多糖纤维及其制备方法
【专利说明】多糖纤维及其制备方法
[0001] 本发明涉及制备多糖纤维的方法以及由此制备的纤维及其用途，该多糖纤维作为 形成纤维的物质含有纤维素和a (1 - 3)-葡聚糖的混合物。
【背景技术】
[0002] 多糖正变得越来越重要，因为它们是可以从可再生原料获得的材料。最常见的多 糖之一是纤维素。几乎完全由纤维素构成的棉纤维是多糖的重要性的一个实例。然而，同 样从其它纤维素原料获得的材料，例如纤维素合成纤维，也变得越来越重要。
[0003] 物类名称"莱赛尔（Lyocell)纤维"由BISFA (人造纤维标准化国际局）分配给从 在有机溶剂中而没有形成衍生物的溶液而制备的纤维素纤维。
[0004] 然而，迄今为止，只有一种用于大规模生产的莱赛尔类型的纤维的方法已获得广 泛认可，即氧化胺方法。在该方法中，氧化叔胺，优选N-甲基吗啉-N-氧化物（NMM0)，被用 作溶剂。
[0005] 氧化叔胺早就已知作为纤维素替代溶剂。从US 2179181例如已知的，氧化叔胺 能溶解纤维素而没有发生衍生化，并且从该溶液中可以制备纤维素成型体，例如纤维。US 3447939描述了环状氧化胺作为纤维素的溶剂。
[0006] 从众多的专利文件和其它出版物中，本领域技术人员长期以来基本上已知如何实 施此方法。例如，尤其在EP 356 419 B1中描述了溶液的制备，和EP 584 318 B1描述了这 样的纤维素在含水氧化叔胺中的溶液的纺丝。
[0007] 在氧化胺方法中主要使用的纤维素原料是从木材中获得的纤维素。在木材以及在 其它植物的纤维素来源(如棉绒、稻草等）中存在的纤维素分子形成非常长的链，即它们具 有高的聚合度。为了得到工业上能够很好加工的纤维素纺丝溶液，需要专门调整纤维素分 子的聚合度，其中不可避免地会缩短一部分聚合物分子。这发生在通常的纤维素制备方法 中以及在单独的预处理步骤，如漂白、酸处理或辐照通过分割原本长的纤维素分子进行。除 了具有所需聚合度的较短链，这也造成显著更短的片段，例如低聚物或者甚至单体，其最晚 在沉淀浴中的纺丝溶液的沉淀时保留在溶液中，不有利于形成纤维和因此流失。原料在这 个过程中出现的损失可能是巨大的，并且可以影响整个氧化胺方法的经济性。
[0008] US 7000000描述了通过纺丝基本上由己糖重复单元构成的多糖溶液制得的纤维， 其中这些己糖重复单元通过a (1 - 3)-糖苷键相连。这些多糖可以通过使蔗糖的水溶液 与GtfJ葡糖基转移酶(从唾液链球菌saJiKariiA?)分离出）接触来制备 (Simpson 等，Microbiology, vol. 41，pp 1451-1460 (1995))。如在此上下文中，"基本 上"是指该多糖链内有可能存在发生其它键配置的个别缺陷位置。对于本发明的目的，这些 多糖被称为" a (1 - 3)-葡聚糖"。
[0009] US 700000首先公开了由单糖酶法制备a (1 - 3)-葡聚糖的可能性。以这种方 式，相对短链的多糖可以在没有单体单元损失的情况下产生，因为聚合物链从单体单元构 成。与短链纤维素分子的制备相反，聚合物链越短，a (1 - 3)-葡聚糖的制备越便宜，因为 这样在反应器中所需要的停留时间将是短的。
[0010] 根据US 7000000,所述a (1 - 3)-葡聚糖应该是衍生化的，优选乙酰化的。优选 地，溶剂是有机酸、有机卤素化合物、氟化醇或这些组分的混合物。这些溶剂是昂贵和难以 再生的。
[0011] 因此，尝试了在氧化胺方法中在商业上应用的大规模工艺条件下使用 a (1 - 3)-葡聚糖代替纤维素。然而结果显示，在这些条件下不能令人满意地将 a (1 - 3)-葡聚糖加工成纤维。
[0012] 发明目的 相对于现有技术，本发明的目的在于提供一种多糖纤维及其制备方法，其不具有上述 的缺点。该多糖原料应该可以便宜地制造，并且加工方法应该是已知的且可以经济地以及 在现有的设备中实施。
【发明内容】
[0013] 上述目的的解决方案在于，提供制备一种莱赛尔纤维的方法，其中纺丝溶液含有 水性氧化胺和作为形成纤维的物质的纤维素和a (1 - 3)_葡聚糖的混合物。对于本发明 的目的，这样的纤维也称为莱赛尔纤维，尽管它们除了纤维素还含有其它形成纤维的多糖， 即a (1 - 3)_葡聚糖。
[0014] 对于本发明的目的，术语"纤维"包括具有特定剪切长度的短纤维以及长纤维。下 面描述的本发明所有原理基本上适用于短纤维以及长纤维。
[0015] 本发明纤维的单个纤维滴度（Einzelfasertiter)可以为0. 1至10 dtex。优选 0.5至6.5 dtex和更优选0.9至3.0 dtex。在短纤维的情况中，剪切长度通常为0.5至 120 mm，优选20至70 mm和更优选35至60 mm。在长纤维的情况中，在纤维纱线中的单纤 维数目为50至10, 000,优选50至3, 000。
[0016] 所述a (1 - 3)-葡聚糖可以通过将蔗糖的水溶液与从唾液链球菌分离出的 GtfJ 葡糖基转移酶接触而制备（Simpson 等，Microbiology, vol. 41，pp 1451-1460 (1995))〇
[0017] 在本发明方法的一个优选的实施方案中，至少90%的所述a (1 - 3)-葡聚糖由己 糖单元构成和至少50%的所述己糖单元通过a (1 - 3)-糖苷键相连。
[0018] 制备本发明纤维的方法由以下步骤构成： 1. 制备含有以下物质的纺丝溶液：水性氧化胺和作为形成纤维的物质的纤维素和 a (1 - 3)_葡聚糖的混合物，根据下面两种方法之一： a. 可以将a (1 - 3)-葡聚糖以在水性氧化胺中的溶液的形式加入到根据已知方法制 备的纤维素溶液； b. 在与水性氧化胺接触之前，已经可以将a (1 - 3)-葡聚糖混入到纤维素。 2. 将所述纺丝溶液通过喷嘴经过空气间隙挤出到含有水性氧化胺的纺丝浴中，冲洗 再生纤维以除去氧化胺并且干燥。
[0019] 在纺丝溶液中形成纤维的物质的浓度可以为5至20重量％，优选8至15重量％和 更优选10至14重量％。
[0020] 在本发明的方法中，所述形成纤维的物质可以含有1至99重量％的a (1 - 3)-葡 聚糖。特别优选5至30重量％的a (1 - 3)-葡聚糖含量和非常特别优选10至20重量％ 的a (1 - 3)-葡聚糖含量。当低于5%时，a (1 - 3)-葡聚糖添加剂的经济效果对于本发 明纤维的常规应用而言太低；当高于30%时，在纺丝过程中出现更多程度的纤维粘合。然 而，在特殊的条件下或者对于本发明纤维的特别用途，可以超过两个极限值；本发明的范围 也明确地包括具有1至5重量％或者30至99重量％的a (1 - 3)-葡聚糖含量的纤维。例 如，在纺丝喷嘴的低射孔密度，即在空气间隙中的单纤维之间的大距离时，粘合的可能性基 本上更