Material fibroso de alta resistencia a base de fibras naturales, procedimiento para su fabricación, y su empleo para la fabricación de materiales compósitos.

Procedimiento para la fabricación de un material fibroso en el cual un material de fibras naturales se disgregacon álcalis,

caracterizado porque, el material fibroso se trata sin el empleo de una tensión mecánica, con unmaterial alcalino a una concentración desde 5 hasta 5 13 gramos/litro,

a) desde 10 minutos hasta 3 horas a una temperatura desde hasta 30 ºC, y a continuación

b) desde 20 minutos hasta 1,5 horas a una temperatura desde 80 hasta 150 ºC,

y eventualmente se enjuaga y/o se seca.

Material fibroso de alta resistencia a base de fibras naturales, procedimiento para su fabricación, y su empleo para la fabricación de materiales compósitos La invención se refiere a materiales fibrosos de alta resistencia, que pueden fabricarse a partir de fibras naturales. Se refiere además a un procedimiento para la fabricación de estos materiales fibrosos de alta resistencia y a su empleo para la fabricación de materiales compósitos.

En particular, se refiere la invención a un procedimiento de disgregación química, en el cual las fibras naturales se someten a la acción de los álcalis.

Convencionalmente, se emplean hoy en día a menudo, procedimientos de disgregación basados en el empleo de la sosa cáustica. A los mismos pertenecen el descrudado (lejiado a presión) , el descrudado y blanqueado, el

mercerizado, el mercerizado Slack y el lejiado (ver M. Peter y H.K. Rouette, Grundlagen del Textilveredelung ("Fundamentos del acabado textil") , 1989, Deutscher Fachverlag Gmbh, Frankfurt am Main) .

Con el procedimiento empleado hoy en día a menudo, del descrudado con álcalis y blanqueado (con NaOH y por ejemplo H2O2 como blanqueante) los valores de la resistencia y los valores de la abrasión de las fibras en crudo,

disminuyen. Esto sucede en particular con las fibras de las semillas y las fibras liberianas, en particular las fibras celulósicas como por ejemplo las fibras de la borra de algodón, las fibras del algodón y las fibras liberianas, en particular las fibras del esclerénquima. La temperatura del descrudado y la temperatura del blanqueado está habitualmente en el margen desde 110 hasta 140 °C.

Una posición especial ocupan los procedimientos en los cuales para la eliminación de las materias vegetales acompañantes, como por ejemplo las pectinas, se emplean por regla general las enzimas.

Otro método se describe en la patente EP 0 861 347 B1 mediante el empleo de fosfato trisódico en combinación con un tratamiento previo con bórax. Este procedimiento permite una suave disgregación o respectivamente un suave blanqueado. Una reestructuración de las fibrillas como se describe más adelante en el proceso de mercerización, no tiene lugar en este caso.

Una mejora de las resistencias y otras propiedades de las fibras se consigue mediante el procedimiento de mercerización, mercerización sin tensión y el lejiado. En los tres procedimientos tiene lugar en principio una transformación de las fibras celulósicas en una llamada "celulosa II", lo cual se consigue mediante el empleo de baños de sosa cáustica de alta concentración, desde 28 hasta 32 grados Baumé (desde 270 hasta 330 gramos/litro de NaOH) en el margen desde 10 hasta 20 °C durante varias horas.

Con el nombre de celulosa II se entiende una fibra en la cual las fibrillas están orientadas permanentemente en dirección al eje de la fibra, en donde sin embargo, el lavado y secado de las fibras deben efectuarse hasta ahora bajo tensión mecánica. Debido a las fuerzas de conexión de las fibrillas alcanzadas en la forzada posición paralela debido a la tensión de estiramiento, se originan unas fibras altamente resistentes. Las fibras obtenidas se caracterizan también por un brillo y buenas propiedades para la tintura.

Una posición particular en la mercerización ocupa, entre otros, el procedimiento inglés Prograde de la Firma Coats con amoníaco. Se efectúa un pretratamiento de las fibras con amoníaco líquido. El grado de mercerización en este procedimiento es sin embargo, limitado.

En todos los procedimientos de mercerización conocidos, debe conseguirse un blanqueado particular, antes o 50 después, cuando se desea un blanqueado debido al empleo posterior del material.

El objetivo en el que se fundamenta la invención consiste en mejorar aún más los conocidos procedimientos de disgregación de las fibras, poner a punto un procedimiento que sea rentable y respetuoso con el medio ambiente, en donde el material fibroso obtenido satisfaga altas exigencias mecánicas.

Este objetivo se logra según la invención, mediante un procedimiento para la obtención de un material fibroso en el que se disgrega con álcalis un material de fibras naturales, y el cual se caracteriza porque el material de fibras naturales se trata, sin el empleo de un esfuerzo mecánico, con un material alcalino a una concentración desde 5 hasta 13 g/litro a) durante 10 minutos hasta 3 horas, a una temperatura de 5 a 30 ºC y a continuación b) durante 20

minutos hasta 1, 5 horas a una temperatura desde 80 hasta 150 ºC, y eventualmente se lava y/o se seca.

El material fibroso según la invención se caracteriza por una alta resistencia y un bajo desgaste por abrasión.

El material fibroso según la invención puede también emplearse para la fabricación de materiales compósitos, a los cuales transmite sus ventajosas propiedades.

Las versiones preferidas son objeto de las reivindicaciones secundarias.

El material de partida, de fibras naturales, empleado según la invención se escoge de preferencia, de a) fibras de semillas, en particular, borra de algodón, algodón, miraguano, borra de álamo, b) fibras liberianas, en particular, fibras del esclerénquima, fibras de bambú, de ortiga, de cáñamo, de yute, de lino o respectivamente de fibra de lino, y de ramio, c) fibras duras, en particular, el sisal, el kenaf y el cáñamo de Manila, d) las fibras de coco, y e) las fibras de gramíneas. Las fibras naturales preferidas son las fibras celulósicas, en particular, la borra de algodón, el algodón, las fibras del líber y las fibras del esclerénquima, de preferencia el lino, o respectivamente la fibra de lino, el cáñamo, la ortiga, el ramio, el kenaf y el yute, en donde el lino o respectivamente la fibra de lino o el cáñamo son particularmente preferidos.

En el caso de las fibras naturales empleadas según la invención, se trata de fibras vegetales de celulosa las cuales después del tratamiento con álcalis, se caracterizan por una magnífica resistencia y un magnífico comportamiento al desgaste.

Con el nombre de fibras celulósicas de vegetales se comprenden aquí en particular, aquellas fibras que se emplean principalmente en la industria textil para ropa de vestir, artículos higiénicos y médicos, como hilados, tejidos, tejidos de punto, esteras o napa, y recientemente también en la fabricación de materiales compósitos de fibras naturales. A estos pertenecen entre otros la borra de algodón, el algodón, las fibras del líber y del esclerénquima de cualquier clase, como el lino o respectivamente la fibra de lino, de cáñamo, de ortiga, de ramio, y de yute entre otros.

Los procedimientos de mercerización citados en la introducción, especiales y costosos, se emplean habitualmente casi exclusivamente sobre el algodón. Por ejemplo, hasta ahora no se podía lograr en el lino o respectivamente en la fibra de lino, ninguna transformación esencial en celulosa forma II. A esto hay que añadir que los procedimientos conocidos son muy costosos y que por ello son apropiados solamente para aplicaciones especiales.

Según la invención, se ha desarrollado por ello un procedimiento de un coste adecuado y respetuoso con el medio ambiente (un procedimiento frio-caliente con álcalis) de disgregación de las fibras, en agua, el cual hace posible la obtención de materiales fibrosos de alta resistencia, incluidos el lino o respectivamente la fibra de lino, con una estructura fibrosa igual o similar a la celulosa II. Los materiales fibrosos obtenidos, se caracterizan por una alta resistencia.

El material fibroso según la invención tiene además en particular. un alto grado de pureza, un alto grado de blancura, una excelente facilidad para la tintura, una excelente facilidad de unión con el polímero en las materias compósitas, un reducido hinchamiento y una reducida absorción de agua, ante todo en las materias compósitas para el empleo textil, con un alto brillo, unas excelentes propiedades de empleo en la aplicación textil (fibras suaves, flexibles) , y/o una excelente facilidad para ser hilada en todos los procedimientos de hilatura convencionales, como por ejemplo el procedimiento OE, el procedimiento de hilatura en contínua con anillos, en fibra larga y fibra corta, y en el sistema de hilatura en húmedo.

Los materiales alcalinos empleados son en particular, los hidróxidos de metales alcalinos, en particular el hidróxido de sodio o el hidróxido de potasio, los carbonatos de metales alcalinos, en particular el carbonato de sodio o el carbonato de potasio, o los fosfatos de metales alcalinos en particular el fosfato trisódico o el fosfato tripotásico, en donde el hidróxido de sodio o respectivamente, la sosa cáustica y el... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de un material fibroso en el cual un material de fibras naturales se disgrega con álcalis, caracterizado porque, el material fibroso se trata sin el empleo de una tensión mecánica, con un 5 material alcalino a una concentración desde 5 hasta 13 gramos/litro,

a) desde 10 minutos hasta 3 horas a una temperatura desde 5 hasta 30 ºC, y a continuación b) desde 20 minutos hasta 1, 5 horas a una temperatura desde 80 hasta 150 ºC,

y eventualmente se enjuaga y/o se seca.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, el material de fibras naturales se escoge del grupo formado por a) fibras de simientes, en particular la borra de algodón, algodón, miraguano, y plumón de chopo, b) fibras del líber, en particular fibras del esclerénquima, fibras de bambú, ortiga, cáñamo, yute, lino o respectivamente fibra del lino, y ramio, c) fibras duras, en particular el sisal, el kenaf y el cáñamo de Manila, d) fibras de coco, y e) fibras de gramíneas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, las fibras naturales se escogen de fibras celulósicas, en particular la borra de algodón, algodón, fibras del líber y fibras de esclerénquima, de preferencia, lino o respectivamente fibra de lino, cáñamo, ortiga, ramio, kenaf y yute, en donde el lino o respectivamente la fibra del lino, o el cáñamo son particularmente preferidos.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque, los álcalis se escogen del hidróxido de metales alcalinos, en particular del hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio, el carbonato de metales alcalinos, en particular, el carbonato de sodio y el carbonato de potasio, y los fosfatos de metales alcalinos, en particular, el fosfato trisódico y el fosfato tripotásico, en donde el hidróxido de sodio y el fosfato trisódico son los preferidos.

5. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque el valor del pH en el

tratamiento según a) y b) está en el margen desde 8 hasta 14, de preferencia desde 10 hasta 14, con una mayor preferencia, desde 11 hasta 12.

6. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, la concentración del

material alcalino a) y/o b) , referida a la materia activa, está en el margen desde 7 hasta 13 gramos/litro, de 35 preferencia, desde 8 hasta 12 gramos/litro, con particular preferencia, 10 gramos/litro.

7. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el material de fibras naturales se trata durante 15 minutos hasta 2 horas y de preferencia desde 30 minutos hasta 1 hora, según a) .

8. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, el material de fibras naturales se trata durante 30 minutos hasta 1 hora, y de preferencia desde 45 minutos hasta 1 hora, según b) .

9. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, la temperatura en el

paso de tratamiento a) es desde 10 hasta 30 °C, de preferencia desde 10 hasta 25 °C, en particular des de 15 hasta 25 °C, con mayor preferencia desde 15 hasta 2 0 °C.

10. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, la temperatura en el

paso de tratamiento b) es desde 80 hasta 140 ºC, de preferencia desde 85 hasta 140 °C, en particular d esde 50 90 hasta 135 °C, con mayor preferencia desde 100 ha sta 135 °C.

11. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, en a) y/o b) , además, se blanquea.

12. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, como agente blanqueante se emplea el H2O2, el cloro o el ozono.

13. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, las fibras naturales se emplean en forma de floca, fibra peinada, napa, hilado, o tejido.

14. Procedimiento según una de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque, durante el tratamiento en a) y/o b) se emplea adicionalmente un formador de complejos, un agente secuestrante y/o un tensioactivo y/o un agente antiespumante.

15. Material fibroso el cual puede obtenerse según el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 14, con una resistencia promedio (módulo E) , medida según la norma DIN/EN/ISO 5079 en N/mm2 desde 8000 hasta 60000 N/mm2.

16. Material fibroso según la reivindicación 15, con una resistencia promedio (módulo E) medida en N/mm2 desde 8000 hasta 50000, de preferencia, 8000 hasta 40000, todavía con mayor preferencia desde 8000 hasta 20000 y especialmente desde 8000 hasta 15000 N/mm2.

17. Material fibroso según la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque, presenta una abrasión I (formación de pelusa) medida según DIN/EN/ISO 12947-2, desde 4 hasta 8, en particular desde 4 hasta 6, de preferencia desde 4 hasta 5, y/o una abrasión II (desgaste) , medida según la norma DIN/EN/ISO 12947-2, desde 4 hasta 8, en particular desde 4 hasta 6, de preferencia desde 4 hasta 5.

18. Material fibroso según la reivindicación 15, 16 ó 17, caracterizado porque, en el caso de las fibras se trata de lino o respectivamente de la fibra de lino.

19. Material compósito, el cual contiene como un componente un material fibroso según una de las reivindicaciones 15 a 18.

20. Material compósito según la reivindicación 19, el cual junto al material fibroso contiene como otro (s) componente (s) un agente ignífugo y/o otros aditivos convencionales.

21. Empleo de un material fibroso según una de las reivindicaciones 15 a 18, para la fabricación de un material 25 compósito.