BG63049B1

BG63049B1 - Метод за получаване на целулозни влакна с намалена склонност към фибрилиране

Info

Publication number: BG63049B1
Application number: BG99236A
Authority: BG
Inventors: Heinrich Firgo; Markus Eibl; Johann Schickermueller
Original assignee: Lenzing Aktiengesellschaft
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 2001-02-28
Also published as: LV11194B; CZ303094A3; KR950702264A; HU214882B; RU2127775C1; DE4492198D2; JPH07508320A; GB2284177A; TR27503A; TW257811B; CN1041948C; WO1994024343A1; HUT70085A; BG99236A; MD940168A; BR9405150A; GB2284177B; MD906B2; FI945695A; LV11194A

Abstract

Изобретението се отнася до метод, по който разтвор на целулоза в третичен аминоксид се изприда на влакна, които веднага се обработват с текстилно спомагателно средство, което има най-малко две реактивни групи. След това влакната се подлагат на топлинна обработка с електромагнитни вълни.

Description

(54) МЕТОД ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА ЦЕЛУЛОЗНИ ВЛАКНА С НАМАЛЕНА СКЛОННОСТ КЪМ ФИБРИЛИРАНЕ

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за получаване на влакна с намалена склонност към фибрилиране.

Предшестващо състояние на техниката

Като алтернатива на метода за получаване на вискоза в последните години са описани редица методи, при които целулоза се разтваря в органичен разтворител, комбинация от органичен разтворител и неорганична сол или във воден разтвор на сол без образуване на дериват. Целулозни влакна, произведени от такива разтвори, получиха от BISFA (Международно бюро за стандартизация на изкуствени влакна) с наименованието лиоцел (Lyocell). Като лиоцел от BISFA се определя целулозно влакно, получено от органичен разтворител чрез метод на предене. Под “органичен разтворител” от BISFA се разбира смес от органичен реактив и вода. “Предене от разтворител” трябва да означава разтваряне и предене без образуване на деривати.

Известен е един единствен индустриален метод за получаване на целулозно влакно - лиоцел. При този метод като разтворител се използва третичен аминоксид, особено N-метилморфолинN-оксид (NMMO). Такъв метод е описан, например в US 4 246 221 и води до получаване на влакна, характеризиращи се с висока здравина, висок модул на умокряне и висока здравина на бримката.

Годността на изделия с плоска форма, например тъкани, получени от споменатите влакна, обаче се ограничава силно от подчертаната склонност на тези влакна да фибрилират в мокро състояние. Под фибрилиране се разбира разделянето на мокрите влакна по дължина на елементарни влакна при механично натоварване в мокро състояние, при което влакната получават мъхнат и грапав вид. Тъкан, произведена от тези влакна и боядисана, загубва след няколко изпирания интензивността на оцветяване. Към това се прибавя и образуване на светли ивици по смачканите гънки и ръбовете, по които се търка. Като причина за фибрилирането се приема, че влакната се състоят от подредени в посока на влакното елементарни влакна, между които има само слабо напречно омрежване.

WO 92/14871 описва метод за получаване на влакна с намалена склонност към фибрилиране. Това се постига, като всички бани, с които токущо изпредените влакна преди първото сушене се обработват, са с максимално pH 8,5.

WO 92/07124 описва също така метод за получаване на влакно с намалена склонност към фибрилиране, съгласно който току-що изпредените, все още неизсушени влакна се обработват с катионен полимер. Такъв полимер е този, който съдържа имидазолови и ацетидинови групи. Допълнително може да се извърши обработка с емулгируем полимер, като напр. полиетилен или поливинилацетат или омрежване с глиоксал.

В изнесения от S. Mortimer доклад на конференцията CELLUCON през 1993 г. в Лунд, Швеция, беше споменато, че склонността към фибрилиране нараства с увеличаване ориентацията на влакната.

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да предложи метод, който се провежда по обикновен начин и позволява получаването на целулозни влакна от вида лиоцел с намалена склонност към фибрилиране.

Методът за получаване на целулозни влакна с намалена склонност към фибрилиране, съгласно изобретението се състои в това, че току-що изпредените, още неизсушени влакна се обработват с едно текстилно спомагателно средство, което съдържа най-малко две реактивни групи и се измиват с воден буфер при условие, че като текстилно спомагателно средство не се използва глиоксал.

Сполучливи текстилни помощни средства са багрила, които имат две реактивни групи. Съгласно изобретението могат да се използват и текстилни помощни средства, които са безцветни, т.е. не абсорбират видима светлина.

Съгласно изобретението се предпочитат текстилни помощни средства, които като реактивни групи съдържат една или две винилсулфонови групи.

Едно целесъобразно изпълнение на метода, съгласно изобретението се характеризира с това, че току-що изпредените влакна се обработват с текстилното спомагателно средство в алкална среда.

Склонността към фибрилиране намалява значително, когато алкалната среда е образувана от карбонат на алкален метал и от хидроксид на алкален метал.

Друг предпочитан вариант на метода, съгласно изобретението се състои в това, че влакната, които са били в контакт с текстилното спомагателно средство, се подлагат на топлинна обработка. Топлинната обработка намалява драстично продължителността на импрегниране.

ЕР А 0 538 977 описва топлинна обработка на целулозни влакна, които са импрегнирани с багрило. Загряването с горещ въздух на влакната, импрегнирани с текстилното спомагателно средство скъсява времето за импрегниране, но съществува опасност от неравномерно загряване на влакната. Така например, външните влакна на един сноп от влакна, които ще се сушат могат да бъдат вече частично изсушени, докато влакната във вътрешността още не са достигнали необходимата температура. Това се отразява неблагоприятно върху качеството на произведените влакна.

Този недостатък, който възниква при обикновената топлинна обработка, може да бъде отстранен, ако влакната се облъчат с електромагнитни вълни, особено с микровълни. При облъчването с микровълни, от една страна влакната се загряват равномерно, а от друга страна може да се предотврати преждевременното им изсушаване, тъй като облъчване с електромагнитни вълни предлага възможността снопът от влакна, напр. да се завари в пластмасова обвивка и в това състояние да се подложи на електромагнитното поле.

Споменатите предимства са налице и когато влакната, разположени, например в една равнина върху транспортната лента, се прекарват през тесен канал, в който се подлагат на електромагнитните вълни. Този канал може да бъде така конструиран, че над влакната да има малък луфт, вследствие на което може да се предотврати частичното изсушаване на външно разположените влакна. Същевременно този вариант на фиксиране на текстилното спомагателно средство разкрива и една технически лесна за реализиране производствена възможност.

Следователно, изобретението се отнася понататък до метод за получаване на целулозни влакна с намалена склонност към фибрилиране, при който разтвор на целулоза в третичен аминоксид се изприда на влакна и изпредените влак на се обработват с текстилно спомагателно средство, което съдържа най-малко две реактивни групи, и се подлагат на топлинна обработка. Методът се характеризира с това, че топлинната 5 обработка се извършва чрез облъчване с електромагнитни вълни.

И според този вариант на метода, съгласно изобретението се предпочита текстилно спомагателно средство, което като реактивни групи съ10 държа винилсулфонови групи и е предимно някакво багрило. Могат обаче да се използват и текстилни помощни средства, които са безцветни, т.е. не абсорбират видима светлина.

Друг предпочитан вариант на метода, съг15 ласно изобретението, се състои в това, че топлинната обработка се извършва с помощта на микровълни.

Изобретението се пояснява по-точно със следните примери. Всички процентни данни да се 20 разбират като тегловни %.

Получаване на целулозни влакна

Съгласно метода, описан в ЕР А 0 356

419, се получава разтвор на целулоза в NMM0, който се екструдира през предачна дюза. Получените при това елементарни нишки като преминават през въздушна отсечка се вкарват във водна утаяваща баня, в която целулозата коагу30 лира. Получените в утаяващата баня влакна се измиват и показват титер 1,7 dtex. Измитите влакна се използват в описаните по-долу примери и представляват онези влакна, които в настоящото описание и в настоящите патентни претенции се означават като току-що изпредени, все още неизсушени влакна.

1) Обработка с текстилни помощни средства без последваща топлинна обработка

а) Общо описание на метода

По 1 g от влакната, получени по горния метод се изпрегнират в продължение на 30 min при 40°С със 190 ml воден разтвор, който съдържа текстилно спомагателно средство, притежаващо две реактивни групи, и Na₂SO₄. След това за фиксиране на текстилното спомагателно средство се прибавя NaOH (3 %), Na₂CO₃ (4 %) или смес от NaOH, Na₂CO₃ (4 %) Na₂CO₃ и 0,2 g/1 NaOH. След още 60 min при 40°С влакната се измиват няколко пъти, за да се отстрани текстилното спо50 магателно средство, което не се е фиксирало върху влакното. После измитите влакна се обработват 30 min с воден буфер и после отново се мият с вода (15 min) и се сушат при 60°С, След това се изследва склонността на влакната към фибрилиране, както и други параметри на влакното.

Оценка на фибрилирането

Триенето на влакната едно в друго при пране, съответно, при апретиране в мокро състояние, се симулира със следния тест: 8 влакна с дължина от 20 mm се поставят заедно с 4 ml вода в опитно шишенце от 20 ml и се тръскат в продължение на 9 h в лабораторна клатачна машина, тип RO-10 на фирма Gerhardt, Bonn (BRD), на 12-та степен. Фибрилирането се оценява под микроскоп, като се установява броят на елементарните влакна на 0,276 mm дължина на влакното.

Други данни за влакното

Здравината и удължаването на влакното се изпитват съгласно инструкцията на BISFA “Internationally agreed methods for testing viscose, modal, cupro, lyocell, acetat and triacetate staple fibres and tows”, издание 1993 r.

б) Примери

Съгласно описания метод се обработват влакна с багрило Remasol Schwarz (черен) В и

Remasol Rot (червен) RB като текстилни спомагателни средства (производител: Hoechst AG). Багрилото Remasol Schwarz В съдържа две винилсулфонови групи, а багрилото Remasol Rot В 5 съдържа една винилсулфонова и една монохлортриазинова група.

Разтворът съдържа 3 % Remasol Schwarz В, съотв. 0,5 % Remasol Rot RB. pH на багрилния разтвор е 4,6 при всеки пример. Използваният 10 воден буфер представлява воден разтвор, съдържащ 3 % оцетна киселина и 7 % натриев ацетат. pH на този разтвор е 4,6. След обработката с буфера, влакната се мият 15 min с вода и след това се подлагат на изпитания. В 15 таблица 1а са дадени използваният фиксатор, фибрилирането (брой на елементарните влакна), тигърът (dtex), здравината на влакната (cN/tex) и удължението на влакната (%). Примерите 1,2 и 3 са направени с багрилото Remasol Schwarz 20 В, а пример 4 - с багрилото Remasol Rot RB.

Таблица 16 показва резултатите от сравнителните опити, които са проведени без багрило.

Таблица 1а (текстилно спомагателно средство)

1 : npUM.	фиксатор	: елем.Влакна титър	r 'здравина	\ удължение :
1 1.	NaOH	22	i 1,82	' 28,81	11,14 ‘
i 2.	Na/Ό-	I 2 —1------------------------	2,07	26,39	10,67 \|
* 'Λ J.	_; NaOH+Na.CO.	: o	2,34	: 24,94	10,04 i

!...... Г~ ’ ........- ’ ’ * , — - - .........--

j 4.	NaOH+Na_?CO-	5	2,34 i	30,00	11,74 ¹
Таблица 16 (сравнение)
> прим.	фиксатор	1 j елем.Влакна	титър	здравина	удължение
i -^s·	NaOH	' >60	1,80	33,76	12,71
i , 6. 1---—- i 7.	Na.CO.	; 60	1,56 :	33,78	12,15
NaOH+Na_?CO,	' >60 I	1.72	30,18 '	12.14
FT	NaOH+Na_?CO,	>60 :	1.72	32,00 :	12,70

Сравнение на резултатите от таблици 1а и 16 показва, че текстилното спомагателно средство, в дадения случай багрилата Remasol Schwarz В и Remasol Rot RB, намалява драстично склонността на влакната към фибрилиране и че ком50 бинацията от NaOH + Na₂CO₃, която се използва за фиксиране на текстилното спомагателно средство, намалява също значително склонността към фибрилиране.

Горните резултати могат да се получат и при използване на други текстилни спомагателни средства, които съдържат две реактивни групи. Така Remasol Schwarz В и Remasol Rot RB се явяват като представители и на друга текстилни помощни средства, които съдържат също наймалко две реактивни групи.

2) Обработка с текстилни спомагателни средства с последваща топлинна обработка

По 1 g от получените по горния метод влакна се импрегнира в 190 ml багрилен разтвор (съдържащ 0,2 % Remdzol Schwarz В, 2 % Na₂CO₃, 0,2 % NaOH, pH = 11,5) 3 пъти no 30 s, като след всяко импрегниране влакната се изстискват чрез пресоване. След това всяка проба се подлага на топлинна обработка 2 пъти по 40 s в конвекционална сушилна пещ при 180°С. После 5 всяка топлинно обработена проба се обработва в продължение на 30 min със споменатия ацетатен буфер (pH = 4,6), мие се 15 min с вода, суши се при 60°С и се изследва. Резултатите са представени в таблица 2, като пример 10 е 10 контролен (за пример 10 е повторен пример 9, при което не е използвано текстилно спомагателно средство).

Таблица 2

1 1 прим. ί у.	елем. влакна	> титър	1 ₄ здравина < удължение i
24	: 1,56	: 33,78 12,15 '
: ю. X-	>57	. 1,80	; 33,76 ' 12,71 :

От таблица 2 се разбира, че една топлинна обработка на влакна, импрегнирани с текстилно спомагателно средство намалява драстично времето за импрегниране и че въпреки това склонността към фибрилиране намалява.

С багрилото Remasol Rot RB могат да се получат подобни добри резултати.

3. Обработка с текстилни спомагателни средства с последващо облъчване с микровълни g влакна, получени по горния метод се импрегнират в 900 ml багрилен разтвор (10 % Remasol Schwarz В, 10 % Na₂SO₄, 8 % Na₂CO₃; pH се регулира с NaOH на 11,5) в продължение на 9 min. След това влакната се изстискват чрез пресоване и се разделят на две еднакво големи части (примери 12, 13). Пример 11 служи като 25 контрола и показва свойствата на влакната необработени с текстилно спомагателно вещество. При примерите 12 и 13, влакната след импрегниране с багрилния разтвор се изстискват чрез пресоване или се загряват 180 s при 180°С (пример 12) или се облъчват 50 S с 90 W микровълни (пример 13). После влакната се обработват 30 min в горния ацетатен буфер при pH 4,6, мият се 15 min с вода и се сушат при 60°С. Резултатите от тестовете са показани в таблица 3.

Таблица 3

ί прим. ’	загряване	елем.влакна	титър	здравина ‘	удължение )
i ^π· :	____	56 i	! 1,83 ^:	31,98 ’	11,52 ‘
i 12. ,	180s; 180°C	11 ΐ	' 1,91 :	23,70	9,77 ;
13.	50s; 90 W	7 i	1,92	31,23 ’	11,34 i

От таблица 3 се вижда, че облъчването с микровълни съкращава допълнително времето за загряване и че склонността към фибрилиране се намалява още повече. Подобни добри резултати по отношение на намалената склонност към фибрилиране се получават, като вместо Remasol Schwarz В се използват други текстилни спомагателни вещества с най-малко две реактивни групи. Благоприятното влияние върху склонността към фибрилиране е толкова силно изразено, както при глиоксал. Този благоприятен ефект на облъчването с микровълни се наблюдава и при глиоксал и други диалдехиди, както се вижда от следващия пример.

g влакна, получени по описания в т.1 метод, се импрегнират два пъти по 3 min с 140 ml багрилен разтвор, съдържащ 2 % глиоксал и 0,66 % омрежващ катализатор (напр. Condensol FB, смес от ZnCl₂ и MgCl₂, производител BASF. След това разтворът се изстисква чрез пресоване, влакната се разделят на 2 части (примери 15, 16). Пример 14 служи като контрола, за пример 15 - влакната се обработват 10 min в конвекционна сушилна пещ при 100°С, а за пример 16 влакната се облъчват 60 s с микнолъвни с мощ ност 50 W. Резултатите за фибрилиране са показани в следващата таблица 4.

Горната процедура се повтаря, при което вместо глиоксал се използва глутардиалдехид 5 (3,4 %). Резултатите за фибрилиране на получените влакна са показани също в таблица 4 (примери 17, 18 и 19 съответстват на примери 14, 15 и 16).

Таблица 4

j пример 1	текст, спом. средство ;	обработка	елем. влакна ‘ f
• 14.		—	ί ” * >2 1
ί 15·	глиоксал	10 min; 1()()°С	24,0 !
; 16.	, глиоксал	60 sek; 500 W	8,5 ί
ΐ 17.	1	—	35,5 :
18.	i глутардиалдехид	10 min; 100°С	10.5 >
! 19.	i глутардиалдехид i	60 sek; 500 W	21,0 ΐ

Патентни претенции

Claims

Патентни претенции

1. Метод за получаване на целулозни влакна с намалена склонност към фибрилиране, при който разтвор на целулоза в третичен аминоксид се изприда на влакна, характеризиращ се с това, че току-що изпредените влакна се обработват с текстилно спомагателно средство, което притежава най-малко две реактивни групи, и се измиват с воден буфер при условие, че като текстилно спомагателно средство не се използва глиоксал.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че като текстилно спомагателно средство се използва багрило или безцветно вещество.
3. Метод съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че се използва текстилно спомагателно средство, което притежава най-малко една винилсулфонова група като реактивна група.
4. Метод съгласно една от претенциите от 1 до 3, характеризиращ се с това, че току-що изпредените влакна се обработват с текстилно спомагателно средство в алкална среда.
5. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че алкалната среда се образува от карбонат на алкален метал и хидроксид на алкален метал.
6. Метод съгласно една или няколко от претенциите от 1 до 5, характеризиращ се с това, че обработените с текстилното спомагателно средство влакна се подлагат на топлинна обработка.
7. Метод за получаване на целулозни влакна с намалена склонност към фибрилиране, при който разтвор на целулоза в третичен аминоксид се изприда до влакна, характеризиращ се с това, че току-що изпредените влакна се обработват с текстилно спомагателно средство, което съдържа най-малко две реактивни групи, и се подлагат на топлинна обработка, характеризиращ се с това, че топлинната обработка се провежда чрез облъчване с електромагнитни вълни.
8. Метод съгласно претенция 7, характеризиращ се с това, че като текстилно спомагателно средство се използва багрило или безцветно вещество.
9. Метод съгласно претенция 7 или 8, характеризиращ се с това, че се използва текстилно спомагателно средство, което съдържа наймалко една винилсулфонова група като реактивна група.
10. Метод съгласно една от претенциите от 7 до 9, характеризиращ се с това, че току-що изпредените влакна се обработват с текстилно спомагателно средство в алкална среда.

ί
11. Метод съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че алкалната среда се образува от карбонат на алкален метал и хидроксид на алкален метал.
12. Метод съгласно една или няколко от претенциите от 7 до 11, характеризиращ се с това, че топлинната обработка се провежда с микровълни.

Експерт: Р.Косева Издание на Патентното ведомство на Република България 1113 София, бул. Д-р Г. М. Димитров 52-Б Редактор: Т.Панчева Пор. № 40513 Тираж: 40 MB