Обработка волокна - RU2143017C1

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Техническая область изобретения
Изобретение относится к способам снижения склонности к фибриллированию лиоцельных волокон.

Известно, что целлюлозное волокно можно изготавливать экструзией раствора целлюлозы в подходящем растворителе в коагулирующий раствор. Такой процесс называют "формованием из растворителя", а целлюлозное волокно, полученное таким способом, называют формованным из растворителя целлюлозным волокном или лиоцельным волокном. Лиоцельное волокно следует отличать от целлюлозного волокна, изготовленного другими известными способами, основанными на получении растворимого химического производного целлюлозы с его последующим разложением с регенерацией целлюлозы, например, вискозным способом. Пример способа формования из растворителя описывается в US-A-4246221, который включен в список ссылок данного изобретения. Целлюлозу растворяют в растворителе, таком как водный третичный амин-N-оксид, например N-метилморфолин-N-оксид. Полученный раствор затем экструдируют через подходящий мундштук в водную ванну с получением жгута нитей, которые затем промывают в воде для удаления растворителя и сушат.

Волокна могут проявлять склонность к фибриллированию, особенно в том случае, когда они подвергаются механической нагрузке во влажном состоянии. Фибриллирование имеет место тогда, когда структура волокна разрушается в продольном направлении таким образом, что от волокна отделяются тонкие фибриллы, придавая ворсистость волокну и содержащей его ткани, например тканой или трикотажной ткани. Окрашенная ткань, содержащая фибриллированное волокно, имеет тенденцию приобретать вид ткани, "покрытой инеем", что может быть нежелательно с эстетической точки зрения. Такое фибриллирование, как полагают, вызывается механическим изнашиванием волокон в процессе обработки во влажном набухшем состоянии. Процессы влажной обработки, такие как окрашивание, неизбежно приводят к механическому износу волокон. Более высокие температуры и более продолжительное время обработки в общем случае могут привести к большим степеням фибриллирования. Лиоцельное волокно, как оказалось, является особенно чувствительным к такому износу и, следовательно, более чувствительно к фибриллированию, чем целлюлозное волокно других типов. Данное изобретение относится к способам обработки лиоцельного волокна для уменьшения или ингибирования его склонности к фибриллированию. Однако было обнаружено, что некоторые из этих способов обработки могут оказывать вредное воздействие на механические свойства волокна, такие как предел прочности на разрыв и растяжимость, например, в результате придания волокну хрупкости, или на способность волокна к переработке, в частности на его окрашиваемость. Найти способ обработки, который обеспечивает удовлетворительное уменьшение склонности к фибриллированию без таких вредных эффектов, может быть трудно.

Описание предшествующего уровня
В Европейской заявке EP-A-538977 описывается способ получения формованного из растворителя целлюлозного волокна с уменьшенной склонностью к фибриллированию, при котором волокно обрабатывают химическим реагентом, содержащим от двух до шести функциональных групп, химически активных в отношении целлюлозы. В качестве химического реагента может использоваться полигалогенированный полиазин или соединение, содержащее полиазиновый цикл с двумя или большим количеством винилсульфоновых групп или их прекурсоров. Волокно можно обрабатывать в еще не осушенной или в предварительно осушенной форме водным раствором химического реагента, который может иметь слабо щелочную среду, которую получают добавлением карбоната натрия, гидрокарбоната натрия или гидроксида натрия. Однако было обнаружено, что, когда формованное из растворителя целлюлозное волокно обрабатывают реагентом типа галогенированного полиазина, полученное таким образом снижение склонности к фибриллированию имеет тенденцию исчезать при чистке и стирке ткани, содержащей это обработанное волокно. Такие реагенты взаимодействуют с целлюлозой с образованием множества ароматических/алифатических эфирных групп, которые, как полагают, склонны к химическому гидролизу в процессе технологической обработки и стирки ткани. В Заявке WO-A-94/24343, опубликованной 27 октября 1994 года, описывается очень схожий процесс.

Известен способ снижения склонности к фибриллированию волокна на основе целлюлозы, заключающийся в том, что к волокну в еще не осушенном состоянии применяют раствор, который включает растворенные в нем щелочной неорганический реагент и химический реагент, содержащий, по меньшей мере, две акриламидогруппы, причем волокно, к которому применяют химический реагент, прогревают для обеспечения реакции между волокном и химическим реагентом /FR 2273091 A, 1976/. В качестве примеров предпочтительных реагентов приводятся 1,3,5-триакрилоилгексагидро-1,3,5-триазин и N,N'-метилен-бисакриламид. Эта обработка не изменяет сродства волокна к красителю. Недостатком способа, описанного в заявке FR-A-2273091, является то, что необходимое время обработки составляет от 5 до 15 минут. Такое время является неприемлемо большим для завода по производству волокна, где скорости линий обычно заключаются в интервале от 10 до 100 м/мин, особенно если волокно получают в неразрезанной форме, такой как жгут.

Описание изобретения
Предметом данного изобретения является способ снижения склонности к фибриллированию лиоцельного волокна, который можно осуществлять быстро в условиях получения волокна. Еще одним предметом данного изобретения является способ снижения склонности к фибриллированию лиоцельного волокна, в результате которого волокно сохраняет стойкость к фибриллированию в процессе последующих влажных технологических обработок, таких как промывка, крашение и стирка. Предметом данного изобретения является также получение лиоцельного волокна, обладающего улучшенной окрашиваемостью.

В соответствии с данным изобретением предлагается способ снижения склонности к фибриллированию волокна на основе целлюлозы, заключающийся в том, что волокно в еще не осушенном состоянии обрабатывают раствором, который включает растворенные в нем щелочной неорганический реагент и химический реагент, содержащий множество акриламидогрупп, причем среднее число акриламидогрупп на молекулу химического реагента в растворе составляет по меньшей мере 2,1, а волокно, к которому применяют химический реагент, прогревают для обеспечения реакции между волокном и химическим реагентом, отличающийся тем, что в качестве волокна на основе целлюлозы используют лиоцельное волокно.

Примеры подходящих щелочных неорганических реагентов включают гидроксид натрия, силикат натрия и тринатрийфосфат (тринатрийортофосфат), которые могут быть предпочтительными. Могут использоваться смеси щелочей, например гидроксида натрия и тринатрийфосфата.

Химический реагент предпочтительно содержит три акриламидогруппы (группы - NHCO CH= CH₂) и предпочтительно представляет собой 1,3,5-триакрилоилгексагидро-1,3,5-триазин. Полагают, что гидроксильные группы в молекулах целлюлозы взаимодействуют по реакции присоединения Михаэля с акриламидогруппами химического реагента, сшивая таким образом молекулы целлюлозы. Раствор может в общем случае содержать от 5 до 50, предпочтительно от 10 до 20 грамм химического реагента на литр. Установлено, что химические реагенты этого типа могут гидролизоваться в щелочном растворе, особенно при высоких pH и в процессе длительного хранения или длительного применения. Установлено также, что если степень гидролиза является чрезмерной, так что среднее число акриламидогрупп на молекулу в растворе при применении его к волокну составляет приблизительно менее 2, то защита от фибриллирования, достигнутая обработкой химическим реагентом, является небольшой или недостаточной. Среднее количество акриламидогрупп на молекулу в растворе может определяться так же, как функциональность раствора. Предпочтительно она составляет по меньшей мере 2,2, более предпочтительно по меньшей мере 2, 5. Для реагента, содержащего три акриламидогруппы, желательно, чтобы функциональность реагента была близка к 3, но на практике гидролиз в растворе может приводить к тому, что функциональность составляет не более 2,9 или 2,7. Было установлено, что химические реагенты (которые первоначально содержат только две акриламидогруппы) дают менее удовлетворительное снижение склонности к фибриллированию, чем химические реагенты, которые первоначально содержат три или большее количество акриламидогрупп.

Значение pH раствора, включающего щелочь и химический реагент, предпочтительно заключается в интервале от 11 до 14, более предпочтительно в интервале от 11,5 до 12,5. Было обнаружено, что скорость реакции может быть нежелательно низкой, если значение pH меньше области предпочтительных значений. Было также обнаружено, что скорость гидролиза функциональных групп химического реагента может быть нежелательно высокой, если pH выше области предпочтительных значений. Поэтому концентрацию щелочного неорганического реагента в растворе выбирают так, чтобы значение pH раствора составляло нужную величину. В общем случае концентрация щелочного неорганического реагента в растворе заключается в интервале от приблизительно 1 до приблизительно 100 грамм на литр, предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 50 грамм на литр для мягкой щелочи, такой как тринатрийфосфат, или от приблизительно 2 до приблизительно 10 грамм на литр для едкой щелочи, такой как гидроксид натрия.

Волокно, обработанное способом данного изобретения, часто содержит от 0,25 до 3 процентов вес. химического реагента, связанного (фиксированного) с целлюлозой, из расчета на вес волокна, высушенного сушкой на воздухе. Количество связанного реагента можно определить, например, с помощью определения содержания азота в волокне. Неожиданно было обнаружено, что полезную защиту от фибриллирования можно получить при низком содержании связанного реагента, таком как содержание в интервале от 0,25 до 1 процента. Это является преимуществом данного изобретения, так как химические реагенты, подходящие для применения в данном изобретении, зачастую дороги, поэтому необходимо сводить к минимуму их применяемое количество. Количество связанного реагента, обеспечивающее полезный баланс между защитой от фибриллирования и стоимостью, может находиться в интервале от 0,4 до 0,8 процента. Было также установлено, что волокно, обработанное в соответствии со способом данного изобретения, в общем случае обладает таким же высоким сродством к красителю, как и необработанное волокно. Это в высшей степени удивительно, так как сшивающие обработки в общем случае снижают окрашиваемость целлюлозных волокон. Неожиданно было также установлено, что волокно, содержащее от 1 до 3 процентов связанного реагента, по сравнению с необработанным волокном проявляет преимущественно более высокую окрашиваемость некоторыми красителями, например прямыми и активными красителями.

Водный раствор, используемый в способе данного изобретения, может дополнительно содержать сульфат натрия предпочтительно в концентрации от 10 до 50 грамм на литр из расчета на безводную соль. Было установлено, что добавление сульфата натрия может улучшать эффективность и/или скорость реакции химического реагента с целлюлозой.

Способ согласно данному изобретению может осуществляться при пропускании лиоцельного волокна через циркуляционный водный раствор, включающий как щелочной неорганический реагент, так и химический реагент. Химический реагент может быть предрасположен к гидролизу в таком циркуляционном растворе, поэтому объем раствора предпочтительно является минимальным. Кроме того, отдельно приготовленные растворы щелочного неорганического реагента и химического реагента могут смешиваться непосредственно перед применением к волокну, осуществляемым, например, пропиткой или опрыскиванием. Отдельно приготовленные растворы могут также применяться к волокну отдельно. В таком способе, который может быть предпочтительным, первый раствор может применяться к волокну, например, в ванне с циркуляцией раствора пропиткой или опрыскиванием необязательно с последующим каландрованием для отжима избытка жидкости, а второй раствор может применяться после этого, например, пропиткой или опрыскиванием. Отдельно приготовленные растворы могут применяться в любом порядке. Если дополнительно применяется сульфат натрия, то он может содержаться в любом из отдельных растворов. Температура раствора выбирается с учетом того, что химический реагент применяется к волокну в растворенном состоянии, и часто она заключается в интервале от комнатной температуры до 60^oC.

Будет показано, что после применения раствора химического реагента к волокну pH жидкости в контакте с волокном в общем случае будет меньше, чем pH раствора перед применением вследствие буферирующего действия остатков функциональных групп карбоновых кислот, присутствующих в молекулах целлюлозы. Соответственно, когда к волокну применяются отдельные растворы щелочного неорганического реагента и химического реагента, pH жидкости в контакте с волокном не будет обязательно иметь значение, заключенное в области предпочтительных значений каждого раствора и равное значению pH раствора перед применением. Если используется такая методика, pH водного раствора, включающего щелочной неорганический реагент и указанный выше реагент, содержащий множество акриламидогрупп, определяется как pH смеси отдельных растворов в соотношении, пропорциональном используемым количествам.

После применения к волокну щелочного неорганического реагента и химического реагента в водном растворе влажное волокно подвергают обработке на стадии фиксирования для обеспечения взаимодействия между волокном и химическим реагентом. Температура тепловой обработки, как полагают, должна быть максимальной температурой, которую можно достичь на стадии фиксирования. Обычно она составляет по меньшей мере приблизительно 50^oC, может составлять по меньшей мере приблизительно 80^oC и достигать приблизительно 100^o C или более и доходить до приблизительно 140^oC. Волокно, к которому применили раствор, предпочтительно нагревают до указанной температуры, например, пропаркой или с помощью микроволн для обеспечения взаимодействия между целлюлозой и химическим реагентом. Сухой нагрев в общем случае менее предпочтителен. Общее время обработки (применение плюс фиксирование) в общем случае составляет менее 3 минут, предпочтительно менее 2 минут, более предпочтительно менее 1 минуты. Такое короткое время обработки представляет собой особое преимущество данного изобретения. Еще одним преимуществом изобретения является эффективность использования химического реагента.

После обработки щелочным раствором химического реагента в соответствии со способом данного изобретения волокно промывают и сушат. Стадия промывки предпочтительно включает промывку разбавленным водным раствором кислоты для того, чтобы pH высушенного волокна заключалась в интервале от приблизительно 4,5 до приблизительно 6,5.

Изобретение предусматривает также способ изготовления лиоцельного волокна с пониженной склонностью к фибриллированию, который включает следующие стадии:
(a) растворение целлюлозы в растворителе для получения раствора, причем растворитель является смешивающимся с водой;
(b) экструзию раствора через мундштук для получения прекурсора волокна;
(c) пропуск прекурсора волокна через по меньшей мере одну водную ванну для удаления растворителя и образования волокна;
(d) применение к волокну водного раствора, который включает неорганическую щелочь и химический реагент, содержащий множество акриламидогрупп, причем среднее число акриламидогрупп на молекулу химического реагента в растворе составляет по меньшей мере 2,1;
(e) прогрев волокна при температуре, равной по меньшей мере 50^oC, таким образом, чтобы вызвать реакцию между химическим реагентом и волокном;
(f) промывку волокна;
(g) сушку волокна.

Волокно на выходе со стадии (c) и на стадиях (d) и (e) представляет собой волокно, не подвергавшееся сушке (еще не осушенное), и в общем случае содержит воду в количестве 120-150%.

Изобретение также предусматривает способ снижения склонности к фибриллированию лиоцельного волокна, в котором волокно обрабатывают в еще не осушенном состоянии при температуре, равной по меньшей мере 50^oC, щелочным неорганическим реагентом и химическим реагентом, содержащим по меньшей мере три акриламидогруппы, в водном растворе, причем pH раствора перед применением к волокну заключается в интервале от 11,5 до 14, предпочтительно в интервале от 11,75 до 12,5.

Преимуществом данного изобретения является то, что оно может осуществляться на промышленном предприятии для производства лиоцельного волокна при скоростях линий, которые используются для получения жгута волокна удлиненной формы. Волокно защищают от фибриллирования на ранней стадии, в частности перед влажной технологической обработкой высушенного лиоцельного волокна или изготовленной из него ткани, например тканой или трикотажной ткани. Такие влажные технологические обработки включают промыв, крашение и стирку.

Далее изобретение иллюстрируется с помощью примеров. Материалы могут испытываться на степень фибриллирования при использовании способа, описанного ниже под названием Способ испытания 1, а на склонность к фибриллообразованию при использовании способа, описанного ниже под названием способ испытания 2 или 2A.

Способ испытания 1 (определение фибриллирования)
В настоящее время нет универсально принятого стандартного способа определения фибриллирования, и для определения Показателя Фибриллирования (ПФ) используют следующий способ. Идентифицируют несколько образцов волокон, имеющих нулевое фибриллирование и возрастающие степени фибриллирования. Затем отмеряют стандартную длину образца каждого волокна и подсчитывают количество фибрилл (тонких ворсистых отростков от главного волокна) на этой длине. Измеряют длину каждой фибриллы, и для каждого волокна вычисляют независимую величину, умножая количество фибрилл на среднюю длину каждой фибриллы. Волокно с наибольшим значением этой независимой величины идентифицируют как наиболее фибриллированное волокно и присваивают ему независимый Показатель Фибриллирования (ПФ) 10. Полностью нефибриллированному волокну присваивают ПФ 0, а остальные градуируют от 0 до 10 на основе измеренных с помощью микроскопа независимых величин.

Ранжированные волокна используют для получения шкалы. Для определения ПФ любого другого образца волокна пять или десять волокон визуально сравнивают под микроскопом с ранжированными волокнами. Визуально определенные показатели для каждого образца волокна затем усредняют для получения ПФ исследуемого волокна. Следует учитывать, что такое визуальное определение и усреднение во много раз быстрее, чем точное измерение, и установлено, что квалифицированные технологии в области производства волокна дают точную оценку волокну.

В общем случае ткани, включающие волокно с показателем фибриллирования, равным 2 или более, имеют внешний вид ткани, "покрытой инеем". Требуемое контрольное значение ПФ волокна в ткани, включая стиранную ткань, составляет 1 или менее, предпочтительно 0,5 или менее.

Способ испытания 2 (индуцирование фибриллирования)
A) Промывка. 1 г волокна помещают в цилиндр из нержавеющей стали длиной приблизительно 25 см с диаметром 4 см и объемом приблизительно 250 мл. К 50 мл обычного моющего раствора, содержащего 2 г/л Детергила ФС955 (Detergyl FS955) (анионный детергент, доступный от фирмы Ай-Си-Ай) (Детергил - торговая марка), добавляют 2 г/л карбоната натрия, крышку плотно закрывают и закрытый цилиндр галтуют со скоростью 60 колебаний в минуту в течение 60 минут при температуре 95^oC. Промытое волокно последовательно прополаскивают в теплой, а затем в холодной воде.

B) Обработка в смесителе. 0,5 г промытого волокна режут на куски длиной 5 - 6 мм, диспергируют в 500 мл воды при комнатной температуре, помещают в бытовой смеситель (liquidiser), включают смеситель, который работает в течение двух минут со скоростью приблизительно 1200 об./мин. После этого волокно вынимают, сушат и определяют степень фибриллирования в соответствии со способом испытания 1.

Способ испытания 2A (индуцирование фибриллирования)
Этот способ полностью соответствует способу 2, но стадия промывки (A) отсутствует.

Способ испытания 3 (обработка волокна)
Для оценки условий обработки волокна используют следующую общую методику. Раствор целлюлозы в водном N-метилморфолин-N-оксиде (NMMO) экструдируют в водную коагулирующую ванну для получения лиоцельных нитей толщиной 1,7 децитекс, которые затем промывают водой до тех пор, пока они не станут по существу свободными от NMMO. Эти еще не подвергавшиеся сушке волокна скручивают (is swirled) в теплой ванне, содержащей 1,3,5-триакрилоилгексагидро-1,3,5-триазин (ТАГТ) и указанную ниже щелочь, прополаскивают водным раствором уксусной кислоты, содержащим 0,5 мл/л уксусной кислоты, и сушат.

Способ испытания 4 (обработка волокна)
Для оценки условий обработки волокна используют следующую общую методику. Раствор целлюлозы в водном N-метилморфолин-N-оксиде (NMMO) экструдируют в водную коагулирующую ванну для получения лиоцельных нитей толщиной 1,7 дтекс, которые промывают водой до тех пор, пока они не станут по существу свободными от NMMO. Эти еще не осушенные лиоцельные нити пропускают через устройство применения, содержащее 1,3,5-триакрилоилгексагидро-1,3,5-триазин (ТАГТ), щелочь и, в отдельных случаях, сульфат натрия. Нити отжимают в устройстве для отжима перед подачей в атмосферу водяного пара для фиксирования ТАГТ на волокне. Продолжительность пропарки заключается в интервале от 1 до 2 минут, если не указано другого времени. Затем нити промывают водой или разбавленной кислотой с последующим промывом водой для удаления нежелательных химических веществ, используемых в процессе обработки.

Способ испытания 5 (определение концентрации ТАГТ и его функциональности)
Для оценки среднего числа акриламидогрупп на молекулу (функциональность) в водных растворах, содержащих ТАГТ и продукты его гидролиза, а также для определения концентрации ТАГТ в таких растворах можно использовать следующий способ. Установлено, что на УФ спектре ТАГТ дает пики поглощения при 195 и 230 нм, а на УФ спектре продуктов его гидролиза пик наблюдается при 195 нм. Измерение поглощения можно удобно провести, используя растворы, содержащие от 5 до 20 мг/л ТАГТ при длине пути 10 мм. Более концентрированные растворы предварительно можно разбавить водой. Концентрация ТАГТ в водном растворе может быть определена сравнением поглощения, измеренного при 230 нм, с калибровочной кривой, полученной для растворов известной концентрации в чистой воде. Экспериментально было установлено, что среднюю функциональность в растворе, который содержит ТАГТ и продукты его гидролиза, можно определить по уравнению
F = (A₂₃₀/A₁₉₅ - 0,057) / 0,1423,
где F - функциональность, A₂₃₀ и A₁₉₅ соответственно - поглощения, измеренные при 230 и 195 нм.

Концентрацию и функциональность других химических реагентов, содержащих множество акриламидогрупп, можно определить, как показано экспериментально, аналогичными способами.

Пример 1
Неосушенные лиоцельные нити толщиной 1,7 дтекс обрабатывают в соответствии со способом испытания 4. Нити (134 г/мин) пропускают через водную ванну, содержащую 1,3,5-триакрилоилгексагидро-1,3,5-триазин (ТАГТ), сульфат натрия (номинально 20 г/л) и тринатрийфосфат (ТНФ). В растворе поддерживают состояние установившегося равновесия (при концентрации ТАГТ 10,8 - 16,0 г/л, концентрации ТНФ 15,8 - 20,5 г/л, температуре 46-51^oC и pH 11,6-12,0), добавляя твердый ТАГТ (3,4 л/мин), ТНФ (5,8 г/мин) и раствор гидроксида натрия (5% раствор) к циркулирующей жидкости, при использовании линейного high shear смесителя/насоса. Функциональность ТАГТ определяют способом испытания 5. После этого волокно отжимают в устройстве для отжима перед выдерживанием в насыщенном паре в течение 2 минут. Затем волокно промывают и сушат, после чего определяют его склонность к фибриллированию в соответствии со способами испытания 1 и 2. Количество связанного ТАГТ определяют, анализируя содержание азота по методу Kjeldahl'a. Результаты приведены в таблице 1 (табл. 1-14 см. в конце описания), где
% масс. от м. в. = из расчета на массу волокна, т.е. на массу обработанного и высушенного на воздухе волокна). Можно видеть, что очень хороший уровень зашиты от фибриллирования получают при условиях обработки, когда содержание связанного ТАГТ составляет до 0,6%.

Пример 2
Подбор щелочей
Используют способ испытания 4, применяя водную ванну, содержащую ТАГТ (15 г/л) и различные щелочи. Результаты опыта представлены в таблице 2.

Данный пример показывает, что в способе данного изобретения может использоваться ряд щелочей. Эффективность фиксации представляет собой отношение химического реагента, связанного с высушенным естественной сушкой волокном, к количеству химического реагента, присутствующего на волокне после стадии применения.

Пример 3
Используют способ испытания 3, применяя водную ванну, содержащую 40 г/л ТАГТ и 30 г/л ТНФ (тринатрийортофосфат), при температуре 80^oC в течение 30 секунд. В одной серии опытов ванна дополнительно содержит 50 г/л сульфата натрия декагидрата (глауберова соль).

Затем волокно обрабатывают еще 30 секунд различными способами, как показано в таблице 3. Фибриллирование вызывают способом испытания 2 и оценивают способом 1. Результаты представлены в таблице 3.

В этом опыте нулевое фибриллирование наблюдается при использовании ТАГТ как с сульфатом натрия, так и без него. Добавление сульфата натрия повышает степень фиксации ТАГТ.

Пример 4
Неосушенное лиоцельное волокно пропитывают при 80^oC водным раствором, содержащим 40 г/л ТАГТ и неорганическую щелочь, волокно пропаривают при 98^oC/100% о.в. в течение 1 минуты, прополаскивают водным раствором уксусной кислоты, содержащим 0,5 мл/л уксусной кислоты, и сушат. Фибриллирование вызывают в соответствии со способом 2 и оценивают его в соответствии со способом испытания 1. Результаты представлены в таблице 4.

Превосходное снижение склонности к фибриллированию наблюдается во всех случаях.

Пример 5
Применение гидроксида натрия. Используют способ испытания 4, применяя водную ванну при 50^oC, содержащую ТАГТ (15 г/л) и гидроксид натрия в различных концентрациях как показано в таблице 5.

Пример 6
Неосушенные лиоцельные волокна (1,7 дтекс) пропускают (134 г/мин.) через водную ванну (температура 52 - 56^oC, pH 12,0-12,4), содержащую 1,3, 5-триакрилоилгексагидро-1,3,5-триазин (ТАГТ) (первоначально 17 г/л), сульфат натрия (первоначально 17 г/л) и гидроксид натрия (первоначально 3,5 г/л). Твердые реагенты и раствор сульфата натрия добавляют к циркулирующей жидкости в процессе испытания с целью поддержания постоянных условий, исключая гидролиз ТАГТ. Функциональность ТАГТ в растворе определяют в соответствии со способом испытания 5. Затем волокно отжимают в отжимном устройстве перед выдержкой в насыщенном водяном паре в течение 2 минут. Далее волокно промывают и сушат, фибриллирование оценивают в соответствии со способами 1 и 2. Уровень фиксирования ТАГТ оценивают анализом азота по методу Kjeldahl. Результанты приведены в таблице 6.

В этих условиях ТАГТ испытывает чрезмерный гидролиз в обрабатывающем растворе после первых нескольких минут, поэтому образцы при более длительном времени работы представляют собой сравнительные примеры. Защита от фибриллирования, достигнутая с помощью обработки, снижается с увеличением продолжительности работы. Показатель фибриллирования последующих образцов является неприемлемо высоким даже тогда, когда значительное количество ТАГТ фиксируется на волокне. Следует учитывать, что даже меньшая защита должна была бы иметь место при низких уровнях фиксирования ТАГТ (менее 1%), нужных по коммерческим соображениям.

Пример 7
Этот опыт проводят для оценки влияния времени пропарки. Применяют способ оценки 4 и используют обрабатывающий раствор, содержащий ТАГТ (15 г/л) и тринатрийфосфат (20 г/л). Результаты приведены в таблице 7.

Результаты показывают, что в условиях, используемых для такой обработки, эффективность фиксирования достигает постоянного значения (выходит на плато) при времени пропарки, равном приблизительно 90 секундам и более. Более короткое время фиксирования может использоваться при быстром предварительном нагревании жгута перед пропаркой или при использовании микроволн.

Пример 8
Фиксирование с использованием микроволн. Применяют способ испытания 4, используя ТАГТ (15 г/л) и тринатрийфосфат (20 г/л) при 50^oC. Образцы обрабатывают периодически и фиксируют в течение различного времени, используя микроволновую печь мощностью 700 ватт вместо пропарки. Результаты приведены в таблице 8.

Превосходную защиту от фибриллирования получают при количествах фиксированного ТАГТ на волокне от 0,6% и выше из расчета на массу волокна.

Пример 9
Применяют способ 4, используя водный раствор ТАГТ и тринатрийфосфата и подавая ТАГТ, тринатрийфосфат и гидроксид натрия для поддержания стабильных концентраций и pH (12,8 - 13,9 г/л ТАГТ, 20,3 - 26,0 г/л ТНФ, pH 11,79 - 11,95) в условиях, выбранных для сведения к минимуму гидролиза ТАГТ.

Волокно, к которому применен раствор, пропускают через устройство для отжима для отжатия избытка жидкости, придают ему извитую форму, пропуская через камеру для придания извитости, и закладывают в камеру для пропарки (J-бокс). Первый рукав для подачи пара соединен с камерой для пропарки 7,5 минут после начала испытания, второй рукав соединен 14 минут после начала испытания. После 20 минут работы температура внутри камеры для пропарки достигает приблизительно 100^oC, как показывают термопары в различных положениях. Время присутствия волокна в камере с паром составляет приблизительно от 10 до 15 минут. Результаты испытания образцов волокна, взятых при различном времени работы после стабилизации системы, приведены в таблице 9.

Пример 10
Неосушенное волокно обрабатывают ТАГТ в соответствии со способом оценки 3, используя ряд концентраций ТАГТ в растворе (для получения ряда уровней фиксирования ТАГТ на волокне обработку проводят, используя красильную машину марки John Jeffries Hank Dyer с 20 г/л ТНФ) при температуре 80^oC и отношении жидкости к волокну 20:1 в течение 30 минут. Физические свойства обработанных волокон приведены в таблице 10.

Результаты показывают, что при увеличении содержания ТАГТ наблюдается небольшое уменьшение прочности и растяжимости. Полагают, что такое уменьшение приемлемо для применения в текстильном производстве. Это может указывать на то, что сшивание волокон в набухшем состоянии повышает способность высушенного волокна абсорбировать воду при повторном увлажнении. Такая способность контролировать поглощение воды является преимуществом данного изобретения.

Пример 11
Неосушенное лиоцельное волокно обрабатывают в соответствии со способом испытания 4 (2,1 - 1,5 г/л ТАГТ, номинально 20 г/л ТНФ, pH 11,84 - 11,49) для получения образцов, содержащих 1,6 - 2,0% связанного ТАГТ. Эти образцы затем формуют в пряжу (нити), из которой изготавливают ткань. Образцы этой ткани и ткани из необработанного контрольного волокна окрашивают прямыми красителями в следующих условиях.

Соотношение жидкости и волокна равно 10:1, температура жидкости 50^oC, количество красителя - 3% из расчета на вес волокна. Погружение ткани в красильную ванну - продолжительность операции 10 минут. Добавление NaCl для получения содержания 4 г/л - продолжительность работы 10 минут. Повышение температуры до 95^oC в течение 30 минут. Добавление NaCI до получения общего содержания 20 г/л, продолжительность работы 30 минут. Охлаждение до 80^oC в течение 10 минут, продолжительность работы 15 минут. Полоскание ткани в теплой и холодной воде, центрифугирование и сушка.

Образцы жидкости из красильной ванны отбирают во время крашения и анализируют их методом спектроскопии в видимой части спектра для определения скорости поглощения красителя. Результаты, показывающие уменьшение количества красителя в ванне по сравнению с первоначальным (в процентах), приведены в таблице 11.

В этих и других опытах скорости поглощения красителя были одинаковыми для обработанного и необработанного лиоцельного волокна. Главное отличие состоит в глубине окраски. Во многих случаях обработанное лиоцельное волокно окрашивается более интенсивно, абсорбирует большее количество красителя, чем необработанное волокно. Это является преимуществом с точки зрения экономии затрат и с точки зрения получения более глубокой окраски.

Более глубокое окрашивание может быть выражено количественно с использованием показателя относительного цветового окрашивания (Q-показатель). Q-показатель представляет собой относительную глубину цвета образца по сравнению с конкретным стандартным образцом, глубине цвета которого присваивают показатель 100. Глубина цвета поверхности может быть выражена как интеграл отношения K/S над областью 400 - 700 нм, где K - коэффициент поглощения, а S - коэффициент рассеяния. Отношение K/S можно вычислить из величины отражения поверхности при определенной длине волны. Интеграл отношения K/S пропорционален количеству красителя на ткани. При сравнении тканей, окрашенных только одним красителем, различие Q-показателя в 5% или более будет в общем случае визуально различимо невооруженным глазом. Q-показатели приведены в таблице 12, где они даны как отношение Q-показателя обработанного ТАГТ образца к Q-показателю необработанного образца. Поглощение красителя представляет собой отношение количества красителя на волокне к количеству красителя, присутствующего первоначального в красильной ванне.

Из таблицы видно, что в некоторых случаях лиоцельное волокно, обработанное способом данного изобретения, окрашено более интенсивно, чем необработанное, что в общем случае соответствует абсорбции большего количества красителя.

Пример 12
Неосушенное лиоцельное волокно в форме жгута обрабатывают ТАГТ в соответствии со способом испытания 3 для получения образцов с различными количествами связанного с волокном ТАГТ. Высушенное лиоцельное волокно обрабатывают ТАГТ аналогичным образом. Обработку проводят, используя красильную машину марки John Jeffries Hank Dyer с 20 г/л ТНФ при температуре 80^oC и соотношении жидкости и волокна 22:1 в течение 30 минут. Затем образцы окрашивают, используя прямой краситель марки Директ Грин (Direct Green) 26 (1% из расчета на вес высушенного волокна), для окрашенных образцов определяют относительный Q-показатель по сравнению с необработанным предварительно высушенным лиоцельным жгутом, который используется в качестве стандарта. Результаты приведены в таблице 13.

Все высушенные и обработанные ТАГТ волокна окрашены бледнее, чем неосушенные обработанные ТАГТ волокна. Все волокна, обработанные ТАГТ в неосушенном состоянии, окрашены более интенсивно, чем необработанные контрольные волокна.

Пример 13
Неосушенное лиоцельное волокно обрабатывают ТАГТ в соответствии со способом испытания 4 (2,1 - 1,5 г/л ТАГТ, номинально 20 г/л ТНФ, pH 11,84 - 11,49) для получения образцов с содержанием фиксированного ТАГТ 1,6 - 2,0%. Эти образцы формуют в пряжу, из которой изготавливают (ткут) ткань. Образцы ткани из этих нитей, образцы ткани, изготовленной из необработанного лиоцельного волокна, окрашивают несколькими активными красителями. Режим окрашивания следующий:
Начинают окрашивание при 25^oC (1,1% краски от массы волокна)
Продолжительность 10 минут - Образец 1
Повышают температуру до 80^oC в течение 30 минут, добавляют Na₂SO₄ частями - Образец 2
Продолжительность 20 минут, добавляют Na₂SO₄ в течение 10 минут - Образец 3
Продолжительность 15 минут - Образец 4
Продолжительность 45 минут - Образец 5
Образцы ткани, взятые в различное время обработки, полоскают в холодной воде и удаляют с их поверхности мыло. Количество красителя в различных ваннах определяют методом спектроскопии с использованием освещения с длинами волн видимой части спектра. Исходя из количества красителя, оставшегося в красильной ванне, вычисляют (в процентах) уменьшение содержание красителя в красильной ванне в результате окрашивания волокна и обозначают эту величину как "обеднение". Количество красителя на волокне (в процентах) после полоскания и смывания мыла определяют измерением относительной глубины окраски методом спектроскопии с использованием освещения с длинами волн видимой части спектра.

Результаты приведены в таблице 14.

Результаты, полученные при использовании проциона желтого HE4R и проциона красного HE7B, являются типичными (Процион - торговая марка фирмы Ай-Си-Ай). Скорости "обеднения" выше для ТАГТ-обработанного волокна, обеднение продолжается до более высокого уровня. Скорости фиксирования красителя аналогичны на тканях обоих видов, но конечный уровень фиксирования ТАГТ-обработанной ткани выше уровня фиксирования контрольного лиоцельного волокна.

Таким образом, ТАГТ-обработанная ткань проявляет более высокую эффективность использования красителя, чем контрольная ткань. Кроме того, ТАГТ-обработанная ткань окрашивается до более глубокого уровня, чем контрольная ткань. Ввиду более быстрого окрашивания ТАГТ-обработанной ткани более короткие циклы окрашивания могут предусматриваться для этих тканей.

Реферат

Описывается способ снижения склонности к фибриллированию волокна на основе целлюлозы, отличающийся тем, что (1) волокно в еще не осушенном состоянии обрабатывают раствором, который включает растворенные в нем неорганический щелочной реагент и химический реагент, содержащий множество акриламидогрупп, причем среднее число акриламидогрупп на молекулу химического реагента в растворе составляет, по меньшей мере, 2,1, и (2) волокно, к которому применяют химический реагент, прогревают для обеспечения реакции между волокном и химическим реагентом. Технический результат - получение волокна, стойкого к фибриллированию в процессе влажных технологических обработок и обладающего улучшенной окрашиваемостью. 10 з.п.ф-лы, 14 табл.

Формула