RO116653B1 - Procedeu de fabricare a fibrelor celulozice si fibra celulozica obtinuta prin acest procedeu - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la un procedeu de fabricare a fibrelor celulozice in care, intr-o solutie apoasa de aminoxid tertiar, se dizolva un material cu continut de celuloza in vederea obtinerii unei solutii filabile de celuloza, solutia de celuloza formata este supusa operatiei de filare, dupa care este trecuta printr-o baie apoasa de filare, in care se obtin filamente umflate si cu un continut ridicat de apa, in cadrul caruia, in special pentru a imbunatati cardarea fibrelor, filamentele umflate si cu un continut ridicat de apa sunt supuse unei operatii de strivire in diverse puncte, asa fel, incat pe o lungime de filament de 1 mm, sa se obtina in medie cel putin doua puncte de strivire, dupa care filamentele supuse operatiei de strivire sunt uscate in vederea obtinerii de fibre celulozice, operatia de strivire efectuandu-se prin aplicarea unei presiuni suficiente, pentru ca zonele de strivire imprimate filamentelor sa se pastreze si la filamentele in stare uscata, si sa apara sub forma de modificari cromatice, atunci cand fibrele sunt examinate in lumina polarizata liniar. Inventia se mai refera si la o fibra celulozica, obtinuta conform acestui procedeu.

Description

Invenția se referă la un procedeu de fabricare a fibrelor celulozice, după procedeul aminoxid precum și la fibrele celulozice astfel obținute, cu referire specială la fibrele celulozice scurte (celofibră).

Este cunoscut faptul că, în ultimele decenii, s-au depus eforturi deosebite, în vederea găsirii unor procedee de obținere a produselor celulozice profilate, care să înlocuiască procedeul viscoză aplicat astăzi pe scară largă. S-a conturat astfel o alternativă interesantă ce se caracterizează, între altele, printr-o compatibilitate îmbunătățită în raport cu cerințele de protecțiea mediului înconjurător și care constă în dizolvarea celulozei, într-un solvent organic, urmând ca diversele tipuri de produse profilate - fibre, folii sau membrane - să fie obținute prin extruderea respectivei soluții fără formare de compuși derivați. Fibrelor astfel obținute prin extrudare li s-a atribuit de către BISFA (The Internațional Bureau for the Standardization of Man-Made Fibers) denumirea generică de Lyocell. Prin denumirea de solvent organic, BISFA înțelege un amestec de compus organic și apă.

Cercetările au pus în evidență faptul că, pentru fabricarea diverselor produse celulozice profilate, se poate folosi, în condiții optime, un solvent organic, format dintr-un amestec de aminoxid terțiar și apă. Din categoria aminoxizilor, se folosește cu precădere N-metilmorfolină-N-oxid (NMMO). Alte tipuri de aminoxizi sunt menționate, de exemplu, în documentația de brevet EP-A- 0553070. Un procedeu de obținere a unor asemenea soluții de celuloză, care să constituie punctul de plecare, este prezentat, de exemplu, în documentația de brevet EP-A-0 356 4*19. Procedeul de fabricare a unor produse celulozice profilate, pe bază de aminoxizi terțiari, este cunoscut, în general, sub denumirea de procedeu aminoxid.

în documentația de brevet US-A-4 246 221, este prezentat un procedeu aminoxid de preparare a unor soluții de celuloză, ce sunt supuse unui proces de filare, bazat pe folosirea unei scule de formare, de exemplu, o duză de filare, iar filamentele astfel obținute sunt apoi trecute printr-o baie de filare, care furnizează filamente umflate și cu un conținut ridicat de apă. Supuse prelucrărilor uzuale de spălare și tratare finală, aceste filamente conduc la obținerea de fibre celulozice sau fibre scurte (celofibră).

Este cunoscut faptul că, spre deosebire de fibrele celulozice naturale, ondulate, de tip bumbac, fibrele celulozice obținute pe baza procedeelor de filare uscată sau umedă, plecând de la o soluție de aminoxid, prezintă o secțiune circulară neîntărită. Secțiunea circulară și suprafața relativ netedă pot avea efecte negative în fazele ulterioare de prelucrare, pentru obținerea de fire textile sau folii, așa cum se arată, de exemplu, în documentația de brevet EP-A- O 574 870. Așa cum rezultă din documentația de brevet menționată mai sus, aceste dificultăți pot conduce la o adezivitate insuficientă a fibrelor, în timpul filării acestora, în vederea obținerii de fire textile, o stabilitate necorespunzătoare a firelor filamentare și la rezistențe de alunecare reduse, în cazul țesăturilor realizate din asemenea fire constituite din fire sau fibre elementare. Pentru rezolvarea acestor probleme, documentația de brevet citată propune ca soluția de aminoxizi să fie extrudată prin duze de filare a căror secțiune nu este circulară, ci profilată de exemplu în formă de Y. în felul acesta se conferă fibrelor Lyocell o secțiune transversală în formă de Y.

în publicația Chemical Fibers Internațional (CFI), volumul 45 februarie 1995, pag.27 și 30, se prezintă imaginile obținute prin examinarea la microscop a unui număr de patru fibre celulozice, toate rezultate prin aplicarea procedeului aminoxid. Interesant

RO 116653 Bl de remarcat este că fibrele nu sunt identice, deși toate au fost obținute pe baza procedeului aminoxid. Deosebirile dintre cele patru mostre de fibre sunt evidente la examenul microscopic. în materialul documentar menționat, nu se arată în ce mod pot fi obținute diversele tipuri de fibre celulozice, cu alte cuvinte nu se pun la dispoziția 50 specialiștilor elementele necesare pentru a conferi fibrelor aceste aspecte diferențiate.

în publicația Textilia Europe 6/94, pag 6ff, se prezintă, de asemenea, o fibră celulozică obținută prin aplicarea procedeului aminoxid, fără însă a comunica, nici de acesta dată, detalii cu privire la modul de fabricare. Materialul documentar mai menționează, între altele, că respectiva fibră celulozică pentru care însă nu este 55 dezvăluită tehnologia de fabricație, prezintă o încrețire cu caracter permanent; nu se intră însă în detalii, pentru a explica ce se înțelege prin aceasta și nici nu se dau indicații asupra modului în care o astfel de încrețire poate fi conferită unei fibre celulozice.

Din diverse motive, fibrele ce prezintă o asemenea încrețire oferă o serie de avantaje în ce privește prelucrarea acestor fibre și îndeosebi a fibrelor scurte (celofibră). 60 Astfel, de exemplu, se obțin rezultate mai bune în ce privește cardarea fibrelor, ceea ce se explică prin aceea că pentru obținerea benzilor de cardă este necesară o anumită aderență a fibrelor. Spre deosebire de fibrele neîncrețite, fibrele încrețite prezintă o aderență superioară atunci când sunt prelucrate în formă de benzi, iar acest lucru conduce la creșterea vitezei de cardare. 65

Stadiul actual de dezvoltare a tehnicii în acest domeniu oferă o serie de procedee prin care fibrelor li se poate imprima o anumită încrețire. Trebuie totuși remarcat faptul că încrețirea astfel imprimată se pierde, de cele mai multe ori, chiar după cardare sau, în cel mai bun caz, după filare și deci nu se mai regăsește în țesătura textilă. încrețirea ar putea conferi țesăturii volum și un tușeu agreabil. 70 în documentațiile de brevet WO 94/28220 și WO 94/27903 se prezintă un procedeu prin care se poate imprima, prim mijloace mecanice, fibrelor Lyocell o anumită încrețire. Potrivit indicațiilor acestui procedeu, filamentele proaspăt obținute și aflate în stare umedă sunt trecute succesiv printr-o serie de băi de spălare pentru îndepărtarea solventului. Materialul în stare umedă este supus uscării la o temperatură de circa 75 165°C și este apoi introdus, în stare uscată, într-un dispozitiv tubular în care, prin îndesare, filamentele sunt șifonate, obținându-se astfel un anumit grad de încrețire. Ulterior, fibrele încrețite sunt supuse unui tratament în abur uscat și la o temperatură ridicată și, în final, sunt tăiate pentru obținerea de fibre scurte. Fibrele astfel obținute prezintă dezavantajul că presupun o tehnologie costisitoare, deoarece procesul de 8o încrețire comportă o instalație separată, la care se adaugă faptul că încrețirea se realizează prin șifonarea fibrelor. Deosebit de aceasta mai trebuie avut în vedere că încrețirea obținută prin mijloace pur mecanice se pierde după ce fibrele au parcurs următoarele câteva faze de prelucrare.

Invenția își propune deci drept obiectiv elaborarea unui procedeu de fabricare a 85 unui nou tip de fibră Lyocell, care să poată fi mai ușor prelucrată, sub formă de fibre sau țesături textile, decât fibrele Lyocell cunoscute. Tehnologia de fabricare a acestui nou tip de fibră nu mai comportă o treaptă de încrețire mecanică, așa cum apare în tehnologiile preconizate prin documentațiile de brevet WO 94/28220 și WO 94/27903. De asemenea, se elimină condiția ca fibrele să fie obținute cu ajutorul unor duze de filare 90 dotate cu orificii a căror secțiune este diferită de secțiunea circulară. Fibrele de tip

RO 116653 Bl

Lyocell obținute conform prezentei invenții permit utilizarea, în continuare, a duzelor uzuale cu orificii de filare de secțiune circulară.

Procedeul conform invenției, de fabricare a fibrelor celulozice, în care, într-o soluție apoasă de aminoxid terțiar, se dizolvă un material cu conținut de celuloză, în vederea obținerii unei soluții filabile de celuloză, soluția de celuloză formată este supusă operației de filare, după care este trecută printr-o baie apoasă de filare, în care se obțin filamente umflate și cu un conținut ridicat de apă, înlătură dezavantajele procedeelor cunoscute, prin aceea că filamentele umflate și cu un conținut ridicat de apă sunt supuse unei operații de strivire în diverse puncte în așa fel, încât, pe o lungime de filament de 1 mm, să se obțină, în medie, cel puțin două puncte de strivire, după care, filamentele supuse operației de strivire sunt uscate, în vederea obținerii de fibre celulozice, operația de strivire efectuându-se, prin aplicarea unei presiuni suficiente, pentru ca zonele de strivire imprimate filamentelor să se păstreze și la fibrele în stare uscată și să apară sub formă de modificări cromatice atunci, când fibrele sunt examinate în lumină polarizată liniar.

în înțelesul prezentei invenții, prin denumirea zone de strivire, se înțeleg și îndoituri, torsadări precum și orice alte modificări suferite de secțiunea transversală a filamentelor și fibrelor.

Invenția se bazează pe constatarea că secțiunea transversală a filamentelor obținute după procedeul aminoxid poate fi modificată, dacă filamentele în stare umflată sunt supuse unei striviri și că acestă modificare se păstrează și după uscare, cu condiția ca strivirea să fi rezultat în urma aplicării unei presiuni suficient de mari. în felul acesta, se pot obține fibre celulozice la care, în dreptul zonei de strivire, forma secțiunii transversale nu mai este circulară ci, de exemplu, ovală. Punctele de strivire pot fi identificate la microscop, sub formă de adâncituri, lățiri sau frângeri.

Mărimea forței de strivire aplicată depinde, firește, de o serie de factori cum ar fi, de exemplu, titrul-finețe al fibrei, gradul de umflare și amploarea dorită a modificărilor de secțiune. S-a putut stabili că mărimea forței necesară pentru obținerea modificărilor dorite, în ceea ce privește secțiunea transversală, poate fi determinată simplu, prin încercări preliminare.

Strivirea fibrelor poate fi realizată trecând filamentele în stare umflată printr-o sculă de profilat corespunzătoare, de exemplu, o presă cu plăci, la care suprafața este astfel structurată, încât să prezinte proeminențe și adâncituri, în felul acesta, filamentele în stare umflată sunt supuse la presiuni diferențiate, în sens longitudinal, ceea ce conduce la o deformare diferențiată a filamentelor.

Strivirea filamentelor în stare umflată poate fi realizată și prin trecerea acestor filamente peste un cilindru cuplat cu un contracilindru a cărui suprafață este structurată corespunzător, ceea ce permite obținerea forței de strivire, necesare.

De preferință, operația de strivire este astfel condusă, ca pe un milimetru de lungime de filament, să se obțină în medie cel puțin trei sau mai degrabă, minimum șase puncte de strivire.

O variantă preferată a procedeului care face obiectul prezentei invenții se caracterizează prin aceea că filamentele umflate și cu un conținut ridicat de apă sunt tăiate înainte de a fi supuse operației de presare.

O altă variantă preferată a procedeului care face obiectul prezentei invenții se caracterizează prin aceea că filamentele umflate și cu un conținut ridicat de apă sunt

RO 116653 Bl

140 folosite, după operații de retezare, dar înainte de a fi supuse operației de presare, la realizarea unui văl în care filamentele retezate sunt orientate stohastic și că acest văl este apoi supus operației de presare. S-a putut constata că, în această situație, se poate renunța la o suprafață de presare structurată; acest lucru se explică prin aceea că presiunile ridicate și diferențiate, necesare imprimării unei suprafețe neregulate, se realizează datorită orientării dezordonate a fibrelor suprapuse, astfel încât presiunile exercitate sunt mai mari, în punctele în care fibrele sunt suprapuse, decât în celelalte puncte. Se ajunge astfel, la modificarea diferențiată a secțiunii transversale.

în această variantă de realizare a procedeului care face obiectul prezentei invenții, presarea poate fi efectuată în cadrul operației uzuale de presare, practicate în cadrul procedeului viscoză, în scopul evacuării, prin presare, a apei de spălare dintr-un văl format din fibre scurte. De regulă, această operație de deshidratare se efectuează obligând vălul de fibre scurte să treacă prin una sau mai multe perechi de cilindri, vălul fiind purtat pe o bandă de sită. Determinant este însă faptul că perechea sau perechile de cilindri exercită asupra vălului o presiune suficient de ridicată prin care se obține nu numai diminuarea conținutului de apă, ci o modificare suficientă a secțiunii transversale a filamentelor umflate și retezate.

Invenția se mai referă și la un tip de fibre celulozice, în special, de fibre celulozice scurte, ce pot fi produse pe baza procedeului care face obiectul prezentei invenții. Această fibră ce face obiectul prezentei invenții se caracterizează prin aceea că prezintă, în medie, cel puțin două puncte de strivire pe milimetru, de preferință, minimum șase, care sunt vizibile, sub formă de modificări cromatice atunci, când fibrele sunt examinate în lumina polarizată liniar.

Invenția prezintă următoarele avantaje: fibrele fabricate, potrivit prevederilor prezentei invenții, pot fi ușor cardate, ceea ce se explică prin faptul că, în mod evident, punctele de strivire conferă fibrelor o oarecare aderență reciprocă, datorită căreia banda de cardă poate fi mai ușor realizată. Fibrele executate, potrivit indicațiilor prezentei invenții, prezintă o aderență de bandă mai ridicată, prin comparație cu fibrele Lyocell, uzuale, a căror secțiune transversală este circulară. în felul aceste, se poate mări viteza de cardare.

Modificările pe care le suferă secțiunea transversală a fibrei se păstrează în timp cu alte cuvinte, aceste modificări nu dispar după cardare sau după prelucrarea lor sub formă de fire. în aceste condiții, se ușurează operațiile ulterioare, de prelucrare a fibrelor de tip Lyocell, obținute potrivit indicațiilor prezentei invenții.

S-a putut constata, de asemenea, că modificările suferite de secțiunea transversală nu afectează rezistența și alungirea fibrelor produse în baza procedeului aminoxid.

Se dă, în continuare, un exemplu concret de realizare a invenției.

S-a preparat, în prealabil, o soluție filabilă de celuloză dizolvată într-o soluție apoasă de aminoxid terțiar (NMMO), conform procedeului descris în documentația de brevet EP-A- O 356 419.

Această soluție filabilă a fost apoi filată, pentru obținerea de filamente, conform procedeului descris în documentația de brevet WO 93/19230, folosindu-se o duză cu orificii de filare, de secțiune circulară. După laminare, filamentele au fost dirijate către o baie de filare apoasă, în care a avut loc coagularea celulozei. Filamentele astfel obținute

145

150

155

160

165

170

175

180

RO 116653 Bl se prezentau în stare umflată, cu un conținut ridicat de apă și caracteristici hidroplastice, și au fost tăiate la lungimi de 4 cm.

După tăiere, filamentele au fost introduse într-un amestecător și aduse în stare de suspensie în apă; în această stare, filamentele tăiate au fost aduse pe o bandă de sită, pe care s-a format un văl alcătuit din fibre tăiate și în care fibrele erau orientate după toate direcțiile.

Banda de sită a fost trecută printr-o pereche de cilindri, astfel încât vălul a fost supus timp de circa 0,1 s, la o presiune de 1O⁶ Pa. Vălul a fost apoi supus unei spălări și trecut printr-o a doua pereche de cilindri ce au exercitat o presiune de ΙΟθΡθ, asupra vălului. în final, fibrele scurte astfel obținute au fost supuse unui proces de uscare.

Fibrele obținute potrivit prevederilor prezentei invenții au fost apoi examinate la un microscop cu polarizație (grosisment de 400 ori), constatându-se că pe un milimetru lungime de fibră s-au format, în medie, 7 puncte de strivire în dreptul cărora apărea o modificare cromatică. Secțiunea transversală a fibrelor, prezenta, în dreptul punctelor de strivire, o formă mai mult sau mai puțin neregulată, cu abateri de la forma circulară inițială. Modificările cromatice ale luminii iradiate se explică prin grosimea diferențiată a fibrelor în dreptul punctelor de strivire.

Fibrele astfel obținute au fost prelucrate sub formă de tort și s-a procedat la determinarea lungimii de aderență, conform DIN 53834 partea 1. S-a putut astfel stabili că fibrele obținute potrivit prevederilor prezentei invenții aveau o lungime de aderență mai mare decât cea a fibrelor realizate prin alte procedee și cu o secțiune transversală, de regulă, circulară.

Revendicări

Claims (7)

1. Procedeu de fabricare a fibrelor celulozice în care, într-o soluție apoasă de aminoxid terțiar, se dizolvă un material cu conținut de celuloză, în vederea obținerii unei soluții filabile de celuloză, soluția de celuloză formată este supusă operației de filare, după care este trecută, printr-o baie apoasă de filare în care se obțin filamente umflate și cu un conținut ridicat de apă, caracterizat prin aceea că filamentele umflate și cu un conținut ridicat de apă sunt supuse unei operații de strivire, în diverse puncte, așa fel încât pe o lungime de filament de 1 mm, să se obțină, în medie, cel puțin două puncte de strivire, după care filamentele supuse operației de strivire sunt uscate, în vederea obținerii de fibre celulozice, operația de strivire efectuându-se prin aplicarea unei presiuni suficiente, pentru ca zonele de strivire imprimate filamentelor să se păstreze și la filamentele în stare uscată, și să apară sub formă de modificări cromatice atunci, când fibrele sunt examinate în lumină polarizată liniar.

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că operația de strivire este astfel efectuată, încât pe o lungime de filament de 1 mm să se obțină, în medie, cel puțin trei puncte de strivire.

3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că operația de strivire este astfel efectuată, încât pe o lungime de filament de 1 mm să se obțină, în medie, cel puțin șase puncte de strivire.

4. Procedeu conform uneia din revendicările 1-3, caracterizat prin aceea că înainte de a fi supuse operației de strivire, filamentele umflate și cu un conținut ridicat de apă sunt supuse, eventual, unei operații de tăiere.

RO 116653 Bl

230

5. Procedeu conform revendicării 4, caracterizat prin aceea ca înaintea operației de strivire, din filamentele umflate, tăiate și cu un conținut ridicat de apă, se realizează un văl în care filamentele tăiate sunt orientate stohastic și că acest văl este supus unei operații de presare.

6. Fibră celulozică, obținută prin procedeul de la revendicările 1-5, caracterizata prin aceea că prezintă, în medie, cel puțin două puncte de strivire pe milimetru, de preferință minimum șase, care sunt vizibile sub formă de modificări cromatice atunci, când fibrele sunt examinate în lumina polarizată liniar.

7. Fibră celulozică, conform revendicării 6, caracterizata prin aceea ca se prezintă sub formă de fibră celulozică scurtă.