PL62383B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.IV.1971 62383 . ..! KI. 29 b, S/20 MKP D 01 f, 3/10 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Miroslaw Kopa, Witold Korczak, Stanislaw Koch, Antoni Lipinski, Gabriel Wlodarski, Tadeusz Leosz, Henryk Lisik, Józef Maciejewski, Mieczyslaw Makowski Wspólwlasciciele patentu: Instytut Wlókien Sztucznych i Syntetycznych, Lódz (Polska) Zaklady Wlókien Sztucznych „Celwiskoza", Jelenia Góra (Polska) Sposób wytwarzania wlókien wiskozowych, zwlaszcza do wspólnego stosowania z wlóknami syntetycznymi Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia wlókien wiskozowych typu bawelnianego o spe¬ cjalnej charakterystyce pozwalajacej na korzystne wspólne stosowanie ich z wlóknami syntetyczny¬ mi, szczególnie z wlóknami poliestrowymi.Wlókna syntetyczne maja wlasnosci hydrofobo¬ we i nie wykazuja dostatecznych zdolnosci do po¬ chlaniania wilgoci, a tym samym nie zapewniaja dostatecznych wlasnosci higienicznych gotowym wy¬ robom odziezowym. Ograniczona chlonnosc wilgoci wlókien syntetycznych jak tez inne niekorzystne wlasnosci zwiazane z wygladem i chwytem wy¬ robów odziezowych, mozna wyeliminowac przez stosowanie mieszanek z dodatkami róznych wlókien hydrofilnych. Wlókna dobiera sie tak aby uzupel¬ nialy sie one wlasnosciami i tym samym umozli¬ wily uzyskanie wyrobów o wysokich wartosciach uzytkowych, miedzy innymi o dobrych wlasnos¬ ciach higienicznych. Do mieszanek z wlóknami poliestrowymi stosuje sie najczesciej wlókna natu¬ ralne jak welne — w zastosowaniu do tkanin ubra¬ niowych, lub bawelne — do lzejszych materialów ubraniowych (elano-bawelna) i do materialów bie- liznianych.W dazeniu do obnizenia cen wyrobów wlókien¬ niczych stosowano takze w mieszankach z wlókna¬ mi poliestrowymi stosunkowo tanie wlókna wisko¬ zowe. Zastosowanie jednakze do tych celów zwy¬ klych wlókien wiskozowych nie pozwala na otrzy¬ manie wysokojakosciowyeh wyrobów wlókienni- 15 25 30 czyeh o wysokiej jakosci, poniewaz wlókna te wy¬ kazuja szereg istotnych wad. Najistotniejsza wada zwyklych wlókien wiskozowych, w przypadku sto¬ sowania ich w mieszankach z wlóknami syntetycz¬ nymi, jest ich niski modul elastycznosci na mokro, wskutek czego wyroby wlókiennicze z tych wló¬ kien nie wykazuja dostatecznej trwalosci ksztaltu, a wiec kurcza sie po praniu.Nowe mozliwosci zastosowania wlókien wisko¬ zowych w mieszankach z wlóknami syntetycznymi powstaly z chwila ukazania sie na rynku nowych uszlachetnionych wlókien wiskozowych o wyso¬ kim module na mokro. Podstawowym przedstawi¬ cielem tych wlókien sa wlókna okreslone nazwa polynosic.Wlókna te charakteryzuja sie obok wysokiej wy¬ trzymalosci na sucho i na mokro, wysoka wartoscia modulu elastycznosci w stanie mokrym, co popra¬ wia zasadnicza wade zwyklych wlókien wiskozo¬ wych, a mianowicie nadmierna kurczliwosc. Oka¬ zalo sie jednak, ze wlókna wiskozowe o wysokim module na mokro wykazuja jeszcze szereg wad, istotnych dla przerobu wlókienniczego w mieszan¬ kach z wlóknami syntetycznymi.Wysoka wartosc bowiem modulu elastycznosci na mokro w nowych wlóknach wiskozowych uzyskuje sie kosztem obnizenia innych waznych wskazni¬ ków jakosciowych, zwlaszcza jego wydluzenia oraz wytrzymalosci wlókna na zerwanie w petli. Spadek wartosci tych dwóch wskazników powoduje wie- 6238362383 ksza lamliwosc wlókna i wplywa ujemnie na war¬ tosc uzytkowa gotowych wyrobów uzyskanych z mieszanek tych wlókien z wlóknami syntetycz¬ nymi. Ponadto wlókna wiskozowe o * niskim wy¬ dluzeniu nie nadaja sie do stosowania w mieszan¬ kach z wlóknami poliestrowymi, które charaktery¬ zuja sie wysokim wydluzeniem.Inne natomiast wlókna wiskozowe jak na przy¬ klad wysokowytrzymale modyfikowane wlókna v/iskozowe, charakteryzujace sie wysokimi wydlu¬ zeniami, maja niski modul elastycznosci na mokro i w zwiazku z tym nie nadaja, sie do wytwarzania wysokojakosciowyeh wyrobów wlókienniczych.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wy¬ twarzania takich wlókien wiskozowych, których ogól charakterystycznych cech, przy pewnym kom¬ promisie przeciwstawnych wskazników jakoscio¬ wych, pozwalalby na korzystne stosowanie ich w mieszankach z wlóknami syntetycznymi, a zwlasz¬ cza z wlóknami poliestrowymi. Wlókna te powinny charakteryzowac sie wysoka wytrzymaloscia na su¬ cho i na mokro, dostatecznie wysokim' modulem na mokro zapewniajacym stabilnosc jego wymia¬ rów na mokro oraz wyzszymi wydluzeniami w sto¬ sunku do znanych wlókien o wysokim module na mokro, jak równiez wysoka wytrzymaloscia na zer¬ wanie w petli.Wiadomo, ze wlókna o wysokim module na mo¬ kro wytwarza sie z wiskozy o wysokim wspól¬ czynniku gamma w granicach 60—80 i znacznej lepkosci wynoszacej 150—400 sekund i zawieraja¬ cej celuloze o wysokim stopniu polimeryzacji w gra¬ nicach 500—700.W tym przypadku stosuje sie kapiel przedzalni¬ cza o malym stezeniu kwasu siarkowego 15—35 g/l i niskiej temperaturze wynoszacej 15—25°C. Ka¬ piele przedzalnicze nie zawieraja siarczanu cynku lub zawieraja niewielkie jego ilosci nie przekra¬ czajace 0,5 g/l. Szybkosci przedzenia wlókna sa bardzo male i mieszcza sie w granicach 10—20 m/min.Znana jest równiez technologia wytwarzania wlókien wiskozowych o wysokim module na mokro gdzie zalecane jest stosowanie kapieli przedzalni¬ czych z dodatkiem formaldehydu. Zgodnie z ta technologia wlókno otrzymuje sie z wiskozy o licz¬ bie gamma = 75, przez formowanie w kapieli o skladzie: 25 g/l kwasu siarkowego, 15 g/l siar¬ czanu sodu, 10 g/l formaldehydu i 5 g/l siarczanu cynku.W odróznieniu od wlókien o wysokim module na mokro — wysokowytrzymale modyfikowane wlókna wiskozowe otrzymuje sie zwykle metoda kordowa z wiskozy o lepkosci 40—70 sekund, przy czym dodaje sie srodki modyfikujace opózniajace rozklad ksantogenianu celulozy. Wlókna formuje sie w kapielach zawierajacych 60—80 g/l kwasu siarkowego wobec duzej zawartosci siarczanu cyn¬ ku w granicach 50^—70 g/l i w wysokiej tempera¬ turze 50—60°C. Swiezo wyprzedzione wlókna roz¬ ciaga sie nastepnie w goracej wodzie o tempera¬ turze 95—98°C.Stwierdzono doswiadczalnie,' ze przy wytwarza¬ niu wlókien wiskozowych o wysokim module na mokro i jednoczesnym duzym wydluzeniu, bardzo 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 istotnym jest odpowiednie rozpuszczanie ksanto¬ genianu celulozy w lugu sodowym przy zachowa¬ niu wlasciwego doboru takich parametrów jak: stosunek* lugu sodowego do alfa celulozy zawartej w wiskozie, liczba gamma wiskozy, temperatura kapieli przedzalniczej oraz warunki rozciagu.Sposobem wedlug wynalazku, mase celulozowa o zawartosci alfa-celulozy 90—95% poddaje sie procesowi alkalizacji w roztworze lugu sodowego o stezeniu 220—235 g/l, a nastepnie otrzymana po odprasowaniu i szarpaniu alkaliceluloze poddaje sie dojrzewaniu w temperaturze 20—45°C tak, aby uzyskac alkaliceluloze o DP 400—650, która pod¬ daje sie dalej procesowi siarczkowania przy uzy¬ ciu dwusiarczku wegla w ilosci 35—50% w przeli¬ czeniu na alfa-celuloze.Otrzymany w ten sposób ksantogenian celulozy rozpuszcza sie kolejno w czterech etapach przy od¬ powiednich stezeniach alfa-celulozy, stosunkach lugu sodowego do alfa-celulozy i temperaturach podanych ponizej w tabeli.I etap II etap III etap IV etap Stezenie alfa-celulozy 14^18% 8—14% 8—10% 6,7—8,5% Stosunek lugu sodo¬ wego do alfa-celulozy 0,7 : 1,0 0,7 : 1,2 0,8 : 1,2 0,8 : 1,3 Temperatura 2—10°C 12—16°C 12—16 °C 14^20 °C 65 Taki sposób rozpuszczania ksantogenianu celulo¬ zy pozwala na uzyskanie wysoko zdyspergowanej wiskozy, co umozliwia otrzymanie wlókna o wy¬ sokiej orientacji, a wiec o wysokiej wytrzymalosci na zerwanie i duzym wydluzeniu.Otrzymana w ten sposób wiskoze o zawartosci 6,7—8,5% alfa-celulozy, 5,7—10,0% lugu sodowego, lepkosci 70—140 sek. i liczbie gamma 45—55, po uprzednim dodaniu modyfikatora, formuje sie w kapieli koagulacyjnej zawierajacej 75—85 g/l kwasu siarkowego, 130—200 g/l siarczanu sodowe¬ go i 45—55 g/l siarczanu cynkowego w tempera¬ turze 28—40°C.Swiezo wyprzedzone wlókna rozciaga sie dwu¬ stopniowo, a mianowicie najpierw w powietrzu, a nastepnie w kapieli plastyfikacyjnej lub w go-. racej wodzie o temperaturze 80—95°C, przy czym rozciag calkowity wlókna wynosi 80—140%. Dal¬ sze operacje technologiczne prowadzi sie znanymi sposobami.Stosowanie wedlug wynalazku wiskozy o lep- kosciach znacznie mniejszych niz ma to miejsce przy wytwarzaniu wlókien o wysokim module na mokro, znajduje swoje odbicie w stopniu polime¬ ryzacji celulozy w gotowym produkcie, jest ko¬ rzystne ze wzgledu na latwiejsza filtracje wiskozy oraz umozliwia stosowanie wiekszych szybkosci przedzenia wlókna. *Nizsza niz dla wlókien modal- nych liczba gamma wiskozy stwarza mozliwosc sto¬ sowania stosunkowo wysokich predkosci przedze¬ nia wlókna okolo 40 m/sek., podczas gdy predkosc5 przedzenia wlókien o wysokim module < na mokro nie przekracza naogól 20 m/min.Stosowanie temperatury kapieli koagulacyjnej w granicach 25—40°C, jako znacznie nizszej od temperatury zwykle stosowanej przy wytwarzaniu wlókien modyfikowanych umozliwia, w polaczeniu z dwustopniowym rozciagiem, uzyskanie wartosci modulu elastycznosci na mokro w granicach nie¬ spotykanych u wlókien modyfikowanych.Dla lepszego uwypuklenia wlasnosci wlókien wiskozowych otrzymanych sposobem wedlug wy¬ nalazku, w ponizszej tabeli zestawiono ich cha¬ rakterystyczne cechy w porównaniu z cechami wló¬ kien o wysokim module oraz wlókien modyfiko¬ wanych. 6 Otrzymany ksantogenian celulozy rozpuszcza sie czterostopniowo przy zachowaniu nastepujacych pa¬ rametrów: stezenie ce¬ lulozy stosunek lugu do celulozy tempera¬ tury — °C czas — minuty etap I 15,5 0,98 8—12 30 etap II 13,5 0,87 10—12 60 etap III 8,5 1,01 12—14 90 etap IV 7 1,01 14—16 70 Wlasnosci Wytrzymalosc na sucho w G/den Wzgledna wytrzy¬ malosc na mokro w % Wydluzenie na su¬ cho w % Modul elastycznosci na mokro w G/den Wytrzymalosc w petli w G/den Stopien polimery¬ zacji celulozy Wlókna o wyso¬ kim module 3,5-5,0 65-85 8-14 0,6-1,5 0,45-0,80 500-700 Wlókna otrzyma¬ ne sposo¬ bem we¬ dlug wy¬ nalazku 4,0-4,5 70-75 18-20 0,6 1,0-1,2 450 Wlókna modyfi¬ kowane 3,5-4,5 60-80 22-28 0,2-0,3 1,0-1,4 350-400 | Wlókna otrzymane sposobem wedlug wynalazku odznaczaja sie wysoka wytrzymaloscia' na sucho powyzej 4 G/den, na mokro powyzej 3 G/den, wy¬ starczajaco wysokim modulem na mokro powyzej 0,5 G/den, przy czym wykazuja jednoczesnie wy¬ sokie wydluzenie powyzej 18% oraz wysoka — wytrzymalosc w petli powyzej 1 G/den.Skupienie we wlóknach takich korzystnych wla¬ snosci jak wysoka wytrzymalosc przy jednoczesnych wysokich wydluzeniach oraz wysokim module na mokro przy wysokiej wytrzymalosci w petli swiad¬ czy o tym, ze wlókna otrzymane sposobem wedlug wynalazku wykazuja doskonale wartosci uzytkowe, szczególnie korzystne we wspólnym stosowaniu z wlóknami syntetycznymi glównie z cietymi wlók¬ nami poliestrowymi typu bawelnianego.Przyklad. Celuloze o zawartosci alfa-celulo- zy 95% alkalizuje sie lugiem sodowym o stezeniu 229 g/l w temperaturze 25°C w czasie 60 minut.Odprasowana alkaliceluloze o skladzie 34% alfa- -celulozy i 15,5% NaOH po 14 godz. dojrzewania w temperaturze 25°C siarczkuje sie dwusiarczkiem wegla w ilosci 40% w stosunku do alfa-celulozy.Temperatura siarczkowania wynosi na poczatku 25°C, a pod koniec procesu podnosi sie do 28°C.Czas trwania siarczkowania wynosi 170 minut.Modyfikator stanowiacy amino-oksyetyleno-glikol wprowadza sie w IV-tym etapie rozpuszczania ksantogenianu celulozy w ilosci 3% w stosunku do celulozy.Tak otrzymana wiskoza posiada nastepujacy sklad: alfa-celuloza — % 7,0 NaOH 7,1 lepkosc — sek. 140 liczba gamma 65 liczba solna 12 Sporzadzona wiskoze filtruje sie i odpowietrza.Po procesie dojrzewania lepkosc wiskozy wynosi 110 sekund, a liczba solna = 7,3 co odpowiada liczbie gamma równej 50.Wiskoze o dojrzalosci 7,3 ls i lepkosci 110 sekund ' formuje sie w kapieli koagulacyjnej o skladzie H2S04 — 82 g/1, ZnS04 — 50 g/1, Na2S04 — 140 g/1 w temperaturze 33°C, w ukladzie poziomym wspól- pradowo w rurze, po czym swiezo formowane wlókno rozciaga sie w powietrzu na galetach do 40%, a nastepnie w kapieli plastyfikacyjnej do su¬ marycznego rozciagu do 120%.Sklad kapieli plastyfikacyjnej: H2S04 — 10 g/1, ZnS04 — 6 g/1 Na2S04 — 18 g/1 i temperatura 92°C Dalsze operacje przebiegaja wedlug ogólnie znanych metod.Otrzymane wlókno charakteryzuje sie nastepuja¬ cymi wlasnosciami: wytrzymalosc w stanie skli- matyzowanym 4,5 G/den, wytrzymalosc wzgledna 75%, wydluzenie na sucho 19%, wydluzenie na mokro .22%, wytrzymalosc' w petli 1,2 G/defi oraz modul na mokro 0,6 G/den. PL PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania wlókien wiskozowych, zwlaszcza do wspólnego stosowania z wlóknami syntetycznymi, znamienny tym, ze wiskoze, otrzy¬ mana na drodze czteroetapowego rozpuszczania ksantogenianu celulozy, o zawartosci 6,7—8,5% alfa- -celulozy, 5,7—10,0% lugu sodowego, lepkosci 70— —140 sekund i liczbie gamma 45—55, zawierajaca modyfikator, formuje sie w kapieli koagulacyjnej 62381 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 657 zawierajacej 75—85 g/l kwasu siarkowego, 130—200 g/l siarczanu sodowego i 45—55 g/l siarczanu cyn¬ kowego w temperaturze 28—40°C, przy czym wló¬ kna rozciaga sie dwustopniowo. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozpuszczanie ksantogenianu celulozy prowadzi sie kolejno etapami przy stezeniu alfa-celulozy w mie¬ szaninie ksantogenianu celulozy i lugu sodowego 14—18% (I etap), 8—14% (II etap), 8—10% (III etap) i 6,7—8,5% (IV etap), przy czym stosunek lugu so- 8 dowego do celulozy wynosi odpowiednio 0,7—1,0; 0,7—1,2; 0,8—1,2; 0,8—1,3 i w temperaturze wyno¬ szacej w kolejnych etapach 2—10°C, 12—16°C, 12—16°C, 14—20°C. 5 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze wlókna rozciaga sie najpierw w powietrzu, a nastepnie w goracej kapieli plastyfikacyjnej lub w goracej wodzie o temperaturze 80—95°C, przy 10 czym rozciag calkowity wlókna wynosi 80—140%. 163 — LDA — 8.

1.71 — 230 egZ. PL PL