RO112768B1

RO112768B1 - Procedeu pentru fabricarea fibrelor celulozice cu tendinta redusa de fibrilare

Info

Publication number: RO112768B1
Application number: RO94-01951A
Authority: RO
Inventors: Heinrich Firgo; Markus Eibl; Johann Schickermueller
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1997-12-30
Also published as: RU2127775C1; FI945695L; CH685944A5; JPH07508320A; BG99236A; KR0183419B1; LV11194A; AU6499294A; TW257811B; BG63049B1; HU214882B; AU684274B2; CA2137232A1; FI945695A0; LV11194B; EP0647281A1; PL306801A1; RU94046330A; TR27503A; BR9405150A

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru fabricarea fibrelor celulozice, cu o tendință redusă de fibrilare.

Ca o alternativă la procedeul de vâscoză, sunt cunoscute procedee la care celuloza, fără formarea unui derivat, este dizolvată într-un solvent organic, într-o combinație a unui solvent organic cu o sare anorganică sau în soluții apoase de săruri. Fibrele celulozice, care sunt fabricate din astfel de soluții, au fost denumite de BISFA (Biroul Internațional pentru standardizarea fibrelor celulozice) fibre Lyocell. Lyocell, este definită de BISFA, o fibră celulozică care se obține printr-un procedeu de filare dintr-un solvent organic. Prin solvent organic, BISFA înțelege un amestec dintr-un produs chimic organic și apă. “Filarea prin solvent” înseamnă dizolvarea și filarea fără producere de derivați.

Până în prezent însă, pentru fabricarea la scară industrială de fibre celulozice din sortimentul Lyocell, s-a impus un singur procedeu. în cadrul acestui procedeu, se utilizează ca solvent un aminooxid terțiar, în special N-metilmorfolin-N-oxidul (NMMO). Un astfel de procedeu este descris în brevetul US 4246221 și duce la obținerea de fibre care se remarcă printr-o rezistență înaltă, un modul de umiditate ridicat și printr-o rezistență la buclă ridicată.

Posibilitatea de utilizare a structurilor plane, de exemplu, a țesăturilor produse din numitele fibre, este sever limitată de tendința accentuată la fibrilare a acestor fibre, în stare umedă.

Prin fibrilare, se înțelege desfacerea în direcție longitudinală a fibrelor umede, atunci când sunt solicitate mecanic, în stare umedă, fibrele obținând un aspect păros ca de blană. □ țesătură fabricată din aceste fibre și apoi vopsită pierde puternic intensitatea culorii în decursul câtorva spălări. La aceasta se mai adaugă formarea unor dungi deschise la muchiile de sifonare și de frecare. Cauza fibrilării se presupune a fi faptul că fibrele constau din fibrele dispuse de-a lungul fibrei, între ele existând numai în mică măsură o reticulare trans versală.

Brevetul WO 92/14871 descrie un procedeu pentru fabricarea unei fibre cu o tendință de fibrilare redusă. Aceasta se obține prin aceea că toate băile cu care ajung în contact fibrele proaspăt filate înainte de prima uscare, prezintă o valoare pH de maximum 8,5.

Brevetul WO 92/07124 descrie, de asemenea, un procedeu pentru fabricarea de fibre cu tendință redusă de fibrilare, datorită faptului că fibrele proaspăt filate, deci încă neuscate, sunt tratate cu un polimer cationic. Este indicat ca fiind un astfel de polimer, un polimer cu grupe imidazol și acetidină. Suplimentar poate urma însă un tratament cu un polimer emulsionabil ca, de exemplu, polietilena sau acetatul de polivinil, sau/și o reticulare cu glioxal.

într-o lucrare prezentată de S.Mortimer la Conferința CELLUCON, ținută în 1993 la Lun - Suedia, s-a menționat că tendința de fibrilare crește odată cu creșterea etirării.

în publicația EP-A-O538977 din 28.04.1993, este descris un tratament termic al fibrelor celulozice, care sunt impregnate cu un colorant. S-a constatat însă că deși o încălzire cu aer cald a fibrelor impregnate cu produsul textil auxiliar scurtează timpul de impregnare, există în acest caz pericolul ca fibrele să fie încălzite neregulat. Astfel, de exemplu, fibrele care se găsesc în partea exterioară a unui fascicul de fibre care urmează să fie uscat, pot să fie deja parțial uscate, în timp ce fibrele din interior s-ar putea să nu fi atins temperatura necesară. Aceasta influențează nefavorabil calitatea fibrelor produse.

Problema pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui procedeu care să poată fi condus în mod simplu și să permită obținerea de fibre celulozice din sortimentul Lyocell cu o tendință redusă de fibrilare, în stare umedă, utilizate la fabricarea unor țesături de calitate.

Procedeul conform invenției, pentru fabricarea de fibre celulozice cu tendință redusă de fibrilare în cadrul

RO 112768 Bl căruia o soluție de celuloză într-un aminooxid terțiar este filată în fibre iar fibrele proaspăt filate sunt puse în contact cu un produs textil auxiliar care are cel puțin două grupe reactive și sunt tratate termic, este caracterizat prin aceea că fibrele proaspăt filate sunt aduse în contact cu produsul textil auxiliar într-un mediu alcalin alcătuit dintr-un carbonat alcalin și un hidroxid alcalin.

Drept carbonat alcalin este utilizat carbonatul de sodiu, iar drept hidroxid alcalin este utilizat hidroxidul de sodiu.

în cadrul procedeului care face obiectul invenției, produsul auxiliar utilizat este un colorant sau o substanță incoloră.

Se utilizează un produs auxiliar, care are cel puțin o grupă vinilsulfonică drept grupă reactivă.

într-o variantă de realizare a procedeului, tratamentul termic este efectuat prin iradiere cu unde electromagnetice.

într-o altă variantă preferată de realizare, drept unde electromagnetice, se utilizează microunde.

Invenția prezintă avantajul obținerii unor fibre cu fibrilare redusă, care permite fabricarea unor țesături rezistente la solicitare mecanică, șifonare și frecare.

Dezavantajele fibrelor obținute prin tratamentul termic simplu, pot fi înlăturate, dacă fibrele sunt iradiate cu unde elecromagnetice, îndeosebi cu microunde. La iradierea cu microunde, pe de o parte, fibrele sunt încălzite uniform și pe de altă parte, se poate evita o uscare înainte de timp a fibrelor, deoarece o iradiere cu unde electromagnetice oferă posibilitatea, de exemplu, ca fasciculul de fibre să fie sudat într-o manta de material plastic și apoi, în acestă stare sudată, să fie supus iradierii cu unde electromagnetice.

Avantajele mai sus menționate se obțin și atunci când fibrele, de exemplu, sub forma unei structuri plane, așezate pe o bandă transportatoare, sunt transportate printr-un canal îngust, în care sunt supuse undelor electromagnetice.

Acest canal poate fi alcătuit în așa fel, încât deasupra fibrelor să existe numai un spațiu de aer redus și, ca urmare, se poate împiedica o uscare parțială a fibrelor așezate la exterior.

Această variantă de fixare a produsului textil auxiliar deschide în același timp și o posibilitate de producție de serie mare, realizabilă simplu din punct de vedere tehnic.

Invenția este explicată în continuare prin 19 exemple concrete de realizare. Toate indicațiile în procente (%) trebuie înțelese ca % de masă.

Fabricarea fibrelor celulozice.

Se prepară în mod cunoscut o soluție de celuloză în NMMD, care se extrudează printr-o duză de filare. Filamentele obținute astfel sunt conduse printr-un traseu aerian într-o baie de precipitare, în care se coagulează celuloza. Fibrele obținute din baia de precipitare sunt spălate și prezintă un titru de 1,7 dtex. Fibrele spălate se folosesc, în continuare, și sunt fibre proaspăt filate și încă neuscate.

1. Tratarea cu produse textile auxiliare, fără a fi urmată de tratament termic

Modul general de fabricație

Câte 1 g de fibre obținute conform procedeului de mai sus a fost impregnat în 190 ml de soluție apoasă (flotă), care conține un produs textil auxiliar cu două grupe reactive și Na₂S0₄, timp de 30 min, la 40 °C. Ulterior, în vederea fixării produsului textil auxiliar, se adaugă NaOH (3%), Na₂C0₃ (4%) sau un amestec de NaOH, Na₂CO₃ (4% Na₂C0₃ și 0,2 g/l NaOH). După alte 6D min, fibrele se spală de câteva ori la 40 °C, pentru a îndepărta de pe fibre produsul textil auxiliar, nefixat pe ele. Apoi fibrele spălate se tratează 30 min, într-o soluție apoasă și apoi se spală din nou cu apă (15 min) și se usucă la 60 °C. în continuare, fibrele se verifică în ceea ce privește tendința lor la fibrilare, precum și în ceea ce privește alte caracteristici ale fibrelor.

Determinarea fibrilării.

Frecarea fibrelor unele de altele,

RO 112768 Bl la procesele de spălare, respectiv la procesele de finisare în stare umedă, a fost simulată prin următorul test: 8 fibre cu o lungime de 20mm s-au introdus într-o eprubetă cu o capacitate de 20 ml îm- 5 preună cu 4 ml apă și scuturate la treapta 12, timp de 9 h, într-un aparat vibrator de laborator de tipul RO-10 al firmei GERHAROL-Bonn (Germania). Comportarea la fibrilare a fibrelor a fost exa- 10 minată apoi sub un microscop prin numărarea numărului de fibrile pe 0,276 mm din lungimea fibrei.

Alte caracteristici ale fibrelor.

Rezistența fibrei și alungirea fibrei 15 au fost examinate conform prescripțiilor BISFA “Metode internaționale de Încercare a fibrelor și palelor de vâscoză, fibrelor modale, cuproamoniacale, lyocell, acetat și triacetatf ediția din 1993. 20 în conformitate cu procedeul descris mai sus, fibrele au fost tratate cu colorantul Remazol Negru B și Remazol Roșu RB - ca produs textil auxiliar (fabricant Hoechest AG). Colorantul Remazol 25 are două grupe vinilsulfonice, iar colorantul Remazol Roșu B are o grupă vinilsulfonică și o grupă de monoclortriazină.

Flota conține 3% Remazol Negru B respectiv 0,5% Remazol Roșu RB. pH-ul flotei este la fiecare exemplu de

4,6 produsul apos utilizat este o soluție apoasă care conține 3% acid acetic și 7% acetat de sodiu. Valoarea pH-ului acestei soluții este de 4,6. După tratarea cu produsul tampon, fibrele se spală timp de 15 min, cu apă și apoi sunt examinate. în tabelul 1a, sunt indicate produsul de fixare utilizat în fiecare caz, fibrilarea (numărul fibrilelor), titrul (dtex), rezistența fibrei (cN/tex) și alungirea fibrei (%). Exemplele 1,2 și 3 au fost efectuate cu colorantul Remazol Negru B, iar exemplul 4 cu colorantul Remazol Roșu RB.

Tabelul 1b, prezintă rezultatele unor încercări comparative, care au fost executate fără colorant.

Tabelul 1a

Produse textile auxiliare

Exemplul	Produs de fixare	Fibrile	Titru	Rezistență	Alungire
1	NaOH	22	1,82	28,81	11,14
2	Na₂C0₃	2	2,07	26,39	10,67
3	Na0H+Na₂C0₃	0	2,34	24,94	10,04
4	Na0H+Na₂C0₃	5	2,34	30,00	11,74

Tabelul 1b

Comparație

Exemplul	Produs de fixare	Fibrile	Titru	Rezistență	Alungire
5	NaOH	>60	1,80	33,76	12,71
6	Na₂C0₃	60	1,56	33,78	12,15
7	Na0H+Na₂C0₃	>60	1,72	30,18	12,14
8	Na0H+Na₂C0₃	>60	1,72	32,00	12,70

□ comparație a rezultatelor din tabelele 1 a și 1b arată că produsul textil auxiliar, în cazul de față coloranții Remazol Negru B și Remazol Roșu RB, reduce în mod drastic tendința de fibrilare, iar combinația de NaOH + Na₂C0₃ care se utilizează pentru fixarea produsului textil auxiliar micșorează, de asemenea, în mod semnificativ, tendința de fibrilare.

RO 112768 Bl

S-a constatat că rezultatele de mai sus se pot obține și în cazul altor produse textile auxiliare, care prezintă două grupe reactive. Remazol Negru B și Remazol Roșu RB sunt, ca urmare, re- 5 prezentative pentru alte produse textile auxiliare, care au de asemenea cel puțin două grupe reactive.

□comparație a rezultatelor din tabelele 1a și 1b arată că produsul textil 10 auxiliar, în cazul de față coloranții Remazol Negru B și Remazul Roșu RB, reduce în mod drastic tendința de fibrilare, iar combinația de NaOH + Na₂C0₃, care se utilizează pentru fixarea 15 produsului textil auxiliar micșorează, de asemenea, în mod semnificativ tendința de'fibrilare.

2. Tratarea cu produse textile auxiliare și cu tratament termic consecutiv 20 Câte 1 g de fibre produse con form procedeului de mai sus au fost impregnate de 3 ori câte 30 s, într-o flotă de 190 ml (conținând 0,2% Remazol Negru B, 2% Na₂C0₃, 0,2% NaOH, pH = 11,5) iar fibrele au fost presate după fiecare impregnare. Apoi fiecare eșantion a fost tratat termic la 180 °C, de două ori câte 40 s, într-un cuptor cu aer circulant. în continuare fiecare eșantion tratat termic a fost tratat timp de 30 min cu tamponul de acetat (pH = 4,6) mai sus menționat, spălat timp de 15 min cu apă apoi uscat la 60 °C și examinat. Rezultatele sunt prezentate în tabelul 2, în care exemplul 10 reprezintă o probă/martor (pentru exemplul 10 a fost repetat exemplul 9, dar la care nu s-a mai utilizat nici un produs textil auxiliar.

Tabelul 2

Exemplul	Fibrile	Titru	Rezistență	Alungire
9	24	1,56	33,78	12,15
10	>57	1,80	33,76	12,71

Din tabelul 2 se poate conchide 25 că un tratament termic al fibrelor impregnate cu produs textil auxiliar, reduce drastic durata impregnării și că tendința de fibrilare este cu toate acestea, redusă. 30

Cu colorantul Remazol Roșu RB sau putut obține rezultate similare bune.

3. Tratarea cu produse textile auxiliare urmată de iradiere cu microunde

Se impregnează 10 g din fibrele 35 produse conform procedeului de mai sus în 900 ml de flotă (10% Remazol Negru B, 10% Na₂So₄, 8% Na₂C0₃; pH-ul a fost fixat cu NaOH la 11,5), timp de 9 min. După aceea fibrele au fost presate 40 și împărțite în două părți mari, egale (exemplele 12 și 13). Exemplul 11a servit ca probă de control și redă proprietățile unei fibre netratate cu un produs textil auxiliar. Pentru exemplele 12 și 13 fibrele după impregnarea cu flotă au fost presate și fie încălzite 180 sec la 180 °C (exemplul 12) fie iradiate timp de 50 sec. cu microunde cu o putere de 40 w (exemplul 13). După aceea fibrele au fost tratate timp de 30 min în soluția tampon cu acetat de mai sus la pH 4,6, spălate 1 5 min cu apă și apoi uscate la 60 °C. Rezultatele încercărilor sunt cuprinse în tabelul 3.

Tabelul 3

Exemplu	încălzire	Fibrile	Titru	Rezistență	Alungire
11		56	1,83	31,98	11,52
12	180 s;18O°C	11	1,91	23,70	9,77
13	50 s;90w	7	1,92	31,23	11,34

RO 112768 Bl

Din tabelul 3, se poate deducecă iradierea cu microunde reduce în continuare timpul de încălzire și că tendința de fibrilare se reduce și mai mult. Rezultate bune asemănătoare referitor la 5 tendința redusă de fibrilare s-au obținut și atunci când în loc de Remazol Negru B s-au utilizat produse textile auxiliare având cel puțin 2 grupe reactive. S-a constatat mai ales că influența favorabilă 10 asupra tendinței de fibrilare este asemănător de tare reliefată ca în cazul produsului glioxal. în continuare s-a constatat că efectul favorabil de mai sus, care este produs de o iradiere cu micro- 15 unde, se poate observa și la glioxal ca și la alte dialdehide, așa cum se poate deduce din exemplul care urmează.

g de fibre care au fost produse conform procedeului descris la pct. 1 au fost impregnate de două ori câte 3 min, cu 140 ml flotă conținând 2% glioxal și 0,66% catalizator de reticulare (de exemplu Condensol FB, un amestec de ZnCI₂ și MgCI₂, producător BASF). în continuare flota a fost îndepărtată prin stoarcere, iar fibrele împărțite în două părți (exemplele 15 și 16). Exemplul 14 a servit drept eșantion de control. Pentru exemplul 15 fibrele au fost tratate 10 minute într-un cuptor cu aer circulant, la 100 °C iar pentru exemplul 16 fibrele au fost supuse de 2 ori câte 60 sec iradierii cu microunde având o putere de 500 w. Rezultatele de fibrilare sunt prezentate în tabelul 4 de mai jos.

Tabel 4

Exemple	Produs textil auxiliar	Tratament	Fibrile
14	-	-	35,5
15	glioxal	10 min, 100 °C	24,0
16	glioxal	60 s,5OO w	8,5
17	-	-	35,5
18	glutar-di-aldehidă	10 min, 100 °C	10,5
19	idem	60 s,500 w	21,0

Produsul de mai sus a fost re- 30 petat, dat în loc de glioxal s-a utilizat glutar-di-aldehidă (3,4%). Rezultatele de fibrilare ale fibrelor obținute sunt prezentate de asemenea în tabelul 4 (exemplele 17,18 și 19 corespund exemplelor 35 14, 15 și 16).

Claims

Revendicări

1. Procedeu pentru fabricarea 40 fibrelor celulozice cu tendință redusă de fibrilare, în cadrul căruia o soluție de celuloză într-un amino-oxid terțiar este filată în fibre iar fibrele proaspăt filate sunt puse în contact cu un produs textil 45 auxiliar care are cel puțin două grupe reactive și sunt tratate termic, carac terizat prin aceea că fibrele proaspăt filate sunt aduse în contact cu produsul textil auxiliar într-un mediu alcalin alcătuit dintr-un carbonat alcalin și un hidroxid alcalin.
2. Procedeu conform revendicării

1, caracterizat prin aceea că drept carbonat alcalin este utilizat carbonat de sodiu, iar drept hidroxid alcalin este utilizat hidroxid de sodiu.
3. Procedeu conform uneia dintre revendicările 1 sau 2, caracterizat prin aceea că drept produs textil auxiliar se utilizează un colorant sau o substanță incoloră.
4. Procedeu conform uneia dintre revendicările 1-3, caracterizat prin aceea că se utilizează un produs textil

RO 112768 Bl auxiliar care are cel puțin o grupă vinii sulfonică drept grupă reactivă.
5. Procedeu conform uneia din revendicările 1-4, caracterizat prin aceea că tratamentul termic este efec- 5 tuat prin iradiere cu unde electromag- netice.
6. Procedeu conform revendicării

4, caracterizat prin aceea că drept unde electromagnetice se utilizează microunde.