Fibra de celulosa ignifugada, su uso, así como un procedimiento para su fabricación.

Fibra de celulosa regenerada ignifugada para aplicaciones textiles, caracterizada porque contiene como sustancia ignífuga un compuesto de fósforo incorporado en hilatura, en forma de partícula y presenta un valor útil - definido como producto del contenido e fósforo y del módulo en mojado, midiéndose el módulo en mojado según la norma BISFA

(BISFA, Testing methods viscose, modal, lyocell and acetate staple fibres and tows, edición de 2004).entre 10 y 35 y porque fue fabricada según un procedimiento viscoso.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2010/000273.

Solicitante: LENZING AG..

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: WERKSTRASSE 2 4860 LENZING AUSTRIA.

Inventor/es: KRONER,GERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE;... > PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS,... > D01F2/00 (Filamentos o similares, artificiales, con un solo componente formados de celulosa o sus derivados; Su fabricación)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE;... > PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS,... > Filamentos o similares, artificiales, con un solo... > D01F2/06 (obtenidos a partir de la viscosa (preparación de alcalicelulosa C08B))
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE;... > PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS,... > Filamentos o similares, artificiales, con un solo... > D01F2/02 (obtenidos a partir de soluciones de celulosa en ácidos, bases o sales)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE;... > PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS,... > Procedimientos generales de fabricación de filamentos... > D01F1/07 (para fabricar filamentos incombustibles o ininflamables)

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Fragmento de la descripción:

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DESCRIPCIÓN

Fibra de celulosa ignifugada, su uso, así como un procedimiento para su fabricación [0001] El objeto de la presente invención son fibras de celulosa regenerada ignifugadas con propiedades de uso mejoradas para aplicaciones textiles, que resisten por ejemplo también los requisitos de un lavado industrial, su uso para la fabricación de hilos y de estructuras planas, así como un procedimiento para la fabricación de estas fibras.

Estado de la técnica [0002] Hoy día se conocen como fibras de celulosa regenerada sobre todo fibras según el procedimiento viscoso y se fabrican a nivel mundial para aplicaciones estándar en el área textil y de telas no tejidas con un título de fibra individual entre 0, 8 y 16 dtex. Para el equipamiento de propiedades ignífugas de fibras de viscosa se describen en la bibliografía las sustancias químicas más diversas. Sobre todo, se usan sustancias ignífugas basadas en halógenos, silicio y fósforo.

En el documento US2678330 está descrito para este fin el uso de un bis (2, 3dicloropropil) clorofosfonato. La publicación GB 1158231 menciona el uso de un tris (1-bromo-3-cloro-2-propil) fosfato. 20 El documento FR2138400 describe el uso de polibromobencenos líquidos y de forma especialmente preferible de hexabromobenceno. Puesto que las sustancias ignífugas líquidas sólo se incorporan en la estructura de la fibra pero no establecen ningún enlace con el componente de celulosa, la migración de estas sustancias químicas de esta fibra es claramente mayor que en el caso de sustancias sólidas. Sobre todo después de secados repetidos a temperaturas elevadas (p.ej. en el secador de túnel) puede quedar claramente reducida la propiedad ignífuga de la fibra.

También el documento soviético SU661047 describe el uso de compuestos halogenados, como p.ej. hexaclorociclohexano, bencenos halogenados y tris (dibromo-propil) fosfato. El uso de sustancias ignífugas que contienen halógeno se redujo fuertemente en los últimos años debido a preocupaciones relacionadas con el medio ambiente y tampoco representa una solución sostenible para desarrollos futuros. El tris (dibromo-propil) fosfato incluso está registrado en la asociación Oeko-Tex® como sustancia ignífuga prohibida.

Las fibras de viscosa, cuyo efecto ignífugo está basado en el uso de silicatos, que están descritas p.ej. en las patentes WO9313249 o CN1847476 son ecológicamente inofensivas, pero están lejos de cumplir los requisitos de la industria textil moderna respecto a las propiedades mecánicas de la fibra y la resistencia al lavado. Según el estado actual de los conocimientos, sólo las sustancias ignífugas sólidas, que contienen fósforo, completamente insolubles en agua, que no contienen halógenos, pueden cumplir los requisitos deseados en cuanto a la ecología, el comportamiento ignífugo, los datos textiles y otras propiedades de uso.

La patente EP0836634 describe una fibra regenerada ignifugada, que fue fabricada según el proceso de lyocell y que teóricamente debería cumplir los requisitos arriba indicados. No obstante, la fabricación del compuesto de fósforo allí usado no es posible a escala industrial, por lo que es demasiado caro, de modo que esta fibra no representa ninguna alternativa para la práctica.

La fabricación de fibras de viscosa ignifugadas basadas en la incorporación de un pigmento que contiene fósforo en un procedimiento viscoso estándar también está descrita en las patentes chinas CN101215726, CN101037812 y CN1904156. No obstante, las fibras descritas en estas patentes no cumplen los requisitos estrictos de la industria textil moderna y sus clientes, como se mostrará más adelante con ayuda de ensayos (tabla 1) .

Las patentes DE4128638A1 o DE102004059221A1 describen dispersiones de sustancias ignífugas basadas en un 2, 2â?-oxybis[5, 5-dimetil-1, 3, 2-dioxafosforinan]2, 2â?disulfuro usándose distintos sistemas de dispersantes y mencionan también el uso de estas dispersiones para el equipamiento de propiedades ignífugas de fibras de viscosa.

También el documento EP1882760 describe la fabricación de fibras de viscosa ignifugadas usándose dispersiones de sustancias ignífugas basadas en un 2, 2â?-oxybis[5, 5-dimetil-1, 3, 2-dioxafosforinan]2, 2â?disulfuro. Allí se describe como característica importante de la invención que el tamaño de partícula debe ser como máximo de 10 μm y que la masa de hilatura debe depurarse por lo tanto antes de la hilatura mediante filtros con una abertura de malla máxima de 10 μm. No obstante, se ha mostrado que este criterio no basta para fabricar fibras que cumplan los E10754846

requisitos aquí descritos. El tamaño de partícula máximo de 10 μm descrito en el documento EP1882760 quizás sea suficiente para filamentos de viscosa, es decir, filamentos sinfín, pero está lejos de cumplir los requisitos de una producción moderna de fibras cortas con finuras de fibras de aprox. 1 a 4 dtex; una fibra de 1, 3 dtex tiene un diámetro de aprox. 10 μm.

El documento WO 97/02315 da a conocer tanto la fabricación de fibras ignifugadas según el procedimiento viscoso (ejemplo 2) como según el procedimiento Lyocell (ejemplos 3 y 4) . Mientras que se indican contenidos de fósforo y módulos Bisfa para las fibras de lyocell obtenidas, el documento WO 97/02315 no da a conocer estos valores para las fibras de viscosa.

Si bien el documento DE 2532521 da a conocer la fabricación de fibras ignifugadas según el procedimiento viscoso con distintos aditivos ignífugos, no indica las propiedades mecánicas de las fibras obtenidas. El documento US 5, 766, 746 da a conocer la fabricación de telas no tejidas ignifugadas de fibras de viscosa ignifugadas. En los ejemplos se usa una fibra de viscosa ignifugada con un módulo en mojado de 3 cN/tex. Para la fabricación de esta fibra, el documento US 5, 766, 746 remite al documento DE 2532521. No obstante, la combinación no dice nada acerca de qué compuesto ignífugo se ha usado realmente, ni tampoco indica el contenido de fósforo alcanzado en la fibra acabada.

Las fibras de viscosa estándar se usan hoy día masivamente para textiles de moda ligeros. La resistencia reducida, sobre todo en el estado mojado, la extensión elevada y el encogimiento de superficie elevado suponen no obstante restricciones para el uso de fibras de viscosa. Estas propiedades textiles no permiten por ejemplo un uso en segmentos que requieren un lavado frecuente de los textiles (en particular en lavados industriales) . Una medida para la aptitud para el lavado es el encogimiento de la superficie. Para poder determinar fácilmente el encogimiento de la superficie desde el punto de vista cuantitativo, se usa su relación con el módulo en mojado, medido según las normas de la BISFA y denominado por lo tanto en lo sucesivo brevemente módulo en mojado BISFA (BISFA, Testing methods viscose, modal, lyocell and acetate staple fibres and tows, edición de 2004) .

La relación entre el encogimiento de la superficie (después del lavado) y el módulo en mojado BISFA se conoce ya desde los años 70 del siglo pasado para las fibras de viscosa (Szegö, L., Faserforsch. Text. Techn.; 21

(10) , 1970) . En caso de un módulo en mojado BISFA de 2, puede partirse de un encogimiento en el lavado entre el 15 y el 20 %; en caso de un módulo en mojado BISFA de 5, el encogimiento se reduce ya a entre el 4 y el 7 % (véase la Figura 1) .

Todas las fibras descritas del estado de la técnica o que pueden adquirirse comercialmente, se fabrican mediante procedimientos viscosos estándar. Si bien muestran datos mecánicos de las fibras comparativamente buenos para fibras de viscosa ignifugadas, ya que los contenidos de fósforo son muy bajos, unos estudios con las sustancias... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

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1. Fibra de celulosa regenerada ignifugada para aplicaciones textiles, caracterizada porque contiene como sustancia ignífuga un compuesto de fósforo incorporado en hilatura, en forma de partícula y presenta un valor útil â?" definido como producto del contenido e fósforo y del módulo en mojado, midiéndose el módulo en mojado según la norma BISFA (BISFA, Testing methods viscose, modal, lyocell and acetate staple fibres and tows, edición de 2004) .entre 10 y 35 y porque fue fabricada según un procedimiento viscoso.

2. Fibra ignifugada según la reivindicación 1, que contiene al menos el 2, 8 %, preferiblemente entre el 10 3, 2 % y el 6, 0 %, de forma especialmente preferible entre el 3, 5 % y el 6, 0 % de fósforo referido a celulosa.

3. Fibra ignifugada según la reivindicación 1 ó 2, siendo el compuesto de fósforo 2, 2â?-oxybis[5, 5-dimetil1, 3, 2-dioxafosforinan]2, 2â?disulfuro (I) .

4. Fibra ignifugada según al menos las reivindicaciones 1 a 3, que presenta un módulo en mojado BISFA (Bm) > 0, 5 · (â?T) ·10/T con una extensión del 5 % en el estado mojado.

5. Fibra ignifugada según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la sustancia ignífuga presenta una distribución de los tamaños de partículas con x50 inferior a 1, 0 μm y x99 inferior a 5, 0 μm. 20

6. Fibra ignifugada según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la dispersión de sustancias ignífugas contiene un agente dispersante elegido entre el grupo que contiene policarboxilatos modificados, poliésteres hidrosolubles, fosfatos de éter alquílico, nonilfenoletoxilatos cerrados en los grupos terminales, ésteres alcoxílicos de aceite de ricino y éteres poliglicólicos de alcohol carboximetilados.

7. Uso de las fibras según las reivindicaciones 1 a 6 para la fabricación de un hilo.

8. Uso de las fibras según las reivindicaciones 1 a 6 para la fabricación de una estructura plana textil.

9. Procedimiento para la fabricación de una fibra de celulosa regenerada ignifugada para aplicaciones textiles mediante la hilatura de una viscosa con un contenido de entre el 4 y el 7 % de celulosa, entre el 5 y el 10 % de NaOH, entre el 36 y el 42 % (referido a celulosa) de sulfuro de carbono, así como entre el 1 y el 5 % (referido a celulosa) de un agente modificador en un baño de coagulación, devanado de los hilos coagulados, usándose una viscosa, cuyo valor gamma de hilatura está situado entre 50 y 68, y cuya viscosidad de hilatura está situada entre 50

a 120 segundos de caída de bola y estando situada la temperatura del baño de coagulación entre 34 y 48º C, caracterizado porque a. la relación de alcalinidad (=concentración de celulosa/contenido de álcalis) de la viscosa lista para hilar está situada entre 0, 7 y 1, 5, 40 b. se usan las siguientes concentraciones de baño de coagulación:

â?¢ H2SO.

68. 90 g/l

â?¢ Na2SO.

90. 160 g/l

â?¢ ZnSO.

30. 65 g/l 45

c. el devanado final del baño de coagulación se realiza con una velocidad entre 15 y 60 m/min y

d. se incorpora en hilatura como sustancia ignífuga un compuesto de fósforo en forma de pigmento en forma de una dispersión de pigmentos.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, incorporándose en hilatura una cantidad tal de la sustancia ignífuga que la fibra acabada contenga al menos el 2, 8 %, preferiblemente entre el 3, 2 % y el 6, 0 %, de forma especialmente preferible entre el 3, 5 % y el 6, 0 % de fósforo referido a celulosa.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, siendo el compuesto de organofósforo 2, 2â?-oxybis[5, 5-dimetil55 1, 3, 2-dioxafosforinan]2, 2â?disulfuro (I) .

12. Procedimiento según la reivindicación 9, conteniendo la dispersión de pigmentos entre el 10 y el 50 % de la sustancia ignífuga con un tamaño de partícula medio (x50) inferior a 1 μm y un tamaño de partícula máximo (x99) inferior a 5 μm y entre el 1, 5 y el 20 % del dispersante.

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13. Procedimiento según la reivindicación 12 usándose un dispersante para una dispersión de sustancias ignífugas, elegido entre el grupo que contiene policarboxilatos modificados, poliésteres hidrosolubles, fosfatos de éter alquílico, nonilfenoletoxilatos cerrados en los grupos terminales, ésteres alcoxílicos de aceite de ricino y éteres poliglicólicos de alcohol carboximetilados.