SK152994A3

SK152994A3 - Method of production of cellulose fibers with a decreased tendency to fibrilation

Info

Publication number: SK152994A3
Application number: SK1529-94A
Authority: SK
Inventors: Heinrich Firgo; Markus Eibl; Johann Schickermueller
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-05-10
Also published as: MD940168A; FI945695L; GB2284177B; JP2753396B2; CZ303094A3; UA32560C2; PL306801A1; AU6499294A; GB9424722D0; TR27503A; TW257811B; EP0647281A1; CN1108032A; MD906C2; BR9405150A; AU684274B2; CA2137232A1; HU214882B; GB2284177A; HUT70085A

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby celulózových vláken so zníženým sklonom k fibrilácii.

Doterajší stav techniky

Ako alternatíva k viskózovému spôsobu bol v posledných rokoch opísaný rad spôsobov, pri ktorých sa celulóza rozpúšťa bez tvorenia derivátu v organickom rozpúšťadle, v kombinácii organického rozpúšťadla s anorganickou soľou alebo vo vodnom soľnom roztoku. Celulózovým vláknam vyrobeným z takých roztokov udelila BISFA (The international Bureau for the Standardisation of man malé Fibres) označenie druhu Lycocell. Ako Lycocell je BISFA definované také celulózové vlákno, ktoré sa získa zvlákňovacim spôsobom z organického rozpúšťadla. Pojem organické rozpúšťadlo označuje BISFA zmes z organickej chemikálie a vody. Rozpúšťadlové zvlákňovanie má znamenať rozpúšťanie a zvlákňovanie bez derivatizácie.

Doposiaľ sa však presadil jediný spôsob výroby celulózového vlákna druhu Lycocell až do priemyslovej realizácie. Pri tomto spôsobe sa používa ako rozpúšťadlo terciárny aminoxid, najmä N-methylmorfí n-N-oxid ( NMMO) . Taký spôsob je napríklad opísaný v US-A-4,246,221 a získavajú sa takto vlákna, ktoré sa vyznačujú vysokou prácnosťou, vysokým mokrým modulom a vysokou slučkovou pevnosťou.

Použiteľnosť plošných tvarov, napríklad tkaniny vyrobené z týchto vláken, je ale silne obmedzená vyloženým sklonom týchto vláken fibrilovať v mokrom stave. Pod fibriláciou sa rozumie otváranie mokrých vláken v pozdĺžnom smere pri mechanickom namáhaní, čím vlákno získava vlasový, huňatý vzhľad.

Z týchto vláken zhotovená a farebná tkanina stráca po opakovanom praní veľmi intenzitu farby. Navyše sa na oderových a zmačkaných hranách vytvárajú svetlé pruhy. Ako dôvod fibrilácie sa uvádza, že vlákno je tvorené fibrilami usporiadanými v smere vlákna, medzi ktorými je nepatrné priečne zosieťovanie.

WO 92/14871 opisuje spôsob výroby vlákna so zníženým sklonom k fibrilácii. Ten sa docieľuje tým, že všetky kúpele s ktorými sa čerstvo zvláknené vlákno dostane do styku pred prvým sušením majú hodnotu pH maximálne 8,5.

WO 92/07 124 zníženým sklonom opisuje taktiež spôsob výroby vlákna so k fibrilácii, podľa ktorého čerstvo zvláknené, teda ešte neusušené vlákno spracováva kationtovým polymérom. Ako taký polymér sa uvádza polymér so skupinami imidazol a acetidín. Navyše môže sa vykonávať spracovávanie s emulgovateľným polymérom, ako je napríklad polyetylén alebo polyviny1acetát a alebo tiež zosietnenie glyoxalom.

V

Švédsku narastá rámci konferencie CELLUCON v uviedol S.Mortimer v prednáške, narastajúcim dlženlm.

roku 1993 v Lunde vo že sklon k fibrilácii

Podstata vynálezu

Vynález si stanovil úlohu dať k dispozícii spôsob, ktorý možno vykonávať jednoduchým spôsobom a ktorý dovoľuje vyrábať celulózové vlákna druhu Lycocell so zníženým sklonom k f i br i 1Aci i .

Pri spôsobe výroby celulózových vláken so zníženým sklonom k fibrilácii podľa vynálezu sa čerstvo zvláknené, ešte nesušené vlákna dostanú do kontaktu s textilným pomocným prostriedkom s minimálne dvoma reaktívnymi skupinami, sú prané vodným pufrom (tlmivým roztokom) s pravidlom, že sa ako textilný pomocný prostriedok nepoužije Glyoxal.

Ako textilné pomocné prostriedky sa najmä osvedčili farbivá s dvoma reaktívnymi skupinami. Podľa vynálezu sa ale môžu použiť aj bezfarebné textilné pomocné prostriedky, čo znamená že neabsorbujú viditeľné svetlo.

Prednostne sa podľa vynálezu používajú textilné pomocné prostriedky, ktoré ako reaktívne skupiny majú jednu alebo dve vinylsulfónové skupiny.

Účelné vyhotovenie spôsobu podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že čerstvo zvláknené vlákna sa dostanú do kontaktu s textilným pomocným prostriedkom v alkalickom prostredí.

Ukázalo sa, že sklon k fibrilácii sa celkom výrazne zníži, keď je alkalické prostredie tvorené alkal i karbonátom a a 1ka1 i hydrox i dom.

Ďalším uprednostneným variantom spôsobu podľa vynálezu je tepelné spracovanie vláken, ktoré boli v kontakte s textilným pomocným prostriedkom. Tepelné spracovanie drasticky znižuje doby napúšťania (impregnovania).

EP-A-0 538 977 zverejnená 28. apríla 1993 opisuje tepelné spracovanie vláken napustených farbivom. Ukázalo sa ale, že ohrevom vláken napustených textilnými pomocnými prostriedkami horúcim vzduchom síce môže skrátiť dobu napúšťania, ale že vzniká nebezpečie, že vlákna sa ohrejú nepravidelne. Tak môžu napríklad zvonku ležiace vlákna pradena vláken, ktoré má byť sušené, už sčasti suché, zatiaľ čo vlákna vo vnútri ešte nedosiahli potrebnú teplotu, kvalitu vyrobených vláken.

To má nepriaznivý vplyv na

Zistilo j ednoduchom ož i arovani m mikrovlnami. ohrievajú a vláken, možnosť hmoty a stave.

táto nevýhoda, sa, äe tepe 1 non vláken

Ožiarovaním j ednako sa pretože ožiarenie zataviť napríklad vyskytujúca sa pri spracovaní, môže e 1ektromagnet i ckým i mikrovlnami sa byť prekonaná vlnam i, naj mä v 1ákna j ednako môže zabrániť predčasnému sušeniu elektromagnetickými vlnami ponúka pradeno vláken do obalu z umelej vystaviť ho elektromagnetickému pólu v zatavenom

Vyššie uvedené výhody vznikajú taktiež, ak sa transportujú vlákna, rozprestreté napríklad ako plochý útvar na dopravníku úzkym kanálom, v ktorom sú vystavené elektromagnetickým vlnám. Tento kanál môže byť tvarovaný tak, že ostáva iba malý vzduchový priestor nad vláknami, čím sa môže zabrániť čiastočnému sušeniu zvonku ležiacich vláken. Súčasne tento variant fixovania textilného prostriedku otvára tiež možnosť technicky realizovateľné veľkoprodukcie.

pomocného j ednoducho

Podľa vyššie uvedeného sa vynález týka ďalej spôsobu výroby celulózových vláken so zníženou fibriláciou, pri ktorom sa roztok celulózy v terciárnom aminoxide zvlákňuje na vlákna a čerstvo zvláknené vlákna sa kontaktujú s textilným pomocným prostriedkom s minimálne dvoma reaktívnymi skupinami a tepelne sa spracujú, čo sa vyznačuje tým, že tepelné spracovanie sa vykonáva ožiarovaním elektromagnetickými vlnami.

Taktiež podľa tohoto vyhotovenia spôsobu podľa vynálezu sa prednostne používa textilný pomocný prostriedok, obsahujúci ako reaktívne skupiny vinylsulfonové skupiny a je prednostne farbivom. Môžu sa však používať bezfarebné textilné pomocné prostriedky, ktoré neabsorbujú viditeľné svetlo.

Ďalším uprednostneným vyhotovením podľa vynálezu je vykonávanie tepelného spracovania mikrovlnami.

Príklady vyhotovenia vynálezu

Vynález bude nasledujúcimi príkladmi ešte bližšie vysvetlený. Všetky % údaje sa rozumejú ako hmotnostné %.

Výroba celulózových vláken.

Podľa spôsobu opísaného v EP-A-0 356 419 bol zhotovený roztok celulózy v NMÍ1O, ktorý sa extrudoval zvlákňovacou dýzou. Získané filamenty boli vedené vzdušnou dráhou do vodnej zrážacej kúpele, v ktorej celulóza koagulovala.

premývané a mal i na nižšie uvedené označované v tomto čerstvo zvláknené,

V zrážacej kúpeli získané vlákna boli titer 1,7 dtex. Premyté vlákna sa použili príklady a predstavujú tie vlákna, ktoré sú opise a v týchto patentových nárokoch ako ešte nesušené vlákna.

1. Spracovanie textilnými pomocnými prostriedkami bez následného tepelného spracovania

A. Všeobecný spôsob procesu

Vždy 1 g vláken zhotovených vyššie uvedeným spôsobom bol napúšťaný v 190 ml vodného roztoku (kúpele), ktorý obsahoval textilný pomocný prostriedok s dvoma reaktívnymi skupinami a Na2S04, počas 30 minút pri teplote 40 °C. Nadväzne bolo na fixáciu textilného pomocného prostriedku pridané NaOH (3%), NaaC03 (4%) alebo zmes z NaOH, Na2C03 (4% Na2C03 a Ô, 2 g/1 NaOH).

Po ďalších 60 minútach pri 40 °C sa vlákna opakovane premývali aby sa odstránil textilný pomocný prostriedok, ktorý nebol fixovaný na vlákno. Následne boli premyté vlákna spracované vo vodnom pufre a potom znovu premývané počas 15 minút vodou a sušené pri 60 °C. Následne bol skúmaný sklon vláken k fibrilácii a iné hodnoty vláken.

Posudzovanie fibrilácie

Vzájomné trenie vláken pri praní prípadne pri úprave v mokrom stave bolo simulované nasledujúcim testom: 8 vláken dĺžky 20 mm bolo vložené do 20 ml skúšobnej fľaštičky s 4 ml vody a počas 9 hodín trepané stupňom 12 laboratórnym trepacim prístrojom typu R0-10 fy. Gerhardt, Bonn (BRD).

Fibri lačné chovanie sa potom pod mikroskopom posudzovalo / počítaním fibríl na dĺžke vlákna 0,276 mm.

Ďalšie dáta vláken

Pevnosť a ťažnosť vláken boli skúšané podľa predpisu BISFA Internát ional1 y agreed methods for testing viscose, modal, cupro, lycocell, acetat and triacetate staple fibres ans tows”, vydanie 1993.

B. Pr í k1ady spôsobu (čierny text i 1ný

Podľa vyššie opísaného farbivom Remazol Schvarz B (červený RB) použitých ako

Farbivo Remazol Schvarz B obsahuje dve a farbivo Remazol Rot RB jednu skupinu skupinu monochlorotriasi novú.

boli vlákna ošetrené

B) a Remazol Rot RB pomocný prostriedok, vinylsulfonové skupiny v iny1sulfonovú a jednu

Kúpeľ obsahovala 3 % Remazol Schvarz B prípadne 0,5 %

Remazol Rot RB. Hodnota pH kúpeľa bola v oboch príkladoch 4,6.

Použitý vodný pufr kyseliny octovej a roztoku bola 4,6 15 minút vodou a následne bol vodným roztokom obsahujúcim 3 % % octanu sodného. Hodnota pH tohoto

Po spracovaní pufrom boli vlákna premývané tabuľke la sú uvedené skúmané. V fixačné prostriedky fibrilácie (počet fibríl), titer (dtex) pevnosti vláken (cN/tex) a ťažnosť vláken (%). Príklady 1, 2 a 3 boli vykonané s farbivom Remazol Schwarz B a príklad 4 s farbivom Remazol Rot. RB.

Tabuľka lb uvádza výsledky porovnávaných pokusov, ktoré boli vykonané bez farbiva.

Tabuľka la (text i 1né pomocné prostriedky)

Príkl	. F i xačný prostr i edok	Fibrily	Ti tr	pevnosť	ťažnosť
1	NaOH	22	1,82	28,81	11,14
2	Na₂C0₃	2	2, 07	26, 39	10, 67
3	NaOH + Na₂CO₃	0	2, 34	24, 94	10,04
4	NaOH + Na₂C0₃	5	2, 34	30, 00	11,74
	Tabuľka lb	(porovnan i e)

Príkl	Fixačný prostr i edok	F ibr i 1 y	Ti tr	pevnosť	ťažnosť
5	NaOH	> 60	1,80	33,76	12,71
6	Na₂C0₃	60	1,56	33, 78	12, 15
7	NaOH + Na₂C0₃	> 60	1,72	30, 18	12, 14
8	NaOH + Na₂C0₃	> 60	1,72	32, 00	12, 70
	Porovnanie výsledkov v	tabuľkách	la a lb	ukazuje,

textilný pomocný prostriedok, v tomto prípade farbivo Remazol

Schwarz znižujú f i xáci u f ibr i 1ác i

B a Remazol Rot RB, sklon k fibrilácii drasticky a kombinácia NaOH + Na2C03, ktorá sa používa na textilného pomocného prostriedku, taktiež sklon k i šibni fikantne zmenšuje.

Ukázalo sa, že vyššie uvedené výsledky sa získajú taktiež pri použití iných textilných pomocných prostriedkov, ktorá majú dve reaktívne skupiny. Remazol Schwarz B a Remazol Rot RB sú tu v zastúpení.iných textilných pomocných prostriedkov, ktoré majú taktiež dve reaktívne skupiny.

2. Spracovanie textilnými pomocnými prostriedkami s nadväzujúcim tepelným spracovaním

Vždy lg vyššie uvedeným spôsobom zhotovených vláken bolo napúšťané v kúpeli 190 ml (obsahujúcej 0,2 Remazol Schwarz B, 2 % NaaC‘03, 0,2 NaOH, a hodnotu pH = 11,5) trikrát 30 sekúnd, pričom boli vlákna po každom napúšťaní vylisované. Následne bola každá skúška dvakrát 40 sekúnd tepelne spracovaná v sušičke s cirkuláciou vzduchu pri teplote 180 °C. Následne bola každá tepelne spracovaná skúška spracovávaná vyššie uvedeným octanovým pufrom (pH 4,6), premývaná 15 minút vodou, sušená pri 60 °C a skúmaná. Výsledky sú uvedené v tabuľke 2, predstavuje kontrolu (pre príklad 10 bol pričom príklad 10 opakovaný príklad pomocný prostriedok

9, pričom však nebol použitý textilný

Tabuľka 2

Príklad

Fibr i 1 y Ti tr pevnosť ťažnosť > 57

1,56 1,80

33, 78 33, 76

12, 15 12, 71

Z tabuľky 2 je zjavné, že tepelné spracovanie vláken napúšťaných textilným pomocným prostriedkom drasticky znižuje dobu napúšťania a že sa napriek tomu zníži sklon k fibrilácii.

S farbivom Remazol Rot RB mohli byť docielené podobne dobré výsledky.

3. Spracovávanie textilnými pomocnými prostriedkami s následným ožiarením mikrovlnami g vláken zhotovených podľa vyššie uvedeného spôsobu bolo napustené v 900 ml kúpeli (10 % Remazol Schvarz B, 10 % Na2S04, 8 % Na2C03·' pH bolo nastavené pomocou NaOH na 11,5) 9 minút. Potom sa vlákna vylisovali a rozdelili na dva rovnako veľké diely (príklady 12, 13). Príklad 11 je kontrolný a udáva vlastnosti vláken nespracovaných textilným pomocným prostriedkom. Pre príklady 12, 13 boli vlákna po napúšťaní vylisované a buď 180 sekúnd ohrievané na 180 °C (príklad 12) alebo 50 sekúnd ožiarované mikrovlnami (príklad 13). Potom boli vlákna spracovávané 30 minút vo vyššie uvedenom octovom pufre pri pH 4,6, premývané 15 minút vodou a sušené pri 60 °C. Výsledky testu sú uvedené v tabuľke 3.

Tabuľka 3

príklad ohrev	f ibr i 1 y	t i ter	pevnosť	ťažnosť
íl	—	56	1,83	31,98	11,52
12	180 s, 180°C	11	1,91	23, 70	9, 77
13	50 s, 90 K	7	1,92	31,23	11,34
	Z tabuľky 3 vyplýva, že ožiarovanie	mikrovlnami sa doby
ohrevu ďalej znižujú a	že sklon	k f i br i 1ác i i ďalej	zmenšuje.

Podobne dobré výsledky pokiaľ ide o sklon k fibrilácii boli docielené, keď bolo namiesto Remazolu Schwarz B použité iné textilné pomocné prostriedky s minimálne dvoma reaktívnymi skupinám i

Zvlášť sa prejavilo, že priaznivé pôsobenie na sklon k fibrilácii sa podobne silne prejavuje ako pri Glyoxale. Ďalej sa ukázalo, že vyššie uvedený priaznivý efekt, ktorý sa dosahuje ožiarovanlm mikrovlnami, možno pozorovať aj pri Glyoxale a iných dialdehydov, ako sa ukáže v nasledujúcom pr í k 1ade.

g vláken bolo napúšťané obsahujúcej 2 % vyrobených spôsobom opísaným v odstavei 1, dvakrát po 3 minútach v 140 ml kúpeli

Glyoxalu, 0,66 % zosieťovaného katalyzátoru (napríklad Condensol FB, zmes zo ZnCl2 a MgCl2, výrobca BASF).

Nadväzujúc bola kúpeľ vylisovaná, diely (príklad 15, 16). Príklad 14 boli vlákna spracované 10 minút cirkuláciou vzduchu a pre príklad dvakrát 60 sekúnd pôsobeniu mikrovĺn o výkone 500 vatov. Výsledky fibrilácie sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 4.

vlákna rozdelené na dva je kontrolný, pre príklad pri 100 °C v sušičke s 16 boli vlákna vystavené

Vyššie uvedený spôsob bol opakovaný, pričom bolo namiesto Glyoxalu použitý Glutardialdehyd (3,4 %) . Výsledná fibrilácia získaných vláken je uvedená taktiež v tabuľke 4 (príklady 17, 18 a 19 zodpovedajú príkladom 14, 15 prípadne 16).

Tabuľka 4 príklad textilný pomocný prostr i edok spracovani e f ibr i 1 y

14					35, 5
15	G1yoxa1	10	min.	100 °C	24, 0
16	G1yoxa1	60	sek.	500 V	8,5
17					35, 5
18	G1utardialdehyd	10	min.	100 °C	10,5
19	Glutardialdehyd	60	sek.	5500 W	21,0

PATENTOVÉ

Claims

1. Spôsob výroby celulózových vláken so zníženým sklonom k fibrilácii, pri tomto spôsobe sa roztok celulózy zvlákňuje v terciárnom aminoxide na vlákna a tieto čerstvo zvláknené vlákna sa kontaktujú s textilným pomocným prostriedkom, ktorý a premývajú sa vodným ako textilný pomocný má minimálne dve reaktívne skupiny pufrom s touto podmienkou, že sa prostriedok nepoužíva Glyoxal.

2. Spôsob podľa nároku 1, tým, že sa ako textilný pomocný alebo bezfarebná substancia.

vyznač prostr i edok u j ú c použ1va i sa farb i vo

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa f ý m, že sa požíva textilný pomocný prostriedok, ktorý má viny1sulfonovú skupinu ako reaktívnu skupinu.

4. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že čerstvo zvláknené vlákna sa kontaktujú s textilným pomocným prostriedkom v alkalickom prostredí.

5. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že alkalické prostredie tvorí alkal i karbonát a a1ka1 i hydrox i d.

6. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že vlákna kontaktované s textilným pomocným prostriedkom sa tepelne spracovávajú.

7. Spôsob výroby celulózových vláken so zníženým sklonom k fibrilácii, pri ktorom spôsobe sa roztok celulózy zvlákňuje v terciárnom aminoxide na vlákna a tieto čerstvo zvláknené vlákna sa kontaktujú s textilným pomocným prostriedkom, ktorý má minimálne dve reaktívne skupiny, a tepelne sa spracujú, vyznačujúci sa tým, že tepelné spracovanie sa vykonáva ožiarovaním elektromagnetickými vlnami.

8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že ako textilný pomocný prostriedok sa používa farbivo alebo bezfarebná substancia.

9. Spôsob podľa nároku 7 alebo 8, vyznačujúci sa tým, že sa požíva textilný pomocný prostriedok, ktorý má viny1sulfonovú skupinu ako reaktívnu skupinu.

10. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že čerstvo zvláknené vlákna sa kontaktujú s textilným pomocným prostriedkom v alkalickom prostredí .

11. Spôsob podľa tým, že alkalické a1ka1 i hydrox i d.

nároku 10, prostredí e vyznačujúci s tvorí alkalikarbonát

12. Spôsob podľa vyznačuj úci vykonáva m i krov1nam i.

jedného alebo viacerých z nárokov 7 až 11, sa tým, že tepelné spracovanie sa