ES2136280T5 - Tratamiento de fibras. - Google Patents

Abstract

LAS PROPIEDADES DE COLOR (ES DECIR, LIBERTAD DE UNA APARIENCIA VISUAL DESLUSTRADA, ESPECIALMENTE EN FORMA TEÑIDA) DE FIBRA DE LIOCELULA, EN PARTICULAR EN FORMA DE TEJIDO, PUEDEN MEJORARSE MERCERIZANDO EL TEJIDO. LA MANO DEL TEJIDO MERCERIZADO PUEDE SUAVIZARSE A UN GRADO MARCADO MEDIANTE EL TRATAMIENTO CON UNA ENZIMA DE CELULOSA.

Description

Tratamiento de fibras.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a métodos para mejorar la apariencia visual de géneros de lyocell.

Ya se conoce la preparación de fibra de celulosa artificial mediante extrusión de una solución de celulosa en un disolvente adecuado al interior de un baño de coagulación. Un ejemplo de dicho procedimiento se describe en
US-A-4.246.221, cuyo contenido se incorpora aquí solo con fines de referencia. Se disuelve celulosa en un disolvente tal como un N-óxido de amina terciaria, acuoso, por ejemplo, N-óxido de N-metilmorfolina. La solución resultante se extruye entonces a través de una boquilla adecuada al interior de un baño acuoso para producir un conjunto de filamentos que se lavan en agua para eliminar el disolvente, procediendo entonces a su secado. Este proceso se conoce como proceso de "hilatura en disolvente" y la fibra de celulosa producida de este modo recibe la denominación de fibra de celulosa "hilada en disolvente" o bien la denominación de fibra lyocell. La fibra lyocell ha de diferenciarse de la fibra de celulosa preparada por otros procesos conocidos, los cuales están basados en la formación de un derivado químico soluble de celulosa y su posterior descomposición para regenerar la celulosa, por ejemplo el proceso
viscosa.

Tal y como aquí se emplea, el término "fibra lyocell" significa una fibra de celulosa obtenida mediante un proceso de hilatura en disolvente orgánico, en donde el disolvente orgánico comprende esencialmente una mezcla de compuestos químicos orgánicos y agua, y en donde la hilatura en disolvente comprende disolver celulosa en el disolvente orgánico para formar una solución la cual es hilada entonces a una fibra sin formación de un derivado de la celulosa. Tal y como se emplean aquí, los términos "fibra de celulosa hilada en disolvente" y "fibra lyocell" son sinónimos. Tal como se emplea aquí, el término "hilo lyocell" significa un hilo que contiene fibra lyocell, sola o en mezcla con otro u otros tipos de fibra. Tal y como se emplea aquí, el término "género de lyocell" significa un género tejido o tricotado a partir de hilos, al menos algunos de los cuales son hilos de lyocell.

Las fibras pueden exhibir una tendencia a fibrilar, particularmente cuando se someten a esfuerzos mecánicos en estado húmedo. La fibrilación ocurre cuando la estructura de la fibra se rompe en la dirección longitudinal, de manera que llegan a desunirse parcialmente fibrilas finas de la fibra, dando una apariencia velluda a la fibra y al género que contiene la misma, por ejemplo un género tejido o tricotado. El género teñido que contiene fibra fibrilada tiende a tener una apariencia visual "escarchada" lo cual puede ser indeseable desde el punto de vista estético. Se cree que dicha fibrilación es causada por abrasión mecánica de las fibras durante el tratamiento en un estado húmedo e hinchado. Los procesos de tratamiento en húmedo, tal como los procesos de teñido, someten las fibras a abrasión mecánica de forma inevitable. El uso de temperaturas elevadas y de tiempos de tratamiento prolongados tiende en general a producir mayores grados de fibrilación. Las fibras lyocell aparecen como particularmente sensibles a dicha abrasión en comparación con otros tipos de fibra de celulosa, en particular algodón, el cual tiene una tendencia a la fibrilación inherentemente muy baja.

Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un género de lyocell teñido que no exhibe una apariencia "escarchada" y que no desarrolla dicha apariencia "escarchada" después de repetidos lavados. Esta mejora es referida de aquí en adelante como la mejora de las propiedades de color del género de lyocell. Este término "propiedades de color" ha de diferenciarse de los términos "capacidad de teñido uniforme" y "teñido igualado" normalmente utilizados en la técnica. En general, la igualación del teñido de un género no cambia tras lavados repetidos. El algodón es una fibra natural y su capacidad de teñido varía de una fibra a otra. Por el contrario, las fibras lyocell se preparan mediante un proceso de producción controlado y exhiben una capacidad de teñido uniforme. El algodón no fibrila y de este modo sus propiedades de color no cambian durante el procesado o lavado. Las propiedades de color del género lyocell conocido pueden cambiar en función del tipo de tratamiento al cual se somete. Por ejemplo, el lavado repetido induce normalmente fibrilación y deteriora las propiedades de color del género lyocell, mientras que el tratamiento enzimático (celulasa) elimina fibrilas y mejora en general las propiedades de color del género.

Estado de la técnica

Desde hace muchos años ya es conocido el someter fibras de algodón, particularmente en forma de hilo o género, al proceso conocido como mercerización. La mercerización consiste en tratar las fibras con un álcali fuerte, normalmente hidróxido sódico acuoso, seguido por lavado con agua y ácido diluido para separar el álcali, efectuándose entonces el secado. El hilo y género de algodón se pueden mantener bajo tensión durante el tratamiento con álcali. Los motivos de la mercerización son los de obtener (1) un mayor rendimiento de color tras el teñido o estampación, (2) propiedades mejoradas en cuanto a un "fácil cuidado", (3) un lustre mejorado en la fibra (cuando el algodón se mantiene bajo tensión durante la mercerización) y (4) una capacidad de teñido más uniforme. Las fibras de algodón se revisten con ceras minerales y pectinas las cuales se separan mediante este tratamiento con álcali acuoso. La separación de estas impurezas aumenta la capacidad de absorción y receptividad al colorante de las fibras de algodón. En el caso de que el algodón contenga una elevada proporción de fibras inmaduras de paredes finas, la mercerización hincha estas fibras y hace que las mismas sean teñidas de forma más parecida a las fibras más maduras, promoviendo con ello el teñido uniforme.

Es bien sabido que las fibras celulósicas artificiales, tal como fibras de rayón de viscosa y fibras de rayón de cupramonio, tienen una capacidad de recepción del colorante y un lustre que por naturaleza son grandes, generalmente mayores que esas mismas características exhibidas por el algodón. También es bien sabido que dichas fibras de rayón no contienen impurezas céreas no celulósicas. También es bien conocido que dichas fibras de rayón son mucho menos resistentes que el algodón a la acción del hidróxido sódico. Cuando la fibra de rayón es mercerizada usando hidróxido sódico acuoso al 10-30% en peso, tal como podría utilizarse para el algodón, la fibra se vuelve áspera y frágil, pierde lustre y puede disolverse parcialmente en el baño de mercerización. Cuando el género de rayón impregnado con dichas soluciones fuertes de hidróxido sódico se lava con agua, llega a hincharse en gran medida y pierde casi totalmente su resistencia, con el resultado de que el género se vuelve muy propenso a experimentar daños mecánicos.

Descripción de la invención

La invención proporciona el uso de hidróxido sódico acuoso en una etapa de mercerización de la fibra lyocell antes del teñido con el fin de proporcionar un género de lyocell teñido que no exhibe una apariencia escarchada y que no desarrolla dicha apariencia escarchada después del lavado repetido.

La fibra lyocell se puede someter a mercerización en forma de fibra cortada, haz, filamentos continuos, hilo hilado o género de lyocell. Puede que se prefiera la mercerización del género de lyocell.

Un proceso de mercerización habitual para hilo o género de algodón incluye las etapas de:

(1)

humectar el algodón con una solución de sosa cáustica (hidróxido sódico al 10-30, con frecuencia 20-25% en peso en agua) a temperatura ambiente o a una temperatura ligeramente mayor, por ejemplo hasta 35ºC aproximadamente; (1a) lavar opcionalmente con agua;

(2)

macerar con ácido acuoso diluido (por ejemplo hasta 3, preferentemente 1 a 3, por ciento en peso de un ácido inorgánico tal como ácido sulfúrico o ácido clorhídrico o de un ácido orgánico tal como ácido acético);

(3)

lavar una o más veces con agua para separar el ácido: el lavado final puede contener opcionalmente un suavizante ligeramente alcalino para neutralizar las últimas trazas de ácido; y

(4)

secar el algodón, por ejemplo en un secador de aire, durante 15 a 20 minutos a 120ºC aproximadamente o por otros medios convencionales.

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En el caso de la fibra lyocell resulta adecuado el uso de condiciones y equipo similares.

Resulta altamente sorprendente que la fibra lyocell, que es una fibra celulósica artificial, pueda ser tratada de manera satisfactoria con un álcali fuerte en un proceso de mercerización. Otras fibras celulósicas artificiales, por ejemplo fibra de rayón de viscosa y de rayón de cupramonio, experimentan severos daños bajo tales condiciones.

La fibra lyocell tratada según el método de la invención puede ser teñida posteriormente usando colorantes conocidos para la celulosa y empleando medios también conocidos. El género de lyocell teñido que contiene fibra tratada por el método de la invención presenta buenas propiedades de color y retiene buenas propiedades de color tras el lavado repetido. En particular, dicho género tiene una apariencia "escarchada" mucho menor que el género sometido a las mismas etapas de procesado pero con omisión del tratamiento de mercerización de la invención.

Se conocen procedimientos en donde la fibra lyocell es tratada con una variedad de reactivos químicos, por ejemplo agentes reticulantes, reduciendo con ello el grado de fibrilación y/o la tendencia a fibrilar exhibida por la fibra. Dichos procedimientos causan en general una mejora en las propiedades de color de la fibra. Sin embargo, dichos procedimientos conocidos pueden padecer del inconveniente de que la mejora producida por los mismos puede no ser permanente. Por ejemplo, las propiedades de color de la fibra se pueden deteriorar durante el lavado repetido. Además, dichos procedimientos conocidos pueden perjudicar a la capacidad de teñido o propiedades físicas de la fibra. El método de la invención presenta ventajas respecto a tales procedimientos conocidos ya que la mejora de las propiedades de color obtenida a través del método de la invención persiste a través de ciclos de lavado repetidos; ya que la fibra mercerizada tiene una buena capacidad de teñido; y ya que la fibra mercerizada tiene buenas propiedades físicas. En particular, el género de lyocell que contiene la fibra lyocell tratada por el método de la invención exhibe las características de una caída atractiva y de un tacto suave asociados con los géneros de lyocell. .

El motivo de la mejora en las propiedades de color conseguida por la invención no se entiende del todo. Muestras sin mercerizar y muestras mercerizadas de género lyocell aparecen como muy similares al microscopio, en particular en cuanto a su grado de fibrilación, siempre y cuando que las mismas hayan sido tratadas por otro lado de la misma manera.

La fibra o género delyocell, en particular el género, que han sido tratados por el método de la invención pueden tratarse posteriormente con una solución acuosa de una enzima de celulasa para eliminar fibrilas del género, como ya es bien conocido. En el comercio pueden encontrase muchos preparados de celulasa adecuados para el tratamiento de fibras celulósicas. La mercerización endurece en general el tacto de las fibras celulósicas. Se ha comprobado de manera sorprendente que el tratamiento con celulasa suaviza el tacto del género de lyocell mercerizado a un grado inesperadamente grande.

El grado de fibrilación de las fibras y géneros de lyocell se puede evaluar por el siguiente método de ensayo:

Método de Ensayo (Evaluación de la fibrilación)

No existe una norma universalmente aceptada para evaluar la fibrilación y se utilizó el siguiente método para evaluar el índice de fibrilación (F.I.). Se dispusieron muestras de fibra en una serie que muestra grados de fibrilación cada vez mayores. Se midió entonces una longitud de referencia de fibra de cada muestra y se contó el número de fibrilas (pelos finos que se extienden desde el cuerpo principal de la fibra) a lo largo de la longitud de referencia. Se midió la longitud de cada fibrila y para cada fibra se determinó un número arbitrario consistente en el número de fibrilas multiplicado por la longitud media de cada fibrila. La fibra que exhibe el valor más elevado de este producto fue identificada como la fibra más fibrilada y fue asignada con un índice de fibrilación arbitrario de 10. La fibra totalmente sin fibrilar fue asignada con un índice de fibrilación de cero y las restantes fibras fueron clasificadas uniformemente de 0 a 10 en base a números arbitrarios medidos al microscopio.

Las fibras medidas fueron usadas entonces para formar una escala de clasificación normalizada. Para determinar el índice de fibrilación para cualquier otra muestra de fibra, se compararon visualmente, al microscopio, cinco o diez fibras con las fibras clasificadas de referencia. Los números determinados visualmente para cada fibra fueron promediados entonces para proporcionar un índice de fibrilación para la muestra sometida a ensayo. Podrá apreciarse que la determinación visual y el promediado es una operación muchas veces más rápida que la medición y se ha comprobado que los técnicos expertos en fibras están de acuerdo en su clasificación de las fibras.

El índice de fibrilación de género se puede evaluar en fibras extraídas de la superficie del género. Normalmente se comprueba que los géneros tejidos y tricotados que tienen un F.I. mayor de 2-2,5 aproximadamente exhiben una apariencia nada agradable.

La invención se ilustra por los siguientes ejemplos en donde las partes y proporciones son en peso salvo que se indique lo contrario.

Ejemplo 1

Una pieza de género de sarga 2x1 (190 g/m^{2}) tejido a partir de hilo Tencel al 100% de 20 tex (fibra de 1,7 dtex) fue preparada a lo ancho mediante lavado con carbonato sódico y un detergente aniónico a 90ºC y secado en tambor a 140ºC. Tencel es una marca registrada de Courtaulds Fibres (Holdings) Limited para lyocell. Para la mercerización, se sumergió en hidróxido sódico acuoso al 14% a temperatura ambiente durante 45 segundos y se pasó por el mangle para proporcionar un aumento del 70%. El género fue aclarado en agua a 95ºC, neutralizado en agua conteniendo 1 ml/l de ácido acético, aclarado de nuevo y secado.

Este género tratado (mercerizado) fue teñido junto con una pieza sin tratar en una máquina de teñido rotativa de laboratorio utilizando un baño conteniendo 4% de Procion Blue HE-GN (Procion es una marca registrada de Zeneca plc), 80 g/l de sal de Glaubers y 20 g/l de ceniza de sosa a 80ºC. El género tratado resultó teñido en un matiz más intenso que la pieza sin tratar.

Las dos piezas de género se lavaron entonces a 60ºC y se secaron por centrifugado un total de cinco veces. La apariencia de la pieza tratada fue de un escarchado considerablemente menor que el de la pieza de control sin tratar. Al microscopio, las fibrilas de la muestra tratada aparecían como más cortas que las del control y estaban adheridas a la parte principal de la fibra.

Se extrajeron muestras de fibra de las piezas de género y se evaluó su F.I. por el método de ensayo descrito anteriormente. El F.I. de las fibras del control sin tratar y del género tratado fue de 5,2 y 3,1, respectivamente. La apariencia del género mercerizado fue satisfactoria a pesar de su F.I. relativamente alto.

Ejemplo 2

Una pieza de género Tencel como el usado en el Ejemplo 1, se trató (mercerizó) y se tiñó como en el Ejemplo 1, excepto que se utilizó una solución al 25% de hidróxido sódico. La pieza tratada y una pieza de control sin tratar se lavaron una sola vez, tras lo cual se observó que la fibrilación era más evidente en la pieza sin tratar. Las dos piezas de género fueron sumergidas entonces en una solución acuosa conteniendo 3 ml/l de Primafast 100 (un preparado de celulasa suministrado por Genencor Primafast es una marca registrada) a pH 5 durante 60 minutos a 55ºC para separar fibrilas, tras lo cual se aclaró y se secó. Las dos piezas fueron lavadas entonces cinco veces del modo descrito en el Ejemplo 1. El F.I. de las fibras extraídas de ambas piezas de género fue de 2. Sin embargo, la apariencia visual de la pieza tratada era mucho más limpia y menos escarchada en comparación con el control sin tratar. El tacto de ambas muestras era muy suave, con un tacto de "piel de melocotón". El tacto de la muestra mercerizada y tratada con celulasa fue notablemente mas suave que el de una muestra que no había sido tratada con celulasa.

Claims (3)

1. El uso de hidróxido sódico acuoso en una etapa de mercerización de la fibra lyocell antes del teñido con el fin de proporcionar un género de lyocell teñido que no exhibe una apariencia escarchada y que no desarrolla dicha apariencia escarchada después del lavado repetido.

2. El uso según la reivindicación 1, caracterizado porque la fibra lyocell está presente en un género de lyocell.

3. El uso según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la fibra lyocell se trata con una solución de enzima celulasa después de la etapa de mercerización.