AT513349A2 - Vliese mit hydrophoben cellulosischen Man-Made-Fasern - Google Patents

Vliese mit hydrophoben cellulosischen Man-Made-Fasern Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vlies, das eine Mischung aus zwei Fasertypen umfasst, wobei der erste Fasertyp eine cellulosische Faser ist und der zweite Fasertyp eine biologischabbaubare hydrophobe cellulosische Faser ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass das Absorptionsvermögen für eine Flüssigkeit verglichen mit einem Vlies mit dem höchstenAbsorptionsvermögen für diese Flüssigkeit, welches nur einen der Fasertypen umfasst, mindestens 5% höher ist.

Description

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Vliese mit hydrophoben celiulosischen Man-Made-Fasem
Die Erfindung betrifft ein Vlies aus einer Mischung aus hydrophoben celiulosischen Fasern und celiulosischen Fasern. 5
Cellulosische Man-Made-Fasem wie Viskose- und Lyocell-Fasem.sind am besten für ihr Wasserabsorptionsverhalten bekannt und werden in Fällen eingesetzt, in denen Hydrophilie erforderlich ist. Im Gegensatz dazu sind synthetische Fasern wie Polyester, Polyethylen und Polypropylen von Natur aus hydrophob, was bedeutet, dass sie Wasser nicht in ihre innere 10 Struktur aufnehmen.
Im Stand der Technik bekannte Viskose- und Lyoceli-Fasern sind hydrophil und weisen je nach Art der aufgebrachten Avivage eine Oberflächenspannung von etwa 85- 90 mN/m auf. Bei Polyesterfasern, die für Vliesanwendungen verwendet werden, liegt diese im Bereich von 15 40 - 45 mN/m. i
Cellulosische Fasern vom Viskose- und Modaltyp werden gemäß dem Viskoseverfahren hergestellt. Derartige Fasern erhielten von der BISFA (International Bureau for the Standardisation of Man-Made Fibres) die Gattungsnamen Viskose und Modal. 20
In den letzten Jahren has sich das "Aminoxid-Verfahren" oder "Lyocell-Verfahren" als Alternative zum Viskoseverfahren durchgesetzt, wobei Cellulose, ohne ein Derivat zu bilden, in einem organischen Lösemittel eines Aminoxids, insbesondere N-Methylmorpholin-N-Oxid (NMMO), gelöst wird. Cellulosische Fasern, die aus derartigen Lösungen hergestellt werden, 25 werden als "lösemittelgesponnene" Fasern bezeichnet, erhielten von der BISFA (International Bureau for the Standardisation of Man-Made Fibres) den Gattungsnamen Lyocell und sind unter der Marke TENCEL® von der Lenzing AG beziehbar.
Andere Man-Made-Ceilulosefasern können unter Anwendung chemischer Verfahren (z.B. 30 des Kupfer-Ammonium-Verfahrens) oder unter Anwendung anderer direkter Lösemittel, beispielsweise ionischer Flüssigkeiten, hergestellt werden.
Feuchttücher für Hygieneanwendungen wie Toiiettentücher, Gesichtstücher, Babytücher und Sanitärtücher sind aus Vliesen hergesteilt, die mit Lotion getränkt werden. Lotionen sind 35 wässrige oder wässrig-alkoholische Substanzen mit niedriger bis mittlerer Viskosität, die zur Anwendung auf der Haut bestimmt sind, oder wässrige oder wässrig-alkoholische suspendierte oder emulgierte Substanzen. Feuchttücher für die Anwendung im Haushalt PL0534 «L* II · Μ * · φ · · * · • I · · * ·· · * · · · *·** * · Φ » » • · · · · · ♦ · φ φ ·· ΦΦ · Φφ ΦΦ Φ oder in der Industrie bedienen sich ebenfalls einer breiten Vielfalt von Flüssigkeiten, um deren Wirksamkeit zu verbessern. Für Vliesanwendungen finden synthetische Fasern wie Polyester weit verbreitete 5 Verwendung, da sie bei Vlies- und Textilanwendungen Volumen, Opazität and Weichheit verbessern.
Der Stand der Technik ist eine Mischung aus Man-Made-Cellulosefasem und Polyesterfasern, um die Leistungsfähigkeit des Produkts in Wischtüchern, 10 Hygieneanwendungen oder technischen Anwendungen zu verbessern. Zu 100% aus cellulosischem Material hergestellte textile Flächengebilde weisen nur eine geringe hydrophobe/nichtpolare Wirkung auf.
Aus ökologischen Gründen besteht ein Bedarf an Vliesen, die aus erneuerbaren Rohstoffen 15 hergestellt werden und die auch biologisch abbaubar sind und gute
Absorptionseigenschaften für Flüssigkeiten, beispielsweise für Lotionen, aufweisen.
Hydrophile cellulosische Fasern wie herkömmliche Lyocell-Fasem liegen im Bereich von 8,5 -9g Wasser/g Vlies, während hydrophobe Fasern wie Polyester oder hydrophobe Lyocell·-20 Fasern geringes bis gar kein Absorptionsvermögen (0-1,0 g/g) zeigen.
Nun würde man erwarten, dass jedwede Mischung aus hydrophilen cellulosischen Fasern mit hydrophoben Fasern einer linearen Funktion folgend in einem Bereich zwischen diesen Werten liegt, 25
Es wurde festgestellt, dass ein Vlies, welches Mischungen aus hydrophoben cellulosischen Fasern mit herkömmlichen cellulosischen Fasern umfasst, ein höheres Flüssigkeitsabsorptionsvermögen aufweist als ein Vlies, das nur herkömmliche cellulosische Fasern oder hydrophobe Fasern umfasst. 30
Das erfindungsgemäße Vlies umfasst eine Mischung aus zwei Fasertypen, wobei der erste Fasertyp eine cellulosische Faser und der zweite Fasertyp eine biologisch abbaubare hydrophobe cellulosische Faser ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsvermögen für eine Flüssigkeit verglichen mit einem Vlies mit dem höchsten 35 Absorptionsvermögen für diese Flüssigkeit, welches nur einen dieser Fasertypen umfasst, mindestens 5% höher ist. Je nach Mischung kann das Absorptionsvermögen um bis 15% oder mehr zuneh men. PL0534 *· ···· %· *» ♦ ** • · · · · • · · · · · ·· ··· · ♦ · * · · + ·· · « · * · • · · · Φ » # ♦ «· ·» *♦ ·*»··*
Flüssigkeiten sind beispielsweise Lotionen (diese enthält für gewöhnlich Wasser; Glykole wie Propylenglykol; organische Säuren wie Benzoesäure, Dehydroessigsäure, Zitronensäure; Salze von organischen Säuren wie Natriumcitrat, Emulgatoren wie Polysorbat 20 sowie 5 andere Inhaltstoffe), andere Flüssigkeiten sind Oie.
Es wurde auch festgestellt, dass die Zunahme des Absorptionsvermögens auch von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit abhängig ist 10 Für Flüssigkeiten mit einer Oberflächenspannung über 50 mN/m, beispielsweise Wasser, umfasst die Mischung 5 bis 40 Gew.-% Fasern des zweiten Fasertyps (hydrophobe Fasern), und 95 bis 60 Gew.-% des ersten Fasertyps (hydrophile Fasern), vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% des zweiten Fasertyps und 95 bis 70 Gew.-% des ersten Fasertyps, insgesamt 100%. 15 Für Flüssigkeiten mit einer Oberflächenspannung unter 50 mN/m, beispielsweise Alkohole, umfasst die Mischung 40 bis 95 Gew.-% Fasern des zweiten Fasertyps (hydrophobe Fasern) und 60 bis 5 Gew.-% des ersten Fasertyps (hydrophile Fasern), vorzugsweise 30 bis 95 Gew.-% des zweiten Fasertyps und 70 bis 5 Gew.-% des ersten Fasertyps, insgesamt 100%. 20
Der erste und der zweite Fasertyp sind eine cellulosische Man-Made-Faser, die für gewöhnlich aus der Gruppe umfassend Viskosefasern, Lyocell-Fasern oder Modalfasem ausgewählt wird. Der erste und der zweite Fasertyp können auch eine cellulosische Naturfaser, beispielsweise Baumwolle, sein. 25
Die Herstellung hydrophober cellulosischer Fasern wird in der noch nicht veröffentlichen Anmeldung AT-A1658/2011 der Lenzing AG beschrieben.
Die Hydrophobierungsmittel, beispielsweise Alkylketendimer-Formulierungen (AKD-30 Formulierungen), sind im Handel erhältlich (beispielsweise von Kemira vertriebene Hydrores©-Verbindungen). Die gängigsten sind Formulierungen mit etwa 5 - 25% Wirkstoffanteil. Bei diesem Beispiel ist die Formulierung eine saure Emulsion mit etwa 20-22% Wirkstoffanteil. 35 Die hydrophoben Fasern enthalten das Hydrophobierungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 0,2 Gew.-%, auf der Basis von Cellulose. Das bevorzugte Hydrophobierungsmittel ist ein Alkyketendimer. PL0534 Μ ···· • * * * ···» · · · · · • · · · · · · « · · * + ·Φ * ·« *· +
Herstellung bei den Beispielen verwendeter hydrophober Cellulosefasern: 1000 g niemals getrocknete Lyocell-Fasem (1,7 dtex/38 mm) wurden vor Hinzufügung einer Avivage nass von der LyocelFProduktionssfiraße abgenommen und auf einen Feuchtegehalt von etwa 50% gepresst Diese Fasern wurden in 151 einer wässrigen Lösung enthaltend 41 g Alkylketendimeriösung (13 g/l mit 21% Wirksubstanz) (z.B. im Handel von Kemira OY1 bezogenes Hydrores®) bei etwa 60°C 5 Minuten lang behandelt und auf einen Feuchtegehalt von etwa 10% getrocknet.
Diese Fasern weisen ein Wasserrückhaltevermögen von etwa 55 - 75%, noch häufiger in dem Bereich von 60 - 65%, auf, das heißt etwa 20% unter herkömmlichen Tencel(1,7/38)~ Fasem (85 - 90%).
Diese Fasern wurden verwendet, um wasserstrahlverfestigte Muster mit etwa 60 g/m2 herzustellen, wobei handelsübliche glänzende Tencel(1,7/38 mm)-Nonwoven-Fasern mit handelsüblichen glänzenden Viskosefasern Lenzing NW 1,7 dtex/40mm dazu gemischt wurden.
Viiesherstellunq
Die Muster wurden mittels folgender gängiger Schritte hergestellt: Öffnen der Fasern und Mischen,
Kardieren,
Wasserstrahlverfestigen,
Entziehen von Wasser,
Trocknen im Durchströmungstrockner und Aufwickeln
Die Liniengeschwindigkeit lag im Bereich von 55 -100 m/min, und an der Wasserstrahlverfestigungseinheit wurden Zylinder mit insgesamt 4 Wasserinjektoren verwendet. Die eingestellten Wasserdruckwerte lagen im Bereich von 30-80 bar. Die Düsenleisten in den Injektoren waren herkömmliche Düsenleisten, die für jedwedes herkömmliche wasserverfestigte Produkt in diesem Gewichtsbereich verwendet werden können.
Das Vlies kann auch durch andere Vliesverfahren wie Trockenlege-, Nasslege- oder Luftlegeverfahren geformt werden. • e t · • M i ft • • e • • · ·· *! n • • «··» 1 ♦ • • • ♦ ft ee • t • ·» «· ···· PL0534
Das Vlies kann mittels jedes beliebigen herkömmlichen Vliesverfestigungsverfahrens verfestigt werden, einschließlich Wasserstrahlverfestigung, Vernadelung oder chemischer Verfestigung.
Das Vlies kann ein Flächengewicht von 10 bis 2000g/m2 aüfweisen. Für Wischtücher wird ein Vlies mit einem Flächengewicht von 25 bis 200 g/m2 bevorzugt. Für technische Anwendungen wie Ölauffangmatten sind Flächengewichte bis 2000 g/m2 geeignet.
Die gravimetrische Absorptionszeit (GAT) wird gemäß WSP 242.3 [oder ERT 442.2 ähnlich IST 242(02)] gemessen. Dies zeigt, wie viel Wasser in einer bestimmten Zeit in ein Vlies aufgenommen wird.
Tabelle 1 zeigt das Wasserabsorptionsvermögen (GATS-Werte) von Vliesen, die mittels des beschriebenen Verfahrens mit verschiedenen Fasermischungen aus hydrophoben Lyocell-Fasem und herkömmlichen Lyocell-Fasem hergestellt wurden. Die Lyocell-Fasern sind von der Lenzing AG unter der Marke Tencel hergestellte Lyocell-Fasem.
Niedrigere Beimischmengen (5-10% hydrophobes Tencel) führen zu einer Zunahme des Absorptionsvermögens um 5%, höhere Mengen (20 - 30%) führen zu einem um 15% höheren Absorptionsvermögen, während Mengen von mehr als 40% hydrophoben Fasern zu Wasserabstoßung und niedrigem Absorptionsvermögen führen.
Tabelle 2 zeigt ähnliche Ergebnisse für Mischungen aus hydrophobem Tencel und Viskose.
Tabelle 1
Muster Mischung GATS Mischungen aus hydrophobem Tencel mit Tencel lg H20/g wasserstrahlverfestigtes Vlies] 1 100% Tencel 1,7/38 8,6 2 5% Tencel hydrophob 1,7/38 -95% Tencel 1.7/38 8,9 3 30% Tencel hydrophob 1,7/38 -70% Tencel 1,7/38 9,8 4 50% Tencel hydrophob 1,7/38 -50% Tencel 1,7/38 0,8 5 70% Tencel hydrophob 1,7/38 -30% Tencel 1.7/38 1,2 6 100% Tencel hydrophob 1,7/38 1,0 PL0534 ·* 9999 - R ·* 99 9 99 W# · · · · 9 9 9 9 9 · · · · ·* 999 * · * · ···· · · · 9 *· 99 99 99
Tabelle 2:
Muster Mischung GATS Mischungen aus hydrophobem Lyocell und Viskose [g H20/g wasserstrahlverfestigtes Vlies] 7 100% Viskose 1,7/38 7·8 8 30% Tencel hydrophob 1,7/38 -70% Viskose 1.7/40 8.3 g 50% Tencel hydrophob 1,7/38 -50% Viskose 1.7/40 2,9 10 70% Tencel hydrophob 1,7/38 -30% Viskose 1.7/40 0,7
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein völlig biologisch abbaubares Vlies bereitzustellen, welches eine Oberflächenspannung aufweist, die optimiert wurde, um für verschiedene Flüssigkeiten geeignet zu sein. Dies kann verwendet werden, um durch Optimierung der 10 Flüssigkeitsaufnahme oder -abgabe das Absorptionsvermögen oder das
Reinigungsvermögen eines Wischtuches für einen bestimmten Zweck zu verbessern.
Ein Verfahren zum Bestimmen der Oberflächenspannung einer Oberfläche im Labor wird in BS ISO 8296:2003 dargeiegt: Ein Satz aus verschiedenen Flüssigkeiten (beispielsweise 15 Wasser, Methanol, Ethylenglykolmonoethylether oder Formamid) wird, wie in Tabelle 3 dargestellt ist, dazu verwendet, die Oberflächenspannung zu bestimmen. Diese Tests werden beispielsweise bei der Kunststofffolienherstellung verwendet, um zu überprüfen, ob die Oberfläche bedruckbar ist. Prüftinten der ARCOTest GmbH in Deutschland kamen ebenfalls zum Einsatz.
Tabelle 3:
Flüssigkeit Oberflächen spannung fmN/m] 80ml MeOH + 20ml H»0 27,3 36,5 ml Ethylenglykolmonoethylether (EGMEE) + 63,5ml Formamid 40· 100ml Ethylenglykol 48 9,3 ml EGMEE + 90,7ml Formamid 50 6,3 ml EGMEE + 93,7 ml Formamid 52 100ml Formamid 58 50ml Formamid + 50ml Wasser 63 100ml H20 (gereinigt zur Verwendung bei HPLC) 73 Prüftinte von ARCO 76 Prüftinte von ARCO 84 Prüftinte von ARCO 90

Claims (5)

  1. PLQ534 -η ι·« ·. · * ♦ · m · « · » » » Ansprüche: • · * I « • · · ···· ·*** ***» • * · · · • ·· ·· ·· ··♦· » · · ·· ·> 1) Vlies, umfassend eine Mischung aus zwei Fasertypen, wobei der erste Fasertyp eine ceilulosische Faser und der zweite Fasertyp eine biologisch abbaubare hydrophobe 5 ceilulosische Faser ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsvermögen für eine Flüssigkeit verglichen mit einem Vlies mit dem höchsten Absorptionsvermögen für diese Flüssigkeit, welches nur einen der Fasertypen umfasst, mindestens 5% höher ist.
  2. 2) Vlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung 5 bis 40 Gew.-% 10 Fasern des zweiten Fasertyps und 95 bis 60 Gew.-% Fasern des ersten Fasertyps, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Fasern des zweiten Fasertyps und 95 bis 70 Gew.-% Fasern des ersten Fasertyps, insgesamt 100%, umfasst und die Flüssigkeit eine Oberflächenspannung größer gleich 50 mN/m aufweist. 15 20
  3. 3) Vlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung 40 bis 95 Gew.-% Fasern des zweiten Fasertyps und 60 bis 5 Gew.-% Fasern des ersten Fasertyps, vorzugsweise 30 bis 95 Gew.-% Fasern des zweiten Fasertyps und 70 bis 5 Gew.-% Fasern des ersten Fasertyps, insgesamt 100%, umfasst und die Flüssigkeit eine Oberflächenspannung größer gleich 50 mN/m aufweist.
  4. 4) Vlies nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Fasertyp eine ceilulosische Man-Made-Faser ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Viskosefasern, Lyocell-Fasem oder Modalfasern besteht. 25 5) Vlies nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Fasertyp eine ceilulosische Naturfaser, beispielsweise Baumwolle, ist. 30 6) Vlies nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Faser ein Hydrophobierungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 0,2 Gew.-%, auf der Basis von Cellulose enthält. 7} Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel ein Alkylketendimer ist. 35 8) Vlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies mittels eines typischen Vliesverfahrens, umfassend Trockenlege-, Nasslege- oder Luftlegeverfahren, geformt wird. PL0534 -12» ·· ·* ···· • · · ·· + + « f···· ♦ · · . · .· · · · · » * ♦ ·♦ ·· 9) Vlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies mittels eines typischen Vliesverfahrens, umfassend Wasserstrahlverfestigung, Vernadeln oder chemisches Verfestigen, verfestigt wird.
  5. 5 10) Vlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies ein Flächengewicht von 10 bis 2000 g/cm2 aufweist. 11) Vliesprodukt, umfassend ein Vlies nach Anspruch 1 bis Anspruch 10 und eine 10 Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung des Vlieses mit einer Abweichung kleiner +/- 5% im Bereich der Oberflächenspannung der Flüssigkeit liegt. 12) Vliesprodukt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit eine 15 Lotion ist. 13) Vliesprodukt, umfassend ein Vlies nach Anspruch 11 bis Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Gleichmäßigkeit der Verteilung der wässrigen Lösung bei Prüfung gemäß der beschriebenen "Flüssigkeitsretentions- und - 20 abgabeprüfung" besser ais +/-15% ist. 14) Verwendung eines Vlieses nach Anspruch 1 bis Anspruch 13 in Hygieneanwendungen wie Toilettentüchern, Gesichtstüchern, Kosmetiktüchern, Babytüchem, Sanitärtüchern, Haushaltstüchern, industriellen Tüchern und in Verpackungsmaterial für Lebensmittel. 25 15) Verwendung eines Vlieses nach Anspruch 1 bis Anspruch 13 in technischen Anwendungen wie Materialien zur Aufnahme von Öl.
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