HU214882B

HU214882B - Eljárás csökkentett fibrillációs hajlamú cellulózszálak előállítására

Info

Publication number: HU214882B
Application number: HU9403717A
Authority: HU
Inventors: Markus Eibl; Heinrich Firgo; Johann Schickermüller
Original assignee: Lenzing Ag.
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1998-07-28
Also published as: LV11194B; CZ303094A3; KR950702264A; RU2127775C1; DE4492198D2; JPH07508320A; GB2284177A; TR27503A; TW257811B; CN1041948C; WO1994024343A1; HUT70085A; BG99236A; MD940168A; BG63049B1; BR9405150A; GB2284177B; MD906B2; FI945695A; LV11194A

Abstract

A találmány tárgya eljárás csökkentett fibrillációs hajlamúcellűlózszálak előállítására, mely eljárás sőrán cellűlóz tercieramin-őxiddal készített őldatát szállá főnják, majd a frissen főnszálat legalább két reakcióképes csőpőrtőt tartalmazó textiliparikikészítőszerrel érintkeztetik és hőkezelik. Az eljárásra jellemző,hőgy a frissen főnt szálakat lúgős közegben érintkeztetik a textlipari kikészítőszerrel, és a lúgős közeget alkálifém-karbőnát ésalkálifém-hidrőxid képzi. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás csökkentett fibrillációs hajlamú cellulózszálak előállítására.

A viszkózáéljárás pótlására az utóbbi években eljárások egész sorát írták le, amelyek szerint a cellulózt, származékképzés nélkül, szerves oldószerben, szerves oldószer és szervetlen só kombinációjában vagy vizes sóoldatban feloldják. Az ilyen oldatból nyert cellulózszálakat a BISFA (The International Bureau fór the Standardisation of mán made fibres) lyocellnek nevezte el. A BISFA a lyocellt a következők szerint definiálja: cellulózrost, amelyet fonóeljárással szerves oldószerből nyernek ki. A „szerves oldószer” kitételen a BISFA szerves vegyszer és víz elegyét érti. „Oldószeres fonás”-nak tekinti a feloldást és származékképzés nélküli fonást.

A lyocell fajtájú szálak előállítására irányuló eljárások közül mind ez ideig egyetlenegy vonult be az iparba. Ezen eljárás során oldószerként tercier amin-oxidot, előnyösen N-metil-morfolin-N-oxidot (NMMO) alkalmaznak. Ilyen eljárást például a 4 246 221 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertet; a szálak nagy szilárdsággal, nagy vizes modulusszal és nagy hurokszilárdsággal tűnnek ki.

Az ilyen szálakból előállított síkbeli képződmények, például szövetek használhatóságát azonban erősen korlátozza, hogy a szálak nedves állapotban kifejezett fibrillációs hajlamot mutatnak. Fibrilláción azt értjük, hogy a nedves szál mechanikai terhelés esetén hosszirányban szétreped. Ettől a szál külseje szőrös, ápolatlan lesz, a belőle gyártott, majd festett textília néhány mosás után teljesen kifakul. Ezen túlmenően a dörzsölésnek, hajtogatásnak kitett helyeken világos csíkok keletkeznek. A fibrilláció okaként azt tételezik fel, hogy a szál hosszirányban elhelyezkedő fibrillákból áll, amelyek között csak csekély mértékű a kereszt-térhálósodás.

A WO 92/14871 eljárást ismertet csökkentett fibrillációs hajlamú szálak előállítására. A leírás szerint a frissen font szállal érintkezésbe kerülő összes fürdő pH-értékét 8,5 alatt tartják.

A WO 92/07124 szintén eljárást ismertet csökkentett fibrillációs hajlamú szálak előállítására. Az eljárás szerint a frissen font, tehát még nem szárított szálat kationos polimerrel kezelik. Polimerként imidazol- és azetidin-csoportokat tartalmazó polimert említenek. Járulékosan emulgeálható polimerrel, például polietilénnel vagy polivinilacetáttal is kezelhetik a szálat vagy glioxállal térhálósítják.

A svédországbeli Lund városában 1993-ban rendezett CELLUCON-konferencián tartott előadásban S. Mortimer említette, hogy a fibrillációs hajlam a nyújtás mértékével emelkedik.

A találmány feladata olyan eljárás kifejlesztése volt, amellyel egyszerű módon lyocell fajtájú, de csökkentett fibrillációs hajlamú szálak állíthatók elő.

A csökkentett fibrillációs hajlamú cellulózszálak előállítására irányuló találmány szerinti eljárás abban áll, hogy a frissen font, még nem szárított szálat legalább két, reakcióképes csoportot tartalmazó textilipari kikészítőszerrel érintkeztetjük lúgos közegben és hőkezeljük. A lúgos közeget alkálifém-karbonát és alkálifém-hidroxid képzi.

Textilipari kikészítőszerként főleg két reakcióképes csoportot tartalmazó színezékek váltak be, de színtelen, azaz a látható fényt nem abszorbeáló textilipari kikészitőszerek is alkalmazhatók.

Előnyösen reakcióképes csoportként egy vagy két vinilszulfoncsoportot tartalmazó textilipari kikészítőszert alkalmazunk.

Bebizonyosodott, hogy a fibrillációs hajlamot különösen csökkenti, ha a lúgos közeget nátrium-karbonát és nátrium-hidroxid alkotja.

A találmány szerinti eljárás szerint a textilipari kikészítőszerrel érintkeztetett szálat hőkezeljük. A hőkezelés drasztikusan csökkenti az impregnálás időtartamát.

Az 1993. április 28-án publikált EP-A 0 538977 színezékkel impregnált cellulózszálak hőkezelését úja le. Azonban az volt tapasztalható, hogy a textilipari kikészítőszerrel impregnált szál forró levegővel történő melegítése az impregnálás idejét rövidítheti ugyan, de fennáll az a veszély, hogy a melegítés nem egyenletes, így például a szárítani kívánt szálköteg külső szálai részben már szárazak lehetnek, míg a belső szálak még el sem érték a szükséges hőmérsékletet. Ez kedvezőtlenül befolyásolja az előállított szál minőségét.

Azt találtuk, hogy az egyszerű hőkezelés ezen hátránya megszüntethető, ha a szálakat elektromágneses hullámokkal, különösen előnyösen mikrohullámokkal besugározzuk. A mikrohullámokkal történő besugárzás során egyrészt a szálak egyenletesen melegszenek, másrészt a szál idő előtti kiszáradása megakadályozható, mert az elektromágneses hullámokkal történő besugárzás lehetővé teszi műanyag burkolatba hegesztett szálköteg elektromágneses kezelését is.

A fenti előnyök akkor is fennállnak, ha a szálak például sík felületű képződmény alakjában - szállítószalagon, szűk csatornán keresztül haladva elektromágneses hullámoknak vannak kitéve. A csatorna alakja olyan lehet, hogy a szálak felett csak kevés légtér marad, ezzel a külső szálak részbeni száradása kizárt. A textilipari kikészítőszer ilyen módon történő rögzítése ugyanakkor egyszerűen megvalósítható ipari termelési módszert is nyújt.

Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárás egy másik előnyös változata szerint a hőkezelést elektromágneses hullámokkal történő besugárzásként végezzük.

A találmány szerinti eljárás és további előnyös kiviteli alakja szerint a hőkezelést mikrohullámokkal végezzük.

A találmányt az alábbi példákkal közelebbről ismertetjük. A százalékos adatok tömeg%-os adatok.

A cellulózszál előállítására

AzEPA0356419 szerinti eljárást alkalmazva cellulóz NMMO-s oldatát készítjük, majd fonófüvókán keresztül extrudáljuk. Az így kapott szálakat levegőszakaszon át vizes kicsapófürdőbe vezetjük, ahol a cellulóz koagulál. A kicsapófürdőben keletkezett szálakat mossuk, titerjük 1,7 dtex. Az alábbi példákban a mosott szálakat használjuk, tehát ezek a szálak a leírásban és az

HU 214 882 Β igénypontban használt „frissen font, még nem szárított szálak” kitételnek felelnek meg.

1.) Textilipari kikészítőkkel végzett kezelés utólagos hőkezelés nélkül

A) Általános eljárás

A fentiek szerint előállított szálak 1-1 g-ját két reakcióképes csoportot hordozó textilipari kikészítőszer és Na₂SO₄ vizes oldatában (flottában) 40 °C-on 30 percen át impregnáljuk. Utána a kikészítőszer fixálása érdekében nátrium-hidroxid-oldatot (3%) nátrium-karbonátot (4%) vagy nátrium-hidroxid és nátrium-karbonát elegyét (4% Na₂CO₃ és 0,2 g/1 NaOH) adagoljuk. A flottát még további 60 percen át 40 °C-on tartjuk, utána a szálakat többszörösen mossuk, hogy a nem fixált kikészítőszert eltávolítsuk. A mosott szálakat néhány percen át vizes pufferrel kezeljük, majd újból vízzel mossuk (15 perc), végül 60 °C-on szárítjuk. Utána megvizsgáljuk a szálak fíbrillációs hajlamát és egyéb száladatait.

A fibrilláció elbírálása

A mosás, illetve nedves állapotban történő kikészítés során fellépő szálak közötti súrlódást úgy szimuláltuk, hogy 8 db, egyenként 20 mm hosszú szálat 4 ml vízzel együtt 20 ml térfogatú mintaüvegcsébe tettünk és az üvegcsét laboratóriumi rázógépen (RO-10 típusú, gyártja: Gerhard cég, Bonn, NSZK) 12. fokozaton órán át ráztuk. Ezt követően a fibrillációt a 0,276 mm szálhosszra jutó fibrillák mikroszkóp alatti megszámlálásával j ellemzzük.

Egyéb szálparaméterek

A szálszilárdságot és a szálnyúlást a BISFA-előírás szerint („Internationally agreed methods fór testing viscose, modal, cupro, lyocell, acetat and triacetate staple fibres andtows”, 1993-as kiadás) vizsgáltuk.

B) példák

A fent leírt eljárással szálakat kezeltünk Remazol Schwarz B és Remazol Rőt RB Hoechst-termékeket használva textilipari kikészítőszerként. A Remazol Schwarz B színezéknek két vinilszulfoncsoportja, a Remazol Rőt B színezéknek egy vinilszulfoncsoportja és egy monoklórtriazin-csoportja van.

A flotta 3% Remazol Schwarz B színezéket, illetve

0,5% Remazol Rőt RB színezéket tartalmaz, pH-értéke mindkét esetben 4,6. A vizes pufferként alkalmazott oldat 3% ecetsavat és 7% nátrium-acetátot tartalmaz. Az oldat pH-értéke 4,6. A pufferrel végzett kezelés után a szálakat vízzel mossuk, majd vizsgáljuk. Az la táblázatban megadjuk az alkalmazott fixálószert, a fibrillák számát, a titert (dtex), a szálszilárdságot (cN/tex) és a szálnyúlást (%). Az 1., 2., 3. példa Remazol Schwarz B színezékkel, a 4. példa Remazol Rőt RB színezékkel készült.

la táblázat: textilipari kikészítőszerek

Példa	Rögzítőszer	Fibrillák	Titer	Szilárdság	Nyúlás
1	NaOH	22	1,82	28,81	11,14
2	Na₂CO₃	2	2,07	26,39	10,67
3	NaOH + Na₂CO₃	0	2,34	24,94	10,04
4	NaOH+Na₂CO₃	5	2,34	30,00	11,74

1b táblázat: összehasonlítás

Példa	Rögzítőszer	Fibrillák	Titer	Szilárdság	Nyúlás
5	NaOH	>60	1,80	33,76	12,71
6	Na₂CO₃	60	1,56	33,78	12,15
7	NaOH + Na₂CO₃	>60	1,72	30,18	12,14
8	NaOH + Na₂CO₃	>60	1,72	32,00	12,70

Az la és Ib táblázat összehasonlítása azt mutatja, hogy a textilipari kikészítőanyag, jelen esetben a Remazol Schwarz B és Remazol Rőt RB színezékek a szál fíbrillációs hajlamát erősen csökkentik, továbbá hogy a rögzítéshez használt NaOH + Na₂CO₃kombináció szintén szignifikánsan csökkenti a fibrillációt.

Bebizonyosodott, hogy a fenti eredmények más, de szintén két reakcióképes csoportot hordozó textilipari kikészítőszerrel szintén elérhetők. A Remazol Schwarz B és Remazol Rőt RB színezékek tehát itt más textilipari kikészítőszereket is képviselnek, amelyeknek legalább két reakcióképes csoportja van.

2.) Textilipari kikészítőkkel végzett kezelés utólagos hőkezeléssel

A fentiek szerint előállított szálak 1-1 g-ját 190 ml flottában (0,2% Remazol Schwarz B, 2% Na₂CO₃, 0,2 NaOH, pH = 11,5) 3*30 másodpercig impregnáljuk, mindegyik impregnálás után a szálakat kinyomjuk. Utána a mintákat légcirkulációs fűtőszekrényben

2x40 mp-en keresztül 180 °C-on hőkezeljük. Utána a mintákat a már említett acetátpufferrel (pH = 4,6) kezeljük, 15 percig vízzel mossuk, 60 °C-on szárítjuk, majd vizsgáljuk. Az eredményeket a 2. táblázatban adjuk meg, ahol a 10. példa a kontrollpélda, azaz a 9. példa ismétlése, de textilipari kikészítőszer nélkül.

HU 214 882 Β

2. táblázat

Példa	Fibrillák	Titer	Szilárdság	Nyúlás
9	24	1,56	33,78	12,15
10	>57	1,80	33,76	12,71

A 2. táblázat azt mutatja, hogy a textilipari kikészítőszerrel impregnált szál hőkezelése az impregnálási időt drasztikusan rövidíti, mégis a fibrillációs hajlam csökken. A Remazol Rőt RB színezék hasonlóan jó eredményt adott.

3.) Textilipari kikészítőkkel végzett kezelés utólagos mikrohullámkezeléssel

A fenti eljárással kapott szálak 10 g-ját 900 ml flottában (10% Remazol Schwarz B, 10% Na₂SO₄, 8% Na₂O₃, pH: NaOH-val 11,5-re) 9 percen át impregnáljuk. Utána a szálakat kipréseljük és két egyforma részre bontjuk (12. és 13. példa). All. példa kontrollként szolgál, a kezeletlen szál tulajdonságait mutatja. A 12. és 13. példa szerinti szálakat az impregnálás után kipréseljük és 180 másodpercen át 180 °C-on melegítjük (12. példa), illetve 50 másodpercen át 90 W mikrohul10 Iámmal besugározzuk (13. példa). Utána a szálakat a fenti, 4,6 pH-jú acetátpufferrel kezeljük, 15 percen át vízzel mossuk, majd 60 °C-on szárítjuk. Az eredményeket az alábbi 3. táblázatban adjuk meg.

3. táblázat

Példa	Melegítés	Fibrillák	Titer	Szilárdság	Nyúlás
11	-	56	1,83	31,98	11,52
12	180 °C/180mp	11	1,91	23,70	9,77
13	50 mp/90 W	7	1,92	31,23	11,34

A 3. táblázat azt mutatja, hogy a mikrohullámos besugárzás tovább rövidíti a melegítési időt, és a fibrillációs hajlamot tovább csökkenti. Hasonlóan kedvező eredményt a fibríllációt illetően akkor kapunk, ha a Remazol Schwarz B színezéktől eltérő, de szintén két reakcióképes csoportot tartalmazó textilipari kikészítőszert alkalmazunk. A fibrillációs hajlamra gyakorolt kedvező hatás a glioxáléhoz hasonlít. Továbbá az is bebizonyosodott, hogy a mikrohullámmal elérhető kedvező hatás glioxál és egyéb dialdehid esetén is fellép, ahogy az alábbi példa mutatja.

Az 1. bekezdés szerint előállított szálak 2 g-ját 2*3 percen keresztül 140 ml flottával impregnáljuk. A flotta összetétele az alábbi: 2% glioxál, 0,66% térhálósító katalizátor (Condensol FB, ZnCl₂ és MgCl₂ keveréke, gyártja: BASF). Utána a flottát kinyomjuk, a szálakat 2 részre osztjuk (15. és 16. példa). A 14. példa kontrollként szolgál. A 15. példa esetén a szálakat cirkulációs hőlégszekrényben 100 °C-on kezeljük, míg a 16. példa esetén a szálakat 2*60 másodpercen át 500 W teljesítményű mikrohullámnak tesszük ki. A fibrillációs eredményeket az alábbi táblázat mutatja.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás csökkentett fibrillációs hajlamú cellulózszálak előállítására, mely eljárás során cellulóz tercier amin-oxiddal készített oldatát szállá fonjuk, és a frissen font szálat legalább két reakcióképes csoportot tartalmazó textilipari kikészítőszerrel érintkeztetjük és hőkezeljük, azzal jellemezve, hogy a frissen font szálakat lúgos közegben érintkeztetjük a textilipari kikészítőszerrel, és a lúgos közeget alkálifém-karbonát és alkálifém-hidroxid képzi.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alkálifém-karbonátként nátrium-karbonátot és

A fentiek szerinti műveleteket megismételjük azzal az eltéréssel, hogy glioxál helyett glutárdialdehid (3,4%)

25 kerül felhasználásra. A kapott szál fibrillációs eredményei szintén a 4. táblázatban szerepelnek (a 17., 18. és 19. példa a 14., 15. illetve 16. példának felel meg).

4. táblázat

Példa Textilipari kikészítőszer Kezelés Fibrillák 14 - - 35,5 15 glioxál 10 perc; 100 °C 24,0 16 glioxál 60 mp; 500 W 8,5 17 - - 35,5 18 glutárdialdehid 10 perc; 100 °C 10,5 19 glutáraldehid 60 mp; 500 W 21,0

alkálifém-hidroxidként nátrium-hidroxidot alkalmazunk.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy textilipari kikészítőanyagként színezé50 két vagy színtelen anyagot alkalmazunk.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább egy vinilszulfoncsoportot tartalmazó textilipari kikészítőszert alkalmazunk.
5. Az 1^4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, 55 azzal jellemezve, hogy a hőkezelést elektromágneses hullámokkal történő besugárzásként végezzük.
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőkezelést mikrohullámokkal végezzük.