DE19919259A1

DE19919259A1 - Verfahren zur Verringerung der Fibrillierneigung von aus Lösungsmittel gesponnenen Cellulosefasern

Info

Publication number: DE19919259A1
Application number: DE1999119259
Authority: DE
Inventors: Axel Nechwatal; Monika Nicolai; Klaus-Peter Mieck; Brigitte Heublein; Gudrun Kuehne; Dieter Klemm
Original assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU; Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Current assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU; Thueringisches Institut fuer Textil und Kunststoff Forschung eV
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2001-01-11
Also published as: WO2000066820A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Fibrillierneigung von aus Lösungsmittel gesponnenen Cellulosefasern. Bei dem Verfahren wird eine Substanz, die aus aliphatischen Brückengliedern sowie zwei oder mehreren Vinylsulfon-Gruppen oder (als deren Vorläufer) Sulfatoethylsulfonyl-Gruppen besteht, nach einem Naßvernetzungsverfahren unter alkalischen Bedingungen auf die Lyocell-Faser aufgebracht. Die Eigenschaften der vernetzten Faser bleiben weitgehend erhalten.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verringerung der Fibrillierneigung von aus Lösungsmittel gesponnenen Cellulosefasern nach einem Naßvernetzungsverfahren unter alkalischen Bedingungen.

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 analo ge Tragephysiologie. Für den Kunden zeichnen sich Textilien aus dem neuen Faserstoff durch einen angenehmen Griff und ein neuartiges Oberflächenbild aus.

Eine Besonderheit der lösungsgsgesponnenen Cellulose-Fasern ist deren geringe Naßscheuerbeständigkeit bzw. deren hohe Naßfi brillierung. Diese Eigenschaft läßt sich zur Erzielung beson derer Oberflächeneffekte oder bei der Vliesherstellung posi tiv verwerten, steht aber einer umfassenden Markteinführung im Wege, da sie sich bei Veredlungsprozessen und auch im Gebrauch störend auswirkt.

Fibrillierungserscheinungen sind gekennzeichnet durch eine ört lich begrenzte Abspaltung von Fibrillen entlang der Faser oberfläche bei mechanischer Beanspruchung im feuchten Zu stand. Das schlechte Naßscheuerverhalten bei Lyocell läßt sich auf die vergleichsweise nur schwach ausgebildeten Wech selwirkungen zwischen den kristallinen Faserbereichen zurück führen.

Stand der Technik

Bekannt sind Möglichkeiten zur Verbesserung des Naßscheuer verhaltens mittels Vernetzungsreaktionen. Insbesondere sind hier vor allem Produkte, die eine unmittelbare industrielle Umsetzbarkeit garantieren, interessant, wie ausgewählte Substanzen der textilen Hochveredlung sowie die relativ neue Klasse der Reaktivfarbstoffe mit mehreren Ankergruppen. Hierzu liegen Ergebnisse vor, z. B. Textile Research Journal 66, 575-580 (1996); Textilveredelung 131, 96-00 und 191-194 (1996).

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 Bindun gen handeln kann. Die Wirkung auf die Naβscheuerung 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 resul tieren 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.

Mit zunehmender Beeinflussung des Naßscheuerverhaltens verän dern sich jedoch auch andere Faserparameter, was zu einer Verschlechterung der Faserqualität führt.

In EP 0785304 A2 wird eine spinnfeuchte Faser mit einer farblosen Substanzen, die zur Cellulose reaktive Gruppen enthält, unter alkalischen Bedingungen behandelt. Diese Substanz zeichnet sich dadurch aus, daß sie aus mindestens einem Ring, der mindestens zwei funktionelle Gruppen enthält, besteht. Hier werden andere, ebenfalls geeignete Brückenglie der zwischen den reaktiven Gruppen ausgeschlossen.

In EP 0538977 B1 wird eine trockene Faser ebenfalls mit einer farblosen Substanzen, die zur Cellulose reaktive Gruppen enthält, unter alkalischen Bedingungen behandelt. Auch für diese Substanz wird gefordert, daß sie aus mindestens einem Ring, der mindestens zwei funktionelle Gruppen enthält, besteht.

Aufgabe der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verringerung der Fibrillierneigung, bei dem schon mit geringen Mengen an Vernetzungsmittel das Naßscheuerverhalten drastisch verbes sert wird, die anderen Eigenschaften und die Eigenfärbung der Faser sich jedoch nicht verändern.

Diese Aufgabe wird erfinderisch dadurch gelöst, daß die Fasern über einen Naßvernetzungsprozeß mit Verbindungen, die zwei oder mehr Vinylsulfongruppen bzw. deren Vorstufe Sulfa toethylsulfonyl-Gruppen enthalten, behandelt werden. Als Brücke zwischen den Vinylsulfonsäure-Gruppen dienen aliphati sche Ketten.

Da Naßvernetzungsprozesse nur den gequollenen Faserzustand stabilisieren, verändern sich die Fasereigenschaften wenig. Umsetzungen mit den genannten Verbindungen lassen sich als Naßvernetzung an der genannten Faser bei niedriger Tempera tur und unter alkalischen Bedingungen, wie sie in der Textil veredlung typisch sind, vornehmen. Mit einer geeigneten Gestaltung des Verfahrens lassen sich hier hohe Ausbeuten erzielen. Je nach Brückenglied zwischen den Vernetzergruppen fallen die Effekte bezüglich der Fibrillierung hoch bis sehr hoch aus. Sowohl die Anfärbbarkeit als auch die Faserparame ter bleiben nach der Vernetzung erhalten. Die Vernetzersub stanzen können auf die trockene und auch auf die spinnfeuch te, noch niemals getrocknete Faser aufgebracht werden.

Bei der Brücke zwischen den reaktiven Gruppen kann es sich um beliebige Alkyl-Gruppen bzw. um substituierte Gruppen dieser Art handeln. Die Brückengruppen können auch Heteroatome enthalten. Zur Erhöhung der Löslichkeit kann das Brückenglied mit löslichkeitsverbessernden Gruppen, z. B. Sulfonsäuregrup pen, substituiert sein. Die Vinylsulfongruppen bzw. deren Vorläufer können an beliebiger Stelle im Brückenglied ange ordnet sein.

Die nachfolgenden Beispiele enthalten prinzipielle Möglich keiten der Applikation von Vernetzern mit mehreren Vinylsul fongruppen.

Beispiele Beispiel 1 Behandlung mit dem Dinatriumsalz des 3,10-Disulfonyl- dodecandiol-1.8-disulfats Wäsche

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 delonisiertem Wasser bei einem Flottenverhältnis von 1 : 30 gewaschen, dann gründlich mit warmen und kaltem fließenden Wasser abgespült und abschlie ßend 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 Vakuumtroc kenschrank. Die Fasern wurden bis zur Weiterbehandlung in Exsikkatoren über Kieselgel gelagert.

Behandlung

Zunächst wurde der Vernetzer - das Dinatriumsalz des 3,10- Disulfonyl-dodecandiol-1.8-disulfats - in geeigneten Konzen trationen in Wasser bei Raumtemperatur gelöst. Die Herstel lung der Klotzflotte erfolgte erst unmittelbar vor der Be handlung aus den entsprechenden Mengen

- der Lösung des Vernetzers
- des Elektrolyten (40 g/l Natriumsulfat wasserfrei)
- der 4%igen Natronlauge

im Becherglas. Nach Kontrolle des pH-Wertes wurden 1,00 g Lyocell-Faser (Trockenmasse) in die Flotte getaucht und 30 s mit dem Glasstab gerührt. Dann wurde die Faser herausgenommen und am Laborfoulard 3 mal bei 3 bar abgedrückt. Die Flotten aufnahme der Faser betrug nach dem Abquetschen 90%. Danach lagerte die Faser luftdicht in einer Plastetüte eingeschlos sen.

Nachbehandlung

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

Nach den jeweiligen einzelnen Nachbehandlungsprozeduren wurden die Fasern aus den Bechern entnommen, über den Bechern ausgedrückt und dem nächsten Nachbehandlungsschritt zuge führt. Abschließend wurden die Fasern 60 min bei 105°C ge trocknet.

Beispiel 2 Behandlung mit dem Dinatriumsalz des 3.5-Disulfonyl heptandiol-1.7-disulfates Wäsche

Die Faserwäsche erfolgte wie bei Beispiel 1.

Behandlung

Die gewaschenen Fasern wurden analog der Verfahrensweise in Beispiel 1 mit dem Dinatriumsalz des o-Bis-(2- sulfatoethylsulfonyl)-benzens behandelt.

Die Nachbehandlung erfolgte wie bei Beispiel 1.

Ergebnisse an der ausgerüsteten Lyocell-Faser

Claims

1. Verfahren zur Verringerung der Fibrillierneigung von aus Lösungsmittel gesponnenen Cellulosefasern, gekennzeichnet dadurch, daß die Fasern in einem alkalischen Naßvernetzungs prozeß mit Verbindungen, die ein oder mehrere aliphatische Brückenglieder und zwei oder mehrere Vinylsulfon-Gruppen oder (als deren Vorläufer) Sulfatoethylsulfonyl-Gruppen enthalten, behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich vorzugsweise zwei bis fünf Vinylsulfon- oder Sulfato ethylsulfonyl-Gruppen an den Brückengliedern befinden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfatoethylsulfonyl- oder Vinylsulfon-Gruppen durch ein oder mehrere unsubstituierte aliphatische Brückenglieder verbunden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfatoethylsulfonyl- oder Vinylsulfon-Gruppen durch ein oder mehrere substituierte aliphatische Brückenglieder verbunden sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aliphatischen Brückenglieder Silizium, Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel als Heteroatom enthalten.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aliphatischen Brückenglieder keine Heteroatome ent halten.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbindung in einer Menge von 0,1 bis 10% (bezogen auf die Faser) aufträgt.