CZ303094A3

CZ303094A3 - Process for producing cellulose fibers exhibiting lower tendency to fibrillation

Info

Publication number: CZ303094A3
Application number: CZ943030A
Authority: CZ
Inventors: Heinrich Firgo; Markus Eibl; Johann Schickermueller
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-07-12
Also published as: BG63049B1; PL306801A1; JP2753396B2; AU6499294A; GB9424722D0; RO112768B1; KR950702264A; MD940168A; HU214882B; SK152994A3; FI945695A0; AU684274B2; CA2137232A1; TR27503A; RU94046330A; BR9405150A; MD906C2; CN1041948C; GB2284177A; UA32560C2

Description

Způsob výroby celulosových vláken s nižším sklonem j k fibrilaci. i 7 b I * a t

C?

I

Oblast techniky __ t

Vynález se týká způsobu výroby celulosových vláken se _f Η VI sníženým sklonem k' fibrilaci.

·, Dosavadní stav techniky

Jako alternativa k viskosovému způsobu byla v posledních_tletech popsána řada způsobů,při kterých se celulosa rozpouští bez tvoření derivátu v organickém rozpouštědlu,v kombinaci organického rozpouštědla s anorganickou solí nebo ve vodném solném roztoku.Celulosovým vláknem vyrobeným z takových roztoků udělila BISFA /The International Bureau for the Standardisation of man male Fibres/ označení druhu Lycocell.Jako Lycocell je BISFA definaváno takové celulosové vlákno,které se získá zvlákňovacím způsobem z organického rozpouštědla.Pojmem Organické rozpouštědlo označuje BISFA směs z organické chemilálie a vody.Rozpouštědlové zvlákňování má znamenat rozpouštění a zvlákňování bez derivatizace.

Dosud se však prosadil jediný způsob výroby celulosového vlákna druhu Lycocell až do průmyslové realizace.U. tohoto , způsobu se používá jako rozpouštědlo terciární aminoxid,zejména . N-methylmorfolin-N-oxid /NMMO/.Takový způsob je například * popsán v US-A-4,246,221 a získávají še jim vlákna,která se vyznačují vysokou pevností,vysokým mokrým modulem a vysokou smyčkovou pevností.

Použitelnost plošných tvarů,'napřiklad tkaniny vyrobené z těchto vláken,je však silně omezena vyloženým sklonem těchto vláken fibrilovat v mokrém stavu.Pod fibrilaci se rozumí otvírání mokrých vláken v podélném směru při mechanickém namáhání,čímž vlákno získá vlasový,huňatý vzhled.

Z těchto vláken zhotovená a barvená tkanina ztrácí po opakovaném praní silně intenzitu barvy.Navíc se na oděrových a zmačkaných hranách vytvářejí světlé pruhy.Jako důvod fibrilace se uvádí,že vlákno je tvořeno fibrilami uspořádanými ve směru vlákna,mezi kterými je nepatrné příčné zesítění.

WO 92/14871 popisuje způsob výroby vlákna se sníženým sklonem k fibrilaci.Ten se dociluje tím,že všechny lázně se kterými se čerstvě zvlákněné vlákno dostane do styku před prvním sušením mají hodnotu pH maximálně 8,5.

WO 92/07 124 popisuje rovněž způsob výroby vlákna se sníženým sklonem k fibrilaci,podle kterého se čerstvě zvlákněné-, tedy ještě nesušené vlákno zpracovává kationtovým polymerem. ' * Jako takový polymer se uvádí polymer se skupinami imidasol a acetidin.Navíc může probíhat zpracování s emulgovatelným polymerem,jako jsou například polyetylén nebo polyvinylacetát a nebo také zesítění glyoxalem. ____L' _v ·.' X Mfú ” 'Ί _ - , ·,· — *· »· 1-V rámci konference CELLUCOW v roce 1993 v Lundu ve Švédsku uvedl S.Mortimer v přednášce,že sklon k fibrilaci narůstá přibývajícím dloužením.

Podstata vynálezu

Vynález si. stanovil, úkol dát k dispozici'způsob,který: lze provádět jednoduchým způsobem a který dovoluje vyrábět celulosová vlákna, druhu Lycocell se sníženým sklonem k fibrilaci.

Při způsobu výroby celulosových vláken se sníženým sklonem k fibrilaci podle vynálezu se čerstvě zvlákněná,ještě nesušená , vlákna dostanou do kontaktu s textilním pomocným prostředkem s minimálně dvěmi reaktivními skupinami,jsou prána vodným pufrem s pravidlem,že se jako textilní pomocný prostředek . nepoužije Glyoxal.

Jako textilní pomocné prostředky se zejména osvědčila barviva s dvěmi reaktivními skupinami.Podle vynálezu se však mohou použít i bezbarvé textilní pomocné prostředky,což znamená, že neabsořbují viditelné světlo.

Přednostně se podle vynálezu používají textilní pomocné prostředky,které jako reaktivní skupiny mají jednu nebo dvě vinylsulfonové skupiny.

Účelné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím,že čerstvě zvlákněná vlákna se dostanou do kontaktu s tex *

tilním pomocným prostředkem v alkalickém prostředí.

Ukázalo se,že sklon k fibrilaci se zcela výrazně sníží,když je alkalické prostředí tvořeno alkalikarbonátem a alkalihydroxidem.

Další upřednostněnou variantou způsobu podle vynálezu je tepelné zpracování vláken,která byla v kontaktu s textilním pomocným prostředkem.Tepelné zpracování drasticky snižuje dobu napouštění /impregnování/.

EP-A-0 538 977 zveřejněná 28.dubna 1993 popisuje tepelné zpracování vláken napuštěných barvivém.Ukázalo se však,že ohřevem vláken napuštěných textilními pomocnými prostředky horkým vzduchem sice může zkrátit dobu napouštění,ale že vzniká nebezpečí,že vlákna se ohřejí nepravidelně.Tak mohou například vně ležící vlákna přadena vláken,které má býti sušeno,již zčásti suchá,zatímco vlákna uvnitř ještě nedosáhla potřebnou teplotu.To má nepříznivý .vliv na kvalitu vyrobených vláken.

Zjistilo se,že tato nevýhoda,vyskytující se při jednoduchém tepelném zpracování,může býti překonána ozařováním vláken elektromagnetickými vlnami,zejména mikrovlnami.Ozařováním mikrovlnami se vlákna jednak rovnoměrně zahřívají a jednak se může zabránit předčasnému sušení vláken,protože ozáření elektromagnetickými vlnami nabízí možnost zatavit například přadeno vláken do. obalu z umělé hmoty a vystavit jej elektromagnetickému poli v zataveném stavu.

Výše uvedené výhody vznikají rovněž,transportují-li se vlákna,rozprostřená například jako plochý útvar na dopravníku úzkým kanálem,ve kterém jsou vystavena elektromagnetickým vlnám.Tento kanál může býti tvarován tak,že zůstává pouze malý vzduchový prostor nad vlákny,čímž se může zabránit částečnému sušení vně ležících vláken.Současně tato varianta fixování textilního pomocného prostředku otvírá také možnost technicky jednoduše realizovatelné velkoprodukce.

Podle výše uvedeného se vynález týká dále způsobu výroby celulosových vláken se sníženou fibrilaci,při kterém se roztok celulosy v terciárním aminoxidu zvlákňuje na vlákna a čerstvě zvlákněná vlákna se kontaktují s textilním pomocným prostředkem •rf. s minimálně dvěmi reaktivními skupinami a tepelně se zpracují, což se vyznačuje tím,že tepelné zpracování se provádí ozařováním elektromagnetickými vlnami.

Rovněž podle tohoto provedení způsobu podle vynálezu se přednostně používá textilní pomocný prostředek,obsahující jako reaktivní skupiny vinylsulfonové skupiny a je přednostně barvivém.Mohou se však používat bezbarvé textilní pomocné pomůcky,které neabsorbují viditelné světlo.

Dalším upřednostněným provedením podle vynálezu je provádění tepelného zpracování mikrovlnami.

Příklady provedení vynálezu _______.Vynálež-bude· následujícími-příklady ' ještě blíže vysvětlen. Všechny % údaje se rozumí jako hmotnostní %.

Výroba celulosových vláken

Podle způsobu popsaného v EP-A-0 356 419 byl zhotoven roztok celulosy v NMMO,který se extrudoval zvlákňovací tryskou. Získané filamenty byly vedený vzdušnou, dráhou do vodné srážecí lázně,ve které celulosa koagulovala.

Ve srážecí lázni získaná vlákna byla promývána a měla titr 1,7 dtex.Promytá vlákna se použila pro níže uvedené příklady a představují ta vlákna,která jsou označována v tomto popisu a v těchto patentových nárocích jako čerstvě zvlákněná,ještě nesušená vlákna.

1. Zpracování textilními pomocnými prostředky bez následného tepelného zpracování

A. Všeobecný způsob procesu

Vždy lg vláken zhotovených výše uvedeným způsobem byl napouštěn v 190 ml vodného roztoku /lázni/,který obsahoval textilní pomocný prostředek s dvěmi reaktivními skupinami a Na^SO^rpo dobu 30 minut při teplotě 40°C.Návazně bylo pro fixaci textilního pomocného prostředku přidáno NaOH /3%/,. Na₂€O₃ /4%/ nebp směs z NaOH,Na₂CO₃ /4% Na₂CO₃ a O,2g/1 NaOH/.

Po dalších 60 minutách při 40°C se vlákna opakovaně promývala aby se odstranil textilní pomocný prostředek,který nebyl fixován na vlákno.Následně byla promytá vlákna zpracována ve vodném pufru a pak znovu promývána po dobu 15 minut vodou a sušena při 60°C.Následně byl zkoumán sklon vláken k fibrilaci a jiné hodnoty vláken.

Posuzování fibrilace

Vzájemné tření vláken při praní případně při’úpravě v mokrém stavu bylo simulováno následujícím testem : 8 vláken délky 20 mm bylo vloženo dů 20 ml zkušební lahvičky s 4 ml vody a po dobu 9 hodin třepáno stupněm 12 laboratorním třepacím přístrojem typu RO-10 fy.Gerhardt,Βοηη /BRD/.

Fibrilační chování se pak pod mikroskopem posuzovalo počítáním fibril na délce, vlákna 0,276 mm.

Další data vláken

Pevnost a tažnost vláken byly zkoušeny podle předpisu BISFA Internationally agreed methods for testing viscose, modal,cupro,lycocell,acetat and triačatate staple fibres and tows,vydání 1993. , _ ’

B. Příklady

Podle výše popsaného způsobu byla vlákna ošetřena barvivém Remazol Schwarz B /černý B/ a remazol Rot RB /červený RB/ použitých jako textilní, pomocný prostředek.Barvivo Remazol Schwarz B obsahuje dvě vinylsulfonové skupiny a barvivo Remazol Rot RB jednu skupinu vinylsulfonovou a jednu skupinu monochlortriasinovou.

Lázeň obsahovala 3% Remazol Schwarz B případně 0,5% remazol Rot RB.Hodnota pH lázně byla v obou příkladech 4,6. Použitý vodný pufr byl vodným roztokem obsahujícím 3% kyseliny octové a 7% octanu sodného.Hodnota pH tohoto roztoku byla 4,6.Po zpracování pufrem byla vlákna promývána 15 minut vodou a následně zkoumána.V tabulce la jsou uvedeny fixační prostředky, fibrilace /počet fibril/,titr /dtex/ pevnost vláken /cN/tex/ a tažnost vláken /%/.Příklady 1,2 a 3 byly provedeny s barvivém Remazol Schwarz B a příklad 4 s barvivém Remazol Rot RB.

Tabulka lb uvádí výsledky porovnávacích pokusů,které byly provedeny bez barviva.

--6 /textilní pomocné prostředky/

Tabulka la

Příkl.	Fixační prostředek	Fibrily	Titr	pevnost	tažnost
1	NaOH	22	1,82	28,81	11,14
2	Ka₂CO₃	2	2,07	26,39	10,67
3	NaOH+Na₂CO₃	0	2,34	24,94	10,04
4	NaOH+Na₂CO₃	5	2,34	30,00	11,74
		Tabulka lb	/porovnání/
Příkl.	Fixační prastřed&k	Fibrily	Titr	pevnost	tažnost
* 5.·..-	_Na0H--------	9 60“---	1,80	33 ř 76	* 12', 71*'
6	Na₂CO₃	60	1,56	33,78	12,15
7	NaOH+Na₂CO₃	>60	1,72	30,18	12,14
8	NaOH+Na₂CO₃	>60 '	1,72	32,00	12,70
Srovnání výsledků	v tabulkách	la a lb	ukazuje,že	textilní

pomocný prostředek,v tomto případě barvivo Remazol Schwarz B a Remazol Rot. RB,sklon k fibrilaci drasticky snižují a kombinace NaOH+Na₂CO₃,která se používá pro fixaci textilního pomocného prostředku,rovněž sklon k fibrilaci signifikantně zmenšuje.

Ukázalo se,že výše uvedené výsledky se získají rovněž při . použití jiných textilních pomocných prostředků,které mají dvě reaktivní skupiny.Remazol Schwarz B a Remazol Rot RB jsou zde v zastoupení jiných textilních pomocných prostředků,které mají rovněž dvě reaktivní skupiny.

2. Zpracování textilními pomocnými prostředky s návazným tepelným zpracováním.

Vždy lg výše uvedeným způsobem zhotovených vláken bylo napouštěno v lázni 190 ml /obsahující 0,2 Remazol Schwarz b# 2% Na₂co₃,o,2 NaOH,a hodnotu pH=ll,5/ třikrát 30 sekund,přičemž byla vlákna pó každém napouštění vylisována.Následně byla každá zkouška dvakrát 40 sekund tepelně zpracována v sušce s cirkulací vzduchu při teplotě 180°C.Následně byla každá tepelně zpracovaná zkouška zpracována výše uvedeným octanovým pufrem /pH 4,6/,promývána 15 minut vodou,sušena při 60°C a zkoumána.Výsledky jsou uvedené v tabulce 2,přičemž příklad 10 představuje kontrolu /pro příklad 10 byl opakován příklad

9,přičemž však nebyl použit	textilní pomocný prostředek Tabulka 2
Příklad J	Fibrily	Titr	pevnost	tažnost
< ' 9	24	1,56	33,78	12,15
10	' >57	1,80	33,76'	12,71

.Z tabulky 2 je patrno,že tepelné zpracování vláken napuštěných textilním pomocným prostředkem drasticky snižuje dobu napouštění a že se přesto sníží sklon k fibriláči.

S barvivém Remazol Rot RB mohly býti docíleny podobně dobré výsledky.

3. Zpracování textilními pomocnými prostředky s následným ozářením mikrovlnami .lOg vláken zhotovených podle výše uvedeného způsobu bylo napouštěno v 900 ml lázni /10% Remazol Schwarz B,10% Na2SO^,8% Na^CO^ípH bylo nastaveno pomocí NaOH na 1'1,5/ 9 minut. Pak se vlákna vylisovala*a rozdělila na dva stejně velké díly /příklady 12,13/.Příklad 11 je kontrolní a udává vlastnosti vláken nezpracovaných textilním pomocným prostředkem. Pro příklady 12,13 byla vlákna po napouštění vylisována a bud 180 sekund ohřívána na 180°C /příklad 12/ nebo 50 sekund ozařována mikrovlnami /příklad 13/.Pak byla vlákna zpracovávána 30 minut ve výše uvedeném octanovém pufru při pH 4,6,promývána 15 minut vodou a sušena při 60°C.Výsledky testu jsou uvedené v tabulce 3.

Tabulka 3

Příkl.	Ohřev	fibrily	titr	pevnost	tažnost
11	—	56	1,83	31,98	11,52
12	180s,180°C	11	1,91	23,70	9,77
13	50s,90W	7	1,92	31,23	11,34

Z tabulky 3 vyplývá,že ozařování mikrovlnami se doby ohřevu dále snižuje a že se sklon k fibrilaci dále zmenšuje. Podobně dobré výsledky pokud jde o sklon k fibrilaci byly docílené,když byly místo Remazol Schwarz B použity jiné textilní pomocné prostředky s minimálnie dvěmi reaktivními skupinami.Zvláště *se projevilo', žě příznivé působení na sklon k fibrilaci se podobně silně projevuje jako u Glyoxalu.Dále se ukázalo,že výše uvedený příznivý efekt,který se dosahuje ozařováním mikrovlnami,lze pozorovat i u Glyoxalu a jiných dialdehydů,jak se ukáže v následném příkladu.

2g vláken vyrobených 2působem popsaným v odstavci l,bylo napouštěno dvakrát po 3 minutách v 140 ml lázni obsahující 2% Glyoxalu,0,66% zesířovacího katalysátoru /například Condensol FB,směs ze Znc^ a MgClvýrobce BASF/.Návazně byla lázeň vylisována,vlákna rozdělena na dva díly /příklad 15,16/.Příklad 14 je kontrolní,pro příklad 15.byla vlákna zpracovávána 10 minut při 100°C v sušce s cirkulaví vzduchu a pro příklad byla vlákna vystavena dvakrát 60 sekund působení mikrovlně o výkonu 500 wattů.Výsledky fibrilace jsou uvedeny v následující tabulce 4.

Výše uvedený způsob byl opakován,přičemž byl místo Glyoxalu použit Glutardialdehyd /3,4%/.Výsledná fibrilace získaných vláken je uvedena rovněž v tabulce 4 /příklady 17,18 a 19 odpovídají příkladům 14,15 případně 16.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby celulosových vláken se sníženým sklonem k fibrilaci,při kterémžto způsobu se roztok celulosy zvlákňuje v terciárním aminoxidu na vlákna a tato čerstvě zvlákněná vlákna se kontaktují s textilním pomocným prostředkem,který má minimálně dvě reaktivní skupiny a promývají se vodným pufrem s tou podmínkou,že se jako * textilní pomocný prostředek nepoužívá Glyoxal.

' *
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se jako textilní pomocný prostředek používá barvivo nebo bezbarvá substance.
3.. Způsob podle nároku 1 nebo 2,vyznačující se t í m , že se používá textilní pomocný prostředek, který má vinylsulfonovou skupinu jako reaktivní skupinu.
4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3,v yznačuj ící _ s,® t í m , že čerstvě zvlákněná .vlákna se kontaktují...... ·- s textilním pomocným prostředkem v alkalickém prostředí.
5. Způsob podle nároku 3,vyznačující se tím, že alkalické prostředí tvoří alkalikarbonát a alkalihydroxid.

$
6 Způsob podle jednoho nebo více z náróků 1 až 5,vyznačující se- tím, že vlákna kontaktovaná s · textilním pomocným prostředkem se tepelně zpracovávají.
7. Způsob výroby celulosových vláken se sníženým sklonem k fibrilaci,při kterémžto způsobu se roztok celulosy zvlákňuje v terciárním aminoxidu na vlákna a tato čerstvě zvlákněná vlákna se kontaktují s textilním pomocným prostředkem,který má minimálně dvě reaktivní skupiny,a tepelně se zpracují,v yznačující se tím, že tepelné zpracování se provádí ozařováním elektromagnetickými vlnami.
8. Způsob podle nároku 7,vyznačující se tím, že jako textilní pomocný prostředek se používá barvivo nebo bezbarvá substance.
9. Způsob podle nároku 7 nebo 8,vyznačující se t í m , že se používá textilní pomocný prostředek, který má minimálně vinylsulfonovou skupinu jako reaktivní * skupinu.

I i
10. Způsob podle jednoho z nároků 7 až 9,vyznaču j ící se . t í m , že čerstvě zvlákněná vlákna se kontaktují s textilním pomocným prostředkem v alkalickém .prostředí..
11. Způsob podle nároku 10,v y z n a č u j í c '£ s t í m , že alkalické prostředí tvoří alkalíkarbonát a alkalihydroxid.
12. Způsob podle jednoho nebo více z nároků 7 až 11,v y z n a Čující se tím, že tepelné zpracování se provádí mikrovlnami.