SE509894C2 - Användning av en linjär syntetisk polymer för att förbättra egenskaperna hos en formkropp av cellulosa framställd genom en tertiär aminoxidprocess - Google Patents

Description

15 20 25 35 509 894 2 bättrad styrka. Användning av fibrerna i tyger är emellertid ganska begränsad beroende på deras tendens till fibrillering i vått tillstånd.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att väsentligt förbättra de allmänna egenskaperna, såsom håll- fastheten i vått och torrt tillstånd, töjning och fibril- lering, hos formkroppar av cellulosa, som producerats genom en tertiär aminoxidprocess, för att göra fibrerna mer an- vändbara, till exempel för textiltyger.

Ett annat syfte med uppfinningen är att kunna reglera och kontrollera vattenabsorptionsegenskaperna hos produkten, såsom retention, absorberade vattenmängder och absorptions- hastighet.

Enligt uppfinningen har det nu visat sig möjligt att uppnå de ovan nämnda syftena genom att använda en linjär, syntetisk polymer med en molekylvikt av 5'103 till 1'1O7, företrädesvis från IIO4 till I10°, i en formkropp, såsom en fiber, som är erhållen genom att upplösa cellulosan och den syntetiska polymeren i en tertiär aminoxid, såsom NMMO, vilken eventuellt innehåller upp till 20 viktprocent vatten baserat på mängden av den tertiära aminoxiden, vid en temperatur från 70°C till l30°C, företrädesvis från 80°C till l20°C, forma formkroppen av upplösningen och koagulera formkroppen i åtminstone ett bad under avlägsnande av den tertiära aminoxiden. Mängden av den linjära syntetiska poly- meren är lämpligen 0.2 till 20 viktprocent, företrädesvis 0.4 till 10 viktprocent, räknat på cellulosans vikt.

Bildandet av formkroppen genomföres på konventionellt sätt, exempelvis genom att extrudera upplösningen genom en spinndysa. Förutom polymererna kan även modifieringsmedel, som utnyttjas vid framställning av viskosfibrer och cellulosafibrer framställda genom den tertiära aminoxidprocessen, vara närvarande i polymerupplösningen eller i koaguleringsbadet. Exempel på lämpliga modifierings- medel är katjoniska, anjoniska, nonjoniska och amfotära tensider, komplexbildande medel, och solubiliserande medel, såsom polyetylenglykol med en molekylvikt under 1 000. 10 15 20 25 30 soè à94 3 Mängderna av modifieringsmedlet i upplösningen är vanligtvis från 0.2 till 5 viktprocent av upplösningen och från 50-1000 ppm i badet. Vätskan i koaguleringsbaden är vanligtvis en vattenlösning, men andra vätskor, såsom polyetylenglykoler, kan användas.

Införlivandet av syntetiska linjära polymerer med cellulosa resulterar i en kompositprodukt med oväntade posi- tiva egenskaper. Sålunda reducerad väsentligen förmågan hos de nya produkterna att fibrillera, medan draghållfastheten och töjningen vid brott är väsentligt högre. Lämpliga syn- tetiska polymerer för användning i föreliggande uppfinning är polyalkylen, såsom polyetylen och sampolymerer av etylen och propylen; polyalkylenglykoler, såsom polyetylenglykoler, polypropylenglykoler och polyalkylenglykoler, där alkylen- gruppen är en blandning av minst två alkylengrupper, som innehåller 2, 3 eller 4 kolatomer, företrädesvis 2 och 3 kolatomer; polyakrylater och polymetaakrylater och sampoly- merer av akrylater och metaakrylater med andra monomerer, såsom sampolymerer mellan akrylsyror och akrylamider.

För att erhålla de önskade egenskaperna är det väsentligt att polymervikten och dess struktur gör det möj- ligt att upplösa polymeren under de villkor som tidigare an- givits. Med “upplösning“ förstås här att den vätska som bildas kan ha formen av en verklig lösning, en mikroemulsion eller en homogen emulsion. Polyalkylener och andra sampoly- merer, vilka inte är direkt lösliga i den tertiära aminoxid- cellulosalösningen enligt uppfinningen, måste vara flytande vid en temperatur under 130°C.

Polyalkylenernas molvikt är företrädesvis från 1'10' till 1'105. Polyalkylenglykolerna har företrädesvis en molekylvikt från 1'10“ till 5'105 och allra helst från 3'10' till 2fl0”. Polyakrylater eller polymetakrylater eller sam- polymerer av akrylater och metakrylater med andra monomerer har företrädesvis en molekylvikt från 1'l0' till l'10° och mest föredraget från 4 10' till 5'105. Cellulosans molekyl- vikt är vanligtvis från 5'10“ till 2'1O5, företrädesvis från 1-10' till 1.s~1o~'*. 10 15 20 25 509 894 4 Föreliggande uppfinnng omfattar även en formkropp, såsom en fiber, av cellulosa, som härstammar från en upp- lösning av cellulosa i en tertiär aminoxid, kännetecknad därav, att den innehåller a) en cellulosa och b) baserad på viktmängden cellulosa, från 0.2 till 20 viktprocent, företrädesvis 0.4 till 10 viktprocent, av en linjär syntetisk polymer vald från gruppen bestående av en polyalkylen med en molekylvikt av 5'103-l'1O7; en polyalkylenglykol med en molekylvikt av från 3'10'-2'105; och ett polyakrylat eller poly- metakrylat eller en sampolymer mellan ett akrylat eller ett metakrylat och en annan monomer, varvid polyakrylatet, polymetakrylatet och sampolymeren har en molekylvikt av 5103-r107.

Lämpliga syntetiska polymerer är en polyetylen med en molekylvikt av Sïuf-2'105 eller en sampolymer mellan en akrylsyra och en akrylamid, där sampolymeren har en molekyl- vikt från 4'10“-5'105. Polyalkylenglykolen är lämpligen en polyetylenglykol.

Föreliggande uppfinning illustreras ytterligare av följande utföringsexempel.

Exempel 1.

Granmassa (DP 700) i en mängd av 15 viktdelar upp- löstes i 71.5 viktdelar NMO och 13.5 viktdelar vatten till- sammans med en akrylsyra-akrylamidsampolymer (molekylvikt 120 000) i de mängder som anges i tabell 1. Fibrer formades genom extrudering av upplösningen vid 1l5°C genom en spinn- dysa med öppningar med 160 pm i diameter och ett förhållande mellan längd och diameter av 4:1. Avståndet mellan spinn- dysan och koaguleringsbadet var 20 mm och badtemperaturen var 20ÉC. Processen utfördes med en upptagningshastighet av 45 m/min i ett 15-faldigt totalt sträckningsförhållande.

Fibrernas linjära densitet var 3 dtex. De koagulerade fibrerna tvättades grundligt med vatten för att avlägsna kvarvarande NMMO-lösningsmedel och torkades därefter. Deras fysikaliska och mekaniska egenskaper, såsom styrka, vatten- 10 15 20 25 509 892!! s absorption, vattenretention, töjning och fibrilleringsgrad bestämdes..Fibrilleringsgraden bestämdes genom att använda den mikroskopiska metod, som beskrives i Chemiefasern Textilind. 43(95), 876(1993).

Följande resultat erhölls.

Tabell 1 Exempel Sampoly- Fiberegenskaper mer, vikt- Pr°CeflC av Styrka Töjning Fibril- Vatten Reten- C2llul0Sêfl cN/tex % lerings-absorp- tion grad tion, % % 1 - 16.5 4.2 6.0 14.4 86.8 2 1% 18.2 9.5 5.2 14.3 94.6 3 3% 20.7 9.2 4.1 14.4 96.6 4 5% 28.9 10.5 4.3 14.5 95.8 De cellulosafibrer som innehöll en mindre mängd av sampolymeren, hade i jämförelse med cellulosafibern enligt känd teknik högre styrka, högre töjning och reducerad fibrillering. Fastän vattenabsorptionen är ungegär lika mellan de olika fibrerna ökar retentionen oväntat för fibrerna enligt uppfinningen.

Exempel 2 Förfarandet, som beskrives i Exempel 1, upprepades men sampolymeren ersattes med 3 eller 5 viktprocent av en polyetylenglykol med en molvikt av 53 000. Ett antal fysi- kaliska och mekaniska egenskaper avseende de erhållna fibrerna bestämdes. Följande resultat erhölls. 10 15 20 509 894 6 Tabell 2 \ Exempel Viktpro-* Fiberegenskaper cent polyety- lenglykol Hållfast- 'röjning våtstyrka Fibril- Reten- êV Cellu- het % cN/tex lerings- tion l0Sên cN/tex grad % 3 23.2 11.4 17.4 4.3 98.3 2 5 24.0 11.1 19.4 3.8 120.6 - 16.5 4.2 14.2 6.0 86.8 Av resultaten framgår att egenskaperna, såsom styrka, töj- ning och fibrilliseringsgrad förbättras väsentligt genom närvaro av den syntetiska polymeren. Dessutom förhöjs vattenretentionen, vilket beror på införlivandet av den hydrofila polyetylenglykolpolymeren.

Exempel 3 Det förfarande, som beskrivas i Exempel 1, upprepades men sampolymeren ersattes med en polyetylen med låg molekyl- vikt (48 000) med en flyttemperatur av ca 100-105°C. De fysikaliska och mekaniska egenskaperna hos de erhållna fibrerna bestämdes. Följande resultat erhölls.

Tabell 3 Exempel Viktpro- Fiberegenskaper cent poly- etY1en På Håll- Töjning Fibril- Retention CE11u10SêD fasthet % lerings- % cN/tex grad 1 - 16.5 4.2 6.0 86.8 2 1 27.5 11.8 4.6 76.4 3 3 21.2 10.6 3.8 72.1 4 5 25.6 8.4 3.2 68.9 Av resultaten framgår att närvaro av polyetylen har en anmärkningsvärd positiv effekt på sådana egenskaper som hållfasthet, töjning och fibrillering. Dessutom sänks so9As94 7 vattenretentionen genom införlivandet av den hydrofoba polyetylenpolymeren.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 509 894 P A T E N T K R Ä V .

1. Användning av en linjär syntetisk polymer med en molekyivikt från 5-10” cin 1-10” för att förbättra styrkan och töjningen, reducera fibrilleringen och reglera vatten- absorptionsegenskaperna hos en formkropp av cellulosa, vilken formkropp är erhållen genom upplösning av en cellu- losa och den syntetiska fibern i en tertiär aminoxid, som eventuellt innehåller upp till 20 viktprocent vatten baserat på mängden tertiär aminoxid, vid en temperatur av 40-130°C, formning av formkroppen av upplösningen och koagulering av formkroppen i åtminstone ett bad under avlägsnande av den tertiära aminoxiden.

2. Användning enligt krav 1, varvid den linjära syntetiska polymeren är en polyalkylen med en molekylvikt av från rio' till 1'1o°.

3. Användning enligt krav 2, varvid polyalkylenen är en polyetylen med en molekylvikt av 5'l0*-2'1O5.

4. Användning enligt krav 1, varvid den linjära syntetiska polymeren är en polyalkylenglykol med en molekylvikt av 1'l0'-5'10ï

5. Användning enligt krav 1, varvid polyalkylenglykolen har en molekylvikt av 3'l0°-2'105.

6. Användning enligt krav 1, varvid den linjära syntetiska polymeren är ett polyakrylat, ett polymetakrylat eller en sampolymer av ett akrylat eller ett metakrylat och en annan monomer, varvid den syntetiska polymeren har en molvikt från 1'10'-l'10Û

7. Användning enligt krav 6, varvid sampolymeren är en sampolymer mellan en akrylsyra och en akrylamid.

8. Användning enligt något av kraven 1-7, varvid den tertiära aminoxiden är N-metylmorfolin-N-oxid.

9. I En formkropp av cellulosa, som är erhållen från en upplösning av cellulosa i tertiär aminoxid, kännetecknat därav, att formkroppen innehåller a) en cellulosa och b) baserad på vikten av cellulosan, från 0.2-20% av en 10 sole 'A394 i 9 linjär syntetisk polymer, vald från gruppen bestående av en pqlyalkylen med en molekylvikt av 5'103-1'107; en polyalkylenglykol med en molekylvikt av från 3'iO“- 2'1O5; och ett polyakrylat eller ett polymetakrylat eller en sampolymer mellan ett akrylat eller metakry- lat och en annan monomer, varvid polyakrylatet, poly- metakrylatet och sampolymeren har en molekylvikt från 5-103-1-10”.

10. En formkropp enligt krav 9, kännetecknat därav, att den linjära syntetiska polymeren är en polyetylen med en molekylvikt från 5105-2103 .

11. En formkropp enligt krav 9, kännetecknat därav, att den linjära syntetiska polymeren är en sampolymer mellan en akrylsyra och en akrylamid, varvid sampolymeren har en molekylvikt av 4'10'-5'105.

12. En formkropp enligt krav 9, kännetecknat därav, att den linjära syntetiska polymeren är en polyetylenglykol.

13. En formkropp enligt krav 9-12, kännetecknat därav, att den är en fiber.