HU218756B

HU218756B - Liocellszál és eljárás előállítására

Info

Publication number: HU218756B
Application number: HU9603528A
Authority: HU
Inventors: James Martin Gannon; Ian Graveson; Pamela Ann Johnson; Calvin Roger Woodings
Original assignee: Courtaulds Fibres (Holdings) Limited
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2000-11-28
Also published as: SK165896A3; US6042769A; ATE187782T1; AU702214B2; NO965481D0; HU9603528D0; CN1098939C; EP0766755A1; NO965481L; ZA955194B; FI965050A; HUT77939A; JPH10504858A; TR28779A; ES2141360T3; EP0766755B1; MX9606129A; CN1151195A; CZ371996A3; WO1995035399A1

Abstract

A találmány egyik tárgya eljárás fokozott fibrillációs hajlammalrendelkező liocellszál előállítására, amelynek során a következőlépéseket hajtják végre: (1) cellulózt egy oldószerben oldvacellulózoldatot állítanak elő; (2) az oldatot egy extrúderszerszámonkeresztül extrudálva egy szálhalmazt állítanak elő; (3) az oldószereltávolítása érdekében a szálhalmazt mossák, és így liocellszálatképeznek; majd az eljárás jellemző lépését végzik el: (4) aliocellszálat olyan körülmények között kezelik, amely körülményekképesek a cellulóz polimerizációfokának értékét legalább körülbelül200 egységgel csökkenteni. A találmány magában foglalja a találmányszerinti eljárással előállított liocellszálat tartalmazó papírokat ésterjedelmesített anyagokat is. ŕ

Description

A találmány fokozott fibrillációs (rostosodási) hajlammal rendelkező liocellszál előállítási eljárására, valamint fokozott fibrillációs hajlammal rendelkező liocellszálra vonatkozik.

Ismert, hogy cellulózszálat állíthatunk elő oly módon, hogy egy alkalmas oldószerrel készített cellulózoldatot egy koagulálófürdőben extrudálunk. Az ilyen eljárás „oldószeres szálképzési eljárás” néven ismert, és az így előállított cellulózszálat „oldószeresen képzett” cellulózszálnak vagy más néven liocellszálnak nevezik. A liocellszál eltér az olyan egyéb, ismert eljárásokkal előállított cellulózszáltól, amely eljárások során a cellulóznak egy oldható kémiai származékát állítják elő, majd ezt követően a cellulóz regenerálása érdekében az előbbi lépésben előállított cellulózszármazékot elbontják. Ilyen például az úgynevezett viszkózeljárás. A liocellszálakról ismert, hogy az egyéb szálakkal, például a viszkóz műszálakkal összehasonlítva igen jó textilfizikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Az oldószeres szálképzési eljárások egyik példáját a 4 246 221 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetik. A cellulózt feloldják egy oldószerben, például egy tercier amin-jV-oxid vizes oldatában, például vizes A-metil-morfolin-A-oxid-oldatban. A kapott oldatot ezt követően egy alkalmas extrúderszerszámon keresztül egy vizes fürdőben extrudálják, és így egy szálhalmazt állítanak elő, amelyet az oldószer eltávolítása érdekében vízzel mosnak, majd a szálhalmazt szárítják.

A szálak rostosodási hajlamot mutathatnak, különösen, ha a nedves állapotban mechanikus igénybevételnek (feszítésnek) vetjük alá. Fibrilláció történik, amikor a szálszerkezet longitudinális irányban felbomlik, és finom rostszálacskák válnak le a szálról, miáltal a szál és a szálat tartalmazó szövedék, például a szövött vagy a kötött áru kiszőrösödik. Az ilyen rostosodást vagy más néven fibrillációt valószínűleg a szálaknak a nedves vagy duzzadt állapotban végzett kezelése során történő mechanikai kopása, illetve dörzsölődése okozza. A kezelés magasabb hőmérséklete és hosszabb időtartama általában növeli annak a valószínűségét, hogy nagyobb mértékű fibrilláció történjen. A liocellszál különösen érzékeny az ilyen kopásra, és ebből következően gyakran megfigyelhető, hogy hajlamosabb a fibrillációra, mint a más típusú cellulózszálak. A liocellszálak fibrillációjának csökkentése érdekében jelentős erőfeszítések történtek már a korábbiakban is.

A WO-A-92/14871 számú közzétett nemzetközi szabadalmi leírás eljárást ír le a most liocellszálként ismert termék előállítására cellulóz vízzel elegyedő oldószerben való oldása révén, így sűrű, nyúlós anyagot képeznek, melyet legalább egy szájnyíláson keresztül kényszerítenek, elnyújtott formát képezve, az elnyújtott formát keresztülvezetik legalább egy víztartalmú fürdőn az oldószer eltávolítása és szálképzés céljából, majd a szálat megszárítják. Az eljárást az jellemzi, hogy a fürdőt vagy mindegyik fürdőt - melye(ke)n az elnyújtott forma képzésére és a szál szárítására átvezetik az anyagot az eljárás alatt - 8,5 vagy kisebb pH-értéken tartják. A megoldás jellemzőjének alkalmazása azt eredményezi, hogy a kapott szál fibrillációra való hajlama csökken.

A WO- A - 94/09191 számon közzétett nemzetközi szabadalmi leírás ugyancsak liocellszálak fibrillációra való hajlamának csökkenésére vonatkozik úgy, hogy egy előzőleg megszárított liocellszálat vegyi reagenssel kezelnek, mely utóbbi tartalmaz legalább két, a cellulózzal reagálni képes funkcionális csoportot, és amely elektrofil szén-szén kettős kötést tartalmaz vagy annak prekurzoiját, vagy elektrofil háromtagú heterociklusos gyűrűket vagy azok prekurzoijait.

A kirostosodott szálak jelenléte azonban a végső felhasználás szempontjából bizonyos esetekben előnyös lehet. Például a fibrillált szálakat tartalmazó szűrőanyagok általában nagy hatékonyságúak. A papírgyártási eljárásokban a fibrillációt a szálak őrlésével váltják ki, amelynek eredményeként növekszik a papír szilárdsága és fényáteresztő képessége. A javított kohézió, fedés és szilárdság biztosítása érdekében a fibrilláció felhasználható a nemszövött áruk, például a vizesen terjedelmesített (hydroentangled) áruk előállításában is. Jóllehet a liocellszálak fibrillációs hajlama nagyobb mint az egyéb cellulózszálaké, még mindig nem eléggé nagy ahhoz, hogy a szálak eleget tegyenek bizonyos végső felhasználások által támasztott követelményeknek. Ennek megfelelően a jelen találmány egyik célkitűzése egy fokozott fibrillációs hajlamú liocellszálra vonatkozik.

A találmány egyik tárgya eljárás fokozott fibrillációs hajlammal rendelkező liocellszál előállítására, amelynek során a következő lépéseket hajtjuk végre:

(1) cellulózt egy oldószerben oldva cellulózoldatot állítunk elő;

(2) az oldatot egy extrúderszerszámon keresztül extrudálva egy szálhalmazt állítunk elő;

(3) az oldószer eltávolítása érdekében a szálhalmazt mossuk, és így liocellszálat képezünk; majd az eljárás jellemző lépését végezzük el:

(4) a liocellszálat olyan körülmények között kezeljük, amely körülmények képesek a cellulóz polimerizációfokának értékét legalább körülbelül 200 egységgel csökkenteni.

Az oldószer előnyösen egy tercier amin-A-oxidból, még előnyösebben N-metil-morfolin-JV-oxidból (NMMO) áll, amely általában kis részarányban vizet tartalmaz. Amennyiben egy vízzel elegyedő oldószert, például jV-metil-morfolin-jV-oxidot alkalmazunk, annak érdekében, hogy a szálhalmazból eltávolítsuk az oldószert, a szálhaímazt a (3) lépésben általában egy vizes folyadékkal mossuk.

A (3) lépés végén a liocellszál korábban nem szárított formában van, és általában szárítást igényel. Az egyik találmány szerinti megoldás értelmében a (4) degradációs lépést korábban nem szárított formában lévő szálon hajtjuk végre, és a szárítást csak ezt követően végezzük el. Egy másik találmány szerinti megoldás szerint a szálat a (3) és a (4) lépés között szárítjuk. A találmány szerinti (4) degradációs lépés alkalmazása különösen előnyös lehet szakaszos eljárások esetén, illetve ha hosszabb időtartamú kezelésre van szükség. Az előzetesen szárított szálat szál, fonal vagy anyag, például szövött, kötött vagy nemszövött anyag formájában is kezelhetjük.

HU 218 756 Β

A kóc formában előállított liocellszál - amelyet a következő eljáráshoz szokásosan rövid vágott szállá alakítunk át - korábban nem szárított vagy szárított állapotban lehet. A liocellkócot a (4) degradációs lépés előtt vagy után, illetve a szárítás előtt vagy után egyaránt átalakíthatjuk rövid vágott szállá.

A találmány szerinti eljárással előállított liocellszál lehet pigmentálatlan (fényes vagy ekrü), illetve pigmentált, például amikor egy matt pigmentet, így titán-dioxidot építünk be a szálba.

A cellulóz polimerizációfokát (degree of polymerisation, D. P.) szokásosan egy oldószerrel, így egy fém/amin komplex vizes oldatával, például vizes kupriammónium-hidroxid-oldattal készített híg cellulózoldat viszkozimetriás mérésével határozzuk meg. Egy alkalmas, a T206 TAPPI szabványon alapuló módszert a későbbiekben ismertetünk (1. tesztmódszer). A cellulóz polimerizációfoka a molekulánkénti anhidroglükózegységek számát jelenti. Nyilvánvaló, hogy az ezen a módon mért polimerizációfok egy viszkozitásátlag polimerizációfoknak felel meg.

A (4) degradációs lépésben a cellulóz polimerizációfokának kívánt csökkenését többféle úton elérhetjük. Az egyik találmány szerinti megoldás értelmében a polimerizációfokot egy fehérítőkezeléssel, előnyösen egy fehérítőlúg alkalmazásával végzett fehérítőkezeléssel csökkentjük. A fehérítőlúgot például úgy vihetjük fel a szálra, hogy a szálat átjuttatjuk egy fürdőn, vagy a szálat bemerítjük egy fürdőbe, illetve a fehérítőlúgot rápermetezzük a szálra, például a fehérítőlúgot rápermetezzük a hengerek közötti érintési vonalból kiemelkedő szálkócra.

A korábban nem szárított szál fehérítését egy hipokloritot, például nátrium-hipokloritot tartalmazó vizes oldat, például egy 0,1-10 tömeg%, előnyösen 0,25-4 tömeg%, még előnyösebben 0,5-2 tömeg% nátrium-hipokloritot tartalmazó vizes oldat alkalmazásával hajthatjuk végre (a koncentrációértékek az aktív klór mennyiségére vonatkoznak). A fehérítőlúg adott esetben egy alkálifém-hidroxidot, így nátrium-hidroxidot is tartalmazhat, például legfeljebb körülbelül 0,5 tömeg% vagy legfeljebb körülbelül 1 tömeg% mennyiségben. Alternatív módon a fehérítőlúg pH-ját beállíthatjuk 5,5 és 8 közötti, előnyösen körülbelül 6 és 7 közötti értékre. Megfigyeléseink szerint ezekben a pH-tartományokban a degradáció viszonylag gyors folyamat. Kívánt esetben a hipoklorit-fehérítőlúgot emelt hőmérsékleten, például körülbelül 50 °C hőmérsékleten is felvihetjük a szálra. Az előzetesen szárított liocellszál szakaszos kezelése során kevésbé tömény fehérítőlúgokat alkalmazhatunk. Például a fehérítőlúg 0,1-1 tömeg% aktív klórt tartalmazhat, és a fehérítést némileg megemelt hőmérsékleten, például 30-60 °C közötti hőmérséklet-tartományban 1-3 órán keresztül hajtjuk végre.

Alternatív módon a fehérítést végrehajthatjuk egy peroxidot, különösen hidrogén-peroxidot tartalmazó vizes oldat, például egy 0,5-20 tömeg%, előnyösen 1-6 tömeg%, még előnyösebben 1-4 tömeg% hidrogén-peroxidot tartalmazó vizes oldat alkalmazásával is. A peroxid-fehéritőlúg előnyösen egy alkálifém-hidroxidot, így nátrium-hidroxidot is tartalmaz, például körülbelül 0,05 tömeg% és körülbelül 1,0 tömeg% mennyiségben. Az alkálikus peroxid-fehéritőlúg pH-ja előnyösen a 9 és 13 közötti, még előnyösebben a 10 és 12 közötti tartományba esik. Előnyösen nem használunk semmilyen peroxidstabilizátort. Alternatív módon savas (pH<l) peroxidoldatokat is alkalmazhatunk. Annak érdekében, hogy minimálisra csökkentsük a peroxid nem kívánatos bomlását, a peroxid-fehérítőlúgot előnyösen környezeti vagy ennél alacsonyabb hőmérsékleten visszük fel a szálra. Megfigyeléseink szerint a peroxid-fehérítő lúgok általában kevésbé hatékonyan csökkentik a cellulóz polimerizációfokát, mint a hipoklorit-fehérítőlúgok. Ennek megfelelően ha a polimerizációfok nagyobb mértékű csökkentésére van szükség, a hipoklorit-fehérítőlúgokat részesítjük előnyben. A peroxidos kezelés hatékonysága növelhető, ha a liocellszálat egy, a peroxidionok bomlását katalizáló átmenetifém-ion, például réz- vagy vasion oldatával előkezeljük. Hangsúlyozni kívánjuk, hogy az ilyen előkezelést előnyösen az olyan peroxid-fehéritőlúg felviteli technikák alkalmazása során használjuk, amelyek során a fürdőt nem keringtetjük.

Alternatív módon a fehérítőkezelés, például a hipokloritos vagy a peroxidos fehérítés hatékonyságát ultraibolya besugárzással is fokozhatjuk.

Miután a szálat egy fehérítőlúggal megnedvesítettük, a cellulóz polimerizációfokát csökkentő degradációs reakció megindítása és gyorsítása érdekében a szálat előnyösen melegítjük. Például a fehérítőlúggal megnedvesített liocellszál kocát egy gőzcsatomán vagy egy fütött J-tomyon juttatjuk át. Nedves vagy túlhevített gőzt alkalmazhatunk. A gőzcsatomában lévő hőmérséklet körülbelül 80 °C és körülbelül 130 °C közötti értékű, míg a tartózkodási idő 10-200 másodperc vagy 20-60 másodperc. Hangsúlyozni kell azonban, hogy a hőmérséklet és tartózkodási idő értékének megválasztásánál tekintettel kell lenni a cellulóz polimerizációfok-csökkentésének kívánt mértékére. Amennyiben hosszabb, például 5-30 perc közötti gőzölési időre van szükség, más típusú berendezéseket is alkalmazhatunk, amilyen például egy J-torony vagy egy ágygőzölő. A degradáció kiváltásához alternatív módon eljárhatunk úgy is, hogy a hipoklorit-fehérítőlúggal megnedvesített szálat vizes savval, illetve egy savas vagy előnyösen semleges pufferoldattal kezeljük.

Alternatív módon az előzetesen szárított liocellszálnak a találmány szerinti (4) degradációs lépéssel végzett kezelését elvégezhetjük egy hagyományos pamutfehérítő berendezés, például egy fehérítőkád (kiér) alkalmazásával is. További választási lehetőséget jelent, hogy a korábban nem szárított vagy az előzetesen szárított, kócformában vagy vágott formában lévő liocellszál esetén a találmány szerinti (4) degradációs lépést végrehajthatjuk egy, a nedves fonású szálak folyamatos nedves kezelésére szolgáló hagyományos berendezés alkalmazásával is. Például a liocellszálat ráhelyezzük egy folytonos szövött hálós szalagra, majd a szálat egyengetőhengerekkel váltakozó permetezőeszközök vagy más, folyadékeloszlató eszközök sorozata alatt juttatjuk át; ilyen típusú eszköz

HU 218 756 Β lehet például egy, az újonnan szövött viszkóz műselyem mosására szolgáló jól ismert berendezés. Az ilyen alternatív berendezéstípusok alkalmazásával egyszerűbben érhetünk el hosszabb kezelési időket, mint ha egy nedves kócot egy gőzcsatomán juttatunk keresztül.

Alternatív módon más, a cellulózzal kapcsolatos szakterületen jól ismert fehérítőkezeléseket is alkalmazhatunk, amilyen például a kloritfehérítés. A polimerizációfok szignifikáns csökkentéséhez általában agresszív körülményeket kell választani.

Egy másik, találmány szerinti megoldás értelmében a cellulóz polimerizációfokát a liocellszál vizes-savas kezelésével csökkentjük. A sav előnyösen egy ásványi sav, még előnyösebben hidrogén-klorid, kénsav vagy különösen salétromsav. Például a szálat egy olyan oldattal nedvesíthetjük, amely vízben körülbelül 0,2 tömeg% és körülbelül 4,5 tömeg% közötti mennyiségű tömény salétromsavat tartalmaz. A polimerizációfok kívánt mértékű csökkenésének kiváltásához a savval végzett nedvesítés után a szálat előnyösen melegítjük, például úgy, hogy a vizes fehérítőeljárásokkal kapcsolatban ismertetetteknek megfelelően a szálat egy gőzcsatomán juttatjuk keresztül.

A cellulóz polimerizációfokának csökkentése érdekében végzett fehérítőlúgos vagy savas kezelés után a degradáció kiváltásához alkalmazott vegyszerek nyomainak, valamint a melléktermékeknek az eltávolításához a liocellszálat általában mossuk, majd ismert módon általában szárítjuk.

A szakterületen ismert, a cellulóz polimerizációfokának csökkentésére szolgáló egyéb eljárások is felhasználhatók, amilyenek például a következő módszerek : cellulolitikus enzimek alkalmazása, elektronsugárral végzett besugárzás, ózon felhasználása, ultrahangvibráció, illetve peroxivegyületekkel, például perecetsavval vagy perszulfát- és perborátsókkal végzett kezelések. Két vagy több eljárás kombinációját is alkalmazhatjuk. Az ultrahangkezelés ezen túlmenően a szál fibrillációjára is szolgálhat.

A (4) polimerizációfok-csökkentő lépés általában a liocellszálak nyúlási tulajdonságait is degradálja. Szokásos körülmények között azt gondolhatnánk, hogy ez a leginkább elkerülendő jelenség. Ennek ellenére azt figyeltük meg, hogy a találmány szerinti eljárással előállított szál kielégítő nyúlási tulajdonságokkal rendelkezik az olyan végső felhasználások esetén, amelyekben nagymértékben rostosodott szálra van szükség, például a papírgyártásban, valamint a nemszövött anyagok előállításában.

Az ismert liocellszál előállításában alkalmazott cellulóz polimerizációfoka szokásosan 400 és 1000 közötti értékű, előnyösen a 400 és 700 közötti tartományban van. A találmány szerinti eljárással előállított liocellszálban a cellulóz polimerizációfokának értéke körülbelül 250-nél kisebb, még előnyösebben körülbelül 200nál kisebb, körülbelül 150-nél kisebb vagy körülbelül 100 lehet. A találmány szerinti eljárással előállított liocellszálban a cellulóz polimerizációfokának értéke előnyösen legalább mínusz 75, mivel ennél kisebb értékek esetén a szál hajlamossá válik a szétesésre. (Meg kívánjuk jegyezni, hogy a polimerizációfok negatív értéke fizikai lehetetlenség; a megadott értéket nem közvetlen méréssel nyerjük, hanem a fentiekben ismertetett oldatviszkozitási méréseket standard módszerekkel konvertálva kaphatunk negatív számot.) A találmány szerinti eljárással előállított liocellszálban a cellulóz polimerizációfoka előnyösen 0 és 350 közötti értékű, még előnyösebben 150 és 250 közötti értékű, különösen ha a (4) degradációs lépésben végzett kezelés előtt a liocellszál polimerizációfoka az 500 és 600 közötti tartományba esik. A degradációs lépésben a cellulóz polimerizációfoka legalább 300 egységgel csökkenthető. A degradációs lépésben a cellulóz polimerizációfoka körülbelül 200-500 egységgel, gyakran körülbelül 300-400 egységgel csökkenthető. Meglepő módon azt találtuk, hogy a találmány szerinti eljárással előállított liocellszál fibrillációs hajlama lényegesen nagyobb, mint azé az ugyanolyan polimerizációfokú, például körülbelül 400-as polimerizációfokú liocellszálé, amelyet kiindulási anyagként alacsony polimerizációfokú cellulóz alkalmazásával és a találmány szerinti polimerizációfok-csökkentő lépés nélkül állítottunk elő.

A találmány szerinti (4) degradációs lépéssel kezelt szál titerének (szálfinomságának) értéke általában a 0,5 Dtex és 30 Dtex közötti tartományban lehet. Azt találtuk, hogy a találmány szerinti eljárás leghatékonyabban a viszonylag alacsony titerű, például 1-5 Dtex vagy 1-3 Dtex titerű szálak fibrillációs hajlamát növeli, feltehetően annak következtében, hogy ezeknek a szálaknak nagyobb értékű a felület/térfogat aránya.

Megfigyeltük, hogy a liocellszál fibrillációs hajlama közvetlen összefüggésben van annak az oldatnak a cellulózkoncentrációjával, amely oldatból a szál készült. Nyilvánvaló, hogy a cellulózkoncentráció növelése megköveteli a cellulóz polimerizációfokának csökkentését, mivel csak így tartható fenn az oldat olyan viszkozitása, amely a gyakorlati megmunkálhatóság szempontjából maximális viszkozitásérték alatt marad. A fibrillációs hajlamnak a találmány szerinti eljárás alkalmazásával elérhető növekedése általában nagyobb, mint az oldat cellulózkoncentrációjának emelésével elérhető növekedés.

A találmány szerinti eljárással előállított liocellszál - önmagában vagy más száltípusokkal, köztük standard liocellszállal alkotott keverékei formájában - például a papírgyártásban és a nemszövött áruk előállításában használható fel. A találmány szerinti eljárással előállított liocellszálat tartalmazó papírgyártási pép egy adott foszlatási fok eléréséhez lényegesen kisebb mértékű mechanikai munkát, például őrlést, finomítóőrlést, dezintegrálást vagy hidropulperezést igényel, mint a standard liocellszálat tartalmazó pép. Ez a találmány szerinti megoldás egyik leglényegesebb előnye. A találmány szerinti eljárással előállított szál esetén egy nagy nyírású berendezésnek egy adott foszlatási fok eléréséhez szükséges munkaideje a standard szál esetén szükséges idő 50%ára vagy kevesebbre, előnyösen 20%-ára vagy kevesebbre, még előnyösebben 10%-ára vagy kevesebbre csökkenhet. Előnyösek azok az eljárások, amelyek a standard szál esetén megkövetelt munkaidőhöz képest a munkaidőt körülbelül 20% és körülbelül 50% közötti ér4

HU 218 756 Β tékre vagy körülbelül 20% és körülbelül 30% közötti értékre csökkentik. A találmány szerinti eljárással előállított liocellszál olyan alacsony nyírású eszközökben is rostosodhat, amelyek ugyanolyan működési körülmények között a hagyományos szálakban csak csekély fibrillációt váltanak ki, illetve amelyek a hagyományos szálakban nem okoznak rostosodást. A találmány szerinti eljárással előállított liocellszál a hagyományos liocellszálhoz képest fokozott abszorbeáló- és felszívóképességgel rendelkezik, ami különösen alkalmassá teszi a találmány szerinti eljárással előállított liocellszálat az abszorbens áruk előállításában történő felhasználásra.

Egy szálnak a gépi megmunkálás során fellépő fibrillációs hajlamát úgy határozhatjuk meg, hogy a szál híg szuszpenzióját standard körülmények között végzett gépi megmunkálásnak vetjük alá, majd különböző hosszúságú munkaidő után méljük a szuszpenzió folyási tulajdonságait (foszlatási fokát). A fibrilláció mértékének növekedésével csökken a szuszpenzió foszlatási foka. A technika állása szerinti liocellszál az alábbiakban 3. tesztmódszerként ismertetett dezintegrációs teszt alkalmazása során körülbelül 200 000, és körülbelül 250 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám esetén jellegzetesen 400-as értékű kanadai szabvány szerinti foszlatási fokot ér el, illetve körülbelül 250 000 és körülbelül 300 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám esetén jellegzetesen 200-as értékű kanadai szabvány szerinti foszlatási fokot ér el, bár esetenként nagyobb fordulatszámra lehet szükség. A jelen találmány szerinti megoldás olyan liocellszálat biztosít, amely 400-as értékű kanadai szabvány szerinti foszlatási fokot képes elérni már legfeljebb körülbelül 150 000-es dezintegrátor-fordulatszám mellett, sőt előnyösen körülbelül 30 000 és körülbelül 150 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám, gyakran körülbelül 50 000 és körülbelül 100 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám esetén is. A jelen találmány szerinti megoldás továbbá lehetővé teszi olyan liocellszál előállítását is, amely 200-as értékű kanadai szabvány szerinti foszlatási fokot képes elérni már legfeljebb körülbelül 200 000-es dezintegrátor-fordulatszám mellett, sőt előnyösen körülbelül 50 000 és körülbelül 150 000 vagy 200 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám, gyakran körülbelül 75 000 és körülbelül 125 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám esetén is.

A találmány szerinti liocellszálból készített papír különféle előnyös tulajdonságokkal rendelkezik. Általában azt figyeltük meg, hogy a liocellszálat tartalmazó papír áttetszősége az őrlésfok növekedésével együtt nő. Ez ellentétben áll a facellulózból készített papír esetén nyert általános tapasztalatokkal. A 100% facellulózból készített papírhoz képest a papír légpermeabilitása lényegesen nagyobb lehet; ez feltehetően a liocellszálak és rostszálacskák általános kör alakú keresztmetszetének a következménye. Szűrőként használva a papír jó részecske-visszatartási tulajdonságokat mutat. A találmány szerinti liocellszálból és facellulózból álló keverékekből készített papírok a 100% facellulózból készített papírokhoz képest fokozott áttetszőséggel, szakítószilárdsággal és légpermeabilitással rendelkeznek. Ahhoz, hogy jó szakítószilárdságú papírt nyerjünk, a hagyományos facellulóz szálakhoz képest viszonylag hosszú, például 6 mm hosszúságú liocellszálat használhatunk a papírgyártás során.

A találmány szerinti eljárással előállított liocellszálat tartalmazó papírok - egyebek mellett - például a következő helyeken használhatók fel: kondenzátorpapírok, száraztelep-szeparátorok, stencilpapírok, szűrőpapírok, például gáz, levegő és füst szűrésére szolgáló papírok, folyadékok, például tej, kávé és egyéb italok, üzemanyagok, olajok és vérplazma szűrésére szolgáló szűrőpapírok, biztonsági papírok (értékpapírok), fényképészeti papírok, mosható papírok és élelmiszer-burkoló papírok, különösen nyomópapírok (másolópapírok) és teazacskók („filteres teák”).

A találmány szerinti megoldás egyik további előnyét az jelenti, hogy a találmány szerinti eljárással előállított liocellszálból alacsonyabb terjedelmesítési nyomások mellett lehet hasonló termékjellemzőkkel rendelkező, vizesen terjedelmesített árukat előállítani, mint a kezeletlen liocellszálakból, legalábbis rövid (legfeljebb körülbelül 5 vagy 10 mm-es) szakállhosszak esetén. Ez jelentős mértékben csökkenti a vizes terjedelmesítés költségeit. Alternatív módon egy adott értékű nyomás alkalmazása esetén a találmány szerinti liocellszállal nagyobb fokú vizes terjedelmesítés érhető el, mint a technika állása szerinti liocellszálak esetén. A találmány szerinti eljárással előállított liocellszálból jobb nyújtási tulajdonságokkal rendelkező vizesen terjedelmesített áruk készíthetők, mint a kezeletlen liocellszálból. Ugyanakkor hangsúlyozni kívánjuk, hogy a legjobb eredmények elérése érdekében minden egyes egyedi esetben kísérleti úton, ismételt közelítéssel kell meghatározni a vizes terjedelmesítés optimális körülményeit. A találmány szerinti eljárással előállított liocellszálból készített vizesen terjedelmesített áru nagy áttetszőséget, a szűrési felhasználások során nagy részecske-visszatartást, fokozott záróképességet és nedvesedési tulajdonságokat, valamint jó törlési jellemzőket mutathat.

A találmány szerinti eljárással előállított liocellszálat tartalmazó vizesen terjedelmesített áruk - egyebek mellett - például a következő helyeken használhatók fel: műbőr és mesterséges hasított bőr, egyszer használatos törlőeszközök (például nedves, pihementes, „sterilszobai” törlők, illetve szemüvegtörlők), gézek, például egészségügyi gézek, ruházati áruk, szűrőeszközök, hajlékonylemez-alátét, folyadékeloszlató rétegek, abszorbens rétegekben, például pelenkákban, inkontinencianadrágokban és -ruhákban abszorbens fedőlemezek, sebészeti és orvosi záróeszközök, száraztelep-szeparátorok, bevont szövetek és közbenső bélések alapszövetei.

A találmány szerinti eljárással előállított liocellszál a nemszövött áru előállítására szolgáló száraz eljárások, például a tűlyukasztás során bizonyos mértékig fibrillálódhat. Az ilyen típusú nemszövött áruk a hagyományos liocellszálat tartalmazó árukhoz képest javított szűrési hatékonysággal rendelkezhetnek.

A találmány szerinti eljárással előállított szál - önmagában vagy más száltípusokkal, köztük a technika állása szerinti szállal alkotott keverékei formájában - jól alkal5

HU 218 756 Β mazható textiláruk, például szövött vagy kötött áruk előállítására. A liocellszál jelenléte alkalmas lehet előnyös esztétikai effektusok, például őszibarackhéjszerű hatás kiváltására. Az ilyen termékekben a fibrilláció - a szokásos gyártási folyamat nedves eljárási lépéseiben létrejövő fibrilláción túlmenően - ismert eljárásokkal, például keféléssel és bőrutánzó eljárással váltható ki.

A találmány szerinti eljárással előállított szál felhasználható teazacskók (filteres teák), kávéfilterek és más, ezekhez hasonló termékek előállítására is. A szálat összekeverhetjük más, a papírgyártásban és a vizesen teijedelmesített áruk előállításában alkalmazott szálakkal is. A szálat például összekeverhetjük kötőanyagként üveg mikroszállal, és ebből a keverékből javított szilárdságú üvegszálas papírt állíthatunk elő. A szál gyapjúval nemezelhető is. A szálat felhasználhatjuk folyadékok, például zöldség- és gyümölcslevek, bor és sör szűrésére szolgáló szűrőlemezek előállítására is. Emellett felhasználhatjuk a szálat például viszkózus folyadékok, így viszkóz szűrésére szolgáló szűrőlemezek előállítására. Az abszorbens jelleg javítása érdekében a szál beépíthető tamponokba és egyéb abszorbens cikkekbe is. A liocellszál egyaránt előnyösen fibrillálódhat a száraz és a nedves eljárások során, amilyenek például a következők: őrlés, darálás, bőrutánzás, kefélés és csiszolás. A fibrillált liocellszálból enzimes kikészítési módszerekkel, például cellulázokkal végzett kezelés útján távolíthatjuk el a rostszálacskákat.

Az alábbi, 1-4. tesztmódszerként jelzett eljárásokat alkalmaztuk a szál tulajdonságainak értékeléséhez.

1. tesztmódszer

A kupri-ammónium-oldat viszkozitásának és polimerizációfoknak a mérése (D. P. teszt)

Ez a vizsgálat a T206 os-63 TAPPI szabványon alapul. A cellulózt feloldjuk egy olyan kupri-ammónium-hidroxid-oldatban, amely 15±0,1 g/liter rezet és 200±5 g/liter ammóniát tartalmaz, mimellett az oldat salétromossav-tartalma <0,5 g/liter (Shiley Institute standard), és így egy pontosan ismert cellulózkoncentrációjú (körülbelül 1 tömeg%-os) oldatot állítunk elő. Mérjük az oldat Shirley-viszkoziméteren 20 °C hőmérsékleten történő átáramlásának idejét, majd ebből az adatból standard módszerrel kiszámítjuk a viszkozitás értékét. A viszkozitásátlag szerinti polimerizációfokot az alábbi empirikus egyenlet alkalmazásával határozzuk meg:

D. P. =412,4285 ln[100(t-k/t)/n C]-348 ahol t az áramlási idő másodpercekben kifejezett értékét jelenti;

k a gravitációs állandót jelenti;

C a csőállandót jelenti; és n a víznek a vizsgálat hőmérsékletén mért sűrűségét jelenti g/ml egységben kifejezve (20 °C hőmérsékleten ennek értéke 0,9982 g/ml).

2. tesztmódszer

A fibrillációs hajlam mérése (ultrahangkezelés)

Egy 50 ml hosszúságú és 25 mm átmérőjű üvegfiolába bemérünk 10 ml desztillált vizet, majd a vízbe elhelyezünk 10 darab 20 ±1 mm hosszúságú liocellszálat. Egy ultrahangszondát helyezünk a fiolába, gondosan ügyelve arra, hogy a szonda hegye a középpontban és a fiola aljától 5 ±0,5 mm távolságban helyezkedjen el. Ez a távolság a reprodukálhatóság szempontjából meghatározó jelentőségű. A fiolát körülvesszük egy jégfurdővel, majd bekapcsoljuk az ultrahangszondát. Egy előre meghatározott idő elteltével a szondát kikapcsoljuk, majd a szálakat mikroszkóplemezen lévő 2 csepp vízre helyezzük át. A mikrofényképezőgépet 20-szoros nagyítás mellett ráállítjuk a minta egy reprezentatív területére. A fibrillációs index (C_f) értékét úgy határozzuk meg, hogy összehasonlítást végzünk egy olyan standard fényképsorozattal, amely O-tól 30-ig terjedő fokozattal van jelölve (0=nincs fibrilláció; 30=nagy fibrilláció).

Alternatív módon a mikrofénykép alapján a következő egyenlet alkalmazásával is meghatározhatjuk a C_fértékét:

C_f=n-x/L ahol n a megszámlált rostszálacskák számát jelenti; x a rostszálacskák mm-egységben kifejezett átlagos hosszúságát jelenti; és

L annak a szálnak a mm-egységben kifejezett hosszúságát jelenti, amely mentén a rostszálacskákat megszámláltuk.

Az ultrahang energiájának nagyságát és az ultrahangkezelés időtartamát (5-15 perc, standard 8 perc) szükség szerint változtathatjuk. A felhasználás előtt és az öt mintából álló csoportok között a berendezést kalibrálni kell, amelynek során egy ismert fibrillációs hajlamú (a 2. tesztmódszer szerint 4-5 C_f értékű) szál mintáját alkalmazzuk.

3. tesztmódszer

A fibrillációs hajlam mérése (dezintegrációs teszt) g 5 mm-es szakállhosszúságú liocellszálat és 2 liter demineralizált vizet bemérünk a T205 om-88 TAPPI szabvány szerinti standard dezintegrátor edényébe, majd addig dezintegráljuk (szimulált hajlatőrléssel), amíg a szál jól diszpergálódik. Például a következő helyekről szerezhetők be alkalmas dezintegrátorok: Messmer Instruments Limited, Gravesend, Kent, Nagy-Britannia; valamint Büchel van de Korput BV, Veemendaal, Hollandia. A kapott szuszpenzióban vagy pépanyagban lévő szál kanadai szabvány szerinti foszlatási fokát (Canadian Standard Freeness, CSF) a T227 om-94 TAPPI szabvány szerint méljük, és az értéket ml-egységben fejezzük ki. A CSF-méréshez a szuszpenziót általában két egyliteres részre osztjuk, majd a két eredményt átlagoljuk. A dezintegrátor-fordulatszám vagy a dezintegrációs idő függvényében felvesszük a CSF-görbéket, majd az adott CSF eléréséhez szükséges relatív dezintegrációfokot interpolálással határozzuk meg. Nullapontnak definíciószerűen a 2500 dezintegrátorfordulat után rögzített eredményt tekintjük, amely arra szolgál, hogy a CSFmérés előtt biztosítsa a szuszpenzióban a szál diszpergálódását.

A 2. tesztmódszer ugyan gyorsan végrehajtható, azonban a kis szálminták miatt csak meglehetősen vál6

HU 218 756 Β tozó eredményeket nyújt. A 3. tesztmódszer rendkívül jól reprodukálható eredményeket ad. A fibrillációs hajlam értékelése során ezeket a tényezőket figyelembe kell venni.

4. tesztmódszer

A fibrillációs hajlam mérése (hajlatőrlés)

A liocellszálat a T200 om-85 TAPPI szabvány szerint őrölve teszteljük, azzal az eltéréssel, hogy 0,9%-os pépkonzisztenciát alkalmazunk. A felhasznált foszlató- 10 gép előnyösen egy liocellszálak teszteléséhez ajánlott berendezés. Valamennyi kísérletsorozatban a legjobban kezelt anyag esetén nyert eredmény szolgált az összehasonlítás alapjául.

Az ábrák rövid ismertetése

Az 1. és a 2. ábra - az előbbi sorrendnek megfelelően - az 1. és a 2. példa szerinti minták CFS-görbéit mutatja be, ahol az x tengely percegységben kifejezve az őrlési időt, míg az y tengely a ml-egységben kifejezett CFS-t jelenti.

A 3., a 4. és az 5. ábra - az előbbi sorrendnek megfelelően - a 3., a 4. és az 5. példa szerinti minták CFSgörbéit mutatja be, ahol az x tengely 1000 x fordulatszám egységben kifejezve a dezintegrátor fordulatszámát, míg az y tengely a ml-egységben kifejezett CFS-t jelenti.

A 6. és a 7. ábra - az előbbi sorrendnek megfelelően - a 6. és a 7. példa szerinti minták CFS-görbéit mutatja be, ahol az x tengely percegységben kifejezve az őrlési időt, míg az y tengely a ml-egységben kifeje5 zett CFS-t jelenti.

A 8. ábra az x tengelyen ábrázolt szál polimerizációfok függvényében az y tengelyen a 200-as CFSérték eléréséhez szükséges, percegységben megadott őrlési időt ábrázolja.

Az alábbi példák a találmány részletesebb bemutatására szolgálnak. A példákban alkalmazott liocellszálat ismert módon, egy vizes TV-metil-morfolin-jV-oxid-oldattal készített facellulóz oldat fonásával állítottuk elő.

1. példa

Korábban nem szárított liocellszálat (1,7 Dtex ekrü, 300 g minta) egy 1 térfogat% hidrogén-peroxidot vagy 1 tömeg% aktív klórnak megfelelő mennyiségű nátriumhipokloritot, valamint mindkét esetben 0,5 tömeg% 20 nátrium-hidroxidot tartalmazó vizes oldattal telítettünk, majd a szálat gőzölőkészülékbe helyeztük. A gőzölési szakasz 7 perces felfutésből, 1 perces 110 °C hőmérsékletű gőzölésből és 4 perces vákuum alatt hűtésből állt. A gőzölt szálat mostuk és szárítottuk, és ezt követően a 25 szál az 1. táblázatban felsorolt jellemzőket mutatta.

1. táblázat

	D. P.	c_f	Dtcx	ADT, cN/tex	ADE, %	WT, cN/tex	WE, %
Kezeletlen 1A.	563	0 2	1,76	40,6	13,5	36,7	16,0
Peroxid 1B.	299	5-15	1,76	34,8	11,1	23,7	11,6
Hipoklorit IC.	92	20-30	1,78	23,8	6,8	18,0	8,8

[A polimerizációfok (D. P.) értékét az 1. tesztmódszcrrcl mértük. A fibrillációs hajlamot (C_r) a 2. tesztmódszcrrcl határoztuk meg. ADT=légszáraz szakítószilárdság; ADE=légszáraz nyújthatóság; WT=nedves szakítószilárdság; WE=ncdves nyújthatóság.]

A szálat kézzel 5 mm-es méretre vágtuk, majd 60 g/m² névleges értékű szövedékké alakítottuk, amelyet különböző vízsugámyomások (bar) alkalmazásával vizes terjedelmesítésnek vetettünk alá. Az így nyert, vizesen teijedelmesített nemszövött áru a 2. táblázatban látható jellemzőkkel rendelkezett.

2. táblázat

	Vízsugárnyomás, bar	Szakítóterhelés, daN	Teljes szakítószilárdság, daN/g
		M. D. száraz	M. D. nedves	C.D. száraz	C. D. nedves	száraz	nedves
	100	3,56	2,54	4,63	2,75	4,13	2,65
Kezeletlen 1A.	160	3,84	3,25	3,74	4,01	3,79	3,65
	200	3,48	3,16	-	-	-	-
Peroxid 1B.	75	2,77	1,07	2,63	1,51	3,60	1,75
100	5,00	3,32	3,51	3,55	5,76	4,56
	75	4,77	1,12	3,34	-	5,49	-
Hipoklorid IC.	100	5,06	1,96	4,44	1,92	4,76	1,94
	160	4,24	1,46	2,40	1,08	3,45	1,28

(M. D. =hosszirány; C. D. =keresztirány.)

A kezelt szálat alkalmas körülmények között erősebb, vizesen terjedelmesített nemszövött áruvá lehetett átalakítani, mint a kezeletlen kontrollt. Megjegyzendő, hogy számos, kezelt szálból készített szövet na- 60 gyobb száraz teljes szakítószilárdságot mutatott, mint bármelyik kontroll. Ez azért figyelemre méltó, mert a kezelt szál gyengébb nyújthatósági tulajdonságokkal rendelkezett, mint a kezeletlen szál.

HU 218 756 Β

A vágott liocellszálat 0,9%-os pépkonzisztencia mellett szuszpendáltuk, majd a 4. tesztmódszer alkalmazásával végrehajtottuk a hajlatőrlést. A pép CSF-értéke és az őrlési idő közötti összefüggést az 1. ábra és a 3. táblázat mutatja be. Látható, hogy a kezelt szál esetén lényegesen rövidebb őrlési időre volt szükség ugyanolyan foszlatási fok eléréséhez, mint a kezeletlen szálnál.

3. táblázat

Minta	200 CSF eléréséhez szükséges minimális őrlési idő, perc	400 CSF eléréséhez szükséges minimális őrlési idő, perc
Kezeletlen 1A.	226	155
Peroxid 1B.	110	85
Hipoklorit IC.	46	29

2. példa

Korábban nem szárított liocellkócot (1,7 Dtex ekrü) a következők szerint kezeltünk:

2A. Kezeletlen kontroll.

2B. On-line fehérítés; 1 tömeg% aktív klórtartalomnak megfelelő nátrium-hipoklorit-oldat, 50 °C hőmérsékleten; tartózkodási idő a fürdőben=4 másodperc; majd gőzölés csőben 100 °C hőmérsékletű gőzzel 25 másodpercen keresztül.

2C. Ugyanaz, mint 2B., de a tartózkodási idő a fürdőben 7 másodperc, majd a gőzölés ideje 50 másodperc.

2D. Ugyanaz, mint 2B., de off-line, a tartózkodási idő a fürdőben 60 másodperc, majd a gőzölés az 1. példa szerinti.

2E. Ugyanaz, mint 2D., de az aktív klór koncentrációja 2 tömeg%.

2F. Ugyanaz, mint 2D., de ebben az esetben 1 tömeg%-os hidrogén-peroxid-oldatot használunk.

A kezelt szálat mostuk, szárítottuk, majd 5 mm-es hosszúságú szállá vágtuk.

A vágott liocellszálat 0,9%-os pépkonzisztencia mellett szuszpendáltuk, majd a 4. tesztmódszer alkalmazásával végrehajtottuk a hajlatőrlést. A pép CSF-értéke és az őrlési idő közötti összefüggést a 2. ábra és a 4. táblázat mutatja be. Látható, hogy a kezelt szál esetén lényegesen rövidebb őrlési időre volt szükség ugyanolyan foszlatási fok eléréséhez, mint a kezeletlen szálnál.

A 2A-2E. minták őrölt szuszpenziójából papírt készítettünk. A minták fizikai tulajdonságai (szakítószilárdság, repesztési tényező, húzószilárdság és fajlagos térfogat) nagyon hasonlók voltak.

A vágott szálat szövedékké alakítottuk, majd az 1. példában ismertetetteknek megfelelően terjedelmesítettük (vízsugámyomás=100 bar). Az így kapott termékminták az 5. táblázatban bemutatott tulajdonságokat mutatták:

5. táblázat

	Szál	A szál szakító- szilárdsága CN/tex	A teljes termék szakítószilárdsága
száraz	nedves
2A.	524	43,2	18,6	27,9
2B.	227	40,9	41,7	62,4
2C.	206	36,1	35,2	69,9
2D.	159	34,7	45,5	79,6
2E.	40	23,3	18,5	49,3

3. példa

Megismételtük a 2. példát, azzal az eltéréssel, hogy a következő körülményeket alkalmaztuk:

3A. Ugyanaz, mint 2A.

3B. On-line; 0,72 tömeg% tömény salétromsavat tartalmazó salétromsavoldat, 50 °C hőmérsékleten; tartózkodási idő a fürdőben=4 másodperc; majd gőzölés 25 másodpercen keresztül.

3C. Ugyanaz, mint 3B., de a tömény salétromsav mennyisége 2,8 tömeg%.

3D. Ugyanaz, mint 3B., de a tömény salétromsav mennyisége 4,25 tömeg%.

A kezelt szálat mostuk, szárítottuk, majd 5 mm hosszúságú szálakra vágtuk. A vágott liocellszálat a 3. tesztmódszer alkalmazásával dezintegráltuk. Az anyag CSF-értéke és az őrlési idő közötti összefüggést a 3. ábra és a 6. táblázat mutatja be. Látható, hogy a kezelt szál esetén lényegesen rövidebb őrlési időre volt szükség ugyanolyan foszlatási fok eléréséhez, mint a kezeletlen szálnál.

4. táblázat

Minta	200 CSF eléréséhez szükséges minimális őrlési idő, perc	400 CSF eléréséhez szükséges minimális őrlési idő, perc
2A.	248	197
2B.	98	75
2C.	-	61
2D.	-	50
2E.	27	14
2F.	109	83

6. táblázat

Minta	200 CSF eléréséhez szükséges dezintegrátorfordulat (xlOOO)	400 CSF eléréséhez szükséges dezintegrátorfordulat (xlOOO)
3A.	262	205
3B.	221	179
3C.	170	138
3D.	149	119

HU 218 756 Β

4. példa

4A. Kezeletlen kontroll.

4B. Off-line; 0,5 tömeg% aktív klórt tartalmazó 5 nátrium-hipoklorit-oldat, 50 °C hőmérsékleten; tartózkodási idő a fürdőben=60 másodperc; gőzölés nélkül.

4C. Ugyanaz, mint 4B., de a kezelőfürdő még 15 g/liter nátrium-hidrogén-karbonátot tartalma- 10 zott (pH 8,5). Gőzölést nem végeztünk.

4D. Ugyanaz, mint 4B., de a kezelőfürdő még 15 g/liter nátrium-dihidrogén-foszfátot tartalmazott (pH 6,8). Gőzölést nem végeztünk.

4E. Ugyanaz, mint 4B., de a kezelőfürdő még 15 7,5 g/liter citromsavat és 7,5 g/liter nátrium-dihidrogén-citrátot tartalmazott (pH 5,5). Gőzölést nem végeztünk.

4F. Ugyanaz, mint 2D.

A kezelt szálat mostuk, szárítottuk, majd 5 mm 20 hosszúságú szálakra vágtuk. A vágott liocellszálat a 3. tesztmódszer alkalmazásával dezintegráltuk. Az anyag CSF-értéke és az őrlési idő közötti összefüggést a

4. ábra és a 7. táblázat mutatja be. Látható, hogy a hidrogén-karbonát- vagy a foszfátpuffer hozzáadása 25 esetén lényegesen rövidebb őrlési időre volt szükség egy adott foszlatási fok eléréséhez.

7. táblázat

Minta	200 CSF eléréséhez szükséges dczintegrátorfordulat (xlOOO)	400 CSF eléréséhez szükséges dczintegrátorfordulat (xlOOO)
4A.	315	261
4B.	254	221
4C.	176	133
4D.	86	65
4E.	280	230
4F.	43	32

5. példa

5A. Kezeletlen kontroll.

5B. 1,0 tömeg%-os hidrogén-peroxid-oldat, 50 °C hőmérsékleten; on-line, vonalsebesség 6 m/perc; tartózkodási idő a furdőben=7 másodperc; majd gőzölés 50 másodpercen keresztül.

5C. Ugyanaz, mint 5B., de a kezelőfürdő még 0,5 tömeg% nátrium-hidroxidot is tartalmazott.

5D. Ugyanaz, mint 5C., de a kezelőfürdő a hidrogén-peroxid helyett 1 tömeg% aktív klórnak megfelelő mennyiségű nátrium-hipokloritot tartalmazott.

A kezelt szálat mostuk, szárítottuk, majd 5 mm hosszúságú szálakra vágtuk. A vágott liocellszálat a 3. tesztmódszer alkalmazásával dezintegráltuk. Az anyag CSF-értéke és az őrlési idő közötti összefüggést az

5. ábra és a 8. táblázat mutatja be. Látható, hogy ha fehérítőszerként hidrogén-peroxidot alkalmaztunk, a nátrium-hidroxid hozzáadása esetén rövidebb őrlési időre volt szükség egy adott foszlatási fok eléréséhez.

8. táblázat

Minta	200 CSF eléréséhez szükséges dezintegrátorfordulat (x 1000)	400 CSF eléréséhez szükséges dezintegrátorfordulat (x 1000)
5A.	246	211
5B.	246	214
5C.	189	135
5D.	121	80

6. példa

Liocellszálat fehérítettünk 25 °C és 50 °C hőmérsékleten a 4. példa 4B., 4C., 4D. és 4E. minta szerinti kezelőfurdő-folyadékokkal. Az eredményeket az alábbi 9. táblázatban foglaljuk össze.

9. táblázat

Folyadék	Hőmérséklet, °C	PH	D. P.	Dtex	Szakítószilárdság cN/tex	Nyújtás, %
nincs	-	-	548	2,0	37,7	15
4B.	25	11,46	524	1,9	37,7	15
4B.	50	10,71	406	1,9	37,1	14
4C.	25	8,65	489	1,8	35,9	14
4C.	50	8,64	376	1,8	33,4	13
4D.	25	6,73	298	2,0	28,7	10
4D.	50	6,69	308	1,9	24,7	7
4E.	25	5,67	526	1,9	37,8	14

HU 218 756 Β

Az 50 °C hőmérsékleten kezelt minták azonosak voltak a 4. példa szerinti mintákkal.

7. példa

Egy vizes A-metil-morfolin-A-oxid-oldattal készített pigmentálatlan cellulózoldatot 37 m/perc szálhúzási sebességgel több fonófejen keresztül extrudáltunk, majd vízzel mostuk. Az egyedi szálak szálfinomsága (titere) 1,7 Dtex értékű, míg a kombinált kóc titere 64 ktex értékű volt. A kócot először egy vizes nátriumhipoklorit-oldatot tartalmazó fürdőn (76-80 °C hőmérséklet; gőzpermetezés; 60 másodperces tartózkodási idő), majd másodszor egy olyan keringtetett fürdőn juttattuk keresztül, amelyhez folyamatosan kénsavat adagoltunk (67 °C hőmérséklet; pH 8; körülbelül 5 másodperces tartózkodási idő). A kócot ezt követően hideg vízzel mostuk és szárítottuk. A szál fibrillációs hajlamát a 4. tesztmódszerrel értékeltük. A kezelőfürdő hipokloritkoncentrációját és a kísérleti eredményeket a

6. ábrán és a 10. táblázatban mutatjuk be.

10. táblázat

	Aktív klórtartalom, tömeg%	400 CSF eléréséhez szükséges minimális őrlési idő, perc	200 CSF eléréséhez szükséges minimális őrlési idő, perc
7A.	Kontroll	187	240
7B.	0,2	153	204
7C.	0,3	120	170
7D.	0,47	109	-

8. példa

Megismételtük a 7. példát, azzal az eltéréssel, hogy ebben az esetben matt (titán-dioxiddal pigmentált) szálat alkalmaztunk. A kezelőfürdő hipokloritkoncentrációját és a kísérleti eredményeket a 7. ábrán és a 11. táblázatban mutatjuk be.

11. táblázat

	Aktív klórtartalom, tömeg%	400 CSF eléréséhez szükséges minimális őrlési idő, perc	200 CSF eléréséhez szükséges minimális őrlési idő, perc
8A.	Kontroll	143	197
8B.	0,2	122	174
8C.	0,45	114	167
8D.	0,65	87	126

9. példa

Különféle körülmények között liocellszálat degradáltunk a találmány szerinti eljárásnak megfelelően, majd az 1. tesztmódszer és a 4. tesztmódszer alkalmazásával meghatároztuk - az előbbi sorrendnek megfelelően a liocellszál polimerizációfokát és őrlési jellemzőjét. A 200-as CSF eléréséhez szükséges őrlési idő és a szál polimerizációfoka közötti összefüggést a 8. ábrán mutatjuk be. (Az x-szel jelölt adatok a gyári kísérletek eredményei, míg a fekete négyzetekkel jelölt értékeket a laboratóriumi kísérletek során nyertük.) Az 500-nál nagyobb polimerizációfokú három minta a kezeletlen kontrollnak felel meg.

10. példa

Egy 600-as névleges polimerizációfokú, 15%-os névleges cellulózkoncentrációjú „Viscokraft” [az International Paper Co. (Amerikai Egyesült Államok) védjegye] pépből vizes A-metil-morfölin-íV-oxid-oldattal készített oldatból liocellszálat fontunk, ezt követően a szálat mostuk, különféle reagensek oldataival - 50 °C-os fürdőhőmérséklet és 60 másodperces tartózkodási idő mellett - telítettük, az 1. példa szerinti módon 60 másodpercen keresztül gőzöltük, majd szárítottuk. A szál polimerizációfokát (D. P.) és fibrillációs indexét (C_f) az

1. és a 2. tesztmódszer szerint határoztuk meg. Az eredményeket a 12. táblázatban foglaljuk össze.

12. táblázat

Reagens	Gőzhőmérséklet, °C	D. P.	c_r
Kezeletlen kontroll	-	565	1,3
1. sorozat
0,5% NaOH	110	567	0,7
0,05% NaOCl	110	548	2,1
0,25% NaOCl	110	427	1,8
0,5% NaOCl	110	306	3,7
1,0% NaOCl	110	178	11,0
2,0% NaOCl	110	44	30,0
2. sorozat
l,0%NaOCl+0,5% NaOH	-	508	1,1
3. sorozat
l,0%NaOCl+0,5% NaOH	100-120	169-176	8,7-11,0
l,0%NaOCl+0,05% NaOH	110	109	20,3
l,0%NaOCl+0,25% NaOH	110	139	18,4
l,0%NaOCl+0,5% NaOH	110	155	20,0
1,0% NaOCl+1,0% NaOH	110	168	15,1
l,0%NaOCl+2,0% NaOH	110	194	7,3

A nátrium-hipoklorit koncentrációját az aktív klór tömegszázalékos értékeként fejezzük ki. A nátrium-hidroxid-koncentrációt tömegszázalékban adjuk meg. Megfigyelhető, hogy az alacsony polimerizációfokú fehérített minták lényegesen nagyobb fibrillációs indexszel rendelkeznek, mint a fehérítetlen minták bármelyike.

HU 218 756 Β

Tapasztalataink szerint a körülbelül 200-nál kisebb polimerizációfokú cellulózoldatok az oldószeres szálképzési eljárással csak nehezen fonhatok szálakká.

11. példa 5

Korábban nem szárított liocellkócot átjuttattunk egy

0,5 tömeg% nátrium-hidroxidot és egy fehérítőszert tartalmazó fehéritőfürdőn, 100 °C hőmérsékletű gőzzel gőzöltük, mostuk és szárítottuk. Ezt követően meghatároztuk a szárított szál polimerizációfokát (D. P.) és fibrillációs indexét (C_f). A kísérleti körülményeket és az eredményeket a 13. táblázatban foglaltuk össze. A fibrillációs index értékét különböző fényképek között végzett összehasonlítással állapítottuk meg.

13. táblázat

Fehérítőfürdő	Gőzölési idő, s	D. P.	Cf
Hatóanyag	Hőmérséklet, °C	Idő, s
Kontroll	-	-	-	532	1-2
1,0%H₂0₂	60	50	25	426	3-5
1,11% NaOCl	40	50	50	205	4-12
1,11% NaOCl	40	25	25	249	2-8
1,10% NaOCl	60	50	50	203	4-16
1,10% NaOCl	60	25	25	227	7-14
0,98% NaOCl	70	50	50	221	4-10
0,98% NaOCl	70	25	25	251	2-10
1,00% NaOCl	60	50	25	235	6-8

A nátrium-hipoklorit koncentrációját az aktív klór tömegszázalékos értékeként fejezzük ki. A nátrium-hidroxid-koncentrációt tömegszázalékban adjuk meg. 30

Valamennyi esetben megfigyelhető a fibrillációs hajlam jelentős növekedése.

12. példa

200 kg előzetesen szárított 1,7 Dtex 5 mm-es fényes liocellszálat 75 percen keresztül 40 °C hőmérsékleten 3 g/liter aktív klórt tartalmazó vizes nátrium-hipokloritoldattal fehérítettünk. Ezt követően a szálat 30 percen keresztül antiklórként 1 g/liter koncentrációjú vizes nátrium-metabiszulfit-oldatban áztattuk, majd a szál visszasemlegesítése érdekében híg, vizes ecetsavoldattal mostuk, végül szárítottuk. A cellulóznak, amelyből a szálat készítettük, a polimerizációfoka 600 volt, míg a kezelt szál átlagos polimerizációfoka 217-nek bizonyult (a 217-es átlag hat minta 177 és 230 közötti értékeiből került kiszámításra). A kezelt minta és a kezeletlen kontroll esetén kapott eredményeket az alábbi 14. táblázatban foglaljuk össze.

14. táblázat

Dezintegrátorfordulat	0	100 000	150 000
Kontrollminta CSF	650	620	510
Kezelt minta CSF	656	400	80

13. példa

Korábban nem szárított 1,7 Dtex fényes liocellszál 8 ktex kocát átjuttattuk egy első, 0,1 tömeg% réz(II)szulfátot tartalmazó vizes fürdőn, majd egy második, 4 tömeg% hidrogén-peroxidot és 0,5 tömeg% nátrium-hidroxidot tartalmazó vizes fürdőn. Mindkét fürdő hőmérséklete 20 °C és 25 °C közötti értékű volt, és a tartózkodási idő az első fürdőben 10 másodperc, a második fürdőben 131 másdoperc volt. A kócot ezt követően átjuttattuk egy 100 °C hőmérsékletű gőzcsatomán, amelyben a kóc tartózkodási ideje 120 másodperc volt. Ezt követően a kócot öblítettük és szárítottuk. Elkészítettünk egy olyan mintát is, amelyet a fentieknek megfelelően, de a rézszulfátos fürdő elhagyásával kezeltünk. Ezenkívül egy kezeletlen kontrollmintát is készítettünk. A dezintegrációs teszt eredményeit a 15. táblázatban foglaljuk össze.

15. táblázat

Dezintegrátor-fordulat (x 1000)	0	50	75	100	175	200
Kezeletlen kontrollminta CSF	697	-	-	672	-	611
Kezelt minta (réz-szulfát nélkül)	715	-	-	491	66	-
Kezelt minta (réz-szulfáttal)	702	335	124	-	-	-

A vonallal (-) jelzett esetekben nem végeztünk mérést.

HU 218 756 Β

14. példa

1,7 Dtex fényes liocellszál 5,3 ktex kocát 42 másodperces tartózkodási idő mellett átjuttattuk egy 17-20 °C hőmérsékletű, nátrium-hipokloritot tartalmazó vizes fürdőn, ezt követően a kócot 120 másodperces 5 tartózkodási idő mellett átjuttattuk egy 100 °C hőmérsékletű gőzcsatomán, majd öblítettük és szárítottuk. Az mm-es hosszúságra vágott szálon a 3. tesztmódszer alkalmazásával meghatároztuk a fibrillációs hajlamot, illetve grafikus interpolációval megállapítottuk a 200-as CFS eléréséhez szükséges dezintegrátor-fordulatszámot (dfsz). Az említetteken kívül további kísérleti adatokat is megadunk az alábbi 16. táblázatban.

16. táblázat

Fürdő	D. P.	Dtex	Szakítószilárdság, cN/tex	Nyúlás, %	dfsz 200-as CSF-hez
Nincs (kontroll)	533	1,88	36,2	11	307 000
0,1% aktív klór	429	1,85	36,7	11	228 000
0,3% aktív klór	341	1,69	37,3	11	190 000
1,0 aktív klór	154	1,68	34,1	1	100 000
2,0% aktív klór	49	1,91	22,0	6	61 000
1,0% aktív klór+0,5% NaOH	242	1,80	37,0	12	140 000

Az aktív klór koncentrációját tömeg%-egységben adtuk meg.

75. példa

1,7 Dtex fényes liocellszál 10,6 ktex kocát 132 másodperces tartózkodási idő mellett átjuttattuk egy 30 16-18 °C hőmérsékletű, nátrium-hipokloritot tartalmazó vizes fürdőn, ezt követően a kócot 120 másodperces tartózkodási idő mellett átjuttattuk egy 100 °C hőmérsékletű gőzcsatomán, majd öblítettük és szárítottuk.

A 14. példában ismertetett eljárásnak megfelelően meg- 35 határoztuk a fibrillációs hajlam értékét. Az eredményeket és a további kísérleti körülményeket az alábbi 17. táblázatban foglaljuk össze.

17. táblázat

Fürdő	D. P.	dfsz 200-as CSF-hcz
Nincs (kontroll)	501	341 000
0,5% H₂O₂+0,5% NaOH	180	123 000
1,0% H₂O₂+0,5% NaOH	158	113 000
2,0% H₂O₂+0,5% NaOH	156	117 000

Fürdő	D. P.	dfsz 200-as CSF-hez
3,0% H₂O₂+0,5% NaOH	147	113 000
4,0% H₂O₂+0,5%NaOH	120	87 000

A táblázatban megadott %-os koncentrációértékek valamennyi esetben tömeg%-ra vonatkoznak.

16. példa

Korábban nem szárított, fényes (különböző szálfinomságú, azaz eltérő Dtex értékű) liocellkócot egy 1 tömeg% aktív klórtartalomnak megfelelő mennyiségű nátrium-hipokloritot és 0,5 tömeg% nátrium-hidroxidot tartalmazó vizes oldatban áztattunk, majd a kócot az 1. példa szerint egy percen keresztül gőzöltük, mostuk, szárítottuk és 5 mm-es hosszúságúra vágtuk. Meghatároztuk a kezelt szál és a kezeletlen kontroliminták polimerizációfokát és fibrillációs hajlamát (3. tesztmódszer). Az eredményeket a 18. táblázatban foglaljuk össze.

18. táblázat

	Kontroll	Kezelt
Szál, Dtex	D. P.	dfsz 0 CSF	dfsz 100 CSF	D. P.	dfsz 0 CSF	dfsz 100 CSF
1,7	530	685 000	656 000	136	658 000	179 000
2,4	540	698 000	673 000	136	705 000	560 000
3,4	557	705 000	696 000	136	705 000	560 000

HU 218 756 Β

17. példa

Korábban nem szárított fényes liocellkócot (1,7 Dtex/elemi szál, 1,54 ktex teljes) 6,4 m/perc sebességgel és 125-130 másodperces tartózkodási idő mellett átjuttattunk egy 17-19 °C hőmérsékletű, 4 tömeg% hidrogén-peroxidot és 0,5 tömeg nátrium-hidroxidot tartalmazó vizes fürdőn, majd a kócot 120 másodperces tartózkodási idő mellett átjuttattuk egy 100 °C hőmérsékletű gőzcsatomán, ezt követően pedig mostuk és szárítottuk. A mosási lépés során a mosást adott esetben 2 tömeg%-os sósavoldattal végeztük. A szálnak és egy kezeletlen kontrollnak a dezintegrációs teszttel mért fibrillációs tulajdonságait a 19. táblázatban foglaljuk össze.

19. táblázat

	dísz 400-as CSF-hez	dfsz 200-as CSF-hez
Kontroll	185 000	235 000
Kezelt 12 minta	75 000-100 000	95 000-120 000

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

(1) cellulózt egy oldószerben oldva cellulózoldatot állítunk elő;

1. Eljárás fokozott fibrillációs hajlamú liocellszál előállítására, amelynek során a következő lépéseket hajtjuk végre:
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oldószer egy tercier amin-A-oxidot tartalmaz.

(2) az oldatot egy extrúderszerszámon keresztül extrudálva egy szálhalmazt állítunk elő;
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tercier amin-A-oxid A-metil-morfolin-A-oxid.

(3) az oldószer eltávolítása érdekében a szálhalmazt mossuk, és így liocellszálat képezünk;

azzal jellemezve, hogy (4) lépésként a liocellszálat egy, a cellulóz polimerizációfokának értékét legalább körülbelül 200 egységgel csökkentő kezelésnek vetjük alá.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a cellulóz polimerizációfokát a (4) lépésben legalább körülbelül 300 egységgel csökkentjük.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a cellulóz polimerizációfokát a (4) lépésben körülbelül 250 egység alá csökkentjük.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (4) lépésben a polimerizációfokot egy fehérítési kezeléssel csökkentjük.
7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fehérítési kezelés során a szálra egy olyan fehérítőfolyadékot viszünk fel, amely fehérítőfolyadék egy nátrium-hipokloritot tartalmazó vizes oldatból áll.
8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fehérítőfolyadékban a nátrium-hipoklorit koncentrációja 0,5 tömeg% és 2,0 tömeg% közötti aktív klórnak felel meg.
9. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fehérítési kezelés során a szálra egy olyan fehérítőfolyadékot viszünk fel, amely fehérítőfolyadék egy hidrogén-peroxidot tartalmazó vizes oldatból áll.
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (4) lépést egy előzetesen nem szárított liocellszálon hajtjuk végre.
11. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (4) lépést egy előzetesen szárított liocellszálon hajtjuk végre.
12. Liocellszálat tartalmazó papír, azzal jellemezve, hogy a liocellszálak legalább egy része az 1-11. igénypontok szerinti eljárással előállított liocellszál.
13. Liocellszálat tartalmazó terjedelmesített anyag, azzal jellemezve, hogy a liocellszálak legalább egy része az 1. igénypont szerinti eljárással előállított liocellszál.
14. Liocellszál, azzal jellemezve, hogy a liocellszál a dezintegrációs tesztben 400-as értékű kanadai szabvány szerinti foszlatási fokot képes elérni körülbelül 30 000 és körülbelül 150 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám mellett.
15. A 14. igénypont szerinti liocellszál, azzal jellemezve, hogy a liocellszál a dezintegrációs tesztben 400-as értékű kanadai szabvány szerinti foszlatási fokot képes elérni körülbelül 50 000 és körülbelül 100 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám mellett.
16. Liocellszál, azzal jellemezve, hogy a liocellszál a dezintegrációs tesztben 200-as értékű kanadai szabvány szerinti foszlatási fokot képes elérni körülbelül 50 000 és körülbelül 200 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám mellett.
17. A 16. igénypont szerinti liocellszál, azzal jellemezve, hogy a liocellszál a dezintegrációs tesztben 200-as értékű kanadai szabvány szerinti foszlatási fokot képes elérni körülbelül 75 000 és körülbelül 125 000 közötti értékű dezintegrátor-fordulatszám mellett.