir de la pasta papelera tratada de la presente invención, la pasta papelera tratada se disuelve en primer lugar en un óxido de amina, preferiblemente un óxido de amina terciaria. Ejemplos representativos de disolventes de óxido de amina útiles en la práctica de la presente invención se indican en la Patente de EE.UU. Nº 5.409.532. El disolvente de óxido de amina actualmente preferido es el N-óxido de N-metilmorfolina (NMMO). Otros ejemplos representativos de disolventes útiles en la práctica de la presente invención incluyen dimetilsulfóxido (DMSO), dimetilacetamida (DMAC), dimetilformamida (DMF) y derivados de caprolactama. La pasta papelera tratada se disuelve en disolvente de óxido de amina mediante medios reconocidos en la técnica tales como los indicados en las Patentes de EE.UU. Nº 5.534.113, 5.330.567 y 4.246.221. La pasta papelera tratada disuelta se denomina barniz. El barniz se usa para fabricar fibras de lyocell u otros cuerpos moldeados, tales como películas, mediante una variedad de técnicas. Ejemplos de técnicas para elaborar una película a partir de las composiciones de la presente invención se indican en la Patente de EE.UU. Nº 5.401.447 de Matsui y otros, y en la Patente de EE.UU. Nº de Serie 5.277.857 de Nicholson.

Una técnica útil para elaborar fibras de lyocell a partir de barniz implica extruir el barniz a través de una boquilla para formar una pluralidad de filamentos, lavar los filamentos para retirar el disolvente y secar los filamentos de lyocell. La Figura 2 muestra un diagrama de bloques del procedimiento actualmente preferido para formar fibras de lyocell a partir de las pastas papeleras tratadas de la presente invención. El término "celulosa" en la Figura 2 se refiere a las composiciones de la presente invención. Si es necesario, la celulosa en la forma de pasta papelera tratada se rompe físicamente, por ejemplo mediante una trituradora, antes de disolverse en una mezcla de óxido de amina-agua para formar un barniz. La pasta papelera tratada de la presente invención puede disolverse en un disolvente de amina de cualquier manera conocida, por ejemplo, según se enseña en la Patente de EE.UU. de McCorsley Nº 4.246.221. Aquí la pasta papelera tratada se humedece en una mezcla no disolvente de aproximadamente 40% de NMMO y 60% de agua. La relación de pasta papelera tratada a NMMO húmedo es aproximadamente 1:5,1 en peso. La mezcla se mezcla en un mezclador de paletas en forma de sigma de doble brazo durante aproximadamente 1,3 horas bajo vacío a aproximadamente 120ºC hasta que se ha separado por destilación suficiente agua para dejar aproximadamente 12-14% basado en NMMO de modo que se forme una solución de celulosa. Alternativamente, puede usarse NMMO de contenido de agua apropiado inicialmente para obviar la necesidad de la destilación a vacío. Este es un modo conveniente de preparar barnices de hilatura en el laboratorio donde NMMO disponible comercialmente de una concentración de aproximadamente 40-60% puede mezclarse con NMMO de reactivo de laboratorio que tiene sólo aproximadamente 3% de agua para producir un disolvente de celulosa que tiene 7-15% de agua. La humedad normalmente presente en la pasta papelera debe tenerse en cuenta al ajustar el agua necesaria presente en el disolvente. Podría hacerse referencia a los artículos de Chanzy, H. y A. Peguy, Journal of Polymer Science, Polymer Physics Ed. 18:1137-1144(1980) y Navard, P. y J.M. Haudin, British Polymer Journal, p. 174 (Diciembre de 1980) para la preparación en laboratorio de barnices de celulosa en disolventes acuosos de NMMO.

La pasta papelera tratada disuelta (ahora llamada el barniz) se fuerza a través de orificios de extrusión a una corriente de aire turbulenta en vez de directamente a un baño de regeneración como es el caso con el rayón de viscosa o cupramonio. Solo más tarde se regeneran las fibras latentes.

Un ejemplo de tal técnica se denomina hilatura centrífuga. La hilatura centrífuga se ha usado para formar fibras de polímeros sintéticos fundidos, tales como polipropileno. La hilatura centrífuga se ejemplifica en las Patentes de EE.UU. Nº 5.242.633 y 5.326.241 de Rook y otros, y en la Patente de EE.UU. Nº 4.440.700 de Okada y otros. Un aparato y un método actualmente preferidos para formar fibras de lyocell de la presente invención mediante hilatura centrífuga se indican en la Patente de EE.UU. Nº 6.235.392, incorporada aquí mediante referencia. La Figura 3 es ilustrativa de un equipo de hilatura centrífuga actualmente preferido usado para elaborar fibras de lyocell de la presente invención. Con referencia a la Figura 3, en un proceidmiento de hilatura centrífuga típico, el barniz 1 calentado se dirige a un cilindro o tambor 2 generalmente hueco calentado con una base cerrada y una multiplicidad de aberturas 4 pequeñas en las paredes 6 laterales. A medida que el cilindro gira, el barniz se fuerza hacia el exterior horizontalmente a través de las aberturas como hebras 8 delgadas. A medida que estas hebras encuentran la resistencia del aire circundante se estiran o alargan en un gran factor. La cantidad de alargamiento dependerá de factores fácilmente controlables tales como la velocidad rotacional del cilindro, el tamaño de los orificios y la viscosidad del barniz. Las hebras de barniz caen por gravedad o son forzadas suavemente hacia abajo por un flujo de aire a un no disolvente 10 mantenido en una cuba 12 donde se coagulan como fibras orientadas individuales. Alternativamente, las hebras 8 de barniz pueden regenerarse parcialmente o completamente mediante un aerosol acuoso desde un anillo de toberas 16 de pulverización alimentadas por una fuente de solución 18 regeneradora. Además, pueden formarse como tela no tejida antes de o durante la regeneración. El agua es el no disolvente coagulante preferido aunque también son útiles etanol o mezclas de agua-etanol. A partir de este punto, las fibras se recogen y pueden lavarse para retirar cualquier NMMO residual, blanquearse si se desea y secarse. El procedimiento de hilatura centrífuga actualmente preferido también difiere de procedimientos individuales para formar fibras de lyocell ya que el barniz no es estirado continuamente de forma lineal descendentemente como cordones sin romper a través de un espacio de aire y al baño regenerador.

Otro ejemplo de una técnica útil para formar las fibras de lyocell de la presente invención se denomina soplado de la masa fundida en el que el barniz se extruye a través de una serie de orificios de diámetro pequeño a una corriente de aire a alta velocidad que fluye generalmente paralela a las fibras extruidas. El aire a alta velocidad estira o alarga las fibras a medida que se enfrían. El alargamiento sirve para dos propósitos: provoca algún grado de orientación molecular longitudinal y reduce el diámetro definitivo de la fibra. El soplado de la masa fundida se ha usado intensivamente desde los 70 para formar fibras a partir de polímeros sintéticos fundidos, tales como polipropileno. Patentes ejemplares que se refieren al soplado de la masa fundida son Weber y otros, Patente de EE.UU. Nº 3.959.421, Milligan y otros, Patente de EE.UU. Nº 5.075.068 y Patente de EE.UU. Nº 5.628.941; 5.601.771; 5.601.767; 4.416.698; 4.246.221 y 4.196.282. El soplado de la masa fundida produce típicamente fibras que tienen un diámetro pequeño (lo más habitualmente menor que 10 \mum) que son útiles para producir materiales no tejidos.

En el método de soplado de la masa fundida actualmente preferido, el barniz se transfiere a una temperatura algo elevada al aparato de hilatura mediante una bomba o extrusora a temperaturas de 70ºC a 140ºC. Finalmente, el barniz se dirige a un cabezal de extrusión que tiene una multiplicidad de orificios de hilatura. Los filamentos de barniz emergen en una corriente de gas turbulenta de velocidad relativamente alta que fluye en una dirección generalmente paralela a la trayectoria de las fibras latentes. A medida que el barniz se extruye a través de los orificios, las hebras de líquido o filamentos latentes se estiran (o significativamente disminuyen de diámetro e incrementan en longitud) durante su trayectoria continuada después de abandonar los orificios. La turbulencia induce un rizado natural y alguna variabilidad en el diámetro final de las fibras tanto entre fibras como a lo largo de la longitud de fibras individuales. El rizado es irregular y tendrá una amplitud de pico a pico que es habitualmente mayor que aproximadamente un diámetro de la fibra con un período habitualmente mayor que aproximadamente cinco diámetros de la fibra. En algún punto en su trayectoria las fibras se ponen en contacto con una solución regeneradora. Soluciones regeneradores son no disolventes tales como agua, alcoholes alifáticos inferiores o mezclas de estos. El NMMO usado como el disolvente puede recuperarse a continuación del baño regenerador para la reutilización. Preferiblemente, la solución regeneradora se aplica como un aerosol fino a una distancia predeterminada por debajo del cabezal de extrusión.

Un método y un aparato actualmente preferidos para formar fibras de lyocell mediante soplado de la masa fundida se indica en la Patente de EE.UU. Nº 6.235.392, incorporada aquí mediante referencia. El procedimiento de soplado de la masa fundida preferido global está representado por el diagrama de bloques presentado en la Figura 2. La Figura 4 muestra detalles del procedimiento de soplado de la masa fundida actualmente preferido. Un suministro de barniz se dirige a través de una extrusora y una bomba de desplazamiento positivo, no mostrada, a través del conducto 200 hacia un cabezal 204 de extrusión que tiene una multiplicidad de orificios. Aire u otro gas comprimido se suministra a través del conducto 206. Las fibras 208 latentes se extruyen desde los orificios 340 (observados en la Figura 5). Estas hebras delgadas de barniz 208 son recogidas por la corriente gaseosa de alta velocidad que sale de las ranuras 344 (Figura 5) en el cabezal de extrusión y son significativamente alargadas o elongadas a medida que son transportadas descendentemente. En un punto apropiado en su camino las hebras 208 de fibra latente ahora alargadas pasan entre dos tubos 210, 212 de pulverización y se ponen en contacto con un aerosol de agua u otro líquido 214 regenerador. Las hebras 215 regeneradas son recogidas por un rodillo 216 recogedor giratorio donde se acumulan continuamente en 218 hasta que se ha acumulado una cantidad suficiente de fibra. En ese momento, se introduce un nuevo rodillo 216 para capturar las fibras sin frenar la producción, en gran parte como se usa un nuevo carrete en una máquina para papel.

La velocidad superficial del rodillo 216 es preferiblemente más lenta que la velocidad lineal de las fibras 215 descendentes de modo que en esencia se festonean algo a medida que se acumulan sobre el rodillo. No es deseable que el rodillo 216 ejerza ninguna tensión significativa sobre las fibras a medida que se acumulan. Alternativamente, puede usarse una correa foraminífera móvil en lugar del rodillo para recoger las fibras y dirigirlas a cualquier procesamiento aguas abajo necesario. La solución regeneradora que contiene NMMO diluido u otro disolvente gotea desde la fibra 220 acumulada al recipiente 222. A partir de allí se envía a una unidad de recuperación de disolvente donde el NMMO recuperado puede concentrarse y reciclarse de nuevo al procedimiento.

La Figura 5 muestra una sección transversal de un cabezal 300 de extrusión actualmente preferido útil en el procedimiento de soplado de la masa fundida actualmente preferido. Una tubería o conducto 332 de suministro de barniz se extiende longitudinalmente a través de la tobera 340. Dentro de la tobera un capilar o una multiplicidad de capilares 336 descienden desde la tubería. Estos disminuyen de diámetro suavemente en una zona 338 de transición hasta los orificios 340 de extrusión. Cámaras 342 de gas también se extienden longitudinalmente a través de la boquilla. Estas vierten a través de ranuras 344 situadas adyacentes al extremo de salida de los orificios. Los conductos 346 internos suministran un acceso para elementos calentadores eléctricos o calor por vapor de agua/aceite. El suministro gaseoso en las cámaras 342 se suministra normalmente precalentado pero también pueden establecerse disposiciones para controlar su temperatura dentro del propio cabezal de extrusión.

Los capilares y las toberas en la lanza del cabezal de extrusión pueden formarse en un bloque unitario de metal mediante cualquier medio apropiado tal como taladrado o maquinado con electrodescarga. Alternativamente, debido al diámetro relativamente grande de los orificios, la lanza puede maquinarse como una boquilla de ranura que se adapta a las mitades 348, 348'' (Figura 5). Esto presenta una ventaja significativa en el coste de maquinado y en la facilidad de limpieza.

El diámetro de los orificios de hilatura puede estar en el intervalo de 300-600 \mum, preferiblemente aproximadamente 400-500 \mum, con una relación L/D en el intervalo de aproximadamente 2,5-10. Lo más deseablemente, se usa un capilar de entrada de un diámetro mayor que el orificio. El capilar será normalmente aproximadamente 1,2-2,5 veces el diámetro del orificio y tendrá una relación L/D de aproximadamente 100/250. Las fibras de lyocell comerciales se hilan con orificios muy pequeños en el intervalo de 60-80. Los diámetros de orificios mayores utilizados en el aparato y el método de soplado de la masa fundida actualmente preferidos son ventajosos ya que son un factor que permite una producción mucho mayor por unidad de tiempo, por ejemplo, producciones que son iguales o superan aproximadamente 1 g/minuto/orificio. Además, no son ni mucho menos tan susceptibles a la obturación a partir de trozos pequeños de materia extraña o material no disuelto en el barniz como las toberas más pequeñas. Las toberas más grandes se limpian mucho más fácilmente si se presenta obturación y la construcción de los cabezales de extrusión se simplifica considerablemente. La temperatura de trabajo y el perfil de temperaturas a lo largo del orificio y el capilar deben de estar preferiblemente dentro del intervalo de aproximadamente 70ºC a aproximadamente 140ºC. Parece beneficioso tener una temperatura ascendente cerca de la salida de los orificios de hilatura. Existen muchas ventajas de operación a una temperatura tan alta como sea posible, hasta aproximadamente 140ºC, donde el NMMO empieza a descomponerse. Entre estas ventajas, la velocidad de producción puede incrementarse generalmente a temperaturas del barniz superiores. Perfilando la temperatura del orificio, la temperatura de descomposición puede alcanzarse con seguridad en el punto de salida ya que el momento en el que el barniz se mantiene a o cerca de esta temperatura es mínimo. La temperatura del aire a medida que sale del cabezal de soplado de la masa fundida puede estar en el intervalo de 40ºC-100ºC, preferiblemente aproximadamente 70ºC.

Los filamentos de fibra latente extruidos transportados por la corriente gaseosa son regenerados preferiblemente por un aerosol de agua fino durante la última parte de su trayectoria. Son recibidos sobre un rodillo de recogida o una correa foraminosa móvil donde pueden transportarse para un procesamiento adicional. El rodillo de recogida o la correa se harán funcionar normalmente a una velocidad algo inferior que la de las fibras que llegan de modo que no se ejerza tensión o sólo una tensión mínima sobre las fibras que llegan.

Las fibras producidas por el procedimiento y el aparato de soplado de la masa fundida actualmente preferido de la presente invención poseen un rizado natural bastante diferente al impartido por una caja compresora rizadora. El rizado impartido por una caja compresora rizadora es relativamente regular, tiene una amplitud relativamente baja, habitualmente menor que un diámetro de fibra, y un período de pico a pico corto normalmente no mayor que dos o tres diámetros de la fibra. En una modalidad las fibras preferidas de la presente invención tienen una amplitud irregular habitualmente mayor que un diámetro de la fibra y un período irregular que supera habitualmente aproximadamente 5 diámetros de la fibra, una característica de fibras que tiene una apariencia encrespada u ondulada.

Las Figuras 6 y 7 son micrografías electrónicas de exploración con 200 y 10.000 aumentos, respectivamente, de fibra de lyocell Tencel® disponible comercialmente. Estas fibras son de un diámetro bastante uniforme y son esencialmente rectas. La superficie observada con 10.000 aumentos en la Figura 7 es notablemente lisa. La Figura 8 y la Figura 9 son micrografías electrónicas de exploración de una fibra de lyocell soplada en estado fundido de la presente invención con 100 y 10.000 aumentos, respectivamente. Las fibras mostradas en la Figura 8 y la Figura 9 se producen a partir de pasta papelera tratada como la descrita en el Ejemplo 10. Como se observa especialmente en la Figura 8, el diámetro de la fibra es variable y el rizado natural de las fibras es significativo. La morfología global de las fibras sopladas en estado fundido de la presente invención es altamente ventajosa para formar hilos tupidos finos ya que muchas de las características se asemejan a las de las fibras naturales. Según se muestra en la Figura 9, la superficie de las fibras sopladas en estado fundido no es lisa y es granulada.

El método de soplado de la masa fundida actualmente preferido es capaz de producir velocidades de al menos aproximadamente 1 g/minuto de barniz por orificio de hilatura. Esta es considerablemente mayor que la velocidad de producción de procedimientos comerciales actuales. Además, las fibras tienen una resistencia a la tracción de un promedio de al menos 2 g/denier y pueden producirse fácilmente dentro del intervalo de 4-100 \mum de diámetro, preferiblemente aproximadamente 5-30 \mum. El diámetro de las fibras más preferidas es aproximadamente 9-20 \mum, aproximadamente el intervalo de fibras de algodón naturales. Estas fibras son especialmente muy adecuadas como fibras textiles pero también podrían encontrar aplicaciones en medios de filtración, productos absorbentes y telas no tejidas, por ejemplo.

Se sabe que ciertos defectos están asociados con el soplado de la masa fundida. Una "bala" es una masa de polímero de diámetro significativamente mayor que las fibras. Se produce principalmente cuando una fibra se rompe y el extremo retrocede. La bala se forma a menudo cuando las velocidades de procesamiento son altas y las temperaturas de la masa fundida y del aire y las velocidades del flujo de aire son bajas. "Pelusa" es un término usado para describir fibras cortas formadas al romperse la corriente de polímero. "Cuerda" se usa para describir múltiples fibras retorcidas y habitualmente unidas entre sí. La pelusa y la cuerda se producen a velocidades del flujo de aire altas y temperaturas de la boquilla y del aire altas. El "hinchamiento en la boquilla" se produce a la salida de los orificios de hilatura cuando la corriente de polímero emergente aumenta hasta un diámetro significativamente mayor que el diámetro del orificio. Esto se produce debido a que los polímeros, particularmente los polímeros molecularmente orientados, no siempre actúan como líquidos verdaderos. Cuando las corrientes de polímero fundidas se mantienen bajo presión, la expansión se produce al liberar la presión. El diseño del orificio es crítico para controlar el hinchamiento en la boquilla.

Ha sido descrito por R. L. Shambaugh, Indusrial and Engineering Chemistry Research 27:2363-2372 (1988) que el soplado de la masa fundida de materiales termoplásticos funciona en tres regiones. La región I tiene una velocidad de gas relativamente baja similar a operaciones de "hilatura de la masa fundida" comerciales donde las fibras son continuas. La región II es una región inestable que se presenta a medida que se incrementa la velocidad del gas. Los filamentos se rompen en segmentos de fibra. La Región III se produce a velocidades de aire muy altas con rotura de fibras excesiva. En el procedimiento de soplado de la masa fundida actualmente preferido, la velocidad del aire, el flujo y la temperatura de la masa de aire y el flujo y la temperatura de la masa de barniz se eligen para dar un funcionamiento en la Región I como el descrito previamente en el que puede formarse un producto libre de balas de fibras continuas individuales en un amplio intervalo de deniers. La Figura 10 es una gráfica que muestra en términos generales la región de funcionamiento Región I a la que se limita el procedimiento de soplado de la masa fundida preferido presente. La Región I es el área en la que las fibras son substancialmente continuas sin balas, pelusas o cuerdas significativas. El funcionamiento en esta región es importante para la producción de fibras de mayor interés para los fabricantes de materiales textiles. Los parámetros de las condiciones de funcionamiento exactos, tales como caudales y temperaturas, dependerán de las características particulares del barniz y de la construcción específica del cabezal de soplado de la masa fundida y pueden determinarse fácilmente de forma experimental.

Una técnica conocida como unión con hilatura también puede usarse para elaborar fibras de lyocell de la presente invención. En la unión con hilatura, la fibra de lyocell se extruye como un tubo y se alarga mediante un flujo de aire a través del tubo provocado por un vacío en el extremo distal. En general, las fibras unidas con hilatura son continuas, mientras que las fibras sopladas en estado fundido comerciales tienden a formarse en longitudes discretas más cortas. La unión con hilatura se ha usado desde los 70 para formar fibras de polímeros sintéticos, tales como polipropileno, fundidos y las numerosas técnicas reconocidas en la especialidad para unir con hilatura fibras sintéticas pueden ser modificadas fácilmente por un experto normal en la especialidad para usar en la formación de fibras de lyocell a partir de un barniz formado de pasta papelera tratada de acuerdo con la presente invención. Una patente ejemplar que se refiere a la unión con hilatura es la Patente de EE.UU. Nº de Serie 5.545.371 de Lu.

Otra técnica útil para formar fibras de lyocell es chorro seco/humedad. En este procedimiento, el filamento de lyocell que sale de los orificios de la hilera pasa a través de un espacio de aire antes de sumergirse y coagularse en un baño de líquido. Una patente ejemplar que se refiere a la hilatura con chorro seco/en húmedo es la Patente de EE.UU. Nº de Serie 4.416.698 de McCorsley III.

Debido a las composiciones a partir de las cuales se producen, las fibras de lyocell producidas de acuerdo con la presente invención tienen un contenido de hemicelulosa que es igual a o menor que el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera tratada que se usaba para elaborar las fibras de lyocell. Típicamente, las fibras de lyocell producidas de acuerdo con la presente invención tienen un contenido de hemicelulosa que es de aproximadamente 0% a aproximadamente 30,0% menor que el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera tratada que se usaba para elaborar las fibras de lyocell. Las fibras de lyocell producidas de acuerdo con la presente invención tienen un G.P. medio que es igual que, mayor que o menor que el G.P. medio de la pasta papelera tratada que se usaba para elaborar las fibras de lyocell. Dependiendo del método que se use para formar fibras de lyocell, el G.P. medio de la pasta papelera puede reducirse adicionalmente durante la formación de las fibras, por ejemplo a través de la acción de calor. Preferiblemente, las fibras de lyocell producidas de acuerdo con la presente invención tienen un G.P. medio que es igual a, o de aproximadamente 0% a aproximadamente 20% menor que o mayor que el G.P. medio de la pasta papelera tratada que se usaba para elaborar las fibras de lyocell.

Las fibras de lyocell de la presente invención exhiben numerosas propiedades deseables. Por ejemplo, las fibras de lyocell de la presente invención exhiben una alta afinidad para colorantes. Aunque sin querer limitarse por una teoría, se cree que la afinidad mejorada para colorantes exhibida por las fibras de la presente invención resulta, al menos en parte, del alto contenido de hemicelulosa de las fibras.

Adicionalmente, las fibras de lyocell de la presente invención tienen una tendencia substancialmente reducida a fibrilarse. Como se describe más a fondo en los Antecedentes de la Invención, el término fibrilación se refiere al procedimiento por el cual fibrillas pequeñas se despegan de la superficie de las fibras de lyocell, especialmente bajo condiciones de abrasión en húmedo tales como las que se producen durante el lavado. La fibrilación a menudo es responsable de la apariencia escarchada de telas de lyocell teñidas. Además, la fibrilación también tiende a provocar el "frisado" por el que las fibrillas que se despegan de la superficie de las fibras de lyocell se enmarañan como bolas relativamente pequeñas. La fibrilación imparte así una apariencia prematuramente envejecida a telas hechas de fibras de lyocell. Aunque están disponibles tratamiento que reducen la tendencia de las fibras de lyocell a fibrilarse, se suman al coste de fabricación de las fibras.

Aunque no existe una prueba industrial estándar para determinar la resistencia a la fibrilación, el siguiente procedimiento es típico de los usados. Se pesan de 0,003 g a 0,065 g de fibras individualizadas y se ponen con 10 ml de agua en un tubo de ensayo tapado de 25 ml (13 x 110 mm). Las muestras se ponen en un agitador que funciona con baja amplitud a una frecuencia de aproximadamente 200 ciclos por minuto. La duración de la prueba puede variar de 4-80 horas. Las muestras observadas en las Figuras 11-14 se batieron 4 horas.

Las Figuras 11 y 12 son micrografías electrónicas de exploración con 1000 aumentos de fibras de cada una de dos fuentes comerciales que muestran una fibrilación considerable cuando se prueban mediante la prueba precedente para la resistencia a la fibrilación. La Figura 11 muestra una fibra de lyocell Lenzing sometida a la prueba de abrasión en húmedo, y la Figura 12 muestra una fibra de lyocell Tencel® sometida a la prueba de abrasión en húmedo. Es evidente una fibrilación considerable. En comparación, las Figuras 13 y 14 son micrografías electrónicas de exploración con 100 aumentos y 1000 aumentos, respectivamente, de una muestra de fibras sopladas en estado fundido producida a partir de pasta papelera tratada como la indicada en el Ejemplo 10 y sometidas de forma similar a la prueba de abrasión en húmedo. La fibrilación es mucho menor. Aunque sin querer limitarse por una teoría, se cree que las fibras de la presente invención tienen una cristalinidad y una orientación algo inferiores que las producidas por procedimientos comerciales existentes. La tendencia a adquirir una apariencia "escarchada" después del uso está casi totalmente ausente de las fibras de la presente invención.

Fibras de lyocell de la presente invención formadas a partir de barnices preparados a partir de pasta papelera tratada de la presente invención exhiben propiedades físicas que las hacen adecuadas para usar en un número de aplicaciones tejidas y no tejidas. Ejemplos de aplicaciones tejidas incluyen materiales textiles, telas y similares. Aplicaciones no tejidas incluyen medios de filtración y productos absorbentes, a modo de ejemplo. Ejemplos de las propiedades poseídas por fibras de lyocell producidas por un procedimiento de chorro seco/en húmedo a partir de pasta papelera tratada de la presente invención incluyen: denier de 0,3 a 10,0; resistencia a la tracción que varía de aproximadamente 10 a aproximadamente 38 cN/tex en seco y aproximadamente 5 cN/tex en húmedo; una elongación de aproximadamente 10 a aproximadamente 25% cuando están secas y aproximadamente 10 a aproximadamente 35% cuando están húmedas; y un módulo inicial menor que aproximadamente 1500 cN/tex cuando están secas y de aproximadamente 250 a aproximadamente 40 cN/tex cuando están húmedas. Las fibras se produjeron por medio de un procedimiento de hilatura de chorro seco/en húmedo patentado realizado por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania.

La Figura 15 muestra un método para elaborar un material no tejido de lyocell autounido usando un procedimiento de soplado de la masa fundida modificado. Un barniz 450 de celulosa se alimenta a una extrusora 452 y de allí al cabezal 454 de extrusión. Un suministro 456 de aire actúa en los orificios de extrusión para estirar los hilos 458 de barniz a medida que descienden desde el cabezal de extrusión. Los parámetros del procedimiento se eligen preferiblemente de modo que las fibras resultantes sean continuas en lugar de longitudes más cortas aleatorias. Las fibras caen sobre una correa 460 foraminosa móvil sin fin soportada y accionada por los rodillos 462, 464. Aquí, forman una malla 466 de tela no tejida latente. Un rodillo superior, no mostrado, puede usarse para prensar las fibras en contacto estrecho y asegurar la unión en los puntos de cruce. A medida que la malla 466 avanza a lo largo de su camino mientras todavía está soportada sobre la correa 460, un aerosol de solución 468 regeneradora es dirigido descendentemente por los pulverizadores 470 (aunque también es eficaz un pulverizador situado cerca de las hebras 458 de barniz). El producto 472 regenerado se retira a continuación del extremo de la correa donde puede procesarse adicionalmente, por ejemplo, lavando, blanqueando y secando adicionalmente.

La Figura 16 es un procedimiento alternativo para formar una banda no tejida autounida usando hilatura centrífuga. Un barniz 580 de celulosa se alimenta a un tambor 582 que gira rápidamente que tiene una multiplicidad de orificios 584 en las paredes laterales. Las fibras 586 latentes son expulsadas a través de los orificios 584 y estiradas, o prolongadas, por la resistencia del aire y la inercia impartida por el tambor giratorio. Chocan sobre las paredes laterales internas de una superficie 588 receptora situada concéntricamente alrededor del tambor. El receptor puede tener opcionalmente una porción 590 inferior frustocónica. Una cortina o aerosol de solución 592 regeneradora fluye descendentemente desde el anillo 594 alrededor de las paredes del receptor 588 para coagular parcialmente la malla de celulosa que ha chocado sobre las paredes laterales del receptor. El anillo 594 puede estar situado como se muestra o moverse hasta una posición inferior si se necesita más tiempo para que las fibras latentes se autounan como una banda no tejida. La banda 596 no tejida parcialmente coagulada se arrastra mecánicamente de forma continua desde la parte 590 inferior del receptor hacia un baño 598 coagulante en el recipiente 600. A medida que la banda se mueve a lo largo de su camino, se colapsa desde una configuración cilíndrica hasta una estructura no tejida plana de dos capas. La banda se mantiene dentro del baño a medida que se mueve bajo los rodillos 602, 604. Un rodillo 606 de devanado retira la banda 608 de dos capas ahora completamente coagulada del baño. Cualquiera o todos los rodillos 600, 602 ó 604 pueden estar accionados. La banda 608 se dirige a continuación continuamente a una operación de lavado y/o blanqueo, no mostrada, después de la cual se seca para el almacenamiento. Puede dividirse y abrirse en una banda no tejida de una sola capa o mantenerse como un material de dos capas según se desee.

Adicionalmente, la pasta papelera tratada de la presente invención puede formarse como películas por medio de técnicas conocidas por un experto normal en la especialidad. Un ejemplo de una técnica para elaborar una película a partir de las composiciones de la presente invención se indica en la Patente de EE.UU. Nº 5.401.447 de Matsui y otros, y en la Patente de EE.UU. Nº de Serie 5.277.857 de Nicholson.

Los siguientes ejemplos ilustran meramente el mejor modo contemplado ahora para poner en práctica la invención, pero no debe considerarse que limiten la invención.

Ejemplo 1 Hidrólisis ácida

El G.P. medio de la celulosa de pasta papelera Kraft NB 416 (una pasta papelera con calidad para papel con un GP de aproximadamente 1400) se redujo, sin reducir substancialmetne el contenido de hemicelulosa, mediante hidrólisis ácida de la siguiente manera. Se mezclaron 200 gramos de pasta papelera NB 416 nunca secada con 1860 g de una solución al 0,51% de ácido sulfúrico. La pasta papelera NB 416 tenía un contenido de celulosa de 32% en peso, es decir la celulosa constituía 32% del peso de la pasta papelera húmeda, un G.P. medio de celulosa de aproximadamente 1400 y un contenido de hemicelulosa de 13,6%\pm0,7%. La solución de ácido sulfúrico estaba a una temperatura de 100ºC antes de mezclar con la pasta papelera NB 416. La pasta papelera y el ácido se mezclaron durante 1 hora en un vaso de precipitados de plástico que se puso en un baño de agua que mantenía la temperatura de la mezcla de pasta papelera y ácido dentro del intervalo de 83ºC a 110ºC. Después de 1 hora, la mezcla de ácido y pasta papelera se retiró del baño de agua, se vertió sobre un tamiz filtrante y se lavó con agua destilada hasta que el pH de la pasta papelera tratada estaba en el intervalo de pH 5 a pH 7. El G.P. de la celulosa de la pasta papelera tratada con ácido era 665, el contenido de hemicelulosa era 14,5\pm0,7% y el índice de cobre era 1,9.

Ejemplo 2 Reducción del índice de cobre mediante tratamiento con borohidruro sódico

El G.P. medio de una muestra de pasta papelera Kraft NB 416 nunca secada se redujo mediante hidrólisis ácida y el índice de cobre de la pasta papelera tratada con ácido se redujo subsiguientemente mediante el tratamiento con borohidruro sódico de la siguiente manera. Se pusieron 422 gramos de pasta papelera NB 416 nunca secada en un vaso de precipitados de plástico que contenía 3600 gramos de una solución al 2,5% de ácido sulfúrico que se precalentó hasta una temperatura de 91ºC. La pasta papelera tenía un contenido de celulosa de 32% en peso. La G.P. media de la celulosa de la pasta papelera era 1400 y el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera era 13,6%\pm0,7%. El índice de la cobre de la NB 416 era aproximadamente 0,5. La mezcla de ácido y pasta papelera se puso en un horno y se incubó a una temperatura de 98ºC durante 2 horas. Después de 2 horas la mezcla de ácido y pasta papelera se retiró del horno y se puso a temperatura ambiente para enfriar hasta una temperatura de 61ºC y a continuación se lavó con agua destilada hasta que el pH de la pasta papelera tratada estaba en el intervalo de pH 5 a pH 7. el G.P. medio de la celulosa de la pasta papelera tratada con ácido era 590 y el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera tratada con ácido era 14,1%\pm0,7%. El índice de cobre de la pasta papelera tratada con ácido era 2,4.

La pasta papelera tratada con ácido se secó después de lavar con agua destilada y la pasta papelera secada se trató con borohidruro sódico para reducir el índice de cobre. Se añadieron 100 gramos de la pasta papelera tratada con ácido seca a agua destilada que contenía 1 gramo de borohidruro sódico disuelto. El volumen total de la pasta papelera mezclada con la solución de borohidruro sódico era 3 litros. La pasta papelera se agitó en la solución de borohidruro sódico durante 3 horas a temperatura ambiente (de 18ºC a 24ºC). La pasta papelera se lavó a continuación con agua destilada hasta que el pH de la pasta papelera estaba en el intervalo de pH de 5,0 a pH 7,0, y la pasta papelera se secó a continuación. El G.P. medio de la celulosa de la pasta papelera tratada con borohidruro era 680 y el índice de cobre de la pasta papelera tratada con borohidruro era 0,6. El índice de cobre se determinó usando la Prueba de Weyerhaeuser Número PPD3.

Aunque en el presente ejemplo la pasta papelera tratada con ácido se secó antes del tratamiento con borohidruro, una pasta papelera nunca secada puede tratarse con borohidruro sódico para reducir el índice de cobre. Otras condiciones de procesamiento, tales como pH, temperatura y consistencia de la pasta papelera, pueden ajustarse para dar resultados deseables.

Ejemplo 3 Reducción del índice de cobre mediante tratamiento con hidróxido sódico

Se mezclaron 60 gramos de la pasta papelera tratada con ácido seca del Ejemplo 1 con una solución acuosa al 1,38% de hidróxido sódico. El volumen de la mezcla de pasta papelera e hidróxido sódico era 2 litros. La mezcla de pasta papelera e hidróxido sódico se incubó en un horno a una temperatura de 70ºC durante 2 horas y a continuación se lavó con agua destilada hasta que el pH estaba en el intervalo de pH 5,0 a pH 7,0. El índice de cobre de la pasta papelera tratada con hidróxido sódico era 1,1. El índice de cobre de la pasta papelera tratada con ácido, antes del tratamiento con hidróxido sódico, era 1,9.

Ejemplo 4 Tratamiento de la pasta papelera con vapor de agua

El G.P. medio de la celulosa de pasta papelera NB 416 Kraft nunca secada se redujo, sin reducir substancialmente el contenido de hemicelulosa, mediante tratamiento con vapor de agua de la siguiente manera. El G.P. medio de la celulosa de la pasta papelera NB 416 de partida era aproximadamente 1400 y el contenido de hemicelulosa era 13,6%. Se ajustaron 350 gramos de pasta papelera Kraft NB 416 nunca secada hasta pH 2,5 añadiendo ácido sulfúrico. La consistencia de la pasta papelera acidificada era de 25 a 35%, es decir, de 25% a 35% del volumen de la pasta papelera acidificada era pasta papelera, y el resto era agua. La pasta papelera acidificada se añadió al recipiente de vapor de agua. La presión del vapor de agua se incrementó hasta entre 185 y 225 psig en dos segundos y la pasta papelera se mantuvo dentro de ese intervalo de presión durante 2 minutos. Después del tratamiento con vapor de agua, la viscosidad, según se medía mediante la prueba de la bola descendente, era 23 cP (centipoises), lo que corresponde a un G.P. medio de la celulosa de la pasta papelera de aproximadamente 700. El rendimiento de la pasta papelera tratada con vapor de agua era 99%\pm0,1%. El rendimiento extremadamente alto del procedimiento de tratamiento con vapor de agua precedente indica que casi no se perdía material de pasta papelera (menos de 1,1%), incluyendo hemicelulosa, durante el tratamiento con vapor de agua.

Ejemplo 5 Contenido de carboxilo de pasta papelera tratada con ácido

Se hidrolizaron con ácido 422 gramos de pasta papelera NB 416 nunca secada en ácido sulfúrico al 5% a 93ºC durante 3 horas, de acuerdo con el procedimiento indicado en el Ejemplo 2. La pasta papelera hidrolizada con ácido se trató con borohidruro sódico como se describe en el Ejemplo 2. El contenido de carboxilo de la pasta papelera tratada era 11,1 \mumoles/g y la viscosidad de Cuen era 315 ml/g. Tanto el contenido de carboxilo como la viscosidad se midieron por medio de ensayos patentados realizados por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania.

Ejemplo 6 Tiempo de disolución en disolvente de amina terciaria de pasta papelera tratada con ácido o vapor de agua

El efecto del tratamiento con ácido o vapor de agua sobre la velocidad de disolución de pasta papelera NB 416 en NMMO se ensayó de la siguiente manera. Se mezclaron dos kilogramos y medio de NB 416 secada con una solución de reserva al 5,3% de ácido sulfúrico para dar un volumen total de 13,5 litros. El G.P. medio de celulosa de la pasta papelera NB 416 de partida era aproximadamente 1400 y el contenido de hemicelulosa era 13,6%. El ácido se precalentó hasta 92ºC y la mezcla de ácido más pasta papelera se calentó hasta 90ºC antes de incubarse en un horno a de 73ºC a 91ºC durante 3 horas. La pasta papelera tratada con ácido se lavó a continuación hasta que el pH de la pasta papelera tratada estaba en el intervalo de pH 5,0 a pH 7,0. El índice de cobre de la pasta papelera tratada se redujo mediante el tratamiento con borohidruro sódico. El índice de cobre de la pasta papelera tratada con ácido era 2,45 que se reducía hasta 1,2 mediante el tratamiento con borohidruro. El G.P. medio de la celulosa de la pasta papelera tratada después del tratamiento con ácido y borohidruro era 570.

También se midió el tiempo de disolución de la pasta papelera tratada con vapor de agua del Ejemplo 4. La viscosidad de la pasta papelera tratada con vapor de agua era 23 cP. Las pastas papeleras tratada con ácido y tratada con vapor de agua se disolvieron separadamente en NMMO a de 80ºC a 100ºC para dar una solución al 0,6% de celulosa sin agitación mínima. El tiempo para la disolución completa de las pastas papeleras se observó mediante el microscopio óptico con una ampliación de 40 aumentos a 70 aumentos. Los tiempos empleados para la disolución completa de las pastas papeleras tratada con ácido y tratada con vapor de agua se indican en la Tabla 1. Para comparación, la Tabla 1 también muestra el tiempo de disolución de NB 416 no tratada (NB 416).

TABLA 1

Pasta papelera	Tiempo para la disolución completa
NB 416	>1,6 horas
NB 416 tratada con ácido	15 minutos
Pasta papelera NB 416 tratada con vapor de agua	1 hora

Ejemplo 7 Número medio de partículas gelatinosas encontradas en pasta papelera tratada con ácido

El número de partículas gelatinosas presentes en la pasta papelera tratada con ácido disuelta que se describe en el Ejemplo 6 se midió usando un ensayo de dispersión lasérica patentado realizado por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania. Los resultados del ensayo se presentan en la Tabla 2.

TABLA 2

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Ejemplo 8 Propiedades físicas de pasta papelera tratada con ácido

Se hidrolizó con ácido pasta papelera Kraft NB 416 como se indica en el Ejemplo 2. La Tabla 3 indica diversas propiedades físicas de la pasta papelera NB 416, y láminas hechas a partir de la pasta papelera NB 416, antes y después del tratamiento con ácido. Los métodos analíticos son métodos de prueba de Weyerhaeuser patentados.

TABLA 3

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Los datos indicados en la Tabla 3 muestran que cuando se forma como una lámina pasta papelera tratada con ácido de acuerdo con la presente invención, la lámina tiene un Índice de Estallido de Mullen y un Índice de Desgarramiento substancialmente inferiores en comparación con la pasta papelera no tratada. Por consiguiente, las láminas formadas de pasta papelera tratada con ácido pueden romperse más fácilmente en fragmentos pequeños, facilitando de ese modo la disolución de la pasta papelera tratada en un disolvente tal con NMMO. Es deseable usar tan poca fuerza como sea posible para romper las láminas de pasta papelera tratada debido a que la aplicación de una gran cantidad de fuerza de trituración o compresión genera suficiente calor para provocar la hornificación de la pasta papelera tratada, es decir, el endurecimiento de la pasta papelera tratada en el sitio de compresión generando de ese modo partículas relativamente insolubles de pasta papelera tratada que pueden bloquear los orificios a través de los cuales se exprime la pasta papelera tratada disuelta para formar fibras de lyocell.

La longitud de las fibras está representada por una serie de tres valores en la Tabla 3. El primer valor es el valor medio aritmético de la longitud de la fibra; el segundo valor es el valor medio ponderado en longitud de la longitud de la fibra y el tercer valor es el valor medio ponderado en peso de la longitud de la fibra. Los datos indicados en la Tabla 3 muestran que la longitud de la fibra no se reduce substancialmente por el tratamiento con ácido.

El contenido de finos se expresa como el valor en porcentaje ponderado en longitud para el porcentaje de fibras de pasta papelera que tienen una longitud de menos de 0,2 mm. Los datos indicados en la Tabla 3 demuestran que el tratamiento con ácido de pasta papelera de acuerdo con la presente invención genera una pasta papelera tratada que tiene un contenido de finos que es comparable con el de la pasta papelera no tratada. Es deseable un contenido de finos bajo debido a que la pasta papelera tratada con ácido y lavada se drena más rápidamente cuando se extiende sobre un tamiz de malla antes de la formación como una lámina. Así, existe un ahorro de tiempo y dinero en el procedimiento de formación de láminas. También es deseable producir una pasta papelera tratada con ácido que tenga un G.P. de celulosa disminuido, sin reducir substancialmente la longitud de la fibra debido a que es difícil formar una lámina a partir de pasta papelera tratada si la longitud de la fibra se ha reducido substancialmente en comparación con la pasta papelera no tratada.

Ejemplo 9 Contenido de metales de transición de pasta papelera tratada con ácido de la presente invención

El tratamiento con ácido de pasta papelera de acuerdo con la práctica de la presente invención da como resultado una pasta papelera tratada que tiene un contenido bajo de metales de transición, según se ejemplifica aquí. Se depositaron dos kilogramos y medio de pasta papelera FR-416 (una pasta papelera de calidad para papel fabricada por Weyerhaeuser Corporation) secada en un vaso de precipitados de plástico que contenía 16 litros de una solución al 1,3% de ácido sulfúrico que se precalentó hasta una temperatura de 91ºC. La pasta papelera tenía un G.P. medio de celulosa de 1200 y el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera era 13,6%\pm0,7%. El índice de cobre de la FR 416 era aproximadamente 0,5. La mezcla de ácido y pasta papelera se puso en un horno y se incubó a una temperatura de aproximadamente 90ºC durante 2 horas. Después de 2 horas la mezcla de ácido y pasta papelera se retiró del horno y se lavó a continuación con agua destilada hasta que el pH de la pasta papelera tratada estaba en el intervalo de pH 5 a pH 7. La pasta papelera tratada con ácido húmeda se trató a continuación con borohidruro sódico al 0,5% durante aproximadamente 3 horas y se lavó con agua hasta que el pH estaba en el intervalo de pH 5 a pH 7. El G.P. medio de la celulosa de la pasta papelera reducida con borohidruro tratada con ácido era 690 y el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera reducida con borohidruro tratada con ácido era 14,1%\pm0,7%. El índice de cobre de la pasta papelera tratada con borohidruro y tratada con ácido 0,9.

El contenido de cobre y hierro de la pasta papelera tratada se midió usando la prueba de Weyerhaeuser AM5-PULP-1/6010. El contenido de cobre de la pasta papelera reducida con borohidruro tratada con ácido era menor que 0,3 ppm y el contenido de hierro de la pasta papelera reducida con borohidruro tratada con ácido era menor que 1,3 ppm. El contenido de sílice de la pasta papelera reducida con borohidruro tratada con ácido era 6 ppm según se mide usando la prueba de Weyerhaeuser AM5-ASH-HF/FAA.

Ejemplo 10 Formación de fibras de lyocell de la presente invención mediante soplado de la masa fundida

Se preparó un barniz a partir de una composición de la presente invención de la siguiente manera. Se mezclaron 2300 gramos de pasta papelera Kraft NB 416 secada con 1,4 kilogramos de una solución al 5,0% de H_{2}SO_{4} en un recipiente de plástico. La consistencia de la pasta papelera era 92%. El G.P. de la NB 416 nunca secada antes del tratamiento con ácido era 1400, el contenido de hemicelulosa era 13,6% y el índice del cobre era 0,5. La mezcla de pasta papelera y ácido se mantuvo a una temperatura de 97ºC durante 1,5 horas y a continuación se enfrió durante aproximadamente 2 horas a temperatura ambiente y se lavó con agua hasta que el pH estaba en el intervalo de 5,0 a 7,0. El G.P. medio de la pasta papelera tratada con ácido era aproximadamente 600, según se medía mediante el método ASTM D 1795-62, y el contenido de hemicelulosa era aproximadamente 13,8% (es decir, la diferencia entre el G.P. medido experimentalmente de la pasta papelera tratada con ácido y el de la pasta papelera no tratada no era estadísticamente significativa). El índice de cobre de la pasta papelera tratada con ácido era aproximadamente 2,5.

La pasta papelera tratada con ácido se secó y una porción se disolvió en NMMO. Se disolvieron 9 gramos de la pasta papelera tratada con ácido secada en una mezcla de 0,025 gramos de galato de propilo, 61,7 gramos de NMMO al 97% y 21,3 gramos de NMMO al 50%. El matraz que contenía la mezcla se sumergió en un baño de aceite a aproximadamente 120ºC, se insertó un agitador y la agitación se continuó durante aproximadamente 0,5 horas hasta que la pasta papelera se disolvía.

El barniz resultante se mantuvo a aproximadamente 120ºC y se alimentó a un cabezal de soplado de la masa fundida de laboratorio de un solo orificio. El diámetro en el orificio de la porción de la tobera era 483 \mum y su longitud aproximadamente 2,4 mm, una relación L/D de 5. Un capilar coaxilar retirable situado inmediatamente por encima del orificio tenía 685 \mum de diámetro y 80 mm de longitud, una relación L/D de 116. El ángulo incluido de la zona de transición entre el orificio y el capilar era aproximadamente 180º. Las compuertas de aporte de aire eran ranuras paralelas con la abertura del orificio situada equidistante entre ellas. La anchura del espacio de aire era 250 \mum y la anchura global en el extremo de la lanza era 1,78 mm. El ángulo entre las ranuras para el aire y la línea central del capilar y la tobera era 30º. El barniz se alimentó al cabezal de extrusión mediante una bomba de pistón de desplazamiento positivo activada con tornillo. La velocidad del aire se midió con un instrumento de hilo caliente como 3660 m/minuto. El aire se calentó dentro del cabezal de extrusión eléctricamente calentado hasta 60-70ºC en el punto de descarga. La temperatura dentro del capilar sin barniz presente variaba de aproximadamente 80ºC en el extremo de entrada hasta aproximadamente 140ºC justo antes de la salida de la porción de la tobera. No era posible medir la temperatura del barniz en el capilar de la tobera bajo condiciones de trabajo. Cuando se establecían condiciones que tendían al equilibrio se formaba una fibra continua a partir de cada uno de los barnices. Las producciones se variaban algo en un intento de obtener diámetros de fibras similares con cada barniz pero todas eran mayores que aproximadamente 1 g de barniz por minuto. Los diámetros de las fibras variaban entre aproximadamente 9-14 \mum a condiciones que tendían a las óptimas.

Un aerosol de agua fino se dirigió a la fibra descendente en un punto aproximadamente 200 mm por debajo del cabezal de extrusión y la fibra se recogió sobre un rodillo que funcionaba con una velocidad superficial aproximadamente 1/4 y la velocidad lineal de la fibra descendente.

No podía formarse una fibra continua en el intervalo de deniers del algodón cuando la sección capilar del cabezal se retiraba. El capilar parece ser muy importante para la formación de fibras continuas y en la reducción del hinchamiento en la boquilla.

Se entenderá que el denier de la fibra depende de muchos factores controlables. Entre estos están el contenido de sólidos en solución, la presión y la temperatura de la solución en el cabezal de la extrusora, el diámetro de los orificios, la presión del aire y otras variables bien conocidas por los expertos en la tecnología del soplado de la masa fundida. Se producían fácilmente y consistentemente fibras de lyocell que tenían deniers en el intervalo de fibras de algodón (aproximadamente 10-20 \mum de diámetro) soplando en estado fundido a velocidades de producción mayores que aproximadamente 1 g/minuto de barniz por orificio. Una fibra de 0,5 deniers corresponde a un diámetro medio (estimado sobre la base del área de la sección transversal circular equivalente) de aproximadamente 7-8 \mum.

Las fibras sopladas en estado fundido se estudiaron mediante análisis de rayos X para determinar el grado de cristalinidad y el tipo de cristalitos. También se han realizado comparaciones con algunas otras fibras celulósicas según se muestra en la siguiente Tabla 4.

TABLA 4 Propiedades cristalinas de diferentes fibras celulósicas

Fibras	Lyocell de la presente invención	Tencel®	Algodón
Índice de Cristalinidad	67%	70%	85%
Cristalitos	Celulosa II	Celulosa II	Celulosa I

Se encontró alguna dificultad y variabilidad al medr la resistencia a la tracción de las fibras individuales de modo que los números dados en la siguiente tabla (Tabla 5) para la tenacidad son medias estimadas. De nuevo, las fibras de la presente invención se comparan con un número de otras fibras como las observadas en la Tabla 5.

TABLA 5 Medidas de las propiedades físicas de las fibras

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: ^{(1)}Procedimiento de la viscosa. ^{(2)}Elaborado con pasta papelera tratada con ácido de G.P.600 del Ejem- plo 10.

Ejemplo 11 Formación de fibras de lyocell de la presente invención mediante un procedimiento de chorro seco/en húmedo

Se preparó barniz a partir de pasta papelera tratada con ácido de la presente invención (contenido de hemicelulosa de 13,5% y G.P. medio de celulosa de 600). La pasta papelera tratada se disolvió en NMMO y se hiló en fibras mediante un procedimiento de chorro seco/en húmedo como el descrito en la Patente de EE.UU. Nº de Serie 5.417.909, que se incorpora aquí mediante referencia. El procedimiento de hilatura con chorro seco/en húmedo fue efectuado por Thuringisches Institut fur Textil-und Kunstoff Forschunge V., Breitscheidstr. 97, D-07407 Rudolfstadt, Alemania. Las propiedades de las fibras preparadas mediante el procedimiento de chorro seco/en húmedo se resumen en la Tabla 6, que también describe las propiedades de los siguientes tipos de fibras para comparación: fibras de lyocell elaboradas mediante soplado de la masa fundida (elaboradas a partir del barniz del Ejemplo 10), rayón y algodón.

TABLA 6 Estructura y propiedades de fibras de chorro seco/en húmedo

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Ejemplo 12 G.P. medio de celulosa de fibras de lyocell sopladas en estado fundido de la presente invención

Se prepararon fibras de lyocell sopladas en estado fundido de acuerdo con el Ejemplo 10, a partir de la pasta papelera tratada con ácido del Ejemplo 10, y el G.P. de la celulosa de las fibras sopladas en estado fundido se midió usando la Prueba ASTM D 1795-62. Los datos indicados en la Tabla 7 muestran que el G.P. medio de la celulosa de las fibras de lyocell es aproximadamente 10% menor que el G.P. medio de la celulosa de pasta papelera tratada.

TABLA 7 G.P. medio de celulosa de fibras de lyocell sopladas en estado fundido

	G.P. medio de celulosa
pasta papelera tratada	600
Fibras	520

Ejemplo 13 Contenido de hemicelulosa de fibras de lyocell sopladas en estado fundido de la presente invención

Se prepararon fibras de lyocell sopladas en estado fundido de acuerdo con el Ejemplo 10, a partir de la pasta papelera NB 416 hidrolizada con ácido del Ejemplo 10, y el contenido de hemicelulosa de las fibras sopladas en estado fundido se midió usando una prueba de análisis de azúcares de Weyerhaeuser patentada. Los datos indicados en la Tabla 8 muestran que el contenido de celulosa de la fibra de lyocell es aproximadamente 20% menor que el contenido de hemicelulosa de la celulosa de pasta papelera.

TABLA 8 Hemicelulosa de fibras de lyocell

	% en Peso de Hemicelulosa
Pasta Papelera Tratada	13,0
Fibras	1,0

Ejemplo 14 Reflectancia de fibras de lyocell de la presente invención

La superficie granulada de las fibras preferidas de la presente invención producidas mediante soplado de la masa fundida e hilatura centrífuga dan como resultado un brillo inferior deseable sin la necesidad de agentes de deslustre internos. Aunque el brillo o el lustre es una propiedad difícil de medir, la siguiente prueba es ejemplar de las diferencias entre una muestra de fibra soplada en estado fundido elaborada usando el barniz tratado con ácido del Ejemplo 10 y Tencel®, una fibra de lyocell comercial producida por Courtaulds.

Se elaboraron láminas de prueba pequeñas formadas en húmedo a partir de las fibras respectivas y se determinó la reflectancia a la luz de acuerdo con el Método de Prueba TAPPI T480-om-92. La reflectancia de la lámina de prueba hecha de fibra de lyocell soplada en estado fundido de la presente invención era 5,4% mientras que la reflectancia de la lámina de prueba hecha de Tencel® era 16,9%.

Ejemplo 15 Capacidad de absorción de tinte de fibras de lyocell de la presente invención

Las fibras de la presente invención han mostrado una afinidad inusual y muy inesperada para tintes directos. Se cargaron muestras de las fibras sopladas en estado fundido elaboradas a partir del barniz tratado con ácido del Ejemplo 10. Estas se pusieron en baños de tinte que contenían rojo congo, Direct Blue 80, Reactive Blue 52 y Chicago Sky Blue 6B, junto con muestras de fibras de lyocell comerciales no teñidas, fibras Tencel® y fibras de lyocell Lenzing. La saturación de color de las fibras sopladas en estado fundido teñidas era excelente en comparación con las de fibras Tencel® y fibras de lyocell Lenzing usadas para comparación. Parece que la transferencia cuantitativa de tinta a la fibra es posible con las fibras de la invención.

Ejemplo 16 Hilo elaborado a partir de fibras de lyocell sopladas en estado fundido de la presente invención

Fibra elaborada a partir del barniz tratado con ácido de G.P. 600 del Ejemplo 10 se retiró de un rodillo de recogida y se cortó a mano en una longitud discontinua de 38-40 mm. Los haces de fibras resultantes se abrieron a mano para formar pelusas más adecuadas para el cardado. Los mechones de fibra se dispusieron en una malla que tenía aproximadamente 225 mm de ancho por 300 mm de largo y 25 mm de grosor. Esta malla se alimentó a la parte superior de un grupo de cardado de algodón de tamaño completo para el procesamiento de algodón sin presión sobre los rodillos de trituración. Usando una bandeja de alimentación modificada, la mecha de carda se dispuso en 12 trozos de longitudes iguales. Puesto que el peso de la mecha de carda era bastante bajo, esto se compensó en la estructura de estiramiento. Dos grupos de mechas de estiramiento se procesaron a partir de la mecha de carda. Estos grupos se rompieron en longitudes iguales y se pusieron sobre la bandeja de alimentación. Esto combinaba todas las mechas producidas en una mecha de acabado. Una máquina de hilatura con rotor se usó para procesar la mecha de acabado en un hilo. La velocidad del rotor era 60.000 rpm con una velocidad del rodillo de peinado de 8.000 rpm. El título del hilo se estableció entre 16/1 y 20/1. La máquina se preparó con un múltiplo de torsión de 4,00. El hilo se tejió satisfactoriamente más tarde sobre una Tejedora de Análisis de Fallos con un cilindro de 76 mm.

Ejemplo 17 Reducción del índice de cobre mediante tratamiento con agentes blanqueadores

El índice de cobre de pasta papelera tratada con ácido de la presente invención se redujo mediante el tratamiento con agentes blanqueadores como los descritos aquí. Se mezclaron dos kilogramos y medio de nueva pasta papelera NB 416 (contenido de hemicelulosa de 15,9% según se determinaba usando una prueba de análisis de azúcares de Weyerhaeuser patentada) secada al aire con 14 litros de H_{2}SO_{4} al 5% y se incubó a 89ºC durante 3 horas, y a continuación se enfrió hasta aproximadamente 60ºC. La pasta papelera tratada con ácido (contenido de hemicelulosa de 15,4% según se determinaba usando una prueba de análisis de azúcares de Weyerhaeuser patentada) se lavó a continuación hasta que el pH estaba dentro del intervalo de pH 5-7. La pasta papelera tratada con ácido tenía un GP medio de 399 (según se determinaba usando el método Tappi T230) y un índice de cobre de 3,3 (según se determinaba mediante la prueba de Weyerhaeuser número PPD-3). El índice de cobre de las muestras de la pasta papelera tratada con ácido precedente se redujo usando tres agentes de blanqueo diferentes según se describe aquí.

La pasta papelera tratada con ácido descrita previamente (que tenía un índice de cobre de 3,3 y un GP medio de 399) se secó al horno y se mezclaron 13 gramos de la pasta papelera tratada con ácido secada al horno con una solución de NaOCl (hipoclorito sódico al 1,0%) y NaOH al 0,5% a una temperatura de 45ºC durante 3 horas. La pasta papelera tratada con NaOCl tenía un índice de cobre de 1,6 y un GP medio de 399 (según se determinaba usando el método Tappi T230).

Se mezclaron 50 gramos de la pasta papelera tratada con ácido secada al aire del Ejemplo 6 (que tenía un índice de cobre de 2,2 y un GP medio de aproximadamente 520) con 500 ml de una solución de borol al 1,6% a una temperatura de 60ºC durante 2 horas. El borol es una solución de NaOH al 50% que contiene 12% de borohidrato sódico. La pasta papelera tratada con borol tenía un índice de cobre de 0,86, mientras que el GP medio de la pasta papelera era aproximadamente 600 (el G.P. de la celulosa se midió usando el método Tappi T230).

Ejemplo 18 Estabilidad térmica en solución de pasta papelera con o sin tratamiento con NaBH_{4}

El efecto de reducir el índice de cobre de pasta papelera tratada con ácido de la presente invención sobre la estabilidad térmica de una solución de la pasta papelera tratada con ácido en NMMO se investigó de la siguiente manera. Pasta papelera tratada con ácido del Ejemplo 17, que tenía un índice de cobre de 3,3, se trató con NaBH_{4} al 1% de acuerdo con el Ejemplo 2. El índice de cobre de la pasta papelera tratada con borohidruro era 1,0 (según se medía usando la prueba de Weyerhaeuser número PPD-3) y el G.P. medio de la pasta papelera tratada con borohidruro era 418. Una solución al 4,6% de la pasta papelera tratada con borohidruro (que tenía un índice de cobre de 1,0) se preparó en NMMO. De forma similar, una solución al 4,5% de la pasta papelera tratada con ácido (que tenía un índice de cobre de 3,3) del Ejemplo 17 se preparó en NMMO. En ambos casos, las soluciones se prepararon a 98ºC. No se añadió antioxidante a las soluciones.

La viscosidad en solución de cada una de las dos soluciones de pasta papelera se midió usando un viscosímetro de Brookfield durante un período de aproximadamente 3 horas (velocidad de cizallamiento: 100 rad/minuto). Las curvas que representan la viscosidad de la solución frente al tiempo de disolución para cada una de las dos soluciones de pasta papelera se muestran en la figura 17 y revelan que la pasta papelera tratada con borohidruro (gráfico superior mostrado en la figura 17) tiene una estabilidad térmica superior que la misma pasta papelera tratada con ácido sin tratamiento con borohidruro (gráfico inferior mostrado en la figura 17).

Estos resultados demuestran que reducir el índice de cobre de pasta papelera tratada con ácido de la presente invención, antes de disolver la pasta papelera tratada en NMMO para formar un barniz, mejora la estabilidad térmica del barniz).

Claims

1. Una pasta papelera que comprende:

una pasta papelera Kraft tratada que comprende:

(a) al menos 7% en peso de hemicelulosa;

(b) celulosa que tiene un grado de polimerización medio de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100; y

(c) un índice de cobre de menos de aproximadamente 2,0.

2. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha pasta papelera Kraft tratada se produce a partir de madera.

3. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la pasta papelera Kraft tratada se produce a partir de al menos una especia arbórea de madera blanda seleccionada del grupo que consiste en abeto, pino, picea, alerce, cedro y cicuta.

4. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la pasta papelera Kraft tratada se produce a partir de al menos una especie arbórea de madera dura selecciona del grupo que consiste en acacia, aliso, álamo, roble, árbol del caucho, eucalipto, chopo, gmelina y arce.

5. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada comprende celulosa que tiene un grado de polimerización medio de aproximadamente 300 a aproximadamente 1100 y de 7% en peso a aproximadamente 30% en peso de hemicelulosa.

6. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada comprende celulosa que tiene un grado de polimerización medio de aproximadamente 300 a aproximadamente 1100 y de aproximadamente 7% en peso a aproximadamente 20% en peso de hemicelulosa.

7. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada comprende celulosa que tiene un grado de polimerización medio de aproximadamente 400 a aproximadamente 700 y de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 17% en peso de hemicelulosa.

8. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la distribución de los valores del G.P. de la celulosa de la pasta papelera Kraft tratada es unimodal.

9. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada tiene un índice de cobre menor que aproximadamente 1,1.

10. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada tiene un índice de cobre menor que aproximadamente 0,7.

11. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el índice kappa de la pasta papelera Kraft tratada es menor que 1,0.

12. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada tiene un contenido de carbonilo de menos de aproximadamente 120 \mumol/g.

13. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada tiene un contenido de carboxilo de menos de aproximadamente 120 \mumol/g.

14. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada tiene un contenido total de metales de transición de menos de 20 ppm.

15. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 14, en la que el contenido total de metales de transición es menor que 5 ppm.

16. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada tiene un contenido de hierro de menos de 4 ppm.

17. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada tiene un contenido de cobre de menos de 1,0 ppm.

18. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada es capaz de disolverse completamente en NMMO en menos de aproximadamente 20 minutos utilizando el procedimiento de disolución indicado en el Ejemplo 6.

19. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pasta papelera Kraft tratada tiene un porcentaje ponderado en longitud de fibras, de longitud menor que 0,2 mm, de menos de 4%.

20. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene un contenido de sílice de menos de 40 ppm.

21. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, que está en una forma que está adaptada para el almacenamiento o el transporte.

22. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 21, estando dicha pasta papelera en una forma seleccionada del grupo que consiste en una lámina, un rollo y un fardo.

23. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 22, estando dicha pasta papelera en la forma de una lámina que tiene un Índice de Estallido de Mullen de menos de aproximadamente 2,0 kN/g.

24. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 23, en la que el Índice de Estallido de Mullen es menor que aproximadamente 1,2 kN/g.

25. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 24, teniendo dicha pasta papelera un Índice de Desgarramiento de menos de 4 mNm^{2}/g.

26. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

(d) un índice kappa menor que dos; y

(e) teniendo dicha celulosa valores individuales del G.P. individuales que están distribuidos unimodalmente.

27. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

(d) un índice kappa menor que dos; y

(e) un índice de cobre menor que 0,7.

28. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

(d) un índice kappa menor que dos;

(e) un contenido de hierro menor que 4 ppm; y

(f) un contenido de cobre menor que 1,0 ppm.

29. La pasta papelera de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

(d) un contenido de lignina de aproximadamente 0,1% en peso.

30. Un procedimiento para elaborar una composición para la conversión en fibra de lyocell, comprendiendo dicho procedimiento:

(a) poner en contacto una pasta papelera que comprende celulosa y hemicelulosa con una cantidad de un reactivo suficiente para reducir el grado de polimerización medio de la celulosa hasta dentro del intervalo de aproximadamente 200 a aproximadamente 1100, sin reducir el contenido de hemicelulosa de la pasta papelera hasta menos de 7% en peso; y

(b) reducir el índice de cobre de la pasta papelera tratada de acuerdo con la etapa (a) hasta un valor menor que aproximadamente 2,0.

31. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 30, en el que dicho reactivo comprende al menos un miembro del grupo que consiste en ácido, vapor de agua, la combinación de al menos un metal de transición y un perácido y la combinación de sulfato ferroso y peróxido de hidrógeno.

32. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dicho reactivo es un ácido.

33. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 32, en el que dicho ácido se utiliza en una cantidad de aproximadamente 0,1% p/p a aproximadamente 10% p/p en su solución acuosa y dicha pasta papelera se pone en contacto con el ácido durante un período de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 5 horas a una temperatura de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 180ºC.

34. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dicho reactivo es vapor de agua.

35. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 34, en el que dicho vapor de agua se utiliza a una temperatura de aproximadamente 120ºC a aproximadamente 260ºC, a una presión de aproximadamente 150 psi a aproximadamente 750 psi, y dicha pasta papelera se pone en contacto con dicho vapor de agua durante un período de aproximadamente 0,5 minutos a aproximadamente 10 minutos.

36. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dicho reactivo es una combinación de al menos un metal de transición y un perácido.

37. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 36, en el que dicho metal de transición está presente en una concentración de aproximadamente 5 ppm a aproximadamente 50 ppm, dicho perácido está presente en una concentración de aproximadamente 5 milimoles/litro a aproximadamente 200 milimoles/litro y dicha pasta papelera se pone en contacto con dicha combinación durante un período de aproximadamente 0,2 horas a aproximadamente 3,0 horas a una temperatura de aproximadamente 40ºC a aproximadamente 100ºC.

38. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dicho reactivo es la combinación de vapor de agua y al menos un ácido.

39. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 30, en el que dicho reactivo se selecciona del grupo que consiste en hipoclorito sódico alcalino y dióxido de cloro alcalino.

40. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 30, en el que el índice de cobre se reduce poniendo en contacto la pasta papelera tratada de acuerdo con la etapa (a) con una cantidad eficaz de borohidruro sódico.

41. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 30, en el que el índice de cobre se reduce poniendo en contacto la pasta papelera tratada de acuerdo con la etapa (a) con una cantidad eficaz de al menos un agente blanqueador seleccionado del grupo que consiste en hipoclorito sódico, dióxido de cloro, peróxidos, perácidos e hidróxido sódico.

42. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 30, que comprende además:

(c) formar fibras a partir de la pasta papelera tratada de acuerdo con las etapas (a) y (b).

43. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 42, en el que las fibras se forman mediante unión con hilatura.

44. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 42, en el que las fibras se forman mediante soplado de la masa fundida.

45. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 42, en el que las fibras se forman mediante hilatura centrífuga.

46. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 42, en el que las fibras se forman mediante un procedimiento de chorro seco/en húmedo.

47. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 42, en el que el índice de cobre se reduce poniendo en contacto la pasta papelera tratada de acuerdo con la etapa (a) con una cantidad eficaz de borohidruro sódico.

48. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 42, en el que el índice de cobre se reduce poniendo en contacto la pasta papelera tratada de acuerdo con la etapa (a) con una cantidad eficaz de al menos un agente blanqueador seleccionado del grupo que consiste en hipoclorito sódico, dióxido de cloro, peróxidos, perácidos e hidróxido sódico.