SK284228B6 - Spôsob výroby celulózových vlákien - Google Patents

Abstract

Spôsob výroby celulózových vláken je charakterizovaný týmito krokmi: (A) rozpúšťanie materiálu obsahujúceho celulózu vo vodnom roztoku terciárneho aminoxidu, aby sa získal zvlákňovateľný celulózový roztok; (B) zvlákňovanie celulózového roztoku a jeho vedenie vodným zrážacím kúpeľom, pričom sa získavajú vodu obsahujúce napučané filamenty; (C) stláčanie vodu obsahujúcich napučaných filamentov na najrôznejších miestach, takže na milimeter dĺžky filamentov sú k dispozícii priemerne aspoň dve stlačené miesta; (D) sušenie stlačených filamentov na celulózové vlákna. Stláčanie sa uskutočňuje takou silou, aby stlačené miesta vytvorené na filamente zostali zachované aj na usušenom vlákne a aby boli pri pozorovaní pod lineárne polarizovaným svetlom viditeľné ako farebné zmeny.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby celulózových vlákien ako aj samotných celulózových vláken, najmä celulózových strižových vlákien.

Doterajší stav techniky

Už niekoľko desaťročí sa hľadajú spôsoby výroby celulózových tvarových telies, ktoré majú nahradiť dnes vo veľkej miere používané viskózové spôsoby. Ako alternatíva zaujímavá nielen pre lepšiu znášanlivosť na okolité prostredie vykryštalizoval sa pritom spôsob rozpúšťania celulózy bez derivatizácie v organickom rozpúšťadle a bez extrúzie tvarových telies, napríklad vláken, fólií a mebrán, z tohto roztoku. Takto extrudované vlákna dostali od BISFA (The Intemational Bureau for the Standardization of man made fibers) druhové pomenovanie lyocell. Pod organickým rozpúšťadlom označuje BISFA zmes organickej chemikálie a vody.

Ukázalo sa, že ako organické rozpúšťadlo sa na výrobu tvarových telies dobre hodí najmä zmes z tcrciámeho aminoxidu a vody. Ako aminoxid sa pritom v prvom rade používa N-metylmorfolín-N-oxid (NMMO). Iné aminoxidy sú napríklad opísané v spise EP-A-0 553 070. Spôsob výroby tvárnych roztokov celulózy je napríklad známy zo spisu EP-A-0 356 419. Výroba celulózových tvarových telies pri použití terciámeho aminoxidu je všeobecne označovaná ako aminoxidový spôsob.

V spise US-A - 4,246,221 je opísaný aminoxidový spôsob výroby celulózových roztokov, ktoré sú v tvarovom nástroji, napríklad v zvlákňovacej dýze, zvlákňované na filamenty. Tieto filamenty sa môžu spracúvať tradičným spôsobom, teda praním a ďalším spracovaním, na celulózové vlákna a strižové vlákna.

Je známe, že celulózové vlákna vyrobené z aminoxidových roztokov suchým /mokrým zvlákňovacím spôsobom majú na rozdiel od prírodných skučeravených celulózových vlákien, ako je bavlna, nemenný kruhový prierez. Kruhový prierez a relatívne hladký povrch môžu pri ďalšom spracovaní na priadzu a plošné útvary viesť k problémom, ako je to napríklad opísané v spise EP-A- 0 574 870. Týmito problémami sú podľa tohto zverejnenia patentu nedostatočná priľnavosť vlákien pri zvlákňovaní vlákien na priadzi, nedostačujúci koniec vlákien pri filamentových priadzach a príliš malá posuvná pevnosť plošných útvarov z týchto vláknových a filamentových priadzí. Na riešenie týchto problémov sa v tomto zverejnení patentu navrhuje extrudovať aminoxidový roztok cez zvlákňovacie otvory, ktorých prierez nie je kruhový, ale profilovaný, napríklad v tvare písmena Y. Týmto spôsobom sa lyocellovým vláknam dáva prierez v tvare písmena Y.

V Chemical Fibers Intemational (CFI) zväzok 45, február 1995, strany 27 a 30, je ukázaný mikroskopický obrázok štyroch celulózových vláken, ktoré boli všetky vyrobené podľa aminoxidového spôsobu. Je pozoruhodné, že tieto vlákna nie sú identické, napriek skutočnosti, že boli všetky vyrobené podľa aminoxidového spôsobu. Rozdiely medzi štyrmi vláknami možno dokonca rozpoznať pod mikroskopom. V uvedenej literatúre nie je udané, akým spôsobom môže odborník odlišné celulózové vlákna vyrobiť, inými slovami, odborníkovi sa neoznamuje, akým spôsobom môže dať jednotlivým vláknam ich rôzny vzhľad.

V Textília Európe 6/94, strana 6 a ďalej, je taktiež opísané celulózové vlákno, ktoré bolo vyrobené podľa aminoxidového spôsobu, pričom odborníkovi opäť nie sú ozná mené nijaké podrobnosti o výrobe. Medzi iným sa možno z tejto literatúry dozvedieť, že celulózové vlákno, ktorého výroba nie je uvedená, preukazuje permanentné skučeravenie, pričom sa však bližšie neuvádza, čo pod tým treba rozumieť a akým spôsobom môže vlákno skučeravenie získať.

Vlákna, ktoré preukazujú skučeravenie, sú z rôznych dôvodov výhodné na spracovanie vláken, najmä strižových vláken. Tak sa napríklad mykaniu vláken darí lepšie, pretože na tento účel jc nutné isté vzájomné priľnutie vláken, aby sa mohol prameň z mykacieho stroja vôbec vyrobiť. Skučeravené vlákno má vyššiu priľnavosť prameňa ako vlákno neskučeravené, čím sa zvyšuje rýchlosť mykania.

V stave techniky sú známe takzvané kučerovacie spôsoby, ktorými sa môže do vláken zaviesť skučeravenie. Týmto spôsobom vytvorené skučeravenie sa však väčšinou už po mykaní najneskôr však po zvlákňovaní priadze? stratí a v textilnej tkanine sa už nenachádza. Skučeravením by textilná tkanina získala voluminózny, mäkký ohmat.

Zo spisu WO 94/27903 je známy spôsob, ktorým sa môže do lyooellových vláken zaviesť skučeravenie mechanickým spôsobom. Podľa tohto spôsobu sa čerstvo vyrobené filamenty v tvare lana vedú najprv radom vodných kúpeľov aby sa odstránilo rozpúšťadlo. Potom sa lano suší približne pri teplote 165 °C, a v suchom stave sa napcháva do rúrkovitého zariadenia, v ktorom sa filamentové lano postláča, a týmto spôsobom sa vytvorí druh skučeravenia. Doplnkovo sa skučeravené vlákno spracúva horúcou suchou parou, a potom sa nastrihá na strižové vlákna. Tieto vlákna majú nevýhodu, že ich možno vyrobiť len s veľkými nákladmi, pretože na skučeravenie sa požaduje vlastné zariadenie a že skučeravenie je vyvolané stláčaním vláken. Okrem toho sa ukázalo, že skučeravenie zavádzané podľa tohto skôr známeho spôsobu mechanickým spôsobom, sa po niekoľkých ďalších spracovateľských krokoch na vlákne opäť stráca.

Vynález si stanovil úlohu dať k dispozícii spôsob výroby nového lyocellového vlákna, ktoré sa môže spracúvať na priadze a tkaniny jednoduchšie ako tradičné lyocellové vlákno. Nové vlákno sa nemá vyrábať machanickým kučeravením podľa spisu WO 94/28220 alebo WO 94/27903. Vlákno sa taktiež nemá vyrábať zvlákňovacími dýzami, ktorých zvlákňovacie otvory majú nekruhový tvar prierezu. Podľa vynálezu vyrobené lyocellové vlákno sa má vyrábať radšej tradičnými zvlákňovacími dýzami, ktorých zvlákňovacie otvory majú kruhový prierez.

Podstata vynálezu

Spôsob výroby podľa vynálezu jedného z celulózových vláken sa vyznačuje týmito krokmi:

A. rozpúšťanie materiálu, obsahujúceho celulózu vo vodnom tcrciámom aminoxide, aby sa získal zvlákňovateľný celulózový roztok,

B. zvlákňovanie celulózového roztoku a jeho vedenie vodným zrážacím roztokom, pričom sa získajú vodu obsahujúce napučané filamenty,

C. stláčanie vodu obsahujúcich napučaných filamentov na najrôznejších miestach, takže na milimeter dĺžky filamentov sú k dispozícii priemerne aspoň dve stlačené miesta,

D. sušenie stlačených filamentov na celulózové vlákna, pričom stláčanie sa uskutočňuje silou, ktorá postačí na to, aby stlačené miesta vytvorené na filamente zostali zachované aj pri usušenom vlákne, a aby boli pri pozorovaní pod lineárne polarizovaným svetlom viditeľné ako farebné zmeny.

Pod výrazom „stlačené miesta“ treba na účely daného opisu a patentových nárokov rozumieť tiež prerušenia, skrúcaniny a iné zmeny tvaru prierezov filamentov a vláken.

Vynález spočíva na poznatku, že podľa aminoxidového spôsobu vyrobený sa môže fílament v napučenom stave meniť vo svojom tvare prierezu stláčaním, a že toto stláčanie zostáva po usušení zachované, ak sa stláča dostatočne veľkou silou. Týmto spôsobom sa môžu vyrábať celulózové vlákna, ktorých tvar prierezu nie je na stlačených miestach kruhový, aleje vytvarovaný napríklad oválne. Stlačené miesta možno pod mikroskopom rozpoznať aj ako záhyby, rozšírenia alebo prerušenia.

Veľkosť sily, ktorá je potrebná na stláčanie, závisí, prirodzene, od viacerých faktorov, ako napríklad od titra vlákna, stupňa napučania a rozsahu požadovaných zmien prierezu. Vynálezcovia daného vynálezu zistili, že sila požadovaná na dosiahnutie žiaducej zmeny prierezu sa môže jednoduchým spôsobom určiť predchádzajúcimi pokusmi.

Stláčanie vlákna sa môže dosiahnuť tak, že napučané filamenty sa vedú zodpovedajúcim tvarovým nástrojom, napríklad doskovým lisom, pričom povrch doskového lisu je štruktúrovaný vyvýšeninami a prehĺbeninami, aby sa napučané filamenty v pozdĺžnom smere vystavili rôzne veľkému tlaku, a aby týmto spôsobom boli filamenty vytvarované rôzne silno.

Napučané filamenty sa môžu tiež stláčať tak, že sa vedú cez valec, a protivalcom, ktorého povrch je príslušne štruktúrovaný, sa na účely stláčania vyvíja na filamenty určitá sila.

Ďalej možno napučané filamenty splietať do lana, ktoré pozostáva z tisícov filamentov, v pozdĺžnom smere stáčať, a v tomto stave viesť párom valcov, ktorý na účely stláčania vyvíja určitú silu.

Stláčanie sa vykonáva najmä tak, že na milimeter dĺžky filamentov sú k dispozícii aspoň tri, ale pokiaľ možno aspoň šesť stlačených miest.

Ukázalo sa, že podľa vynálezu vyrobené vlákna môžu byť mykané jednoduchšie, pretože stlačené miesta dávajú zrejme vláknam istú vzájomnú priľnavosť, takže prameň z mykacieho stroja sa môže ľahšie vyrobiť. Vlákna vyrobené podľa vynálezu majú vyššiu priľnavosť prameňa ako tradičné lyocellové vlákna s priebežne kruhovým prierezom. To umožňuje zvýšiť rýchlosť mykania.

Výhodný tvar vyhotovenia spôsobu podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že vodu obsahujúce napučané filamenty, získané v kroku B, sa pred zlisovaním nastrihajú.

Ďalší výhodný tvar vyhotovenia spôsobu podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že z nastrihaných, vodu obsahujúcich napučaných filamentov sa pred stláčaním vytvára rúno, v ktorom sú nastrihané filamenty štatisticky orientované, a že rúno je lisované. Ukázalo sa, že v tomto prípade nemusí byť lisovacia plocha štruktúrovaná, pretože rôzne vysoký tlak potrebný na navzorovanie nepravidelného povrchu sa dosahuje tak, že vlákna v dôsledku svojej štatistickej orientácie ležia nad sebou, čím je pri lisovaní na tých miestach, kde ležia vlákna nad sebou, prirodzene vykonávaný vyšší tlak, ako na iných miestach. To vedie k odlišnému tvarovaniu prierezu.

Lisovanie sa môže pri tomto tvare vyhotovenia spôsobu podľa vynálezu uskutočniť v rámci zvyčajného lisovania prácou vody, známeho z viskózového spôsobu, z rúna zo strižového vlákna. Toto odvodňovanie sa zvyčajne uskutočňuje jedným alebo viacerými pármi valcov, ktorými sa rúno zo strižového vlákna vedie na sieťovom páse. Rozhodujúce je však to, že párom alebo pármi valcov sa vykonáva dostatočne veľký tlak na rúno, ktorý nielenže znižuje obsah vody, ale aj dostatočne mení tvar prierezu nastrihaných napučaných filamentov.

Vynález sa tiež týka celulózového vlákna, najmä celulózového strižového vlákna, ktoré sa môže vyrábať spôsobom podľa vynálezu. Vlákno podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že vyvolaná zmena prierezu vlákna zostáva zachovaná, to znamená, že po mykaní alebo po zhotovení priadze nezmizne. To uľahčuje ďalšie spracovanie lyocellových vláken podľa vynálezu.

Ďalej sa prekvapivo ukázalo, že pevnosť vláken vyrobených podľa aminoxidového spôsobu a ich rozťažnosť sa zmenou prierezu neovplyvňuje.

Vynález ďalej zahŕňa priadze, tkaniny, netkaný textil, úplety a pleteniny, ktoré sa vyznačujú tým, že obsahujú vlákna podľa vynálezu.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Vynález je ďalej bližšie vysvetlený pomocou nasledujúceho príkladu.

Príklad 1.

Najprv bol vyrobený zvlákňovací roztok celulózy v NMMQ obsahujúcom vodu, pričom bol použitý spôsob opísaný v spise EP-A-0 356 419.

Tento zvlákňovací roztok sa zvláknil na filamenty spôsobom opísaným v spise WO 93/19230, pričom bola použitá dýza s kruhovými zvlákňovacími otvormi. Filamenty sa po pretiahnutí vo vzduchovej medzere zaviedli do vodného zrážacieho kúpeľa, v ktorom celulóza koagulovala. Vzniknuté vodu obsahujúce filamenty, ktoré boli k dispozícii v napučanom stave a boli hydroplastické, sa nastrihali na dĺžku strihu 4 cm.

Nastrihané filamenty sa v miešacom zariadení naplavili do vody, a vo vode rozvírené nastrihané filamenty sa naniesli na sieťový pás, na ktorom sa z nastrihaných vláken tvorilo rúno, pričom vlákna boli orientované do všetkých smerov.

Sieťový pás bol vedený párom valcov, pričom sa na rúno počas približne 0,1 sekundy vykonával tlak približne 10⁶ Pa. Následne sa rúno prepralo a viedlo ešte ďalším párom valcov, ktorým bol na rúno znovu vykonávaný tlak približne 10⁶Pa.

Potom boli získané strižové vlákna sušené.

Vyšetrenie vláken podľa vynálezu pod polarizačným mikroskopom (zväčšenie 400x) ukázalo, že na milimeter dĺžky vlákna bolo k dispozícii v priemere 7 stlačených miest, na ktorých bola poznateľná zmena farby polarizovanáho svetla. Na stlačených miestach mali vlákna prierez, ktorý nebol kruhový, ale bol viac alebo menej vytvarovaný nepravidelne. Zmenu farby presvitajúceho svetla treba vzťahovať na rôznu hrúbku vláken na príslušných stlačených miestach.

Zo získaných vláken sa vyrobili priadze a podľa DIN 53834, časť 1, boli zmeraná dĺžky priľnutia prameňov. Vlákna vyrobené podľa vynálezu ukazovali pri porovnaní väčšiu dĺžku priľnutia ako vlákna s v podstate kruhovým prierezom, vyrobené nie podľa vynálezu.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby celulózových vlákien, vyznačujúci sa tým,že zahrnuje nasledujúce kroky: A. rozpúšťanie materiálu obsahujúceho celulózu, vo vodnom roztoku terciámeho aminoxidu, aby sa získal zvlákňo3

   SK 284228 Β6 vateľný celulózový roztok, B. zvlákňovanie celulózového roztoku a jeho vedenie vodným zrážacím kúpeľom, pričom sa získajú vodu obsahujúce napučané filamenty, C. stláčanie vodu obsahujúcich napučaných filamentov na najrôznejších miestach, takže na milimeter dĺžky filamentov sú k dispozícii priemerne aspoň dve stlačené miesta, D. sušenie stlačených filamentov na celulózové vlákna, pričom stláčanie sa uskutočňuje silou, ktorá postačí na to, aby stlačené miesta vytvorené na filamente zostali zachované aj na usušenom vlákne, a aby boli pri pozorovaní pod lineárne polarizovaným svetlom viditeľné ako farebné zmeny.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že stláčanie sa uskutočňuje tak, že na milimeter dĺžky filamentov sú priemerne k dispozícii aspoň tri stlačené miesta.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že stláčanie sa uskutočňuje tak, že na milimeter dĺžky filamentov je priemerne k dispozícii aspoň šesť stlačených miest.
4. 4. Spôsob výroby celulózových vláken podľa niektorého z nárokov laž 3, vyznačujúci sa tým, že vodu obsahujúce napučané filamenty získané v kroku (B) sú pred stláčaním nastrihané.
5. 5. Spôsob výroby celulózových vláken podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že sa z nastrihaných, vodu obsahujúcich napučaných filamentov pred stláčaním vytvára rúno, v ktorom sú nastrihané filamenty štatisticky orientované a že rúno sa lisuje.
6. 6. Celulózové vlákno, ktoré sa dá získať spôsobom podľa niektorého z nárokov 1 až 3.
7. 7. Celulózové strižové vlákno, ktoré sa dá získať podľa niektorého z nárokov 4 alebo 5.
8. 8. Priadza, vyznačujúca sa tým, že obsahuje celulózové vlákna podľa niektorého z nárokov 6 a 7.
9. 9. Tkanina, vyznačujúca sa tým, že obsahuje celulózové vlákna podľa niektorého z nárokov 6 a 7.
10. 10. Netkaný textil, úplety a pleteniny, vyznačujúce sa tým, že obsahujú celulózové vlákna podľa niektorého z nárokov 6 a 7.