ES2380028B2 - Fibra de acrilato reticulable teñible y metodo para su fabricacion; y fibra de acrilato reticulable teñida preparada por tincion de dicha fibra. - Google Patents

Fibra de acrilato reticulable teñible y metodo para su fabricacion; y fibra de acrilato reticulable teñida preparada por tincion de dicha fibra. Download PDF

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Abstract

La presente invención proporciona una fibra de acrilato reticulable que tiene excelente tintabilidad uniforme y excelente tintabilidad en tonos oscuros, que puede expresar una alta solidez del color y que, incluso después del tinte, es capaz de expresar las mismas características tales como sus propiedades absorbentes/desorbentes de humedad, propiedades antibacterianas o propiedades desodorantes, que antes del tinte. La presente invención es una fibra de acrilato reticulable teñible, caracterizada porque la fibra se prepara sometiendo una fibra acrílica a un tratamiento con un compuesto hidrazínico y a un tratamiento con un compuesto orgánico amínico, que tiene dos o más grupos amino primarios en la molécula y seguidamente a un tratamiento de hidrólisis.

Description

Fibra de acrilato reticulable teñibleymétodo para sufabricación;yfibra de acrilato reticulable teñida preparada por tinción de dicha fibra.
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a una fibra de acrilato reticulable teñible. Más concretamente, se refiere a una fibra de acrilato reticulable cuya tintabilidad se mejora, sin deteriorar propiedades tales como la absorción/desorción de humedad o la desodorización, por medio de la introducción de grupos amino por tratamiento con un compuesto orgánico amínico durantelafabricacióndela fibrade acrilato reticulable.
Técnica anterior
Dadoque una fibrade acrilato reticulabletieneexcelentes propiedades absorbentes/desorbentesdehumedad,exotérmicas, desodorantesyantibacterianas, esta siendo centrode atenciónenlos últimos años comofibra multifuncional
ode alta funcionalidad. Sin embargo, dicha fibra tiene un tonode color quevadel rosa claroal marróno tiene un grupo carboxiloy,porlo tanto, aunque puede ser coloreada usandoun tinte catiónico,existeun problemaen cuanto altonodelcolory esquela solidezdelcoloresmaladebidoala propiedaddelafibramismade hincharseenagua por lo que la tinción a un nivel práctico es difícil. Por consiguiente, en aquellos sectores en los que el tono de color se considera importante, como esel casodela ropadevestir, los tejidos decorativosylos materialesde construcción,su aplicación ha estado seriamente limitada no sólo en los casos de una estructura fibrosa en los que se usa dicha fibra en solitario, sino también enlos casos en que dicha fibra está mezclada con otras.
Con respecto al problema en sí, en el documento de patente 1, una fibra de acrilato se trata primero para que contengade0,5a5%enpesodenegrodehumo,queesun pigmentopara impartirelcolornegro,ydespuéslafibra de material se sometea reticulación con un compuesto hidrazínicoyse introducen grupos carboxilo por hidrólisis.Sin embargo, este método sólo se puede utilizar para dar color negro. Aunque se usen fibras de material de otros colores, todavía es enteramente imposible comunicar industrialmente muchos tipos de color.
Enel documentodepatente2,se describeunmétododonde,parafacilitarlatinciónanivelprácticodeunafibra de acrilato reticulable,se incorporaenellaun compuestocapazde teñirlaquetiene gruposhidroxiloy aminoenuna molécula. En dicho método, una fibra de acrilato reticulable, preparada sometiendo una fibra de acrilato reticulable a un tratamiento parala introducciónde enlaces cruzados usando un compuesto hidrazínicoy a un tratamientode hidrólisis usando una solución acuosa alcalina de una sal metálica, se somete a un tratamiento de impregnación con una solución acuosa de un compuesto tintóreo que tiene grupos hidroxiyamino en su molécula. La fibra resultante presenta una tintabilidad,es decir una capacidadde tinción,no menorque3 en cuantoa solidezdel color cuandose frota en mojado.
Sin embargo, en este método, el número de etapas de tratamiento aumenta considerablemente, por lo que, desde el punto de vista industrial, es inevitable que la productividad disminuya. Más aún, como la fibra se hace teñiblepor reacción del grupo amino del compuesto tintóreo con el grupo carboxilo de la fibra de acrilato reticulable, es difícil que la fibra se cubra de color uniforme cuando se trata una fibra de acrilato reticulable que tiene muchos grupos carboxilo.Másaún, comoel grupo carboxiloes secuestradoporel compuesto tintóreo,existela posibilidaddeque sedeteriorenlas propiedadesde absorción/desorciónylas propiedades desodorantesque son inherentesala fibrade acrilato reticulable.
En el documento de patente 3, se proporciona una mejora en un método de tinción que permite mejorar la solidez del color aplicado a una fibra de acrilato reticulable. En dicho método, como eltratamiento con un compuesto hidrazínico para introducir enlaces cruzados no sólo conduce a la formación de enlaces cruzados sino que también se forman grupos amino, la tinción se efectúa utilizando dichos grupos amino como sitio de tinción para el tinte reactivo con el finde obtener unabuena solidezdel color.Sin embargo, comoelnúmerode grupos amino formados como resultadode dicho tratamiento reticulable es pequeño,existen problemas para teñir uniformementeypara teñir en colores oscuros y, por otro lado, existe el problema fundamental de que es difícil cambiar el estado de reticulación que afecta en gran medida a las propiedades físicas de la fibra con el propósito de mejorar la capacidad de tinción.
Documentos de patentes
1.
Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública (JP-A) nº 2003-89971.
2.
Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública (JP-A) nº 2003-278079.
3.
Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública (JP-A) nº 2006-70421.
Descripción de la invención
Problema que resuelve la invención
La presenteinvenciónseha creadoala vistadel estado actualdela técnica anteriorensí,y su objetoes proporcionar una fibrade acrilato reticulablequetengaexcelente tintabilidad uniformeytintabilidaden colores oscuros,que sea capazdeexpresar una alta solidezde colory que sea capaz, incluso después del tinte,deexpresar las mismas propiedades absorbentes/desorbentes de humedad, antibacterianas o desodorantes que antes del tinte.
Medios para resolver el problema
Para conseguirelobjetoindicado,los autoresdelainvenciónhan realizado estudiosexhaustivosparalafabricación de unafibrade acrilato reticulable que tenga unaexcelente tintabilidady, como resultado, han encontrado queuna nueva fibra de acrilato reticulable, en la que se ha introducido por enlace covalente un grupo amino que se convierte en un sitiode tinción conel tinte reactivo, es teñibleuniformementey en colores oscurosytiene también una solidez de colorexcelentesin deteriorode características tales comolas propiedades absorbentes/desorbentesde humedad,las propiedadesexotérmicas trasla absorciónde humedad,las propiedades antibacterianasolas propiedades desodorantes dela fibrade acrilato reticulable,yasí han completadola presenteinvención.
El objeto arriba mencionado de la presente invención puede obtenerse de la manera siguiente.
[1] Una fibra de acrilato reticulable teñible, caracterizada por que la fibra se prepara sometiendo una fibra acrílica aun tratamiento conun compuesto hidrazínicoy aun tratamiento conuncompuestoorgánico amínicoque tienedos
o más grupos amino primarios enla moléculay seguidamentea un tratamientode hidrólisis.
[2] La fibra de acrilato reticulable teñible según el párrafo [1] anterior, en donde el compuesto orgánico amínico que tiene doso más grupos amino primarios enla molécula tiene treso másgrupos amino enla moléculaytiene una estructura en la que los grupos amino están unidos entre sí por un grupo alquileno que tiene tres o más carbonos.
[3] La fibra de acrilato reticulable teñible según elpárrafo |1] anterior, en donde el tratamiento con el compuesto orgánico amínico se lleva a cabo después del tratamiento con el compuesto hidrazínico.
[4]Un método parafabricar una fibrade acrilato reticulable teñible, caracterizado por someter una fibra acrílicaa un tratamiento con un compuesto hidrazínicoy a un tratamiento con un compuesto orgánico amínico que tiene doso más grupos amino primarios enla moléculaydespués someterel compuesto resultantea un tratamientode hidrólisis.
[5]Unafibrade acrilato reticulable teñida, caracterizadaporquela fibrase prepara adsorbiendoun tinte reactivo en la fibra de acrilato reticulable teñible mencionada en cualquiera de los párrafos [1] a [3] anteriores en condiciones ácidas,y seguidamente haciendo reaccionar dicho tinte con los grupos aminodela fibra en condiciones alcalinas.
Ventajas de la invención
Cuandoseusalafibradeacrilato reticulable teñibledelapresenteinvención,esposiblefabricarunafibrade acrilato reticulable teñida uniformementeyde color oscuroy con una solidez de color duradera en uso real sin deteriorode características tales como las propiedades absorbentes/desorbentesde humedad, las propiedadesexotérmicas trasla absorción de humedad, las propiedades antibacterianas o las propiedades desodorantes. Como resultado, ahora es posible producir una fibra de acrilato reticulable cuyo uso no se ha desarrollado lo suficiente debido a sus malas propiedades tintóreasa pesardesuelevadayvariada funcionalidadenun sectordela técnicaenlaqueel tonode color se considera importante.Talfibradeacrilato reticulable teñibledela presenteinvenciónesmuyútilenvarios sectores de la técnica tales como ropa de vestir, tejidos decorativosy materiales de construcción para los que se demanda elevaday variada funcionalidad.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
La fibra acrílica empleada por la presente invención puede ser cualquier fibra con tal que esté constituida por un polímero de acrilonitrilo (aquí en lo sucesivo, se designará por el acrónimo “AN”)y, en lo que se refiere al polímero de AN, se puede emplear un homopolímero de AN o bien un copolímero de AN con otro monómero.
La cantidad copolimerizable de AN en un polímero de AN es preferiblemente 40% en peso o mayor, más preferiblemente 50% en pesoo mayor,yaún más preferiblemente 80% en pesoo mayor.Enla presenteinvención,se hace reaccionar un grupo nitrilo del polímerode AN que forma una fibra de acrilato con un compuesto hidrazínico yun compuesto orgánico amínico, conlo que se introduce una estructura reticulabley un grupo aminoenla fibra. Una estructura reticulabley un grupo amino afectan muchoa laspropiedades físicasy ala tintabilidaddela fibra, respectivamente,ycuando el AN está en cantidades demasiado pequeñas, es inevitable que la cantidad de estructura reticulableygrupos aminosehaga también pequeñay existela posibilidaddequelaspropiedades físicasyla tintabilidad de la fibra lleguen a ser insuficientes pero, cuando la cantidad copolimerizable de AN está dentro de los niveles indicados anteriormente, es fácil que se consiganbuenos resultados.
Cuando se emplea un copolímero de AN con otro monómero como polímero de AN, ejemplos de los componentes copolimerizables distintos de AN incluyen un monómero que contiene grupos de ácido sulfónico tal como ácido metalilsulfónicoo ácido p-estirenosulfónicoyunasaldel mismo,un monómeroque contiene gruposde ácido carboxílico talcomoácido (met)acrílicooácido itacónicoyunasaldelmismoyun monómerotalcomo estireno, acetatodevinilo, (met)acrilatoo (met)acrilamiday noexiste ninguna limitación particular para ellos con tal que sea un monómeroque se pueda copolimerizar conAN.
Nohay limitación particularenloquese refiereal mododefabricacióndela fibra acrílica empleadoenla presente invención, sino que, básicamente, se puede aplicar cualquier métododefabricación conocido per se. La forma puede ser indistintamente una fibra corta, estopa, hilo, textil tejido/tricotado, textil no tejido, etc. Alternativamente, se puede emplearun producto intermedio durantelas etapasdefabricación, restosde fibras,etc.
Esventajoso quela reacción discurra uniformementey con rapidez, particularmente enel casode una fibrade acrilato que tiene una estructura relativamente gruesa que se prepara mediante hilado por vía húmeda o mediante hilado por vía seca/húmeday no se sometea tratamiento térmico tal como secadoyestiradoo liberación por calor húmedoo,demodomás específico,enelcasodeunafibra acrílicaenlaqueelgradode hinchamientoconagua,que es el porcentaje de su contenido de agua expresado sobre la base del peso de fibras secas, es de 30 a 150%, ya que la dispersabilidad de la fibra en la solución de reacción, la permeabilidad de la fibra en el compuesto orgánico amínico, etc., se hacen altas.
El tratamiento con un compuesto hidrazínico en la presente invención se refiere a la reacción de un grupo nitrilo, etc.,delpolímerodeANconel compuesto hidrazínico.Como resultadodelareacciónensi,se forma una estructura reticulable entre los polímeros de AN o dentro del polímeroy dicha estructura reticulable tiene un efecto tal que la hidrofilia del polímero se intensifica por el grupo carboxílico introducido tras el tratamiento de hidrólisis que se mencionará más tarde, por lo que es posible suprimir el deterioro de las propiedades físicas de la fibra tras la absorción de humedad, etc.
No hay limitación particular en cuanto al compuesto hidrazínico empleado por la presente invenciónyejemplos de los mismos incluyen hidrato de hidrazina, sulfato de hidrazina, hidrocloruro de hidrazina, bromato de hidrazinay carbonato de hidrazina así como los compuestos que tienen varios grupos amino tales como etilendiamina, sulfato de guanidina, hidroclorurodeguanidina, fosfatode guanidinaymelamina.
El tratamiento con un compuesto orgánico amínico de la presente invención significa que un grupo nitrilo, etc., del polímero de AN se hace reaccionar con un compuesto orgánico amínico. Como resultado, se introduce un grupo amino que sevaa convertir en un sitiode tinción.En cuantoal compuesto orgánico amínico, se emplea uno que tienedoso másgruposaminoprimariosenlamolécula.Estosedebeaqueson necesariosal menosungrupoaminoque reaccione con un grupo nitrilo de un polímero de ANyal menos un grupo amino que se convierta en un sitio de tinción.Esto también es debido a que se prefiere que el grupo amino sea un grupo amino primario en vista de la reactividad con el grupo nitrilo o con el tinte reactivo. Incidentalmente, incluso en el tratamiento con un compuesto orgánico amínico en sí, puede formarse una estructura reticulable de la misma manera que en el tratamiento mencionado anteriormente con un compuesto hidrazínico cuandoel grupo aminoquesevaa convertirenun sitiode tinción reacciona conelgrupo nitrilo del polímero de AN. Es posible disminuir la velocidad de formación de la estructura reticulable por regulación de las condiciones de reacción.
Ejemplos específicos del compuesto orgánico amínico en sí incluyen, etilendiamina, dietilentriamina, trietilenetetramina, tetraetilenpentamina, polivinilamina, polietilenimina, 3,3’-iminobis(propilamina), N-metil-3,3’-iminobis (propilamina), N,N’-bis(3-aminopropil)etilendiamina, N,N’-bis(3-aminopropil)-1,3-(propilendiamina), N,N’-bis (3-aminopropil)-1,3-butilendiamina, N,N’-bis(3-aminopropil)-1,4-butilendiamina, etc.
Entre los compuestos orgánicos amínicos en sí, el más preferido es uno que tiene tres o más grupos amino en la moléculayque tiene una estructuraenlaquehayun grupo alquilenode tresomás átomosde carbonoque enlaza con los grupos amino. Incidentalmente, el número de carbonos, como se usa aquí, representa el número de carbonos que están directamente entre los gruposaminoy no incluyeel númerode carbonos en cadenas ramificadas, grupos sustituyentes, etc. Cuando hay dos grupos amino en una molécula, existe la posibilidad mencionada anteriormente de que se forme una estructura reticulable y se pierda el grupo amino que va a convertirse en un sitio de tinción mientras que, cuando hay tres o más grupos amino en una molécula, uno o más grupos amino permanecen todavía incluso cuando dos grupos amino reaccionan con el grupo nitrilo en el polímero de AN para formar una estructura reticulabley, además,existe una posibilidad escasa, debidoal impedimento estérico,de que dichoo dichos grupos amino reaccionen adicionalmente con el grupo nitrilo del polímero de AN, por lo que puede afianzarse con más seguridadel grupo amino quepuede convertirse en un sitiode tinción.
Ya queel compuesto orgánico amínico que tiene dicha estructura reaccionarápidamente con un grupo nitriloyla reacciónpuede discurrirenpocotiempo inclusocuandola temperaturade tratamientonoesmayorque100ºC,noexiste la necesidaddeaplicarpresiónel recipiente,locualesventajosoentérminosdecostey,portanto,preferido.Además, cuando el compuesto orgánico amínico tiene dicha estructura, la fibra resultante es capaz de colorearse menos, lo cual es ventajoso para la tinción.
Como ejemplos de compuesto orgánico amínico que tiene dicha estructura, se pueden citar 3,3’-iminobis(propilamina),N-metil-3,3’-iminobis(propilamina), N,N’-bis(3-aminopropil)etilendiamina, N,N’-bis(3-aminopropil)-1,3(propilendiamina), N,N’-bis(3-aminopropil)-1,3-butilendiamina, N,N’-bis(3-aminopropil)-1,4-butilendiamina, etc.
Además, en el tratamiento con un compuesto orgánico amínico, se puede ajustar fácilmente el número de sitios de tinción mediante selección adecuada del compuesto orgánico amínico y e| número de grupos amino en dicho compuesto. Porlo tanto, es posible mejorarfa tintabilidad en términosde uniformidadyde oscuridad del color.
En la presente invención, como ya se ha indicado más arriba, la fibra acrílica se trata con el compuesto hidrazínico yconel compuestoorgánico amínico,ycualquierade estos tratamientospuede efectuarseprimeroo, alternativamente, ambos pueden hacerse al mismo tiempo, siempreycuando ambos se realicen antes que el tratamiento de hidrólisis. Sin embargo, comola característica siguiente dependedelordendelos tratamientos,es deseable decidirel ordende los tratamientos después de reconocer tal característica.
Así, en primer lugar, cuando los tratamientos se efectúan almismo tiempo se tiene la ventaja de que disminuye el númerodeetapas,peroes difícil recuperaryreutilizarel compuesto hidrazínicoyel compuestoorgánico amínico quenohan reaccionadoy se complicael controldela cantidadde grupos aminoquese introducenydela estructura reticulable.Porotrolado, cuandocada tratamientose efectúapor separado,se simplificaelcontroldela estructurayla recuperación/reutilizacióndelos productos químicos,peroa costade incrementarel númerode etapas. Especialmente cuando el tratamiento con un compuesto hidrazínico se efectúa primero, la estructura reticulable ya está presente en la etapa de tratamiento con el compuesto orgánico amínico, por lo que el impedimento esférico se hace mayor. Por lo tanto,es difícilquese formelaestructura reticulable antes mencionadaporelcompuestoorgánico amínicoylos grupos amino que sevana convertir enelsitiode tinción pueden ser introducidosdeforma eficiente enla fibray eso se prefiere.
El grado de reacción con un compuesto hidrazínico o con un compuesto orgánico amínico se puede determinar convenientemente escogiendola cantidad necesariade estructura reticulableydegrupos aminoen baseala propiedad física consideraday ala tintabilidaddela fibra,yaunque es posible ajustarla convenientemente dependiendodelas condiciones de reacción, también es necesario efectuar la reacción de manera que se conserve el grupo funcionaltal como el grupo nitrilo que va a ser sometido al tratamiento de hidrólisis posterior.
No hay limitación particular en cuanto al método de tratamiento de la fibra de acrilato con un compuesto hidrazínico
o con un compuesto orgánico amínicoy, como ejemplo del mismo, se incluye un método en el que se prepara una solución acuosade dicho compuestoyse introduce en ella una fibrade acrilato,yun método enel que dicha solución se rocía o se aplica a la fibra de acrilato.
Después del tratamiento conel compuesto hidrazínicoydel tratamiento conel compuesto orgánico amínico, también es aceptable que los compuestos que permanecen sin reaccionar después de esos tratamientos sean separados a fondoydespués se llevea cabo un tratamiento con un ácido. Como resultadode efectuarel tratamiento con un ácido, se puede mejorar la blancura de la fibra, lo cual es ventajoso para su tinción. Ejemplos del ácido que se utiliza en el tratamiento con un ácido incluyen un ácido mineral tal como ácido nítrico, ácido sulfúricoo ácido clorhídrico,y un ácido orgánico tal como ácido fórmico o ácido acético.
Enla presenteinvención, una fibra acrílica se sometea tratamiento con un compuesto hidrazínicoy a tratamiento con un compuesto orgánico amínico,ydespués,si se desea, se sometea tratamiento con un ácidoy, despuésde esto, se lleva a cabo un tratamiento de hidrólisis. Como resultado del tratamiento de hidrólisis, los grupos nitrilo que no han reaccionadoy se mantienen duranteel tratamiento con un compuesto hidrazínicoy duranteel tratamiento con un compuesto orgánico amínico o durante el tratamiento con un ácido efectuado a continuación, así como los grupos amida que se producen por hidrólisis de una parte de los grupos nitrilo como resultado del tratamiento, se convierten en grupos carboxílicos.
En la presente invención, para que se produzca una introducción suficiente de estructura reticulableyde grupos amino,es importantequese efectúeun tratamientodehidrólisis despuésdel tratamiento conun compuesto hidrazínico ydel tratamiento con un compuesto orgánico amínico. Si el tratamiento de hidrólisis es efectuado antes del tratamiento conun compuesto hidrazínicoydeltratamientoconun compuestoorgánico amínico,el resultadoesqueel compuesto hidrazínicoyel compuestoorgánico amínico tendránque reaccionaren presenciade grupos carboxilopero, comoesos compuestos forman fácilmente un enlace iónico con el grupo carboxilo, la reacción de interés con los grupos nitrilo no se producirá, porlo quelaintroducciónde estructura reticulableygrupos amino será insuficiente.
Yaquelapresenciadegrupos carboxilohacequeseexpresen característicastalescomolas propiedades adsorbentes/desorbentesde humedad,las propiedadesexotérmicastrasla absorcióndehumedadolaspropiedades desodorantes en la fibra de acrilato reticulable, puede decidirse la cantidad de grupos carboxilo que se van a introducir para que la característicade interéspuedaser ajustadaacualquiervalordependiendodelas condicionesde reacción.Sinembargo, habitualmente se prefiere introducirel grupo carboxílico en una cantidadde1 a12 mmol/g, preferiblementede3a10 mmol/g,ymás preferiblementede3 a8mmol/g.
Ejemplos del compuesto empleado en dicho tratamiento de hidrólisis incluyen un compuesto de metal alcalino tal como un hidróxido de metal alcalino, un hidróxido de metal alcalinotérreo o un carbonato de metal alcalino.
También es posible efectuar un tratamiento reductor después de dicho tratamiento de hidrólisis. Como resultado de efectuar el tratamiento reductor, se intensifica la blancura de la fibra, lo cual es ventajoso para su tinción. Ejemplos del agente usado para dicho tratamiento reductor incluyen una sustancia química que comprende un miembro seleccionadodel grupoque consisteen unasal hidrogenosulfito, tiosulfato, sulfito, nitrilo, dióxidode tiourea, ascorbatoy un compuesto hidrazínico o una mezcla de dos o más de ellos.
Enla fibra de acrilato reticulable teñible de la presente invenciónfabricada como se ha indicado anteriormente, semejorala tintabilidady, además,es posibleexpresar funcionestales comolapropiedad absorbente/desorbentede humedad, la propiedad exotérmica tras la absorción de humedad, la propiedad desodorante, etc., igual que en el caso de la fibra de acrilato reticulable convencional.
Ahora se ilustrará detalladamente un método de fabricación para un ejemplo de un caso en el que primero se efectúael tratamiento con un compuesto hidrazínicoydespués se efectúael tratamiento con un compuesto amínico.
Primerose aplicael tratamiento conun compuesto hidrazínicoala fibra acrílica mencionada anteriormentey,en dicho tratamiento, se introduce una estructura reticulable como ya se ha mencionado, a consecuencia de la cual, se incrementa la cantidad de nitrógeno en la fibra. Por lo tanto, un incremento en la cantidad de nitrógeno en la fibra es un criterioparaevaluarla cantidadde estructura reticulable introducidaen ella.Para obtenerbuenaspropiedades físicas dela fibra,seprefierequeel incrementoenla cantidadde nitrógenose ajusteaunvalorenel intervalode0,1a10% en peso. Como ejemplo de condiciones de reacción específicas para la misma, se incluyen las condiciones en las que el tratamiento se efectúaa50a 120ºC durante5horas en una solución acuosa que contienede5 a 60% en pesode un compuesto hidrazínico.Laexpresión “incrementoenla cantidadde nitrógeno” usadaaquíenloque antecede significa la diferencia entrela cantidadde nitrógeno enla fibrade acrilato usada como materialyla cantidadde nitrógeno enla fibra tratada con un compuesto hidrazínico.
A continuación,la fibra sometidaal tratamiento con un compuesto hidrazínico selava con aguay se somete a un tratamiento con un compuesto orgánico amínico. En dicho tratamiento, se introducen grupos amino que van a convertirse en sitios de tinción. En cuanto a las condiciones de reacción específicas, se pueden citar como ejemplo aquellas en las que el tratamiento se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 50 a 150ºC, preferiblemente de 80 a 150ºC, durante 30 minutos a 48 horas en una solución acuosa cuya concentración de compuesto orgánico amínico es 1% en peso o mayor. Particularmente cuando se emplea como compuesto amínico un compuesto con una estructura tal que los grupos amino están unidos a través un grupo alquileno que tiene tres o más átomos de carbono, el tratamiento puede llevarse a cabo a una temperatura de 50 a 150ºC durante 30 minutos a 4 horas, Como resultado del tratamiento en estas condiciones, se puede preparar una fibra que tiene una cantidad elevada de tinte saturadoy ahora es posible que exprese tintabilidad uniformey tintabilidad en tonos oscuros excelentes.
La fibra que se sometió al tratamiento con un compuesto orgánico amínico se puede someter a un tratamiento con un ácido despuésdel lavado con agua. En cuanto al ácido usado para el tratamiento con un ácido, se puede emplear el ácido ejemplificado antes. Aunque no hay ninguna limitación particular para las condiciones del tratamiento con un ácido, se puede citar como ejemplo general el caso enque la fibra que se ha de tratar se sumerge en una solución acuosaconuna concentracióndeácidode5a20%enpeso, preferiblementede7a15%enpeso,auna temperaturade 50 a 120ºC durante 0,5 a 10 hora(s).
Lafibra,unavez sometidaal tratamientoarriba indicado,selavaconaguaydespuésse someteaun tratamiento de hidrólisis. Con este tratamiento se introducen grupos carboxi en la fibra. Cuando se lleva a cabo un tratamiento de hidrólisis usandoel compuestode metal alcalinoarriba mencionado,el grupo carboxílico resultanteseunealion metálico derivado de dicho compuesto con lo que se convierte mayoritariamente en un grupo carboxílico de tipo sal metálica.
La cantidadde grupos carboxiloquese introducensepuede decidir dependiendodela funciónexigidaenla fibra finaly, habitualmente,esla mismaqueseha mencionadoaquí anteriormente.En cuantoalas condicionesde reacción específicas en el caso de usar un compuesto metálico alcalino, se pueden citar como ejemplo las condiciones en las que el tratamientose efectúaen una solución acuosadel mismoen una concentraciónde1a10%enpeso, preferiblemente 1a5% en peso,a una temperaturade50a 120ºC durante1 a10 horas(s).
Despuésdel tratamientode hidrólisis propiamentedicho,sepuedellevaracabountratamiento reductor.En cuanto al agente usado para el tratamiento reductor, se pueden emplear las sustancias ya mencionadas. En cuanto a las condiciones de tratamiento, se puede citar como ejemplo general él caso en que la fibra que se ha de tratar se sumerge en una solución acuosa que contiene una concentración de agente de 0,5 a 5% en peso, a tina temperatura de 50 a 120ºC durante30 minutosa5horas.
Noexisteningunalimitación particularenloquese refierealmétododeteñirlafibrade acrilatoreticulable teñible segúnla presenteinvencióny,por ejemplo,sepuede emplearun métodode tinciónenelquese usaun tinte reactivo que reacciona con elgrupo amino. En particular, cuando se emplea el método de tinción descrito en el Documento de patente 3 mencionado en la sección de “Técnica anterior”, es posible preparar una fibra de acrilato reticulable teñida que tiene, no sólobuena solidez del color, sino también una uniformidadexcelentey unaexcelente capacidad de coloraciónen tonos oscuros,quenosehan podido obtenerni siquiera cuandose aplica dicho métododetinciónala fibra de acrilato reticulable convencional sin deterioro de las funciones características de la fibra de acrilato reticulable, tales como las propiedades absorbentes/desorbentes de humedad, las propiedades exotérmicas tras la absorción de humedad o las propiedades desodorantes.
Incidentalmente,el métodode tinción mencionadoenel documentodepatente3esunmétodoenelquese adsorbe un tinte reactivoen unafibrade acrilato reticulableen condiciones ácidasydespuésse hace reaccionar dicho tintecon un grupo amino de la fibra en condiciones alcalinas.
En dicho método de tinción, se utiliza un tinte reactivo que reacciona con un grupo amino. Ejemplos de tinte reactivo incluyen un tinte de clorotriazina tal como tinte de monoclorotriazina o tinte de diclorotriazina, un tinte de cloropirimidinay un tinte de vinilsulfona.También es posible usar un tinte que tenga una pluralidad de grupos funcionales del mismo tipo tal como un tinte que tenga dos grupos sulfatoetilsulfona o un tinte que tenga dos o más grupos monoclorotriazina,y un tinte que tenga una pluralidad de diferentes grupos funcionales tales como un tinte de sulfatoetilsulfona/monoclorotriazina, un tinte de sulfatoetilsulfona/diclorotriazina, o un tinte de sulfatoetilsulfona/difluoromonoclorotriazina.
En principio, el proceso de tinción consiste en la adsorción del tinte reactivo en la fibra de acrilato reticulable teñible de la presente invención en condiciones ácidas. Más específicamente, se lleva a un valor de 5 o menos el pHdeun bañoalquesevana añadirel tinte reactivoy un ácidoy se introduce enel mismola fibrade acrilato reticulable teñibledela presenteinvención.ComoácidoparaajustarelpH,sepuede usarunasolución acuosadeun ácidoorgánicotalcomoácidoacético,ácidofórmico,ácido lácticooácidotartáricoyunácido mineraltalcomoácido nítrico, ácido sulfúrico o ácido clorhídrico. Habitualmente la temperatura de tratamiento es de 60ºC o más alta.
Seguidamente, se forma un enlace covalente entre el tinte y el grupo amino en la fibra de acrilato reticulable teñible de la presente invención, en condiciones alcalinas. Más concretamente, la fibra de acrilato reticulable teñible de la presente invención en un estado en el que el tinte reactivo está adsorbido sobre ella, se sumerge en agua, se le añadeun compuesto alcalinoparaquese produzcala reaccióny, finalmente,sellevaelpHdelbaño despuésdel tratamientoa9o más alto. Ejemplos del compuesto alcalino para ajustarelpH incluyen una salde ácido orgánico, un carbonatoo hidróxidode metalalcalino, etc., un compuesto amínicoyamoníaco. Habitualmente,la temperatura para el tratamiento es de 60ºC o más alta.
Una vez producida la tinción por ese método, un ion contrario en la fibra llega a ser sustituido con el ion derivado del compuesto alcalino mencionado anteriormentey es posible convertirlo en un grupo carboxilo deseado de tipo de sal metálicay/oungrupo carboxilodetipoHpormediode intercambio iónico adicional,conloqueesposibleajustar la característica tal como la propiedad absorbente/desorbente de humedad, la propiedad exotérmica tras la absorción de humedad o la propiedad desodorante.
Ejemplos
Aquí en lo sucesivo, la presente invención se ilustrará específicamente en los siguientes Ejemplos aunque la presenteinvenciónnose limitaa ellos.Lostérminos “parte(s)”y“porcentaje(s)” usadosenlos Ejemplos sonenpeso, salvo indicación en contrario.
(1) Cantidad de grupos carboxilo [mmol/g]
Despuésde añadir 200mlde aguaa aproximadamente1gde una muestra, se añadió una solución acuosa1M de ácido clorhídrico hastaunvalordepH2yla muestraselavó con agua,se deshidratóy se secó. Despuésse secó bien,se pesaroncon precisión aproximadamente0,2g(A[g])y sehizouna curvadevaloraciónde acuerdoconun método convencional usando una solución acuosa0,1Mde hidróxidode sodio.A partirdela curvadevaloración, se determinóla cantidadde solución acuosade hidróxidode sodio consumidaporlos gruposcarboxilo(B[ml])y se calculó la cantidad de grupos carboxilo (mmol/g) por la fórmula siguiente.
Cantidad de grupos carboxilo[mmol/g] = 0,1 B/A
(2) Tasa de absorción de humedad saturada (%)
Aproximadamente5,0gdela muestrase secarona105ºC durante16 horas usandoun secadordeaire calientey se midió su peso(C[g]). Despuésde mantenerla muestra durante24horas en un termostatoa 20ºCde temperaturay una humedad relativa del 65%, se midióel pesodela muestra que estaba húmeda(D [g]).Apartir del resultadodela medición anterior, se calculó una tasa de absorción de humedad (%) por medio de la siguiente ecuación:
Tasa de absorción de humedad saturada [%] ={(D-C)/C}×100
(3) Cantidad teñida saturada [% owf (por sus siglas en inglés, on weight of fabric, es decir sobre peso de género textil)]
Se pusieron en agua un tinte reactivo Sumifix Supra Blue BRF(fabricado por Sumitomo Chemical) (0,60g)y ácido fórmico para preparar 120 ml de un baño tintóreo de pH 2,0. Una muestra (0,60 g) en la que el grupo carboxilo se había convertido en un tipo H se sumergió en dicho baño tintóreo y se sometió a un tratamiento de adsorción del tintea 60ºC durante5horas.El espectrode absorcióndela solución tintórea preparada filtrandola muestra del baño tintóreo después del tratamiento se midió usando un espectrofotómetro U-1100 (fabricado por Hitachi) y la cantidad del tinte residual se cuantificó a partir de la absorción a la longitud de onda máxima de 610 nm mediante un análisis espectrofotométrico.Apartir del resultadomedido, se calculóla cantidad teñida saturada(%owf)a partirde la siguiente ecuación:
Cantidad teñida saturada [% owf] = {(cantidad del tinte añadido [g] -cantidad del tinte residual [g])/ peso de la muestra [g]}×100
Comola cantidadteñida saturadaensí aumentaal aumentarlacantidaddegrupos aminocontenidosenla muestra, dicha cantidad se puede utilizar como patrón para determinar la cantidad de grupos amino en una muestra.
(4) Solidez del color frente a la transpiración
Se pusieron en agua un tinte reactivo Sutmifix Black ENS150(fabricado por Sumitomo Chemical) (0,49g)yácido fórmicopara preparar120mldeunbaño tintóreodepH2,0.Una muestra(7,00g) enlaqueelgrupo carboxilose había convertido en un tipoH se sumergió en un baño tintóreoy se sometióa un tratamientode adsorcióndel tinte a 60ºC durante5horas. Después de lavar la muestra resultante con agua, se sumergió en 210 ml de aguay se elevó la temperatura hasta 60ºC. Despuésse añadió carbonatode sodioala misma para hacerelpH11y seguidamentese sumergióa 60ºC durante1hora. Despuésde eso,se efectuaron sucesivamente un aclarado con agua, unlavadocon jabón, un aclarado con aguay un secado para preparar una muestra teñida.La muestra así preparada se sometióa un ensayo según la norma JISL0848 usando sudor artificial alcalinoyel resultado se comparó con la muestra antes del ensayo usando una escaladegrisparaevaluarel cambioyla pérdidadecolor,quesirvenparajuzgarlasolidez del color. Cuandola puntuacióndela solidez frenteala transpiración esde3 o más,el color será resistente enuso práctico.
(5) Solidez del color frente al rozamiento en mojado
Una muestra teñida de la misma manera que se ha descrito antes para evaluar la solidez del color frente a la transpiraciónse sometióaun ensayoenelquese usaba una máquinade frotamientodetipoIIsegúnla normaJISL 0849yel gradode coloraciónde ropade algodón blanca frenteal frotamiento se juzgó usando una escalade manchas grises.Cuandola puntuacióndela solidezdelcolorfrenteal frotamientoesigualomayorque3, entoncesescapazde resistir el uso práctico.
(6) Tintabilidad en tonos oscuros
La tintabilidaddela muestra en tonos oscuros, esdecirla capacidadde captar tintede color oscuro, seevaluóa simple vista en una muestra teñida como se ha indicado antes para evaluar la solidez del color frente a la transpiración yse puntuó de acuerdo con la siguiente escala de tres valores. Cuando el resultado es “oo” u “o”, puede resistir el uso
práctico.
oo:
El color es oscuro yla puntuación del tinte es excelente.
o:
Hubo un leve defecto dentro de un intervalo que hacía el producto aceptable.
×:
La tinción no era suficiente yhabía graves defectos que no podían permitirse en un producto acabado.
(7) Tintabilidad uniforme
En una muestra teñida como se hizo para evaluar la solidez del color frente a la transpiración, se evaluó a simple vistala presenciade motasde tinteyse puntuóde acuerdo conla siguiente escalade tresvalores. Cuandoel resultado es “oo” u “o”, puede resistir el uso práctico.
oo: La tinción fue uniformey su calidad fueexcelente.
o: Hubo unleve defecto dentrode un intervalo que hacíael producto aceptable. ×: La tinción no fue uniformeyhabía graves defectos que no podían permitirse en un producto acabado.
Preparaciónde una fibra acrílicaA
Un polímero de acrilonitrilo (cuya viscosidad intrínseca[η]en dimetilformamida a 30ºC era 1,2) (10 partes) que comprendía90%de acrilonitriloy10%de acrilatode metilose disolvióen90 partesde una solución acuosaal48% de rodanatode sodioyelgel resultantese sometióa hilado,lavado con agua, estirado, secado, tratamiento con calor húmedo,etc.,de acuerdoconel métodoconvencionalparadarunafibra acrílicaAde0,9dtex.
Preparaciónde una fibra acrílicaB
Un polímero de acrilonitrilo (cuya viscosidad intrínseca[η]en dimetilformamida a 30ºC era 1,2) (10 partes) que comprendía 90% de acrilonitriloy10% de acetato de vinilo se disolvió en 90 partes de una solución acuosa al 48% de rodanatode sodioyelgel resultantese sometióa hilado,lavado conagua, estirado, secado, tratamiento,con calor húmedo,etc.,de acuerdoconel métodoconvencionalparadarunafibra acrílicaBde0,9dtex.
Ejemplo1
La fibra acrílicaAse trató con una solución acuosamixta que contenía 15%de hidratode hidrazinay3%de 3,3’iminobis(propilamina)a 110ºC durante3horasy selavó con agua. Despuésse trató con ácido nítricoal8%a 100ºC durante1horayselavóconagua.Despuésdeeso,setratóconuna solución acuosaal5%de hidróxidodesodioa90ºC durante2horasyluegosesometióalavadoconagua, deshidrataciónysecadoparadarunafibrade acrilato reticulable teñible del ejemplo 1. Dicha fibra se evaluó para determinar la cantidad de grupos carboxilo, la tasa de absorción de humedad saturada, la cantidad teñida saturada, la solidez del color frente a la transpiración, la solidez del color frente al frotamiento en mojado,la tintabilidad en tonos oscurosylatintabilidad uniforme. Los resultados se muestran enla tabla 1.
Ejemplo2
Lafibra acrílicaAse trató con una solución acuosaal15%de hidratode hidrazinaa 110ºC durante3horas,selavó con agua,se trató con una solución acuosaal3%de 3,3’-iminobis(propilamina)a110ºCdurante3horasyselavócon agua. Después se trató con ácido nítricoal8%a 100ºC durante1horay selavó con agua. Despuésde eso, se trató con una soluciónacuosaal5%de hidróxidode sodioa 90ºC durante2horasyluegose sometióalavado con agua, deshidrataciónysecadoparadarunafibrade acrilato reticulable teñibledelejemplo2.Los resultadosdelaevaluación se muestran en la tabla 1.
Ejemplo3
Lafibra acrílicaAse trató con una solución acuosaal15%de hidratode hidrazinaa 110ºC durante3horas,selavó conagua,setratóconuna solución acuosaal6%de 3,3’-iminobis(propilamina)a110ºCdurante3horasyselavócon agua. Después se trató con ácido nítricoal8%a 100ºC durante1horay selavó con agua. Despuésde eso, se trató con una soluciónacuosaal5%de hidróxidode sodioa 90ºC durante2horasyluegose sometióalavado con agua, deshidrataciónysecadoparadarunafibrade acrilato reticulable teñibledelejemplo3.Los resultadosdelaevaluación se muestran en la tabla 1.
Ejemplo4
La fibra acrílicaA se trató con una solución acuosaal3%de 3,3’-iminobis(propilamina)a 110ºC durante3horas, selavó con agua,se trató conuna solución acuosaal15%de hidratodehidrazinaa 110ºC durante3horasy selavó conagua.Despuéssetratóconácidonítricoal8%a100ºC durante1horayselavóconagua.Despuésdeeso,setrató con una soluciónacuosaal5%de hidróxidode sodioa 90ºC durante2horasyluegose sometióalavado conagua, deshidrataciónysecadoparadarunafibrade acrilato reticulable teñibledelejemplo4.Los resultadosdelaevaluación se muestran en la tabla 1.
Ejemplo5
Sellevóacaboel mismo métodoqueenel ejemplo2,exceptoquela 3,3’-iminobis(propilamina)se cambióporNmetil-3,3’-iminobis(propilamina) para dar una fibra de acrilato reticulable teñible del ejemplo 5. Los resultados de la evaluación se muestran en la tabla 1.
Ejemplo6
Se llevó a cabo el mismo método que en el ejemplo 2, excepto que la 3,3’-iminobis(propilamina) se cambió por trietilentetramina para dar una fibra de acrilato reticulable teñible del ejemplo 6. Los resultados de la evaluación se muestran en la tabla 1.
Ejemplo7
Enel ejemplo2, despuésdeltratamiento con una solución acuosade hidróxidode sodioyellavado con agua,la fibrase trató además con una soluciónacuosaal1%de dióxidode tioureaa 90ºC durante2horasyse sometióalavado con agua, deshidrataciónysecado para dar una fibrade acrilato reticulable teñible delejemplo7. Los resultadosdela evaluación se muestran enla tabla1.
Ejemplo8
Se llevoa caboel mismo método que enel ejemplo2,excepto quelala fibra acrílicaA se cambió porla fibra acrílicaBpara dar una fibrade acrilato reticulable teñible del ejemplo8. Los resultadosdelaevaluación se muestran en la tabla 1.
Ejemplo9
Enel ejemplo8, despuésdeltratamiento con una solución acuosade hidróxidode sodioyellavado con agua,la fibrase trató además con una soluciónacuosaal1%de dióxidode tioureaa 90ºC durante2horasyse sometióalavado con agua, deshidrataciónysecado para dar una fibrade acrilato reticulable teñible delejemplo9. Los resultadosdela evaluación se muestran enla tabla1.
Ejemplo comparativo1
La fibra acrílicaA se trató con una solución acuosaal15%de hidratode hidrazinaa 110ºC durante3horasy se lavó con agua. Despuésse trató conácidonítricoal8%a 100ºC durante1horay selavó con agua. Despuésdeeso, se trató con una solución acuosaal5%de hidróxidode sodioa 90ºC durante2horasyluego se sometióalavado con agua, deshidrataciónysecado para dar una fibra de acrilato reticulable del ejemplo comparativo 1. Los resultados de la evaluación se muestran en la tabla 1.
Ejemplo comparativo2
Se llevó a cabo el mismo método que en el ejemplo 2, excepto que la 3,3’-iminobis(propilamina) se cambió por n-butilamina para dar una fibra de acrilato reticulable del ejemplo comparativo 2. Los resultados de la evaluación se muestran en la tabla 1.
Ejemplo comparativo3
La fibra acrílicaA se trató con una solución acuosaal15%de hidratode hidrazinaa 110ºC durante3horasy se lavó con agua. Después se trató con ácido nítricoal8%a 100ºC durante1horayselavócon agua. Despuésde eso, se trató con una solución acuosaal5%de hidróxidode sodioa 90ºC durante2horasyselavó con agua. Además,se trató con una solución acuosaal3%de 3,3’-iminobis(propilamina)a 110ºC durante3horasyluego se sometióalavado con agua, deshidrataciónysecado para dar una fibrade acrilato reticulable del ejemplo comparativo3. Los resultados de la evaluación se muestran en la tabla 1.
A partir de ja tabla 1 sera evidente que, en todos los ejemplos 1 a 9, se pudieron preparar fibras de acrilato reticulables teñiblesconbuenas características. Comparandolos Ejemplos1,2y4entresí,se encontróquesepodía preparar una fibra con mejores características tintóreas cuando el tratamiento con un compuesto orgánico que contenía grupos amino se efectuaba después del tratamiento con un compuesto hidrazínico. Comparando los ejemplos2,5y 6entresí,seencontróquela cantidadde tinción saturadayla tintabilidaden tono oscuro eran altasenel casodeun compuestoorgánico amínicoque conteníatresomás gruposaminoenla moléculayque,además,teníauna estructura enlaqueeláreaentrelosgruposaminoestaunidaconungrupoalquilenoquetienetresomás carbonos, entendiéndose que el grupo amino se introducía de forma más eficiente si se empleaba un compuesto orgánico amínico con dicha estructura.
En los ejemplos comparativos1y2, no se efectuó ningún tratamiento con un compuesto orgánico amínico con dos o más grupos amino primarios en la molécula y, en el ejemplo comparativo 3, se efectuó un tratamiento con un compuestoorgánico amínico despuésdeun tratamientode hidrólisis.Por consiguiente,en cualquieradeellos,la cantidadde tinción saturada era bajayla tintabilidad en tono oscuroyla tintabilidaduniforme eran inferiores.
Aplicabilidad industria
La fibrade acrilatoreticulable teñibledela presenteinvenciónse puede teñir uniformementey en color oscuroy tener una solidez de color duradera en uso real mientras se mantienen las características específicas para una fibra de acrilato reticulabletal comolas propiedades absorbentes/desorbentesde humedad,las propiedadesexotérmicas trasla absorciónde humedad,las propiedades antibacterianasolaspropiedades desodorantes.Porlotanto,lafibrade acrilato reticulable teñible de la presente invención se puede usar ampliamente en diversos campos tales como ropa de vestir, tejidos decorativosymaterialesde construcción, en los que se demanda multifuncionalidado alta funcionalidad.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una fibra de acrilato reticulable teñible, caracterizada por que la fibra se prepara sometiendo una fibra acrílica a un tratamiento con un compuesto hidrazínicoy a un tratamiento con un compuesto orgánico amínico quetiene dos
    o más grupos amino primarios enla moléculay seguidamentea un tratamientode hidrólisis.
  2. 2.
    La fibra de acrilato reticulable teñible según la reivindicación 1, en donde el compuesto orgánico amínico que tiene doso más grupos amino primarios enla molécula tiene treso más grupos amino en una moléculaytiene una estructuraenlaqueel espacio entrelos grupos amino está unidoporun grupo alquilenoque tiene treso mas carbonos.
  3. 3.
    La fibra de acrilato reticulable teñible según la reivindicación 1, en donde el tratamiento con el compuesto orgánico amínico se lleva a cabo después del tratamiento con el compuesto hidrazínico.
  4. 4.Un método parafabricar una fibrade acrilato reticulable teñible, caracterizado por someter una fibra acrílica a un tratamiento con un compuesto hidrazínicoy a un tratamiento con un compuesto orgánico amínico que tiene doso más grupos amino primariosen una moléculaydespués someterel compuesto resultanteaun tratamientode hidrólisis.
  5. 5. Una fibra de acrilato reticulable teñida, caracterizada porquela fibra se prepara adsorbiendo un tinte reactivo sobrela fibrade acrilato reticulable teñible según cualquierade las reivindicaciones1 a3 en condiciones ácidasy seguidamente haciendo que dicho tinte reaccione con los grupos amino de la fibra en condiciones alcalinas.
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