WO2014090665A1 - Regenerierte cellulosefaser - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a regenerated cellulose fiber, in particular to a regenerated cellulose fiber obtained by the viscose process.
  • the present invention is concerned with a regenerated one
  • alkyl ketene dimers and other fatty acid derivatives as sizing agents for hydrophobing paper is known (e.g., DE 3,920,356).
  • the cellulose is rendered hydrophobic in the paper by the fatty acid radical of the reactants, which is bound via an ester bond.
  • Applications include writing paper, photo paper and food packaging.
  • the influence on the percentage water absorption of viscose fibers by incorporation of hydrophilic and / or hydrophobic adjuvants has been known for some time.
  • the adjuvants contribute to the total mass of the fibers but do not absorb water themselves. Examples are: barium sulfate, heavy metal sulfides, carbon, polyolefins (DE 1 469 448 A1, DE 3 317 724 A1, US 2 234 734 A).
  • DE 3 317 724 A1 additionally mentions the incorporation of hydrophobic, oligomeric or polymeric substances, specific inert polymers such as polyethylene, polypropylene, PTFE etc. being mentioned.
  • the aftertreatment forms a water-repellent surface, after which the fiber, however, absorbs water unhindered and irreversibly.
  • Wall thicknesses of about 50 ⁇ and more ago
  • the present invention has for its object, in particular according to the
  • Viscous method to provide obtained regenerated cellulose fiber having hydrophobic properties which does not have the above-mentioned disadvantages of the proposals of the prior art.
  • the fiber should also be biodegradable.
  • a regenerated cellulose fiber which is a hydrophobic substance selected from the group consisting of alkylketene dimers,
  • Alkenyl ketene dimers alkyl succinic anhydrides, alkenyl succinic anhydrides,
  • Alkylglutaric anhydrides alkenylglutaric anhydrides, alkylisocyanates,
  • Alkenyl isocyanates, fatty acid anhydrides and mixtures thereof incorporated in the cellulose matrix Alkenyl isocyanates, fatty acid anhydrides and mixtures thereof incorporated in the cellulose matrix.
  • the content of hydrophobic substance in the fiber is preferably 0.1% by weight to 13% by weight, more preferably 1% by weight to 7.5% by weight, based on cellulose.
  • the titer of the fiber according to the invention may be 0.5 to 40 dtex, in particular 2 to 28 dtex.
  • the fiction, contemporary fiber can be present as a short-cut fiber with a cut length of 2 to 20 mm, more preferably 3 to 12 mm.
  • the fiber may also be present as a staple fiber in cut lengths of 20 mm to 150 mm, especially 40 to 110 mm, more preferably 40 mm (cotton type) and 70 mm (wool type).
  • the process for producing a cellulosic fiber of the present invention comprises the step of adding the hydrophobic substance to a spun viscose or a precursor thereof.
  • the present invention also relates to the use of the invention
  • Cellulose fiber in hygiene products especially in cover sheets / backsheets, in cosmetic and baby wipes, in medical devices, especially in wound dressings, in papers and wet nonwovens, in textile applications, especially sportswear and

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine regenerierte Cellulosefaser, welche eine hydrophobe Substanz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylketendimeren, Alkenylketendimeren, Alkylsuccinanhydriden, Alkenylsuccinanhydriden, Alkylglutarsäureanhydriden, Alkenylglutarsäureanhydriden, Alkylisocyanaten, Alkenylisocyanaten, Fettsäureanhydriden sowie Mischungen daraus in der Cellulosematrix inkorporiert aufweist.

Description

Regenerierte Cellulosefaser
Die vorliegende Erfindung betrifft eine regenerierte Cellulosefaser, insbesondere eine nach dem Viskoseverfahren erhaltene regenerierte Cellulosefaser.
Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit einer regenerierten
Cellulosefaser mit hydrophoben Eigenschaften.
Die Verwendung von Alkylketendimeren (AKD) und weiteren Fettsäurederivaten als Leimungsmittel zur Hydrophobierung von Papier ist bekannt (z.B. DE 3 920 356). Hierbei wird die Cellulose im Papier durch den Fettsäurerest der Reaktanden, welcher über eine Esterbindung angebunden wird, hydrophobiert. Einsatzbereiche sind beispielsweise Schreibpapiere, Photopapiere und Lebensmittelverpackungen.
Ebenso ist die Beeinflussung der prozentualen Wasseraufnahme von Viskosefasern durch Inkorporierung hydrophiler und / oder hydrophober Hilfsstoffe seit längerer Zeit bekannt. Die Hilfsstoffe tragen zur Gesamtmasse der Fasern bei, nehmen jedoch selbst kein Wasser auf. Beispiele sind: Bariumsulfat, Schwermetallsulfide, Kohlenstoff, Polyolefine (DE 1 469 448 AI, DE 3 317 724 AI, US 2 234 734 A).
Bei einer solchen Einbringung von Füllstoffen wird im Regelfall ausschließlich ein
Masseneffekt generiert, und zwar bedingt durch die Einrechnung des Füllstoffanteils in die Gesamtmasse. Die Gesamtwasseraufnahme der Faser wird zwar hierbei herabgesetzt, weil die Füllstoffe selbst kein Wasser aufnehmen, zumeist jedoch keine hydrophobe Wirkung erzielt. Das Füllen der Faser führt zudem zu einem erheblichen Verlust an Faserfestigkeit.
Die DE 3 317 724 AI erwähnt zusätzlich die Inkorporation von hydrophoben, oligomeren oder polymeren Substanzen, wobei konkret inerte Polymere wie Polyethylen, Polypropylen, PTFE etc. genannt werden.
Ebenfalls bekannt ist eine Nachbehandlung von Fasern mit Nanopartikeln unter Verwendung von Bindemitteln (DE 10 2006 053326 AI), durch Aufpfropfung hydrophober Stoffe auf Cellulose (z.B. Methylmethacrylat: DE 1 468 539 A), durch Hydrophobierung mittels Reaktion cellulosischer Textilfasern mit Polyiso- bzw. Polyisothiocyanat (GB 586549 A), durch reaktive Nachbehandlung von Faserstoffen / Textilien, z.B. Veretherung über
Acetalbindung (GB 477 029 A), Veresterung mit Säurechloriden in Organischen Lösungsmitteln wie Pyridin und DMF (FR 707 688A bzw. Textile Research Journal, 40 (1970), 970 ff.).
Es wurde auch beschrieben, Fettsäurechloride in einem inerten Lösungsmittel einzubringen und unreagierte Reaktanden sowie Chlorwasserstoff als Reaktionsprodukt im Heißgasstrom weiter- und auszutragen (DE 69801056T2, WO 2012/066015 A, FR 2 767 270 AI).
Die alkoholatinduzierte Veresterung von Fasern mit Fettsäuresalzen (GB 780967 A) wurde ebenso beschrieben wie die textile Nachbehandlung mit AKD-Dispersionen (GB 2 221 928 A).
Diese vorbekannten Nachbehandlungen werden zum einen als Beschichtung durchgeführt, also lediglich auf der Oberfläche der Faser bzw. des textilen Artikels. Zum anderen können diese reaktiv durchgeführt werden, wobei allerdings auch hier die Reaktion nur in oberflächennahen Bereichen der Faser stattfindet, da die Reaktanden nicht ungehindert ins Faserinnere vordringen können. Außerdem ist der Verbrauch an Hydrophobierungsmittel hoch, da beispielsweise im Falle der Nachbehandlung mit AKD dieses bereits in der Hitze mit dem im deutlichen Überschuß vorhandenen Wasser abreagiert und somit nicht mehr für eine Reaktion mit der Cellulose zur Verfügung steht.
Durch die Nachbehandlung wird eine wasserabweisende Oberfläche ausgebildet, nach deren Zerstörung die Faser allerdings ungehindert und irreversibel Wasser aufsaugt.
Die gasphasenunterstützte Hydrophobierung von Oberflächen wurde mit Hilfe von
Papiermustern demonstriert, an denen jedoch deutliche Unterschiede zwischen den beiden Seiten des Papieres erkennbar waren. Die hydrophobe Wirkung ließ sich durch Extraktion mit Aceton größtenteils entfernen, was auf einen hohen Anteil an Hydrolyse bei der Reaktion der Fettsäurechloride mit der Cellulose hindeutete. Auch in diesem Fall können die Fettsäurechloride in der Gasphase nicht frei ins Innere der Faser diffundieren sondern binden primär außen an.
Weiters ist die sogenannte„Animalisierung" von Spinnfasern durch Einspinnung eines Polymerisationsproduktes aus aromatischem Iso- bzw. Isothiocyanat und cyclischem Imin bzw. einem Polymerisat des letzteren bekannt (CH 213876). Dabei wurde eine teilweise Hydrophobierung beobachtet, dies allerdings nur bei sehr hohen Additivierungen mit einem wasserabweisenden polymeren Wirkstoff, dessen Verteilung ausreichte, um die Oberflächenenergie der Faser ausreichend herabzusetzen. Die so erhaltenen Fasern weisen zudem aufgrund des hohen Addivgehaltes eher den Charakter von Wollfasern auf.
Zur Verbesserung der Entformbarkeit von Wurst aus Viskose- Wursthüllen wurden diese mit AKD in wässriger Suspension nachbehandelt, oder aber die Viskosemasse vor der Formung der Hülle mit AKD-Suspension oder Emulsion versetzt (GB 887 466A, GB 1 042 182 A). Eine wasserabweisende Wirkung wird in diesen Dokumenten nicht beschrieben, erwähnt wird lediglich die höhere Affinität der Hülle zu Fetten. Der grundlegende Unterschied zwischen Viskosefasern und Wursthüllen besteht darin, dass die Wursthüllen im Regelfall aus mit Viskosemasse getränkten Papieren bestehen, in seltenen Fällen aus reiner Viskose. In letzterem Fall liegt die Viskose nicht in Faserform, sondern als dicker Schlauch mit
Wandstärken von ca. 50 μιη und mehr vor.
Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine insbesondere nach dem
Viskoseverfahren erhaltene regenerierte Cellulosefaser mit hydrophoben Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, welche die oben geschilderten Nachteile der Vorschläge des Standes der Technik nicht aufweist. Die Faser sollte zudem biologisch abbaubar sein.
Diese Aufgabe wird mit einer regenerierten Cellulosefaser gelöst, welche eine hydrophobe Substanz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylketendimeren,
Alkenylketendimeren, Alkylsuccinanhydriden, Alkenylsuccinanhydriden,
Alkylglutarsäureanhydriden, Alkenylglutarsäureanhydriden, Alkylisocyanaten,
Alkenylisocyanaten, Fettsäureanhydriden sowie Mischungen daraus in der Cellulosematrix inkorporiert aufweist.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Inkorporation reaktiver hydrophober Substanzen wie AKD in die Cellulosematrix einer regenerierten Cellulosefaser erfolgreich durchgeführt werden kann. Dadurch wird über den gesamten Faserquerschnitt verteilt eine hydrophobierende Wirkung erzielt, die„permanent" ist, d.h. durch oberflächliche
Behandlung der Fasern wie z.B. Waschschritte oder andere Behandlungen nicht entfernt wird.
Es wurde weiters gefunden, dass durch die Inkorporation reaktiver hydrophober Substanzen in die Cellulosematrix die grundlegenden Eigenschaften der Viskosefasern, z.B. die
Möglichkeit Wasserdampf aufzunehmen, nicht beeinträchtigt werden. Zur Inkorporation der hydrophoben Substanzen müssen diese der Spinnviskose oder einem Vorläufer davon zugegeben werden. Es ist dabei überraschend, dass Substanzen wie AKD sich im Viskosespinnverfahren als stabil erwiesen haben, da sich z.B. AKD im Alkalischen schnell zersetzt.
In der erfindungsgemäßen Cellulosefaser beträgt der Gehalt an hydrophober Substanz in der Faser bevorzugt 0,1 Gew.% bis 13 Gew.%, besonders bevorzugt 1 Gew.% bis 7,5 Gew.%, bezogen auf Cellulose.
Der Titer der erfindungs gemäßen Faser kann 0,5 bis 40 dtex, insbesondere 2 bis 28 dtex betragen.
Die erfindungs gemäße Faser kann als Kurzschnittfaser mit einer Schnittlänge von 2 bis 20 mm, besonders bevorzugt 3 bis 12 mm vorliegen. Insbesondere für die Anwendung in Vliesstoffen und Textilien kann die Faser auch als Stapelfaser in Schnittlängen von 20 mm bis 150 mm, insbesondere 40 bis 110 mm, besonders bevorzugt 40 mm (Baumwolltype) und 70 mm (Wolltype) vorliegen.
Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Cellulosefaser umfasst den Schritt der Zugabe der hydrophoben Substanz zu einer Spinnviskose oder einem Vorläufer davon.
Unter„Spinnviskose" versteht der Fachmann eine wässerige, alkalische Lösung von
Cellulosexanthogenat. Als„Vorläufer" einer Spinnviskose sind Einsatzstoffe und
Zwischenprodukte des Viskoseverfahrens zu verstehen, z.B. der eingesetzte Zellstoff, der Zellstoff nach Alkalisierung, oder auch die zur Auflösung des Cellulosexanthogenates eingesetzte Löselauge.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen
Cellulosefaser in Hygieneprodukten, insbesondere in Coversheets/Backsheets, in Kosmetik- und Babywischtüchern, in Medizinprodukten, insbesondere in Wundauflagen, in Papieren und Nassvliesen, in textilen Anwendungen, insbesondere Sportbekleidung und
Schutzbekleidung und/oder in Vliesstoffen und Filtermedien, insbesondere Zigarettenfiltern.
Beispiele
In eine Spinnviskose wurden hydrophobe Substanzen der folgenden Substanzklassen zugegeben: a) Ein Vinylacetat-Copolymer (Vinnapas EN 1028, Hersteller Fa. Wacker) b) Ein quaternäres Fettsäurederivat (Adulcinol BUN, Hersteller Fa. Zschimmer & Schwarz) c) Ein Alkylketendimer (AKD) (Ukasol NL-201, Hersteller Fa. Schill & Seilacher) d) Ein weiteres quaternäres Fettsäurederivat (Stantex s6557, Hersteller Fa. Pulcra
Chemicals)
e) Eine Fettalkohol- Kombination (Setiion KN, Hersteller Fa. Pulcra Chemicals)
f) Ein Fettsäurekondensationsprodukt (Duron OS 2160, Hersteller Fa. CHT) und
g) Esteröle (Duron OS 3136, Hersteller Fa. CHT)
Es wurde versucht, aus den solcherart modifizierten Spinnviskosen auf übliche Art und Weise Viskosefasern zu verspinnen. Eine erfolgreiche Ausspinnung von Fasern war nur in den Fällen c) und g) möglich.
Eine Erhöhung der Hydrophobie der hergestellten Fasern (untersucht anhand des Einsinkens der Fasern in Wasser) konnte nur im Fall c) (Hydrophobierung mit AKD) beobachtet werden.

Claims

Ansprüche:
1. Regenerierte Cellulosefaser, welche eine hydrophobe Substanz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylketendimeren, Alkenylketendimeren,
Alkylsuccinanhydriden, Alkenylsuccinanhydriden, Alkylglutarsäureanhydriden, Alkenylglutarsäureanhydriden, Alkylisocyanaten, Alkenylisocyanaten,
Fettsäureanhydriden sowie Mischungen daraus in der Cellulosematrix inkorporiert aufweist.
2. Cellulosefaser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an
hydrophober Substanz in der Faser 0,1 Gew.% bis 13 Gew.%, vorzugsweise 1 Gew.% bis 7,5 Gew.%, bezogen auf Cellulose, beträgt.
3. Verfahren zur Herstellung einer Cellulosefaser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt der Zugabe der hydrophoben Substanz zu einer Spinnviskose oder einem Vorläufer davon.
4. Verwendung einer Cellulosefaser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 in
Hygieneprodukten, insbesondere in Coversheets/Backsheets, in Medizinprodukten, insbesondere in Wundauflagen, in Papieren und/oder Nassvliesen, in textilen Anwendungen, insbesondere Sportbekleidung und Schutzbekleidung und/oder in Vliesstoffen und Filtermedien, insbesondere Zigarettenfiltern.
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