ES2120286T5 - Procedimiento para la fabricacion de fibras celulosicas. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION ESTA RELACIONADA CON UN PROCESO DE PRODUCCION DE FIBRAS DE CELULOSA QUE COMPRENDE: (A) DISOLUCION DE UN MATERIAL QUE CONTIENE CELULOSA EN UN OXIDO DE AMINA TERCIARIA ACUOSO PARA OBTENER UNA SOLUCION DE CELULOSA HILABLE, (B) HILATURA DE LA SOLUCION DE CELULOSA Y SU PASO POSTERIOR A TRAVES DE UN BAÑO DE PRECIPITACION ACUOSO PARA OBTENER FILAMENTOS HINCHADOS QUE CONTIENEN AGUA, (C) APLASTAMIENTO EN DIFERENTES PUNTOS DE LOS FILAMENTOS HINCHADOS QUE CONTIENEN AGUA DE FORMA QUE SE OBTENGAN COMO MINIMO DOS PUNTOS DE APLASTAMIENTO POR MILIMETRO A LO LARGO DEL FILAMENTO Y (D) SECADO DE LOS FILAMENTOS APLASTADOS PARA OBTENER FIBRA DE CELULOSA, EN DONDE LOS FILAMENTOS SE COMPRIMEN DE TAL FORMA QUE SE CONSERVEN LOS PUNTOS DE APLASTAMIENTO TAMBIEN EN LA FIBRA SECADA Y SEAN VISIBLES COMO UN CAMBIO DE COLOR AL SER OBSERVADOS BAJO UNA LUZ POLARIZADA LINEALMENTE.

Description

Procedimiento para la fabricación de fibras celulósicas.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de fibras celulósicas apiladas según el procedimiento con la aplicación de aminóxido.

Desde hace algunos decenios se buscan procedimientos para la fabricación de cuerpos moldeados celulósicos, que deben sustituir el procedimiento de viscosa empleado actualmente a gran escala. Como una alternativa interesante, no en último término debido a una mejor compatibilidad con el medio ambiente, se ha desarrollado disolver celulosa sin derivación en un disolvente orgánico y de esta solución, extrusionar cuerpos moldeados, por ejemplo, fibras, láminas y membranas. Esta clase de fibras extrusionadas han recibido por BISFA (The International Bureau for the Standardization of man made fibers) el nombre genérico de Lyocell. Como disolvente orgánico, BISFA entiende una mezcla de productos químicos orgánicos y agua.

Este procedimiento demostró ser muy apropiado como disolvente orgánico para la fabricación de cuerpos moldeados celulósicos, especialmente una mezcla de aminóxido terciario y agua. Como aminóxido se emplea en primera línea N-óxido de N-metilmorfolina (NMMO). Otros aminóxidos se describen, por ejemplo, en el documento EP-A-0 553 070. Un procedimiento para la fabricación de soluciones de celulosa moldeables se conoce, por ejemplo, por el documento EP-A-0 356 419. La fabricación de cuerpos moldeados de celulosa empleando aminóxidos terciarios, se denomina, en general, como procedimiento aminóxido.

En la patente US-A-4,246,221 se describe un procedimiento aminóxido para la fabricación de soluciones de celulosa, que se conduce a una herramienta de moldeo, por ejemplo, una boquilla de hilar, se hila en filamentos y finalmente se lleva a través de un baño de precipitación, en el que se precipita la celulosa y se obtienen filamentos con contenido de agua, hinchados. Estos filamentos se pueden transformar de manera tradicional, es decir, por lavado y tratamiento posterior, en fibras celulósicas y fibras cortas.

Es conocido que las fibras de celulosa producidas a partir de soluciones de aminóxido según el procedimiento de hilar seco/húmedo, al contrario de las fibras naturales de celulosa rizadas, tales como la lana, presentan una sección circular, sin desgarrones. La sección transversal circular y la superficie relativamente lisa pueden provocar problemas en la transformación de las fibras y configuraciones planas, como se describe, por ejemplo, en el documento EP-A-0 574 870. Estos problemas son, según esta memoria de la patente, una adherencia defectuosa de las fibras en el hilado de las fibras en hilos, una cohesión insuficiente en los hilos de los filamentos y en una resistencia al desplazamiento de hilos y pasadas en un tejido, hecho de estos hilos y fibras de filamentos. Para la solución de este problema se propone en esta memoria de la patente que se extrusione la solución de aminóxido a través de orificios de hilar, cuya sección transversal no es circular, sino perfilada, por ejemplo, en forma de Y. De esta forma se proporciona a las fibras de Lyocell una sección transversal en forma de Y.

En Chemicals Fibers International (CFI), tomo 45, febrero 1995, págs. 27 y 30 se muestra la imagen microscópica de cuatro fibras celulósicas, todas ellas fabricadas según el procedimiento aminóxido. Hay que destacar que estas fibras, a pesar del hecho de que todas ellas han sido fabricadas según el procedimiento aminóxido, no son idénticas. Las diferencias entre las cuatro fibras se pueden reconocer incluso con el microscopio. En la citada bibliografía no se indica de qué manera el experto en la materia puede fabricar las fibras celulósicas, incluso no se comunica de qué forma se proporciona a las fibras su distinto aspecto.

En Textilia Europa 6/94, páginas 6 y siguientes, se describe asimismo una fibra celulósica que se ha producido según el procedimiento aminóxido, no comunicándose tampoco al experto en la materia ningún detalle sobre la fabricación. De esta bibliografía se deduce, entre otros, que la fibra de celulosa, cuya fabricación no se indica, presenta un rizado permanente, no entrándose, sin embargo, en mayores detalles, en lo que se debe entender con ello y de qué manera se puede proporcionar el rizado a las fibras.

Las fibras que presentan un rizado son ventajosas por diversas razones para el transformado de fibras, especialmente de fibras cortas. Así, por ejemplo, se realiza mejor el cardado de las fibras, ya que para ello es necesaria una cierta adherencia de las fibras, una con la otra, para que se pueda producir una cinta de carda. Una fibra rizada tiene una adherencia de cinta más elevada que una fibra no rizada, con lo cual se puede incrementar la velocidad de cardado.

En el estado actual de la técnica, se conocen los procedimientos denominados de ondulado de filamentos, con los cuales se puede aportar a las fibras un rizado. El rizado aportado de esta manera se pierde, generalmente, ya después del cardado, y a lo más tardar después del hilado de fibras, y ya no se encuentra en el tejido textil. Un rizado proporciona al tejido textil un tacto voluminoso y suave.

El documento DE-C-868 042 describe un procedimiento para la transformación de fibras de polímeros lineales de alto peso molecular con grupos amidas en la cadena, especialmente poliamidas y poliuretanos, sometiéndose las capas de las fibras desordenadas mediante la compresión a una temperatura elevada, y en presencia de agentes de acción hinchante, a una presión tan elevada, que las fibras se deforman recíprocamente en los puntos de cruce de la superficie. De este modo se proporciona a las fibras sintéticas de polímeros una estructura superficial en forma de una superficie perchada.

Por el documento WO 94/28220 y el documento WO 94/27903 se conoce un procedimiento con el cual se puede proporcionar a las fibras Lyocell un rizado de forma mecánica. Según este procedimiento, los filamentos acabados de fabricar se conducen en forma de cuerda o cabo a través de una serie de baños para quitar el agente disolvente. A continuación, se seca la cuerda a unos 165ºC y se coloca en estado seco en un dispositivo tubular, en el que la cuerda de filamentos se arruga y de esta manera se genera un tipo de rizado. A continuación las fibras rizadas se tratan con vapor caliente, seco, y a continuación se cortan en fibras cortas. Estas fibras tienen la desventaja de que sólo se pueden producir de forma costosa, ya que para el rizado es necesario un dispositivo propio, y porque el rizado se produce por un arrugado de las fibras. Además, se ha demostrado que, el rizado aplicado mecánicamente, según este procedimiento ya conocido anteriormente después de algunas operaciones de transformación se pierde nuevamente para estas fibras apiladas. La WO 95/2450 describe un procedimiento modificado para el rizado mecánico de las fibras de Lyocell.

La invención tiene por objetivo conseguir un procedimiento para la fabricación de una fibra apilada Lyocell, que se pueda transformar más fácilmente en fibras y tejidos que la fibra tradicional apilada de Lyocell. La fibra no se debe fabricar por un rizado mecánico según el documento WO 94/28220 o el documento WO 94/27903. La fibra tampoco se debe fabricar con boquillas de hilar, cuyos orificios de hilar presenten una forma de sección no circular. La fibra apilada de Lyocell fabricada según la invención se debe fabricar más bien con boquillas de hilar tradicionales, cuyos orificios de hilar presenten una sección transversal circular.

El procedimiento según la invención de una fibra celulósica apilada presenta las siguientes fases:

(A) Disolución de un material con contenido celulósico en un aminóxido acuoso terciario, para obtener una solución hilables de celulosa;

(B) Hilado de la solución de celulosa y guiado a través de un baño de precipitación acuoso, obteniéndose filamentos hinchados con contenido de agua;

(C) Exprimido o estiramiento de los filamentos hinchados, con contenido de agua en diferentes puntos, de tal manera que por milímetro de longitud de filamento se presenten, por lo menos, dos puntos de exprimido, y

(D) Secado de los filamentos exprimidos para fibras celulósicas,

teniendo lugar el exprimido con una presión que es suficiente para que los puntos de exprimido generados en el filamento también permanezcan en las fibras secas y al contemplarlos con luz polarizada lineal sean visibles como modificaciones de color, cortándose los filamentos hinchados, que según (B) contienen agua antes de exprimirse.

Con la expresión "puntos de exprimido" se entienden para los fines de la presente descripción y reivindicaciones, también pliegues, torceduras y otras modificaciones de la forma de sección transversal de los filamentos y de las fibras.

La invención se basa en el conocimiento de que un filamento producido según el procedimiento con la aplicación de aminóxido en estado hinchado, se puede modificar en su forma de sección transversal por exprimido, y porque este exprimido permanece después del secado, si se exprime con una suficiente presión. De esta manera se pueden producir fibras celulósicas, cuya forma de sección transversal en los puntos de exprimido no es redonda circular, sino, por ejemplo, oval. Los puntos de exprimido se pueden reconocer también con el microscopio como estrechamientos, ensanchamiento o dobladuras.

La magnitud de la presión a emplear en el exprimido, depende, naturalmente, de varios factores, por ejemplo, del título o número de la fibra, del grado de hinchamiento y de la medida de las modificaciones de sección transversal deseadas. Los inventores de la presente invención han constatado que la presión necesaria para alcanzar la modificación de sección transversal deseada se puede determinar de manera simple mediante ensayos previos.

El exprimido de la fibras se puede conseguir gracias a que los filamentos hinchados se conducen a través de una herramienta de moldeo correspondiente, por ejemplo, una prensa de placa, estando estructurada la superficie de la prensa de placa mediante protuberancias y ahondamientos, para someter los filamentos hinchados en dirección longitudinal a una presión distinta y, de esta manera, deformar el filamento con distinta intensidad.

El exprimido se realiza preferentemente de tal manera que por milímetro existan por lo menos tres, especialmente, por lo menos seis puntos de exprimido.

Se ha demostrado que las fibras producidas según la invención se pueden cardar más fácilmente, ya que los puntos de exprimido de las fibras proporcionan, por lo visto, una cierta adherencia, de tal manera que se puede producir más fácilmente una cinta de carda. Las fibras producidas según la invención tienen una adherencia de cinta superior que las fibras tradicionales Lyocell con sección prácticamente circular. Esto permite que se pueda incrementar la velocidad de cardado.

Una forma de realización preferente del procedimiento según la invención, se caracteriza porque de los filamentos hinchados, cortados, acuosos, se forma una tela sin tejer, antes del exprimido, en la que los filamentos cortados están orientados estadísticamente y, porque la tela sin tejer está prensada. Se ha demostrado que en este caso, la superficie de prensado no necesita estar estructurada, ya que para el acuñado de una superficie irregular, la presión distinta necesaria se produce porque las fibras, como consecuencia de su orientación estadística, se encuentran una encima de la otra, con lo cual en el prensado en aquellos puntos donde se encuentra las fibras, unas encima de las otra se ejerce, naturalmente, una presión superior que en los otros puntos. Esto lleva consigo a una deformación distinta de la sección transversal.

El prensado se puede llevar a cabo con esta forma de realización del procedimiento según la invención, dentro de la separación por prensado usual en el procedimiento de viscosa por agua de lavado de una fibra corta. Esta extracción de agua se lleva a cabo usualmente con uno o varios pares de cilindros, a través de los cuales la tela sin tejer de fibras cortas se lleva a una cinta tamiz. Sin embargo, es decisivo que con el par o los pares de cilindros se ejerza una presión suficiente sobre la tela sin tejer, que no sólo reduzca el contenido de agua, sino que también modifique suficientemente la forma de sección de los filamentos cortados hinchados.

La invención se refiere también a una fibra celulósica, apilada, que se produce de acuerdo con el procedimiento según la invención. La fibra según la invención se distingue porque la modificación de la sección transversal provocada de la fibra se mantiene, es decir, después del cardado o después de la fabricación de la fibra no desaparece. Esto facilita la transformación de la fibra Lyocell según la invención.

Se ha demostrado, además, sorprendentemente, que la resistencia de la fibra y el alojamiento de las fibras producidas según el procedimiento aminóxido no se perjudica por la modificación de la sección transversal.

La invención comprende, además hilos, tejidos, tela sin tejer, tejidos de punto y tricotados que se caracterizan porque contienen las fibras según la invención.

Con el siguiente ejemplo se explica con mayor detalle la invención.

Ejemplo 1

Se produce primeramente una solución hilable de celulosa en NMMO acuoso, empleándose el procedimiento descrito en el documento EP-A-0 356 419.

Esta solución hilable se hiló en filamentos según el procedimiento descrito en el documento WO 93/19230, utilizándose una boquilla con orificios de hilar circulares. Los filamentos se introdujeron después de estirarse en una rendija de aire en un baño acuoso de precipitación, en el que coagula la celulosa. Los filamentos acuosos obtenidos, que se presentaron en estado hinchado y eran hidroplásticos, se cortaron en longitudes cortas de 4 cm.

Los filamentos cortados se suspendieron en una mezcladora en agua, y los filamentos cortados agitados en el agua se llevaron a una cinta tamiz, en la que se formó una tela sin tejer de fibras cortadas, orientándose las fibras en todas direcciones.

La cinta tamiz se guió a través de un par de cilindros, ejerciéndose una presión de aproximadamente l0^{6} Pa en un tiempo de aproximadamente 0,l segundos sobre la tela sin tejer. A continuación, se lavó la tela sin tejer y se condujo todavía a través de otro par de cilindros, con lo cual se ejerció nuevamente una presión de aproximadamente l0^{6} Pa sobre la tela sin tejer. A continuación se secaron las fibras cortas obtenidas.

Un examen de las fibras según la invención con el microscopio de polarización (400 aumentos) mostró que por milímetro de longitud de fibra, como promedio, había 7 puntos de exprimido, en los que era reconocible una modificación de color de luz polarizada. En los puntos de exprimido poseían las fibras una sección transversal que no era circular, sino más o menos deformada irregularmente. La modificación de color de la luz transmitida se debe a los espesores distintos de las fibras en los puntos de exprimido correspondientes.

De las fibras obtenidas se produjeron hilos y se midieron las longitudes de adherencia de la cinta según DIN 53834, parte 1. Las fibras producidas según la invención muestran comparativamente una longitud de adherencia mayor que las fibras no producidas según la invención con una sección circular esencialmente más circular.

Claims (8)

1. Procedimiento para la fabricación de fibras celulósicas apiladas cuyo procedimiento muestra las siguientes etapas:

A) Disolución del material con contenido de celulosa en un aminóxido terciario acuoso a fin de conseguir una solución de celulosa;

B) Hilar la solución de celulosa y conducción a un baño de precipitación acuoso conservándose los filamentos hinchados que contienen agua;

C) Exprimir los filamentos hinchados que contienen agua, en puntos diferentes de tal manera que por cada milímetro de longitud de filamento aparezcan por lo menos dos puntos de exprimido; y

(D) Secar los filamentos exprimidos convirtiéndolas en fibras celulósicas,

debiendo se realizado el proceso de exprimido a una presión suficiente para que los puntos de exprimido formados en el filamento también permanezcan en la fibra secada y sean visibles como cambios de color bajo la luz polarizada siendo cortados los filamentos hinchados y acuosos obtenidos en (B) antes de exprimirlos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el exprimido se realiza de tal manera que, por milímetro de longitud de filamento existen por lo menos, como promedio, tres puntos de exprimido.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el exprimido se realiza de tal manera que por milímetro de longitud de filamentos existe, por lo menos, como promedio, seis puntos de exprimido.

4. Procedimiento para fabricación de fibras celulósicas apiladas según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque de los filamentos cortados, hinchados, con contenido de agua se forma antes del exprimido una tela sin tejer, en la que los filamentos cortados están orientados estadísticamente y la tela sin tejer se prensa.

5. Fibra celulósica apilada, obtenida según una de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Hilo, caracterizado porque contiene fibras celulósicas apiladas según la reivindicación 5.

7. Tejido, caracterizado porque contiene fibras celulósicas apiladas según la reivindicación 5.

8. Tela sin tejer, género de punto y tricotado, caracterizado porque contiene fibras celulósicas apiladas según de la reivindicación 5.