Способ получения гидратцеллюлозного волокна

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„,>953024 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.01.81 (21) 3236891/23-05 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.«

D01 F2/04

Гееударстееенмй кемитет (53) УДК 677.462 (088.8) Опубликовано 23.08.82. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 23.08.82 пю лелем езебретений и еткрмтий

3. А. Сурнина, В. И. Самойлов, И. П. Бакшеев, Г. Г.боинге, Б. М. Соколовский, А. Х. Хакимова, А. Б. Пакшвер и.3.1А. Ро ф3Щ ф щцй

1 ! v QLl39 «

1 ! . и. «фц«р д«L3 аИВЕжй(б (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТЦЕЛЛ1ОЛОЗНОГО ВОЛОКНА

Изобретение относится к получению гидратцеллюлозных волокон, в частности к получению волокон путем формования из медноаммиачного прядильного раствора целлюлозы.

В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем в технологии получения гидратцеллюлозных волокон является создание безвредного способа их получения в отличие от наиболее распространенного вискозного способа производства этих волокон, связанного с применением сильно токсичного вешества — сероуглерода. В связи с этим в последние годы значительно возрос объем поисковых исследований по созданию новых или усовершенствованию известных способов получения гидратцеллюлозных волокон.

Известен способ получения медно-аммиачного волокна, в соответствии с которым формование осуществляют в кислотно-солевую осадительную ванну (1).

К недостаткам этого способа следует отнести относительно большой расход реагентов, а также трудность получения гидратцеллюлозных волокон улучшенного качества, что обусловлено сравнительно жесткими условиями формования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения гидратцеллюлозного волокна посредством формования медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органические осадительные ванны (2).

Согласно этому способу волокно формуют в осадительную ванну, содержащую воду, аммиак и органический растворитель (в качестве органического растворителя используют, например, диметилформамид, диметилсульфоксид, изопропиловый спирт или ацетон). Свежесформованное волокно по выходе из осадительной ванны вытягивают вначале на воздухе, а затем дополнительно во второй пластификационной ванне, представляюгцей собой горячую воду или водный раствор неорганической кислоты при 60—

100 С. Вытяжка волокна во второй ванне

2о сочетается с полным разложением медноаммиачного комплекса целлюлозы (МАКЦ).

После пластификационной ванны волокно обрабатывают раствором кислоты, промывают водой и высу.шивают.

953024

15

Зо

Известный способ обладает тем преимуществом, что позволяет получать медноаммиачные волокна с использованием высокопроизводительного прядильно-отделочного оборудования, применяемого на вискозных производствах, при отсутствии образования значительного количества побочных продуктов. Волокно, полученное по этому способу, имеет прочность 18 — 25 гс/текс при разрывном удлинении 15 — 35О/о. Относительная прочность в петле составляет

35 — 40О/о, сохранение прочности в мокром состоянии 50 — 60 /о. Следовательно, по физико-механическим показателям волокно находится практически на одном уровне с упрочненным вискозным волокном.

Основным недостатком известного способа является то, что полученное волокно имеет сравнительно низкий модуль растяжения в мокром состоянии (60 — 75 кг/мм при растяжении на 5О/o), не превышающий уровент, характерный для обычного медно-аммиачного и вискозного волокон. Учитывая тот факт, что модуль растяжения в мокром состоянии определяет такие важные свойства изделий из волокон, как усадка, стабильность формы, медно-аммиачное волокно, получаемое по известному способу, обладает недостатком, присущим обычному гидратцеллюлозному волокну и не может быть предназначено для замены вискозных волокон с повышенным модулем в соответствующем ассортименте текстильных изделий.

Целью изобретения является повышение модуля растяжения волокна в мокром состоянии.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения гидратцеллюлозного волокна формованием медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органическую осадительную ванну с последующей обработкой свежесформованного волокна в пластикационной ванне, используют пластификационную ванну, содержащую органический растворитель, выбранный из группы, включающей диметилформамид, диметилсульфоксид и изопропиловый спирт, сульфат меди, сульфат аммония, серную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов: вес. о/о..

Органический раетворитель 5,0 — 25,0

Сульфат меди 0,5 — 5,0

Сульфат аммония 5,0 — 15,0

Серная кислота 0,5 — 5,0

Вода Остальное

Свежесформованное волокно, обладающее высокой пластичностью, вытягивают сначала на воздухе (на 50 — 100О/o), а затем в пластикационной ванне, в которой заканчивается процесс формования структуры волокна и практически полностью разлагается MAKLI,. При этом в пластикационной ванне возможно одновременное присутствие органического растворителя, серной кислоты, как реагента, разлагающего МАКЦ, и продуктов разложения комплекса (сульфатов меди и аммония).

Качество гидратцеллюлозного волокна, в частности такой важный его показатель, как модуль растяжения в мокром состоянии, может быть значительно увеличен (до 130—

180 кг/мм при растяжении на 5/О), если пластикационная ванна, в которой осуществляется дополнительная вытяжка свежесформованного волокна, имеет указанный состав.

Оказалось, что применение пластификационной ванны указанного состава имеет исключительное значение для получения волокна, обладающего равновесной структурой и необходимыми размерами структурных элементов и, следовательно, позволяет существенно улучшить качество получаемого волокна. Следует отметить, что увеличение содержания органического растворителя в пластификационной ванне выше 25О/о не приводит к дальнейшему улучшению модуля растяжения и, кроме того, увеличение его содержания нецелесообразно из экономических соображений вследствие черезмерного уноса растворителя в промывные воды. Верх ние пределы других компонентов пластификационной ванны 5 и 15 /q соответственно приняты в основном из экономических соображений. Указанные выше минимальные содержания органического растворителя и сульфатов меди и аммония выбраны, кроме того, с учетом обеспечения определенного соотношения этих компонентов в волокне и пластификационной ванне, когда уже достигается существенное улучшение качества волокна. Концентраии серной кислоты установлены в пределах, обеспечивающих практически полное разложение МАКЦ и устра-. няющих возможность ухудшения свойств волокна в процессе дальнейших обработок (промывка, авиваж, сушка). Вытяжку волокна в пластификационной ванне предпочтительно осуществлять при 50 — 95 С. После пластификационной ванны волокно подвергается дополнительной обработке водным раствором серной кислоты, промывается водой, обрабатывается раствором авиважного препарата и высушивается.

Пример I. Для формования волокна используют медно-аммиачный прядильный раствор, который приготавливают из кордонной сульфатной целлюлозы (содержание

*-целлюлозы 97 /р, степень полимеризации

870) . Для получения раствора используют гидроокись меди и 27О/р-ный водный раствор аммиака. Процесс: получения прядильного раствора состоит из следующих стадий: загрузка — 0,5 ч, растворение — 2,0 ч, разбавление — 1,5 ч, перемешивание — 4 ч.

Общий цикл приготовления раствора составляет 8 ч. По окончании перемешивания раствор подвергают 3-кратной фильтрации через капроновый нетканый материал, после чего обезвоздушивают в течение 6 ч при

953024

lO

l5

Зо

40

Формула изобретения

55 остаточном давлении 120 мм рт. ст. Полученный раствор имеет следующий состав, /ц. целлюлоза 14,7 медб 5,8; аммиак 9,4.

Вязкость раствора составляет 650 с. СП целлюлозы в растворе — 315.

Формование волокна осуществляют в осадительную ванну, имеющую следующий состав, о/o. диметилформамид 80 вода 18; аммиак 2. Для формования используют фильеру с числом отверстий 200 при диаметре

70 мкм. Величина фильерной вытяжки 110О/О.

По выходе из осадительной ванны волокно вытягивают на воздухе на 60 /р и в пластификационной ванне (95 С) на 55О/р. Пластификационная ванна имеет следующий состав, о/o. диметилформамид 25; сульфат меди 3; сульфат аммония 5; серная кислота 4.

После пластификационной ванны волокно подвергают обработке 1 /о-ным раствором серной кислоты в течение 10 мин, промывают водой, обрабатывают раствором авиважного препарата (водный раствор стеарокса-6 с концентрацией 0,5О/o) и высушивают. Скорость формования составляет 42 м/мин. Полученное волокно имеет линейную плотность

0,240 текс, прочность в кондиционном состоянии .28,4 гс/текс при удлинении 18. Модуль растяжения в мокром состоянии (при

5О/q-ном растяжении) составляет 145 кг/мм, а сохранение прочности в мокром состоянии — 65 /р.

Пример 2. Медно-аммиачный прядильный раствор готовят, как описано в примере 1.

Полученный раствор формуют в осадительную ванну следующего состава, /ц. диметилсульфоксид 45; вода 54 аммиак l. Формование волокна осуществляют при следующих параметрах: температура осадительной ванны 25 С, фильерная вытяжка 70О/р, вытяжка на воздухе 90О/о, вытяжка в пластификационной ванне 45О/р, скорость формования

38 м/мин. Пластификационная ванна (87 С) имеет следующий состав, o/o. .диметилсульфоксид 15; сульфат меди 5;сульфат аммония 10; серная кислота 05. По выходе из пластификационной ванны волокно подвергают обработке, как описано в примере l. Полученное волокно имеет линейную. плотность 0,225 текс прочность в кондиционных условиях

29,7 гс/текс при удлинении 17,5О/р. Величина модуля растяжения в мокром состоянии составляет 155 кг/мм, сохранение прочности в мокром состоянии — 65О/р.

Пример 3. Медно-аммиачный прядильный раствор получают, как описано в примере l.

Формование волокна осуществляют через фильтру, имеющую 200 отверстий (диаметр отвер1стий 70 мкм) в осадительную ванну следующего состава, о/о. .изопропиловый спирт 50; вода 48,5; аммиак 1,5. Температура осадительной ванны 25 С, величина фильерной вытяжки 110О/о. После осадительной ванны волокно вытягивают на воздухе на

60О/О, затем в пластификационной ванне (75 C) на 70О/О. Состав пластификационной ванны, о/о. изопропиловый спирт 5,0; сульфат меди 0,5; сульфат аммония 15; серная кислота 5,0. Скорость формования составляет

40 м/мин.

После пластификационной ванны волокно подвергают отделке в условиях, описанных в примере 1. Полученное волокно имеет линейную плотность 0,166 текс, прочность в кондиционных условиях 33,2 гс/текс, удлинение 19,5О/р. Модуль растяжения в мокром состоянии составляет 180 кг/мм, сохранение прочности в мокром состоянии 70О/О. Волокно обладает хорошей сцепляемостью, обусловленной высокой извитостью (степень извитости 11 бо/О, число витков на 1 см 3 2, устойчивость извитости волокна 43,6О/o), а также имеет приятный гриф.

Преимуществом предлагаемого способа получения гидратцеллюлозных волокон по сравнению с известным способом является возможность получения волокон с показателями, близкими к свойствам высокомодульных вискозных волокон. В зависимости от условий осуществления процесса формования, характера применяемого органического растворителя и состава пластификационной ванны может быть получено волокно, имеющее модуль растяжения в мокром состоянии

130 — 180 кг/мм, что в 2 — 3 раза превышает уровень этого показателя для обычных вискозных или медно-аммиачных волокон. Благодаря этому волокно, полученное по предлагаемому способу, обладает пониженной усадкой, а изделия из него отличаются высокой стабильностью размеров.

Преимуществом изобретения является также улучшение прочностных характеристик получаемого волокна как в кондиционном, так и в мокром состояниях.

К достоинству предлагаемого способа следует отнести также возможность осуществления его на высокопроизводительном прядильно-отделочном оборудовании, используемом при получении высокомодульных гидратцеллюлозных волокон по вискозному способу.

Способ получения гидратцеллюлозного волокна формованием медно-аммиачного раствора целлюлозы в водно-органическую осадительную ванну с последующей обработкой свежесформованного волокна в пластификационной ванне, отличающийся тем, что, с целью повышения модуля растяжения волокна в мокром состоянии, используют пластификационную ванну, содержащую органический растворитель, выбранный из группы, включающей диметилформамид, диметилсульфоксид и изопропиловый спирт, сульфат меди, сульфат аммония, серную

1 1

953024 соотношении.г

Составитель Т. Мартннская

Редактор О. Половка Техред А. Бойкас Корректор М. Шарошн

Заказ 5848/46 Тираж 465 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытнй! l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кислоту и воду при следующем компонентов, вес. о/о.

Органический растворитель

Сульфат меди

Сульфат аммония

Серная кислота

Вода

5,0 — 25,0

0,5 — 5,0

5,0 — 15,0

0,5 — 5,0

Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2527701/23-05, кл. D Ol F 2/04, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заs явке № 2772757/23-05, кл. D 01 F 2/04, 1979 (прототип).