CN119487244A 用于制造三醋酸纤维素纤维的不含二氯甲烷的方法 （伊士曼化工公司）

2024.12.02PCT/US2023/0677322023.06.01WO2023/235779EN2023.12.07用于制造三醋酸纤维素纤维的不含二氯甲一种用于生产丝因子大于8.0的三醋酸纤维基乙酰胺的不含二氯甲烷的三醋酸纤维素纺丝伸延伸比，所述湿纺CTA纤维还可经受一个或多且无需承担与需要较低或较高凝固浴温度的其2a)溶解步骤，其中将三醋酸纤维素溶解在包含二甲基乙酰胺的b)湿纺步骤，其中将所述三醋酸纤维素纺丝液通过保持在20℃至40℃温度下的不含二3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述一种或多种CTA纤维在所述干燥8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述一种或多种CTA纤维的每细丝20℃至不高于120℃的范围内的温度下进行湿纺。34[0001]本发明涉及一种不含二氯甲烷的湿纺方[0003]从历史上看，二氯甲烷(DCM)(也称为亚甲基氯)以及DCM与醇(诸如甲醇和/或乙于确定纱线是否适合用于给定的纺织方法或给5剂体系方法生产的CTA纤维可表现出在9_11范围内的丝因子值，在1.8_2.0g/de所得的CTA纤维加工成长丝纱(filamentyarn)或转化为用于环锭纺(ringspinning)和/[0010]在一个或多个方面，本发明涉40℃的温度范围下；一种或多种溶剂中，所述溶剂包含二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或其组合。此外，CTA的6[0025]本申请总体涉及一种用于制备三醋酸纤维素纤维的不含DCM的湿纺方法。此类纤在这种方法中，将CTA溶解在包含二甲基乙酰胺和任选的一种或多种非DCM溶剂(例如二甲以在一种或多种CTA纤维形成时在其内赋予所需的聚合物取向。喷射拉伸延伸比(JDSR)根CTA纤维还可在第一凝固浴之后进一步延伸，从而在喷射后拉伸延伸步骤中提供额外的聚工性。本发明中可以利用的CTA可以具有比传统上在不含二氯甲烷的湿纺方法中所利用的其中某些特征可以被省略和/或重新布置。本文和图2中描述的额外特征也可添加到图1中[0028]图1和本文所述的湿纺系统可生产一种或多种表现出大于或等于8.0的丝因子的7[0031]引入纺丝液混合器10的CTA可包含本领域已知的任何三醋酸纤维素。可用于本发[0035]在一个实施方案中或与任何其他提8[0039]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，CTA可具有至少90、至少[0042]在一个实施方案中或与任何提及的实施方案组合，CTA可具有上述重均绝对分子ASTMF2625所测量的。在某些实施方案中，CTA可包含1％至25％的结晶性，如根据ASTM[0044]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，CTA可表现出至少120℃、9Othmer,EncyclopediaofChemicalTechnology,第5版,第5卷,Wiley一Interscience,[0048]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，CTA可包含至少0.5重烷基酰胺化合物。酰胺是羰基碳原子通过单键与氮原子以及氢原子或碳原子连接的官能在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，CTA纺丝液在所利用的纺丝温度下在100℃或110℃下测量时，纺丝液的粘度可以具有这些值中的任一者。应当注意的是，此使用或实践。这里定义的粘度是当相对于剪切速率绘制粘度时，通过外推到非常低的剪切viscometer)而获得的。理想地，CTA纺丝液在所利用的纺丝温度下或者当在100℃或在110任选的纺丝液存储罐20进行临时储存和/或脱气。纺丝液存储罐20可包含本领域已知的任丝头的位置至少将喷丝头面浸没在不含DCM的凝固浴50中。在一个实施方案中或与任何其75℃或至少80℃,和/或不超过120℃、不超过110℃或不超过100℃。CTA纤维52的方法是湿纺方法。湿纺方法是通过计量通过喷丝头51的纺丝液来纺出一种或过具有相当于20至200微米的圆直径的孔面积的喷丝头孔进行纺丝。在一个实施方案中或不超过110℃或不超过100℃的温度下。在[0061]在喷丝头51处，过滤的CTA纺丝液可通过一个或多个孔挤出，以形成一种或多种合的速度运行以产生一种或多种CTA纤维52，然后将这些纤维组装成具有所需大小和形状[0062]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，一种或多种CTA纤维52在不含DCM的凝固浴50中以0.3至1.4(包括端值)的喷射拉伸延伸比(JDSR)进行喷射拉伸延[0063]JDSR是将一种或多种CTA纤维拉过或拉伸通过不含DCM的凝固浴50的第一驱动卷取辊53的表面速度(v2)除以纤维52从喷丝头51的表面的孔中出来时纤维的速度(v1)之比。JDSR为0.3表示纤维从不含DCM的凝固浴50中拉伸的速度比一种或多种CTA纤维表示一种或多种CTA纤维从凝固浴中拉伸的速度比一种或多种CTA纤维离开喷丝头表面的速度快20从而在一种或多种CTA纤维凝固时使其延伸。CTA纺丝液离开喷丝头表面的速度(v1)是通过将每分钟计量进入喷丝头的过滤的CTA纺丝液的体积流速除以喷丝头表面的种或多种CTA纤维离开喷丝头表面的速度。卷取辊53的表面速度(v2)是通过将卷取辊53的在第一驱动卷取辊53之后使一种或多种CTA纤维的任何延伸都不是喷射拉伸延伸。在第一驱动卷取辊53之后发生的延伸(无论一种或多种CTA纤维是浸没在液体中还是在空气中延通过离开方法步骤的一种或多种纤维的速度(vout)除以进入所述步骤的一种或多种CTA纤动卷取辊53之后使一种或多种CTA纤维的任何延伸都是与喷射拉伸延伸分开的操作，所述喷射拉伸延伸在聚合物纤维的晶体结构完全形成之前在不含DCM的凝固浴50％。基于凝固浴50中所有液体的重量，凝固浴50中的纺丝液溶剂与纺丝液组合物中用于在纺丝之前溶解CTA聚合物的溶剂相同的溶剂中的至少一种。在一留纺丝液溶剂获得的纺丝液溶剂。在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，浴50中的凝固溶剂的量可在至少一种额外溶剂的1重量％至90重量％、5重量％至80重[0070]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，不含DCM的凝固浴50中不[0071]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，不含DCM的凝固浴50中不添加DCM和一种或多种额外溶剂，或者不含DCM的凝固浴不包含任何DCM或至少一种或多种[0072]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，基于不含DCM的凝固浴50[0076]从喷丝头51排出的一种或多种CTA纤维52可具有任何合适的横截面形状。示例性[0082]如上所述，丝因子性质有助于确定通过此方法生产的CTA纤维在下游应用中的适[0084]丝因子(SF)是韧性与伸长率之间经验确定的关系，用于预测给定纤维的失效包[0086]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，通过此方法生产的CTA纤带54延伸。喷射后拉伸延伸步骤可包括使带54通过驱动的或速度控制的拉伸辊或拉伸辊70和/或一个或多个洗涤步骤80中。这些额外的凝固浴通常包含与第一凝固浴50相同的溶个或多个干燥步骤90可包括本领域中已知的任何常规干燥设备，包括但不限于热风干燥将纤维或带加热到高于其熔点一半的温度，(ii)将纤维或带保持在所述温度下一段时间，54沉积在移动传送带上而使它们在纵向上自由收缩，其中在热处理时不对带54施加张力。[0099]在一个实施方案中或者与任何其他提及的实施方案组合，所述卷曲步骤至少部分地卷曲CTA纤维。在一个实施方案中或者与任何其他提及的实施方[0104]卷曲幅度和卷曲比根据美国专利申请公开号2020/0299822中概述的程序进行测且可包括使用喷涂、灯芯施加(wickapplication)、浸渍，或使用挤压辊涂机(squeeze[0106]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，CTA纤维可包含至少一种将纤维切割成所需长度而不会过度损伤纤维。切割装置的实例可包括但不限于旋转切割维(无论是CTA短纤维还是CTA连续纤维)的每细丝旦尼光学显微镜或分析仪对已知长度的样品进行微量天平重量测量或进行宽度分析。DPF还可[0111]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，短纤维可形成为CTA短纤而成。短纱线纺丝方法可是但不限于环锭纺[0112]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，CTA纤维可形成为非织造[0113]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，CTA纱线可形成为织造制[0114]在一个实施方案中或与任何其他提及的实施方案组合，CTA纱线可形成为针织制或0.25重量％至5重量％范围内的一种或多种CT[0120]如本文所使用，术语“包含(comprising、comprises、comprise、contain、[0121]如本文所使用，术语“具有(having、has和have)”具有与上文提供的“包含[0128]发明人特此声明，他们旨在根据等同原则来确定和评估[0130]以下实施例旨在说明本发明，以教导本领域的普通技术[0132]在500ml三颈烧瓶中使用来自EastmanChemicalCo.,KingsportTN的三醋酸纤丝组件包含复丝喷丝头和一层标称孔径为8微米的过滤介质。注射器和纺丝组件设备连接非驱动导辊引导至驱动卷取辊。通过调节驱动卷取辊的表面速度来控制喷射拉伸延伸比。上。喷射后拉伸延伸比通过将驱动卷绕辊的表面速度除以驱动卷取辊的表面速度来计算。涤后，将纤维从筒管上切下来。将这些所得的松散纤维在对流烤箱中在120℃下干燥15分[0135]根据ASTMD1577_07(2018)进行旦尼尔测定，并根据ASTMD3822/D3822M_14(2020)进行韧性和伸长率测定，在FAVIMAT上评估纤维的机械性能(测试条件：25mm标距、发明生产的样品11和样品12产生了大于8.5的丝因子。按照本权利要求书的限制进行[0139]将来自EastmanChemicalCo.,KingsportTN的CTA(EastmanCTAVM149)溶解在基于溶液总重量的60重量％DMAc和40重量％水或40重量％DMAc和60重量％水的凝固溶液，[0143]然后让纤维穿过一个含有100％水的洗涤浴和两对洗涤导丝辊，以去除残留的高的喷射拉伸延伸比有助于更高的丝因子。图3说明最佳凝固浴浓度随喷丝头孔直径的变[0149]使用EastmanCTAVM149薄片(EastmanChemicalCo.,KingsportTN)制备纺丝有60个圆形横截面孔，每个孔的直径为0.063mm(63微米)。将喷丝头浸没导至驱动卷取辊。通过调整驱动卷取辊的表面速[0150]根据ASTMD1577_07(2018)进行旦尼尔测定，并根据ASTMD3822/D3822M_14(2020)进行韧性和伸长率测定，在FAVIMAT上评估纤维的机械性能(测试条件：25mm标距、[0151]从表3和图2_5可以看出，本发明的干燥步骤使得所生产的CTA纤维的拉伸性质和[0155]通过首先将溶剂在玻璃罐中加热至混合温度(名义上90℃)来制备三醋酸纤维素[0156]使用台式湿纺线生产单丝纤维样品。注射泵将CTA纺丝液计量到注射器接头从11℃变化至20℃,DMAc浓度从45重量％变化至60重量％(基