TW201938669A - 具新穎剖面的萊纖纖維 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有提昇的孔隙率及於纖維剖面上均勻分佈的半纖維素之萊纖纖維及其製造方法和包含該萊纖纖維之產物。

Description

具新穎剖面的萊纖纖維

本發明關於一種具有新穎剖面結構之萊纖纖維、其製造方法及包含該萊纖纖維之產物。

以纖維素為主的纖維係用於各種各樣的應用中。由於對此等基於諸如木材的可再生資源的纖維之不斷增長的需求，已經有人嘗試增加可用於製造此等纖維的原料之種類。同時，針對特定的纖維性質，存在對此等纖維的進一步官能化的需求。另一目的在於模仿天然纖維的性質和結構。基於纖維素再生的纖維之結構與天然纖維的不同之處在於其通常不顯示任何內部/中腔(lumen)。舉例來說，膠絲纖維顯示出包含緻密的鞘和類似海綿的纖維芯之卵形橫截面。另一方面，萊纖纖維顯示出具有三層結構的圓形橫截面，其包含具有100至150 nm的厚度和2至5 nm的小孔徑之外部緻密表皮，接著具有提昇的孔隙率之中間層及緻密之無孔芯。

從文獻中已知纖維性質與纖維剖面的結構相關。儘管如此，製備萊纖纖維的製程僅提供有限的選擇以影響纖維性質和結構。然而，若存有甚至於萊纖製程中也能更大程度地影響纖維性質的手段將是有益的。有一選擇是添加添加物以使用纖維素生產的副產物以進一步改變萊纖纖維的結構及/或性質。

舉例來說，已知化學預處理可影響纖維性質。US 6042769顯示增強原纖化趨向的化學處理的實例。其揭示將DP (聚合度)降低200單位的化學處理，從而使原纖化趨向提高。此該專利中提到的化學處理是指使用漂白劑例如次氯酸鈉或礦物酸例如鹽酸、硫酸或硝酸。到目前為止，此程序的商業化並未成功。

US 6706237揭示從富含半纖維素的木漿獲得的熔噴纖維(meltblown fiber)顯示出降低的原纖化趨向。US 8420004揭示用於製造非織造織物的熔噴纖維之另一個實例。US 6,706,237 B2揭示製造萊纖纖維的方法。H. Pala等人於Carbohydrate Polymers 68 (2007) 101-108中討論纖維素的酶促解聚。F. Wendler等人於Cellulose (2011) 18：1165-1178中討論多醣混合纖維的形態。 US 2009/0004473 A1揭示包含實質量聚烯烴的萊纖纖維。WO 01/62845 A1揭示添加大量衍生自海洋植物及/或海洋動物殼的材料可能導致萊纖纖維的結晶度降低。H. Ebeling等人於Lenzinger Berichte 86 (2006) 124-131中揭示纖維素熔噴非織造物。

對於膠絲纖維，據顯示溶於NaOH的半纖維素加於該紡絲膠絲能達到纖維性質的改質(WO2014086883)。然而，這些改質總是伴隨著其他重要纖維性質例如韌性的降低。此等改質限於膠絲製程，並且根本不適用於萊纖纖維。 使用直接溶劑NMMO不包括以工業規模添加任何額外的水和NaOH。

已經有人嘗試藉由使用富含半纖維素的木漿來改變纖維性質。大多數出版物以實驗室規模處理除NMMO以外的離子液體。只有少數出版物與NMMO的萊纖製程相關。Zhang等人(Polymer Engineering and Science, 2007, 47, 702-706及Journal of Applied Polymer Science, 2008, 107, 636-641)描述具有較高半纖維素含量的萊纖纖維。作者假定該纖維趨向於顯示出增強的纖維抗原纖化能力、較低的結晶度及較好的可染性。他們還假設拉伸強度僅稍微降低，並且紡絲原液(spinning dope)中較高的半纖維素濃度可使纖維性能進一步提高。
Zhang等人於論文中描述的纖維是用無法以工業品質製造萊纖纖維的實驗室設備製造的。因此，與於反映市場用途的纖度之生產規模製造的纖維相比，預期不是藉由充分拉伸和充分後處理製造的這些纖維將會顯示不同的結構和性質。此外，該論文中並沒有提供關於該萊纖纖維剖面上或三層剖面結構上的半纖維素分佈的資料。

就這點而言，已知對於膠絲纖維來說，半纖維素含量的提高導致該纖維表面的半纖維素含量的富集，伴隨著該半纖維素含量朝向該纖維芯的快速降低(Schild and Liftinger Cellulose 2014 21:3031–3039)。
迄今為止尚無人對標準萊纖纖維進行過研究，但是假設纖維素纖維的作用相似。

本發明的目的

有鑑於對以纖維素原料為主的纖維的需求日益增加，並且考慮到上述膠絲製程的缺點，本發明的目的在於提供具有改進性質的纖維素為主的纖維。特別地，提供具有提昇的WRV及/或降低的結晶度之纖維將是有益的，較佳地同時保持萊纖纖維實質程度的有益機械性質。

因此，發明人提供如申請專利範圍第1項所界定的纖維、如申請專利範圍第12項所述的纖維製造方法以及如申請專利範圍第17項所界定的含有該纖維的產物。較佳的具體實例係描述於各個從屬申請專利範圍以及說明書中。

特別地，本發明提供以下具體實例，其將於於下文中做進一步解釋並且舉例說明。
1.) 一種萊纖纖維，其具有於纖維剖面上增大的多孔性結構及40%或更低的結晶度。
2.) 如具體實例1之萊纖纖維，其具有70%或更高的WRV。
3.) 如具體實例1或2之萊纖纖維，其使用螢光染色染料於整個纖維剖面上進行整體染色。
4.) 如前述具體實例中任一項之萊纖纖維，其中用於纖維形成的木漿包含纖維素和半纖維素，其半纖維素含量至少為7重量%。
5.) 如具體實例1至4中任一項之萊纖纖維，其具有6.7 dtex或更小的纖度，例如2.2 dtex或更小，更佳為1.3 dtex或更小。
6.) 如具體實例1至5中任一項之萊纖纖維，其係由具有7重量%或更高而且25重量%或更低的半纖維素含量之木漿製造而成。
7.) 如具體實例1至6中任一項之萊纖纖維，其中該半纖維素包含125：1至1：3的C5/木聚醣(xylan)對C6/甘露聚醣(mannan)比率，較佳為25：1至1：2。
8.) 如具體實例6或7中任一項之萊纖纖維，其中該木漿包含6重量%或更多的木聚醣，較佳為8重量%或更多，更佳為12重量%或更多，及/或3重量%或更多的甘露聚醣，較佳為5重量%或更多的甘露聚醣及/或1重量%或更少的甘露聚醣。
9.) 一種製造如具體實例1至8中任一項之纖維的木漿之用途，其中該木漿具有7重量%或更高而且25重量%或更低的半纖維素含量。
10.) 如具體實例9之用途，其中該半纖維素包含125：1至1：3的C5/木聚醣對C6/甘露聚醣比率，較佳為25：1至1：2。
11.) 如具體實例9或10中任一項之用途，其中該木漿包含5重量%或更多的木聚醣，較佳為8重量%或更多，更佳為10重量%或更多，及/或3重量%或更多的甘露聚醣，較佳為5重量%或更多的甘露聚醣及/或1重量%或更少的甘露聚醣。
12.) 一種製造如具體實例1至8中任一項之萊纖纖維之方法，其利用直接溶解製程(direct dissolution process)。
13.) 如具體實例12之製造萊纖纖維之方法，其利用氧化胺製程(amine oxide process)，其中該氧化胺水溶液與該木漿形成纖維素懸浮物及可成形溶液(shapeable solution)，該可成形溶液經過清洗及預處理步驟之後於獲取該萊纖纖維的紡絲浴(spin bath)中成形並且凝聚。
14.) 如具體實例13之製造萊纖纖維之方法，其利用水性三級氧化胺，較佳為水性NMMO。
15.) 如具體實例12至14中任一項之方法，其中該紡絲溶液含有以所含的纖維素及半纖維素的總重量為基準計半纖維素含量高於10重量%的木漿。
16.) 如前述具體實例中任一項之萊纖纖維、用途或方法，其中該木漿具有300至440 ml/g的掃描黏度(scan viscosity)。
17.) 一種產物，其包含如具體實例1至8或16中任一項之萊纖纖維或如具體實例12至16中任一項所製造之纖維。
18.) 如具體實例17之產物，其中該產物係非織造織物。
19.) 如具體實例17及/或18之產物，其係選自薄綢及紙巾。

如申請專利範圍第1項所界定的，根據本發明的纖維係與標準萊纖纖維相比，具有新穎剖面結構的萊纖纖維。儘管保持了從標準萊纖纖維中已知的三層結構，但是與標準萊纖纖維相比，至少該內側芯層顯示提昇的孔隙率。如本文所用的措辭提昇的孔隙率是指如本文所述的新穎纖維確實顯示與標準萊纖維不同的染色性質的事實。儘管後者僅允許外側兩層的染色，但是根據本發明的新穎纖維可用螢光染料於整個剖面上染色。重要的是在此背景下認識到，該新穎結構不是藉由使用特定添加物達成，例如海洋植物或海洋動物衍生材料的合成聚合物。
使用如實施例5中所述的方法將該纖維的整個剖面染色的可能性可看出新穎性質的定量測量。根據本發明的纖維顯示經過24小時或更短之後於整個剖面上的染色結果(使用如實施例5所述的方法)，較佳為12小時或更短，又更佳為6小時或更短，例如3小時或更短。
於具體實例中，該表面層也可為較薄及/或該孔徑(就標準萊纖纖維來看通常於2至5 nm範圍中)可為更大。

如申請專利範圍第1項所界定的，根據本發明的纖維係萊纖纖維。
該萊纖製程於此技藝中眾所周知並且關於纖維素木漿或其他以纖維素為主的原料於極性溶劑(舉例來說N-甲基嗎啉N-氧化物[NMMO，NMO]或離子液體)中的直接溶解製程。在商業上，該技術用於製造一系列纖維素人造短纖維(在市場上可自Lenzing AG，Lenzing，Austria以註冊商標TENCEL®或TENCEL™購得)，其廣泛用於紡織和非織造工業。其他來自萊纖技術的纖維素體也已經有人製造出來。
根據此方法，以所謂的乾濕紡絲製程藉由成形機具擠出該纖維素的溶液，並且將該模塑溶液引導舉例來說經過空氣間隙進入沉澱浴，在那裡藉由該纖維素的沉澱獲得模塑體。經過進一步的處理步驟之後，清洗模製品並且視需要地乾燥。
此萊纖纖維於此技藝中眾所周知，而且其一般製造方法係舉例來說揭示於US 4,246,221而且其分析於BISFA (國際人造纖維標準化局)的出版品“Terminology of Man-Made Fibres ”, 2009年版中。在此以引用的方式將這兩篇參考文獻併入本文中。

本文使用的措辭萊纖纖維界定了由此製程獲得的纖維，因為已經發現到根據本發明的纖維與舉例來說從熔噴製程獲得的纖維大不相同，即使利用於纖維素木漿或其他以纖維素為主的原料於極性溶劑(舉例來說N-甲基嗎啉N-氧化物[NMMO，NMO]或離子液體)中的直接溶解製程來製造起始材料也是如此。

本文所用的術語半纖維素是指該領域之習知技藝者已知的材料，其存在於木材及其他纖維素原料中，例如一年生植物，亦即通常從中獲取纖維素的原料。半纖維素係以由戊糖及/或己糖(C5及/或C6-糖單元)構成的分支短鏈多醣類的形態存在於木材及其他植物中。主要構建單元係甘露糖、木糖、葡萄糖、鼠李糖及半乳糖。多醣類的骨幹可由唯一單元(例如木聚醣)或二或更多單元(例如甘露聚醣)組成。側鏈由阿拉伯糖基、乙醯基、半乳糖基及O-乙醯基以及4-O-甲基葡醣醛酸基組成。精確的半纖維素結構於木材物種內有顯著變化。由於存有側鏈，半纖維素顯示出比纖維素低許多的結晶度。眾所周知的是甘露聚醣主要與纖維素結合而且木聚醣與木質素結合。總之，半纖維素影響纖維素-木質素聚集體的親水性、可接近性及降解性質。於木材及木漿的加工期間，側鏈被裂解並且使聚合度降低。該領域之習知技藝者已知的並且如本文所用的措辭半纖維素包含天然狀態的半纖維素、藉由普通加工降解的半纖維素及藉由特殊製程步驟(例如衍生化)化學改質的半纖維素以及短鏈纖維素及其他聚合度(DP)高達500的短鏈多醣。

較佳用於本發明的木漿如本文所述確實顯示出高含量的半纖維素。與用於製備標準萊纖纖維的標準低半纖維素含量木漿相比，根據本發明使用的較佳木漿確實也顯示出其他差異，這些差異概述如下。

與標準木漿相比，本文所用的木漿顯示出更蓬鬆的外觀，其於研磨之後(在製備用於形成萊纖製程的紡絲溶液的起始材料期間)在高比例的較大顆粒存在下產生。結果，總體密度比具有低半纖維素含量的標準木漿更低許多。此低總體密度需要順應劑量參數(例如來自至少二存儲裝置的劑量)。此外，根據本發明使用的木漿更難以用NMMO浸漬。這可藉由根據Cobb推估法評估浸漬性質看出。儘管標準木漿的Cobb值通常大於2.8 g/g (根據DIN EN ISO 535，順應使用78% NMMO水溶液於75°C下加上2分鐘的浸漬時間而測定)，但是本發明所用的木漿確實顯示出約2.3 g/g的Cobb值。這需要於紡絲溶液製備期間進行調整，例如增長的溶解時間(例如WO 9428214及WO 9633934中解釋的)及/或溫度及/或於溶解期間增加的灼傷(例如WO 9633221、WO 9805702及WO 9428217)。這確保了紡絲溶液的製備，使得本文所述的木漿能用於標準萊纖紡絲製程。

於本發明之一較佳具體實例中，如本文所述之用於製備萊纖產物，較佳為纖維，的木漿之掃描黏度係於300至440 ml/g，尤其是320至420 ml/g，更佳為320至400 ml/g的範圍中。該掃描黏度係根據SCAN-CM 15：99於銅乙二胺溶液(cupriethylenediamine solution)中測定，該方法係該領域之習知技藝者已知並且可於市售可得的裝置上進行，例如可自psl-rheotek購得的裝置Auto PulpIVA PSLRheotek。該掃描黏度係影響特別是該木漿加工以製備紡絲溶液的重要參數。即使二木漿似乎與該萊纖製程的原料有很大的相似性，但是不同的掃描黏度將導致加工期間完全不同的表現。於像該萊纖製程這樣的直接溶劑紡絲製程中，該木漿依原樣溶解於NMMO。與黏液絲製程相比，不存在熟成步驟，其中該纖維素的聚合度根據該製程的需要進行調整。因此，該原料木漿的黏度規格通常係於小範圍內。否則，可能會出現生產期間的問題。根據本發明，已發現若該木漿黏度如上所界定是有益的。較低的黏度會折損該萊纖產物的機械性質。特別是較高的黏度可能導致該紡絲原液的黏度較高，因此紡絲速度較慢。隨著較慢的紡絲速度，將獲得較低的拉伸比(draw ratio)，這顯著改變了該纖維結構及其性質 (Carbohydrate Polymers 2018, 181, 893-901; Structural analysis of Ioncell-F fibres from birch wood, Shirin Asaadia; Michael Hummel; Patrik Ahvenainen; Marta Gubitosic; Ulf Olsson, Herbert Sixta)。這將需要製程調整，並將導致設備產能的下降。採用具有此處界定的黏度的木漿可實現高品質產物的平滑加工及生產。

如本文所用，該措辭萊纖製程及萊纖技術關於纖維素木漿或其他以纖維素為主的原料於極性溶劑(舉例來說N-甲基嗎啉N-氧化物[NMMO、NMO]或離子液體)中的直接溶解製程。該技術用於製造一系列纖維素人造短纖維(在市場上可自Lenzing AG，Lenzing，Austria以註冊商標TENCEL®或TENCEL™購得)，其廣泛用於紡織和非織造工業。其他來自萊纖技術的纖維素體也已經有人製造出來。根據此方法，通常以所謂的乾濕紡絲製程藉由成形機具擠出該纖維素的溶液，並且將該模塑溶液引導舉例來說經過空氣間隙進入沉澱浴，在那裡藉由該纖維素的沉澱獲得模塑體。經過進一步的處理步驟之後，清洗模製品並且視需要地乾燥。用於製造萊纖纖維的製程係描述於例如US 4,246,221、WO 93/19230、WO 95/ 02082或WO 97/38153中。直到本案討論與先前技藝相關的缺點及本文所揭示並請求的新穎產物之獨特性質為止，在使用實驗室裝備(特別是於先前技藝中)或(半工業)試驗設備及商業纖維紡紗單元的上下文中，本發明應理解為與較大規模的設備/單元有關連，關於其各自的生產能力可以考慮如下：
半工業試驗設備：約1 kt/a
工業設備 ＞30 kt/a

上述任務和目的藉由該芯層的孔隙率被提昇的萊纖纖維來解決。由於特殊的結構，根據本發明的纖維顯示改善的性質，例如改善的可染性、提昇的酶降解性(enzymatic degradability)等等。
標準萊纖纖維目前由具有高α-纖維素含量及低非纖維素含量的高品質木漿，例如半纖維素，以工業方式生產。市售可得的萊纖纖維例如由Lenzing AG生產的TENCEL™纖維，對於非織造物及紡織品應用顯示出優異的纖維性質。

本發明藉由提供本文所述的萊纖纖維克服現有技術的缺點。

較佳地，這些係由半纖維素含量為至少7重量%的富含半纖維素的木漿製成。與上面討論的先前技藝的揭示內容相反，令人驚訝的是，對於本發明的萊纖纖維，此高半纖維素含量產生該萊纖纖維結構的芯層的提昇孔隙率，同時對該纖維的機械性質僅具有微小影響。同時，此提昇的原纖化趨向不需要先前技藝中認為必要的化學處理。因此，與標準萊纖纖維相比，本發明令人驚訝地在使用具有更高半纖維素含量的以纖維素為主的原料之時達成如上所述的任務。

如上所述，Zhang等人(Polym. Engin. Sci., 2007, 47, 702-706)描述具有較高半纖維素含量的纖維。該半纖維素被描述為於該纖維內作為增塑劑。作者認為半纖維素使纖維素鏈更容易對齊，這可能會導致較高的纖維密度。然而，與其結果相反，本發明由於具有較高的半纖維素含量而提供具有完全不同性質的纖維，特別是使該萊纖纖維的內芯層的孔隙率急劇提昇。對這些對比結果的一種可能解釋可能是，根據本發明的纖維是使用大規模生產設備所製造的纖維，而Zhang等人的論文所述的纖維是用無法以工業品質(舉例來說，拉伸比、生產速度及後處理不能反映放大的品質)製造萊纖纖維的實驗室設備製造的。因此，與生產(半)商業規模製造的纖維相比，未經充分的拉伸及充分的後處理製造之纖維顯示出不同的結構及性質。

該木漿中半纖維素的含量可為7重量%至25重量%，例如7至30、8至25、8至20、14至20，而且於具體實例中，10至15重量%。該半纖維素含量可根據此技藝已知的程序進行調整，但是也可根據其他來源所需的纖維性質將個別半纖維素添加到具有低原始半纖維素含量的高純度纖維素中。也可採用個別半纖維素的添加來調節該半纖維素含量的組成，舉例來說以調節該己糖對戊糖比率。

能夠製備根據本發明的纖維的木漿較佳顯示125：1至1：3，較佳為25： 1至1：2，例如10：1至1：1的C5/木聚醣對C6/甘露聚醣比率。該半纖維素含量可為7重量%或更高，較佳為10重量%或更高，而且於具體實例中為至多25重量%或甚至30重量%。於具體實例中，該木聚醣含量為5重量%或更高，例如8重量%或更高，而且於具體實例中為10重量%或更高。於具體實例中，無論是單獨或與上述半纖維素及/或木聚醣含量聯合，該甘露聚醣含量為3重量%或更高，例如5重量%或更高。於其他具體實例中，該甘露聚醣含量，較佳為與如上界定的高木聚醣含量聯合，可為1重量%或更低，例如0.2重量%或0.1重量%或更低。

根據本發明的纖維通常具有6.7 dtex或更小的纖度，例如2.2 dtex或更小，例如1.7 dtex或又更小，例如1.3 dtex或又更小，這取決於所欲的應用。若該纖維預定用於非織造應用，則1.5至1.8 dtex的纖度通常是合適的，而對於紡織應用，則較低的纖度例如1.2至1.5 dtex是合適的。然而，本發明也涵蓋具有更低許多的纖度的纖維，纖度的合適下限為0.5 dtex或更高，例如0.8 dtex或更高，而且於具體實例中為1.3 dtex或更高。此處揭示的這些上限值及下限值界定了0.5至9 dtex的範圍，而且包括藉由將任何一個上限值與任何一個下限值組合而形成的所有其他範圍。令人驚奇的是，本發明能於從非織造應用到紡織應用的整個應用範圍內形成具有所需纖度的纖維。

根據本發明的纖維較佳地顯示降低的結晶度，較佳為40%或更低。根據本發明的纖維較佳顯示70%或更高，更佳為75%或更高的WRV。本發明纖維的WRV的例示範圍，特別是與本文所述的結晶度值組合，為72%至90%，例如75%至85%。根據本發明的纖維沒顯示任何硫磺氣味，所以克服了膠絲纖維的嗅覺缺陷，而諸如WRV和工作容量的性質使得本發明的纖維能用作膠絲替代纖維。

根據本發明的纖維，單獨或與上述請求的纖維偏好的特徵的任何組合，具有40%或更低，更佳為39%或更低的結晶度。特別是用於非織造應用的纖維確實較佳地具有低結晶度，舉例來說39至30%，例如38至33%。然而，本發明不限於這些示範結晶度值。如以上說明的，與標準萊纖纖維相比，根據本發明的纖維確實顯示出40%或更低的降低的結晶度。

根據本發明的纖維可根據該領域之習知技藝者已知的標準萊纖製程，利用採用纖維素溶液的萊纖技術及採用沉澱浴的紡絲製程來製備。重要的是該製程根據大規模加工方法採用處於平衡狀態的溶液，因為這增強了與本發明相關的性質和結構，而不會犧牲機械性質至對預期的最終用途有害的程度。

根據本發明的纖維於具體實例中顯示該纖維剖面上的新穎類型半纖維素分佈。而對於標準萊纖纖維，該半纖維素係集中於該纖維的表面區內；根據本發明的纖維確實顯示於該纖維的整個剖面上的半纖維素的均勻分佈。此分佈增強該纖維的功能性，因為半纖維素將提昇舉例來說對具有匹配化學反應性的其他添加物的黏合性質。此外，該半纖維素的均勻分佈也可有助於穩定根據本發明的纖維的新穎結構，該結構包含於該表面層中的較大細孔體積及多孔性芯層。此新穎的結構增強了其他分子例如染料或水分的吸收及保留，並且也有助於更快的降解，特別是生物(酶性)降解。

根據本發明的纖維可用於各種應用，例如非織造織物還有紡織品的製造。根據本發明的纖維可用作所需產物的唯一纖維或其可與其他類型的纖維混合。混合比可取決於所需的最終用途。若需要舉例來說具有提昇的著色及保色性的非織造或紡織產物，則相對於根據先前技藝的其他纖維，根據本發明的纖維可存有更高的量，以確保所需的性質，而於其他應用中，相對較低量的本發明纖維可能就足夠了。

就本案提及的參數而言，例如結晶度、掃描黏度等等，應理解的是如本文於說明書的一般部分概述及/或如以下實施例中概述的那樣確定其相同。在這方面，應理解的是本文關於纖維界定的參數值及範圍是指用衍生自木漿並且僅含有通常添加到紡絲原液的添加物(例如加工助劑)以及其他添加物(例如消光劑(TiO₂ ，其添加量通常為0.75重量%)，總量至多為1重量% (以纖維重量為基準計)，之纖維來測定的性質。本文報導的獨特又特殊的性質係纖維本身的性質，而不是藉由添加特定添加物及/或後紡絲處理(例如原纖化改善處理等等)獲得的性質。
然而，普通熟悉此技藝者清楚的是，本文所揭示並請求的纖維可包含常用量的添加物，例如無機填料等等，只要這些添加物的存在對紡絲原液製備及紡絲操作沒有不利影響 。此添加物的類型以及各自的添加量係該領域之習知技藝者已知的。
通常，根據本發明的纖維不包含合成聚合物，特別是不含聚烯烴，因為這可能影響分解性質、纖維結構和性質以及因為不利於與降解產物問題相關的環境(微塑料顆粒等等)。此外，根據本發明的纖維通常不包含大量的額外組分，這些組分依上述意義不是常用的添加物。特別地，該纖維不包含衍生自海洋植物及/或海洋動物外殼的材料(即小於1重量%，較佳為小於0.5重量%，更佳為小於0.1重量%的量)。

實施例

實施例1：萊纖纖維製造及分析
使用具有不同半纖維素含量的3種不同類型的木漿製造3種不同的纖維(表1)。該萊纖纖維係根據WO 93/19230製造，將該木漿溶解於NMMO並且無論在不含及含有消光劑(0.75% TiO₂ )的情況下，將該木漿紡絲經過空氣間隙進入沉澱浴以收到纖度為1.3 dtex至2.2 dtex的纖維。

表1：用於萊纖纖維製造的不同木漿之糖含量

分析所製造的萊纖纖維的纖維性質。將結果彙總於表2。纖維1係由富含半纖維素的木漿1製造而且纖維2由富含半纖維素的木漿2製造。該標準萊纖(CLY)纖維係由標準萊纖參考木漿製造。亮光型表示沒有消光劑的紡織纖維，而消光纖維(dull fiber)含有以上已識別可用的消光劑。

表2：纖維性質 (根據BISFA定義測定的工作容量)

展現的結果顯示，根據本發明的纖維可於商業相關的纖維纖度範圍內製備，同時保持足夠的機械性質，特別是工作容量，以使這些纖維適合作為膠絲替代纖維。

實施例2：結晶度測量
使用含有Bruker MultiRAM FT-Raman光譜儀的FT/IR，利用於1064 nm和500 mW的釹釔雷射測量實施例1的纖維的結晶度。將該纖維壓成顆粒以獲得光滑的表面。四次測定，光譜解析度為4 cm^-1 ，分別進行100次掃描。使用化學計量學方法(用WAXS數據校準)進行測量結果的評估。
可看出與標準CLY纖維相比，本發明纖維(纖維1和2)的結晶度分別降低16%和15%。

表3：不同萊纖纖維的結晶度

實施例3：WRV測定(根據DIN 53814 (1974))
為了測定保水率值，將限定量的乾纖維加入專用離心管(有水的出口)。使該纖維於去離子水中溶脹5分鐘。然後使其於3000 rpm離心15分鐘，然後立即稱取濕纖維素的重量。於105℃下將該濕纖維素乾燥4小時，然後立即測定乾重。使用以下公式來計算該WRV：
WRV[%] =(m_f =濕質量, m_t =乾質量)
該保水率值(WRV)係測量值，表示離心之後水分滲透樣品留下多少水量。將該保水率值表示為相對於該樣品乾重的百分比。
表4中列出與參考纖維相比本發明纖維(纖維1和2)的保水率值，並且可觀察到與標準CLY纖維相比該WRV分別增加19%和26%。

表4：不同萊纖纖維的WRV

這些結果證明根據本發明的纖維顯示出使這些纖維適合作為膠絲替代纖維的WRV。

實施例4：取向和孔隙率
由富含半纖維素的木漿1製造的新纖維顯示較高的保水率值，這表示於整個纖維剖面上的孔徑和細孔數量增加。對於標準萊纖纖維，已知低WRV與高結晶度所描述的聚合物鏈非常高的取向相兼備。對於該新纖維，該結晶度也顯著降低，從而強調該聚合物鏈的較低取向並且產生增大的細孔體積。結果為具有1.3和1.7 dtex的不同纖度的不同纖維類型提供了驗證，因此效果與最終萊纖纖維的纖度或直徑無關。

實施例5：螢光染色(fluorescent staining)之比較
根據Abu-Rous的方法(J.Appl.Polym.Sci., 2007, 106, 2083-2091)用Uvitex BHT將實施例1纖維1亮光型纖維(1.3 dtex / 38 mm)、CLY標準亮光型纖維(1.3dtex / 38mm)以及標準膠絲標準亮光型纖維(1.3 dtex / 38 mm)進行染色。在浸漬於染料溶液中的不同間隔之後，於5分鐘至24小時的時段評估所得的纖維。由於該染料分子的大尺寸，滲透限於具有較大細孔體積的區域。可以從該纖維剖面的多孔結構四周的染料滲透程度得出結論。顏色的強度指示細孔和空隙的數量，其尺寸及該染料分子與纖維細孔的內表面的化學結合(chemical binding)。化學結合主要歸因於半纖維素和非結晶區域。令人驚奇的是，如圖1所示，根據本發明的纖維顯示出該纖維的整個剖面的快速且完全的染色。該纖維更容易被滲透，表明由於新纖維更大的孔徑和數量、實施例2所示的較低結晶度以及如實施例6所示在整個纖維剖面上的較高半纖維素含量而提昇的吸濕性(accessibility)。該膠絲纖維顯示長達3小時的染料吸收，其後沒有觀察到染料的進一步吸收。同時，染料吸收限於該膠絲纖維的外側區域。該標準萊纖纖維顯示出類似的性質，但是與該膠絲纖維相比，染色稍微更快且更強烈。然而，染色僅限於該纖維的殼層和中間層，而沒有染到該標準萊纖纖維的緻密密實芯層。

表6：染色的時間和程度的比較

實施例6：酶促剝離(enzymatic peeling)
對實施例1所評估的萊纖纖維進行根據Sjöberg等人(Biomacromolecules 6:3146-3151, 2005)的酶促剝離試驗。從Schild和Liftinger的論文(2014)挑選具有7.5%提高的木聚醣含量的膠絲纖維以供比較。此木聚醣含量接近該新纖維的木聚醣含量6.9%。該測試使關於該纖維，特別是木聚醣，的剖面上的半纖維素分佈之數據能產生(藉由HPLC測定)，包括與不同密度和層結構有關的資料(因為更緻密的層顯示更慢的響應以及層的孔徑較小)。
該標準萊纖纖維(1.3 dtex / 38 mm亮光型)以及富含木聚醣的膠絲纖維(1.3 dtex / 40 mm亮光型)顯示緩慢的剝離速率(圖2)。由於較緻密的芯導致延長的剝離時間，使此效果又更加明顯。同時，測定的木聚醣釋放相當於纖維表面處具有高半纖維素含量而且朝向該芯濃度急劇降低的纖維(圖3)。與此相反地，根據本發明的纖維顯示對應於整個剖面上具有均勻的半纖維素含量分佈的纖維結構之剝離特性。此外，剝離得更快許多。這又更令人驚訝而且是全新的，因為用富含木聚醣的膠絲纖維無法達成這種現象。由於更快的剝離速率，可總結得知新纖維具有更多孔性的芯和表面層，其具有增大的孔徑和細孔數量及於整個纖維剖面上均勻分佈的木聚醣。

圖1顯示經過螢光染色之後根據本發明的纖維與標準萊纖纖維及標準膠絲纖維相比的比較結果。根據本發明的纖維顯示於該纖維的整個剖面上染色區域的均勻分佈，而該標準萊纖纖維僅顯示該纖維的外側鞘部分的表面染色。該標準萊纖纖維對比地描繪未染色的芯。

圖2顯示酶促剝離(enzymatic peeling)的速度，而且圖3顯示與標準萊纖纖維和富含木聚醣的膠絲纖維相比，該纖維剖面上的木聚醣分佈。根據本發明的纖維的半纖維素濃度於該纖維剖面上幾乎恆定，而該標準萊纖纖維的濃度從殼體到芯迅速降低。對於富含木聚醣的膠絲纖維觀察到相同的情況。

Claims (19)

1. 一種萊纖纖維，其具有於纖維剖面上增大的多孔性結構及40%或更低的結晶度。
2. 如申請專利範圍第1項之萊纖纖維，其具有70%或更高的WRV。
3. 如申請專利範圍第1或2項之萊纖纖維，其使用螢光染色染料於整個纖維剖面上進行整體染色。
4. 如前述申請專利範圍中任一項之萊纖纖維，其中用於纖維形成的木漿包含纖維素和半纖維素，其半纖維素含量至少為7重量%。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之萊纖纖維，其具有6.7 dtex或更小的纖度，較佳為2.2 dtex或更小，又更佳為1.3 dtex或更小。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之萊纖纖維，其係由具有7重量%或更高而且25重量%或更低的半纖維素含量之木漿製造而成。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之萊纖纖維，其中該半纖維素包含125：1至1：3的C5/木聚醣對C6/甘露聚醣比率，較佳為25：1至1：2。
8. 如申請專利範圍第6或7項中任一項之萊纖纖維，其中該木漿包含6重量%或更多的木聚醣，較佳為8重量%或更多，更佳為12重量%或更多，及/或3重量%或更多的甘露聚醣，較佳為5重量%或更多的甘露聚醣及/或1重量%或更少的甘露聚醣。
9. 一種用於製造如申請專利範圍第1至8項中任一項之纖維的木漿之用途，其中該木漿具有7重量%或更高而且25重量%或更低的半纖維素含量。
10. 如申請專利範圍第8項之用途，其中該半纖維素包含125：1至1：3的C5/木聚醣對C6/甘露聚醣比率，較佳為25：1至1：2。
11. 如申請專利範圍第9或10項中任一項之用途，其中該木漿包含5重量%或更多的木聚醣，較佳為8重量%或更多，更佳為10重量%或更多，及/或3重量%或更多的甘露聚醣，較佳為5重量%或更多的甘露聚醣及/或1重量%或更少的甘露聚醣。
12. 一種製造如申請專利範圍第1至8項中任一項之萊纖纖維之方法，其使用直接溶解製程(direct dissolution process)。
13. 如申請專利範圍第12項之製造萊纖纖維之方法，其使用氧化胺製程(amine oxide process)，其中該氧化胺水溶液與該木漿形成纖維素懸浮物及可成形溶液(shapeable solution)，該可成形溶液經過清洗及預處理步驟之後於獲取該萊纖纖維的紡絲浴中成形並且凝聚。
14. 如申請專利範圍第13項之製造萊纖纖維之方法，其使用水性三級氧化胺，較佳為水性NMMO。
15. 如申請專利範圍第12至14項中任一項之方法，其中該紡絲溶液含有以所含的纖維素及半纖維素的總重量為基準計半纖維素含量高於10重量%的木漿。
16. 如前述申請專利範圍中任一項之萊纖纖維、用途或方法，其中該木漿具有300至440 ml/g的掃描黏度(scan viscosity)。
17. 一種產物，其包含如申請專利範圍第1至8或16項中任一項之萊纖纖維或如申請專利範圍第12至16項中任一項所製造之纖維。
18. 如申請專利範圍第17項之產物，其中該產物係非織造織物。
19. 如申請專利範圍第17或18項之產物，其係選自薄綢及紙巾。