AT513761A1 - Nicht fibrillierendes, schwer entflammbares cellulosisches Flächengebilde, seine Verwendung und Verfahren für seine Herstellung - Google Patents

Abstract

Diese Erfindung betrifft ein schwer entflammbares Flächengebilde, das ausFR Lyocell hergestellt ist oder dieses umfasst und das durch Ausrüsten des Flächengebildes mit Harz hergestellt wird, gekennzeichnet durch einen Harzgehalt auf den FR-Lyoceii-Fasern, der höher ist, als er durch bekannte Verharzungsverfahren erzielt werden kann.

Description

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Nicht fibrillierendes, schwer entflammbares cellulosisches Flächengebilde. seine Verwendung und Verfahren für seine Herstellung

Diese Erfindung betrifft ein schwer entflammbares Flächengebilde, das aus 5 FR-Lyocell-Fasern hergestellt ist oder diese umfasst und das durch Ausrüsten des Flächengebildes mit Harz hergestellt wird, gekennzeichnet durch einen Harzgehalt auf den FR-Lyocell-Fasern, der höher ist, als er durch bekannte Verharzungsverfahren erzielt werden kann.

Stand der Technik 10 Textile Materialien unterscheiden sich erheblich in Bezug auf ihre Fähigkeit, Flammen zu widerstehen und somit darunterliegende Materialien zu schützen. Die meisten Flächengebilde, die aus Naturfasern und aus synthetischen Fasern hergestellt sind, brennen, wenn sie mit Flammen in Kontakt gebracht werden. Die Brenngeschwindigkeit und Entzündbarkeit werden in erster Linie 15 durch das chemische Wesen des Polymers, aus dem die Faser hergestellt ist, und die Struktur des Flächengebildes bestimmt. Viele Polymere, beispielsweise Cellulose, Polyester und Nylon, brennen ohne Weiteres. Die Brenngeschwindigkeit ist niedriger, je schwerer ein Flächengebilde ist. Wolle ist die am häufigsten anzutreffende Naturfaser, die bis zu einem gewissen 20 Grad Schwerentflammbarkeitseigenschaften aufweist - schwere

Flächengebilde aus Wolle brennen nicht ohne Weiteres und kommen seit langem in der Bekleidung von Feuerwehrleuten zum Einsatz.

Flächengebilde können, um sie schwer entflammbar zu machen, durch Aufbringen einer geeigneten Chemikalie auf das Flächengebilde behandelt 25 werden. Die ersten flammhemmend behandelten Flächengebilde bedienten sich anorganischer Salze wie Aluminiumhydroxid, Antimontrioxid und Boraten, um Baumwoll-Flächengebilde schwer entflammbar zu machen. Diese waren wirksam, jedoch nicht waschpermanent.

Organische phosphorhaltige Verbindungen, die entweder durch Aufpfropfen 30 oder Vernetzen auf die Baumwolle aufreagiert werden, sind dauerhafter und werden häufig verwendet. Zwei der führenden Markennamen sind Proban® 2 / 211

Lenzing AG, PL0539 • · · · · · • · · · · • · · · · • · · ·· • ··· · · • · · · und Pyrovatex®. Diese Ausrüstungen sind zwar dauerhaft, sie können jedoch durch Behandlungen mit aggressiven Chemikalien entfernt werden, und das Ausmaß der Ausrüstung verringert sich zusehends mit der Anzahl an Waschgängen. Das Aufbringen der Ausrüstung hat eine nachteilige 5 versteifende Wirkung auf das Flächengebilde. Flammhemmend ausgerüstete Baumwoll-Flächengebilde kommen für eine breite Vielfalt von Anwendungen zum Einsatz, bei denen erforderlich ist, dass sich das Flächengebilde nicht entzündet. Bei Kontakt mit Flammen brennen Flächengebilde dieses Typs nicht, verkohlen jedoch und werden hochgradig spröde und können 10 aufbrechen, wodurch die Haut des Trägers oder andere darunterliegende Materialien der Gefahr ausgesetzt werden.

Die ersten produzierten schwer entflammbaren cellulosischen Man-Made-Fasern wurden mittels des Viskoseprozesses hergestellt. Ein hochviskoses, flüssiges, schwer entflammbares Additiv wurde vor der Extrusion der Faser in 15 der Spinnlösung dispergiert. Die Flüssigkeit wurde durch physikalische Mittel in Form sehr kleiner Blasen in der Cellulose eingeschlossen. Das Ergebnis war als schwer entflammbare Faser wirksam, jedoch ließ sich das Additiv durch wiederholtes Waschen entfernen. Die Festigkeit der Faser verringerte sich proportional zu der Menge an eingeschlossenem Additiv. Das Additiv 20 wurde wegen Sicherheitsbedenken vom Markt genommen, und die Herstellung der Faser wurde eingestellt.

Eine verbesserte schwer entflammbare Viskosefaser kann durch Verwendung eines Festpigment-Flammschutzmittels hergestellt werden. Fasern dieses Typs werden als FR-Viskose bezeichnet. Das Pigment wird fein gemahlen 25 und vor der Extrusion der Faser mit der Spinnlösung vermischt. Das Ergebnis ist eine Dispersion des unlöslichen teilchenförmigen Additivs in der Faser. Die Festigkeit der Faser nimmt proportional zu der Menge an eingeschlossenem Additiv ab. Die gesamte Cellulose in der Faser enthält etwas Additiv, und das Additiv kann nicht durch Waschen oder normale Flächengebilde-Färbe- oder -30 Ausrüstverfahren entfernt werden. Somit ist das Ergebnis des Prozesses eine inhärent schwer entflammbare Faser. Eine gut bekannte Faser dieser Art ist Visil®, welche ein Silikapigment-Flammschutzmittel enthält. 3/212

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Eine weitere Verbesserung kann durch Einbinden des Festpigment-Flammschutzmittels in die Spinnlösung erzielt werden, die verwendet wird, um Modalfasern herzustellen. Der Modalprozess ist ein modifizierter Viskoseprozess, welcher dazu konzipiert ist, eine Faser mit höherer Festigkeit 5 und höherem Nassmodul als gewöhnliche Viskose herzustellen. Die resultierende Faser, welche das flammhemmende Pigment enthält, ist inhärent schwer entflammbar. Sie ist fester als die mittels des Viskoseprozesses hergestellte Faser und ergibt Flächengebilde mit höherer Festigkeit und besserer Stabilität. Fasern dieses Typs werden als FR-Modal 10 bezeichnet, wobei jedoch zu beachten ist, dass die Eigenschaften der Faser nicht der BISFA-Definition einer Modalfaser entsprechen. Bewährte flammhemmende Pigmente für diese Art von Fasern sind organische Phosphorverbindungen, und ein bevorzugtes Pigment ist Exolit® (2,2'-Oxybis[5,5-dimethyl-1,3,2-dioxaphosphorinan]2,2'-disulfid). 15 FR-Modal wird für gewöhnlich in einer Mischung mit anderen schwer entflammbaren Fasern verwendet, um Flächengebilde herzustellen, die eine Kombination aus den Eigenschaften der Fasern in Bezug auf Festigkeit und physikalisches Verhalten, gefälliges Aussehen, Komfort und physiologische Wirkungen auf den Träger aufweisen. FR-Modal wird nur selten in 20 hundertprozentiger Form in wenigen Anwendungen im Bekleidungsbereich angewandt, beispielsweise für metallisierte Flächengebilde oder Flächengebilde, die Mischungen aus zwei oder mehreren Garnen sind. Für sich allein ist seine Leistungsfähigkeit in vielerlei Hinsicht verglichen mit anderen Produkten unzulänglich. 25 Die als letztes eingeführte cellulosische Man-Made-Faser ist Lyocell. Sie wird mittels eines Lösemittelspinnverfahrens hergestellt. Das Lösemittel ist ein Aminoxid, welches nichttoxisch ist. In einer Mischung aus Aminoxid und Wasser wird eine Cellulosemaische zubereitet. Der Maische wird durch Verdampfen Wasser entzogen, und mit abnehmendem Wassergehalt wird die 30 Cellulose im Aminoxid gelöst, was eine Lösung ergibt, die über 80°C eine viskose Flüssigkeit ist. Durch Spinndüsenlöcher wird die Lösung in ein Wasserbad extrudiert. Das Lösemittel wird durch das Wasser verdünnt, und 4/2i3

Lenzing AG, PL0539 • · · · · · ··· ··· · · die Cellulose wird ausgefällt, um eine Faser zu bilden. Im Rest des Verfahrens wird die Faser gewaschen, um jegliches Aminoxid-Lösemittel zu entfernen, zu Stapelfasern geschnitten, mit einem Gleitmittel und Antistatikmittel ausgerüstet und dann getrocknet. 5 Das Aminoxid-Lösemittel wird im Werk in einem geschlossenen Kreislauf rezykliert. Rückgewinnungsraten größer 99,5% werden erzielt. Das Recycling des Additivs bedeutet, dass die Auswirkungen des Prozesses auf die Umwelt sehr gering sind. Es ist auch für die Wirtschaftlichkeit des Prozesses von wesentlicher Bedeutung. 10 Lyocell ist viel fester als Viskose und fester als Baumwolle, sowohl im nassen als auch im trockenen Zustand. Es findet in Bekleidung, Wohnungseinrichtungsgegenständen, Arbeitsbekleidung und Vliesstoffen Verwendung. Für über 90% der weltweiten Lyocell-Produktion zeichnet die Lenzing AG verantwortlich, und zwar unter Marke TENCEL®. 15 Die überlegenen Eigenschaften von Lyocell ermöglichen es, eine Version herzustellen, die ein eingebundenes Flammschutzmittel enthält und die verglichen mit FR-Viskose und FR-Modal überlegene Eigenschaften aufweist. Diese Version wird für die Zwecke dieser Erfindung FR-Lyocell genannt. Mit FR-Lyocell wird es möglich sein, Mischflächengebilde mit derzeit verfügbaren 20 Flächengebilden überlegenen Eigenschaften herzustellen, und es wird auch möglich sein, Flächengebilde mit 100% FR-Lyocell mit verglichen mit derzeit verfügbaren Flächengebilden verbessertem Komfort und verbesserten physiologischen Wirkungen herzustellen. FR-Lyocell ist Gegenstand der Patentanmeldung WO 2012/083318. 25 FR-Lyocell-Fasern, wie sie in WO 2012/083318 beschrieben werden, werden unter Verwendung eines Flammschutzmittels hergestellt, welches ein Feststoffkondensat ist, das aus den im Proban-Prozess verwendeten Reaktionsteilnehmern zubereitet wird. Das Kondensat wird in Teilchen von etwa 1 Mikrometer Größe fein zermahlen und dann in die viskose flüssige 30 Lösung, die verwendet wird, um die Lyocell-Faser herzustellen, während ihrer Zubereitung gemischt. In der getrockneten fertigen Faser ist jedes Teilchen 5/214

Lenzing AG, PL0539 • ·· ·· · ··· · · · · · ······· ··· des Flammschutzmittels vollständig von Cellulose umgeben. Bei normaler Textilverarbeitung und Verwendung kann es nicht aus der Faser entfernt werden, da es unlöslich und in der Faser eingeschlossen ist.

Fachkundigen im Textilsektor, die Flächengebilde aus Lyocell hergestellt 5 haben, ist bestens bekannt, dass es erforderlich ist, während seiner

Verarbeitung Maßnahmen zu ergreifen, um ein Fibrillieren der Faser an der Oberfläche des Flächengebildes zu verhindern oder zu regulieren. Das Fibrillieren ist ein Phänomen, bei dem sich die einzelnen Fasern an der Oberfläche eines Flächengebildes aufspalten, um Fibrillen zu bilden, die 10 parallel zu der Achse der Faser verlaufen und für gewöhnlich an einem Ende an der Faser befestigt sind. Fibrillieren wird für gewöhnlich durch Nassabrieb der Oberfläche des Flächengebildes und von Fasern, die von der Oberfläche des Flächengebildes vorstehen, während der Textilverarbeitung oder beim Waschen des Flächengebildes verursacht. Fibrillieren an der Oberfläche des 15 Flächengebildes ist auf Abrieb der Fasern an den exponiertesten Stellen des

Flächengebildes zurückzuführen. Dies führt zu einem Bruch in den Cellulosekristalliten in der Faser an oder knapp unter der Oberfläche. Durch weiteren Abrieb werden Cellulosefibrillen von dem Körper der Faser weggeschält, welche an einem der Enden der jeweiligen Fibrille an der Faser 20 befestigt bleiben. Das Fibrillieren von Fasern, die von der Oberfläche des Flächengebildes vorstehen, wird durch mechanische Einwirkung und Abrieb verursacht, welche bewirken, dass das freie Ende der Faser in Fibrillen gespalten wird. Für gewöhnlich weist eine Lyocellfaser einen Durchmesser von 12 Mikrometer 25 auf. Fibrillen, die durch den beschriebenen Prozess entstehen, weisen für gewöhnlich einen Durchmesser von 1 Mikrometer auf. Aufgrund der großen Zunahme des Oberflächeninhalts beim Auftreten von Fibrillieren kommt es überall dort, wo Fibrillation vorliegt, zu einer Zunahme des Ausmaßes von spektraler Reflexion von der Oberfläche des Flächengebildes. Das 30 Flächengebilde mutet weißer an; Farben sind gedämpft. In vielen Fällen weist die Oberfläche des Flächengebildes je nach dem Ausmaß der mechanischen Einwirkung, dem der jeweilige Bereich ausgesetzt wurde, ein variables 6/215

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Erscheinungsbild auf. Dort, wo das Flächengebilde während des Verarbeitens gefaltet wird, wird das Maß an Fibrillierung erhöht und ergibt weiße Linien an der Oberfläche des Flächengebildes.

Fibrillierung kann bei Textilien für die Bekleidungsindustrie ein 5 erstrebenswerter Effekt sein, vorausgesetzt, dass sie unter kontrollierten Bedingungen erfolgt und vorder Verwendung des Flächengebildes stabilisiert wird. Sie kann genutzt werden, um dem Flächengebilde einen Pfirsichgriff zu verleihen. In diesem Fall werden die Fasern, welche von der Oberfläche des Flächengebildes vorstehen, entfernt, entweder ehe es zu einer Fibrillierung 10 kommt oder während des Prozesses. Es gibt mehrere Verfahren, mittels welcher diese vorstehenden Oberflächenfasern entfernt werden können, unter anderem das Sengen des Flächengebildes, das Enzymbehandeln des Flächengebildes mittels eines Cellulaseenzyms und das Verspröden der Oberflächenfasern durch chemische Behandlung gefolgt von mechanischer 15 Einwirkung.

Allerdings ist bei vielen Anwendungen eine saubere Oberfläche des Flächengebildes sehr wünschenswert. Dies kann bei einem Lyocell-Flächengebilde durch Vernetzen der Cellulose in der Faser erreicht werden. Das Vernetzen erhöht die Bindung zwischen Cellulosemolekülen in der Faser 20 und verhindert die Entstehung von Fibrillen durch den oben beschriebenen Abschäleffekt, auch wenn die Oberfläche der Faser durch Nassabrieb beschädigt wurde. Das Vernetzen kann während der Faserherstellung oder durch Harzausrüsten des Flächengebildes erfolgen. Manche reaktive Färbemittel weisen mehrere Funktionen auf und sind demnach imstande, die 25 Cellulosemoleküle zu vernetzen und somit Fibrillierung zu verhindern, wenn sie verwendet werden, um das Flächengebilde zu färben.

Beispiele für Lyocell-Fasern, die während der Herstellung vernetzt werden, sind Tencel A100® und Tencel LF®, welche beide von der Lenzing AG hergestellt werden. Ein Beispiel für ein Vernetzungsharz, das zur Verwendung 30 auf Flächengebilden konzipiert wurde, ist i

Dimethyloldihydroxyethylenharnstoff, der beispielsweise als Fixapret CPL, hergestellt von der BASF AG, vertrieben wird. 7 / 216

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Ein Vernetzungsharz wird auf ein Flächengebilde in Form eines Vorkondensats, das mit einem Katalysator und Weichmachern gemischt ist, aufgebracht. Bei einem gut bekannten Verfahren, dem Trockenvernetzungsverfahren, wird das Flächengebilde getrocknet und dann 5 auf etwa 180°C erhitzt, und das Vorkondensat reagiert mit den

Cellulosemolekülen in der Faser. Jedes Molekül des Vorkondensats verbindet sich mit mehr als einer Reaktionsstelle auf den Cellulosemolekülen und bildet infolgedessen eine Brücke zwischen benachbarten Cellulosemolekülen. Die Reaktion wird durch das Vorhandensein des sauren Katalysators angestoßen 10 und beschleunigt. Die Aushärtezeit beträgt für gewöhnlich 30 bis 60

Sekunden.

In einem korrekt vernetzten Flächengebilde kommt es zu keiner Fibrillierung der Fasern. Die Oberfläche der Fasern und des Flächengebildes bleiben fibrillenfrei. Das Flächengebilde wird keinerlei Weißfärbung der Oberfläche 15 oder Dämpfung von Farben aufweisen. Es wird einen glatten, sauberen Griff ohne jeglichen oben beschriebenen Pfirsichgriff aufweisen. Von Flächengebilden, die für Schutzbekleidung und ähnliche Anwendungen verwendet werden, wird für gewöhnlich erwartet, dass sie diese Eigenschaften aufweisen. 20 Es gibt viele verschiedene Verfahren zum Aufreagieren eines

Vernetzungsharzes auf ein cellulosisches Flächengebilde, welche sich in der erforderlichen Temperatur und den erforderlichen Zeiten, der auf das Flächengebilde aufgebrachten Harzmenge, der Art und Menge des verwendeten Katalysators und in den verwendeten Weichmachern 25 unterscheiden. Bei einem Verfahren, dem Feuchtvernetzungsverfahren, wird nach dem Aufbringen der Vorkondensatmischung auf das Flächengebilde das Flächengebilde nicht getrocknet und es kann 24 Stunden oder länger bei Umgebungstemperatur aushärten.

Versuche, ein Flächengebilde aus FR-Lyocell mittels herkömmlicher 30 Verfahren zum Auftrag und Aushärten eines Harzes zu vernetzen, um Fibrillieren während der Verarbeitung und des Waschens zu verhindern, waren nicht von Erfolg gekrönt. An der Oberfläche des Flächengebildes kam 8/217

Lenzing AG, PL0539 • · · · · · · · · · · · • ·i · t · ··· ···· · · ··· es zu Pilling und Weißfärbung. An der Oberfläche waren weiße Streifen vorhanden. Eine mikroskopische Untersuchung zeigte, dass die Oberfläche des Flächengebildes umfangreiche Fibrillierung aufwies, die von Bereich zu Bereich unterschiedlich ausgeprägt war. Die Fibrillierung nahm zu, wenn das 5 Flächengebilde gewaschen wurde.

Aufgabe

Wenn FR-Lyocell-Fasern in Schutzbekleidung und ähnlichen Anwendungen verwendet werden sollen, bei denen aus den Fasern hergestellte 10 Flächengebilde verwendet werden, um Kleidungsstücke herzustellen, die gewaschen werden, so ist es wesentlich, einen Weg zu bestimmen, der es ermöglicht, das Auftreten von Fibrillieren an der Oberfläche des Flächengebildes zu verhindern oder zu regulieren. 15 Beschreibung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine nicht fibrillierende FR-Lyocell-Faser, die zur Verwendung in Flächengebilden für Schutzbekleidung und ähnliche Anwendungen geeignet ist und die in der Industriewäsche mit hervorragender Widerstandsfähigkeit gegenüber hochgradig aggressiven 20 Wäschereibedingungen waschfähig ist, sowie ein Verfahren zu deren

Herstellung bereitzustellen. Dieses schwer entflammbare Flächengebilde, das aus FR-Lyocell hergestellt ist oder dieses umfasst und das durch Ausrüsten des Flächengebildes mit Harz produziert wird, ist durch einen Harzgehalt auf den FR-Lyocell-Fasern gekennzeichnet, der mindestens 1,5 Gew.-% Harz 25 bezogen auf den Cellulosegehalt beträgt. Flächengebilde dieses Typs eröffnen ein breiteres Nutzungsspektrum in Bereichen wie Polsterungen, Wohnungseinrichtungsgegenstände, Nachtbekleidung für Kinder und in jedweden anderen Bereichen, in denen der Schutz des Benutzers des Flächengebildes oder von Sacheigentum vor Kontakt mit Flammen 30 erforderlich ist. 9/21,

Lenzing AG, PL0539 • · · ··«· · · i ·· • ♦ · · · ·· ···· · ««**····#· Für die Zwecke dieser Erfindung umfasst der Begriff "Faser" stets Stapelfasern sowie - sofern anwendbar - Endlosfilamente.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Flächengebilde ein Gewebe sein. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das 5 Flächengebilde ein Gestrick oder Gewirk sein, das mittels eines beliebigen Verfahrens aus der Gruppe umfassend Flachstricken, Rundstricken, Kettenwirken oder jedwedes andere Strick- bzw. Wirkverfahren hergestellt wird. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Flächengebilde ein Vliesstoff sein, der mittels eines beliebigen zur Verfügung 10 stehenden Verfahrens umfassend Luftlegen, Nasslegen, Spinnlegen,

Vernadeln eines kardierten oder Airlaid-Vlieses, Wasserstrahlverfestigen oder jedwedes andere Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffes aus Fasern hergestellt wird. Spinn- oder Endlosfilamentgarne, die zur Gänze oder zum Teil aus FR-Lyocell oder einem beliebigen anderen Fasertyp hergestellt 15 werden, können in ein derartiges Vlies eingebunden werden oder einen wesentlichen Teil davon bilden.

In einem erfindungsgemäßen schwer entflammbaren Flächengebilde kann das FR-Lyocell mit einer oder mehreren anderen Textilfasern, die ausgewählt werden aus der Gruppe umfassend andere FR-Fasern wie Metaaramid, 20 Paraaramid, Modacryl, PBI, FR-Modal, FR-Viskose und jedwede anderen FR-Fasern, und/oder mit anderen Nicht-FR-Fasern umfassend Baumwolle, Wolle, Seide, Leinen, Nicht-FR-Lyocell, Nicht-FR-Modal, Nicht-FR-Viskose, Nylon, Acryl und Polyester gemischt werden. Natürlich muss jede Mischung geprüft werden, um sicherzustellen, dass es damit möglich ist, ein Flächengebilde mit 25 dem für die vorgesehene Anwendung erforderlichen Flammbarkeitsverhalten herzustellen.

Das Produkt dieser Erfindung ist demzufolge ein Flächengebilde, welches zur Gänze aus FR-Lyocell hergestellt ist oder einen Anteil FR-Lyocell enthält und in seinen fertigen Zustand verarbeitet werden kann, ohne dass es zum 30 Fibrillieren der Oberfläche kommt, und welches verwendet werden kann, um Kleidungsstücke herzustellen, die ohne Auftreten von Fibrillieren waschfähig sind. 10/21.j

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Eine Faser, ein Filament, ein Garn, ein Flächengebilde oder ein Kleidungsstück, welche mittels der oben beschriebenen Lösung des Fibrillierproblems hergestellt wurden, fallen in den Rahmen der Erfindung dieses Patents.

5 Das FR-Additiv, welches verwendet wird, um FR-Lyocell wie in WO 2012/083318 beschrieben herzustellen, ist ein oxidiertes Kondensat eines Tetrakishydroxyalkylphosphoniumsalzes mit Ammoniak und/oder einer stickstoffhaltigen Verbindung, welche eine oder mehrere Amingruppen enthält. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass durch Reduzieren oder 10 Neutralisieren der Alkalität des FR-Additivs die Vernetzung der FR-Lyocell-

Faser oder des FR-Lyocell-Filaments erheblich verbessert werden kann, bis zum dem Ausmaß, das für die oben beschriebenen Zwecke benötigt wird.

Es wurden mehrere konkrete Ausführungsformen dieser Erfindung gefunden: 1) Spülen des Flächengebildes in einem sauren Bad vor dem Aufbringen des 15 Vernetzungsharzes; daher umfasst eine bevorzugte Ausführungsform der

Erfindung ein Verfahren zum Harzausrüsten eines schwer entflammbaren Flächengebildes, das aus FR-Lyocell hergestellt ist oder dieses umfasst, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Spülen des Flächengebildes mit einem sauren Bad vor der Harzausrüstung. Bei einer besonders 20 bevorzugten Ausführungsform enthält das saure Bad 0,1 g/l bis 2,0 g/l Essigsäure in Wasser. 2) Erhöhen der Menge an Katalysator in der Lösung, die auf das Flächengebilde aufgebracht wird, auf ein Maß, auf dem der Katalysator wirksam ist, auch wenn es zu etwas Verbinden mit dem FR-Additiv kommt; 25 daher umfasst eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum Harzausrüsten eines schwer entflammbaren Flächengebildes, das aus FR-Lyocell hergestellt ist oder dieses umfasst, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Erhöhen der Katalysatorkonzentration in der Harzlösung auf das 1,2 bis 5-fache des normal verwendeten Niveaus, 30 welches von dem Harzhersteller empfohlen wird. Bei einer besonders 11 / 210

Lenzing AG, PL0539 : :: :: : • · · · · · · · · ·«···· · ··· bevorzugten Ausführungsform ist der Katalysator Magnesiumchloridhexahydrat in einer Konzentration von 15 bis 50 g/l. 3) Einbinden eines Puffermittels in die Lösung, die auf das Flächengebilde aufgebracht wird; daher umfasst eine andere bevorzugte Ausführungsform 5 der Erfindung ein Verfahren zum Harzausrüsten eines schwer entflammbaren Flächengebildes, das aus FR-Lyocell hergestellt ist oder dieses umfasst, wobei das Verfahren durch Zusetzen einer sauren Pufferkomponente zu dem Harzbad, welches auf das Flächengebilde aufgebracht wird, gekennzeichnet ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die saure 10 Pufferkomponente Zitronensäure, und der pH-Wert des resultierenden getrockneten, nicht ausgehärteten Flächengebildes ist kleiner als 6.

Fachkundigen in den Bereichen Chemie und Textilien wird klar sein, dass jedwedes Verfahren zum Reduzieren oder Neutralisieren der Alkalität des FR-Additivs dasselbe Ergebnis wie die drei angeführten Verfahren erzielen wird. 15 Alle Verfahren zum Erzielen dieses Ergebnisses sollen als in den Rahmen dieses Patents fallend betrachtet werden.

Eine Behandlung mit einem sauren Bad, welche auch als saure Spülung bezeichnet werden kann, kann zweckmäßig in einer Jigger-Färbemaschine durchgeführt werden. Dieselbe Maschine kann verwendet werden, um das 20 Flächengebilde vor dem Spülen des Flächengebildes mit der sauren Spülung durchzuspülen und zu entschlichten. Die verwendete Standardbehandlung war, mit einer 1 g/l-Lösung von 60%iger Essigsäure 10 Minuten bei 40°C zu spülen. Die Wirkung dieser Behandlung auf ein 100%-iges Tencel-Lyocell-Flächengebilde war eine Reduktion des pH-Wertes des Flächengebildes von 25 8,1 für ein nur entschlichtetes und durchgespültes Flächengebilde auf 5,63 nach der sauren Spülung. Die Wirkung dieser Behandlung auf ein 100%-iges Tencel-FR-Lyocell-Flächengebilde war eine Reduktion des pH-Wertes des Flächengebildes von 8,1 für ein nur entschlichtetes und durchgespültes Flächengebilde auf 4,78 nach der sauren Spülung. 30 Normalerweise wird, wenn ein Flächengebilde wie beschrieben einer sauren Spülung unterzogen wird, dieses dann mit Wasser gewaschen, um jedwede 12/21-,

Lenzing AG, PL0539 • · · · · ·· · · ·· · • · · · ·· · · · ··« * · # ·· · ··· · o * · · ·*···· · ·«· überschüssige Säure aus dem Flächengebilde zu entfernen, ehe dieses getrocknet wird. Bei FR-Lyocell wurde festgestellt, dass Trocknen des Flächengebildes ohne Durchführung einer Spülung mit Wasser ein besseres Ergebnis beim Verhindern der Inaktivierung des sauren Katalysators während 5 des Harzausrüstens erbringt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das

Entfernen der Säure aus dem Flächengebilde ermöglicht, dass das FR-Additiv in seinen alkalischen Zustand zurückkehrt und es in weiterer Folge während des Harzausrüstungsvorgangs den sauren Katalysator inaktivieren würde.

Das Erhöhen der Menge an Katalysator in der Harzausrüstungsformel kann 10 auch als Möglichkeit dazu dienen, die durch das FR-Additiv bewirkte saure Inaktivierung zu überwinden. Katalysatoren, die beim Harzausrüsten verwendet werden, sind gemeinhin Lewissäuren. Ein derartiger Katalysator ist Magnesiumchlorid. Wenn dieses auf die Temperaturen erhitzt wird, die verwendet werden, um ein Harz beim Harzausrüsten auszuhärten, zersetzt es 15 sich und ergibt Salzsäure, bei welcher es sich um die Chemikalie handelt, welche die Vernetzungsreaktion katalysiert. Die Menge an erzeugter Salzsäure ist proportional zu der Menge an Magnesiumchlorid auf dem Flächengebilde. Durch Erhöhen der Menge an Magnesiumchlorid, welche der Harzausrüstungsformel zugesetzt wird, wird auch die Menge an erzeugter 20 Salzsäure erhöht. Auf dem richtigen Niveau wird ausreichend Salzsäure erzeugt, so dass, wenn etwas davon durch das FR-Additiv inaktiviert wird, immer noch genug verfügbar ist, um die Vernetzungsreaktion wirksam zu katalysieren. Es sollte festgehalten werden, dass ein zu großer Überschuss an Magnesiumchlorid zum Abbau der Cellulose in den Fasern führen kann 25 und demnach vermieden werden sollte.

Das dritte Verfahren des Überwindens der Inaktivierung des Harzausrüstungskatalysators durch das FR-Additiv ist, der Lösung, die auf das Flächengebilde aufgebracht wird, ein Puffersystem zuzusetzen. Ein Puffersystem hält den pH-Wert der Lösung auf einem gewünschten Niveau 30 über einen Bereich von Zugaben von Säuren oder Basen. Wird ein saures Puffermittel wie Zitronensäure oder Essigsäure der aufgebrachten Lösung zugegeben und das Flächengebilde getrocknet, so wird dieses einen sauren 13 / 212

Lenzing AG, PL0539 : :: :: : ·..· ·♦···· · · · · pH-Wert aufrecht erhalten, bis der Stoff während des Aushärtens des Harzes erhitzt wird. Die auf diese Weise durch den Katalysator erzeugte Säure wird durch das FR-Additiv nicht inaktiviert, sondern wird zur Verfügung stehen, um die Vernetzungsreaktion zu katalysieren. 5 Die Wahl des Verfahrens zum Verhindern der Inaktivierung des Katalysators erfolgt unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit, der Bauform der Geräte, die verwendet werden, um die Harzausrüstung aufzubringen und auszuhärten, der Verfügbarkeit der Chemikalien und der Auswirkungen auf das Erscheinungsbild und die physikalischen Eigenschaften des hergestellten 10 Flächengebildes. Ein fachkundiger Textilausrüster wird den gewählten Lösungsansatz in einem kleinen Maßstab testen, um sicherzustellen, dass das gewünschte Ergebnis erzielt wird.

Die drei beschriebenen Verfahren zielen allesamt darauf ab, die Aufgabe dieses Patents zu realisieren, die da ist, die Inaktivierung des Katalysators 15 durch das FR-Additiv zu verhindern, so dass das Flächengebilde während der Harzausrüstung vernetzt werden kann. Jedwedes andere Verfahren, welches dieselbe Aufgabe realisiert, fällt ebenfalls in den Rahmen dieses Patents.

Das Verfahren zum Herstellen des Produkts der Erfindung umfasst den Schritt des Vernetzens der Cellulose in der FR-Lyocell-Faser, um Fibrillieren 20 während des Gebrauchs und des Waschens zu verhindern. Der gesamte Prozess des Umwandeins der FR-Lyocell-Faser in ein fertiges verwendbares Flächengebilde kann viele andere Schritte vor und nach der Harzausrüstung umfassen. Jedwede Kombination aus normalen Textilprozessen, welche eine Behandlung umfasst, um die Inaktivierung des sauren Katalysators, der beim 25 Harzausrüsten verwendet wird, zu verhindern, ist ebenfalls Gegenstand dieses Patents. Die Vernetzung der Cellulose erfolgt vorzugsweise auf Flächengebilden, kann jedoch auch auf Fasern, Garnen oder Filamentgarnen erfolgen, ehe das Flächengebilde hergestellt wird.

Aus dem Flächengebilde hergestellte Kleidungsstücke sind ebenfalls 30 Produkte der Erfindung. Das Produkt der Erfindung kann für die Herstellung aller Typen von Kleidungsstücken verwendet werden, die getragen werden, 14 / 213 5

Lenzing AG, PL0539 • • • · • • • · • · • • • • « «· • » • · • • • ·· ) • · · • ♦ • • • • • • · • · ·· ·· • · • · falls die Möglichkeit des unbeabsichtigten Kontakts mit Flammen besteht. Es kann verwendet werden für Jacken, Mäntel, Hosen, Schutzanzüge, Overalls, Hemden, Sweater und Pullover, Sweatshirts, T-Shirts, Nachtbekleidung für Kinder, Nachtbekleidung für Erwachsene, Socken, Schürzen, Handschuhe und Schutzhandschuhe, Kapuzen für den Kopfschutz, andere Kopfbedeckungen und jedwedes andere Kleidungsstück, das getragen werden kann, falls die Möglichkeit des unbeabsichtigten Kontakts mit Flammen oder einer anderen Zündquelle besteht.

Andere Gegenstände, die aus dem Flächengebilde hergestellt werden, sind 10 ebenfalls Produkte der Erfindung. Dazu zählen Gegenstände, die unbeabsichtigt Flammen oder anderen Zündquellen ausgesetzt sein können, wie Schuh- und Stiefelkomponenten, Schweißschirme, Brandschutzvorhänge, Zelte, Schlafsäcke, Planen, Filter, Zwischenfutter, Beschichtungssubstrate, Wischtücher, Reinigungstücher, Wegwerfkleidung oder kurzlebige Kleidung, 15 Polsterungs- und Sperrschichten für Polstermöbel und jedwede anderen ähnlichen Gegenstände, die zur Gänze oder zum Teil aus Flächengebilden hergestellt sind.

Daher umfasst die Erfindung die Verwendung des oben beschriebenen Flächengebildes zur Herstellung von Gegenständen, die unbeabsichtigt 20 Flammen oder anderen Zündquellen ausgesetzt werden können. Derartige Gegenstände können Kleidungsstücke sein, die getragen werden, falls die Möglichkeit des unbeabsichtigten Kontakts mit Flammen oder anderen Zündquellen besteht, beispielsweise Jacken, Mäntel, Hosen, Schutzanzüge, Overalls, Hemden, Sweater und Pullover, Sweatshirts, T-Shirts, 25 Nachtbekleidung für Kinder, Nachtbekleidung für Erwachsene, Socken, Schürzen, Handschuhe und Schutzhandschuhe, Kapuzen als Kopfschutz, andere Kopfbedeckungen, und jedwede anderen Kleidungsstücke, die getragen werden können, falls die Möglichkeit des unbeabsichtigten Kontakts mit Flammen oder anderen Zündquellen besteht, sowie Schuh- und 30 Stiefelkomponenten, Schweißschirme, Brandschutzvorhänge, Zelte, Polsterungen, Wohnungsmobiliar einschließlich Vorhänge, Schlafsäcke, Planen, Filter, Zwischenfutter, Beschichtungssubstrate, Wischtücher, 15/214

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Reinigungstücher, Wegwerfkleidung oder kurzlebige Kleidung, Polsterungsund Sperrschichten für Polstermöbel und jedwede anderen ähnlichen Gegenstände, die zur Gänze oder zum Teil aus Flächengebilden hergestellt sind.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen veranschaulicht. Diese Beispiele schränken den Umfang der Erfindung auf keinerlei Weise ein.

Beispiele

Beispiel 1 (Verqleichsbeispiel)

Ein 1/30s Ne-Garn wurde aus FR-Lyocell-Fasern hergestellt, die wie in der Patentanmeldung WO 2012/083318 beschrieben gefertigt wurden. Die Garne wurden gewebt, um ein Flächengebilde mit einer 2x1-Köperkonstruktion mit einem Gewicht von 200 gsm zu ergeben. Die Garne waren davor mittels Küpenfarbstoffen gefärbt worden.

Das Flächengebilde wurde dann mit 75% Aufnahme geklotzt in: 40g/l Knittex FEL (modifiziertem DMDHEU-Harz von Huntsman), 12g/l Magnesiumchloridhexahydrat, 30g/l Perisoft GS (Silikon-Mikroemulsion von Dr Petry), 2g/l Kieralon JET (Netzmittel von BASF). Dann wurde das Flächengebilde bei 120°C spannrahmengetrocknet, und das Harz wurde dann auf dem Spannrahmen 45 Sekunden lang bei 170°C ausgehärtet. Das Flächengebilde wurde dann 5 Mal in einer Haushaltswaschmaschine bei 60°C unter Anwendung der Empfehlungen des Maschinenherstellers gewaschen. Das gewaschene Flächengebilde wurde in einem Haushaltswäschetrockner getrocknet.

Dann wurde das Flächengebilde auf dessen Oberflächenruhe untersucht. Die Oberfläche des Flächengebildes zeigt klare Anzeichen von "Frosting" oder Weißfärbung, die unregelmäßig über die Oberfläche verteilt waren. Diese Art von Frosting ist ein klares Anzeichen für Fibrillierung der Fasern an der 16/21 i5

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Oberfläche des Flächengebildes. Ein Flächengebilde, welches unkontrollierte Fibrillierung aufweist, ist wohl kaum kommerziell verwertbar.

Beispiel 2

Ein 2x1-Köperflächengebilde mit einem Gewicht von 200gsm, welches dem in Beispiel 1 verwendeten Ausgangsflächengebilde entsprach, wurde aus Garnen, die zuvor küpengefärbt worden waren, gewebt.

Das hergestellte Flächengebilde wurde dann auf einem Jigger wie folgt behandelt: Behandeln des Flächengebildes 1 g/l Essigsäure (60%) bei 40°C 10 Minuten lang oder während mindestens zwei Läufen oder Betriebszyklen der Färbemaschine. Das Flächengebilde wurde nicht gespült und wurde auf einem Rahmentrockner getrocknet., Dann wurde das Flächengebilde mit 75% Aufnahme geklotzt in: 40g/l Knittex FEL (modifiziertem DMDHEU-Harz von Huntsman), 12g/l Magnesiumchloridhexahydrat, 30g/l Perisoft GS (Silikon-Mikroemulsion von Dr Petry), 2g/l Kieralon JET (Netzmittel von BASF). Dann wurde das Flächengebilde bei 120°C spannrahmengetrocknet, und das Harz wurde dann auf dem Spannrahmen 45 Sekunden lang bei 170°C ausgehärtet. Das Flächengebilde wurde dann 25 Mal in einer Haushaltswaschmaschine bei 60°C unter Anwendung der Empfehlungen des Maschinenherstellers gewaschen. Nach jeweils 5 Wäschen wurde das Flächengebilde überprüft.

Das gewaschene Flächengebilde wurde in einem Haushaltswäschetrockner getrocknet.

Bei jeder Überprüfung während des Waschprozesses wies das Flächengebilde ein helles, klares Erscheinungsbild ohne Anzeichen auf "Frosting" oder Weißfärbung auf. Daraus war zu erkennen, dass die Faser in dem Flächengebilde während der 25 Waschzyklen nicht fibrillierte und das Waschverhalten aufwies, welches für die kommerzielle Nutzung erforderlich wäre.

Beispiel 3 17/21 iö ·· «· • · · · • · · · * · · « · · ♦ «« ·· ·· • · • · • • » • 4 O • · • · ·· ·· ·· • · · · · » · · «· ♦ ♦ · · ·· ··

Lenzing AG, PL0539

Das in Beispiel 1 oben hergestellte Flächengebilde wurde mittels eines Nassvernetzungsverfahrens wie unten beschrieben ausgerüstet:

Das Flächengebilde wurde mit 80% Nassaufnahme geklotzt in: 250g/l Fixapret CPN (DMDHEU-Harz von BASF), 50ml/l Schwefelsäure (98%), um 5 einen pH-Wert kleiner als 1 zu ergeben. Das nasse Flächengebilde wurde auf einem A-Rahmen aufgerollt und mit Polyethylen überzogen, verpackt und langsam 22 Stunden lang bei Raumtemperatur gedreht. Dann wurde das Flächengebilde entfernt und unter Verwendung der folgenden Reihenfolge von Waschflüssigkeiten gewaschen: Kaltwasser, 10g/I Natriumkarbonat auf 10 50°C, 2g/l Natriumkarbonat, 2g/l Waschmittel auf 50°C, Heißwasser auf 60°C,

Kaltwasser. Abschließend wurde das Flächengebilde auf dem Spannrahmen getrocknet. Das Flächengebilde wurde wie in Beispiel 2 beschrieben 25 Mal gewaschen. Nach jeweils 5 Wäschen wurde es überprüft. Das gewaschene Flächengebilde wurde in einem Wäschetrockner getrocknet. 15 Bei jeder Überprüfung während des Waschprozesses wies das

Flächengebilde ein helles, klares Erscheinungsbild ohne Anzeichen auf "Frosting" oder Weißfärbung auf. Daraus war zu erkennen, dass die Faser in dem Flächengebilde während der 25 Waschzyklen nicht fibrillierte und das Waschverhalten aufwies, welches für die kommerzielle Nutzung erforderlich 20 wäre. 18/21 ! 7

Claims (12)

1. Lenzing AG, PL0539 Ansprüche • ♦ t · ·· • · • · • · • · • · • · • * · • · ·· • · • • • · • * m · • · • · • · • ·· ·· • · ·· • « ·· • ♦ • · · * ♦ * · • · 1. Schwer entflammbares Flächengebilde, das aus FR-Lyocell-Fasern hergestellt ist oder diese umfasst und durch Harzausrüsten des Flächengebildes hergestellt wird, gekennzeichnet durch einen 5 Harzgehalt auf den FR-Lyocell-Fasern von mindestens 1,5 Gewichtsprozent Harz bezogen auf den Cellulosegehalt.
2. 2. Schwer entflammbares Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei das Flächengebilde ein Gewebe ist.
3. 3. Schwer entflammbares Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei das 10 Flächengebilde ein Gestrick oder Gewirk ist, das mittels eines beliebigen Verfahrens aus der Gruppe umfassend Flachstricken, Rundstricken, Kettenwirken oder eines beliebigen anderen Strick- bzw. Wirkverfahrens hergestellt wird.
4. 4. Schwer entflammbares Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei das 15 Flächengebilde ein Vliesstoff ist, der mittels eines beliebigen Verfahrens aus der Gruppe umfassend Luftlegen, Nasslegen, Spinnlegen, Vernadeln eines kardierten oder Airlaid-Vlieses, Wasserstrahlverfestigen oder eines beliebigen anderen Verfahrens zum Herstellen eines Vliesstoffes hergestellt wird.
5. 5. Schwer entflammbares Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei die FR- Lyocell-Fasern gemischt sind mit einer oder mehreren anderen Textilfasern, die ausgewählt werden aus der Gruppe umfassend Metaaramid, Paraaramid, Modacryl, PBI, Baumwolle, Wolle, Seide, Leinen, FR-Modal, FR-Viskose, Nicht-FR-Lyocell, Nicht-FR-Modal, 25 Nicht-FR-Viskose, Nylon, Acryl und Polyester.
6. 6. Verfahren zum Harzausrüsten eines schwer entflammbaren Flächengebildes, das aus FR-Lyocell-Fasern hergestellt ist oder diese umfasst, wobei das Verfahren durch Spülen des Flächengebildes mit einem Säurebad vor dem Harzausrüsten gekennzeichnet ist.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Säurebad 0,1 g/l bis 2,0 g/l Essigsäure in Wasser ist.
8. 8. Verfahren zum Harzausrüsten eines schwer entflammbaren Flächengebildes, das aus FR-Lyocell-Fasern hergestellt ist oder diese 19 / 218 Lenzing AG, PL0539 ·· ·· ·· ·· ·« * · · · · · t · · < • · · · ·· · ·· | • · » tf · * · · * · · · « « *· ·· ·· « ·« ► « ·· umfasst, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Erhöhen der Konzentration des Katalysators in der aufgebrachten Harzlösung auf das 1,2- bis 5-fache des vom Harzhersteller empfohlenen für gewöhnlich verwendeten Pegels.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Katalysator Magnesiumchloridhexahydrat in einer Konzentration von 15 bis 50 g/l ist.
10. 10. Verfahren zum Harzausrüsten eines schwer entflammbaren Flächengebildes, das aus FR-Lyocell-Fasern hergestellt ist oder diese umfasst, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Zugeben einer sauren Pufferkomponente zu dem Harzbad, welches auf das Flächengebilde aufgebracht wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die saure Pufferkomponente Zitronensäure ist und der pH-Wert des resultierenden getrockneten, ungehärteten Flächengebildes kleiner als 6 ist.
12. 12. Verwendung des Flächengebildes nach Anspruch 1 bis 11 für die Herstellung von Gegenständen, die unbeabsichtigt Flammen oder anderen Zündquellen ausgesetzt werden können, beispielsweise von Kleidungsstücken, die getragen werden, falls die Möglichkeit des unbeabsichtigten Kontakts mit Flammen oder anderen Zündquellen besteht, wie Jacken, Mäntel, Hosen, Schutzanzüge, Overalls, Hemden, Sweater und Pullover, Sweatshirts, T-Shirts, Nachtbekleidung für Kinder, Nachtbekleidung für Erwachsene, Socken, Schürzen, Handschuhe und Schutzhandschuhe, Kapuzen für den Kopfschutz, andere Kopfbedeckungen und jedwedes andere Kleidungsstück, das getragen werden kann, wenn die Möglichkeit des unbeabsichtigten Kontakts mit Flammen oder einer anderen Zündquelle besteht, sowie Schuh- und Stiefelkomponenten, Schweißschirme, Brandschutzvorhänge, Zelte, Polsterungen, Haushaltsmobiliar einschließlich Vorhängen, Schlafsäcke, Planen, Filter, Zwischenfutter, Beschichtungssubstrate, Wischtücher, Reinigungstücher, Wegwerfkleidung oder kurzlebige Kleidung, Polsterungs- und Sperrschichten für Polstermöbel und jedwede anderen ähnlichen Gegenstände, die zur Gänze oder zum Teil aus Flächengebilden hergestellt sind. 20/21g