AT512273B1

AT512273B1 - HYDROPHOBIC PLASTICS WITH CELLULOSIC HYDROPHILLATION

Info

Publication number: AT512273B1
Application number: AT17052011A
Authority: AT
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2014-06-15
Also published as: WO2013071318A1; AT512273A1; TW201323677A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft nichtporöse Formkörper aus einemVerbundmaterial, die ein an sich hydrophobes Polymer als Matrixmaterialsowie cellulosische Partikel, die aus Regeneratcellulose vom Typ Cellulose-IIbestehen, enthalten. Insbesondere sind Bedruckbarkeit, oberflächlicheEinfärbbarkeit und Feuchtemanagement gegenüber dem reinen hydrophobenPolymer verbessert.The present invention relates to nonporous molded articles of a composite material containing a per se hydrophobic polymer as matrix material as well as cellulosic particles consisting of cellulose II regenerated cellulose. In particular, printability, superficial inkability and moisture management are improved over the pure hydrophobic polymer.

Description

österreichisches Patentamt AT512 273B1 2014-06-15Austrian Patent Office AT512 273B1 2014-06-15

Beschreibungdescription

HYDROPHOBE KUNSTSTOFFE MIT CELLULOSISCHER HYDROPHILLIERUNGHYDROPHOBIC PLASTICS WITH CELLULOSIC HYDROPHILLATION

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Formkörper aus einem Verbundmaterial, die ein an sich hydrophobes Polymer als Matrixmaterial sowie cellulosische Partikel enthalten.The present invention relates to moldings of a composite material containing a hydrophobic polymer per se as a matrix material and cellulosic particles.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Viele synthetische Polymere, wie zum Beispiel Polypropylen, sind von Natur aus hydrophob. Diese Eigenschaft bietet neben vielen Vorteilen jedoch auch einige entscheidende Nachteile. Es ist bekannt, dass Werkstücke aus diesen Materialien nur unter Einsatz aufwendiger technischer Apparaturen hydrophiliert werden können. Dem Fachmann hierfür bekannte Methoden sind beispielsweise die Coronabehandlung oder die Flammbehandlung. Für textile Fasern und ähnliche, kleine Werkstücke sind diese Methoden wegen des ungünstigen Wirkungsgrades jedoch völlig ungeeignet.Many synthetic polymers, such as polypropylene, are inherently hydrophobic. However, this feature offers many advantages as well as some significant disadvantages. It is known that workpieces made of these materials can be hydrophilized only by using complex technical equipment. The methods known to those skilled in the art are, for example, the corona treatment or the flame treatment. For textile fibers and similar, small workpieces, however, these methods are completely unsuitable because of the unfavorable efficiency.

[0003] Der Einsatz von synthetischen Polymeren in der Textilindustrie ist weitverbreitet; synthetische Fasern auf Erdölbasis machen etwa 60% der jährlich verbrauchten Textilfasern aus. Synthetische Textilfasern haben gegenüber Naturfasern viele Vorteile, wie beispielsweise einen niedrigen Preis, eine gute Verfügbarkeit, die durch die industrielle Herstellung bedingte hohe Gleichmäßigkeit und überwiegend eine gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Mikroorganismen. Textilien aus synthetischen Fasern wie beispielsweise Polyester (PES), insbesondere Polyethylenterephthalat, oder Polypropylen (PP) weisen jedoch aufgrund des hydrophoben Charakters der verwendeten Polymere nur ein sehr schlechtes Feuchtemanagement auf. Insbesondere im Bekleidungsbereich ist das von Nachteil, da vom Körper abgegebene Feuchtigkeit nicht aufgenommen werden kann, was in weiterer Folge auch zu einem erhöhtem Bakterienwachstum auf dem Textil führt.The use of synthetic polymers in the textile industry is widespread; Synthetic fibers based on petroleum account for about 60% of the annual used textile fibers. Synthetic textile fibers have many advantages over natural fibers such as low cost, good availability, high uniformity due to industrial production, and mostly good resistance to chemicals and microorganisms. Textiles made of synthetic fibers such as polyester (PES), in particular polyethylene terephthalate, or polypropylene (PP), however, have only a very poor moisture management due to the hydrophobic character of the polymers used. This is disadvantageous, particularly in the clothing sector, since moisture emitted by the body can not be absorbed, which subsequently also leads to increased bacterial growth on the textile.

[0004] Ein ebenfalls bekannter Effekt, der sich aus dem hydrophoben Charakter von Synthesefasern ableitet, ist die elektrostatische Aufladung solcher Textilien. Außerdem lassen sie sich teilweise - z. B. PP - nur sehr schwer einfärben. Im Gegensatz zu synthetischen Fasern haben Fasern natürlichen Ursprungs (d. h. von Pflanzen oder Tieren) übenwiegend einen hydrophilen Charakter.Another well-known effect, which is derived from the hydrophobic nature of synthetic fibers, is the electrostatic charging of such textiles. In addition, they can be partially - z. B. PP - very difficult to color. Unlike synthetic fibers, fibers of natural origin (i.e., plants or animals) have predominantly hydrophilic character.

[0005] Ein aktueller Trend sind so genannte funktionelle Textilien, bei denen unterschiedliche Fasertypen kombiniert werden, um deren jeweilige positive Eigenschaften zu nutzen. Eine andere Bestrebung geht dahin, die synthetischen Fasern selbst hydrophil zu machen. Das hat den Vorteil, dass nur ein Fasertyp entlang der textilen Kette verarbeitet und behandelt werden muss und man dadurch eine aufwendige Lagerhaltung und Ähnliches spart.A current trend is so-called functional textiles in which different fiber types are combined to use their respective positive properties. Another effort is to make the synthetic fibers themselves hydrophilic. This has the advantage that only one type of fiber needs to be processed and treated along the textile chain, thereby saving expensive storage and the like.

[0006] Dem Textilfachmann ist bekannt, dass eine Hydrophilisierung von Synthetikfasern durch Zugabe von Aktivkohle möglich ist. Wichtig ist hierbei, dass die Aktivkohle auch nach dem Einbringen in die Polymermatrix noch zugänglich ist und somit Wasser aufnehmen kann. Ein solches Verfahren wird unter anderem in EP 2 286 893 A1 und US 7 850 766 B1 beschrieben.The textile expert is known that a hydrophilization of synthetic fibers by addition of activated carbon is possible. It is important here that the activated carbon is still accessible after introduction into the polymer matrix and thus can absorb water. Such a process is described inter alia in EP 2 286 893 A1 and US Pat. No. 7 850 766 B1.

[0007] Jedoch birgt dieses Verfahren einige entscheidende Nachteile: Beispielsweise sind die Fasern durch die Aktivkohle schwarz eingefärbt und können daher in keiner anderen Farbe gefärbt werden. Das schränkt natürlich die Einsatzmöglichkeiten gerade im Modebereich ein. Ein weiterer allgemeiner Nachteil beim Einsatz von Aktivkohle ist ein hoher Reinigungsaufwand der Produktionsanlagen. Andere in der Literatur beschriebene Methoden zur Steigerung der Wasseraufnahme von Synthetikfasern sind die Inkorporation eines superabsorbierenden Polymers (z. B. in: B. Eskin et al, Textile Research Journal 81(14), 2011) oder auch von Polypropylenglykol (DE 103 40 380 A1). Die oben beschriebenen Methoden, synthetische Fasern über Inkorporation von hydrophilen Substanzen zu hydrophilisieren, stellen bereits aufwändigere Verfahren dar, die auch zu höherwertigen Materialien führen.However, this process has some significant disadvantages: For example, the fibers are colored black by the activated carbon and therefore can not be dyed in any other color. Of course, this limits the application possibilities, especially in the fashion sector. Another common disadvantage when using activated carbon is a high cleaning of the production equipment. Other methods for increasing the water absorption of synthetic fibers described in the literature are the incorporation of a superabsorbent polymer (for example in: B. Eskin et al., Textile Research Journal 81 (14), 2011) or else polypropylene glycol (DE 103 40 380 A1). The methods described above for hydrophilizing synthetic fibers by incorporation of hydrophilic substances are already more complicated processes, which also lead to higher-grade materials.

[0008] Der Vollständigkeit halber soll noch die weit verbreitete Hydrophilisierung mittels Auf- 1 /10 österreichisches Patentamt AT512 273B1 2014-06-15 bringen von entsprechenden Avivagen auf die Fasern bzw. auch das fertige Textil erwähnt werden. Neben dem geringeren Effekt (durch die geringe Auftragsmenge) haben diese Verfahren noch einen entscheidenden Nachteil: Die Hydrophilisierung ist nicht permanent, da sie abgewaschen werden kann.For the sake of completeness, the widespread hydrophilization by means of applying corresponding coatings to the fibers or even the finished textile should be mentioned. In addition to the lower effect (due to the small amount applied), these processes have a decisive disadvantage: The hydrophilization is not permanent because it can be washed off.

[0009] Das Patent US 4 378 431 beschreibt eine weitere, exotische Methode, nämlich das Aufbringen von Bakteriencellulose (BC) auf synthetische Materialien direkt durch Biosynthese von Bakterien. Dieses Verfahren hat aber gleich mehrere Nachteile, nämlich die hohe Kristallini-tät von BC, die beschränkte Menge, die aufgebracht werden kann, sowie ein großtechnisch kaum durchführbares Verfahren.The patent US 4,378,431 describes another exotic method, namely the application of bacterial cellulose (BC) to synthetic materials directly by biosynthesis of bacteria. However, this process has several disadvantages, namely the high crystallinity of BC, the limited amount that can be applied, as well as an industrially difficult to implement process.

[0010] Es ist unter anderem aus WO 2007135069 A1 oder WO2010083548 A1 bekannt, das Feuchtemanagement von synthetischen Schaumstoffen, die beispielsweise für Matratzen oder Schuhsohlen eingesetzt werden, durch Zusatz von cellulosischen Materialien zu verbessern. Hierbei werden die cellulosischen Materialien der Rohmasse vor dem Schäumen zugesetzt. Die Formung dieser Schaumstoffe erfolgt durch Extrusion des Rohmaterials durch Düsen zu Schichten bzw. Blöcken, die im expandierten Zustand etwa 1 m dick sind. Das flüssige Rohmaterial wird bei dieser Herstellung durch relativ große Leitungen und Kanäle geführt und die fertigen Schäume weisen eine unregelmäßige Porenstruktur mit makroskopischen Abmessungen auf. Die Größe und Form der zugegebenen Materialien hat daher hier nur einen vergleichsweise geringen Einfluss auf die Produktionssicherheit und die Eigenschaften des fertigen Schaumstoffs. Auch die Gleichmäßigkeit der Verteilung der zugegebenen Materialien in der Matrix spielt nur eine geringe Rolle im Vergleich zu dünnen Produkten wie beispielsweise textilen Fasern oder Folien.It is known inter alia from WO 2007135069 A1 or WO2010083548 A1, the moisture management of synthetic foams, which are used for example for mattresses or soles to improve by the addition of cellulosic materials. In this case, the cellulosic materials are added to the raw mass before foaming. The molding of these foams is carried out by extrusion of the raw material through nozzles to layers or blocks, which are about 1 m thick in the expanded state. The liquid raw material is passed through relatively large pipes and channels in this production and the finished foams have an irregular pore structure with macroscopic dimensions. The size and shape of the added materials therefore has only a comparatively small influence on the production reliability and the properties of the finished foam. The uniformity of the distribution of the added materials in the matrix plays only a minor role compared to thin products such as textile fibers or films.

[0011] JP 2004231796 A offenbart cellulosische Partikel, hergestellt durch mechanische Zerkleinerung von faser- oder pulverförmigem Cellulosematerial, das ursprünglich aus Holz oder Baumwolle gewonnen worden war. Aus Holz oder Baumwolle durch mechanische Zerkleinerung gewonnene Partikel weisen stets Cellulose-I-Struktur auf.JP 2004231796 A discloses cellulosic particles produced by mechanical comminution of fibrous or powdered cellulosic material originally obtained from wood or cotton. Particles obtained from wood or cotton by mechanical comminution always have cellulose I structure.

[0012] JP 2006282923 A offenbart zum einen ein feines Pulver aus kristalliner Cellulose. Dabei handelt es sich um mikrokristalline Cellulose (MCC), die Cellulose-I-Struktur aufweist. Weiterhin soll es sich um quaderförmige Partikel mit einem Längen-Breiten-Verhältnis von 4 oder größer handeln.JP 2006282923 A firstly discloses a fine powder of crystalline cellulose. This is microcrystalline cellulose (MCC), which has cellulose I structure. Furthermore, it should be cuboidal particles with a length-to-width ratio of 4 or greater.

[0013] JP 2011137094 A und JP 2011137095 A offenbaren die Verwendung von Cellulose mit einem KristalIinitätsgrad von <50% und auch EP 1341846 B1 offenbart die Verwendung von Cellulosepulver. Diese Angaben lassen keinen Rückschluss auf weitere Eigenschaften der jeweils verwendeten Materialien zu; es gibt jedoch keinen Anlass, anzunehmen, dass es sich hierbei um Cellulose-Il handelt.JP 2011137094 A and JP 2011137095 A disclose the use of cellulose having a degree of crystallinity of <50% and also EP 1341846 B1 discloses the use of cellulose powder. This information does not allow any conclusion to further properties of the materials used in each case; however, there is no reason to assume that this is cellulose-II.

AUFGABETASK

[0014] Die Aufgabe bestand nun darin, ein Material zur Verfügung zu stellen, welches sowohl die oben beschriebenen Vorteile synthetischer Polymere zeigt, aber auch hydrophile Eigenschaften und die damit verbundenen Vorteile aufweist. Zusätzlich soll das so entwickelte Material möglichst farbneutral und einfach und relativ preiswert herzustellen sein und die Hydrophilisierung soll permanent sein.The object now was to provide a material which shows both the advantages of synthetic polymers described above, but also has hydrophilic properties and the associated advantages. In addition, the material thus developed should be as color neutral and easy and relatively inexpensive to manufacture and the hydrophilization should be permanent.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

[0015] Die Lösung der oben beschriebenen Aufgabe besteht in einem nichtporösen Formkörper aus einem Verbundmaterial, enthaltend ein an sich hydrophobes Polymer als Matrixmaterial sowie cellulosische Partikel, dadurch gekennzeichnet, dass die cellulosischen Partikel ein L/D -Verhältnis von 1:1 bis 1:4 und eine durchschnittliche Größe - gemessen mittels Laserbeugung -zwischen 0,1 pm und 30 pm, vorzugsweise zwischen 1 pm und 20 pm, aufweisen und aus Regeneratcellulose vom Typ Cellulose-Il bestehen. „Nichtporös“ bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass der Porenanteil im Material kleiner als 10 Vol.-% ist, üblicherweise sogar kleiner als 1 Vol.-%. Beispielsweise muss in Fasern und anderen mechanisch 2/10 österreichisches Patentamt AT512 273 B1 2014-06-15 auf Zug belasteten Formkörpern der Porenanteil üblicherweise kleiner als 1 Vol.-% sein. Schaumstoffe sind ausdrücklich nicht von der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Porenanteil kann vom Fachmann leicht ermittelt werden, indem die Dichte des gesamten Formkörpers gemessen und in Relation zur Dichte des Materials, aus dem er besteht, gesetzt wird.The solution of the above-described object consists in a non-porous molding of a composite material containing a per se hydrophobic polymer as a matrix material and cellulosic particles, characterized in that the cellulosic particles have an L / D ratio of 1: 1 to 1: 4 and an average size - measured by laser diffraction - between 0.1 pm and 30 pm, preferably between 1 pm and 20 pm, and consist of cellulose-type regenerated cellulose. "Nonporous" in the context of the present invention means that the pore content in the material is less than 10% by volume, usually even less than 1% by volume. For example, in fibers and other mechanically impacted moldings, the pore content must usually be less than 1% by volume. Foams are expressly excluded from the present invention. The porosity can be easily determined by one skilled in the art by measuring the density of the entire molded article and setting it in relation to the density of the material of which it is composed.

[0016] Das an sich hydrophobe Matrixmaterial besteht dabei bevorzugt entweder aus erdölbasierten Polymeren, aus Polymeren, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden oder aus einer Mischung dieser Polymere.The intrinsically hydrophobic matrix material preferably consists either of petroleum-based polymers, of polymers which are produced from renewable raw materials or of a mixture of these polymers.

[0017] Bevorzugt wird das an sich hydrophobe Polymer aus der Stoffklasse, enthaltend Thermoplaste, Duromere und Elastomere, ausgewählt.Preferably, the hydrophilic polymer is selected from the class of substances containing thermoplastics, thermosets and elastomers.

[0018] Das L/D Verhältnis erfindungsgemäßer Partikel soll 1:4 nicht übersteigen. Das ist deshalb wichtig, weil zu sehr längliche, d. h. faserige Partikel Probleme bei der Verarbeitung machen (Anstieg der Viskosität der Polymerschmelze, Blockieren von Filtern etc.).The L / D ratio of particles according to the invention should not exceed 1: 4. This is important because too long, d. H. fibrous particles cause problems in processing (increase in the viscosity of the polymer melt, blocking of filters, etc.).

[0019] Bei den erfindungsgemäßen sphärischen Partikeln kann es sich um beliebiges cellulosi-sches Material handeln; bevorzugt werden jedoch Partikel aus Regeneratcellulose vom Typ Cellulose-Il. Der cellulosische Rohstoff (üblicherweise Chemiezellstoff) und damit das Ausgangsprodukt für diese sphärischen Partikel hat den Vorteil der hohen chemischen Reinheit. Hierbei sind wiederum solche Partikel bevorzugt, die aus organischen Lösungsmittelgemischen gewonnen werden. Besonders bevorzugt sind als Lösungsmittel Mischungen von Wasser mit Aminoxiden, im Speziellen mit N-Methylmorpholin-N-Oxid. Die Herstellung solcher sphärischer Cellulose-Il-Partikel ist bereits in WO 2009/036480 A1 beschrieben.The spherical particles according to the invention may be any cellulosic material; However, preference is given to regenerated cellulose particles of the cellulose-II type. The cellulosic raw material (usually chemical pulp) and thus the starting material for these spherical particles has the advantage of high chemical purity. Again, those particles are preferred which are obtained from organic solvent mixtures. Particularly preferred solvents are mixtures of water with amine oxides, in particular with N-methylmorpholine-N-oxide. The preparation of such spherical cellulose II particles has already been described in WO 2009/036480 A1.

[0020] Ein weiterer Vorteil von Cellulose-Il-Partikeln ist deren gute Wasseraufnahmefähigkeit. Zwar lassen sich auch aus mikrokristalliner Cellulose (MCC) Partikel hersteilen, die den erfindungsgemäßen Verarbeitungsansprüchen genügen würden. Solche Partikel haben aber stets eine Cellulose-I-Struktur. Da die Cellulose in diesen Partikeln aber einen hohen kristallinen Anteil aufweist, was eine geringere Wasseraufnahmefähigkeit zur Folge hat, ist eine deutliche höhere Zugabe notwendig, um den gewünschten hydrophilisierenden Effekt zu erzielen.Another advantage of cellulose II particles is their good water absorbency. Although it is also possible to produce particles from microcrystalline cellulose (MCC) which would satisfy the processing requirements of the invention. However, such particles always have a cellulose I structure. However, since the cellulose in these particles has a high crystalline content, which results in a lower water absorption capacity, a significantly higher addition is necessary in order to achieve the desired hydrophilizing effect.

[0021] Bevorzugt weisen die erfindungsgemäßen Formkörper eine faserartige Form auf. Sie können dabei entweder kurze Fasern mit definierter Länge sein - sogenannte Stapelfasern, die durch Schneiden ausgesponnener Faserstränge hergestellt werden - oder auch Endlosfilamente, die nach dem Ausspinnen ungeschnitten aufgespult werden. Solche Stapelfasern für textile Anwendungen haben üblicherweise eine Länge zwischen ca. 20 und 120 mm, aber können für nichttextile Anwendungen je nach Anforderung auch kürzer oder länger sein. Es ist auch möglich, solche kurzen Fasern mit unregelmäßiger Längenverteilung herzustellen, beispielsweise im sogenannten Meltblowing-Verfahren. Durch dem Fachmann bekannte Maßnahmen lassen sich die faserartigen Formkörper mit unterschiedlichsten Querschnitten hersteilen, beispielsweise durch Einsatz entsprechend geformte Düsenlöcher in den Spinndüsen.The shaped bodies according to the invention preferably have a fibrous shape. They may be either short fibers of defined length - so-called staple fibers, which are produced by cutting spun fiber strands - or endless filaments, which are wound uncut after spinning. Such staple fibers for textile applications typically have a length between about 20 and 120 mm, but may be shorter or longer for non-textile applications as required. It is also possible to produce such short fibers with irregular length distribution, for example in the so-called meltblowing process. By measures known to those skilled in the art, the fibrous shaped bodies can be produced with a wide variety of cross sections, for example by using correspondingly shaped nozzle holes in the spinnerets.

[0022] Die erfindungsgemäßen Formkörper können auch eine flächige Form aufweisen. Hierunter fallen beispielsweise Folien oder dickere Platten aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial. Die Erfindung ist insbesondere für die Herstellung dünner, hydrophiler Folien geeignet, die durch Extrusion aus schmalen Schlitzdüsen und üblicherweise anschließende starke Verstreckung hergestellt werden.The shaped bodies according to the invention can also have a flat shape. These include, for example, films or thicker plates of the composite material according to the invention. The invention is particularly suitable for the preparation of thin, hydrophilic films which are produced by extrusion from narrow slot dies and usually subsequent heavy drawing.

[0023] Grundsätzlich sind erfindungsgemäße Formkörper jedoch auch solche mit einer dreidimensionalen Form, unter anderem herstellbar durch Spritzgießen, Tiefziehen und ähnliche, grundsätzlich bekannte Formgebungsverfahren. Insbesondere ist es ein Kennzeichen der erfindungsgemäßen Formkörper, dass deren Bedruckbarkeit bzw. oberflächliche Einfärbbarkeit gegenüber dem reinen hydrophoben Polymer deutlich verbessert ist. Ein weiteres wichtiges Kennzeichen der erfindungsgemäßen Formkörper ist es, dass ihr Feuchtemanagement gegenüber dem reinen hydrophoben Polymer deutlich verbessert ist. Dieses Feuchtemanagement ist messtechnisch über verschiedene Methoden erfassbar, wie Wasserdampfsorption, Wasserrückhaltevermögen oder Feuchtigkeitsaufnahme.In principle, however, moldings according to the invention are also those having a three-dimensional shape, inter alia producible by injection molding, thermoforming and similar, basically known shaping processes. In particular, it is a characteristic of the shaped bodies according to the invention that their printability or superficial colourability is markedly improved compared to the pure hydrophobic polymer. Another important characteristic of the shaped bodies according to the invention is that their moisture management is markedly improved compared to the pure hydrophobic polymer. This moisture management can be measured by various methods detectable, such as water vapor sorption, water retention or moisture absorption.

[0024] Da die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe aus einer Kombination von hydrophober 3/10 österreichisches Patentamt AT512 273 B1 2014-06-15Since the composites of the invention from a combination of hydrophobic 3/10 Austrian Patent Office AT512 273 B1 2014-06-15

Kunststoffmatrix und cellulosischen Partikeln bestehen, ist eines der entscheidenden Kriterien für eine wirksame Hydrophilisierung, dass sich die cellulosischen Partikel an der Oberfläche der Formkörper befinden, um wirksam sein zu können.Plastic matrix and cellulosic particles is one of the key criteria for effective hydrophilization that the cellulosic particles are located on the surface of the moldings in order to be effective.

[0025] Es konnte nun überraschenderweise festgestellt werden, dass in den erfindungsgemäßen Formkörpern die in einer solchen Matrix, beispielsweise in einer PP-Faser, eingebettete Cellulose vollständig für Wasserdampf zugänglich ist. Das zeigen Messungen der Wasserdampfsorption. Das führt zu der Erkenntnis, dass der beim Herstellen der Formkörper ange-wendete Verfahrensschritt, der dem Fachmann als „Verstrecken“ bekannt ist, eine Konzentration der Partikelanzahl an der Oberfläche der Formkörper bewirkt. Somit kann in diesem Verfahrensschritt, der beispielsweise bei der Herstellung von Folien, Fasern und Filamenten angewendet wird, die Verbesserung der Hydrophilie gesteuert werden.It has now surprisingly been found that in the moldings of the invention in such a matrix, for example in a PP fiber, embedded cellulose is completely accessible to water vapor. This is shown by measurements of water vapor sorption. This leads to the realization that the method step used in the production of the shaped bodies, which is known to the person skilled in the art as "stretching", effects a concentration of the number of particles on the surface of the shaped bodies. Thus, in this process step, which is used for example in the production of films, fibers and filaments, the improvement of the hydrophilicity can be controlled.

[0026] Die Partikel werden im erfindungsgemäßen Verfahren zunächst in einer dem Fachmann bekannten Weise in die Polymermatrix eingebracht. Dies kann beispielsweise auf üblichen Compoundieranlagen erfolgen, wobei zuerst eine Polymer-Cellulosepartikel-Mischung hergestellt wird, welche in weiteren Arbeitsschritten zu einem Bauteil verarbeitet wird. Die Cellulosepartikel können aber auch in einem Einschrittverfahren direkt eingemischt und die Mischung weiterverarbeitet werden. Der Anteil der Cellulosepartikel im Formkörper beträgt erfindungsgemäß 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das gesamte Verbundmaterial. Bei kleineren Anteilen werden die gewünschten Effekte nicht mehr erreicht; bei höheren Anteilen werden die mechanischen Eigenschaften der Formkörper zu sehr verschlechtert.In the method according to the invention, the particles are first introduced into the polymer matrix in a manner known to the person skilled in the art. This can be done, for example, on conventional compounding, wherein first a polymer-cellulose particle mixture is prepared, which is processed in further steps to a component. However, the cellulose particles can also be mixed in directly in a one-step process and the mixture further processed. The proportion of cellulose particles in the molding according to the invention is 0.1 to 20 wt .-%, preferably 0.5 to 10 wt.%, Each based on the entire composite material. For smaller shares, the desired effects are no longer achieved; at higher levels, the mechanical properties of the moldings are deteriorated too much.

[0027] Der für die Erreichung der erfindungsgemäßen Eigenschaften entscheidende Schritt ist die Formgebung unter Bedingungen, bei denen eine ausreichende Verstreckung erfolgt. Bei der Herstellung von faserförmigen Formkörpern und Folien erfolgt die Verstreckung üblicherweise durch Extrusion der Mischung durch Düsen und anschließende Aufbringung einer Verstreckungskraft. Die Verstreckungskraft wird dabei entweder rein mechanisch durch Abzugsrollen oder durch ein parallel zum extrudierten Formkörper strömendes fluides Medium, beispielsweise Blasluft oder Spinnbadflüssigkeit, aufgebracht. Auch Kombinationen solcher Verstreckungsmittel sind möglich.The decisive step in achieving the properties of the invention is the shaping under conditions in which sufficient stretching takes place. In the production of fibrous shaped articles and films, drawing is usually carried out by extrusion of the mixture through nozzles and subsequent application of a stretching force. The drawing force is applied either purely mechanically by draw-off rollers or by a fluid medium flowing parallel to the extruded shaped body, for example blowing air or spinning bath liquid. Combinations of such drawers are also possible.

[0028] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Formkörper zur Herstellung von Garnen, Flächengebilden und Textilien, insbesondere solchen Garnen, Flächengebilden und Textilien, die bedruckbar sind und/oder ein im Vergleich zum reinen Matrixmaterial verbessertes Feuchtemanagement aufweisen.Likewise provided by the present invention is the use of the shaped bodies according to the invention for the production of yarns, fabrics and textiles, in particular such yarns, fabrics and textiles which are printable and / or have improved moisture management compared to the pure matrix material.

[0029] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle anderen Ausführungsformen, die auf dem gleichen erfinderischen Konzept beruhen.In the following the invention will be described by way of examples. However, the invention is expressly not limited to these examples, but includes all other embodiments based on the same inventive concept.

BEISPIELEEXAMPLES

[0030] An einer in der Funktion dem Fachmann bekannten Multifilamentanlage der Fa. FET wurden Multifilamente aus Polypropylen der Firma Basell der Type Moplen HP648T ohne Zusatz cellulosischer Partikel (V2) hergestellt. Das Multifilament hatte 48 Einzelfilamente. Die Spinntemperatur betrug im Spinnkopf ΙΘΟΚΤ Die Spinntemperatur an den Schmelzepumpen betrug ebenfalls 190 °C. Die Fasern wurden mit einer Geschwindigkeit von 458 m/min mittels einer aus 5 Galettenstationen bestehenden Verstreckeinheit von der Düse abgezogen. Die Verstreckungsverhältnisse zwischen den Galetten waren wie folgt: • 1,07 (Galette 2/Galette 1) • 2,6 (Galette 3/Galette 2) • 1,07 (Galette 4/Galette 3) • 1,01 (Galette 5/Galette 4) 4/10 österreichisches Patentamt AT512 273B1 2014-06-15 [0031] Mit denselben Produktionsparametern wurden auch die zuvor hergestellten Compounds V3 und V4 versponnen. Das Compound V3 war ein der Erfindung gemäß hergestellter Werkstoff bestehend aus 98% Moplen HP648T und 2% sphärischen cellulosischen Partikeln. Das Compound V4 war ein der Erfindung gemäß hergestellter Werkstoff bestehend aus 96% Moplen HP648T und 4% sphärischen cellulosischen Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von 5 pm. Die Durchmesser wurden jeweils mittels Laserbeugung gemessen. Die Herstellung der Filamente verlief problemlos. Ebenso wurden bei der Verstreckung der Fasern bei einem Gesamtverstreckungsverhältnis zwischen den Galetten um einen Faktor 3,02 keine Unregelmäßigkeiten beobachtet. In den Versuchen V3 und V4 wurde im Vergleich zu V2 ein Anstieg des Spinndruckes von etwa 10% beobachtet. An den so gewonnenen Filamenten wurden textilmechanische Prüfungen durchgeführt. Die erhaltenen Werte sind in Tabelle 1 zusammengefasst: V2 (Vergleich) V3 V4 Titer (100m) in dtex) 153,5 157,2 165,0 Festigkeit in cN/tex 33,6 28,8 25,6 Dehnung fmax in % 72,9 46,7 41,3Multifilaments made of polypropylene of the company Basell of the type Moplen HP648T without addition of cellulosic particles (V2) were produced on a multifilament machine of the FET company known to the person skilled in the art. The multifilament had 48 individual filaments. The spinning temperature was in the spinning head ΙΘΟΚΤ The spinning temperature at the melt pump was also 190 ° C. The fibers were withdrawn from the die at a speed of 458 m / min using a draw unit consisting of 5 godet stations. The draw ratios between the godets were as follows: • 1.07 (Galette 2 / Galette 1) • 2.6 (Galette 3 / Galette 2) • 1.07 (Galette 4 / Galette 3) • 1.01 (Galette 5 / Galette 4) Austrian Patent Office AT512 273B1 2014-06-15 With the same production parameters, the previously prepared compounds V3 and V4 were also spun. The compound V3 was a material produced according to the invention consisting of 98% Moplen HP648T and 2% spherical cellulosic particles. The compound V4 was a material produced according to the invention consisting of 96% Moplen HP648T and 4% spherical cellulosic particles with an average diameter of 5 μm. The diameters were each measured by means of laser diffraction. The production of the filaments proceeded without problems. Likewise, no irregularities were observed in the orientation of the fibers at a total draw ratio between the godets of a factor of 3.02. In experiments V3 and V4, an increase in spin pressure of about 10% was observed compared to V2. Textile mechanical tests were carried out on the filaments obtained in this way. The values obtained are summarized in Table 1: V2 (comparison) V3 V4 titer (100 m) in dtex) 153.5 157.2 165.0 strength in cN / tex 33.6 28.8 25.6 elongation fmax in% 72 , 9 46.7 41.3

Tabelle 1: Textilmechanische Kennwerte für die Versuche.Table 1: Textile mechanical parameters for the tests.

[0032] Um die Hydrophilierung der Filamente festzustellen, wurde aus den jeweiligen Fasern ein Gestrick hergestellt. Diese Gestricke wurden anschließend einer Färbeprozedur, wie sie dem Stand der Technik entsprechend für TENCEL-Fasern eingesetzt wird, unterworfen. Der Ablauf der Färbung erfolgt für alle 3 Proben wie folgt: 1. Vorwaschen. • 1 g/l Kieralon JET (Waschmittel) • 1 g/l SodaTo determine the hydrophilization of the filaments, a knitted fabric was made from the respective fibers. These knits were then subjected to a dyeing procedure, as used in the prior art for TENCEL fibers. The staining procedure is carried out for all 3 samples as follows: 1. Prewash. • 1 g / l Kieralon JET (detergent) • 1 g / l soda

• 20 Minuten bei 75° C • Warm und kalt spülen 2. Färben: Direktfärbung (Flottenverhältnis 1 : 30) • 1 % Solophenylblau GL 100% (auf ges. Warenmenge) • 5 g/l Glaubersalz• 20 minutes at 75 ° C • Rinse hot and cold 2. Dyeing: direct dyeing (liquor ratio 1: 30) • 1% Solophenyl Blue GL 100% (on total product volume) • 5 g / l Glauber's salt

• 1 g/l Persfotal L• 1 g / l Persfotal L

• Start bei 40^, aufheizen mit 2qC/min. auf 95° C, 60 Minuten laufen lassen, abkühlen mit 2°C/min. auf 60°C • kalt spülen [0033] Beim Vergleichswerkstoff V2 wurde keinerlei Anfärbung festgestellt. Die Farbmischung wurde gänzlich durch das Nachspülen vom Formkörper entfernt. Überaschenderweise konnte bei den, der Erfindung gemäß hergestellten Formkörpern V3 und V4 eine deutliche Färbung der Formkörper beobachtet werden, wobei die Farbintensität beim Formkörper V4 signifikant höher war als beim Formkörper V3.• Start at 40 ^, heat up with 2qC / min. to 95 ° C, run for 60 minutes, cool at 2 ° C / min. Rinse to 60 ° C. Cold. [0033] No staining was found on reference material V2. The color mixture was removed entirely by the rinsing of the molding. Surprisingly, in the case of the moldings V3 and V4 produced according to the invention, a marked coloration of the moldings could be observed, the color intensity of the moldings V4 being significantly higher than that of moldings V3.

[0034] Zu besseren Quantifizierung des hydrophilisierenden Effekts wurden von den Filamentmustern V2, V3 und V4 Wasserdampfsorptionsisothermen aufgenommen. Als Ergänzung wurde auch von reinem Cellulosepulver eine Isotherme gemessen. Die Messungen erfolgten mit dem Gerät BELSORP-max (BEL Japan), wobei die Proben zunächst 4h im Vakuum vorbehandelt wurden und anschließend bei 25°C Adsorption und Desorption von Wasserdampf im Bereich p/p0 von etwa 0,03 bis 0,97 gemessen wurde. Bild 1 zeigt die Ergebnisse dieser Messungen, 5/10 österreichisches Patentamt AT512 273 B1 2014-06-15 wobei zwecks besserer Sichtbarkeit nur die Adsorptionsisothermen dargestellt sind. Es ist deutlich erkennbar, dass sich die Wasserdampfaufnahmefähigkeit der PP-Fasern durch die erfindungsgemäße Zugabe von Cellulose stark steigern lässt. Mit Hilfe der ebenfalls bestimmten Isotherme für reine Cellulose (nicht dargestellt) konnte berechnet werden, wie viel Wasser die PP-Fasern durch Zugabe von Cellulose theoretisch maximal zusätzlich aufnehmen müssten. Überraschenderweise wurde sowohl für die Fasern aus V2 als auch für jene aus V4 eine gute Übereinstimmung zwischen berechnetem und tatsächlich gemessenem Wert gefunden. Das führt zu dem überraschenden Schluss, dass sämtliche Cellulosepartikel in den PP-Fasern gut zugänglich sind.For better quantification of the hydrophilizing effect, water vapor absorption isotherms were recorded by the filament patterns V2, V3 and V4. As a supplement, an isotherm was also measured for pure cellulose powder. The measurements were carried out with the device BELSORP-max (BEL Japan), the samples were first pretreated in vacuum for 4 h and then measured at 25 ° C adsorption and desorption of water vapor in the range p / p0 from about 0.03 to 0.97 , Figure 1 shows the results of these measurements, with only the adsorption isotherms shown for better visibility. It can be clearly seen that the water vapor absorption capacity of the PP fibers can be greatly increased by the addition of cellulose according to the invention. With the help of the likewise determined isotherm for pure cellulose (not shown) it was possible to calculate how much water theoretically the PP fibers would additionally have to absorb by adding cellulose. Surprisingly, a good agreement between calculated and actually measured value was found for both V2 and V4 fibers. This leads to the surprising conclusion that all cellulose particles are readily accessible in the PP fibers.

Bild 1: Wasserdampfadsorptionsisothermen der in Beispiel 1 beschriebenen PP-Filamente [0035] Zur Charakterisierung der Verteilung der Cellulose im PP wurden die Proben einer REM-Analyse unterworfen. Zur Untersuchung wurde ein Gerät der Firma Hitachi (S-4000 REM) mit einer Beschleunigungsspannung von 5kV eingesetzt. Die Proben wurden für 60 Senkungen mit Au/Pd bedampft. Bild 2 zeigt die Oberfläche der Werkstücks V4 und im Vergleich dazu zeigt Bild 3 die Vergleichsprobe V2. Überaschenderweise eindeutig kann hier der Fachmann erkennen, dass sich die sphärischen Partikel deutlich an der Oberfläche befinden und somit in der Lage sind, eine entsprechende Hydrophilierung des Filaments herbeizuführen, während das Vergleichsfilament V2 eine glatte Oberfläche aufweist. Dieselbe Erkenntnis gewinnt man bei Betrachtung des Querschnitts der beiden Proben (Bild 4 und 5).FIG. 1: Water vapor adsorption isotherms of the PP filaments described in Example 1 To characterize the distribution of the cellulose in the PP, the samples were subjected to an SEM analysis. For the investigation a device of the company Hitachi (S-4000 REM) with an acceleration voltage of 5kV was used. The samples were steamed for 60 drops with Au / Pd. Figure 2 shows the surface of the workpiece V4 and in comparison Figure 3 shows the comparison sample V2. Surprisingly, the person skilled in the art can clearly see that the spherical particles are clearly located on the surface and are therefore able to bring about a corresponding hydrophilization of the filament, while the comparison filament V2 has a smooth surface. The same knowledge is obtained by looking at the cross section of the two samples (Figures 4 and 5).

6/10 österreichisches Patentamt6/10 Austrian Patent Office

AT512 273 B1 2014-06-15 [0036] Ergänzend zu den REM-Aufnahmen wurden die Filamente aus V4 auch noch mittels 3D-Röntgencomputertomographie untersucht. Das verwendete Gerät war ein GE phoenix, x-ray nanotom 180NF. Das Filament wurde zur Fixierung um einen Glasstab gewickelt und mit einer sehr hohen Auflösung von 0,7 pm pro Voxel vermessen. Die weiteren Messparameter waren: U = 50kV, I = 450 μΑ, Tint = 1500ms bei einer Messdauer von 350min. Die Auswertung dieser Aufnahmen ergab das gleiche Bild wie die REM-Aufnahmen. Die Cellulosepartikel liegen vereinzelt vor und zwar bevorzugt in den Randregionen der Fasern.[0036] In addition to the SEM images, the filaments from V4 were also examined by means of 3D X-ray computer tomography. The device used was a GE phoenix, x-ray nanotome 180NF. The filament was wrapped around a glass rod for fixation and measured at a very high resolution of 0.7 pm per voxel. The other measurement parameters were: U = 50 kV, I = 450 μΑ, Tint = 1500 ms with a measurement duration of 350 min. The evaluation of these images gave the same picture as the SEM images. The cellulose particles are isolated and preferably in the edge regions of the fibers.

[0037] Des Weiteren wurde an den Proben die Saugfähigkeit nach GATS (Gravimetrie Absor-bancy Testing System) gemessen. Mit dem GATS-Meßgerät wird die Saugfähigkeit von Geweben, Gestricken und Vliesstoffen bestimmt. Bei diesem Test wird ohne Druckgefälle zwischen der Probe und dem Wasservorratsbehälter gemessen. Dadurch kann die natürliche Saugfähigkeit bestimmt werden. Verwendet wurde ein GATS der Firma M/K Systems Inc. 1. Waschen der Probe: • herkömmliche Haushaltswaschmaschine, 1 WaschzyklusFurthermore, the absorbency according to GATS (Gravimetric Absorbancy Testing System) was measured on the samples. The GATS gauge determines the absorbency of fabrics, knits and nonwovens. This test measures with no pressure drop between the sample and the water reservoir. This allows the natural absorbency to be determined. A GATS from M / K Systems Inc. was used. 1. Washing the sample: • conventional household washing machine, 1 wash cycle

• Temperatur: 60°C • Waschmittel: Fewa Color Gel 2. Trocknung • Tumblertrocknung • aufrollen auf Kartonrolle. 3. Klimatisierung: • 24 Stunden• Temperature: 60 ° C • Detergent: Fewa Color Gel 2. Drying • Tumble Drying • Roll up on cardboard roll. 3. Air conditioning: • 24 hours

• 55% rel. Luftfeuchte, 23 °C 4. Probenkörper: • 4 Probenstücke je 50mm Durchmesser (19,6 cm2). 5. Messvorgang: • Je Probe 3-fache Bestimmung • gemessen wird die Wasseraufnahme der Probe ohne hydrostatischen Druck • Messzeit 1800 sec [0038] Überraschenderweise zeigte sich auch in diesem Verfahren ein signifikanter Unterschied zwischen den Vergleichsfilamenten (V2) aus reinen Polymeren und den erfindungsgemäß produzierten Filamenten (V3 bzw. V4), dargestellt in Bild 6. Die erhöhte Wasseraufnahme sowie die reduzierte Zeit zur Erreichung derselben beweisen die Zugänglichkeit der erfindungsgemä- 7/10 österreichisches Patentamt AT512 273 B1 2014-06-15 ßen Filamente für Wasser und somit deren hydrophilen Charakter.• 55% rel. Humidity, 23 ° C 4. Specimen: • 4 specimens each 50mm diameter (19.6 cm2). 5. Measuring Procedure: • 3 times determination per sample • the water uptake of the sample is measured without hydrostatic pressure • measuring time 1800 sec Surprisingly, a significant difference between the comparison filaments (V2) of pure polymers and those according to the invention was also evident in this method The increased water absorption and the reduced time to reach the same prove the accessibility of the inventive filaments for water and thus their hydrophilic character.

Saugkapazität nach GATS j | j !Suction capacity according to GATS j | j!

— —«V2PPr«in - - - «V3PP-CP-2% - V4 PP-CR- - «V2PPr« in - - - «V3PP-CP-2% - V4 PP-CR

Bild 6: Saugkapazität nach GATS (Wasseraufnahme [g/g] gegen Zeit [sec]) [0039] Wasserrückhaltevermögen: [0040] Zusätzlich wurde das Wasserrückhaltevermögen (WRV) der Filamente bestimmt. Dazu wurde eine definierte Menge geschnittene Fasern in spezielle Zentrifugengläser (mit Ablauf für das Wasser) eingebracht und mit Wasser aufgeschlämmt. Danach wurde 15 Minuten bei 3000rpm abgeschleudert und die feuchten Fasern im Anschluss sofort gewogen. Die feuchten Fasern wurde 4h lang bei 105°C getrocknet und danach das Trockengewicht bestimmt. Die Berechnung des WRV erfolgte nach folgender Formel: WRV[%] = (mf-mt)/mt*100 (mf =Masse feucht, m, =Masse trocken) [0041] Die erhaltenen Werte sind in Tabelle 2 zusammengefasst:Figure 6: Suction capacity according to GATS (water absorption [g / g] versus time [sec]) Water retention capacity: In addition, the water retention capacity (WRV) of the filaments was determined. For this purpose, a defined amount cut fibers was placed in special centrifuge tubes (with drain for the water) and slurried with water. Thereafter, spin-off was carried out at 3000 rpm for 15 minutes and the damp fibers were weighed immediately afterwards. The wet fibers were dried at 105 ° C for 4 hours and then the dry weight was determined. The WRV was calculated according to the following formula: WRV [%] = (mf-mt) / mt * 100 (mf = mass wet, m, = dry mass) The values obtained are summarized in Table 2:

Probe WRV1 WRV2 WRV Mittelwert V2 (PP rein) 2,21 1,85 2,03 V3 (PP-CP -2%) 2,48 2,61 2,48 V4 (PP-CP -4%) 3,43 3,39 3,41Sample WRV1 WRV2 WRV Average V2 (PP pure) 2.21 1.85 2.03 V3 (PP-CP -2%) 2.48 2.61 2.48 V4 (PP-CP -4%) 3.43 3 , 39 3.41

Tabelle 2: Wasserrückhaltevermögen 8/10 österreichisches Patentamt AT512 273B1 2014-06-15 [0042] Sämtliche durchgeführte Untersuchungen und Analysen ergeben das gleiche Bild. Durch Einarbeiten der Cellulose Partikel in die Filamente erhöht sich deren Wasseraufnahmenkapazität deutlich und weiters zeigt sich, dass die gesamte eingebrachte Cellulose zugänglich ist. Da sie aber bereits mit den Filamenten mitversponnen wird (und nicht erst nachträglich aufgebracht), ist dieser Effekt auch permanent (waschstabil). 9/10Table 2: Water retention 8/10 Austrian Patent Office AT512 273B1 2014-06-15 All investigations and analyzes carried out give the same picture. By incorporating the cellulose particles in the filaments their water absorption capacity increases significantly and further shows that the entire introduced cellulose is accessible. Since it is already spun with the filaments (and not applied later), this effect is also permanent (wash stable). 9.10

Claims

Austrian Patent Office AT512 273B1 2014-06-15 Claims 1. A nonporous molded article of a composite material containing a per se hydrophobic synthetic polymer as a matrix material and cellulosic particles, characterized in that the cellulosic particles have an L / D ratio of 1: 1 to 1 4 and an average size measured by laser diffraction between 0.1 pm and 30 pm, preferably between 1 pm and 20 pm, and consist of cellulose-II regenerated cellulose.

2. Shaped body according to claim 1, characterized in that it has a fibrous shape.

3. Shaped body according to claim 1, characterized in that it has a flat shape.

4. Shaped body according to claim 1, characterized in that it has a three-dimensional shape.

5. Shaped body according to claim 1, whose printability or surface colorability is improved compared to the pure hydrophobic polymer,

6. Shaped body according to claim 1, whose moisture management compared to the pure hydrophobic polymer is improved.

7. Shaped body according to claim 1, wherein the inherently hydrophobic polymer from the class of materials containing thermoplastics, thermosets and elastomers is selected.

8. Shaped body according to claim 1, wherein the per se hydrophobic polymer is made from renewable raw materials.

9. Use of the shaped article according to claim 1 for the production of yarns, fabrics and textiles, in particular printable yarns, fabrics and textiles. For this no drawings 10/10