BG99236A

BG99236A - Метод за получаване на целулозни влакна с намалена склонност към фибрилиране

Info

Publication number: BG99236A
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: 1996-01-31
Also published as: BG63049B1; PL306801A1; JP2753396B2; AU6499294A; GB9424722D0; RO112768B1; KR950702264A; MD940168A; HU214882B; SK152994A3; FI945695A0; AU684274B2; CA2137232A1; TR27503A; RU94046330A; BR9405150A; MD906C2; CN1041948C; GB2284177A; UA32560C2

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

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

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) 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.

9 · · · · · · · « « « 9 9 · · ·»····· • · · · · · · ·· ···· «······ ·· ·

До днес се е утвърдил един единствен индустриален метод за получаване на целулозно влакно - лиоцел. При този метод като разтворител се използва третичен аминоксид, особено Nметилморфолин-N-okcug (NMMO). Такъв метод е описан напр. в патент US-А - 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, напр. тъкани, получени от споменатите влакна, обаче се ограничава силно от подчертаната склонност на тези влакна да фибрилират в мокро w 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.

^w WO 92/14871 описва метод за получаване на влакна с намалена склонност към фибрлиране. Това се постига, като всички бани, с които току що изпредените влакна преди първото сушене се обработват, са с максимално pH 8.5.

WO 92/07124 описва също така метод за получаване на влакно е намалена склонност към фибрлиране, 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 om S. Mortimer доклад на конференцията CELLUCON през 1993 г. в Лунд, Швеция, беше споменато, че склонността към фибрлиране нараства с увеличаване ориентацията на влакната.

Изобретението си поставя за задача, да предложи метод, който се провежда по обикновен начин и позволява получаването на целулозни влакна от вида лиоцел с намалена склонност към фибрлиране.

Методът за получаване на целулозни влакна с намалена склонност към фибрлиране, 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.

Като сполучливи текстилни помощни средства се оказаха особено багрила, които имат две реактивни групи. Съгласно изобретението могат да се използват и текстилни помощни средства, които се 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.

Оказа се, че 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 е текстилното спомагателно средство, се подлагат на топлинна обработка. Топлинната обработка намалява драстично продължителността на импрегниране.

ЕР-А - 0 538 977, публикуван на 28 април 1993 г. описва топлинна обработка на целулозни влакна, които са импрегнирани с багрило. Оказа се обаче,че загряване с горещ въздух на влакната, импрегнирани с текстилното спомагателно средство скъсява времето за импрегниране, но при това съществува опасността от неравномерно загряване на Влакната. Така напр. Външните влакна на един сноп от влакна, които ще се сушат могат да бъдат вече частично изсушени, докато влакната във вътрешността да не са достигнали все още необходимата температура. Това се отразява неблагоприятно върху качеството на произведените влакна.

Беше открито, че този недостатък, които възниква при обикновената топлинна обработка, може да бъде преодолян 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 едно 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.

Горе споменатите предимства са налице и когато влакната, разположени напр. 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 по-нататък до метод за получаване на целулозни влакна е намалена склонност към фибрилиране, при който разтвор на целулоза в третичен аминоксид се изприда на влакна и току що изпредените влакна се обработват с текстилно спомагателно средство, което съдържа най-малко две реактивни групи, и се подлагат на топлинна обработка, който метод се характеризира е това, че топлинната 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 съдържа 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, съгласно 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 разбират като тегловни %.

Получаване на целулозни влакна

Съгласно метода, описан в ЕР-А - 0 356 419, се получава разтвор на целулоза в NMMO, който се екструдира през предачна дюза. Получените при това елементарни нишки като преминават през една въздушна отсечка се вкарват във водна утаяваща баня, в която целулозата коагулира. Получените в утаяващата баня влакна се измиват и показват титер 1,7 dtex. Измитите влакна се използват в по-долу описаните примери и представляват онези влакна, които в настоящото описание и в настоящите патентни претенции се означават като току що изпредени, все още неизсушени влакна.

• · • · «· · · · · · · · • · · · · · · ······· • · · · · · · ' ······ ······· ·· · ο

1) Обработка с текстилни полющни средства без последваща топлинна обрабо)пка

а) Общо описание на метода

По 1 g от влакната, получени по горния метод се импрегнират в продължение на 30 минути при 40°С със 190 ml воден разтвор, които съдържа текстилно спомагателно средство, притежаващо две реактивни групи, и Na-»SO₄. След това за фиксиране на текстилното спомагателно средство се прибавя NaOH (3%), Na.CO₃ (4%) или смес от NaOH, Na₂CO₃ (4% Na₂CO₃ и 0,2 g/1 NaOH. След още 60 минути при 40°С влакната се измиват няколко пъти, за да се отстрани текстилното спомагателно средство, което не се е фиксирало върху влакното. После измитите влакна се обработват 30 минути с воден буфер и после отново се мият с вода (15 минути) 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, съотв. при апретиране в мокро състояние се симулира със следния тест: 8 влакна с дължина от 20 тт се поставят заедно с 4 ml вода в опитно шишенце от 20 ml и се тръскат в продължение на 9 часа 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 тт 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 г.

б) примери

Съгласно горе описания метод се обработват влакна с багрило Remasol Schwarz (черно) В и Remasol Rot (червено) RB като текстилни спомагателни средства (производител: Hoechst AG). Багрилото Remasol Schwarz В съдържа две винилсулфонови групи, а багрилото Remasol Rot В 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 воден буфер представлява воден разтвор, съдържащ 3% оцетна киселина и 7% натриев ацетат. pH на този разтвор е 4,6. След обработката е буфера, влакната се мият 15 минути с вода и след това се подлагат на изпитания. В таблица 1а са дадени използваният фиксатор, фибрилирането (брой на елементарните влакна), титърът (dtex), здравината на влакната (cN/tex) и удължението на влакната (%). Примерите 1, 2 и 3 са направени с багрилото Remasol Schwarz В, а пример 4 - с багрилото Remasol Rot RB.

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

'W®'·

Таблица 1а (текстилно спомагателно средство)

Г !

прим. фиксатор	елем. влакна титър	здравина	удължение ¹
1. \| NaOH	; 22 i 1,82	28,81	11,14
2. Na,С(С	1 2 ! 2,07	26,39	10,67
i 3. : NaOH+Na,CO,	1 0 ; 2,34	24,94	10,04
! i 4 ’ XT Л\ТТ 1 XT			if 1 17 1

·>

• ·

Таблица 16 (сравнение)

прим.	фиксатор	елем. влакна	титър	здравина	удължение
5.	NaOH	>60	1,80	33,76	12,71 ,
6. 7.	Na->('O-	60	1,56	33,78	12,15
...... ........... ·< NaOH+Na_?CO₄	>60	1.72	30,18	12.14 I
8.	NaOH+Na_?CO₄	>60	1.72	32,00	12,70

Едно сравнение на резултатите от таблица 1а и 16 показва, че текстилното спомагателно средство, в дадения случаи багрилата Remasol Schwarz В и Remasol Rot RB, намалява драстично склонността на влакната към фибрилиране и че комбинацията от NaOH+Na_?CO₃, която се използва за фиксиране на текстилното спомагателно средство, намалява също значително склонността към фибрилиране.

Оказа се, че 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 други текстилни помощни средства, които съдържат също най-малко 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 % Na_?CO₃, 0,2% NaOH, pH = 11,5) 3 пъти no 30 секунди, като след всяко импрегниране влакната се изстискват чрез пресоване. След това всяка проба се подлага на топлинна обработка 2 пъти по 40 ·· ·· · ·· ·· · ···· ···· · · · ·· · · · · · · · • » « « · · · ······· • · · · · · * ·· ···· ··· ···· ·· · секунди в конвекционална сушилна пещ при 180°С. После всяка топлинно обработена проба се обработва в продължение на 30 минути е горе споменатия ацетатен буфер (рН=4,6), мие се 15 минути с вода, суши се при 60°С и се изследва. Резултатите са представени 6 таблица 2, като пример 10 е контролен (за пример 10 е повторен пример 9, при което не бе използувано текстилно спомагателно средство).

щ»-Таблица 2

прим.	елем. влакна	титър	\| : здравина j удължение ι
9.	24	1,56	33,78	12,15
10.	>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 сполшгателни средства с последващо облъчване с микровълни g влакна, получени по горния метод се импрегнират в 900 ml багрилен разтвор (10% Remasol Schwarz В, 10% Na₉SO₄, 8% Na^CO^; pH се регулира с NaOH на 11,5) в продължение на 9 минути. След това влакната се изстискват чрез пресоване и се разделят на две еднакво големи части (примери 12, 13). Пример 11 служи като 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 секунди при 180°С (пример 12) • · • · · • · · · · · · • · или се облъчват 50 секунди е 90 W микровълни (пример 13). после влакната се обработват 30 минути в горния ацетатен буфер при pH 4,6, мият се 15 минути с вода и се сушат при 60°С. Резултатите от тестовете са показани в таблица 3.

Таблица 3

j прим. '	загряване	елем. влакна	титър	здравина	удължение \|
i 11. >	—	56	1,83	31,98 '	i 11,52 !
Г2. J	180s; 180°С	11	1,91	23,70	9,77
1 13. ί	50s; 90 W	7	1,92	31,23 i	114 §

От таблица 3 се вижда, че облъчването е 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. Оказа се особено, че благоприятното влияние върху склонността към фибрилиране е толкова силно изразено както при глиоксал. Освен това се оказа, че горният 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 минути с 140 ml багрилен разтвор, съдържащ 2% глиоксал и 0,66% омрежващ катализатор (напр. Condensol FB, смес от ZnCl_? и MgCl_?, 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 минути в конвекционна сушилна пещ при 100°С, а за пример 16 влакната се облъчват 60 секунди с микровълни с мощност 50 W. Резултатите за фибрилиране са показани в следващата таблица 4.

Горната процедура се повтаря, при което вместо глиоксал се използва глутардиалдехид (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

I·»·----г-^t· . _............ пример	текст, спом. средство	обработка	елем. влакна
14.			35,5
Ί-- — 15.	глиоксал	10 min; 100°С ’	24,0
16.	глиоксал	60 sek; 500 W 1 8,5
17.	—		35,5
18.	глутардиалдехид	10 min; 100°С	10,5
19.	Г ’ -- глутардиалдехид	60 sek; 500 W	21,0

• ·

Claims

• · · 4 · · ······· ·· ·

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1. Метод за получаване на целулозни влакна е намалена склонност към фибрилиране, при който разтвор на целулоза в третичен аминоксид се изприда на влакна и току що изпредените влакна се обработват се 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 Ши*· ^{1 1} 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 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 и 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 е 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 най-малко една винилсулфонова група като реактивна група.
10. Метод, съгласно една от претенциите 7 до 9, характеризиращ се с това, че току що изпредените влакна се обработват с текстилно спомагателно средство в алкална среда.
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.