RU2789193C2 - Fire resistant lyocellic fiber - Google Patents

Fire resistant lyocellic fiber Download PDF

Info

Publication number
RU2789193C2
RU2789193C2 RU2020114311A RU2020114311A RU2789193C2 RU 2789193 C2 RU2789193 C2 RU 2789193C2 RU 2020114311 A RU2020114311 A RU 2020114311A RU 2020114311 A RU2020114311 A RU 2020114311A RU 2789193 C2 RU2789193 C2 RU 2789193C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flame retardant
filament
fibers
fiber
spinning
Prior art date
Application number
RU2020114311A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020114311A (en
RU2020114311A3 (en
Inventor
Роберт МАЛИНОВСКИ
Мартин НЮНТЕФЕЛЬ
Марина ЧРНОЯ-КОСИЧ
Клеменс БИСЪЯК
Дитер АЙХИНГЕР
Кристоф ШРЕМПФ
Original Assignee
Ленцинг Актиенгеселльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP17001649.7A external-priority patent/EP3467162A1/en
Priority claimed from EP17001650.5A external-priority patent/EP3467161A1/en
Application filed by Ленцинг Актиенгеселльшафт filed Critical Ленцинг Актиенгеселльшафт
Priority claimed from PCT/EP2018/077295 external-priority patent/WO2019068927A1/en
Publication of RU2020114311A publication Critical patent/RU2020114311A/en
Publication of RU2020114311A3 publication Critical patent/RU2020114311A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2789193C2 publication Critical patent/RU2789193C2/en

Links

Abstract

FIELD: flame retardant lyocell filaments.
SUBSTANCE: present invention relates to flame retardant lyocell filaments, as well as to a method for the manufacture and use of flame retardant filaments. The flame retardant filament contains a fire retardant substance based on compounds containing nitrogen and phosphorus and cellulose, and is characterized in that the filament is a lyocell filament in which the amount of the flame retardant substance is in the range of 10 to 40 mass%, and in that the flame retardant filament has an average dry strength of at least 22 cN/tex and an average wet strength of at least 11 cN/tex. The method for manufacturing a flame retardant filament includes obtaining a composition containing wood pulp, NMMO, water and a flame retardant, and a spinning solution for making filaments, in which the amount of flame retardant and wood pulp in the spinning solution is in the range from 12 to 25 wt.% of the spinning solution, and the spinning speed is from 250 to 750 m/min.
EFFECT: flame retardant lyocell filament of the invention is used to make yarn, webs and textiles that meet high quality standards for strength and dimensional stability.
21 cl

Description

[0001] Настоящее изобретение относится к огнестойким лиоцелловым волокнам, а также к способу изготовления и к применениям огнестойких волокон.[0001] The present invention relates to flame retardant lyocell fibers, as well as to the method of manufacture and applications of flame retardant fibers.

Уровень техники настоящего изобретенияState of the art of the present invention

[00002] Огнестойкие волокна используют в огромном разнообразии областей применения от технических полотен до предметов верхней одежды. Хотя целлюлозные волокна давно используют в указанных областях применения, целлюлозные волокна, вследствие своей известной неудовлетворительной устойчивости размеров и низкой прочности во влажном состоянии еще не достигли значительного внимания и применения в этой области. Термин «волокно» при использовании в настоящем документе определяет, например, в соответствии с терминологией Международного бюро по стандартизации искусственных волокон (BISFA) (другие термины, используемые в настоящем описании и формуле изобретения, соответствуют определениям публикации BISFA, также см. ниже), волокно очень большой длины рассматривают как непрерывное (бесконечное), что отличает это волокно от волокон меньшей длины, таких как штапельные волокна и очесы. Для таких волокон меньшей длины проблемы устойчивости размеров, а также проблемы прочности имеют меньшее значение, и, таким образом, целлюлозные штапельные волокна и подобные им волокна получили широкое распространение и применение, также и в вариантах, содержащих добавки, включая огнестойкие вещества. Однако для непрерывных волокон огромное значение имеют проблемы, связанные со свойствами устойчивости размеров и прочности, в частности, прочности во влажном состоянии. Это представляет собой одну из причин, по которым целлюлозные волокна, в частности, огнестойкие волокна еще не достигли широкого применения.[00002] Flame retardant fibers are used in a wide variety of applications from technical fabrics to outerwear. Although cellulosic fibers have long been used in these applications, cellulosic fibers, due to their known poor dimensional stability and low wet strength, have not yet achieved significant attention and application in this field. The term "fiber" as used herein defines, for example, in accordance with the terminology of the International Bureau for the Standardization of Man-made Fibers (BISFA) (other terms used in the present description and claims are in accordance with the definitions of the BISFA publication, also see below), fiber very long lengths are considered as continuous (endless), which distinguishes this fiber from fibers of shorter lengths, such as staple fibers and tow. For such shorter fibers, dimensional stability issues as well as strength issues are of less importance, and thus cellulose staple fibers and the like have gained wide acceptance and use, also in embodiments containing additives, including flame retardants. However, for continuous fibers, problems related to dimensional stability and strength properties, in particular wet strength, are of great importance. This is one of the reasons why cellulosic fibers, in particular flame retardant fibers, have not yet reached widespread use.

[0003] Из предшествующего уровня техники известны вискозные штапельные волокна, изготовленные с применением огнестойких веществ в качестве добавок. Документы US 2012/0156486 А1 и US 2013/0149932 А1 представляют собой примеры описаний таких штапельных волокон предшествующего уровня техники. Однако целлюлозные волокна, такие как вискозные волокна, при изготовлении с огнестойкими добавками не продемонстрировали требуемых свойств, таких как устойчивость размеров, а также достаточная прочность в сухом и влажном состоянии. Эти свойства необходимы для выполнения требований текстильных процессов, таких как ткачество, окрашивание и отделка, а также для достижения надлежащих эксплуатационных характеристик текстильных изделий в отношении усадки при стирке или исследования на разрыв.[0003] Viscose staple fibers made with flame retardants as additives are known from the prior art. US 2012/0156486 A1 and US 2013/0149932 A1 are examples of descriptions of such prior art staple fibers. However, cellulosic fibers such as viscose fibers, when made with flame retardant additives, have not shown the required properties such as dimensional stability as well as sufficient dry and wet strength. These properties are necessary to meet the requirements of textile processes such as weaving, dyeing and finishing, as well as to achieve proper textile performance in terms of wash shrinkage or tear testing.

Задача настоящего изобретенияOBJECT OF THE INVENTION

[0004] С учетом вышеупомянутых проблем, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить огнестойкое волокно, которое удовлетворяет стандартам высокого качества в отношении прочности и устойчивости размеров. Термин «огнестойкое волокно» при использовании в настоящем документе определяет волокно, которое не просто покрыто огнестойким веществом, но которое содержит огнестойкое вещество в матрице волокна.[0004] In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a flame retardant fiber that meets high quality standards in terms of strength and dimensional stability. The term "flame retardant fiber" as used herein defines a fiber that is not simply coated with a flame retardant, but that contains a flame retardant in a fiber matrix.

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief summary of the present invention

[0005] Эту проблему решает волокно по пункту 1 формулы настоящего изобретения. Предпочтительные варианты осуществления представлены в пунктах 2-5 формулы изобретения. Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ по пункту 6 формулы изобретения, для которого предпочтительные варианты осуществления представлены в пунктах 7-9 формулы изобретения. Наконец, настоящее изобретение предлагает применение по пункту 10 и изделие по пункту 11 формулы изобретения, для которых предпочтительные варианты осуществления определены в пунктах 12-15 формулы изобретения. Дополнительное разъяснение представлено в следующем описании.[0005] This problem is solved by the fiber according to paragraph 1 of the claims of the present invention. Preferred embodiments are presented in paragraphs 2-5 of the claims. In addition, the present invention provides a method according to paragraph 6 of the claims, for which preferred embodiments are presented in paragraphs 7-9 of the claims. Finally, the present invention provides the use of claim 10 and the article of claim 11, for which preferred embodiments are defined in claims 12-15. Additional explanation is provided in the following description.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed disclosure of the present invention

[0006] Неожиданно было обнаружено, что огнестойкие лиоцелловые волокна действительно преодолевают недостатки предшествующего уровня техники, а также предубеждения и опасения в отношении огнестойких целлюлозных волокон, таких как вискозные волокна. Неожиданно оказалось, что лиоцелловые волокна, которые описаны в настоящем документе, действительно проявляют весьма удовлетворительный баланс свойств и могут быть надежным образом изготовлены в форме огнестойких волокон. Указанные огнестойкие волокна продемонстрировали огромные перспективы в отношении изготовления разнообразных изделий, включая волоконные нити, а также полотна для защитной одежды или, например, предназначенные для одежды полотна или нетканые материалы, изготовленные из волокон и нитей в соответствии с настоящим изобретением.[0006] Surprisingly, flame retardant lyocell fibers have indeed been found to overcome the shortcomings of the prior art, as well as prejudices and concerns about flame retardant cellulosic fibers such as viscose fibers. Surprisingly, the lyocell fibers as described herein indeed exhibit a very satisfactory balance of properties and can be reliably produced in the form of flame retardant fibers. These flame retardant fibers have shown great promise in a variety of products including filament yarns as well as protective clothing webs or, for example, clothing webs or nonwovens made from the fibers and filaments of the present invention.

[0007] Лиоцелловые волокна хорошо известны в технике, и общая технология их изготовления описана, например, в документе US 4,246,221 и в публикации «Терминология искусственных волокон» Международного бюро по стандартизации искусственных волокон (BISFA), издание 2009 г. Оба эти документа во всей своей полноте включены в настоящий документ посредством ссылки.[0007] Lyocell fibers are well known in the art and a general technique for their manufacture is described, for example, in US 4,246,221 and in the International Bureau for the Standardization of Artificial Fibers (BISFA) Terminology of Artificial Fibers, 2009 Edition. incorporated herein by reference in their entirety.

Следует также отметить документы WO 02/18682 А1 и WO 02/72929 А1, которые относятся к способу изготовления нитей из целлюлозных волокон и во всей своей полноте также включены в настоящий документ.Reference should also be made to documents WO 02/18682 A1 and WO 02/72929 A1, which relate to a process for making threads from cellulose fibers and are also incorporated herein in their entirety.

[0008] Как указано выше, огнестойкое волокно согласно настоящему изобретению представляет собой лиоцелловое волокно, т.е. волокно, изготовленное способом с применением лиоцеллового процесса. Этот способ хорошо известен специалисту в данной области техники и, таким образом, не будет подробно описан далее в настоящем документе. В настоящем документе представлены примеры, иллюстрирующие этот способ, а также описанные патентные документы. Волокно может иметь любую желательную линейную плотность, причем подходящие значения находятся в диапазоне от 0,6 до 4 дтекс, а предпочтительные значения находятся в диапазоне от 0,8 до 2 дтекс. Целлюлозный исходный материал, используемый для изготовления огнестойкого волокна согласно настоящему изобретению, не имеет решающего значения, и может быть использован исходный материал любого типа, подходящий для лиоцеллового процесса.[0008] As mentioned above, the flame retardant fiber of the present invention is a lyocell fiber, i. fiber made by a method using the lyocell process. This method is well known to the person skilled in the art and thus will not be described in detail further herein. This document provides examples illustrating this method, as well as described patent documents. The fiber may have any desired linear density, with suitable values being in the range of 0.6 to 4 dtex and preferred values being in the range of 0.8 to 2 dtex. The cellulose starting material used to make the flame retardant fiber of the present invention is not critical, and any type of starting material suitable for the lyocell process can be used.

[0009] Как указано выше, настоящее изобретение отличается, в частности, тем, что новое огнестойкое волокно согласно настоящему изобретению действительно демонстрирует весьма неожиданный баланс свойств, таких как механические свойства (устойчивость/удельная прочность) в сухом и влажном состоянии, а также весьма удовлетворительная устойчивость размеров. В то же время желательные огнезащитные свойства волокон могут быть получены даже без чрезмерного жертвования механическими свойствами. Прочностные свойства, которые могут быть получены для волокон согласно настоящему изобретению, как правило, определяют в кондиционированном состоянии, и для огнестойких волокон согласно настоящему изобретению указанные свойства, как правило, определяют следующим образом:[0009] As stated above, the present invention is characterized in particular in that the new flame retardant fiber of the present invention does exhibit a very unexpected balance of properties such as dry and wet mechanical properties (stability/tensile strength) and also a very satisfactory dimensional stability. At the same time, the desired flame retardant properties of the fibers can be obtained even without excessive sacrifice of mechanical properties. The strength properties that can be obtained for fibers according to the present invention are generally determined in the conditioned state, and for flame retardant fibers according to the present invention, these properties are generally determined as follows:

Средняя удельная прочность в сухом состоянии (FFk) составляет по меньшей мере 22 сН/текс, среднее удлинение при разрыве в сухом состоянии (FDk) волокон составляет по меньшей мере 6%, предпочтительно от 6% до 8%. Указанные свойства оценивают с применением следующий устройств и параметров для исследования:The average dry strength (FFk) is at least 22 cN/tex, the average dry elongation at break (FDk) of the fibers is at least 6%, preferably 6% to 8%. These properties are evaluated using the following test devices and parameters:

Устройство для исследования: USTER® Tensorapid 4 2.4.2 UTR4/500N:Research device: USTER® Tensorapid 4 2.4.2 UTR4/500N:

Длина исследуемого образца: 500 ммTest sample length: 500 mm

Скорость зажимов: 60 мм/минClamping speed: 60mm/min

Давление зажимов: 30%Clamp pressure: 30%

Предварительное натяжение: 4,1 сНPreload: 4.1 cN

[0010] Соответственно, волокна согласно настоящему изобретению действительно проявляют благоприятную высокую устойчивость размеров и придают это преимущество изготовленным из них нитям и полотнам. Таким образом, высококачественные огнестойкие изделия могут быть изготовлены с применением огнестойкого волокна согласно настоящему изобретению.[0010] Accordingly, the fibers of the present invention do indeed exhibit advantageous high dimensional stability and impart this advantage to yarns and webs made from them. Thus, high quality flame retardant articles can be made using the flame retardant fiber of the present invention.

[0011] Как указано выше, волокна согласно настоящему изобретению представляют собой огнестойкие волокна, т.е. волокна, содержащие огнестойкие вещества. Поскольку волокна согласно настоящему изобретению представляют собой лиоцелловые волокна, введение огнестойких веществ может быть достигнуто посредством включения огнестойких веществ подходящим образом в прядильный раствор (или по меньшей мере в композицию перед прядением волокон), как дополнительно проиллюстрировано в примере, содержащемся в настоящем документе. Тип огнестойкого вещества не имеет решающего значения при том условии, что оно, в частности, может содержаться в прядильном растворе или прядильной композиции, как правило, в форме раствора, предпочтительно водного раствора огнестойкого вещества. Однако огнестойкое вещество также может присутствовать в форме тонкоизмельченного порошка или дисперсии такого тонкоизмельченного порошка. Если огнестойкие вещества должны быть использованы в таких твердых формах, оказывается предпочтительным, что средний диаметр частиц огнестойкого вещества составляет не более чем 50% диаметра волокна, предпочтительнее не более чем 30%, еще предпочтительнее не более чем 10% диаметра волокна.[0011] As stated above, the fibers of the present invention are flame retardant fibers, i. e. fibers containing flame retardant substances. Since the fibers of the present invention are lyocell fibres, the incorporation of flame retardants can be achieved by including flame retardants in a suitable manner in the dope (or at least in the composition prior to spinning the fibres), as further illustrated in the example contained herein. The type of flame retardant is not critical, provided that it can in particular be present in the spinning solution or spinning composition, usually in the form of a solution, preferably an aqueous solution of the flame retardant. However, the flame retardant may also be present in the form of a finely divided powder or a dispersion of such a finely divided powder. If flame retardants are to be used in such solid forms, it is preferred that the average particle diameter of the flame retardant is not more than 50% of the fiber diameter, more preferably not more than 30%, even more preferably not more than 10% of the fiber diameter.

[0012] Количество огнестойкого вещества в конечном волокне, как правило, находится в диапазоне от 2 до 50 мас. % волокна, предпочтительно от 10 до 40 мас. %, еще предпочтительнее от 15 до 30 мас. %. Это количество можно регулировать согласно необходимости (например, в зависимости от желательной степени огнезащитных свойств), и его можно регулировать посредством изменения соотношения целлюлозы и огнестойкого вещества в прядильном растворе или прядильной композиции.[0012] The amount of flame retardant in the final fiber, as a rule, is in the range from 2 to 50 wt. % fiber, preferably from 10 to 40 wt. %, more preferably from 15 to 30 wt. %. This amount can be adjusted as needed (eg depending on the degree of flame retardancy desired) and can be adjusted by changing the ratio of cellulose to flame retardant in the dope or spinning composition.

[0013] Как указано выше тип огнестойкого вещества не имеет решающего значения. Однако предпочтительными являются огнестойкие вещества на основе соединений, содержащих азот и фосфор, таких как соединения, имеющиеся в продаже под товарным знаком Aflammit®. Особенно предпочтительными являются фосфорорганические соединения, такие как Aflammit KWB. Любые используемые огнестойкие вещества могут быть подвергнуты предварительной обработке, такой как измельчение, в целях получения огнестойких веществ, имеющих размеры частиц (если они не являются растворимыми в прядильной композиции), которые являются подходящими для процесса прядения, что, как правило, зависит от целевого диаметра волокна. Такие способы известны специалисту в данной области техники.[0013] As indicated above, the type of flame retardant is not critical. However, flame retardants based on compounds containing nitrogen and phosphorus, such as those sold under the trademark Aflammit®, are preferred. Particularly preferred are organophosphorus compounds such as Aflammit KWB. Any flame retardants used can be subjected to pre-treatment, such as grinding, in order to obtain flame retardants having particle sizes (if they are not soluble in the spinning composition) that are suitable for the spinning process, which, as a rule, depends on the target diameter fibers. Such methods are known to the person skilled in the art.

[0014] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения огнестойкое вещество представляет собой окисленный конденсат соли тетракисгидроксиалкилфосфония, причем исключены аммиак и/или азотистые соединения, которые содержат одну или несколько аминогрупп.[0014] According to one embodiment of the present invention, the flame retardant is an oxidized tetrakishydroxyalkylphosphonium salt condensate, and ammonia and/or nitrogenous compounds that contain one or more amino groups are excluded.

[0015] Как отмечено выше, огнестойкое волокно согласно настоящему изобретению представляет собой лиоцелловое волокно. Соответственно способ изготовления волокно согласно настоящему изобретению включает изготовление прядильного раствора, содержащего по меньшей мере целлюлозу, воду, N-метилморфолин-N-оксид (NMMO) и огнестойкое вещество, а также прядение раствора и регенерацию волокон таким образом, который известен специалисту в данной области техники. В соответствии с настоящим изобретением было определено, что могут быть использованы скорости прядения, составляющие приблизительно от 250 до 750 м/мин, например, от 300 до 600 м/мин, предпочтительно от 350 до 450 м/мин. В течение процесса, если это требуется, могут быть введены любые дополнительные добавки и стабилизаторы, такие как красители, пигменты и т.д.[0015] As noted above, the flame retardant fiber of the present invention is a lyocell fiber. Accordingly, the method for manufacturing a fiber according to the present invention includes making a spinning solution containing at least cellulose, water, N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) and a flame retardant, as well as spinning the solution and regenerating the fibers in a manner known to a person skilled in the art. technology. In accordance with the present invention, it has been determined that spinning speeds of about 250 to 750 m/min, for example 300 to 600 m/min, preferably 350 to 450 m/min, can be used. During the process, if required, any additional additives and stabilizers, such as dyes, pigments, etc., can be introduced.

[0016] Разумеется, после прядения волокна могут быть подвергнуты любой обычной обработке, такой как нанесение покрытия, аппретирование и т.д. Специалист в данной области техники сможет выбрать соответствующие способы в зависимости от заданного применения огнестойких волокон. Однако в следующем описании представлены предпочтительные иллюстративные способы прядения, включая подробные характеристики разнообразных технологических стадий.[0016] Of course, after spinning, the fibers can be subjected to any conventional processing such as coating, sizing, etc. One skilled in the art will be able to select appropriate methods depending on the intended use of the flame retardant fibers. However, the following description presents preferred exemplary spinning processes, including details of the various process steps.

[0017] Настоящее изобретение предлагает описанный в настоящем документе способ изготовления лиоцелловых волокон, а также например, лиоцелловых многоволоконных нитей. Этот способ будет подробно описан с представлением индивидуальных технологических стадий. Следует понимать, что указанные технологические стадии и их соответствующие предпочтительные варианты осуществления могут быть объединены соответствующим образом, и что настоящая заявка распространяется на указанные сочетания и описывает их, даже если они не описаны подробно в настоящем документе.[0017] The present invention provides a method described herein for the manufacture of lyocell fibers, as well as, for example, lyocell multifilament yarns. This method will be described in detail with the introduction of individual process steps. It should be understood that these process steps and their respective preferred embodiments may be combined as appropriate, and that the present application extends to and describes these combinations even though they are not described in detail herein.

• Изготовление прядильного раствора• Making a spinning solution

[0018] Было обнаружено, что оказывается предпочтительным применение целлюлозного исходного материала, который соответствует следующим требованиям.[0018] It has been found that it is preferable to use a cellulosic starting material that meets the following requirements.

[0019] Реологические свойства известных лиоцелловых прядильных растворов не являются совместимыми с требованиями высокой скорости изготовление волоконных нитей. Например, наблюдается неприемлемое число разрывов волокон в случае применения композиций прядильных растворов, известных для изготовления штапельных волокон. Было обнаружено, что эту проблему преодолевает применение целлюлозного исходного материала, имеющего более широкое молекулярно-массовое распределение, чем описанные ранее материалы, а именно, смешивание от 5 до 30 мас. %, предпочтительно от 10 до 25 мас. % целлюлозы, имеющей измеренную методом SCAN вязкость в диапазоне от 450 до 700 мл/г, и от 70 до 95 мас. %, предпочтительно от 75 до 90 мас. % целлюлозы, имеющей измеренную методом SCAN вязкость в диапазоне от 300 до 450 мл/г, причем две фракции имеют разность измеренной методом SCAN вязкости, составляющую 40 мл/г или более, предпочтительно 100 мл/г или более. Измеренную методом SCAN вязкость определяют в соответствии с методикой SCAN-CM 15:99, в которой применяют раствор этилендиаминового комплекса меди, которая известна специалисту в данной области техники, и которая может быть осуществлена на имеющихся в продаже устройствах, таких как устройство Auto PulpIVA PSLRheotek, которое поставляет компания PSL-Rheotek.[0019] The rheological properties of known lyocell spinning solutions are not compatible with the requirements of high speed fiber filament production. For example, an unacceptable number of fiber breaks has been observed with spinning solution compositions known for the manufacture of staple fibers. It has been found that this problem is overcome by the use of a cellulosic starting material having a broader molecular weight distribution than previously described materials, namely mixing from 5 to 30 wt. %, preferably from 10 to 25 wt. % cellulose, having a viscosity measured by SCAN in the range from 450 to 700 ml/g, and from 70 to 95 wt. %, preferably from 75 to 90 wt. % pulp having a SCAN viscosity in the range of 300 to 450 ml/g, the two fractions having a SCAN viscosity difference of 40 ml/g or more, preferably 100 ml/g or more. The SCAN-measured viscosity is determined according to the SCAN-CM 15:99 method, which uses an ethylenediamine copper complex solution, which is known to the person skilled in the art, and which can be carried out on commercially available devices, such as the Auto PulpIVA PSLRheotek device, supplied by PSL-Rheotek.

[0020] Для получения такого целлюлозного исходного материала (например, из древесной массы) в целях достижения требуемой молекулярной полидисперсности могут быть использованы смеси исходных материалов различных типов. Оптимальные соотношения смесей будут зависеть от фактической молекулярной массы каждого компонента смеси, условий изготовления волокон и конкретных требований продукту, представляющему собой волоконную нить. В качестве альтернативы, требуемая полидисперсность целлюлозы также может быть получена, например, в течение изготовления древесной массы посредством смешивания перед высушиванием. Это могло бы устранить необходимость тщательного наблюдения смешивания исходных материалов древесной массы в течение изготовления лиоцелла.[0020] To obtain such cellulosic starting material (for example, from wood pulp) in order to achieve the desired molecular polydispersity, mixtures of various types of starting materials can be used. Optimum blend ratios will depend on the actual molecular weight of each component of the blend, fiber fabrication conditions, and the specific requirements of the fiber filament product. Alternatively, the desired polydispersity of the cellulose can also be obtained, for example, during the production of wood pulp by mixing before drying. This could eliminate the need for close supervision of the mixing of wood pulp raw materials during the manufacture of lyocell.

[0021] Суммарное содержание целлюлозы в прядильном растворе составляет, как правило, от 10 до 20 мас. %, предпочтительно от 10 до 16 мас. %, например, от 12 до 14 мас. %. Поскольку специалисту в данной области техники известны требуемые компоненты прядильных растворов для лиоцеллового процесса, здесь не считаются необходимыми дополнительные подробные разъяснения компонентов и общего способа изготовления. В данном отношении можно рассмотреть документы US 5,589,125, WO 96/18760, WO 02/18682 и WO 93/19230, которые включены в настоящий документ посредством ссылки.[0021] The total content of cellulose in the spinning solution is usually from 10 to 20 wt. %, preferably from 10 to 16 wt. %, for example, from 12 to 14 wt. %. Since the required components of spinning solutions for the lyocell process are known to the person skilled in the art, further detailed explanations of the components and the general method of manufacture are not deemed necessary here. In this regard, reference may be made to US 5,589,125, WO 96/18760, WO 02/18682 and WO 93/19230, which are incorporated herein by reference.

[0022] Чтобы дополнительно регулировать способ в соответствии с настоящим изобретением, оказывается предпочтительным применение высоких уровней наблюдения и регулирования процесса для обеспечения однородности композиции прядильного раствора. Это может включать измерение в режиме реального времени композиции/давления/температуры прядильного раствора, измерение в режиме реального времени содержания твердых частиц, измерение в режиме реального времени прядильного раствора распределение температуры в струях/соплах и регулярные автономные перекрестные проверки.[0022] In order to further control the method in accordance with the present invention, it is preferable to use high levels of monitoring and control of the process to ensure uniformity of the dope composition. This may include real-time dope composition/pressure/temperature measurement, real-time solids content measurement, real-time dope dope temperature distribution in the jets/nozzles, and regular offline cross checks.

[0023] Кроме того, оказывается предпочтительным регулирование и, если это необходимо, улучшение качества лиоцеллового прядильного раствора, используемого согласно настоящему изобретению, поскольку содержание крупных частиц может приводить к неприемлемым разрывам индивидуальных волокон в процессе их изготовления. Примеры таких частиц представляют собой примеси, такие как песок и т.д., а также гелевые частицы, содержащие недостаточно растворенную целлюлозу. Один вариант сокращения до минимума содержания таких твердых примесей представляют собой процессы фильтрации. Многостадийная фильтрация прядильного раствора представляет собой оптимальный способ сокращения до минимума содержания твердых примесей. Специалист в данной области техники понимает, что для волокон меньшей линейной плотности требуются фильтры с меньшим размером отверстий. Как правило, например, глубинная фильтрация с абсолютной задерживающей способностью около 20 микрон оказалась эффективной для волокон с линейной плотностью 1,3 децитекс. Абсолютная задерживающая способность 15 микрон является предпочтительной для волокон с меньшей линейной плотностью. Устройства и технологические параметры для осуществления фильтрации известны специалисту в данной области техники.[0023] In addition, it is preferable to control and, if necessary, improve the quality of the lyocell spinning solution used according to the present invention, since the content of large particles can lead to unacceptable breaks in individual fibers during their manufacture. Examples of such particles are impurities such as sand, etc., as well as gel particles containing insufficiently dissolved cellulose. One option for minimizing such particulate matter is through filtration processes. Multi-stage spinning dope filtration is the best way to minimize solids content. One of ordinary skill in the art will appreciate that lower densities require filters with smaller apertures. As a rule, for example, depth filtration with an absolute retention of about 20 microns has been effective for fibers with a linear density of 1.3 decitex. An absolute retention of 15 microns is preferred for fibers with a lower linear density. Devices and technological parameters for the implementation of filtration are known to the person skilled in the art.

Кроме того, было обнаружено, что является подходящим регулирование вязкости прядильного раствора в диапазоне от 500 до 1350 Па⋅с, которую измеряют при скорости сдвига 1,2 с-1 и температуре 110°С.In addition, it has been found suitable to control the viscosity of the spinning dope in the range of 500 to 1350 Pa.s, which is measured at a shear rate of 1.2 s -1 and a temperature of 110°C.

[0024] Температура прядильного раствора в течение его изготовления, как правило, находится в диапазоне от 105 до 120°С, предпочтительно от 105 до 115°С. Перед осуществлением прядения/экструзии раствора, необязательно после фильтрации, раствор нагревают до более высокой температуры, составляющей, как правило, от 115 до 135°С, предпочтительно от 120 до 130°С, с применением способов и устройств, известных специалисту в данной области техники. Этот способ вместе со стадией фильтрации увеличивает гомогенность прядильного раствора после его первоначального изготовления в целях получения прядильного раствора (иногда называемого термином «прядильная масса»), подходящего для экструзии через прядильные сопла. Затем этот прядильный раствор, предпочтительно перед экструзией/прядением, доводят до температуры, составляющей от 110°С до 135°С, предпочтительно от 115°С до 135°С, в процессе, который может включать стадии промежуточного охлаждения и нагревания, а также стадии выдерживания (стадии, на которых прядильный раствор выдерживают при заданной температуре в течение определенного времени). Такие способы известны специалисту в данной области техники.[0024] the Temperature of the spinning solution during its manufacture, as a rule, is in the range from 105 to 120°C, preferably from 105 to 115°C. Prior to spinning/extrusion of the solution, optionally after filtration, the solution is heated to a higher temperature, typically 115 to 135°C, preferably 120 to 130°C, using methods and apparatus known to the person skilled in the art. . This process, together with a filtration step, increases the homogeneity of the dope after it has been initially made in order to obtain a dope (sometimes referred to as "spinning stock") suitable for extrusion through spinning nozzles. This dope is then, preferably before extrusion/spinning, brought to a temperature of 110°C to 135°C, preferably 115°C to 135°C, in a process which may include intermediate cooling and heating steps, as well as steps holding (stages in which the spinning solution is kept at a given temperature for a certain time). Such methods are known to the person skilled in the art.

• Экструзия волокон• Fiber extrusion

[0025] Было обнаружено, что однородность и консистенция потока прядильного раствора через каждое отверстие сопла прядильного механизма дополнительно улучшает процесс и способствует выполнению требований к качеству индивидуальных целлюлозные волокна, а также, в свою очередь, требований к качеству многоволоконных нитей. Это является особенно актуальным с учетом очень высоких производственных скоростей, требуемых для изготовления волокон и волоконных нитей и находящихся в диапазоне от 200 м/мин и выше. В соответствии с настоящим изобретением, могут быть достигнуты скорости изготовления, составляющие 200 м/мин и выше, например, 400 м/мин или более, предпочтительно 700 м/мин или более и даже вплоть до 1000 м/мин или более. Подходящие диапазоны составляют от 200 до 1500 м/мин, например, от 400 до 1000 м/мин или от 700 до 1000 м/мин, включая диапазоны, например, от 700 до 1500 м/мин.[0025] It has been found that the uniformity and consistency of the dope flow through each spinning nozzle opening further improves the process and helps to meet the quality requirements of individual cellulosic fibers, and in turn the quality requirements of multifilament filaments. This is particularly relevant in view of the very high production speeds required to make fibers and filaments, in the range of 200 m/min and higher. According to the present invention, production speeds of 200 m/min or more, such as 400 m/min or more, preferably 700 m/min or more, and even up to 1000 m/min or more, can be achieved. Suitable ranges are 200 to 1500 m/min, eg 400 to 1000 m/min, or 700 to 1000 m/min, including ranges, eg 700 to 1500 m/min.

[0026] Каждый элемент прядильного механизма, который используют для экструзии лиоцеллового прядильного раствора, имеет некоторое число отверстий сопел, соответствующее числу волокон, требуемых для непрерывной волоконной нити. Множество нитей можно экструдировать посредством единой струи, объединяя множество элементов прядильного механизма в единый планшет прядильного механизма, например, как описано в документе WO 03014429 А1, включенном в настоящий документ посредством ссылки.[0026] Each element of the spinning mechanism, which is used to extrude the lyocell dope, has a number of nozzle holes corresponding to the number of fibers required for a continuous fiber thread. A plurality of filaments can be extruded with a single jet by combining a plurality of spinning mechanism elements into a single spinning mechanism plate, for example as described in WO 03014429 A1, incorporated herein by reference.

[0027] Число отверстий сопел для каждой волоконной нити может быть выбрано в зависимости от заданного типа нити, но это число, как правило, находится в диапазоне от 10 до 300, предпочтительно от 20 до 200, например, от 30 до 150.[0027] The number of nozzle openings for each filament may be selected depending on the desired filament type, but the number is typically in the range of 10 to 300, preferably 20 to 200, such as 30 to 150.

[0028] Однородность потока прядильного раствора может быть улучшена посредством обеспечения надлежащего регулирования температуры внутри прядильного механизма и индивидуальных сопел. Оказывается предпочтительным, что в течение прядения изменчивость температуры внутри сопел (а также между соплами) является минимально возможной и предпочтительно составляет ±2°С или менее. Это может быть достигнуто посредством обеспечения прямого нагревания прядильного механизма и индивидуальных сопел последовательно в различных зонах в целях обеспечения компенсации любых локальных различий температуры прядильного раствора и осуществления точного регулирования температуры прядильного раствора в процессе его экструзии из каждого сопла прядильного механизма. Примеры таких приспособлений для регулирования температуры раскрыты в документах WO 02/072929 и WO 01/81662,[0028] The uniformity of the flow of the spinning solution can be improved by providing proper temperature control within the spinning mechanism and individual nozzles. It turns out to be preferable that during spinning the temperature variability within the nozzles (as well as between the nozzles) is as low as possible and preferably ±2° C. or less. This can be achieved by providing direct heating of the spinning mechanism and individual nozzles in succession in different zones in order to compensate for any local differences in the temperature of the spinning solution and to control precisely the temperature of the spinning solution during its extrusion from each nozzle of the spinning mechanism. Examples of such temperature control devices are disclosed in WO 02/072929 and WO 01/81662,

[0029] Профили сопел прядильного механизма предпочтительно предназначены для увеличения до максимума плавного ускорения потока прядильного раствора через сопло при одновременном сокращении до минимума перепада давления. Основные конструктивные признаки сопла включают, но не ограничиваются этим, гладкую поверхность впуска и острые края на выпуске сопла.[0029] The profiles of the nozzles of the spinning mechanism are preferably designed to maximize the smooth acceleration of the flow of the spinning solution through the nozzle while minimizing the pressure drop. The main design features of a nozzle include, but are not limited to, a smooth inlet surface and sharp edges at the nozzle outlet.

• Первоначальное охлаждение• Initial cooling

[0030] После выхода из прядильных сопел индивидуальные волокна, как правило, подвергают процессу охлаждения, обычно с применением воздушного потока. Соответственно, оказывается предпочтительным охлаждение волокон на этой стадии посредством применения принудительного воздушного потока, предпочтительно регулируемого поперечного потока в воздушном зазоре. Принудительный воздушный поток должен иметь регулируемую влажность в целях достижения желательного охлаждающего эффекта без неблагоприятного воздействия на качество волокон. Подходящие значения влажности известны специалисту в данной области техники. Однако непосредственное применение известных процедур изготовления лиоцелловых штапельных волокон на этой стадии не работает, поскольку для этого бы потребовался, учитывая высокую скорость изготовления волокон, очень длинный воздушный зазор (превышающий 200 мм). Однако такой воздушный зазор не может быть реализован, поскольку индивидуальные волокна в процессе движения будут соприкасаться, что приводит к склеиванию волокон и неудовлетворительному качеству продукта. По той же причине было обнаружено, что проблемы может создавать высокая скорость описанных поперечных воздушных потоков для изготовления штапельных волокон. Кроме того, требуется более высокая однородность и консистенция растяжения для волоконных продуктов по сравнению со штапельными волокнами.[0030] After exiting the spinning nozzles, the individual fibers are typically subjected to a cooling process, typically using an air stream. Accordingly, it is preferred to cool the fibers at this stage by using forced airflow, preferably controlled crossflow in the air gap. The forced airflow must be humidity controlled in order to achieve the desired cooling effect without adversely affecting fiber quality. Suitable humidity values are known to the person skilled in the art. However, the direct application of known procedures for the manufacture of lyocell staple fibers at this stage does not work, because this would require, given the high speed of fiber production, a very long air gap (exceeding 200 mm). However, such an air gap cannot be realized, since the individual fibers will touch during the movement, which leads to the adhesion of the fibers and unsatisfactory product quality. For the same reason, it has been found that the high velocity of the described transverse air currents for the production of staple fibers can create problems. In addition, higher uniformity and tensile consistency is required for fiber products compared to staple fibers.

[0031] Таким образом, настоящее изобретение предлагает новое средство для регулирования способа изготовления волокон в целях выполнения требований качества изготовления волоконных нитей.[0031] Thus, the present invention provides a new means for adjusting the method of manufacturing fibers in order to fulfill the quality requirements for manufacturing fiber filaments.

[0032] Например, в документе WO 03014436 А1, включенном в настоящий документ посредством ссылки, раскрыта подходящая конфигурация поперечного воздушного потока. Однородное оказывается предпочтительным охлаждение волокон по всей длине воздушного зазора.[0032] For example, WO 03014436 A1, incorporated herein by reference, discloses a suitable cross-airflow configuration. Homogeneous cooling of the fibers is preferred over the entire length of the air gap.

[0033] Как отмечено выше, не могут быть реализованы более длинные воздушные зазоры, которые можно было бы считать необходимыми в соответствии с общим пониманием процесса прядения, в частности, принимая во внимание высокие скорости изготовления. Однако было обнаружено, что может быть успешно использованы воздушные зазоры большей длины, чем те, которые обычно используются для изготовления штапельных волокон, и эта длина составляет, например, приблизительно от 40 до 130 мм. Предпочтительно воздушный зазор находится в диапазоне от 40 до 120 мм, например, от 50 до 100 мм. Согласно вариантам осуществления с этим может сочетаться увеличенное расстояние между волокнами на поверхности прядильного механизма (составляющее приблизительно в два раза больше, чем расстояние между соплами, используемое для изготовления лиоцелловых штапельных волокон). Такая конфигурация оказалась благоприятной для изготовления волокон. Таким образом, увеличение расстояния между волокнами уменьшает возможность соприкосновения волокон и обеспечивает достижение требуемого однородного охлаждения волокон.[0033] As noted above, longer air gaps that might be considered necessary in accordance with the general understanding of the spinning process, in particular, taking into account high manufacturing speeds, cannot be realized. However, it has been found that longer air gaps than those commonly used to make staple fibers can be successfully used, and this length is, for example, about 40 to 130 mm. Preferably the air gap is in the range of 40 to 120 mm, for example 50 to 100 mm. In embodiments, this can be combined with increased fiber spacing on the spinner surface (approximately twice the nozzle spacing used to make lyocell staple fibers). This configuration proved to be favorable for the manufacture of fibers. Thus, increasing the distance between the fibers reduces the possibility of contact between the fibers and ensures that the required uniform cooling of the fibers is achieved.

[0034] Скорости поперечных воздушных потоков предпочтительно являются значительно меньше, чем скорости, используемые для изготовления лиоцелловых штапельных волокон. Подходящие значения составляют от 0,5 до 3 м/с, предпочтительно от 1 до 2 м/с. Значения влажности могут находиться в диапазоне от 0,5 до 10 г воды на 1 кг воздуха, например, от 2 до 5 г воды на 1 кг воздуха. Температуру воздуха предпочтительно регулируют на уровне ниже 25°С, например, ниже 20°С.[0034] The transverse air flow rates are preferably significantly less than those used to make lyocell staple fibers. Suitable values are from 0.5 to 3 m/s, preferably from 1 to 2 m/s. Humidity values can range from 0.5 to 10 g of water per 1 kg of air, for example, from 2 to 5 g of water per 1 kg of air. The air temperature is preferably controlled below 25°C, for example below 20°C.

• Первоначальная коагуляция волокон• Initial fiber coagulation

[0035] После выхода из сопел прядильного механизма и охлаждения в воздушном зазоре изготовленные волокна должны быть подвергнуты обработке для дополнительного инициирования коагуляции. Это достигается посредством введения индивидуальных волокон в коагуляционную ванну, также называемую термином «прядильная ванна».[0035] After leaving the nozzles of the spinning mechanism and cooling in the air gap, the produced fibers must be processed to further initiate coagulation. This is achieved by introducing the individual fibers into a coagulation bath, also referred to as a "spinning bath".

Было обнаружено, что в целях достижения высокой степени однородности качества продукта эта дополнительная первоначальная коагуляция волокон предпочтительно должна происходить в пределах узкого диапазона, т.е. лишь при незначительной изменчивости, предпочтительно в одной и той же точке.It has been found that in order to achieve a high degree of uniformity in product quality, this additional initial coagulation of the fibers should preferably take place within a narrow range, i.e. only with slight variability, preferably at the same point.

Было обнаружено, что традиционные конструкции прядильной ванны часто не являются подходящими для этой цели, потому что гидродинамические силы вследствие высокой скорости изготовления волокон (превышающей приблизительно 400 м/мин) возмущают поверхность ванны, приводя к неоднородной первоначальной коагуляции (и к переменному размеру воздушного зазора), а также вызывают потенциальное склеивание волокон и другие повреждения. Было определено, что в случае таких проблем оказывается предпочтительным применение неглубоких прядильных ванн, имеющих глубину менее 50 мм.It has been found that traditional spin bath designs are often not suitable for this purpose because hydrodynamic forces due to high fiber production speeds (in excess of about 400 m/min) perturb the bath surface, resulting in a non-uniform initial coagulation (and variable air gap size) and also cause potential fiber bonding and other damage. In the event of such problems, it has been found to be preferable to use shallow spinning baths having a depth of less than 50 mm.

[0036] Такие прядильные ванны раскрыты, например, в документе WO 03014432 А1, который включен в настоящий документ посредством ссылки и описывает неглубокие прядильные ванны с глубиной в диапазоне от 5 до 40 мм, предпочтительно от 5 до 30 мм, предпочтительнее от 10 до 20 мм. Применение таких неглубоких прядильных ванн позволяет регулировать точку контакта спряденных волокон с коагуляционным раствором в прядильной ванне, и в результате этого предотвращаются проблемы, которые могут возникать в случае применения прядильных ванн традиционной глубины.[0036] Such spinning baths are disclosed, for example, in WO 03014432 A1, which is incorporated herein by reference and describes shallow spinning baths with a depth in the range of 5 to 40 mm, preferably 5 to 30 mm, preferably 10 to 20 mm. The use of such shallow spinning baths makes it possible to adjust the point of contact of the spinning fibers with the coagulation solution in the spinning bath, and as a result, the problems that can occur with conventional depth spinning baths are avoided.

[0037] Кроме того, было обнаружено, что качество волокон также может быть улучшено, если концентрация аминоксида в прядильной ванне установлена на менее высоком уровне, чем концентрация, обычно используемая в изготовлении лиоцелловых волокон. Было обнаружено, что качество волокон улучшается, если в прядильной ванне концентрация аминоксида составляет ниже 25 мас. %, предпочтительнее ниже 20 мас. %, еще предпочтительнее предпочтительно ниже 15 мас. %. Предпочтительные диапазоны для концентрации аминоксида составляют от 5 до 25 мас. %, например, от 8 до 20 мас. % или от 10 до 15 мас. %. Это значительно ниже диапазона, описанного для изготовления лиоцелловых штапельных волокон. Чтобы обеспечить сохранение такой низкой концентрации аминоксида, оказывается предпочтительным непрерывное наблюдение композиции прядильной ванны, таким образом, что, например, регулирование концентрации может быть осуществлено посредством добавления воды и/или посредством избирательного удаления избытка аминоксида.[0037] In addition, it has been found that the quality of the fibers can also be improved if the concentration of amine oxide in the spin bath is set to a level lower than the concentration commonly used in the manufacture of lyocell fibers. It has been found that fiber quality improves if the amine oxide concentration in the spinning bath is below 25% by weight. %, preferably below 20 wt. %, even more preferably below 15 wt. %. Preferred ranges for the concentration of amine oxide are from 5 to 25 wt. %, for example, from 8 to 20 wt. % or from 10 to 15 wt. %. This is well below the range described for the manufacture of lyocell staple fibers. To ensure that such a low concentration of amine oxide is maintained, continuous monitoring of the spinning bath composition is preferred, so that, for example, concentration adjustment can be carried out by adding water and/or by selectively removing excess amine oxide.

Температура этой прядильной ванны, как правило, находится в диапазоне от 5 до 30°С, предпочтительно от 8 до 16°С.The temperature of this spinning bath, as a rule, is in the range from 5 to 30°C., preferably from 8 to 16°C.

[0038] Аналогично описанным выше предпочтительным вариантам осуществления для прядильного раствора, оказывается возможной высокоточная фильтрация раствора прядильной ванны в целях сокращения до минимума потенциального повреждения вновь образующихся тонких волокон нежелательными твердыми примесями в прядильной ванне. Это особенно важно при очень высоких скоростях изготовления, превышающих 700 м/мин.[0038] Similar to the preferred spinning dope embodiments described above, highly precise filtration of the dope dope solution is possible in order to minimize potential damage to newly formed fine fibers by undesired solids in the spin dope. This is especially important at very high production speeds in excess of 700 m/min.

[0039] В прядильной ванне индивидуальные волокна целевой конечной нити собирают вместе и сплетают в первоначальный многоволоконный жгут посредством выпуска из прядильной ванны, которая, как правило, имеет кольцеобразный выход, который собирает волокна вместе, а также служит регулированию количества раствора прядильной ванны, выходящего из ванны вместе с волоконным жгутом. Подходящие конфигурации известны специалисту в данной области техники. Форма, а также выбор материала для кольцеобразного выхода влияет на натяжение, прилагаемое к волоконным жгутам, поскольку по меньшей мере некоторые из волокон находятся в контакте с кольцеобразный выходом. Специалисту в данной области техники известны подходящие материалы и формы для этих выходов из прядильной ванны в целях сокращения до минимума любого отрицательного воздействия на волоконный жгут.[0039] In the spin bath, the individual fibers of the target final filament are gathered together and spun into an initial multifilament tow by tapping from the spin bath, which typically has an annular outlet that collects the fibers together and also serves to control the amount of spin bath solution exiting from the spin bath. baths together with a fiber bundle. Suitable configurations are known to the person skilled in the art. The shape as well as the choice of material for the annular outlet affects the tension applied to the fiber tows, since at least some of the fibers are in contact with the annular outlet. The person skilled in the art will be aware of suitable materials and shapes for these spinning bath exits in order to minimize any adverse effect on the fiber tow.

[0040] Соответственно, согласно предпочтительному варианту осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением способ включает стадии изготовления прядильного раствора, подходящего для лиоцеллового процесса и содержащего от 10 до 15 мас. %, предпочтительно от 12 до 14 мас. % целлюлозы, причем целлюлоза представляет собой описанной выше смеси типов целлюлозы, имеющих различные значения измеренной методом SCAN вязкости. Кроме того, этот способ включает стадию экструзии прядильного раствора через экструзионные сопла при сохранении изменчивости температуры через экструзионные сопла в диапазоне ±2°С или менее. Изготовленные таким способом волокна подвергают первоначальному охлаждению, как описано выше, после чего осуществляют первоначальную коагуляцию получаемых в результате этого волокон в коагуляционной ванне (прядильной ванне), имеющей глубину, составляющую менее чем 50 мм, предпочтительно от 5 до 40 мм, предпочтительнее от 10 до 20 мм.[0040] Accordingly, according to a preferred embodiment of the method in accordance with the present invention, the method includes the steps of making a spinning solution suitable for the lyocell process and containing from 10 to 15 wt. %, preferably from 12 to 14 wt. % cellulose, and cellulose is a mixture of types of cellulose described above, having different values measured by the SCAN method of viscosity. In addition, this method includes the step of extruding the spinning solution through the extrusion nozzles while maintaining the temperature variability through the extrusion nozzles in the range of ±2° C. or less. The fibers produced in this way are subjected to an initial cooling as described above, after which the resulting fibers are initially coagulated in a coagulation bath (spinning bath) having a depth of less than 50 mm, preferably from 5 to 40 mm, preferably from 10 to 20 mm.

[0041] Композиция коагуляционного раствора, используемого в этой коагуляционной ванне, содержит аминоксид, концентрация которого составляет 23 мас. % или менее, предпочтительнее ниже 20 мас. % и еще предпочтительнее ниже 15 мас. %. Регулирование содержания этого аминоксида может быть достигнуто посредством избирательного удаления аминоксида и/или посредством добавления свежей воды для сохранения концентрации в предпочтительных диапазонах.[0041] The composition of the coagulation solution used in this coagulation bath contains an amine oxide, the concentration of which is 23 wt. % or less, preferably below 20 wt. % and more preferably below 15 wt. %. Control of this amine oxide can be achieved by selectively removing the amine oxide and/or by adding fresh water to keep the concentration within the preferred ranges.

[0042] Такой способ обеспечивает, что могут быть получены волокна, имеющие высокое качество и особенно высокую однородность, которые, в частности, поступают в коагуляционную ванну таким образом, чтобы обеспечивать однородную коагуляцию и, таким образом, однородные свойства волокон. Кроме того, согласно вариантам осуществления способа, описанного выше, оказывается предпочтительным регулирование расстояния между индивидуальными волокнами при экструзии, например, посредством применения большего расстояния между соплами по сравнению со стандартными способами изготовления лиоцеллового штапельного волокна, как подробно описано ниже. Указанные предпочтительные технологические параметры и условия допускают, как указано в настоящем документе, изготовление лиоцелловых волокон, имеющих высокую однородность, при одновременном обеспечении желательных высоких скоростей производства (скоростей прядения, составляющих 200 м/мин или более, предпочтительнее 400 м/мин или более и согласно вариантам осуществления достигающих высоких уровней 700 м/мин или более). В этом контексте настоящее изобретение также обеспечивает непрерывное и долгосрочное изготовление целлюлозных лиоцелловых волокон и соответствующих нитей, поскольку технологические параметры и условия, которые разъясняются выше, предотвращают разрыв волокон и другие помехи, для устранения которых потребовалась бы приостановка изготовления волокон и нитей.[0042] This method ensures that fibers of high quality and particularly high uniformity can be obtained, which in particular enter the coagulation bath in such a way as to ensure uniform coagulation and thus uniform fiber properties. In addition, according to embodiments of the method described above, it is preferable to control the distance between individual fibers during extrusion, for example, by using a larger distance between nozzles compared to standard methods for making lyocell staple fiber, as described in detail below. These preferred processing parameters and conditions allow, as described herein, the production of lyocell fibers having high uniformity while achieving the desired high production speeds (spinning speeds of 200 m/min or more, preferably 400 m/min or more and according to embodiments reaching high levels of 700 m/min or more). In this context, the present invention also provides continuous and long-term production of cellulosic lyocell fibers and related yarns, since the process parameters and conditions as explained above prevent fiber breakage and other disturbances that would require the suspension of the production of fibers and yarns.

• Растяжение волокон• Stretching fibers

[0043] После выхода из прядильной ванны многоволоконные жгуты принимают, как правило, посредством направляющего ролика, который направляет жгут, из которого будет получена конечная нить, на последующие технологические стадии, такие как промывание, высушивание и намотка. В течение этой стадии предпочтительно не происходит растяжение волоконного жгута. Расстояние между выходом из прядильной ванны и контактом с направляющим роликом может быть выбрано согласно необходимости, и оказались подходящими расстояния, составляющие от 40 до 750 мм, например, от 100 до 400 мм. Было обнаружено, что эта технологическая стадия может обеспечивать дополнительные варианты для регулирования и воздействия на качество продукта. На этой технологической стадии можно регулировать, например, кристаллическую структуру волокон и в результате этого обеспечивать желательные свойства нитей из непрерывных лиоцелловых волокон. Как указано выше и можно вывести из условий пункта 1 формулы изобретения, успех на этой технологической стадии оказался тесно связанным с реологией и консистенцией прядильного раствора, подвергаемого экструзии из сопел, как описано выше.[0043] After exiting the spinning bath, the multifilament tows are received, typically by means of a guide roller, which guides the tow from which the final filament will be obtained, to subsequent processing steps such as washing, drying and winding. During this stage, preferably no stretching of the fiber tow occurs. The distance between the exit from the spinning bath and the contact with the guide roller can be chosen according to need, and distances of 40 to 750 mm, for example 100 to 400 mm, have proven to be suitable. It has been found that this process step may provide additional options for controlling and influencing product quality. In this process step, for example, the crystal structure of the fibers can be controlled and as a result, the desired properties of filaments of continuous lyocell fibers can be achieved. As indicated above, and can be deduced from the conditions of claim 1, the success of this process step has been found to be closely related to the rheology and consistency of the dope extruded from the nozzles as described above.

[0044] Как указано выше, приспособление, такое как направляющий ролик, принимает волокна, собирает их с образованием первоначальной нити и направляет полученную таким способом нить на последующие технологические стадии. В соответствии с настоящим изобретением оказывается предпочтительным, что максимальное натяжение, прилагаемое к волоконному жгуту в точке контакта волоконного жгута (нити) с направляющим роликом составляет (4,2 × число волокон/линейная плотность волокон)0,69 (сН) или менее. Это натяжение означает натяжение, приложенное к волокнам/волоконному жгуту от точки выхода из прядильных сопел до первой точки контакта, например, с направляющим роликом, присутствующим после стадии коагуляции. Приведенная выше формула определяет в качестве иллюстрации, что максимальное натяжение, например, для волоконного жгута из 60 волокон с линейной плотностью нити 80 дтекс (индивидуальные волокна имеют линейную плотность 1,33 дтекс) составляет, соответственно, (4,2×60:1,33)0,69=37,3 сН.[0044] As mentioned above, a tool, such as a guide roller, receives the fibers, collects them to form the original filament, and directs the filament thus obtained to subsequent processing steps. In accordance with the present invention, it is preferred that the maximum tension applied to the fiber tow at the point of contact of the fiber tow (thread) with the guide roller is (4.2 × number of fibers / linear density of fibers) 0.69 (cN) or less. This tension means the tension applied to the fibers/fiber tow from the exit point of the spinning nozzles to the first point of contact, for example with a guide roller present after the coagulation step. The above formula determines, by way of illustration, that the maximum tension for, for example, a tow of 60 fibers with a denier of 80 dtex (individual fibers have a denier of 1.33 dtex) is respectively (4.2×60:1, 33) 0.69 \u003d 37.3 cN.

[0045] Посредством сохранения такого определенного максимального натяжения может быть обеспечено предотвращение разрыва волокон и, таким образом, получение высококачественных нитей. Кроме того, это способствует обеспечению того, что способ изготовления волокон может быть беспрепятственно осуществлен в течение требуемого времени. Специалист в данной области техники понимает, что натяжение, упомянутое в настоящем документе, представляет собой натяжение, которое подлежит измерению с применением образцов, отбираемых в ходе всего процесса, с помощью трехвалкового тензометра Schmidt ЕТВ-100. Натяжение, измеряемое для волокон и волоконных жгутов в заданной точке контакта, указанной в настоящем документе, с применением описанных в нем технологических параметров в контексте настоящего изобретения, может быть использовано для регулирования качества продукта и устойчивости процесса, в частности, посредством регулирования композиции прядильного раствора, глубины прядильной ванны и композиции раствора в прядильной ванне (коагуляционной ванне), скорости поперечного потока воздуха, а также конструкции прядильного механизма, включая конструкцию сопло и расстояние между соплами, в целях регулирования значений натяжения на уровнях, соответствующих уравнению, приведенному выше.[0045] By maintaining such a certain maximum tension, the fibers can be prevented from breaking and thus high quality yarns can be obtained. In addition, it helps to ensure that the fiber manufacturing process can be carried out smoothly within the required time. One skilled in the art will appreciate that the tension referred to herein is the tension to be measured using samples taken throughout the process using a Schmidt ETB-100 three-roll strain gauge. The tension measured for fibers and fiber tows at a given point of contact specified in this document, using the technological parameters described therein in the context of the present invention, can be used to control product quality and process stability, in particular by controlling the composition of the spinning dope, the depth of the spinning bath and the composition of the solution in the spinning bath (coagulation bath), the speed of the cross-flow of air, as well as the design of the spinning mechanism, including the design of the nozzle and the distance between the nozzles, in order to control the tension values at the levels corresponding to the equation above.

• Промывание волокон• Fiber washing

[0046] Поскольку волокна после первоначальной коагуляции и охлаждения все еще содержат аминоксид, полученные волокна и/или нити, как правило, подвергают промыванию. Вновь изготовленные нити можно отмывать от аминоксида, используя противоположно направленный поток деминерализованной воды или другой подходящей жидкости, как правило, при температуре от 70 до 80°С. Как и в случае предшествующих технологических стадий, было обнаружено, что традиционные технологии промывания, например, с применением лотков, могут создавать проблемы, учитывая высокие скорости изготовления, превышающие приблизительно 400 м/мин. Кроме того, однородное нанесение промывочного раствора на каждое индивидуальное волокно является предпочтительным для получения высококачественного продукта. В то же время минимальный контакт между тонкими волокнами и промываемыми поверхностями является предпочтительным для сохранения целостности волокон и достижения целевых свойств нити. Кроме того, индивидуальные волоконные нити следует промывать в непосредственной близости друг от друга, и длина линии должна быть сокращена до минимума, чтобы обеспечить рентабельность процесса. С учетом вышеизложенного было обнаружено, что предпочтительный способ промывания включает следующие условия, присутствующие индивидуально или в сочетании:[0046] Because the fibers still contain amine oxide after initial coagulation and cooling, the resulting fibers and/or filaments are typically washed. The newly made yarns can be washed free of amine oxide using a counter flow of demineralized water or other suitable liquid, typically at a temperature of 70 to 80°C. As with the prior process steps, it has been found that conventional washing techniques, such as trays, can be problematic given high production speeds in excess of about 400 m/min. In addition, uniform application of the wash solution to each individual fiber is advantageous in order to obtain a high quality product. At the same time, minimal contact between the fine fibers and the surfaces to be washed is preferred in order to maintain the integrity of the fibers and achieve the desired properties of the yarn. In addition, the individual fibers should be washed in close proximity to each other and the length of the line should be reduced to a minimum in order to make the process cost-effective. In view of the foregoing, it has been found that the preferred washing method includes the following conditions, present alone or in combination:

[0047] Промывание предпочтительно осуществляют с применением ряда приводных роликов, и в отношении каждой нити индивидуально осуществляют ряд стадий пропитывания промывочным раствором/удаления раствора.[0047] Washing is preferably carried out using a series of driven rollers, and each strand is individually subjected to a series of washing solution impregnation/solution removal steps.

[0048] Оказалось благоприятным обеспечение однородного удаления прядильного раствора из каждой волоконной нити без повреждения тонких волокон после каждой стадии пропитывания промывочным раствором. Это может быть достигнуто, например, посредством соответствующим образом сконструированных и расположенных направляющих стержней. Направляющие стержни могут иметь, например, матовое хромирование. Направляющие стержни допускают малое расстояние между волоконными нитями (приблизительно 3 мм), надлежащий контакт с волокнами для обеспечения однородного удаления раствора и низкое натяжение в целях сокращения до минимума повреждения волокон.[0048] It has proven to be advantageous to ensure uniform removal of spinning solution from each fiber strand without damaging the fine fibers after each step of soaking with the wash solution. This can be achieved, for example, by suitably designed and positioned guide rods. The guide rods can, for example, be matt chrome plated. The guide rods allow a short distance between the fibers (approximately 3 mm), proper contact with the fibers to ensure uniform removal of the solution, and low tension to minimize damage to the fibers.

[0049] Необязательно может быть включена стадия щелочного промывания для увеличения эффективности удаления остаточного растворителя из волокон.[0049] An alkaline washing step may optionally be included to increase the efficiency of removing residual solvent from the fibers.

[0050] Используемый промывочный раствор (после первого направляющего стержня), как правило, имеет концентрацию аминоксида, составляющую от 10 до 30%, предпочтительно от 18 до 20% перед возвратом на регенерацию растворителя.[0050] The wash solution used (after the first guide rod) typically has an amine oxide concentration of 10 to 30%, preferably 18 to 20%, before being returned to solvent recovery.

[0051] Может быть нанесен мягкий аппрет для упрощения последующей обработки. Типы и способы его нанесения известны специалистам в данной области техники. Например, оказалась эффективной конструкция, содержащая смазывающий ролик, наносящий приблизительно 1% аппрета на волокна, за которым следует прижимной ролик для регулирования натяжения нити, вводимой в сушилку.[0051] A soft finish may be applied to simplify post-processing. The types and methods of its application are known to those skilled in the art. For example, a lubrication roller that applies approximately 1% sizing to the fibres, followed by a pinch roller to control the tension of the yarn introduced into the dryer, has proved effective.

• Высушивание нитей• Drying threads

[0052] И в этом случае надлежащее регулирование этой стадии способствуют развитию оптимальных свойств нитей и сокращению до минимума потенциального повреждения волокон. Высушивающие приспособления, а также параметры высушивания известны специалисту в данной области техники. Предпочтительные варианты осуществления определены следующим образом:[0052] Again, proper control of this stage contributes to the development of optimum yarn properties and minimization of potential fiber damage. Drying devices as well as drying parameters are known to the person skilled in the art. Preferred embodiments are defined as follows:

[0053] Сушилку составляют, например, от 12 до 30 нагреваемых барабанов, имеющих диаметр около 1 м. Индивидуальное регулирование скорости является предпочтительным для обеспечения сохранения низкого и постоянного натяжения волокон, составляющего предпочтительно ниже 10 сН, предпочтительно ниже 6 сН. Расстояние между нитями в процессе высушивания может составлять приблизительно от 2 до 6 мм.[0053] The dryer is composed of, for example, 12 to 30 heated drums having a diameter of about 1 m. Individual speed control is preferred to ensure that the tension of the fibers is kept low and constant, preferably below 10 cN, preferably below 6 cN. The distance between the threads during drying can be approximately 2 to 6 mm.

[0054] Первоначальная температура в сушилке составляет приблизительно 150°С. На более поздних стадиях высушивания технологические температуры могут быть ниже по мере осуществления высушивания.[0054] The initial temperature in the dryer is approximately 150°C. In the later stages of drying, process temperatures may be lower as drying progresses.

[0055] Антистатический агент и/или мягкий аппрет может быть нанесен на волоконные нити после высушивания с применением приспособлений, известных специалистам в данной области техники.[0055] An antistatic agent and/or a soft sizing may be applied to the fiber filaments after drying using tools known to those skilled in the art.

[0056] Дополнительные технологические стадии, например, объединение, текстурирование или переплетение нитей, могут быть осуществлены после высушивания и перед сбором с применением способов, известных специалисту в данной области техники. Если это желательно, мягкий аппрет может быть нанесен на нити перед вышеупомянутыми стадиями.[0056] Additional processing steps, such as bonding, texturing, or weaving the yarns, can be carried out after drying and before collection using methods known to a person skilled in the art. If desired, a soft sizing may be applied to the threads prior to the above steps.

• Сбор нитей• Collection of threads

[0057] Нити могут быть собраны с применением стандартного намоточного оборудования. Подходящий пример представляет собой набор намоточных устройств. Регулирование скорости намоточного устройства используют для тонкой настройки скоростей процессов выше по потоку в целях поддержания низкого и постоянного натяжения нити.[0057] The filaments can be collected using standard winding equipment. A suitable example is a set of winders. Winder speed control is used to fine-tune upstream process speeds to maintain low and constant yarn tension.

[0058] Специалист в данной области техники понимает, что разнообразные модифицирующие вещества, такие как красители, противобактериальные продукты, ионообменные продукты, активный углерод, наночастицы, лосьоны, огнестойкие продукты, суперабсорбенты, пропитывающие агенты, аппретирующие агенты, сшивающие агенты, прививочные агенты, связующие вещества и их смеси могут быть добавлены в течение изготовления прядильного раствора или в промывочной зоне, при том условии, что указанные добавки не нарушают процесс прядения. Это позволяет модифицировать изготавливаемые волокна и нити в целях выполнения индивидуальных требований к продуктам. Специалистам в данной области техники хорошо известны способы добавления таких вышеупомянутых материалов на определенной стадии способа изготовления лиоцелловой волоконной нити. В данном отношении было обнаружено, что многие желательные модифицирующие вещества, которые обычно добавляют на стадии промывания, не будут эффективными в случае обработки волоконных нитей вследствие высокой скорости производственной линии и, следовательно, короткой продолжительности пребывания. В целях введения указанных модифицирующих веществ альтернативный подход заключается в том, чтобы собирать полностью промытые, но невысыхающие волоконные нити и направлять их на последующую обработку в периодическом режиме, где продолжительность пребывания не представляет собой лимитирующий фактор.[0058] One skilled in the art will appreciate that a variety of builders such as dyes, antibacterial products, ion exchange products, active carbon, nanoparticles, lotions, flame retardants, superabsorbents, impregnating agents, sizing agents, crosslinking agents, grafting agents, binders substances and mixtures thereof may be added during the manufacture of the spinning dope or in the washing zone, provided that said additions do not interfere with the spinning process. This allows the fibers and yarns produced to be modified to meet individual product requirements. Those skilled in the art are well aware of methods for adding such aforementioned materials at a certain stage in the process of making a lyocell fiber filament. In this regard, it has been found that many of the desirable builders that are typically added during the washing step will not be effective in the processing of filaments due to the high line speed and therefore short residence time. In order to introduce these builders, an alternative approach is to collect fully washed but non-drying filaments and send them to subsequent processing in a batch mode, where residence time is not a limiting factor.

[0059] Огнестойкие волокна согласно настоящему изобретению могут быть использованы для изготовления последующих изделий, таких как нити, полотна и нетканые материалы. Нити могут содержать различные числа волокон согласно настоящему изобретению, подходящие примеры представляют собой от 10 до 200, например, от 15 до 150, и согласно вариантам осуществления от 25 до 100 волокон. Линейная плотность нити может изменяться в широком диапазоне в зависимости от заданной области применения, и примеры представляют собой линейную плотность в диапазоне от 30 до 150 денье, например, от 50 до 120 денье. Вследствие уникального баланса свойств, таких как высокая механическая прочность и относительно небольшое удлинение при разрыве, высококачественные изделия с высокой устойчивостью размеров могут быть изготовлены с применением волокон согласно настоящему изобретению.[0059] Flame retardant fibers according to the present invention can be used for the manufacture of subsequent products, such as threads, webs and nonwovens. The yarns may contain various numbers of fibers according to the present invention, suitable examples are from 10 to 200, for example from 15 to 150, and in embodiments from 25 to 100 fibers. The linear density of the thread can vary over a wide range depending on the intended application, and examples are linear density in the range from 30 to 150 denier, for example, from 50 to 120 denier. Due to the unique balance of properties such as high mechanical strength and relatively low elongation at break, high quality products with high dimensional stability can be made using the fibers of the present invention.

[0060] Огнестойкие волокна согласно настоящему изобретению могут быть использованы в чистом виде в изготовлении последующих (текстильных) изделий, однако эти волокна также могут быть смешаны с волокнами других типов в целях получения смеси волокон с желательным профилем свойств. В частности, может существовать вариант смешивания огнестойких волокон согласно настоящему изобретению с другими волокнами, если для заданных изделий не требуется высокая степень огнезащитных свойств. Другой вариант представляет собой смешивание огнестойких волокон с высокопрочными волокнами, если являются желательными высокопрочные полотна. В любом случае, показано, что огнестойкое волокно согласно настоящему изобретению обеспечивает надлежащие свойства, как разъясняется выше, также и в смесях с волокнами других типов.[0060] The flame retardant fibers of the present invention can be used in their pure form in the manufacture of subsequent (textile) products, however, these fibers can also be mixed with other types of fibers in order to obtain a mixture of fibers with a desired property profile. In particular, it may be possible to mix the flame retardant fibers according to the present invention with other fibers if a high degree of flame retardant properties is not required for given products. Another option is to blend flame retardant fibers with high tenacity fibers if high tenacity webs are desired. In any event, the flame retardant fiber of the present invention has been shown to provide the proper properties as explained above also when blended with other types of fibers.

[0061] Следующие примеры дополнительно иллюстрируют настоящее изобретение. Примеры[0061] The following examples further illustrate the present invention. Examples

Следующие примеры демонстрируют превосходные свойства огнестойких лиоцелловых волокон согласно настоящему изобретению по сравнению с неогнестойкими вискозными, медноаммиачными и лиоцелловыми волокнами.The following examples demonstrate the superior properties of flame retardant lyocell fibers of the present invention compared to non-flame retardant viscose, copper ammonium and lyocell fibers.

Пример 1 представляет свойства огнестойкого лиоцеллового волокна в соответствии с настоящим изобретением.Example 1 presents the properties of a flame retardant lyocell fiber in accordance with the present invention.

Сравнительные примеры 1-3 представляют свойства вискозного волокна, медноаммиачного волокна и лиоцеллового волокна, соответственно, причем во всех этих волокнах не содержится огнестойкий компонент.Comparative Examples 1-3 represent the properties of viscose fiber, copper ammonium fiber and lyocell fiber, respectively, all of which do not contain a flame retardant component.

Волокна согласно примеру 1 настоящему изобретению были изготовлены следующим образом:The fibers according to example 1 of the present invention were made as follows:

Древесную массу (целлюлоза) пропитывали водным раствором, содержащим 78% N-метилморфолин-N-оксида (NMMO) и небольшие количества стабилизаторов. Полученная в результате суспензия содержала 11,6% целлюлозы, 68% NMMO, 20,4% воды и стабилизатор, представляющий собой гельполимерный электролит (GPE). Древесная масса представляла собой смесь сульфитной и сульфатной целлюлозы. Добавляли огнестойкое вещество (Aflammit KWB, суспензия 20% измельченного Aflammit KWB в водном растворе 50% NMMO), чтобы получить конечный прядильный раствор, избыток воды удаляли из суспензии при перемешивании и нагревании с получением не содержащего волокна целлюлозного раствора, содержащего 12,7% целлюлозы, 73,8% NMMO, 10,7% воды и 2,8% огнестойкого вещества (все процентные значения означают проценты по отношению к полной массе композиции).Wood pulp (cellulose) was impregnated with an aqueous solution containing 78% N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) and small amounts of stabilizers. The resulting slurry contained 11.6% cellulose, 68% NMMO, 20.4% water and a gel polymer electrolyte (GPE) stabilizer. Wood pulp was a mixture of sulfite and sulfate cellulose. Flame retardant (Aflammit KWB, slurry of 20% milled Aflammit KWB in 50% NMMO aqueous solution) was added to form the final dope, excess water was removed from the slurry with stirring and heating to give a fiber free cellulose solution containing 12.7% cellulose , 73.8% NMMO, 10.7% water, and 2.8% flame retardant (all percentages are percentages based on the total weight of the composition).

Прядильный раствор фильтровали и экструдированный при 114°С, осуществляя сухой-влажный процесс, в котором прядильный раствор экструдировали через сопла в воздушный зазор. Для стабилизации процесса экструзии в воздушный зазор вводили воздушный поток. Скорость прядения составляла 400 м/мин.The dope was filtered and extruded at 114° C. in a dry-wet process in which the dope was extruded through nozzles into an air gap. To stabilize the extrusion process, an air stream was introduced into the air gap. The spinning speed was 400 m/min.

После пересечения воздушного зазора целлюлоза осаждалась в прядильной ванне, содержащей 10% NMMO, причем остальную массу составляла вода.After crossing the air gap, the pulp was deposited in a spinning bath containing 10% NMMO, with the rest of the mass being water.

Изготовленные таким способом бесконечные волокна промывали водой, пропитывали аппретом, высушивали и наматывали на бобину. Промывание происходило с применением полностью деминерализованной воды в противоточном режиме. Для высушивания использовали контактную сушилку, которая уменьшала влажность до 10,5%.The endless fibers produced in this way were washed with water, impregnated with a sizing, dried and wound on a reel. Washing took place using fully demineralized water in countercurrent mode. For drying, a contact dryer was used, which reduced the humidity to 10.5%.

С применением указанных волокон было изготовлено многожильное волокно, состоящее из одиночных волокон. Из многожильного волокна была изготовлена некрученая волоконная нить. Из волоконных нитей могут быть изготовлены полотна. Линейная плотность изготовленной нити составляла от 20 до 200 дтекс, предпочтительно от 50 до 150 дтекс.Using these fibers, a multifilament fiber consisting of single fibers was produced. A non-twisted fiber thread was made from the multifilament fiber. The fibers can be used to make webs. The linear density of the yarn produced was 20 to 200 dtex, preferably 50 to 150 dtex.

С другими подробностями способа изготовления можно ознакомиться в документах US 4,246,221, WO 02/18682 А1 и WO 02/72929 A1.Further details of the manufacturing method can be found in US 4,246,221, WO 02/18682 A1 and WO 02/72929 A1.

Волокна в сравнительных примерах 1-3 были изготовлены с применением традиционных способов, лиоцелловые волокна были изготовлены с применением экспериментальной установки, как описано для примера 1, за исключением неприменения огнестойкого компонента.The fibers in Comparative Examples 1-3 were made using conventional methods, lyocell fibers were made using an experimental setup as described for Example 1, except for not using a flame retardant component.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Сравнительные примеры 1 и 2 показывают, что даже без добавления огнестойкого вещества вискозные и мед но аммиачные волокна действительно проявляют полностью неудовлетворительные свойства. С другой стороны, огнестойкие лиоцелловые волокна действительно проявляют удовлетворительные свойства, даже несмотря на то, что по своим механическим свойствам они несколько уступают в сопоставлении с неогнестойкими лиоцелловыми волокнами в сравнительном примере 3. Однако свойства огнестойкого лиоцеллового волокна в соответствии с настоящим изобретением оказываются значительно лучше по сравнению с неогнестойкими вискозными и медноаммиачными волокнами. Сравнительные примеры с применением целлюлозных волокон других типов страдают от значительного дисбаланса механических свойств, таким образом, что из указанных волокон не могут быть изготовлены никакие изделия, обладающие устойчивостью размеров. В то же время огнестойкие волокна согласно настоящему изобретению, помимо того, что они проявляют весьма удовлетворительные огнестойкие свойства, также проявляют превосходный баланс механических свойств.Comparative Examples 1 and 2 show that, even without the addition of a flame retardant, the viscose and copper ammonium fibers do exhibit completely unsatisfactory properties. On the other hand, the flame retardant lyocell fibers do exhibit satisfactory properties even though their mechanical properties are somewhat inferior compared to the non-flame retardant lyocell fibers in Comparative Example 3. However, the properties of the flame retardant lyocell fiber according to the present invention are significantly better in compared to non-flame retardant viscose and copper ammonium fibers. Comparative examples using other types of cellulose fibers suffer from a significant imbalance of mechanical properties such that no dimensionally stable products can be made from said fibers. At the same time, the flame retardant fibers of the present invention, in addition to exhibiting very satisfactory flame retardant properties, also exhibit an excellent balance of mechanical properties.

Огнестойкое подкладочное полотноFlame retardant lining

Из многоволоконной нити, содержащей 40 волокон, имеющей полную линейную плотность 90 денье, которая соответствовала 100 дтекс, и полученной с применением огнестойкого лиоцеллового волокна согласно настоящему изобретению, была изготовлена подкладочное полотно с поверхностной плотностью 75 г/м2. Это подкладочное полотно использовали в трехслойном изделии, содержащем влагонепроницаемый слой (ламинат, 148 г/м2, 50% мета-арамид/50% огнестойкий материал Lenzing (огнестойкое вискозное штапельное волокно)/полиуретановая мембрана), наружное полотно (260 г/м2; 50% огнестойкий материал Lenzing, 38% пара-арамид, 12% полиамид) и вышеупомянутое подкладочное полотно (100% огнестойкое лиоцелловое волокно) оценивали по отношению к огнезащитным свойствам. Трехслойное изделие проходило исследование распространения пламени согласно процедуре А стандарта EN ISO 15025: 2002 (исследование воздействия пламени на наружное полотно, а также исследование воздействия пламени на подкладочное полотно) и полностью удовлетворяло всем требованиям согласно стандарту EN 469 (EN 533 индекс 3).A multifilament yarn containing 40 fibers having a total linear density of 90 denier, which corresponded to 100 dtex, and obtained using a flame retardant lyocell fiber according to the present invention, was made into a backing web with a basis weight of 75 g/m 2 . This backing web was used in a three-layer product containing a moisture barrier layer (laminate, 148 g/m 2 , 50% meta-aramid/50% Lenzing flame retardant (flame retardant viscose staple fiber)/polyurethane membrane), outer web (260 g/m 2 ; 50% flame retardant material Lenzing, 38% para-aramid, 12% polyamide) and the aforementioned backing fabric (100% flame retardant lyocell fiber) were evaluated with respect to flame retardant properties. The three-layer product passed the flame propagation test according to procedure A of EN ISO 15025: 2002 (flame test on the outer web and flame test on the backing web) and fully met all the requirements according to EN 469 (EN 533 index 3).

Claims (21)

1. Огнестойкий филамент, содержащий огнестойкое вещество на основе соединений, содержащих азот и фосфор, и целлюлозу, и отличающийся тем, что филамент представляет собой лиоцелловый филамент, в котором количество огнестойкого вещества находится в диапазоне от 10 до 40 мас.%, и тем, что огнестойкий филамент имеет среднюю удельную прочность в сухом состоянии по меньшей мере 22 сН/текс и среднюю удельную прочность во влажном состоянии по меньшей мере 11 сН/текс.1. A flame retardant filament containing a flame retardant based on compounds containing nitrogen and phosphorus and cellulose, and characterized in that the filament is a lyocell filament in which the amount of the flame retardant is in the range of 10 to 40 mass%, and that that the flame retardant filament has an average dry strength of at least 22 cN/tex and an average wet strength of at least 11 cN/tex. 2. Способ изготовления огнестойкого филамента по п. 1, включающий получение композиции, содержащей древесную массу, NMMO, воду и огнестойкое вещество, и прядильного раствора для изготовления филаментов, в котором количество огнестойкого вещества и древесной массы в прядильном растворе находится в диапазоне от 12 до 25 мас.% прядильного раствора и скорость прядения находится в диапазоне от 250 до 750 м/мин.2. The method of manufacturing a flame retardant filament according to claim 1, including obtaining a composition containing wood pulp, NMMO, water and a flame retardant, and a spinning solution for making filaments, in which the amount of flame retardant and wood pulp in the spinning solution is in the range from 12 to 25 wt.% spinning solution and the spinning speed is in the range of 250 to 750 m/min. 3. Способ по п. 2, в котором древесная масса содержит сульфитную и сульфатную целлюлозу.3. The method of claim 2, wherein the wood pulp contains sulfite and sulphate pulp. 4. Применение огнестойкого филамента по п. 1 или волокна, изготовленного по любому из пп. 2, 3, для изготовления нити, полотен и текстильных изделий.4. The use of a fire-resistant filament according to claim 1 or a fiber made according to any one of paragraphs. 2, 3, for the manufacture of thread, fabrics and textiles. 5. Применение по п. 4, в котором огнестойкий филамент смешан с волокнами других типов.5. Use according to claim 4, wherein the flame retardant filament is mixed with other types of fibers. 6. Применение по п. 4, удовлетворяющее требованиям согласно классификации стандарта EN ISO 14 116 «ограниченный индекс распространения пламени 3» при исследовании методом В согласно стандарту EN ISO 15025:2002 – краевое воспламенение.6. Application according to claim 4, meeting the requirements according to the classification of EN ISO 14 116 "limited flame spread index 3" when examined by method B according to EN ISO 15025:2002 - edge ignition. 7. Применение по п. 4, в котором огнестойкий филамент содержит смоляной аппрет.7. Use according to claim 4, wherein the flame retardant filament contains a resin sizing. 8. Текстильное изделие, содержащее огнестойкий филамент по п. 1 или волокно, изготовленное по любому из пп. 2, 3.8. Textile product containing a fire-resistant filament according to claim. 1 or a fiber made according to any one of paragraphs. 2, 3. 9. Текстильное изделие по п. 8, в котором огнестойкий филамент смешан с волокнами других типов.9. Textile product according to claim 8, in which the flame retardant filament is mixed with fibers of other types. 10. Текстильное изделие п. 8, удовлетворяющее требованиям согласно классификации стандарта EN ISO 14 116 «ограниченный индекс распространения пламени 3» при исследовании методом В согласно стандарту EN ISO 15025:2002 – краевое воспламенение.10. Textile item 8, meeting the requirements according to the classification of EN ISO 14 116 "limited flame spread index 3" when examined by method B according to EN ISO 15025:2002 - edge ignition. 11. Текстильное изделие по п. 8, представляющее собой многофиламентную нить.11. Textile product according to claim 8, which is a multifilament thread. 12. Текстильное изделие по п. 8, в котором огнестойкий филамент содержит смоляной аппрет.12. Textile product according to claim 8, in which the flame retardant filament contains a resin sizing. 13. Нить, содержащая огнестойкий филамент по п. 1 или волокно, изготовленное по любому из пп. 2, 3.13. A thread containing a flame retardant filament according to claim 1 or a fiber made according to any one of paragraphs. 2, 3. 14. Нить по п. 13, в которой огнестойкий филамент смешан с волокнами других типов.14. Thread according to claim 13, in which the flame retardant filament is mixed with fibers of other types. 15. Нить по п. 13, удовлетворяющая требованиям согласно классификации стандарта EN ISO 116 «ограниченный индекс распространения пламени 3» при исследовании методом В согласно стандарту EN ISO 15025:2002 – краевое воспламенение.15. Filament according to claim 13, meeting the requirements according to the classification of EN ISO 116 "limited flame spread index 3" when examined by method B according to EN ISO 15025:2002 - edge ignition. 16. Нить по п. 13, представляющая собой многофиламентную нить.16. The thread according to claim 13, which is a multifilament thread. 17. Нить по п. 13, в которой огнестойкий филамент содержит смоляной аппрет.17. Thread according to claim 13, in which the flame retardant filament contains a resin sizing. 18. Полотно, содержащее огнестойкий филамент по п. 1 или филамент, изготовленный по любому из пп. 2, 3.18. Cloth containing a fire-resistant filament under item 1 or a filament made according to any one of paragraphs. 2, 3. 19. Полотно по п. 18, в котором огнестойкий филамент смешан с волокнами других типов.19. A fabric according to claim 18, wherein the flame retardant filament is mixed with other types of fibers. 20. Полотно по п. 18, удовлетворяющее требованиям согласно классификации стандарта EN ISO 14 116 «ограниченный индекс распространения пламени 3» при исследовании методом В согласно стандарту EN ISO 15025:2002 – краевое воспламенение.20. The blade according to claim 18, which meets the requirements according to the classification of EN ISO 14 116 "limited flame spread index 3" when examined by method B according to EN ISO 15025:2002 - edge ignition. 21. Полотно по п. 18, в котором огнестойкий филамент содержит смоляной аппрет.21. The fabric according to claim 18, wherein the flame retardant filament contains a resin sizing.
RU2020114311A 2017-10-06 2018-10-08 Fire resistant lyocellic fiber RU2789193C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17001649.7A EP3467162A1 (en) 2017-10-06 2017-10-06 Flame retardant lyocell filament
EP17001650.5A EP3467161A1 (en) 2017-10-06 2017-10-06 Lyocell type cellulose filament production process
EP17001649.7 2017-10-06
EP17001650.5 2017-10-06
PCT/EP2018/077295 WO2019068927A1 (en) 2017-10-06 2018-10-08 Flame retardant lyocell filament

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020114311A RU2020114311A (en) 2021-11-08
RU2020114311A3 RU2020114311A3 (en) 2021-11-08
RU2789193C2 true RU2789193C2 (en) 2023-01-31

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4246221A (en) * 1979-03-02 1981-01-20 Akzona Incorporated Process for shaped cellulose article prepared from a solution containing cellulose dissolved in a tertiary amine N-oxide solvent
RU2120505C1 (en) * 1993-07-08 1998-10-20 Ленцинг Актиенгезельшафт Method of fabricating cellulose fibers
US20120156486A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Lenzing Ag Flame retardant cellulosic man-made fibers
US20130149932A1 (en) * 2010-05-06 2013-06-13 Lenzing Aktiengesellschaft Colored flame retardant shaped cellulosic article and products produced from it
CN103541034B (en) * 2013-10-23 2016-01-06 东华大学 A kind of flame-retardant Lyocell fiber and preparation method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4246221A (en) * 1979-03-02 1981-01-20 Akzona Incorporated Process for shaped cellulose article prepared from a solution containing cellulose dissolved in a tertiary amine N-oxide solvent
RU2120505C1 (en) * 1993-07-08 1998-10-20 Ленцинг Актиенгезельшафт Method of fabricating cellulose fibers
US20130149932A1 (en) * 2010-05-06 2013-06-13 Lenzing Aktiengesellschaft Colored flame retardant shaped cellulosic article and products produced from it
US20120156486A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Lenzing Ag Flame retardant cellulosic man-made fibers
CN103541034B (en) * 2013-10-23 2016-01-06 东华大学 A kind of flame-retardant Lyocell fiber and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102534152B1 (en) Lyocell type cellulose filament production process
US20230080038A1 (en) Flame retardant lyocell filament
TWI752381B (en) Cellulose filament process
RU2789193C2 (en) Fire resistant lyocellic fiber
JP4593865B2 (en) Melt blow method using mechanical refinement
RU2787860C1 (en) Method for production of cellulose elementary threads
KR100486816B1 (en) Process for preparing lyocell multi-filament having better strength conversion ratio
CN118056039A (en) Method for producing regenerated cellulose fiber
CN117980548A (en) Improvements relating to cold alkali processes for making regenerated cellulose fibers