专利名称：阻燃纤维素纤维、其应用及其制备方法
阻燃纤维素纤维、其应用及其制备方法本发明提供用于纺织用途的具有改进的使用性能的阻燃纤维素再生纤维，其例如也满足工业洗涤要求；其用于生产纱线和平面构型物品(FHchengebild)的用途，以及制备此种纤维的方法。
背景技术：
作为纤维素再生纤维，现在主要已知的是粘胶法纤维，并且在全球范围内为了标准应用在用于织物和非织造物领域中以0.8-16 dtex的单纤纤度生产。在文献中描述了各种各样的化学品用于粘胶纤维的阻燃整理。其中主要使用基于卤素、硅和磷的阻燃剂。在专利文献US2678330中描述了为此目的使用双(2，3_ 二氯丙基)氯膦酸酯。出版物GB1158231提及了使用三(1_溴_3_氯-2-丙基)磷酸酯。专利文献FR2138400描述了液态多溴苯的使用，并特别优选六溴苯。由于液态阻燃剂只被包埋于纤维结构中，而未与纤维素成分形成键合，所以所述化学品向纤维外的迁移明显高于使用固体物质的情况。尤其在高温多次干燥后(例如在隧道式烘干机中)，纤维的阻燃性能会明显下降。在苏联专利SU661047中也描述了卤代化合物例如六氯环己烷、卤代苯和三(二溴-丙基)磷酸酯的使用。含卤素阻燃剂的使用在近年出于环境考虑已大量减少并且对于将来的研发表现为不可持续的解决方案。例如，三(二溴丙基)磷酸酯甚至被Oeke-Tex 协会列为禁用阻燃剂。其阻燃效果基于使用硅酸盐的粘胶纤维-例如描述于专利W09313249或 CN1847476中的，是对环境无害的，却远远无法满足现代纺织工业对机械纤维性能和耐洗性的要求。根据现今的知识水平，只有不含卤素的完全不溶于水的固体含磷阻燃剂才能完全满足所希望的对环境、阻燃性能、纺织数据和其它的使用性能的要求。专利EP0836634描述了一种阻燃再生纤维，其根据莱塞尔工艺制成并且理论上满足上述要求。但是，这里使用的含磷化合物不能以大工业规模生产并因此过于昂贵，使得所述纤维对于实际应用来说不是替代品。基于在标准粘胶工艺中混入含磷颜料的阻燃粘胶纤维的制备也描述于中国专利 CN 101215726、CN101037812和CN1904156中。但是，在这些专利中描述的纤维未满足现代纺织工业及其客户的高要求，如之后参考试验所示的(表1)。专利DE4128638A1或DE102004059221A1描述了在使用各种分散剂体系的条件下基于2，2’-氧基双[5，5- 二甲基-1，3，2- 二氧杂磷杂环己烷]2，2’二硫化物的阻燃剂分散体，并且也提及了此分散体用于粘胶纤维阻燃整理的用途。EP1882760也描述了在使用基于2，2’ -氧基双[5，5_ 二甲基-1，3，2_ 二氧杂磷杂环己烷]2，2’ 二硫化物的阻燃分散体的条件下制备阻燃粘胶纤维。这里作为该发明最重要的特征描述的是最大10微米的粒度和由此在纺丝前纺丝原液必须通过具有最大10 μπι网目的过滤器清洁。但已证明，此标准不足以生产出满足这里所述要求的纤维。在 ΕΡ1882760中描述的最大10 μ m的粒度对于粘胶长丝，即连续长丝也许是足够的，但却远未满足具有约1-4 dtex纤维细度的现代短纤维产品的要求；1.3 dtex纤维具有约10 μπι的直径。现今，标准粘胶纤维广泛用于轻便时尚织物。但是低强度(尤其在湿状态下)、高伸长率和织物平面收缩大限制了粘胶纤维的使用。这样的纺织特性不允许使用于例如需要经常洗涤(尤其在工业洗涤中)纺织品领域。这里衡量洗涤适用性的一个标准是织物平面收缩。为能够方便地定量记录织物平面收缩，利用其与湿模量的关系，所述湿模量按照BISFA 的规程测量并因此以下简称为BISFA-湿模量(BISFA，Testing methods viscose, modal, lyocell and acetate staple fibres and tows, 2004 版)。对于粘胶纤维，织物平面收缩(洗涤后)与BISFA-湿模量之间的关系自上世纪70 年代就已公开(Szeg5, L. , Faserforsch, Text. Techn. ； 21(10)，1970)。BISFA-湿模量为2时，则可推出缩水率为15-20%,BISFA-湿模量为5时，缩水率已减少到4_7% (参见
图1)。在现有技术中已知的或商购可得的纤维均通过标准粘胶法生产。对于阻燃粘胶纤维来说，虽然它们显示出相对好的机械纤维数据，这是因为磷含量非常低。但是，以各种各样基于磷的阻燃剂的研究已表明，超过2. 8%的磷含量才将获得足够的阻燃性。阻燃性与换算成纯磷的阻燃剂含量非常好地相互关联。但是可发现，例如大量(15-25%)阻燃颜料的掺入导致粘胶纤维的纺织参数进一步恶化。因此，对于标准粘胶纤维已提及的限制更适用于阻燃粘胶纤维应用领域。更为可惜的是，因为阻燃纤维可以特别有利地也用于经受极大机械负荷的产品中，例如用于特别危险的作业如消防、浇铸、军事、石油和化学工业中的工作服中。对于这样的产品，通常已使用合成的高性能纤维如(芳族的)聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酰亚胺等。但是这些纤维穿着舒适性低，因为它们不能吸收足够程度的水分。因此这些纤维与纤维素纤维的混合将是值得期待的，所述混合将提高的穿着舒适性附加于其性能范围，却对其它性能没有太大损害。总之，现有技术只公开了这样的阻燃纤维，或者其是用危害环境的化学品制成，不具有足够的强度、BISFA-湿强度和纺织使用性，由于其生产方式已不可用于纺织目的，或者不能大工业规模生产。严格地讲，一些出版物仅只是揭示了作者的意愿，也即意图生产阻燃纤维素纤维。任务
对照现有技术，本发明的目的在于提供阻燃纤维素纤维，其满足现今对于经济和环境负责任的生产工艺的要求以及提高的纺织机械要求，所述要求如例如在由所述纤维生产的服装的工业清洁时出现的。对于用于现代纺织用途的阻燃纤维的要求实际上可以通过磷含量(相当于阻燃能力)和根据BISFA的规程测量的湿模量(与织物平面收缩相关联)来描述。因此，所述磷含量和BISFA-湿模量的乘积在以下应被称作“使用值(Gebrauchswert)”。此外，本发明的目的在于提供所述纤维合适的生产方法。令人惊奇地，本发明的目的可以通过阻燃再生纤维素纤维用于纺织用途来实现， 所述阻燃再生纤维素纤维包含纺入的颗粒状含磷化合物作为阻燃物质，优选有机含磷化合物，并且具有6-35的使用值，优选8-35，特别优选10-35。这样的纤维首次可以通过根据本发明的改变的粘胶法制备。
所述阻燃物质优选具有X5tl小于1. 0 μ m和X99小于5.0 μ m的粒度分布。作为有机含磷化合物优选使用2，2’-氧基双[5，5-二甲基-1，3，2_ 二氧杂磷杂环己烷]2，2’ 二硫化物(式1)。此外，此种物质以商品名Exolit和Sandoflam可以足够的量获得，并且在生产方法期间和之后的使用期间不会从纤维洗出。
权利要求
1.用于纺织用途的阻燃再生纤维素纤维，其特征在于，所述阻燃再生纤维素纤维包含作为阻燃物质的纺入的颗粒状含磷化合物和具有6-35，优选8-35和特别优选10-35的使用值。
2.根据权利要求1的阻燃纤维，基于纤维素计，所述阻燃纤维包含至少2.8%，优选 3. 2% -6.0%，特别优选 3. 5% -6.0%的磷。
3.根据权利要求1或2的阻燃纤维，其中所述含磷化合物是2，2’-氧基双[5，5-二甲基-1，3，2- 二氧杂磷杂环己烷]2，2’ 二硫化物(I)。
4.根据权利要求1-3的阻燃纤维，所述阻燃纤维在湿状态在5%伸长率情况下具有 BISFA-湿模量(Bm)彡 0. 5 · ( V Τ) · 10/T。
5.根据权利要求1-4的阻燃纤维，其特征在于，所述阻燃物质具有X5tl小于1.0μπι和 X99小于5.0 μπι的粒度分布。
6.根据权利要求1-5的阻燃纤维，其特征在于，所述阻燃剂分散体包含选自改性聚羧酸酯/盐、水溶性聚酯、烷基醚磷酸酯/盐、端基封闭的壬基苯酚乙氧基化物、蓖麻油烷氧基酯和羧甲基化醇聚乙二醇醚的分散剂。
7.根据权利要求1-6的纤维用于制造纱线的用途。
8.根据权利要求1-6的纤维用于制造纺织平面构型物品的用途。
9.用于制造阻燃再生纤维素纤维的方法，所述阻燃再生纤维素纤维用于纺织用途，所述方法通过具有4-7%纤维素、5-10% NaOH,36-42% (基于纤维素计)二硫化碳以及(基于纤维素计)改性剂含量的粘胶在纺丝浴中纺丝，抽出凝固的线进行，其中使用纺丝伽马值为50-68，和纺丝粘度为50-120落球秒的粘胶；且所述纺丝浴的温度为34_48°C，其特征在于，a.纺成粘胶的碱比例(=纤维素浓度/碱含量)为0.7-1. 5，b.使用下列纺丝浴浓度 H2SO68 - 90 g/1 Na2SO 90 - 160 g/1 ZnSO30 - 65 g/1c.由纺丝浴的最终抽取以15-60m/min的速度进行，和d.作为阻燃物质，以颜料分散体形式纺入颜料状的含磷化合物。
10.根据权利要求9的方法，其中纺入这样多的阻燃物质以至于制成的纤维包含基于纤维素计至少2. 8%，优选3. 2% -6. 0%，特别优选3. 5% -6. 0%的磷。
11.根据权利要求9的方法，其中所述有机含磷化合物为2，2’-氧基双[5，5- 二甲基-1，3，2- 二氧杂磷杂环己烷]2，2’ 二硫化物(I)。
12.根据权利要求9的方法，其中所述颜料分散体包含10-50%的阻燃物质和1.5-20% 的分散助剂，所述阻燃物质的平均粒度(X9tl)小于1.0 μπι和最大粒度(X99)小于5.0 μπι。
13.根据权利要求12的方法，所述方法使用用于阻燃剂分散体的选自改性聚羧酸酯、 水溶性聚酯、烷基醚磷酸酯/盐、端基封闭的壬基苯酚乙氧基化物、蓖麻油烷氧基酯和羧甲基化醇聚乙二醇醚的分散助剂。
全文摘要
本发明涉及用于纺织用途的阻燃纤维素再生纤维，其例如还满足工业洗涤要求，其用于生产纱线和平面构型物品的用途，以及制备此种纤维的方法。
文档编号D01F1/07GK102482800SQ201080038900
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月27日 优先权日2009年9月1日
发明者克罗纳 G. 申请人:连津格股份公司