AT518061A4

AT518061A4 - Modifizierte Viskosefaser

Info

Publication number: AT518061A4
Application number: ATA50381/2016A
Authority: AT
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-07-15
Also published as: CN109072486A; JP2019515151A; US20190127888A1; DE202017007095U1; KR20180136469A; ES1239889U; EP3449047A1; TW201835399A; JP6688908B2; AT518061B1; ES1239889Y; WO2017186725A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine modifizierte Viskosefaser, welche ein Material aus Algen inkorporiert enthält. Die erfindungsgemäße Faser ist gekennzeichnet durch einen Nassmodul bei einer Dehnung von 5% im nassen Zustand, welcher der folgenden Formel genügt: Nassmodul (cN) ≥ 0,5*√T, wobei T der Titer der Faser in dtex ist.

Description

Modifizierte Viskosefaser

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modifizierte Viskosefaser, ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Viskosefaser sowie ihre Verwendung.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine modifizierte Viskosefaser mit inkorporiertem Material aus Algen, mit verbesserten Gebrauchseigenschaften für textile Anwendungen, insbesondere im Strickwarenbereich, die der Konsumentenerwartung nach uneingeschränkter Waschbarkeit bzw. auch Anforderungen der industriellen Wäsche genügen, deren Verwendung zur Herstellung von Garnen und Flächengebilden sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Fasern. EP 1 259 564 beschreibt die Herstellung von Fasern und Formkörpern nach dem NMMO-Prozess aus einer Polymerlösung, welche ein biologisch abbaubares Polymer - in der Regel Cellulose - und ein Material aus Meerespflanzen und/oder Schalen von Meerestieren und ggf. weiteren Zusätzen umfasst. Solcherart hergestellte Formkörper weisen laut EP 1 259 564 eine gegenüber entsprechenden Formkörpem nach dem NMMO-Prozess ohne Zusätze geringere Fibrillierungsneigung auf. Dieser Schluss wurde auf Basis der in REM-Aufnahmen erkennbaren veränderten Faserstruktur, genauer einer verringerten Längsorientierung, gezogen. EP 1 259 564 offenbart außerdem die Herstellung von durch den Zusatz eines Materials aus Meerespflanzen und/oder Schalen von Meerestieren modifizierten Fasern und Formkörpem nach einem Viskose-Verfahren. Beispielhaft werden 15% (Beispiel 7) und 1,7% (Beispiel 8) eines Materials aus Braunalgen auf Cellulose zugesetzt. Solcherart hergestellte Fasern bzw. Formkörper weisen im Vergleich zu einer Viskosefaser ohne Zusätze ähnliche bzw. geringfügig verschlechterte physikalische Fasereigenschaften auf (Vergleichsbeispiel 3).

Darüber hinaus beschreibt EP 1 259 564 in den Beispielen 9 und 10 die Herstellung von Fasern und Formkörpem mit Zusatz eines Materials aus Meerespflanzen und/oder Schalen von Meerestieren nach dem Carbamatverfahren. Nach diesem Verfahren wird eine sehr niedrige feinheitsbezogene Trockenreißkraft erzielt, die durch den Zusatz von Algenmaterial abhängig von der Inkorporationsmenge noch weiter zurückgeht.

Es ist bekannt, dass der Zusatz von Material aus Meerespflanzen, insbesondere Meeresalgen, Fasern und cellulosischen Formkörpem sowie daraus hergestellten Textilien einen besonders weichen Griff verleiht und eine Anreicherung mit Vitaminen, Mikronährstoffen und

Spurenelementen bewirkt und dass in Algen enthaltendes Alginat feuchtigkeitsspeichemde Eigenschaften hat. Auch wurde nachgewiesen, dass Algen und daraus hergestellte Fasern antioxidative Eigenschaften besitzen [http://www.smartfiber.de/index.php/seacell-de/zertifizierungen, abgerufen am 17. April 2016], Aus diesen Gründen gelten ein Material aus Meerespflanzen, insbesondere Meeresalgen, enthaltende Produkte als besonders hautfreundlich.

Alle in EP 1 259 564 offenbarten Fasern, also sowohl die nach dem NMMO Verfahren, dem Viskoseverfahren und dem Carbamatverfahren hergestellten Fasertypen, aber auch die kommerziell unter der Trademark SeaCell™ erhältliche Lyocell-Type, erfüllen aus verschiedenen Gründen die Anforderungen der modernen Textilindustrie nur mangelhaft:

Die lyocellbasierten Typen neigen ohne Hochveredelung oder zusätzliche Vernetzung trotz der etwas geringeren Faserlängsorientierung zur Fibrillation und in der Folge nach wiederholten Wäschen zur Bildung unschöner, weißgescheuerter textiler Oberflächen. Nach dem Viskoseverfahren hergestellte Fasertypen weisen andererseits eine noch etwas schlechtere Beständigkeit im nassen Zustand (Nassfestigkeit und BISFA-Nassmodul) auf als klassische Viskosefasern. Die nach dem Carbamatverfahren hergestellten Typen haben eine zu geringe Trockenreißfestigkeit für die kommerzielle Gamherstellung. Außerdem hat dieses Verfahren keine wirtschaftliche Bedeutung, es gibt bis heute noch keine industrielle Faserproduktion nach dem Carbamatverfahren.

Gegenüber diesem Stand der Technik bestand die Aufgabe, eine cellulosische Faser herzustellen, in die eine für den Konsumenten wahrnehmbare Menge an Material aus Algen inkorporiert ist, um die gewünschten Eigenschaften eines natürlichen Weichgriffs, Feuchtigkeitsspeichervermögens und einer Hautfreundlichkeit zu erreichen, die aber zusätzlich erhöhten textilmechanischen Anforderungen sowohl nach Formstabilität und Waschbeständigkeit als auch geringem Fibrillationsverhalten genügen.

Diese Aufgabe wird durch eine modifizierte Viskosefaser gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angeführt. Der Begriff „Faser“ soll für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sowohl Fasern definierter, relativ kurzer Länge (beispielsweise sogenannte „Stapelfasern“) als auch Fasern sehr großer Länge, im Sprachgebrauch auch als „Filament“ bezeichnet, umfassen.

Kurze Beschreibung der Figuren:

Figur 1 veranschaulicht die gemäß eines adaptierten Canadian Standard Freeness-Tests ermittelte Fibrillationsdynamik von cellulosischen Fasern.

Figur 2 zeigt die mikroskopische Beurteilung des Fibrillationsverhaltens einer Faser gemäß Beispiel 3.

Figur 3 zeigt das Fibrillationsverhalten einer Faser gemäß Beispiel 4.

Figur 4 zeigt das Fibrillationsverhalten einer SeaCell™-Faser.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung löst das oben angegebene Problem, indem sie nicht fibrillierende cellulosische Regeneratfasern mit inkorporiertem Algenmaterial zur Verfügung stellt, welche nach einem gegenüber der EP 1 259 564 modifizierten Viskose-Verfahren hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen Fasern zeichnen sich durch die an sich bekannte besondere Weichheit von Cellulosefasern mit inkorporiertem Material aus Algen aus, weisen jedoch gegenüber auf dem NMMO-Verfahren beruhenden lösungsmittelgesponnen Fasern eine deutlich verringerte Neigung zur Nassfibrillation auf. Überraschender Weise führten die geringfügigen Verfahrensänderungen gegenüber dem in EP 1 259 564 Bl beschriebenen Herstellungsverfahren dazu, dass die erfindungsgemäßen Fasern im Vergleich zu den Fasern des Viskose-Typs mit inkorporierten Braunalgen gemäß EP 1 259 564 Beispiel 7 (mit 15% Braunalge) und Beispiel 8: (mit 1,67% Braunalge auf Cellulose) und sogar im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 3 der EP 1 259 564 (ohne Zumischung von Alge) signifikant verbesserte physikalische Fasereigenschaften, insbesondere eine höhere feinheitsbezogene Reißkraft und einen höheren Nassmodul aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Fasern weisen einen Nassmodul bei einer Dehnung von 5% im nassen Zustand auf, welcher der folgenden Formel genügt:

wobei T der Titer der Faser in dtex ist.

Dieser Nassmodul entspricht dem Nassmodul einer Modalfaser gemäß der Definition durch BISFA (The International Bureau for the Standardization of Man-Made Fibres) und wird im Folgenden auch als „BISFA-Nassmodul“ oder „BISFA-Modul“ bezeichnet. Der Nassmodul sowie die weiteren in der gegenständlichen Anmeldung genannten textilphysikalischen Eigenschaften werden gemäß den von der BISFA definierten Messmethoden gemessen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Faser eine Faserfestigkeit in konditioniertem Zustand auf, welche der folgenden Formel genügt:

Faserfestigkeit (cN/tex) > 27,38 -1,4*T.

Diese Festigkeit liegt significant höher als jene der in der EP 1 259 564 beschriebenen modifizierten Viskosefasern.

Die erfindungsgemäßen Fasern können bezogen auf Cellulose 0,5 Gew.% bis 6 Gew.%, bevorzugt 2 Gew.% bis 6 Gew.%, besonders bevorzugt 3 Gew.% bis 4 Gew.% an Algenmaterial enthalten.

Die Algen können sowohl aus Salz- als auch aus Süßwasser stammen. Es ist sowohl der Einsatz von Mikroalgen als auch Makroalgen, insbesondere auch Seetang, möglich.

Bevorzugt weisen die eingesetzten Algen einen Alginsäureanteil von 15 Gew.% bis 50 Gew.% auf. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Fasern Algenmaterial des Typs Ascophyllum nodosum.

Darüberhinaus weisen die erfindungsgemäßen Fasern auch ohne ergänzende Zusätze von Metallionen einen im Vergleich zu Fyocellfasem und/oder Viskosefasern mit derselben Zudosierung an Algen erhöhten Zink-Gehalt auf.

Der Gehalt an Zink-Ionen beträgt bevorzugt zumindest 200 ppm, besonders bevorzugt 200 ppm bis 700 ppm.

Der Zink-Gehalt ist auch gegenüber Modalfasem deutlich erhöht und liegt in der erfindungsgemäßen Faser zumindest teilweise als Zn-Alginat vor. Zink ist ein essentielles Spurenelement mit hautpflegenden Eigenschaften und wird daher in Hautpflegeprodukten eingesetzt. Zink-Alginate werden unter anderem in Wundauflagen verwendet. Es wird angenommen, dass die kombinierte Wirkung des Alginats (als Feuchtigkeitsspeicher und natürliches Weichgrifftnittel) mit aus dem Alginat freisetzbaren Zink-Ionen noch verbesserte Hautpflegeeigenschaften erzielt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Viskosefaser dient ein Verfahren durch Spinnen einer Viskose mit einem Gehalt von 4 Gew. % bis 7 Gew.% Cellulose, 5 Gew.% bis 10% Gew.NaOH, 34 Gew.% bis 42 Gew.% (bezogen auf Cellulose) Schwefelkohlenstoff sowie 1 Gew.% bis 5 Gew.% (bezogen auf Cellulose) eines Modifizierungsmittels in ein Spinnbad, Abziehen der koagulierten Fäden; wobei eine Viskose verwendet wird, deren Spinngammawert 50 bis 68, und deren Spinnviskosität 50 Kugelfallsekunden bis 150 Kugelfallsekunden beträgt; wobei das Alkaliverhältnis (=

Cellulosekonzentration/Alkaligehalt) der spinnfertigen Viskose 0,7 bis 1,5 beträgt, und die Temperatur des Spinnbades 34°C bis 48°C beträgt, wobei folgende Spinnbadkonzentrationen eingesetzt werden:

68 g/1 - 90 g/1 90 g/1- 160 g/1 30 g/1 - 65 g/1, wobei der Endabzug aus dem Spinnbad mit einer Geschwindigkeit zwischen 15 m/min und 60 m/min erfolgt und wobei ein Algenmaterial in Form einer wässrigen Dispersion eingesponnen wird.

Die angegebenen Zahlenwerte zur Zusammensetzung der Viskose beziehen sich auf deren Zustand vor Zugabe der Dispersion des Algenmaterials.

Ein hinsichtlich der Parameter der eingesetzten Viskose, des Spinnbades und des Spinnens ähnliches Verfahren wurde in der WO 2011/026159 Al beschrieben, sodass für weitere Details zum Spinnverfahren auf dieses Dokument verwiesen werden kann.

Das eingesetzte Modifizierungsmittel bewirkt in an sich bekannter Weise eine Mantelstruktur der erfindungsgemäßen Faser. Das Modifizierungsmittel kann beispielsweise ein ethoxyliertes Amin sein.

Das eingesetzte Material aus Algen liegt bevorzugt pulverisiert und getrocknet, mit einem Restwassergehalt von <15%, besser <10%, in einer Partikelgröße von X99 von < 20 pm, besser <15 pm vor. Um die gewünschten Fasereigenschaften zu erzielen, sollte das Algenmaterial bevorzugt einen Alginsäuregehalt von wenigstens 15% aufweisen. Bevorzugt wird das Material unmittelbar vor dem Einsatz gegebenenfalls unter Zusatz eines Dispergierhilfsmittels in Wasser dispergiert, um eine Dispersion mit einem Feststoffgehalt von bevorzugt 2 Gew.% bis 15 Gew.% zu ergeben. Die wässrige Dispersion kann nach Bedarf im Vakuum entlüftet und gegebenenfalls nach vorangehender Filtration zur

Entfernung ungelöster Partikel im gewünschten Verhältnis der Viskose zugesetzt werden, wobei auf eine innige Durchmischung mit üblichen Mischaggregaten, Homogenisatoren oder Ähnlichem zu achten ist. Nach Einmischung in die Viskose kann vor dem Spinnen eine Filtration durch Kerzenfilter erfolgen.

Das Spinnen kann durch Spinndüsen mit einem Lochdurchmesser 50 pm - 100 pm je nach gewünschtem Titer der Fasern erfolgen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch dieVerwendung der erfindungsgemäßen Viskosefaser zur Herstellung von Garnen und textilen Flächengebilden.

Die Erfindung soll nun anhand von Beispielen erläutert werden. Diese sind als mögliche Ausführungsformen der Erfindung zu verstehen. Keineswegs ist die Erfindung auf den Umfang dieser Beispiele beschränkt.

Eine detaillierte Auflistung der Prozessparameter aller Beispiele findet sich in Tabelle 9 am Ende des Beispielsteils.

Beispiel 1: Herstellung einer erfindungsgemäß algeninkorporierten modifizierten Viskosefaser

Aus getrocknetem, pulverisiertem Pflanzenmaterial von Ascophyllum nodosum wurde eine 10 %ige Dispersion in voll entsalztem Wasser hergestellt, die für 6 Stunden entlüftet wurde. Durch Spinndüsen mit 50 pm Lochdurchmesser wurde mit einem Abzug von 30 m/min eine Viskosefaser ohne bzw. mit 2,5% bzw. 5% Algenmaterial auf Cellulose hergestellt. Die Dosierung der Algendispersion erfolgte unmittelbar vor dem Homogenisator, mit einer Verweilzeit von <1 min vor der Spinndüse.

Tabelle 1: Fasereigenschaften einer modifizierten Viskosefaser, Beispiel 1

Legende (gilt auch für die folgenden Tabellen):

Titer [dtex]: Feinheit (konditioniert) FFk [cN/tex]: feinheitsbezogene Reißkraft trocken bzw. konditioniert FDk [%]: Höchstzugkraft- Dehnung trocken bzw. konditioniert FFn [cN/tex]: feinheitsbezogene Reißkraft nass FDn [%]: Höchstzugkraft-Dehnung nass

Nassmodul (Bisfamodul) [cN/tex]: feinheitsbezogener Nassmodul bei 5% Dehnung

Beispiel 2: Herstellung einer erfindungsgemäß algeninkorporierten modifizierten Viskosefaser unter Verwendung unterschiedlich konzentrierter Pulverdispersionen

Aus getrocknetem, pulverisiertem Pflanzenmaterial von Ascophyllum nodosum wurden eine 10%ige, eine 5%ige und eine 2,5%ige Dispersion in voll entsalztem Wasser hergestellt, die Dispersionen wurden nicht entlüftet. Durch Spinndüsen mit 50 pm Lochdurchmesser und mit einem Abzug von 30 m/min wurde eine Viskosefaser ohne bzw. mit jeweils 5% Algenmaterial auf Cellulose hergestellt.

Tabelle 2: Fasereigenschaften einer modifizierten Viskosefaser, Beispiel 2

Legende (gilt auch für die folgenden Tabellen): WRV [%]: Wasserrückhaltevermögen.

Die Algendispersion mit der höchsten Konzentration enthielt aufgrund der hohen Viskosität noch viele Luftblasen, die beim Spinnen vielfach zu Fadenrissen führten. Daher konnte in diesem Fall keine gute Verstreckung und keine höheren Festigkeiten erreicht werden. Bei Dosierung dünnerer Algendispersionen trat dieses Problem nicht auf - die resultierenden feinheitsbezogenen Festigkeiten liegen auf deutlich höherem Niveau als bei einer Viskosefaser entsprechend EP 1 259 564.

Der Alginsäuregehalt des eingesetzten Algenmaterials und der so gesponnenen Fasern wurde nach Totalhydrolyse der Faser via HPLC auf Basis des Mannuronsäure- und Guluronsäuregehalts gegen einen Alginsäure-Standard (Fluka) analysiert. Der Alginsäuregehalt des eingesetzten Algenpulvers betrug 25%, der Alginsäuregehalt der Fasern betrug zwischen 0,95% und 1,2%, entsprechend einem Algengehalt von 3,8% bis 4,8%.

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, weisen die so erzeugten Fasern auch gegenüber einer modifizierten Viskosefaser ohne Algenzusatz ein deutlich erhöhtes

Wasserrückhaltevermögen (WRV) auf. Darin zeigt sich das Feuchtigkeitsspeichervermögen des Algenzusatzes.

Beispiel 3: Herstellung einer erfindungsgemäß algeninkorporierten modifizierten Viskosefaser - Inkorporation von 4% Algenpulver (Ascophyllum nodosum) auf Celluose, dosiert als 6%ige Dispersion in Wasser.

Durch Spinndüsen mit 60 pm Lochdurchmesser und mit einem Abzug von 20 m/min wurde eine Viskosefaser ohne bzw. mit 4% Algenmaterial auf Cellulose hergestellt.

Tabelle 3: Fasereigenschaften einer modifizierten Viskosefaser, Beispiel 3

Der Alginsäuregehalt der so gesponnenen Fasern betrug 0,77% bis 0,83%, entsprechend einem Algengehalt von 3,35% - 3,60%, das eingesetzte Algenpulver wies einen Alginsäuregehalt von 23% auf.

Beispiel 4; Herstellung einer erfindungsgemäß algeninkorporierten modifizierten Viskosefaser - Inkorporation von 4% Algenpulver (Ascophyllum nodosum) auf Celluose, dosiert als 6%ige Dispersion in Wasser.

Durch Spinndüsen mit 60 pm Lochdurchmesser und mit einem Abzug von 19 m/min wurden über ca. 40 Stunden erfindungsgemäß modifizierte Viskosefasern mit 4% Algenmaterial auf Cellulose hergestellt.

Tabelle 4: Fasereigenschaften algeninkorporierter modifizierter Viskosefasern,

Beispiel 4

Legende (gilt auch für die folgenden Tabellen"):

Titer Cv: [%]: Standardvariationskoeffizient SFk [cN/tex]: feinheitsbezogene Schlingenfestigkeit konditioniert SDk [%] : Schlingendehnung konditioniert

Der Alginsäuregehalt der so gesponnenen Fasern betrug 0,80% - 1,0%, entsprechend einem Algengehalt von 3,2% - 4,0%; das eingesetzte Algenpulver hatte einen Alginsäuregehalt von 25%.

Zink-Gehalte der erfindungsgemäß algeninkorporierten modifizierten Viskosefasern:

Der Zink-Gehalt wurde an Faserproben aus Beispiel 3 und Beispiel 4 im Vergeich zu einer Standard-Viskosefaser (Hersteller: Lenzing AG), einer Modalfaser (Hersteller: Lenzing AG) sowie einer mit Algen modifizierten Faser, die nach dem Lyocellverfahren hergestellt wurde (SeaCell™, Hersteller: Smartfiber AG), mittels ICP-Analyse nach Faseraufschluss bestimmt.

Es zeigte sich, dass die erfindungsgemäß algeninkorporierten modifizierten Viskosefasern einen Zink-Gehalt von 330 ppm bis 530 ppm aufweisen, während Standard-Viskosefasern und Modalfasem deutlich niedrigere Zink-Gehalte aufweisen.

Tabelle 5: Zn-Gehalt der erfindungsgemäß algeninkorporierten modifizierten Viskosefasern und Vereleichsfasern

Vergleich der erfindungsgemäß erzeugten Fasern mit dem Stand der Technik aus EP 1 259 564: 1) Vergleich der Fibrillationsneigung mit einer kommerziell erhältlichen SeaCell™ Faser.

Bei dieser Faser handelt es sich um eine nach EP 1 259 564 hergestellte Lyocell-Type mit 3% - 5% inkorporiertem Material von Ascophyllum nodosum.

Um die Fibrillationsneigung der Fasern zu untersuchen, wurden folgende Verfahren angewendet: a) Nassscheuerwert - Verfahren gemäß EP 0 943 027 Bl [0030] b) Adaptierte CSF-Prüfung in Anlehnung an die Norm Canadian Standard Freeness T 227 om-99 c) Schütteltest und mikroskopische Bewertung der Fibrillationsneigung - Verfahren gemäß EP 0 943 027 Bl [0029] a) Prüfung des Nasscheuerwertes (auch Nassscheuerfestigkeit oder ,NSF‘): 20 Einzelfasem werden mit einem titerabhängigen Vorspanngewicht beschwert an eine Metallwalze mit 1 cm Durchmesser gehängt. Die Walze ist mit einem Viskosefilamentgamstrumpf überzogen und wird kontinuierlich befeuchtet. Während der Messung wird die Walze mit einer Geschwindigkeit von 500 Upm gedreht. Die Walze führt gleichzeitig eine Pendelbewegung quer zur Faserachse mit ca. 1 cm Auslenkung durch. Bestimmt wird die Anzahl der Rotationen bis zum Durchscheuem der Fasern. Je stärker die Fibrillationsneigung im nassen Zustand, umso geringer ist die Zahl der erreichten Umdrehungen U, die auf den Titer [dtex] bezogen den Wert der Nassscheuerfestigkeit ergeben.

Tabelle 6: Ergebnisse der Nassscheuerprüfung an Fasern mit inkorporierten Algen, alle 1.7 dtex

Legende: CV [%]: coefficient of variation (Standardabweichung in % des Mittelwerts) b) Adaptierte CSF-Prüfung ,Canadian Standard Freeness4 (CSF):

Bei der adaptierten ,Canadian Standard Freeness‘ Prüfung dient als Maß für die Fibrillationsneigung ein Mixer, in dem auf 5 mm Länge geschnittene Faserproben in Wasser so lange geschlagen werden, bis sie zu fibrillieren beginnen. Die CSF Apparatur selbst besteht aus einem Trichter mit Überlauf und einem darin eingelegten Sieb. Mit zunehmendem Fibrillierungsgrad verstopft das in der CSF-Apparatur befindliche Sieb, wodurch mehr Wasser in den Überlauf und weniger in den Durchlauf gelangt. In einem genormten Messzylinder wird das Wasservolumen in ml im Durchlauf nach unterschiedlichen Mixzeiten bestimmt, das umso höher ist, je weniger die Faser fibrilliert.

Figur 1 veranschaulicht die gemäß diesen Versuchen ermittelte Fibrillationsdynamik. Auf der Abszisse ist die Mixzeit in Minuten angegeben, auf der Ordinate das Wasservolumen im Durchlauf in ml.

Bei den gemäß Figur 1 untersuchten Fasertypen A bis F handelte es sich um folgende Fasern: A Standard-Lyocellfaser 1,7 dtex B Viskosefaser ohne Alge 1,7 dtex aus Beispiel 2 C algeninkorporierte modifizierte Viskosefaser aus Beispiel 2 D algeninkorporierte modifizierte Viskosefaser aus Beispiel 4 E Normalviskosefaser 1,7 dtex 1,7 dtex SeaCell™ (Smartfiber AG), lyocellbasierte algeninkorporierte F Type

Wie in Figur 1 dargestellt, fibrillieren beide Lyocelltypen, sowohl die Standard-Lyocell-Faser als auch die SeaCell™, bereits nach 10 min Mixzeit. Sämtliche Fasertypen, denen ein Viskoseverfahren zugrunde liegt, also auch die algeninkorporierten Fasern nach dem erfindungsgemäß modifizierten Verfahren, zeigen im CSF-Test auch nach einer Mixzeit von 45 Minuten noch keine Anzeichen von Fibrillation. c) Fibrillationsgrad mittels Schütteltest und mikroskopische Bewertung

Die Reibung der Fasern aneinander bei Wasch- bzw. Ausrüstevorgängen im nassen Zustand wird durch folgenden Test simuliert: 8 Fasern werden mit 4 ml Wasser in ein 20 ml Probenfläschchen gegeben und während 3 Stunden in einem Laborschüttelgerät der Type RO-10 der Fa. Gerhardt, Bonn (BRD) auf Stufe 12 geschüttelt. Das Fibrillationsverhalten der Fasern wird danach unter dem Mikroskop mittels Auszählen der Anzahl der Fibrillen pro 0,276 mm Faserlänge beurteilt und wird in einem Fibrillations wert von 0 (keine Fibrillen) bis 6 (starke Fibrillation) angegeben.

Tabelle 7: Spleißprüfung nach dem Schütteltest, Fibrillenanzahl und Note nach 3 Stunden

Die Figuren 2 bis 4 zeigen das Ergebnis der mikroskopischen Untersuchung der Fasern:

Figur 2 zeigt das Fibrillationsverhalten der Faser gemäß Beispiel 3.

Figur 3 zeigt das Fibrillationsverhalten der Faser gemäß Beispiel 4.

Figur 4 zeigt das Fibrillationsverhalten der SeaCell™-Faser.

Es ist deutlich ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Fasern nicht bzw. praktisch nicht fibrillieren. 2) Vergleich der physikalischen Fasereigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten algeninkorporierten modifizierten Viskosefasern mit den in der EP 1 259 564 Bl beschriebenen Viskosefasern.

Tabelle 8: Übersicht der physikalischen Faserdaten im Vergleich

Legende: owe: on weight of cellulose - Gewichtsanteil auf Cellulose k.A.: Keine Angabe

Wie Tabelle 8 zu entnehmen ist, liegt mit Ausnahme eines Fasermusters aus Beispiel 2, bei dem, wie oben erwähnt, aufgrund von Fadenrissen keine gute Festigkeiten erzielt wurden, die feinheitsbezogene Reißkraft im trockenen Zustand bei sämtlichen erfindungsgemäß hergestellten Fasern mit inkorporiertem Algenmaterial höher als 25 cN/tex, also signifikant höher als jene der Viskosefasern aus EP 1 259 564 Beisp. 7 und 8 und sogar höher als bei der Referenz-Viskosefaser EP 1 259 564 Vergleichsbeispiel 3.

Insbesondere liegt der Nassmodul nach BISFA, also die Reißfestigkeit bei 5% Dehnung im nassen Zustand, bei sämtlichen erfindungsgemäß hergestellten Fasern mit inkorporiertem Algenmaterial höher als 4,0 cN/tex, während der Nassmodul bei den Viskosetypen aus EP 1 259 564 einen Wert von 3,0 nicht übersteigt.

Was den Nassmodul angeht, erfüllen alle nach dem modifizierten Viskoseverfahren hergestellten algeninkorporierten Typen die für eine Modalfaser definierten Mindestwerte nach BISFA.

In bezug auf die Trockenfestigkeit erreichen nur die Fasern aus Beispiel 1 und 2 (ausgenommen Beispiel 2.1 mit der 100 g/1 Algendispersion) die in der Modaldefinition nach BISFA geforderten Werte.

Demnach handelt es sich bei den erfindungsgemäß modifizierten Viskosefasern mit inkorporierten Algen zwar nicht um Modalfasem im eigentlichen Sinn, dennoch kann aufgrund der wesentlich verbesserten physikalischen Fasereigenschaften auf gegenüber der EP 1 259 564 Beispiel 7 und 8 signifikant verbesserte Gebrauchswerte geschlossen werden. Der Zusammenhang zwischen dem Nassmodul von Fasern und dem Flächenschrumpf von daraus hergestellten Geweben ist seit langem bekannt (Szegö, L., Faserforsch., Text. Techn. 21.10 (1970). Puchegger hat diesen Zusammenhang für Viskose- und Modalfasem bestätigt (Puchegger, F. Lenzinger Ber. 55, 32-36 (1983) und Puchegger, F., Lenzinger Ber. 58, 94-99 (1985)).

In der folgenden Tabelle sind die Prozessparameter der Beispiele 1-4 zusammengefasst: Tabelle 9:

Claims

Ansprüche:

1. Modifizierte Viskosefaser, welche ein Algenmaterial inkorporiert enthält, gekennzeichnet durch einen Nassmodul bei einer Dehnung von 5% im nassen Zustand, welcher der folgenden Formel genügt: Nassmodul (cN) > 0,5*Vt, wobei T der Titer der Faser in dtex ist.
2. Viskosefaser gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Faserfestigkeit in konditioniertem Zustand, welche der folgenden Formel genügt: Faserfestigkeit (cN/tex) > 27,38 -1,4*T.
3. Viskosefaser gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Zink-Ionen von zumindest 200 ppm, bevorzugt 200 ppm bis 700 ppm.
4. Viskosefaser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Algenmaterial von zumindest 0,5 Gew.%, bevorzugt 2 Gew.% bis 6 Gew.%.
5. Verfahren zur Herstellung einer modifizierten Viskosefaser gemäß einem der vorherigen Ansprüche durch Spinnen einer Viskose mit einem Gehalt von 4 Gew.% bis 7 Gew.% Cellulose, 5 Gew.% bis 10 Gew.% NaOH, 34 Gew.% bis 42 Gew.% (bezogen auf Cellulose) Schwefelkohlenstoff sowie 1 Gew.% bis 5 Gew.% (bezogen auf Cellulose) eines Modifizierungsmittels in ein Spinnbad, Abziehen der koagulierten Fäden; wobei eine Viskose verwendet wird, deren Spinngammawert 50 bis 68, und deren Spinnviskosität 50 Kugelfallsekunden bis 150 Kugelfallsekunden beträgt; wobei das Alkaliverhältnis (= Cellulosekonzentration/Alkaligehalt) der spinnfertigen Viskose 0,7 bis 1,5 beträgt, und die Temperatur des Spinnbades 34°C bis 48°C beträgt, wobei folgende Spinnbadkonzentrationen eingesetzt werden:

68 g/1 - 90 g/1 90 g/1-160 g/1 30 g/1-65 g/1, wobei der Endabzug aus dem Spinnbad mit einer Geschwindigkeit zwischen 15 m/min und 60 m/min erfolgt und wobei ein Algenaterial in Form einer wässrigen Dispersion eingesponnen wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Dispersion einen Gehalt an Algenmaterial von 2 Gew.% bis 15 Gew.% aufweist.
7. Verwendung einer Viskosefaser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Garnen und textilen Flächengebilden.