Способ получения вискозного штапельного волокна с антимикробным препаратом и нетканого материала из него
Владельцы патента RU 2304186:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр химических волокон "Вискоза" (RU)
Открытое акционерное общество Центральная компания Межгосударственной промышленно-финансовой группы "Формаш" (RU)
Изобретение относится к химической и легкой промышленности и предназначено для получения вискозного штапельного волокна с антимикробным препаратом и производства из него нетканого материала для изготовления воздушных фильтров. Способ включает промывку сформованных вискозных нитей, отжим до 50% α-целлюлозы и обработку водным раствором катамина АБ с массовой концентрацией 15-40 г/дм3. Промывку проводят противотоком в две стадии умягченной водой с разностью температур при подаче и сливе, составляющей на первой стадии 4-6°С и на второй стадии 3-5°С. Температура водного раствора катамина АБ составляет 18-30°С. Полученная нить имеет линейную плотность элементарных нитей, текс 0,17-0,22 и массовую долю катамина АБ, % 0,6-4,0. Нити подвергают сушке при температуре поверхности сушильного барабана 80-90°С, гофрированию и резке на волокна длиной 60-70 мм. Полученный волокнистый прочес скрепляют иглопробивньм способом с подложкой из термоскрепленного полипропилена с поверхностной плотностью 10-30 г/м2. Полученный материал обладает повышенными антимикробными свойствами, пониженным аэродинамическим сопротивлением, исключающим выдувание волокон из слоя фильтра потоком фильтруемого воздуха. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к химической и легкой промышленности и предназначено для получения вискозного штапельного волокна с антимикробным препаратом и производства из него нетканого материала для изготовления воздушных фильтров.
Из уровня техники по SU 1828883 МПК 7 D01F 11/02 23.07.1993 известен способ получения антимикробного целлюлозного волокна, характеризующийся обработкой карбоксиметилированного целлюлозного волокна водным раствором соли азотосодержащего антимикробного вещества, промывкой водой и сушкой. В качестве волокна использовано вискозное волокно, содержащее 05-1,5% карбоксильных групп в Na-форме.
Обработку раствором антимикробного вещества проводят при концентрации 0,2-2,5% в течение 60-100 с, отжимают и дополнительно выдерживают волокно в течение 60-80 с.
Известный способ представляет собой химическую модификацию, которую невозможно осуществить в случае, если отсутствует реакционные группы у волокон или у присоединяемых к ним препаратов антимикробных веществ.
Заявленный нами способ получения вискозного штапельного волокна с антимикробным препаратом из вискозных нитей представляет собой физическую модификацию, основанную на введении в капилляры и поры внутренней структуры нити взамен серной кислоты, соли и серы, образующихся при формовании, антимикробного препарата, с последующей фиксацией его во внутренней структуре нити посредством сушки.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения вискозного штапельного волокна с антимикробным препаратом из вискозных нитей путем обработки нитей водным раствором катамина АБ, промывки водой, сушки, гофрировки и резки, в котором согласно изобретению выходящие с промывки сформованные нити отжимают до 50% α-целлюлозы и обрабатывают водным раствором катамина АБ с массовой концентрацией 15-40 г/дм3. Нити промывают противотоком умягченной водой в две стадии с разностью температур при подаче и сливе, составляющей на первой стадии 4-6°С и на второй стадии 3-5°С. Температура водного раствора катамина АБ составляет 18-30°С. Полученную нить, имеющую линейную плотность элементарных нитей 0,17; 0,22 текс (в зависимости от подачи вискозы), в которой массовая доля катамина АБ составляет 0,6-4,0%, сушат при температуре поверхности сушильного барабана 80-90°С, гофрируют и режут на волокна длиной 60-70 мм.
Из вискозного штапельного волокна с антимикробным веществом, полученного заявленным способом, изготавливают волокнистый слой, состоящий из волокон линейной плотности 0,17 текс и 0,22 текс в соотношении 25:75, соответственно, который содержит 1,1-1,4% катамина АБ и имеет поверхностную плотность 300-500 г/м2. Сформированный волокнистый слой скрепляют иглопробивным способом с подложкой из термоскрепленного полипропилена с поверхностной плотностью 10-30 г/м2, получая нетканый материал для воздушных фильтров.
Аналогом заявленного антимикробного материала является многослойный антимикробный фильтровальный материал по SU 1745297, МПК 7 В01D 39/04, 07.07.1992, который изготовлен иглопробивным способом из волокнистого прочеса на основе вискозных волокон разной линейной плотности, содержащих антимикробное вещество.
Недостатками упомянутого выше известного технического решения являются низкие антимикробные свойства, высокая поверхностная плотность материала и выдувание волокон из слоя фильтровального материала потоком фильтруемого воздуха.
Техническим результатом от использования настоящего изобретения является получение антимикробного нетканого материала с повышенными антимикробными свойствами за счет введения антимикробного препарата на капиллярном уровне, более низкой поверхностной плотности и пониженным аэродинамическим сопротивлением, исключающим выдувание волокон из слоя фильтровального материала потоком фильтруемого воздуха.
Способ получения вискозного штапельного волокна с антимикробным препаратом из вискозных нитей согласно изобретению осуществляется следующим образом.
Прядильный раствор формуют в осадительную ванну, подвергают пластификационному вытягиванию и двухстадийной промывке умягченной водой, подаваемой противотоком. Температура умягченной воды первой стадии промывки на подаче составляет 60±2°С, на сливе 56-54°С, то есть перепад температур составляет 4÷6°С. Температура умягченной воды второй стадии промывки на подаче составляет 60±2°С, на сливе - 57-55°С, то есть перепад температур составляет 3÷5°С. Получаемый градиент температуры на первой и второй стадиях промывки направлен против перемещения нити и создает оптимальные условия для перехода водорастворимых примесей из пор и капилляров внутренней структуры нити в промывную воду.
После второй промывки сформованные нити отжимаются до 50% α-целлюлозы и поступают на обработку водным раствором катамина АБ с концентрацией 15-40 г/дм3 и температурой 18-30°С.
Введение катамина АБ в отмытые от примесей и отжатые, как было указано выше, до 50% α-целлюлозы свежесформованные нити производится на капиллярном уровне. Антимикробный препарат попадает во внутреннюю структуру нити и затем фиксируется в ней в процессе сушки на сушильном барабане его поверхности 80-90°С. Затем плолученные нити гофрируют и режут на волокна длиной 60-70 мм на агрегате ША-5К.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.
Пример 1. Вискозные нити формуют в осадительную ванну содержащую 95-110 г/дм3 Н2SO4, 80-95 г/дм3 ZnSO4, 280-300 г/дм3 NaSO4 при температуре 54-59°С. Затем нити поступают на пластификационную вытяжку. После вытяжки нити довосстанавливают и подвергают промывке в две стадии умягченной водой, подаваемой противотоком, температура умягченной воды первой стадии промывки на подаче составляет 60±2°С, на сливе - 56-54°С, второй стадии промывки на подаче - 60±2°С, на сливе - 57-55°С. Затем нити отжимают до 50% α-целлюлозы, обрабатывают водным раствором катамина АБ с концентрацией 15 г/дм3 и температурой 18°С и высушивают на сушильном барабане при температуре его поверхности 80-90°С. Полученные вискозные нити с антимикробным препаратом имеют линейную плотность элементарных нитей 0,17 текс, массовую долю катамина АБ 0,6% и влажность 12%. Затем нити подвергают гофрировке и резке на волокна длиной 60-70 мм на штапельном агрегате ША-5К.
Пример 2. Вискозные нити формуют в осадительную ванну, содержащую 95-110 г/дм3 H2SO4, 80-95 г/дм3 ZnSO4, 280-300 г/дм3 NaSO4 при температуре 54-59°С. Затем нити поступают на пластификационную вытяжку. После вытяжки нити довосстанавливают и подвергают промывке в две стадии умягченной водой, подаваемой противотоком, температура умягченной воды первой стадии промывки на подаче составляет 60±2°С, на сливе - 56-54°С, второй стадии промывки на подаче - 60±2°С, на сливе - 57-55°С. Затем нити отжимают до 50% α-целлюлозы, обрабатывают водным раствором катамина АБ с концентрацией 15 г/дм3 и температурой 18°С и высушивают на сушильном барабане при температуре его поверхности 80-90°С. Полученные вискозные нити с антимикробным препаратом имеют линейную плотность элементарных нитей 0,22 текс, массовую долю катамина АБ 0,6% и влажность 12%. Затем нити подвергают гофрировке и резке на волокна длиной 60-70 мм на штапельном агрегате ША-5К.
Пример 3. Вискозные нити формуют в соответствии с примером 1. Затем обрабатывают водным раствором катамина АБ с концентрацией 30 г/дм3 и температурой 25°С, высушивают на сушильном барабане. Полученные вискозные нити с антимикробным препаратом имеют линейную плотность элементарных нитей 0,17 текс, массовую долю катамина АБ 2,5% и влажность 12,5%. Затем нити подвергают гофрировке и резке на волокна длиной 6-70 мм на штапельном агрегате ША-5К.
Пример 4. Вискозные нити формуют в соответствии с примером 1. Затем обрабатывают водным раствором катамина АБ с концентрацией 40 г/дм3 и температурой 30°С и высушивают на сушильном барабане. Полученные вискозные нити с антимикробным препаратом имеют линейную плотность элементарных нитей 0,22 текс, массовую долю катамина АБ 4,0% и влажность 13%. Затем нити подвергают гофрировке и резке на волокна длиной 6-70 мм на штапельном агрегате ША-5К.
Антимикробный нетканый материал получают следующим образом.
Полученное по примерам 1-3 волокно подают на щипальную машину марки Щ3-140-Щ3. На щипальной машине волокнистую массу разрттхливают, перемешивают и расщипывают. Затем пневмотранспортом подают в конденсор марки КВВА, отделяют пыль и короткие волокна, после чего волокнистая масса направляется на чесальную машину марки Ч-11-Ш, где проводится операция образования волокнистого слоя, состоящая из предварительного и окончательного прочесывания волокна. Далее волокнистый слой складывается в холст на преобразователе прочеса марки ЧП-201. Сформованный волокнистый холст передается питающим конвейером на иглопробивную машину марки ИМ-1800-М, где посредством игл, имеющих зазубрины, производится проталкивание волокон сквозь толщину холста. Для исключения выбивания антимикробных волокон при фильтрации воздуха перед операцией иглопробивания холст из волокна накладывается на подложку из термоскрепленного полипропилена с поверхностной плотностью 30 г/м3.
По сравнению с аналогом предложенный антимикробный нетканый материал обладает высокими антимикробными свойствами за счет введения в него антимикробного препарата на капиллярном уровне, а использование волокон линейной плотности 0,17 и 0,22 текс и подложки из термоскрепленного полипропилена с поверхностной плотностью 10-30 г/м2, обеспечивает более высокую эффектность фильтрации и меньшую поверхностную плотность. Все это обеспечивает экономию сырья при производстве нетканого материала и его низкое аэродинамическое сопротивление. Кроме того, наличие подложки из термоскрепленного полипропилена исключает выбивание волокон при фильтрации воздуха.
Пример 5. На иглопробивной машине ИМ-1800-М получают однослойный вискозный антимикробный фильтровальный материал из волокнистого прочеса, используя холст из волокон линейной плотности 0,17 и 0,22 текс в соотношении 25:75. Поверхностная плотность материала 400 г/м2, содержание алкилдиметилбензиламмонийхлорида (катамина АБ) в материале 1,1%. Проверены антимикробные свойства образцов фильтровального материала по методике, разработанной ФГУ «НЦЭСМП». В качестве тест-культуры используют Staph aureus 209 р и Bac. subtilis 6633. Микробная нагрузка 500000 микробных тел на 1 мл среды. Антимикробную активность выражают величиной объема питательной среды, в котором 1 г материала тормозит рост культуры, контролем служит рост культуры в питательной среде без материала. Один грамм материала тормозит рост культуры Staph aureus 209 р в объеме 20 дм3, рост культуры Bac. subtilis 6633 - 5 дм3 мясо-пептонного бульона (МПБ).
Аэродинамическое сопротивление материала при удельном расходе воздуха 5,3 дм /мин/см2 - 32,1 мм в.ст. Эффективность фильтрации по пыли «6Н» - 100%. Эффективность улавливания частиц масляного тумана (средний диаметр частиц 0,3 мкм) при скорости потока воздуха 1 см/с - 45%.
Материал имеет дублирующую подложку из термоскрепленного полипропилена с поверхностной плотностью 10 г/м.
Пример 6. Однослойный антимикробный материал, полученный в соответствии с примером 4. Поверхностная плотность материала 300 г/м2, содержание катамина АБ в материале 1,2%. Один грамм материала тормозит рост культуры Staph aureus 209 р в объеме 20 дм3, рост культуры Bac. subtilis 6633 - 2 дм3 мясо-пептонного бульона (МПБ).
Аэродинамическое сопротивление материала при удельном расходе воздуха 5,3 дм3/мин/см2 - 12,0 мм в.ст. Эффективность фильтрации по пыли «6Н» - 99,3%. Эффективность улавливания частиц масляного тумана (средний диаметр частиц 0,3 мкм) при скорости потока воздуха 1 см/с - 38%.
Материал имеет дублирующую подложку из термоскрепленного полипропилена с поверхностной плотностью 30 г/м2.
Пример 7. Однослойный антимикробный материал, полученный в соответствии с примером 4. Поверхностная плотность материала 500 г/м2, содержание катамина АБ в материале 1,4%. Один грамм материала тормозит рост культуры Staph aureus 209 р в объеме 20 дм3, рост культуры Bac. subtilis 6633 - 2 дм3 мясо-пептонного бульона (МПБ).
Аэродинамическое сопротивление материала при удельном расходе воздуха 5,3 дм3/мин/см2 - 36 мм в.ст. Эффективность фильтрации по пыли «6Н» - 100%. Эффективность улавливания частиц масляного тумана (средний диаметр частиц 0,3 мкм) при скорости потока воздуха 1 см/с - 48%.
Материал имеет дублирующую подложку из термоскрепленного полипропилена с поверхностной плотностью 17 г/м2.
| Таблица 1 | ||||||||
| Номер примера | Линейная плотность элементарной нити, текс | Температура промывной воды, °С | Условия получения вискозной нити с антимикробным препаратом | Содержание катамина АБ в полученной нити | ||||
| I стадия | II стадия | Концентрация катамина АБ в растворе, г/см3 | Температура раствора катамина АБ, °С | |||||
| подача | слив | подач а | слив | |||||
| 1 | 0,17 | 60±2 | 56-54 | 60±2 | 57-55 | 15 | 18 | 0,6 |
| 2 | 0,22 | 60±2 | 56-54 | 60±2 | 57-55 | 15 | 18 | 0,6 |
| 3 | 0,17 | 60±2 | 56-54 | 60±2 | 57-55 | 30 | 25 | 2,5 |
| 4 | 0,22 | 60±2 | 56-54 | 60±2 | 57-55 | 40 | 30 | 4,0 |
| Прототип | - | - | - | - | 20 | 20 | 0,64 |
| Таблица 2 | ||||||
| Номер Примера | Кол-во катамина АБ в материале % | Поверхностная плотность мате риала | Кол-во слоев материала, шт. | Объем МПБ, в котором 1 г материала тормозит рост культуры | Аэродинамическое сопротивление, мм в.ст. | |
| 209р | 6633 | |||||
| 1+дублирующая подложка из термоскрепленного полипропилена | ||||||
| 5 | 1,1 | 400 | 20 | 5 | 32,1 | |
| 6 | 1,2 | 300 | -«- | 20 | 5 | 12,0 |
| 7 | 1,4 | 500 | -«- | 20 | 2 | 36,0 |
| Прототип | 1,5 | 400 | 4 | 10 | 5 | 59,9 |
1. Способ получения вискозного штапельного волокна с антимикробным препаратом из вискозных нитей путем обработки нитей водным раствором катамина АБ, промывки водой, сушки, гофрировки и резки, при котором выходящие с промывки сформованные нити отжимают до 50% α-целлюлозы и обрабатывают водным раствором катамина АБ с массовой концентрацией 15-40 г/дм3, при этом нити промывают противотоком умягченной водой в две стадии с разностью температур при подаче и сливе, составляющей на первой стадии 4-6°С и на второй стадии 3-5°С, причем температура водного раствора катамина АБ составляет 18-30°С, сушат нити при температуре сушильного барабана 80-90°С, затем полученную нить, имеющую линейную плотность элементарных нитей, текс 0,17-0,22, в которой массовая доля катамина АБ составляет 0,6-4,0%, режут на волокна длиной 60-70 мм.
2. Антимикробный фильтровальный материал, состоящий из волокнистого прочеса на основе вискозных волокон с линейной плотностью 0,17 и 0,22 текс при их соотношении 25:75 соответственно, содержащих 1,1-1,4 мас.% катамина АБ в качестве антимикробного вещества, и скрепленной с ним иглопробивным способом подложки, выполненной из термоскрепленного полипропилена с поверхностной плотностью 10-30 г/м2.
