AT410806B

AT410806B - Cellulosefaser

Info

Publication number: AT410806B
Application number: AT0147199A
Authority: AT
Inventors: Shayda Dipl Ing Dr Rahbaran
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2003-08-25
Also published as: ATA147199A

Description

AT 410 806 B

Die Erfindung betrifft eine Cellulosefaser, welche nach dem Viskoseverfahren oder einem Lösungsmittelspinnverfahren hergestellt wird.

Solche Cellulosefasern sind dem Fachmann bestens bekannt. Beim Viskoseverfahren wird ein Derivat der Cellulose, das Cellulosexanthogenat in alkalischem Medium aufgelöst und die resultierende Lösung (genannt „Viskose”) zu Fasern versponnen. Bei Lösungsmittelspinnverfahren wird die Cellulose direkt ohne Ausbildung eines Derivates in einem organischen Lösungsmittel gelöst und die Lösung versponnen. Solche Fasern haben auch den Namen „lösungsmittelgesponnene” oder „LyoceH”-Fasern.

Es ist bekannt, solche Cellulosefasern zu modifizieren, um bestimmte Eigenschaften der Fasern, z.B. erhöhte Saugfähigkeit, Flammfestigkeit etc. zu erreichen.

Aus der US 3,296,000 ist bekannt, Viskosefasern mit 3,4,4’-Trichlorcarbanilid zu modifizieren, um bakteriostatische Eigenschaften zu erzielen.

Die EP-A 0 728 855 beschreibt die Herstellung von Fasern unterschiedlichster Herkunftsformen, u.a. Cellulosefasern mit desodorierenden Eigenschaften. Dabei werden Photokatalysatoren, insbesondere Titanoxid (Ti02), eingesetzt. Zusätzlich wird ein Adsorbens in Form eines Phosphates eines tetravalenten Metalles und eines Hydroxides eines divalenten Metalles eingesetzt. Die EP-A 0 728 855 beschreibt weiters, daß zusätzlich zu der Substanz mit desodorierender Wirkung eine metallische Komponente (z.B. Silber, Kupfer oder Zink) als antimikrobielle Komponente eingesetztwerden kann.

Aus der Marktstudie „Functional Fibers - Trends and Product Development in Japan” des Toray Research Center Inc., 1993, sind unter den Markennamen „CELFRESH”, „PC Rayon”, „CELBEL” und „CELCLEAN” Viskosefasern bekannt, welche antibakterielle und geruchshemmende Eigenschaften aufweisen sollen.

Im Fall der Faser „CELFRESH” wird der Viskose Aktivkohle in einem Gehalt von ca. 30% zugegeben. Im Fall der Faser „PC Rayon” wird der Viskose ein Metallphtalocyaninderivat zugegeben. Bei den Fasern „CELBEL” und „CELCLEAN" werden auf die bereits ersponnenen Fasern während des Nachbehandlungsprozesses Metallionen aufgebracht.

Der Einsatz von Aktivkohle oder metallischen Komponenten hat aber den Nachteil, daß diese Komponenten, wie z.B. auch aus der oben zitierten Marktstudie hervorgeht, gefärbt sind und daher den Weißgrad der resultierenden Faser negativ beeinflussen. Insbesondere im Lyocellverfahren ist zusätzlich problematisch, daß viele metallische Komponenten die Stabilität der Celluloselösung herabsetzen.

Bekannt ist auch z.B. aus der US-A 5,320,903 oder aus der PCT-WQ 94/09192 der Einsatz von Chitosan, um cellulosischen Regeneratfasern desodorierende und/oder antifungale Eigenschaften bzw. bakteriostatische Eigenschaften zu verleihen.

Aus der JP 100 37 018 sind regenerierte Cellulosefasern bekannt, die Chitosan und antimikrobielle Wirkstoffe aus organischen Substunten enthalten.

Es hat sich bisher auf dem Markt keine cellulosische Faser mit sowohl desodorierenden als auch bakteriostatischen Eigenschaften durchsetzen können. Es besteht jedoch nach wie vor ein erhöhter Bedarf an solchen Fasern.

Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine Viskosefaser oder lösungsmittelgesponnene Cellulosefaser mit desodorierenden und bakteriostatischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird mit einer Cellulosefaser gelöst, die eine Substanz mit desodorierender Wirkung und eine von der Substanz mit desodorierender Wirkung verschiedene organische Substanz mit bakteriostatischer Wirkung enthält.

Bevorzugt sind die Substanz mit desodorierender Wirkung und die organische Substanz mit bakteriostatischer Wirkung in die Faser inkorporiert. Das heißt, daß die Substanzen vor dem Verspinnen der Faser den jeweiligen Spinnlösungen oder deren Vorläufern zugegeben werden. Nach dem Ausfällen der Faser befinden sich dann die Substanzen nicht nur an der Oberfläche der Faser, sondern auch im Inneren der cellulosischen Matrix verteilt.

Als Substanz mit desodorierender Wirkung wird eine Substanz verstanden, die in der Lage ist, unangenehme Gerüche wie z.B. von NH3, Acetaldehyd, H2S und dgl. zu eliminieren bzw. zu reduzieren.

Bevorzugt sind sowohl die Substanz mit desodorierender Wirkung als auch die Substanz mit 2

AT 41 0 806 B bakteriostatischer Wirkung weiß bzw. farblos, d.h. daß sie den Weißgrad der erfindungsgemäßen modifizierten Faser im Vergleich zu einer unmodifizierten Faser nicht oder praktisch nicht beeinflussen.

Die Substanz mit desodorierender Wirkung ist bevorzugt eine keramische Substanz. Insbesondere bevorzugt ist der Einsatz von Titanoxid (Ti02).

Es können aber auch andere Substanzen mit desodorierender Wirkung eingesetzt werden. Insbesondere vorteilhaft sind Biopolymere mit desodorierender Wirkung wie z.B. Chitosan.

Die keramische Substanz, insbesondere das Titanoxid, liegt bevorzugt in einer Partikelgröße von 0,01 pm bis 1 pm, bevorzugt 0,01 pm bis 0,2 pm vor.

Die üblicherweise als Pigment eingesetzten Titanoxidpartikel besitzen eine durchschnittliche Partikelgröße von ca. 0,3 pm bis 0,5 pm.

Es sind in letzter Zeit jedoch auch Titanoxidpulver erhältlich, deren einzelne Partikel eine Größe von lediglich 0,01 pm bis 0,04 pm besitzen. Diese Partikel lagern sich in einer Dispersion zu Agglomeraten einer Größe von bis zu 0,2 pm zusammen.

Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung solcher Partikel mit einer Einzelpartikelgröße von 0,01 pm bis 0,04 pm der erfindungsgemäßen Cellulosefaser sehr gute desodorierende Eigenschaften verleiht.

Aus der JP-A 6-57522 ist bekannt, Titanoxid mit einer Partikelgröße von 0,01 bis 0,08 pm einer Viskose zuzugeben und daraus Fasern zu verspinnen. Die hergestellten Fasern werden aber nicht als desodorierende Fasern, sondern als Fasern mit erhöhter Schutzwirkung gegen UV-Strahlen verwendet.

Der Gehalt an der Substanz mit desodorierender Wirkung in der erfindungsgemäßen Cellulosefaser beträgt bevorzugt 0,1 Gew.% bis 10 Gew.%, besonders bevorzugt 0,1 Gew.% bis 1 Gew.%, bezogen auf Faser.

Insbesondere beim Einsatz von keramischen Substanzen wie Titanoxid mit einer geringen Partikelgröße ist es möglich, die Einsatzmenge an Titanoxid gering zu halten. Bei Verwendung von Titanoxid mit einer Einzelpartikelgröße von 0,01 bis 0,04 pm erweist sich eine Einsatzmenge von 0,1 Gew.% bis 1 Gew.% bezogen auf Faser als ausreichend.

Bei Verwendung von Substanzen mit einer größeren Partikelgröße, z.B. 0,3 pm bis 1 pm, kann es notwendig sein, die Einsatzmenge auf bis zu 10 Gew.%, z.B. 3 bis 8 Gew.% bezogen auf Faser, zu steigern. Bei solchen größeren Einsatzmengen resultiert allerdings bereits ein Abfall der Festigkeit der modifizierten Fasern. Es kann weiters bei großen Einsatzmengen von grobkörnigen Substanzen zu Abriebsproblemen in den Anlagen zur Herstellung oder Weiterverarbeitung der Faser kommen.

Das Titanoxid kann in verschiedenen Kristallformen, insbesondere in der Anataskonfiguration oder in der Rutilkonfiguration eingesetzt werden. Bei Verwendung von Titanoxid mit einer geringen Einzelpartikelgröße ist die Rutilkonfiguration bevorzugt.

In der erfindungsgemäßen Cellulosefaser ist die Substanz mit bakteriostatischer Wirkung bevorzugt 3,4,4-T richlorocarbanilid.

Als Substanzen mit bakteriostatischer Wirkung sind jedoch auch andere Substanzen geeignet. Auch hier ist der Einsatz von Biopolymeren, wie z.B. Chitosan, welches sowohl desodorierende als auch bakteriostatische Wirkung hat, vorteilhaft.

Das 3,4,4'-Trichlorcarbanilid wird bevorzugt in einer mittleren Partikelgröße von 0,5 pm bis 3 pm eingesetzt. Eine maximale Partikelgröße von 2 pm bis 3 pm sollte nicht überschritten werden, um das Spinnverhalten nicht negativ zu beeinflussen.

Der Gehalt an der Substanz mit bakteriostatischer Wirkung, insbesondere des 3,4,4'-Trichlorcarbanilides beträgt in der erfindungsgemäßen Cellulosefaser 0,2% Gew.% bis 5 Gew.%, bevorzugt 1 Gew.% bis 2 Gew.%.

Es hat sich gezeigt, daß eine Cellulosefaser, welche als desodorierende Substanz Titanoxid, insbesondere mit geringer Einzelpartikelgröße, und als bakteriostatische Substanz 3,4,4'-Trichlorcarbaniiid enthält, sehr gute desodorierende und bakteriostatische Eigenschaften aufweist.

Diese Eigenschaften bleiben auch bei oftmaliger Wäsche von textilen Artikeln, welche erfindungsgemäße Cellulosefasern enthalten, erhalten.

Die erfindungsgemäße Faser kann insbesondere eine Modalfaser sein. Als „Modalfaser” definiert die BISFA (The International Bureau for the Standardisation of Man-Made Fibres) eine Cellu- 3

AT 410 806 B losefaser mit einer hohen Bruchfestigkeit und einem hohen Naßmodul. Die genaue Definition einer Modalfaser ist in der BISFA-Publikation „Internationally agreed methods for testing viscose, modal, cupro, lyocell, acetate and triacetate staple fibre and tows,” 1995 Edition auf Seite 62 beschrieben.

Die Erfindung betrifft weiters Fasergebilde, wie Gewebe, Gestricke, Gewirke, Nonwoven, welche die erfindungsgemäße Cellulosefaser enthalten. Die erfindungsgemäße Cellulosefaser kann dabei als alleiniger Bestandteil oder in Mischung mit anderen Fasermaterialien vorliegen.

Im Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Cellulosefaser wird zunächst getrennt oder gemeinsam eine Dispersion oder Lösung der Substanz mit desodorierender Wirkung und der organischen Substanz mit bakteriostatischer Wirkung hergestellt.

Die Dispersion(en) oder Lösung(en) wird bzw. werden dann einer Viskose bzw. einer Celluloselösung oder deren Vorläufer zugegeben und damit vermischt. Als Vorläufer der Viskose bzw. der Celluloselösung werden z.B. der eingesetzte Zellstoff, beim Viskoseverfahren der alkalisierte Zellstoff, beim Lösungsmittelspinnverfahren das Lösungsmittel und Mischungen aus dem Lösungsmittel und der Cellulose vor deren Auflösung verstanden.

Die resultierende Mischlösung wird dann zu Cellulosefasern versponnen.

Der Gehalt an der Substanz mit desodorierender Wirkung in der Dispersion oder Lösung liegt bevorzugt bei 3 Gew.% bis 30 Gew.%, bevorzugt 4 Gew.% bis 6 Gew.% bezogen auf Dispersion bzw. Lösung.

Der Gehalt an der Substanz mit bakteriostatischer Wirkung in der Dispersion oder Lösung liegt bei 15 Gew.% bis 40 Gew.%, bevorzugt 16 Gew.% bis 20 Gew.% bezogen auf Dispersion bzw. Lösung.

Die Zusammensetzung der Viskose bzw. der Celluloselösung in bezug auf Cellulosekonzentration, Alkali- und Schwefelgehalt bzw. Gehalt an Lösungsmittel sowie die jeweiligen Parameter des Verspinnens und der Nachbehandlung können im Bereich der aus dem Stand der Technik bekannten gängigen Werte liegen.

Die Ausbeute, d.h. das Verhältnis der Menge an Substanz in der Faser zur ursprünglich eingesetzten Menge, liegt sowohl bei der Substanz mit desodorierender Wirkung als auch der Substanz mit bakteriostatischer Wirkung bei über 95%. Das Verfahren ist daher auch für großtechnischen Maßstab sehr gut geeignet.

Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Cellulosefasern entspricht der von un-modifizierten Cellulosefasern. Damit haben die erfindungsgemäßen Cellulosefasern gegenüber bekannten desodorierenden und bakteriostatischen Fasern aus synthetischen Polymeren einen weiteren wichtigen Vorteil.

Ausführungsbeispiel

Eine wäßrige Dispersion von 3,4,4'-Trichlorcarbanilid (TCC) mit einer maximalen Partikelgröße der TCC-Partikel von 2,65 pm und einem Gehalt an TCC von 17,5 Gew.% wurde über zwei Filter (jeweils 3 pm Siebweite) filtriert und einer zur Herstellung von Modalfasern geeigneten Viskose zugegeben.

Eine wäßrige Dispersion von Titanoxid mit einer Einzelpartikelgröße von 0,02 pm (wobei die Einzelpartikel in der Dispersion zu Agglomeraten mit einer Größe von ca. 0,1 pm zusammengelagert waren) und einem Gehalt an Titanoxid von 29 Gew.% wurde auf 5 Gew.% Titanoxid verdünnt, über zwei Filter (jeweils 3 pm Siebweite) filtriert und derselben Viskose zugegeben.

Die Dosierung der Dispersionen wurde auf einen Sollgehalt von 2,15 Gew.% TCC und 0,55 Gew.% Titanoxid bezogen auf Faser ausgelegt.

Die erhaltene Mischlösung wurde zu Fasern mit einem Titer von 1,3 dtex versponnen. Die Fasern wurden in üblicherweise geschnitten, nachbehandelt und getrocknet.

Die textilmechanischen Eigenschaften der resultierenden Modalfasern mit desodorierenden und bakteriostatischen Eigenschaften waren im Vergleich zu nicht modifizierten Modalfasern im wesentlichen unverändert.

Die Ausbeute an TCC und Titanoxid in den Fasern betrug jeweils über 95%.

Aus den Modalfasern wurden Gestricke hergestellt und nach der Testmethode AATCC 147:1993 auf die bakteriostatische Wirkung gegenüber den Bakterienarten S.aureus und B.subtilis untersucht. Es wurde in allen Fällen eine ausgezeichnete bakteriostatische Wirkung festgestellt, 4

Claims

AT 410 806 B die auch nach 50 Wäschen erhalten blieb. Die Modalfasern wurden weiters auf ihre desodorierende Wirkung gegenüber NH3, Acetaldehyd und H2S untersucht. In allen Fällen wurde sehr gute desodorierende Wirkung festgestellt. PATENTANSPRÜCHE: 1. Cellulosefaser, hergestellt nach dem Viskoseverfahren oder einem Lösungsmittelspinnverfahren, enthaltend eine keramische Substanz mit desodorierender Wirkung und eine von der Substanz mit desodorierender Wirkung verschiedene organische Substanz mit bakteriostatischer Wirkung.
2. Cellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz mit desodorierender Wirkung und die organische Substanz mit bakteriostatischer Wirkung in die Faser inkorporiert sind.
3. Cellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Substanz Titanoxid ist.
4. Cellulosefaser nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Substanz in einer Partikelgröße von 0,01 pm bis 1 pm, bevorzugt 0,01 pm bis 0,2 pm vorliegt.
5. Cellulosefaser nach einem der Ansprüchel bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an der Substanz mit desodorierender Wirkung 0,1 Gew.% bis 10 Gew.%, bevorzugt 0,1 Gew.% bis 1 Gew.%, bezogen auf Faser, beträgt.
6. Cellulosefaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz mit bakteriostatischer Wirkung 3,4,4'-Trichlorocarbanilid ist.
7. Cellulosefaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an der Substanz mit bakteriostatischer Wirkung 0,2% Gew.% bis 5 Gew.%, bevorzugt 1 Gew.% bis 2 Gew.% beträgt.
8. Cellulosefaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser eine Modalfaser ist.
9. Fasergebilde, wie Gewebe, Gestricke, Gewirke, Nonwoven, enthaltend eine Cellulosefaser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verfahren zur Herstellung einer Cellulosefaser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei getrennt oder gemeinsam eine Dispersion oder Lösung der Substanz mit desodorierender Wirkung und der Substanz mit bakteriostatischer Wirkung hergestellt wird, die Dispersi-on(en) oder Lösung(en) einer Viskose bzw. einer Celluloselösung oder deren Vorläufer zugegeben und damit vermischt werden und die resultierende Mischlösung zu Cellulosefasern versponnen wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an der Substanz mit desodorierender Wirkung in der Dispersion oder Lösung bei 3 Gew.% bis 30 Gew.%, bevorzugt 4 Gew.% bis 6 Gew.% bezogen auf Dispersion bzw. Lösung liegt.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an der Substanz mit bakteriostatischer Wirkung in der Dispersion oder Lösung bei 15 Gew.% bis 40 Gew.%, bevorzugt 16 Gew.% bis 20 Gew.% bezogen auf Dispersion bzw. Lösung liegt. KEINE ZEICHNUNG 5