DE102011102428A1 - Luminescent cellulosic regenerated fiber and process for its preparation - Google Patents
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Abstract
Eine lumineszierende cellulosische Regeneratfaser wird erfindungsgemäß durch Spinnfärben mit einem Leuchtpigment und einem Mattierungspigment hergestellt.A luminescent regenerated cellulose fiber is produced according to the invention by spin dyeing with a luminescent pigment and a matting pigment.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine lumineszierende cellulosische Regeneratfaser mit mindestens einem eingesponnenen Pigment, ein Verfahren zu deren Herstellung und die Verwendung dieser lumineszierenden cellulosischen Regeneratfaser.The invention relates to a luminescent cellulosic Regeneratfaser with at least one spun pigment, a process for their preparation and the use of this luminescent cellulosic Regeneratfaser.
Die Anforderungen an persönliche Schutzausrüstungen steigen zunehmend und werden weltweit durch eine Vielzahl an Normen geregelt. Die Anwendung von persönlicher Schutzausrüstung mit Warnwirkung wird eingehend unter
Die zurzeit verfügbaren HiVis-Textilien werden in erster Linie aus Synthesefasern gefertigt, wobei spinngefärbte Polyestergarne eine dominierende Rolle am Markt einnehmen. Die äußerst geringe Feuchtigkeitsaufnahme von Polyester (~0,5%) führt i. d. R. zu einem geringen Tragekomfort. Um diesen für HiVis-Schutzausrüstungen zu verbessern, wurde z. B. unter
Da bei Synthesefasern generell die latente Gefahr einer elektrostatischen Aufladung besteht, und damit für den Träger ein hohes Sicherheitsrisiko entstehen kann, wurden auch Alternativen zu HiVis-Polyester gesucht.Since synthetic fibers generally have the latent danger of electrostatic charging, and thus a high safety risk can arise for the wearer, alternatives to HiVis polyesters have also been sought.
Im Besonderen gilt es hier HiVis-Baumwolle zu nennen, basierend auf der Naturfaser Baumwolle, welche durch konventionelle Färbeverfahren mit geeigneten fluoreszierenden Farbstoffen hergestellt werden kann. Diese Faser weist nahezu keine elektrostatischen Eigenschaften auf und zeichnet sich darüber hinaus noch durch guten Tragekomfort aus. Allerdings ist der Herstellungsprozess von HiVis Baumwolle nicht nur sehr kostenintensiv, sondern wie jeder Badfärbeprozess äußerst umweltbelastend. Darüber hinaus ist die Farbechtheit sehr schwierig zu erzielen und die mechanische Belastbarkeit von 100% Baumwollgarnen, und hier insbesondere die Reibfestigkeit und Reißfestigkeit, ist nicht all zu hoch.In particular, it is here HiVis cotton to call, based on the natural fiber cotton, which can be prepared by conventional dyeing methods with suitable fluorescent dyes. This fiber has almost no electrostatic properties and is also characterized by good wearing comfort. However, the production process of HiVis cotton is not only very expensive, but as any bath dyeing process extremely polluting. In addition, the color fastness is very difficult to achieve and the mechanical strength of 100% cotton yarns, and in particular the resistance to friction and tear, is not all that high.
Überträgt man die Technik der Massenfärbung auf cellulosische Regeneratfasern, einer weiteren Klasse von Man-mode Fibers, können bislang die Anforderungen der
Eine bislang verfügbare Möglichkeit eine die
Die Lichtechtheit beschreibt die Konstanz von Farben und Lacken und trägt dem Umstand Rechnung, daß Sonnenlicht mit hohem UV-Anteil eine „zersetzende” Wirkung auf Materialien haben kann. In der
Unter Leuchtdichtefaktor versteht der Fachmann das Verhäitnis der Leuchtdichte einer Bildwandprobe zur Leuchtdichte einer vollkommen streuenden und reflektierenden Fläche. Eine solche Fläche wird auch als Weiß-Standard bezeichnet. Diese Vorgehensweise ist aus ökonomischer wie ökologischer Sicht ungünstig. Zwei Verfahrensschritte bedeuten deutlich höhere Herstellkosten und Badfärben ist per se mit einer deutlich höheren Umweltbelastung verbunden. Darüber hinaus sind keinerlei textil-mechanische Angaben zu den Fasern gemacht worden. Vielmehr legt die beschriebene Verwendung in Mischgarnen nahe, daß es sich bei den unter
In Hinblick auf die bisherigen Anwendungen von HiVis-Polyestergarnen in Schutzkleidungen, z. B. als Obermaterial von Warnwesten, ist die mechanische Belastbarkeit, ausgedrückt als Reibfestigkeit und Reißfestigkeit, aber von sehr hoher Bedeutung für die Langlebigkeit des Warnartikels. In view of the previous applications of HiVis polyester yarns in protective clothing, e.g. As the upper material of safety vests, the mechanical strength, expressed as resistance to friction and tear, but of very high importance for the longevity of the warning article.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine lumineszierende cellulosische Regeneratfaser zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich ihrer Eignung für Schutzausrüstungen und ihrer Herstellbarkeit verbessert ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung dieser cellulosischen Regeneratfaser anzugeben sowie auf deren Verwendung hinzuweisen.In contrast, the invention has for its object to provide a luminescent cellulosic Regeneratfaser available, which is improved in terms of their suitability for protective equipment and their manufacturability. Furthermore, the invention has for its object to provide a method for producing this cellulosic regenerated fiber and to indicate their use.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der Regeneratfaser dadurch gelöst, daß das eingesponnene Pigment ein Leuchtpigment ist und die Faser zusätzlich ein eingesponnenes Mattierungspigment enthält.According to the invention this object is achieved in terms of Regeneratfaser characterized in that the spun pigment is a luminescent pigment and the fiber additionally contains a spun matting pigment.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer lumineszierenden cellulosischen Regeneratfaser, bei dem der Spinnmasse mindestens ein Pigment zugemischt und aus diesem Gemisch die Faser ersponnen wird, besteht die Aufgabenlösung darin, daß das zugemischte Pigment ein Leuchtpigment ist und zusätzlich ein Mattierungspigment zugemischt wird.With regard to the process for producing a luminescent cellulosic regenerated fiber in which the spinning mass is admixed with at least one pigment and the fiber is spun from this mixture, the task solution is that the admixed pigment is a luminescent pigment and, in addition, a matting pigment is admixed.
Die erfindungsgemäße Regeneratfaser kann also in einem einzigen Verfahrensschritt des Spinnfärbens einer geeigneten Viskose mit einer Dispersion aus dem Leuchtpigment und dem Mattierungspigment erhalten werden. Bei dem Leuchtpigment und dem Mattierungspigment kann es sich jeweils um handelsübliche Erzeugnisse handeln. Mit der erfindungsgemäßen Regeneratfaser lassen sich die für Schutz- und Warnkleidung geltenden Normen, insbesondere die Anforderungen gemäß
Die erfindungsgemäße Regeneratfaser kann weitere Zusatzstoffe enthalten, wobei aber der gesamte Pigmentanteil der Faser höchstens 28% betragen soll. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Regeneratfaser flammgehemmt ausgerüstet und erfüllt die hierfür geltenden Normen für Schutzkleidung. Insbesondere beträgt der LOI-Wert mindestens 24, insbesondere mindestens 26. Als Flammschutzmittel können anorganische und organische Pigmente dienen, insbesondere Organophosporverbindungen mit einer Phosphoroxidationszahl von +III bis +V, welche der Spinnmasse als Dispersion beigegeben werden. Gut geeignet ist eine handelsübliche Dispersion von 2,2'-oxybis[5,5'-dimethyl 1,3,2-dioxaphosphorinan]2,2' disulfid, die von dem Hersteller Clariant unter dem Handelsnamen Viscofil® Exolit® 5060 VP2988 erhältlich ist.The regenerated fiber according to the invention may contain further additives, but the total pigment content of the fiber should be at most 28%. In a preferred embodiment, the regenerated fiber is flame retardant and meets the applicable standards for protective clothing. In particular, the LOI value is at least 24, in particular at least 26. Suitable flame retardants inorganic and organic pigments, in particular organophosphorus compounds having a phosphorus oxidation number of + III to + V, which are added to the spinning mass as a dispersion. Very suitable is a commercially available dispersion of 2,2'-oxybis [5,5-dimethyl 1,3,2-dioxaphosphorinane] 2,2 disulphide 'which is available from the company Clariant under the trade name Exolit ® 5060 Viscofil ® VP2988 ,
Das Leuchtpigment ist vorzugsweise ein Fluoreszenzpigment. Davon unterscheiden sich Phosphoreszenzpigmente dadurch, daß letztere nach Strahlungseinwirkung im Dunkeln nachleuchten. Insbesondere im Produktschutz kann diese Eigenschaft genutzt werden, indem man das Nachleuchten nach Bestrahlung mit z. B. UV-Licht als Prüfkriterium/Echtheitskriterium heranzieht.The luminescent pigment is preferably a fluorescent pigment. Of these, phosphorescent pigments differ in that the latter luminesce after exposure to radiation in the dark. In particular, in product protection, this property can be used by the afterglow after irradiation with z. B. UV light is used as a test criterion / authenticity criterion.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die cellulosische Regeneratfaser hydrophobierend ausgerüstet. Die Hydrophobierung kann durch dem Fachmann bekannte Substanzen, insbesondere Fluorkohlenwasserstoffe, und Verfahren erreicht werden. Hierdurch kann nicht nur ein wasser- sondern auch ein schmutzabweisender Effekt erzielt werden. Letzterer ist insbesondere für Anwendungen im Obermaterialbereich erwünscht.In a further preferred embodiment, the regenerated cellulosic fiber is rendered hydrophobic. The hydrophobing can be achieved by substances known to the person skilled in the art, in particular fluorohydrocarbons, and processes. As a result, not only a water but also a dirt-repellent effect can be achieved. The latter is particularly desirable for applications in the upper area.
Im Rahmen der Erfindung ist insbesondere die Verwendung der erfindungsgemäßen Regeneratfaser zur Herstellung eines textilen Flächengebildes vorgesehen. Dabei können die erfindungsgemäßen Regeneratfasern mit für die jeweiligen Anwendungen geeigneten weiteren Fasern in Garnen kombiniert werden, aus denen die textilen Flächengebilde beispielsweise durch Weben, Wirken oder Stricken hergestellt werden. Alternativ können jeweils reine Garne erfindungsgemäßer und anderer Faserarten gemeinsam zur Herstellung der textilen Flächengebilde verarbeitet werden. Mit diesen textilen Flächengebilden lassen sich die Anforderungen der
Alle prozentualen Angaben von Stoffanteilen bedeuten in der vorliegenden Anmeldung Gewichtsprozente.All percentages of ingredients in the present application mean weight percentages.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert:
Eine wäßrige Dispersion aus einem handelsüblichen Leuchtpigment und einem Mattierungsmittel, beispielsweise Titandioxid, wird vorab in einem geeigneten Behälter gerührt, um eine gleichmäßige Verteilung der nicht wasserlöslichen Pigmente zu erreichen. Die Güte der Pigmentdispersion, welche durch die mittlere und die maximale Teilchengröße bestimmt wird, hat maßgeblichen Einfluß auf die Fasereigenschaften. Vorzugsweise liegt die maximale Teilchengröße mit geeigneten Dispergatoren unter 10 μm, insbesondere unter 5 μm. The invention is explained in more detail below on the basis of examples:
An aqueous dispersion of a commercially available luminescent pigment and a matting agent, for example titanium dioxide, is previously stirred in a suitable container in order to achieve a uniform distribution of the water-insoluble pigments. The quality of the pigment dispersion, which is determined by the average and maximum particle size, has a significant influence on the fiber properties. The maximum particle size with suitable dispersants is preferably less than 10 μm, in particular less than 5 μm.
Diese Dispersion wird vor der Zugabe Zur gelösten Cellulose einem Filtervorgang unterzogen, in dem Teilchen mit einer Größe von mehr als 25 μm zurückgehalten werden. Die Konzentration der Cellulose beträgt vorzugsweise 5 bis 8% mit einem α-Cellulosegehalt von mindestens 98%.This dispersion is subjected to a filtration process prior to the addition to the dissolved cellulose, in which particles with a size of more than 25 microns are retained. The concentration of the cellulose is preferably 5 to 8% with an α-cellulose content of at least 98%.
Mittels geregelter Pumpen wird ein Förderstrom der Dispersion einem Förderstrom der Cellulose in einem festgelegten Verhältnis zugegeben. In dem Gesamtstrom wird durch statische oder dynamische Mischer die erforderliche Homogenisierung der Dispersion in der Viskosematrix sichergestellt. Im Zuge des Spinnprozesses läßt sich die Festigkeit des Garns noch beeinflussen, beispielsweise durch die Abzugsgeschwindigkeit, die Verstreckung sowie die Zusammensetzung und Temperatur des Spinnbads.By means of controlled pumps, a flow of the dispersion is added to a flow of cellulose in a fixed ratio. In the total flow, the required homogenization of the dispersion in the viscose matrix is ensured by static or dynamic mixers. In the course of the spinning process, the strength of the yarn can still be influenced, for example by the withdrawal speed, the stretching and the composition and temperature of the spinning bath.
Wenn als Leuchtpigment das im Handel erhältliche Fluoreszenzpigment Viscofil Fluorescent Yellow 3G verwendet wird, wird die
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die als flammhemmendes Mittel bekannte Dispersion Viscofil® Exolit® 5060 VP2988 des Herstellers Clariant gleichzeitig als Mattierungspigment wirkt und letzteres daher nicht zusätzlich beigegeben werden muß.Surprisingly, it has been found that the prior art as a flame retardant dispersion Viscofil Exolit ® ® 5060 VP2988 the manufacturer Clariant simultaneously acts as Mattierungspigment and the latter therefore need not be additionally added.
Beispiel 1 (Exolit 5060 & Viscofil Yellow 3G)Example 1 (Exolit 5060 & Viscofil Yellow 3G)
Mit einer wässrigen Dispersion, welche 22% Exolit 5060 und 1,9% Viscofil Fluorescent Yellow 3G enthält, erhält man unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Garn 200f130 folgender Eigenschaften: Garndaten:
Gewebedaten:Tissue data:
Daten des Prüfgewebes:Data of the test fabric:
Webware (Kette/Schuss 200f130) in Köperbindung
Die Messwerte sind in
Dieses Garn erfüllt die Norm (siehe
Echtheitsprüfwerte:
A
Farbbeständigkeit im industriellen und häuslichen Waschen –40°C
Auswertung-Grauskalastufe der Tonänderung/Einsenkung in Viskose- und Begleitwollegewebe
A
Farbbeständigkeit im Schweiß
Auswertung – Grauskalastufe der Tonänderung/Einsenkung in Viskose- und Begleitwollegewebe.
A
Farbbeständigkeit im Abrieb
A
Farbbeständigkeit in chemischer Reinigung
eingesetztes Lösemittel: Tetrachlorethylen
Farbbeständigkeit beim Bügeln
A
Color fastness in industrial and domestic washing -40 ° C
Evaluation grayscale stage of the change in tone / sinking in viscose and accompanying wool fabric
A
Color fastness in sweat
Evaluation - Gray scale of the change of tone / depression in viscose and accompanying wool fabric.
A
Color fastness to abrasion
A
Color fastness in chemical cleaning
solvent used: tetrachlorethylene
Color fastness when ironing
Beispiel 2 (Mattierungsmittel & Yellow 3G)Example 2 (matting agent & Yellow 3G)
Mit einer wässrigen Dispersion, welche 3% TiO2 und 1,0% Viscofil Fluorescent Yellow 3G enthält, erhält man unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Garn 167f92 folgender Eigenschaften: Garnwerte:
Gewebedaten:Tissue data:
Daten des Prüfgewebes:Data of the test fabric:
Webware (Kette/Schuss 167f92 S90) in Köperbindung Woven (warp / weft 167f92 S90) in twill weave
Die Messwerte sind in
Dieses Garn erfüllt die Norm (siehe
Beispiel 3 (Yellow 3G)Example 3 (Yellow 3G)
Ein unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Garn 167f92, das aber kein Mattierungsmittel, sondern nur 1,0% Viscofil Fluorescent Yellow 3G enthält, hat folgende Eigenschaften hinsichtlich Farbechtheit.A yarn 167f92 produced using the process according to the invention, but containing no matting agent but only 1.0% Viscofil Fluorescent Yellow 3G, has the following color fastness properties.
Gewebedaten: Tissue data:
Daten des Prüfgewebes:Data of the test fabric:
Webware (Kette/Schuss 167192 S90) in Köperbindung Woven fabric (warp / weft 167192 S90) in twill weave
Die Messwerte sind in
Dieses Garn erfüllt die Norm nicht (siehe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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