本发明涉及莱塞尔(lyocell)短纤维。

莱塞尔纤维是一种纤维素纤维，它由纤维素在有机溶剂特别是 含水叔胺氧化物中的溶液纺制。现在，N-甲基-吗啉-N-氧化物 (NMMO)是制备莱塞尔纤维的工业用溶剂。

制备标准莱塞尔纤维的方法是众所周知的，例如参见 US4,246,221或WO 93/19230等。这种方法称为“胺-氧化物法”或“莱 塞尔法”。

莱塞尔短纤维是将多根(连续)丝切断得到的产物，所述丝通过使 纤维素溶液纺丝通过喷丝板并使纺制的丝沉淀而得到。

通常，莱塞尔纤维的横截面形状基本上是圆的。这不同于展示 一定锯齿状横截面形状的标准粘胶纤维。

已提出了各种方法来制备具有确定非圆形横截面形状的纤维素 纤维。例如，EP 0 301 874 A公开了制备所谓多叶形纤维素短纤维的 方法。WO 04/85720中公开了使纺丝溶液纺丝通过具有多叶形喷丝孔 的喷丝板而制备纤维素短纤维的另一方法。GB-A-2 085 304中也提 到了“Y”形横截面的纤维素纤维。

JP-A61-113812和出版物“Verzug，Verstreckung und Querschnittsmodifizierung beim Viskosespinnen”，Treiber E.， Chemiefasern 5(1967)344-348公开了使喷丝溶液挤出通过具有多叶 形喷丝孔的喷丝板而制备(连续)纤维素丝。

所有以上参考文献都局限于通过粘胶法制备纤维素纤维。粘胶 纤维与莱塞尔纤维在其物理和纺织性能上非常不同。

EP 0 574 870 A中提到了“Y”形莱塞尔纤维的制备。

JP 10-140429 A公开了再生纤维素纤维，其通过使粘胶溶液纺丝 通过喷丝板而制备，所述喷丝板具有相邻排列的成纤细孔。使溶液 纺丝通过喷丝板后，将挤出通过这些成纤细孔的丝熔化形成具有不 规则横截面形状的纤维。

本发明一个目标是提供具有确定非圆形横截面形状的莱塞尔短 纤维。

这个目标通过由多根切断丝组成的莱塞尔短纤维实现，所述短 纤维的特征在于至少部分所述切断丝的整体横截面形状为双丝或复 丝横截面形状，所述形状通过使两个或多个纤维横截面形状名义上 部分重叠而获得。

就本发明而言，术语“双丝或复丝”横截面形状是指通过使两个 或多个纤维横截面形状名义上部分重叠获得的横截面形状。

即双丝横截面形状为通过使两个纤维横截面形状部分重叠获得 的形状。三丝横截面形状为通过使三个纤维横截面形状部分重叠获 得的形状，以此类推。相对部分重叠的单个横截面形状，这种得到 的横截面形状将在下文中称为“整体横截面形状”。

如果下文中使用“短纤维的横截面形状”等术语，应理解为是指 组成本发明短纤维的丝的整体横截面形状。

在优选的实施方案中，至少部分、优选全部所述部分重叠的横 截面形状基本上为圆形。

因此，该优选实施方案中双丝或多丝横截面形状具有数个弓形 部分，即圆形没有重叠的那些区段。此外，所述双丝或多丝横截面 形状在圆形名义上重叠的那些部分具有凹口或缺口。

所述两个或多个部分重叠的圆形可具有基本相同的直径。或 者，一个或多个所述部分重叠圆形的直径可比剩余的重叠圆形的直 径大。这意味着整体所得横截面形状由部分重叠的较小和较大圆形 的混合体组成。

正如下面将继续更详细描述的，本发明的莱塞尔短纤维可通过 使纤维素溶液纺丝通过喷丝板制备，其中至少部分所述喷丝孔由两 个或多个相邻的细孔组合组成，从而当溶液挤出通过所述细孔时， 从所述细孔挤出的丝部分熔化形成一根粘结丝。

这意味着：为了制备其中短纤维的双丝或复丝横截面形状为上 述部分重叠的较小和较大圆形的混合体的莱塞尔短纤维，可将纤维 素溶液挤出通过一定几何排列、直径不同的相邻圆形细孔。

这不仅得到已经定义的特定的整体横截面形状，而且这种发明 性短纤维具有惊人的高卷曲值。

不希望局限于任何理论，相信该发明性短纤维的高卷曲来自于 以下因素：在气隙中一定的总挤出速率和一定的总拉伸比下，如果 将丝从直径不同的纺丝细孔挤出，那么一起融化形成粘结丝的所得 单丝具有不同拉伸性能，在粘结丝中产生一定量的自然张力并由此 导致自然卷曲。

优选实施方案中，本发明纤维的整体横截面形状为使两个基本 圆形名义上重叠而产生的双丝横截面形状。

另一优选实施方案中，所述整体横截面形状为使三个基本圆形 名义上重叠而产生的三丝横截面形状。

所述三个重叠的圆形可排列成一行或三角形。所述三角形优选 可为基本等腰三角形。

另一优选实施方案中，所述整体横截面形状为使四个基本圆形 名义上重叠而产生的四丝横截面形状。

所述四个重叠的圆形可任选排列成一行、正方形、平行四边形 或菱形，或三角形，其中一个所述圆形形成所述三角形的中心。

包含上述具有双丝、三丝或四丝横截面形状的丝的莱塞尔短纤 维的线密度(decitex)可为0.5-8dtex(分特)。这种线密度的短纤维特别 可用于纺织应用。吸水产品领域或纤维填充或地毯领域中，本发明 短纤维的使用线密度可达40dtex以上。

本发明短纤维的整体横截面形状还可为使五个以上，优选五个 或七个基本圆形名义上重叠而产生的复丝横截面形状。在此实施方 案中，纤维的线密度通常超过6dtex。

本发明短纤维的至少一个部分重叠的横截面形状可为非圆形横 截面形状。

即本发明短纤维的丝组分的整体横截面形状可为部分重叠的圆 形和非圆形横截面形状的混合体，或其甚至可只由部分重叠的非圆 形横截面形状组成。

所述非圆形横截面形状可为多叶形，优选三叶形或三角形。

本发明短纤维的一个特别优选实施方案的特征在于基本上所有 切断丝都具有基本相同的整体横截面形状。

该优选实施方案的短纤维具有相当均匀的性能：横截面形状和 由此获得的各种物理和纺织性能。

另一实施方案中，组成本发明莱塞尔短纤维的丝可至少部分为 中空双丝或复丝横截面形状。中空结构可通过如下获得：选择纺丝 细孔尺寸和距离等纺丝参数，使得挤出的单丝不完全融化，而是在 形成的粘结丝中心留下间隙。

出乎意料地发现：本发明莱塞尔短纤维的抗张强度比相同线密 度的同类标准莱塞尔短纤维高许多。特别是，本发明的莱塞尔短纤 维在调湿状态下的纤维抗张强度比相同线密度的对照莱塞尔短纤维 高至少15％，优选至少20％，其中所述对照莱塞尔短纤维的所有切 断丝具有基本圆形横截面。

此外，本发明莱塞尔短纤维具有惊人的高弯曲刚度。

特别是，本发明莱塞尔短纤维的与线密度相关的弯曲刚度为至 少0.5mN.mm2/tex2，优选超过0.6mN.mm2/tex2。

弯曲刚度通过本发明申请人建立的方法测定。测定值表现为以 线密度为基础，在一定线性测量范围内力轨迹的斜率。

为了进行测量，将经调湿的丝夹入夹杆上并用切断设备精确切 成长度为5mm。通过电力机械传动使夹杆以恒定速度向上移动。从 而，将纤维压到小感应板上，所述感应板用作应力传感器。纤维越 硬，测得的力越高。

由于不可能校正，不能给出有效力来计算弯曲硬度。然而，可 能在特定测量范围内对纤维进行相对比较。从而，在测定的力轨迹 的线性测量范围内测定斜率，并使其与纤维的线密度相关。

本发明制备莱塞尔短纤维的方法包括如下步骤：

-将纤维素溶解于含水叔胺氧化物中的溶液挤出通过具有多个喷 丝孔的喷丝板，由此形成丝

-引导所述丝通过气隙进入凝固浴

-在所述气隙中拉伸所述丝

-在所述气隙中将空气吹到所述丝上

-使所述丝在所述凝固浴中凝固

-将所述凝固丝切断以形成切断丝，

且其特征在于：

-至少部分所述喷丝孔由两个或多个相邻的细孔组合组成，从而 当将所述溶液挤出通过所述细孔时，从所述细孔挤出的丝部分 融化而形成粘结丝。

出乎意料地发现：如果将在NMMO中的纤维素溶液挤出通过上 述喷丝板，那么得到具有非常均匀、可重现的双丝或复丝横截面形 状的粘结丝。

本发明方法中，优选至少部分，更优选所有所述喷丝细孔为圆 形。所有所述细孔可具有相同直径。

或者，一个或多个所述细孔的直径可比剩余细孔的直径大。这 种情况下，得到的横截面为如上所述的部分重叠的较小和较大圆形 的混合体。较大直径细孔与较小直径细孔的横截面面积之比优选为 1:1-16:1，优选1.6:1-2.7:1。

另一优选实施方案中，所述喷丝孔由两个细孔组成，各细孔为 圆形。

所述喷丝孔还可由三个细孔组成，各细孔为圆形。所述三个细 孔可排列成一行，得到扁平、长方形的粘结丝整体横截面形状。

此外，所述三个细孔可排列成三角形，优选等腰三角形。如果 所有纺丝细孔的直径相同，或特别是，如果等腰三角形两相等边的 交点上细孔的直径大于其它两个细孔，那么所得粘结丝整体横截面 将具有玩具“泰迪熊”的形状，两个部分重叠的圆形形成熊的“耳 朵”，从等腰三角形两相等边的交点上细孔纺出的丝的圆形状形成 “脸”。

所述喷丝孔还可由四个细孔组成，各细孔为圆形。

四个细孔可排列成一行，同样得到扁平、长方形的粘结丝整体 横截面形状。

或者，所述四个细孔可排列成正方形、平行四边形或菱形。如 果所有纺丝细孔的直径相同，那么所得粘结丝的整体横截面形状将 分别类似正方形、平行四边形或菱形。

所述四个细孔还可排列成三角形，其中一个所述细孔形成所述 三角形的中心。同样，根据所用纺丝细孔的直径，可能得到三角形 或玩具“泰迪熊”般的形状。

所述喷丝孔还可由五个或更多细孔、优选五个或七个细孔组 成，每个细孔为圆形。当然，细孔可能为许多种不同几何排列，得 到多种不同粘结丝横截面，下面将参考附图更详细地将其显示。

通过以上描述显而易见的是，粘结丝的整体横截面形状不仅依 赖于所述喷丝孔中所用喷丝细孔的数目和几何排列，还与细孔直径 大小非常有关。即通过改变细孔直径或通过提供不同直径细孔的几 何排列，将大大影响所得粘结丝横截面形状。

本发明另一实施方案中，至少一个所述细孔为非圆形。所述非 圆形可为多叶形，优选三叶形或三角形。

优选，所有所述喷丝孔由在细孔的几何排列、形状和尺寸上相 同的细孔组合组成。即，在这个实施方案中，所有细孔组合具有相 同几何排列，且就所有组合而言所述排列内各细孔尺寸和形状都相 同。通过这个实施方案发现：可能得到具有基本相同的双丝或复丝 横截面形状的粘结复丝。相当出乎意料地是：这种均匀、可重现丝 (和短纤维)横截面可通过胺氧化物或莱塞尔法获得。

如果通过均匀喷丝孔纺丝，这些可能优选排列成平行的多行。 各所述行内，所有细孔组合可相互基本平行取向。

此外发现：如果将在气隙中吹到所述丝上的空气以特定方向引 导到所述丝上，喷丝细孔的几何排列及其各尺寸和形状可在粘结丝 中得到最佳重现：

-如果所述细孔成行排列，吹风方向应优选基本平行于所述行的 方向

-如果所述细孔成三角形排列，吹风方向应优选基本平行所述三 角形的一条基线

-如果所述细孔成正方形排列，吹风方向应优选基本平行于所述 正方形的一条基线

-如果所述细孔成其它几何排列，吹风方向应优选基本平行于所 述排列主取向轴方向。

下面参考附图给出几种几何排列的主取向轴实例。

所述细孔组合中所述细孔直径可为35-200μm。如果是非圆形细 孔，术语“直径”是指可外切围绕所述非圆形状的圆的直径。正如已提 到的，不同直径的细孔可用于一个细孔组合中。

所述细孔组合中一个细孔中心到相邻细孔中心的距离可优选为 100-500μm，优选150-250μm。技术人员可根据所需粘结丝整体横 截面形状调节此距离。通过正确调节各细孔之间的距离和各细孔直 径，可制备具有中空横截面形状的短纤维。

本发明的莱塞尔短纤维可用于各种最终用途，如医疗、卫生、 家用纺织品、技术和服装应用，特别是绷带、剖腹手术垫、床垫、 止血塞、卫生巾、揩布、失禁产品、枕头、小环结、毛巾、毛毯、 起绒织物、花缎、假缎、绝缘材料、聚合物、纸或混凝土的增强材 料、纺织品如针织或机织品、本色细平布、拉绒织物、丝光卡其、 棉般手感织物及其制备的服装。

特别地，本发明的莱塞尔短纤维可用于需要更硬、更挺爽、更 “棉般”手感或不同热和湿管理性能或不同光学的任何应用。

现在将通过附图和实施例对本发明优选实施方案进行描述。

附图简述：

图1图示了适于制备具有双丝横截面形状的丝的喷丝孔、优选 吹风方向和从所述喷丝孔纺制的丝的可能整体横截面形状。

图2A)和2B)图示了适于制备具有三丝横截面形状的丝的两种不 同喷丝孔，优选的吹风方向和从所述喷丝孔纺制的丝的可能整体横 截面形状。

图3A)-3C)图示了适于制备具有四丝横截面形状的丝的三种不同 喷丝孔，优选的吹风方向和从所述喷丝孔纺制的丝的可能整体横截 面形状。

图4A)-4B)图示了适于制备具有四丝横截面形状的两种其它喷丝 孔，优选吹风的方向和从所述喷丝孔纺制的丝的可能整体横截面形 状。

图5A)-5B)图示了适于制备具有由五个纤维横截面形状组成的横 截面形状的丝的两种不同喷丝孔，优选的吹风方向和从所述喷丝孔 纺制的丝的可能整体横截面形状。

图6A)-6B)图示了适于制备具有由五个纤维横截面形状组成的横 截面形状的丝的两种其它喷丝孔，优选的吹风方向和从所述喷丝孔 纺制的丝的可能整体横截面形状。

图7A)-7B)图示了适于制备具有由七个纤维横截面形状组成的横 截面形状的丝的两种不同喷丝孔，优选的吹风方向和从所述喷丝孔 纺制的丝的可能整体横截面形状。

图8A)-8D)显示了制备本发明短纤维的两个实施方案，所述短 纤维具有三丝横截面形状。

图9A)-9B)显示了制备本发明短纤维的另一实施方案，所述短纤 维具有三丝横截面形状。

图10显示了本发明的莱塞尔短纤维的三丝横截面形状。

图11显示了本发明另一莱塞尔短纤维的三丝横截面形状。

图12显示了本发明的莱塞尔短纤维的四丝横截面形状，所述短 纤维具有中空结构。

图1中，用于制备具有双丝横截面形状的莱塞尔短纤维的喷丝 孔由两个喷丝细孔组成(左侧)。所述细孔可具有相同或不同的直径。 任选较小细孔直径用较小圆表示，反之亦然(这适用于所有图1-7)。

图1右侧显示的阴影结构显示了通过左侧喷丝孔纺制的粘结丝 的两种可能整体横截面形状。如果两个细孔的直径相同，则得到由 两个部分重叠的较大圆组成的双丝横截面。如果两个细孔中一个的 直径较小，那么产生如图1右端显示的阴影结构的横截面形状，其 中一个较大圆与一个较小圆部分重叠。

图1中箭头显示了优选的吹风方向，应该将吹风以该方向引导 到挤出丝上，从而获得粘结丝横截面形状的重现性和均匀性最佳的 结果。

图2-7根据与图1相同的主要结构：左侧显示了喷丝板结构的 几何排列。从此向右显示了几种可能纤维横截面形状(阴影结构)，所 述横截面形状取决于各细孔直径(小或大)。此外，各图中标出了优选 的吹风方向。

因此，下面对图2-7仅给出几个评价：

图2A)显示了成一行的三丝横截面形状，假设使用相同直径的 细孔。吹风方向优选基本平行于所述行。

图2B)显示了成三角形结构的可能三丝横截面形状。特别是， 如果等腰三角形两相等边的交点的细孔较大(这在图2B中左侧三角 形细孔结构中用粗线指示)，则产生玩具“泰迪熊”般形状(中间的阴影 结构)。吹风方向优选基本平行于纺丝细孔三角形的基线。

图3A-3C)显示了各种整体四丝横截面形状。对于所有显示的实 施方案3A)-3C)，优选的吹风方向(用箭头指示)优选相同。图3A)(细 孔排列成列)的情况下，吹风方向优选平行于所述行。图3B)(细孔排 列成正方形)的情况下，吹风方向优选基本平行于所述正方形的一条 基线。图3C)的情况下，优选吹风方向基本平行于喷丝细孔几何排 列的主要取向轴。或者，优选吹风方向可基本平行于图3B)正方形的 主对角线，或图3C)的情况下，吹风方向可基本平行于所述细孔最高 点和最低点之间连线定义的轴。

图4A)和4B)中，所示几何排列的各主取向轴用虚线指示。取决 于各细孔直径，从所述细孔排列可获得的横截面形状是不解自明 的。图A)的阴影结构显示了中空横截面结构，所述结构可通过适当 选择四个喷丝细孔各自的距离获得。

图4A)和4B)的优选吹风方向基本平行于其中标出的主取向轴。

图5A)和5B)的情况相似，所述图显示了使溶液纺丝通过具有五 个相邻喷丝细孔的喷丝板而得到的横截面形状。

图6和7显示了其它实施方案，包括使溶液纺丝通过具有七个 相邻细孔的喷丝孔而得到的横截面形状(图7)，包括中空横截面形 状。

实施例：

实施例1：

图8和9展示了吹风方向对本发明可获得的短纤维横截面形状 的影响。

各种情况下，采用具有各种喷丝孔的喷丝板，所述喷丝孔各自 由三个排列成三角形的细孔组成。各孔中，两个细孔的直径为 80μm，一个细孔的直径为120μm。较大孔中心到相邻孔中心的距离 各自为250μm。

图8A、8B和9A分别显示了所用的各喷丝板结构和吹风方向。

所有其它纺丝参数恒定，唯一变化在于吹风方向(图8A)、8B)和 9A)中分别用箭头标示)。

与图9B)(显示图9A试验的结果)相比，从图8C)(显示图8A试 验的结果)和图8D)(显示图8B试验的结果)显然可见，采用图9A) 试验(即其中将风以基本平行于两个较小细孔定义的三角形的基线的 方向吹到丝上)获得纤维横截面形状的最佳均匀性和最初喷丝细孔结 构的重现性。

实施例2：

图10和11显示了本发明的莱塞尔短纤维的横截面形状，所述 短纤维从以上参考图8和9描述的喷丝板结构制备。

在110℃下使13％纤维素在NMMO中的标准纺丝溶液纺丝通 过所述喷丝板结构并引导通过长度约20mm的气隙。

将吹风引导到挤出丝上。吹风方向基本平行于两个较小喷丝细 孔定义的三角形基线(参见图9A)。

图10和图11都显示了所得丝的非常均匀横截面形状和玩具“泰 迪熊”般喷丝细孔结构的良好重现性。

实施例3：

为了制备图12中描绘的短纤维，采用各自具有四个细孔的喷丝 孔。各细孔的直径为100μm。一个细孔中心到其相邻细孔的距离为 500μm。所述细孔排列成偏菱形。将吹风以基本平行于所述偏菱形 的主取向轴的方向引导到纺制丝上(参见图4A)。在120℃下使 12.3％纤维素在NMMO中的标准纺丝溶液纺丝通过所述喷丝板结构 并引导通过长度约20mm的气隙。

从图12显然可见，所得短纤维显示了优异的均匀横截面形状并 具有非常可重现的中空结构。

实施例4：

采用一组恒定纺丝参数，制备了线密度不同的、具有基本圆形 横截面的标准莱塞尔短纤维和具有三丝横截面形状的莱塞尔短纤维 (分别从具有实施例1和图8、9所述孔的喷丝板纺制)。下表比较了 所得纤维的纤维抗张强度：

表1

  喷丝板结构 所用浆粕 线密 度 (dtex) 纤维抗张强度 (调湿状态) cN/dtex 纤维伸长 (调湿状态) (％) 纤维种类 圆形 Bacell* 3.3 35.5 14.5 莱塞尔-标准 参见实施例1 Bacell 3.3 40.2 9.9 莱塞尔三丝-“泰 迪熊” 圆形 Bacell 6.7 31.3 12.4 莱塞尔-标准 参见实施例 1 Bacell 6.7 36.5 11.0 莱塞尔三丝-“泰迪 熊” 圆形 KZO3** 6.7 23.7 9.60 莱塞尔-标准 参见实施例 1 KZO3 6.7 30.7 11.20 莱塞尔三丝-“泰迪 熊” 参见实施例1 KZO3 18.7 23.3 9.8 莱塞尔三丝-“泰迪 熊”

*Bacell是产自Bahia Brasil的TCF漂白的桉树硫酸盐浆粕。

**KZO3是产自Lenzing AG的TCF漂白的山毛榉亚硫酸盐浆粕。

可容易看出：本发明的莱塞尔短纤维的纤维抗张强度比具有相 同线密度的标准莱塞尔纤维高许多。

实施例5：

将分别采用参考实施例1和图8、9描述的喷丝板结构制备的本 发明的莱塞尔短纤维与各种其它类纤维素纤维进行线密度相关的弯 曲刚度对比。结果显示于表2中：

表2：

  纤维种类 所用浆粕 线密度 (dtex) 弯曲刚度 (mN mm2/tex2) 粘胶-标准 KZO3 1.7 0.29 粘胶-标准 KZO3 1.9 0.24 粘胶-标准 KZO3 1.7 0.29 Modal纤维-采用具有三叶形细 孔的喷丝板制备 KZO3 6.2 0.41 Modal纤维-采用具有三叶形细 孔的喷丝板制备 KZO3 6.4 0.34 Modal纤维-采用具有三叶形细 孔的喷丝板制备 KZO3 6.5 0.44 Modal纤维-采用具有三叶形细 孔的喷丝板制备 KZO3 6.6 0.35 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” KZO3 16.7 0.51 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” KZO3 16.7 0.5 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” Bacell 3.6 0.91 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” KZO3 6.4 0.54 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” KZO3 6.5 0.69 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” Saiccor* 6.8 0.63

  纤维种类 所用浆粕 线密度 (dtex) 弯曲刚度 (mN mm2/tex2) 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” Bacell 6.5 0.65 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” Bacell 6.5 0.68 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” Bacell 6.5 0.63 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” Bacell 6.5 0.62 莱塞尔三丝-玩具“泰迪熊” Bacell 6.4 0.69 莱塞尔-标准 Bacell 6.1 0.37

*Saiccor是产自Saiccor South Africa的TCF漂白的桉树亚硫酸盐浆 粕。

以上实施例中的Modal纤维按照PCT/AT/000493的教导(未预 公开)制备。

从表2中显然可见：具有三丝玩具“泰迪熊”状横截面形状的莱 塞尔短纤维的线密度相关的弯曲刚度比所观察的其它纤维素高许 多。特别是所有实施例中本发明短纤维的线密度相关的弯曲刚度超 过0.5mN mm2/tex2。