DE10013966B4 - A method of increasing the UV absorptivity and reducing fibrillation tendency of lyocell fibers - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Erhöhung
des UV-Absorptionsvermögens
und Verringerung der Fibrillierneigung von Lyocell-Fasern, gekennzeichnet
dadurch, daß die
Fasern in einem alkalischen Naßvernetzungsprozeß mit einer der
Verbindungen der allgemeinen Formeln des Typs I bis II behandelt
werden, wobei spinnfeuchte, noch nie getrocknete Lyocell-Fasern
behandelt werden und wobei die
Formel der Verbindung I, in der R1,
R2, R3, R4 unabhängig
voneinander jeweils bedeuten können;
– R1 bis R4 sind Chlor
oder Fluor
– R1 und R3 sind Chlor
oder Fluor und R2 und R4 bedeuten Wasserstoff
ist
und die Formel der Verbindung II, worin Y -CH2-CH2-SO3Na oder -CH=CH2 und R1 Chlor oder Fluor
sind, ist.A process for increasing the UV absorptivity and reducing the fibrillation tendency of lyocell fibers, characterized in that the fibers are treated in an alkaline wet crosslinking process with one of the compounds of the general formulas of the type I to II, wherein spun-moist, never-dried lyocell fibers be treated and where the
Formula of Compound I, in which R 1 , R 2 , R 3 , R 4 may each independently represent;
- R 1 to R 4 are chlorine or fluorine
R 1 and R 3 are chlorine or fluorine and R 2 and R 4 are hydrogen
and the formula of compound II, wherein Y is -CH 2 -CH 2 -SO 3 Na or -CH = CH 2 and R 1 is chlorine or fluorine.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrüstung von aus Lösungsmittel gesponnenen Cellulosefasern (Lyocell-Fasern) mit dem Ziel, deren Verhalten gegenüber ultravioletten Strahlen zu verbessern sowie deren Fibrillierneigung zu verringern.The The present invention relates to a method of equipping from solvent spun cellulose fibers (lyocell fibers) with the aim of their behave towards To improve ultraviolet rays and their Fibrillierneigung to reduce.
[Stand der Technik][State of the art]
Auf Grund der sich verändernden Bedingungen in der Atmosphäre spielt der Schutz vor Ultravioletter Strahlung eine zunehmende Rolle. Dies gilt zum einen für den Menschen, der in steigendem Maße einer starken Strahlenbelastung ausgesetzt ist, zum anderen aber auch für den Schutz der Textilen vor Faserschädigungen und Farbveränderungen.On Reason for the changing Conditions in the atmosphere The protection against ultraviolet radiation plays an increasing role. This is true for one the human being, who is increasingly exposed to a high level of radiation but also for the protection of textiles fiber damage and color changes.
Die Lyocell-Fasern sind für verschiedenste Anwendungen im Bekleidungssektor geeignet. Aus diesem Grund bietet es sich an, dem neuen innovativen Fasermaterial zusätzlich zu den anderen Vorteilen auch UV-Schutz zu verleihen.The Lyocell fibers are for various applications in the clothing sector. For this reason It offers itself, the new innovative fiber material in addition to to give the other benefits also UV protection.
Lyocell-Fasern weisen hohe Festigkeits- und Modulwerte im trockenen und auch im nassen Zustand auf. Weitere Vorteile sind eine gute Anfärbbarkeit und die der Viskose-Faser analoge Tragephysiologie. Für den Kunden zeichnen sich Textilien aus dem neuen Faserstoff durch einen angenehmen Griff und ein neuartiges Oberflächenbild aus.Lyocell fibers have high strength and modulus values in the dry and also in the wet condition. Further advantages are good dyeability and the viscose fiber analogue Tragphysiologie. For the customer Textiles made of the new pulp are characterized by a pleasant Handle and a novel surface appearance out.
Eine Besonderheit der lösungsgesponnenen Cellulose-Fasern ist deren geringe Naßscheuerbeständigkeit bzw. deren hohe Naßfibrillierung. Diese Eigenschaft läßt sich zur Erzielung besonderer Oberflächeneffekte oder bei der Vliesherstellung positiv verwerten, steht aber einer umfassenden Markteinführung im Wege, da sie sich bei Veredlungsprozessen und auch im Gebrauch störend auswirkt.A Special feature of the solution-spun Cellulose fibers are their low wet scrub resistance or their high wet fibrillation. This property can be for achieving special surface effects or utilize it positively in nonwoven production, but there is one comprehensive market introduction in the way, since they are in finishing processes and also in use disturbing effect.
Fibrilliererscheinungen sind gekennzeichnet durch eine örtlich begrenzte Abspaltung von Fibrillen entlang der Faseroberfläche bei mechanischer Beanspruchung im feuchten Zu stand. Das schlechte Naßscheuerverhalten bei Lyocell ist auf die vergleichsweise nur schwach ausgebildeten Wechselwirkungen zwischen den kristallinen Faserbereichen zurückführen.Fibrilliererscheinungen are characterized by a local limited cleavage of fibrils along the fiber surface at mechanical stress in the wet state. The bad wet scrub behavior Lyocell is on the comparatively poorly trained Attributed interactions between the crystalline fiber regions.
Bekannt ist, daß Vernetzungsreaktionen eine Möglichkeit zur Verbesserung des Naßscheuerverhaltens bieten. Trockenvernetzungs-Prozesse wie in den Erfindungen WO 94/20656 und WO 95/30043 sind weniger geeignet, da alle Vernetzungen in der trockenen Faser zur Verschlechterung wichtiger Faserparameter sowie der Tragephysiologie führen.Known is that crosslinking reactions a possibility to improve wet scrub behavior Offer. Dry crosslinking processes as in the inventions WO 94/20656 and WO 95/30043 are less suitable because all crosslinks in the dry fiber for deterioration of important fiber parameters as well of the carrying physiology lead.
Interessanter sind Produkte, die sich über den Mechanismus der Naßvernetzung mit der Cellulosefaser umsetzen. Zur Vernetzungen an der gequollenen Faser liegen inzwischen einige Ergebnisse vor, z.B. Textile Research Journal 66,575-580(1996); Textilveredlung 31, 96-100 und 191-194(1996) u.v.a. Bei diesen Arbeiten zeigte sich, daß vorrangig Substanzen, die zwei oder mehr Bindungen mit Cellulose eingehen können, geeignet sind, wobei es sich auch um nicht-kovalente Bindungen handeln kann. Die Wirkung auf die Naßscheuerung hängt – neben den Applikationsbedingungen – in starkem Maße von der Struktur der jeweiligen Substanz ab. Die Ausrüstung mit bifunktionellen Reaktivfarbstoffen ist im weiteren Sinn ebenfalls ein Naßvernetzungsprozeß. Hier zeigt sich ganz besonders, daß trotz gleicher Art und Anzahl von Ankergruppen oft ein völlig unterschiedliches Naßscheuerverhalten resultieren kann. Somit reagieren die Substanzen auf Grund ihrer Größe, ihrer inneren Beweglichkeit oder der Anordnung der reaktiven Gruppen (Platz im Molekül und Abstand voneinander) innerhalb der Faser unterschiedlich.More interesting are products that are about the mechanism of wet crosslinking with the cellulose fiber. For networking on the swollen There are now some results from fiber, e.g. Textile Research Journal 66, 575-580 (1996); Textilveredlung 31, 96-100 and 191-194 (1996) u.v.a. In these works showed that priority Substances that form two or more bonds with cellulose can, suitable which may also be non-covalent bonds. The effect on wet scouring hangs - beside the application conditions - in strong dimensions from the structure of the respective substance. The equipment with bifunctional reactive dyes is also broader a wet crosslinking process. Here shows especially that, despite Of the same kind and number of anchor groups often a completely different one Naßscheuerverhalten can result. Thus, the substances react due to their Size, her internal mobility or the arrangement of reactive groups (place in the molecule and distance from each other) within the fiber.
In
In
In Patent WO 99/19555 werden Substanzen vorgestellt, die die Fibrillierung von Lyocell-Fasern zurückdrängen und der Faser gleichzeitig UV-Absorptions-Eigenschaften verleihen. Nachteilig ist, daß die dort genannten Substanzen nur über einen Dichlortriazin-Anker verfügen. Theoretisch könnte zwar die Dichlortriazin-Gruppe wegen der beiden reaktiven Zentren vermutlich bifunktionell reagieren und so zumindest partiell Verknüpfungen von Celluloseketten bewirken. Einen Effekt wie mit Substanzen, die zwei oder mehr Ankergruppen aufweisen, ist hier jedoch nicht zu erwarten.In Patent WO 99/19555 discloses substances which fibrillate pushing back from lyocell fibers and simultaneously impart UV absorption properties to the fiber. adversely is that the substances mentioned there only have a dichlorotriazine anchor. Theoretically, could Although the dichlorotriazine group because of the two reactive centers probably bifunctional react and so at least partially links effect of cellulose chains. An effect like with substances that However, this is not the case for two or more anchor groups expect.
[Aufgabe der Erfindung]OBJECT OF THE INVENTION
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, Textilien aus lösungsgesponnenen Cellulosefasern eine dauerhafte Schutzfunktion gegen Ultraviolette Strahlung zu verleihen sowie gleichzeitig deren Fibrillierneigung zu verringern, ohne daß sich die anderen Eigenschaften oder die Eigenfärbung der Faser verändern.aim The invention relates to a process, textiles made from solution-spun cellulose fibers a permanent protective function against ultraviolet radiation too while reducing their fibrillation tendency, without that change the other properties or the inherent color of the fiber.
Diese Aufgabe wurde erfinderisch dadurch gelöst, daß die Fasern über einen Naßvernetzungsprozeß mit Verbindungen, die zwei oder mehr Cellulose-reaktive Ankergruppen sowie einen UV-absorbierenden Teil enthalten, behandelt werden.These The object was inventively achieved in that the fibers over a Wet crosslinking process with compounds, the two or more cellulose-reactive anchor groups and a UV-absorbing Part contain, be treated.
Für die Kombination von UV-Sorption und Verringerung der Fibrillierneigung wurden erfindungsgemäß die folgenden Strukturen ermittelt:
- – Stilbenderivate, die neben dem UV-Schutz auch noch eine Aufhellung des Textils durch Fluoresenz bewirken (z.B. Verbindung I) Verbindung I
- – Verbindungen nach II oder deren Derivate Verbindung II
- Stilbene derivatives which, in addition to the UV protection, also bring about a lightening of the textile by fluorescence (eg compound I) Compound I
- - Compounds according to II or their derivatives Compound II
An diesen Substanzen sind mindestens zwei Ankergruppen enthalten. Da die Vernetzung von Cellulosefasern im trockenen Zustand zu erheblicher Verschlechterung anderer wichtiger Parameter führt, sind vor allem die Anker-Gruppen von Interesse, mit denen man eine Cellulosevernetzung im gequollenen Zustand hervorrufen kann. Es handelt sich dabei um Anker-Gruppen, die sich über
- 1. eine nucleophile Substitution oder
- 2. einen Eliminierungs-Additionsmechanismus
- 1. a nucleophilic substitution or
- 2. an elimination addition mechanism
Verbindungen mit diesen oder ähnlichen Strukturen lassen sich im alkalischen Zustand mit Cellulose reaktiv umsetzen. Vor teilhaft sind Foulardverfahren, weil dabei die Affinität der Substanzen nicht die entscheidende Rolle spielt.links with these or similar Structures react with cellulose in the alkaline state implement. Before geous are padding method, because while the affinity of the substances does not play the crucial role.
Zur Verbesserung der Löslichkeit kann das Brückenglied mit löslichkeitsverbessernden Gruppen, z.B. Sulfonsäuregruppen, substituiert sein.to Improvement of solubility can the bridge member with solubility enhancing Groups, e.g. sulfonic acid groups, be substituted.
Da Naßvernetzungsprozesse nur den gequollenen Faserzustand stabilisieren, verändern sich die Fasereigenschaften wenig. Umsetzungen mit den genannten Verbindungen lassen sich als Naßvernetzung an der gequollenen Faser bei niedriger Temperatur und unter alkalischen Bedingungen, wie sie in der Textilveredlung typisch sind, vornehmen.There Naßvernetzungsprozesse only stabilize the swollen fiber state, change the fiber properties little. Reactions with the compounds mentioned can be used as wet crosslinking on the swollen fiber at low temperature and under alkaline Conditions, as they are typical in textile finishing make.
Verbessert man das Naßscheuerverhalten mit den Substanzen, die Gegenstand der Erfindung sind, so ergeben sich die bereits angedeuteten Vorteile:
- – über die ausgewählten Substanzen erhält man am Textil für den Menschen einen ausreichenden Schutz gegen die Ultraviolette Strahlung der Sonne
- – die ausgewählten Substanzen bewirken einen gewissen Schutz der Cellulosefaser gegen Ultraviolette Strahlung
- – die ausgewählten Substanzen verleihen der Faser einen höheren Weißgrad
- – bei künstlicher UV-Strahlung, wie sie beispielsweise in Diskotheken auftritt, fluoreszieren die ausgerüsteten Textilien
- – die Faser ist durch die Applikation der Substanz gegen Beanspruchungen, wie sie in der Textilveredlung und im Gebrauch auftreten, geschützt
- – die Faserparameter bleiben nach der Vernetzung weitgehend erhalten
- – die Vernetzersubstanzen können auf die spinnfeuchte, noch niemals getrocknete, Faser aufgebracht werden.
- - on the selected substances obtained on the textile for humans a sufficient protection against the ultraviolet radiation of the sun
- - The selected substances cause some protection of the cellulose fiber against ultraviolet radiation
- - The selected substances give the fiber a higher degree of whiteness
- In the case of artificial UV radiation, as occurs, for example, in discotheques, the finished textiles fluoresce
- - The fiber is protected by the application of the substance to stresses, as they occur in textile finishing and in use
- - The fiber parameters are largely retained after crosslinking
- - The crosslinking agents can be applied to the wet, never-dried, fiber.
Die nachfolgenden Beispiele enthalten prinzipielle Möglichkeiten der Applikation von Vernetzern mit mehreren Vinylsulfongruppen.The The following examples contain principal possibilities of application of crosslinkers with several vinylsulfone groups.
[Beispiele][Examples]
Die nachfolgenden Beispiele enthalten prinzipielle Möglichkeiten der Applikation von Vernetzern mit mehreren Vinylsulfongruppen.The The following examples contain principal possibilities of application of crosslinkers with several vinylsulfone groups.
Beispiel 1 Behandlung mit der Verbindung IExample 1 Treatment with the compound I
Wäsche:Laundry:
Die Fasern wurden zunächst in einem Färbegerät 30 min bei 80°C mit einer Lösung von 1 g/l Trinatriumphosphat und 1 g/l nichtionischem Tensid in deionisiertem Wasser bei einem Flottenverhältnis von 1:30 gewaschen, dann gründlich mit warmen und kaltem fließenden Wasser abgespült und abschließend 10 min bei 60°C mit reinem deionisiertem Wasser bei gleichem Flottenverhältnis im Färbegerät gespült. Die Trocknung der Fasern erfolgte 60 min bei 80°C im Vakuumtrockenschrank. Die Fasern wurden bis zur Weiterbehandlung in Exsikkatoren über Kieselgel gelagert.The Fibers were first in a staining device for 30 min at 80 ° C with a solution of 1 g / l of trisodium phosphate and 1 g / l of nonionic surfactant in deionized water at a liquor ratio of 1:30, then thoroughly with warm and cold flowing Rinsed off water and finally 10 min at 60 ° C with pure deionized water at the same liquor ratio in Dyeing device rinsed. The The fibers were dried for 60 minutes at 80 ° C. in a vacuum drying oven. The Fibers were until further treatment in desiccators on silica gel stored.
Behandlung:Treatment:
Zunächst wurde die Verbindung I in einer Konzentration von 10 g/l in Wasser gelöst. Die Herstellung der Klotzflotte erfolgte erst unmittelbar vor der Behandlung aus den entsprechenden Mengen
- – der Lösung des Vernetzers
- – einer 2%igen Natronlauge
- - the solution of the crosslinker
- - A 2% sodium hydroxide solution
Nachbehandlung:After treatment:
Nach der vorgegebenen Lagerzeit erfolgte die Nachbehandlung, ebenfalls im Färbegerät, bei einem Flottenverhältnis von 1:50 in verschiedenen Flotten:
- – 15 min bei 50°C in 50 ml deionisiertem Wasser
- – 15 min bei 30°C in 50 ml leicht verdünnter Schwefelsäure zum Neutralisieren (der pH-Wert der Flotte betrug nach der Behandlung pH 6...8)
- – 15 min bei 60°C in 50 ml deionisiertem Wasser
- – 15 min bei 30°C in 50 ml deionisiertem Wasser
- - 15 min at 50 ° C in 50 ml deionized water
- - 15 min at 30 ° C in 50 ml of slightly diluted sulfuric acid to neutralize (the pH of the liquor was after treatment pH 6 ... 8)
- - 15 min at 60 ° C in 50 ml deionized water
- - 15 min at 30 ° C in 50 ml deionized water
Nach den jeweiligen einzelnen Nachbehandlungsprozeduren wurden die Fasern aus den Bechern entnommen, über den Bechern ausgedrückt und dem nächsten Nachbehandlungsschritt zugeführt. Abschließend wurden die Fasern 60 min bei 105°C getrocknet.To the respective individual post-treatment procedures became the fibers taken from the cups, over expressed in the cups and the next Post-treatment step supplied. In conclusion, were the fibers for 60 min at 105 ° C. dried.
Die Lyocell-Fasern wiesen eine Naßscheueranzahl von 138 bei weitgehend unveränderter Reißfestigkeit, Reißdehnung und Schlingenfestigkeit auf. Die Absorption für Ultraviolette Strahlung war deutlich verbessert. Der Weißgrad nach CIE erhöhte sich von 75 auf 90.The Lyocell fibers had a wet scrub number of 138 largely unchanged Tear resistance, elongation at break and loop strength. The absorption for ultraviolet radiation was clearly improved. The whiteness increased to CIE from 75 to 90.
Beispiel 2 Behandlung mit der Verbindung IIExample 2 Treatment with the compound II
Wäsche:Laundry:
Die Faserwäsche erfolgte wie bei Beispiel 1.The fibers was carried out as in Example 1.
Behandlung:Treatment:
Die gewaschenen Fasern wurden analog der Verfahrensweise in Beispiel 1 mit der Verbindung II behandelt.The washed fibers were analogous to the procedure in Example 1 treated with the compound II.
Die Nachbehandlung erfolgte wie bei Beispiel 1.The After-treatment was carried out as in Example 1.
An den derart ausgerüsteten Lyocell-Fasern war eine Naßscheueranzahl von 212 zu beobachten. Reißfestigkeiten, Reißdehnung und Schlingenfestigkeit der Faser blieben weitgehend erhalten. Der Weißgrad steigt von 75 auf 85.At the so equipped Lyocell fibers were a wet scrub number from 212 to watch. Tensile strengths, elongation at break and loop strength of the fiber were largely retained. Of the Whiteness is increasing from 75 to 85.
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