BG63643B1 - Метод за получаване на целулозни влакна - Google Patents

Abstract

Методът включва следните етапи: (А) разтваряне наматериал, съдържащ целулоза, във воден третичен аминоксид, за да се получи предилен целулозен разтвор; (В) изпридане на целулозния разтвор и прекарване през водна утаяваща баня, при което се получават водосъдържащи набъбнали елементарни влакна; (С) притискане на водосъдържащите набъбнали елементарни влакна на различни места, така че на милиметър дължина се получават средно поне две места на притискане, и (D) сушене на получените елементарни влакна до целулозни, при което притискането се извършва с такова налягане, че получените места на притискане се запазват и при изсушеното влакно и при наблюдение под линейно поляризирана светлина се проявяват като промяна на цвета.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за получаване на целулозни влакна по аминоксидния метод, както и до целулозни влакна, поспециално до целулозни щапелни влакна.

Предшестващо състояние на техниката

От няколко десетилетия се търсят методи за получаване на целулозни формовани изделия, които да заместят използвания днес в широк мащаб вискозен метод. При това изкристализира една, не на последно място поради по-добрата си екологичност, интересна алтернатива - да се разтваря целулоза без дериватизиране в органичен разтворител и от този разтвор да се екструдират формовани изделия, напр. влакна, фолия и мембрани. Екструдираните по този начин влакна получиха от BISFA (Международно бюро за стандартизация на синтетични влакна) наименованието “Лиоцел”. Под органичен разтворител от BISFA се разбира смес от органичен химикал и вода.

Установено е, че особено подходящ органичен разтворител за получаване на целулозни формовани изделия представлява смес от третичен аминоксид и вода. Като аминоксид се използва на първо място N-метилморфолии-И-оксид (NMMO). Други аминоксиди са описани напр. в ЕР-А- 0 553 070. Един метод за получаване на формовъчни целулозни разтвори е известен напр. от ЕР-А- 0 356 419. Получаването на целулозни формовани изделия при използване на третични аминоксиди се обозначава най-общо като аминоксиден метод.

В US-A- 4,246,221 е описан един аминоксиден метод за получаване на целулозни разтвори, които в един формовъчен инструмент, например предилна дюза, се изпридат до елементарни влакна и след това се прекарват през утаяваща баня, в която целулозата се утаява и се получават водосъдържащи набъбнали елементарни влакна. Тези елементарни влакна могат да се преработят по обичаен начин, т.е. чрез миене и допълнително обработване, до целулозни влакна и щапелни влакна.

Известно е, че целулозните влакна, получени от аминоксидни разтвори по сухия/мокър предачен метод, за разлика от естествените, накъдрени целулозни влакна, като памук, имат кръгло сечение. Кръглото сечение и относително гладката повърхност могат да предизвикат проблеми при преработката в прежди и тъкани, както се описва, например в ЕР-А- 0 574 870. Съгласно цитирания литературен източник, тези проблеми са недостатъчното сцепление на влакната при изпридането им в прежди, недостатъчното съединяване на нишките при филаментните прежди и твърде слабата устойчивост на разтягане на тъканите, получени от тези прежди и филаментни прежди. В цитирания литературен източник за решаването на тези проблеми се предлага, аминоксидният разтвор да се екструдира през предилни отвори, чието сечение не е кръгло, а профилирано, например Y-образно. По този начин на лиоцелните влакна се придава Y-образно напречно сечение.

В Chemical Fibers International (CFI), том 43. февруари 1995 г., стр. 27-30, е показана микроскопската снимка на четири целулозни влакна, които са получени по аминоксидния метод. Забележителното е, че тези влакна не са идентични, въпреки факта, че всички са получени по аминоксидния метод. Разликите между четирите влакна се разпознават даже под микроскоп. В споменатата литература не е дадено по какъв начин специалистът може да получи различните целулозни влакна, т.е. не се съобщава по какъв начин може да се придаде на различните влакна различният им вид.

В Textilia Europe 6/94, стр. 6 и следващи стр. също е описано целулозно влакно, което е получено по аминоксидния метод, като на специалистите отново не се съобщават подробности за получаването. Между другото от тази литература се разбира, че целулозните влакна, чието получаване не е дадено, имат постоянна къдравина, като не е дадено по-подробно какво трябва да се разбира под това и по какъв начин на влакното може да се придаде тази къдравина.

Влакна, които имат къдравина, са подходящи за преработване в щапелни влакна. Така например кардирането на влакната се извършва по-добре, тъй като е необходимо известно сцепление на влакната помежду им, за да може изобщо да се получи кардна лента. Едно накъдрено влакно има по-високо сцепление в лентата в сравнение с ненакъдрено влакно, чрез което скоростта на кардиране може да се повиши.

От нивото на техниката са известни т.нар. методи на крепиране, с които на влакната се придава къдравина. Постигнатата по този начин къдравина обаче се загубва най-често след кардирането или най-късно след изпридането и не се открива повече в текстилните тъкани. Една къдравина би придала на текстилните тъкани обемност и мекота.

От WO 94/28220 и от WO 94/27903 е известен метод, чрез който на лиоцелните влакна може да се придаде къдравина по механичен път. Съгласно този метод току-що получените елементарни влакна под формата на въжета се прекарват първоначално през поредица от вани за измиване за отстраняване на разтворителя. След това въжето се изсушава при около 165“С и в сухо състояние се натъпква в тръбоподобно устройство, в което въжето от елементарни влакна се намачква и по този начин се създава един вид къдравина. Допълнително къдравите влакна се обработват с гореща суха пара и след това се нарязват на щапелни влакна. Тези влакна имат недостатъка, че са получени по трудоемък начин, тъй като за придаването на къдравина е необходимо едно отделно устройство и, че къдравината е постигната чрез намачкване на влакната. Освен това се оказа, че получената по този известен начин къдравина се загубва след няколко следващи етапа на преработка на влакната.

Техническа същност на изобретението.

Съгласно изобретението е създаден метод за получаване на ново лиоцелно влакно, което се преработва по-лесно в прежда и тъкани, отколкото традиционното лиоцелно влакно. Новото влакно не трябва да се получава чрез механично накъдряне съгласно WO 94/28220 или WO 94/27903. Влакното не трябва да се получава и чрез предачни дюзи, чиито отвори имат некръгла форма на сечение. Полученото съгласно изобретението лиоцелно влакно трябва да се получава по-скоро чрез традиционните предачни дюзи, чиито предачни отвори имат кръгло сечение.

Методът съгласно изобретението за получаване на един вид целулозни влакна съдържа следните етапи.

a) Разтваряне на материал, съдържащ целулоза, във воден третичен аминоксид, за да се получи предилен целулозен разтвор.

b) Изпридане на целулозния разтвор и прекарване през водна утаяваща баня, при което се получават водосъдържащи набъбнали елементарни влакна.

c) Притискане на водосъдържащите набъбнали елементарни влакна на различни места, така че на милиметър дължина елементарно влакно се получават средно поне две места на притискане.

d) Сушене на получените елементарни влакна до целулозни влакна, като притискането се извършва с такава сила, че получените върху елементарното влакно места на притискане се запазват и при изсушеното влакно и при наблюдение под линейно поляризирана светлина се проявяват като промяна на цвета.

Понятието “притиснати места” означава и прегъвания, усуквания и други промени на формата на сечението на елементарните влакна и на влакната.

Изобретението се основава на това, че елементарно влакно, получено по аминоксиден метод, в набъбнало състояние може да промени формата на напречното си сечение чрез притискане и че това притиснато място остава след изсушаване, когато се притиска с достатъчно голяма сила. По този начин могат да се получат целулозни влакна, чиято форма на напречното сечение не е кръгла в местата на притискане, а например овална. Под микроскоп местата на притискане се виждат и като вдлъбнатини, разширения или прегъвания.

Големината на силата, която се прилага при притискане, зависи естествено от много фактори, например от титъра на влакното, от степента на набъбване и от размера на желаното изменение на напречното сечение. Съгласно изобретението е установено, че силата, необходима за постигане на желаното изменение на напречното сечение, може да се определи лесно чрез предварителни опити.

Притискането на влакната може да се постигне, като набъбналите елементарни влак на се прекарат през съответен формовъчен инструмент, например многоплочестата преса, при което повърхността на многоплочесттаа преса е структурираната така, че има изпъкналости и вдлъбнатини, за да се подлагат набъбналите елементарни влакна на различно налягане в надлъжна посока и по този начин елементарните влакна да се деформират в различна степен.

Набъбналите елементарни влакна могат да се притискат и като се прекарат през валяк и с контраваляк, чиято повърхност е структурирана по съответния начин, се упражнява натиск за притискане на елементарните влакна.

Освен това е възможно набъбналите елементарни влакна да се обединят във въже, което се състои от хиляди елементарни влакна, да се усуче в надлъжна посока и в това състояние да се прекара през двойка валци, с които става притискането.

Притискането се провежда така, че на милиметър дължина на елементарното влакно да има най-малко три, по-точно най-малко шест места на притискане.

Установено е, че получените съгласно изобретението влакна лесно могат да се кардират, тъй като очевидно местата на притискане придават на влакната определено сцепление помежду им, така че кардна лента може да се получи по-лесно. Получените съгласно изобретението влакна имат по-високо сцепление в лентата, от това в традиционното лиоцелно влакно с кръгло сечение по цялата дължина. Това дава възможност да се повиши скоростта на кардиране.

Предпочитано изпълнение на метода съгласно изобретението се състои в това, че получените в етап (Ь) водосъдържащи набъбнали елементарни влакна се нарязват преди пресоването.

Друго предпочитано изпълнение на метода съгласно изобретението се състои в това, че от нарязаните водосъдържащи набъбнали елементарни влакна преди притискането се образува руно, в което нарязаните елементарни влакна са ориентирани статистически, и че руното се пресова. Установено е, че в този случай не е необходимо пресовъчната повърхност да е структурирана, тъй като необходимото за пресоване на неравномерни повърхности различно голямо налягане се създава вследствие на това, че поради статистичното си ориентиране влакната лежат едно върху друго, при което при пресоване на местата, където влакната лежат едно върху друго, се упражнява естествено по-високо налягане, отколкото на други места. Това води до различна деформация на напречното сечение.

При това изпълнение на изобретението пресоването може да се проведе в рамките на известното от вискозния метод обичайно изцеждане на промивната вода от руното от щапелни влакна. Това отстраняване на водата може да се изпълни обикновено с една или две двойки валци, през които руното от щапнели влакна преминава върху лентово сито. Решаващо е, че с двойката валци се упражнява достатъчно високо налягане върху руното, което налягане не само намалява водното съдържание, но и достатъчно променя напречното сечение на нарязаните набъбнали елементарни влакна.

Изобретението се отнася и до целулозни влакна, по-специално до щапелни целулозни влакна, които могат да се получат по метода съгласно изобретението. Влакната съгласно изобретението се отличават с това, че предизвиканото изменение на формата на напречното сечение на влакната се запазва, т.е. не изчезва след кардиране или производство на прежда. Това улеснява по-нататъшната преработка на лиоцелните влакна, получени съгласно изобретението.

Установено е и това, че здравината и разтегливостта на получените по аминоксидния метод влакна не се влошават от изменението на напречното сечение.

Изобретението се отнася освен това до прежди, тъкани, нетъкан текстил, плетени изделия и трикотажни изделия, които се отличават с това, че съдържат влакна съгласно изобретението.

Примери за изпълнение на изобретението

Със следващите примери изобретението се пояснява по-подробно.

Пример 1. В началото се получава предилен разтвор на целулоза във воден NMMO, като се използва методът, описан в ЕР-А- 0356 419.

Този предилен разтвор се изприда съглас но описания в WO 93/19230 метод до елементарни влакна, при което се използва дюза с кръгли предачни отвори. След изтегляне във въздушен процеп елементарните влакна се вкарват в утаяваща баня, в която целулозата коагулира. Получените водосъдържащи елементарни влакна, които са в набъбнало състояние и са хидропластични, се нарязват на щапелни дължини от 4 cm.

Нарязаните елементарни влакна се суспендират в смесител във вода и разбърканите във вода нарязани елементарни влакна се поставят върху лентово сито, където се образува руно от нарязани влакна, при което влакната са ориентирани във всички посоки.

Лентовото сито преминава през чифт валци, при което върху руното се упражнява налягане от около 10⁶ Ра в продължение на около 0.1s. След това руното се пере и преминава през още един чифт валци, с които върху руното се упражнява отново налягане от около 10⁶. След това получените щапелни влакна се сушат.

Изследването на влакната съгласно изобретението под поляризационен микроскоп (увеличение 400 пъти) показва, че на милиметър дължина на влакното има средно 7 притиснати места, при които се забелязва промяна на цвета на поляризираната светлина. На притиснатите места влакната имат сечение, което не е кръгло, а повече или по-малко неравномерно деформирано. Промяната на цвета на пропуснатата светлина се дължи на различната дебелина на влакната на съответните места на притискане.

От получените влакна се правят прежди и се измерват дължините на сцепление на лентите съгласно DIN 53834, част 1. Получените съгласно изобретението влакна имат по-голяма дължина на сцепление в сравнение с получените съгласно други методи влакна с кръгло напречно сечение.

Claims (10)

1. Патентни претенции

   1. Метод за получаване на целулозни влакна, характеризиращ се с това, че включва следните етапи: а) разтваряне на материал, съдържащ целулоза, във воден третичен аминоксид, за да се получи предилен целулозен раз твор; Ь) изпридане на целулозния разтвор и прекарване през водна утаяваща баня, при което се получават водосъдържащи набъбнали елементарни влакна; с) притискане на водосъдържащите набъбнали елементарни влакна на различни места, така че на милиметър дължина елементарно влакно се получават средно поне две места на притискане, и d) сушене на така получените елементарни влакна до целулозни влакна, при което притискането се, извършва с такова налягане, че получените върху елементарното влакно места на притискане се запазват и при изсушеното влакно и при наблюдение под линейно поляризирана светлина се проявяват като промяна на цвета.
2. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че притискането се извършва така, че на милиметър дължина елементарно влакно се получават средно поне три места на притискане.
3. 3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че притискането се извършва така, че на милиметър дължина елементарно влакно се получават средно поне шест места на притискане.
4. 4. Метод за получаване на целулозни влакна съгласно една от претенциите 1 до 3, характеризиращ се с това, че получените в етап Ь) водосъдържащи набъбнали елементарни влакна се нарязват преди притискането.
5. 5. Метод за получаване на целулозни влакна съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че от нарязаните водосъдържащи набъбнали елементарни влакна преди притискането се образува руно, в което нарязаните елементарни влакна са ориентирани статистически, и че руното се пресова.
6. 6. Целулозно влакно, което може да се получи по метод съгласно една от претенциите от 1 до 3.
7. 7. Целулозно щапелно влакно, което може да се получи съгласно една от претенциите 4 или 5.
8. 8. Прежда, характеризираща се с това, че съдържа целулозни влакна съгласно една от претенциите 6 и 7.
9. 9. Тъкан, характеризираща се с това, че съдържа целулозни влакна съгласно една от претенциите 6 и 7.
10. 10. Нетъкани текстилни материали, пле тени изделия и трикотажни изделия, характеризиращи се с това, че съдържат целулозни влакна съгласно една от претенциите 6 и 7.