DE102011082465A1

DE102011082465A1 - Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102011082465A1
Application number: DE102011082465A
Authority: DE
Inventors: Henning Austmann; Marcus Wolf; Harald Brünig; Norbert Smolka
Original assignee: Leibniz Institut fuer Polymerforschung Dresden eV
Current assignee: Leibniz Institut fuer Polymerforschung Dresden eV
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Polymerchemie und betrifft Polymerfasern, die beispielsweise zu Textilien verarbeitet für Arbeitsschutzkleidung oder Warnwesten eingesetzt werden können. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe von Polymerfasern, die sowohl in einer hellen als auch in einer dunklen Umgebung intensiv und über die gesamte Hell- oder Dunkelzeit leuchten. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Polymerfasern, die aus Fasern mit einer Kern-Mantel-Struktur bestehen, und der Faserkern neben einem Polymer Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften enthält und der Fasermantel neben einem Polymer Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften enthält. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren, bei dem aus einem Masterbatch aus einem Polymer und Farbpigmenten mit phosphoreszierenden Eigenschaften eine Faser mittels Schmelzspinnens hergestellt und mit einem Polymer mit Farbstoffen mit fluoreszierenden Eigenschaften in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt die Faser ummantelt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Polymerchemie und betrifft Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen, die beispielsweise zu Textilien verarbeitet für Arbeitsschutzkleidung oder Warnwesten oder zu dekorativen Zwecken eingesetzt werden können, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung
Textilien aus Polymerfasern mit Farbpigmenten und insbesondere mit selbstleuchtenden Pigmenten sind bekannt.
Selbstleuchtende Gewebe werden insbesondere für Textilien für Oberbekleidung eingesetzt. Durch die bessere Sichtbarkeit im Dunkeln und die zeitweise Unabhängigkeit von Energiequellen ist ein Einsatz als Arbeitsschutzbekleidung für Arbeiten unter Tage oder bei Nacht vorteilhaft. Dafür sollte die Bekleidung auch im Dunkeln ein EN 471 (Orange) konformes Leuchten aufweisen. Ebenso Warnwesten oder Jacken für Fußgänger oder Radfahrer bieten einen erhöhten Unfallschutz im Straßenverkehr. Außerdem sind solche funktionellen Fasern für dekorative Stickereien, Werbebanner oder Modebekleidung geeignet. Der Vorteil der verschiedenen Nachtleuchtfarben ist hier besonders interessant.
Das Schmelzspinnen von Polymerkompositen wird bisher vor allem zu Herstellung von gefärbten Fasern durch die Einlagerung von Farbstoffen verwendet. Dabei werden die Feststoffpartikel der Polymer-Schmelze direkt zugegeben und in einem Extruder vermischt. Um die Verteilung der Partikel in der Schmelze zu verbessern, kann alternativ das Granulat des Pigment-Polymer-Komposites (Masterbatch) verwendet werden. Aus diesem Grund sind für den Masterbatch Polymere mit einer geringen Schmelzviskosität besonders geeignet. Anschließend wird die flüssige Feststoff-Polymer-Mischung mit Hilfe von Pumpen durch eine Düse gedrückt. Dabei einsteht ein dünner Faden, welcher nach dem Abkühlen aufgewickelt werden kann.
Durch die Verwendung von phosphoreszierenden Farbpigmenten ist es möglich, selbstleuchtenden Fasern oder Textilien herzustellen. Diese Farbpigmente bestehen beispielsweise aus Erdalkalialuminaten oder Mischkristallen solcher Verbindungen, welche mit seltenen Erden (Europium, Dysprosium) dotiert sind. Des Weiteren ist Zinksulfid oder Kalziumsulfid als Leuchtpigment weit verbreitet. Die Emissionsspektren sind ähnlich und liegen im Bereich von 500... 600 nm. Durch Zusätze von organischen Farbstoffen kann die Farbe der Phosphoreszenz hin zu längerwelligen Bereichen (Gelb... Rot) verschoben werden. Erdalkalisilikate emittieren im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums (l = 300... 400 nm). Als Faserpolymer ist Polyester für solche Anwendungen besonders gut geeignet, da es bereits eine Zulassung für Sicherheitstextilien im Bergbau (DIN 23328) besitzt und im Gegensatz zu Polyamid kein Wasser aufnimmt.
Neben Metallsulfiden sind besonders Erdalkalialuminate (LUMINOVA^®, Nemoto&Co. LTD.) für nachtleuchtende Textilien interessant. Solche Erdalkalialuminate sind stabiler gegen UV-Strahlung als Zinksulfid und haben eine vielfach höher Lichtausbeute und Leuchtdauer. Sie werden durch die Dotierung mit seltenen Erden wie Europium, Dysprosium, Neodymium, Samarium, Thorium, Thulium und Erbium aktiviert. Aber die Farbigkeit des Leuchtens ist stark eingeschränkt. Sie kann durch die verschiedenen eingelagerten Erdalakalimetalle Kalzium Magnesium, Strontium und Barium im Bereich von blau (CaAl₂O₄: Eu, Nd oder Sm; λ = 442 nm) bis grün (SrAl₂O₄: Eu,Dy; λ = 520 nm) variiert werden. Die Abklingdauer der Phosphoreszenz beträgt bis zu 30 h je nach Korngröße des Leuchtpigmentes (Herstellerangabe von Nemoto & Co. LTD).
Die Einarbeitung von Erdalkalialuminaten in eine Polymerschmelze und das Verspinnen zu Multifilamenten ist bekannt ( US 5,914,076 A1 ). Dabei wird zuerst ein Masterbatch mit einem Feststoffgehalt von 30 Gew.-% mit Polybutylenterphthalat durch Schmelzextrusion hergestellt. Die Schmelze wird dann vor der anschließende Strangpressung und Pelletierung durch ein Sieb mit Maschenweiten von 25µm gegeben. Als Polymere werden Polyester, Polyamid und Polypropylen eingesetzt. Die Faserfeinheit beträgt 13... 30 tex.
Die Mischung von phosphoreszierenden Erdalkalialuminaten (25... 60 Gew.-%) und Farbstoffen (0... 20 Gew.-%) ist bisher nur in Schichtsystemen angewandt worden ( WO 200752092 A1 ).
Des Weiteren sind Schichten aus Polyurethan-, Polyvinylchlorid-, Polyacrylat- und Silikonharzen bekannt, in welche Fluoreszenzfarbstoffe (Rhodamim B, Fluorescein and Uranin S) eingelagert sind, welche im UV-Bereich des Spektrums absorbieren und bei höheren Wellenlängen emittieren. Dadurch werden phosphoreszierende Füllstoffe (hier: Metallsulfide) zu Leuchten angeregt. Dieses Stoffsystem dient zur Beschichtung von Textilien (IT 1093932 B).
Die Herstellung des Masterbatches mit einem Füllgrad von 30... 70 Gew.-% an Erdalkaluminat-Pigmenten unter anderem in Polyethylenterephthalat ist ebenfalls Stand der Technik ( EP 1118649 A1 ).
Um die Farbe von extrudierten Plastikartikeln am Tage, der im Dunkeln anzupassen, sind Mischungen aus phosphoreszierenden Pigmenten und Fluoreszenz-Farbstoffen geeignet. Die Emissionsbereiche der Pigmente müssen mit den Absorptionsbereichen der Farbstoffe übereinstimmen. Dazu werden bis zu 15 Gew.-% Metalloxidaluminate und 0,001... 1 Gew.-% Farbstoffe wie Perylene (LUMOGEN^®, Themoplast-F^®) und Cumarine (MACROLEX^®) vermischt und in die Polymerschmelze (Surlyn^® ionomer, Polypropylen, Polyethylen und Polystyrol) eingemischt.
Nachteilig an den Lösungen des Standes der Technik ist, dass noch keine Fasern bekannt sind, die sowohl tagsüber als auch nachts in ausreichender Intensität und Länge leuchten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe von Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen, die sowohl in einer hellen als auch in einer dunklen Umgebung intensiv und über die gesamte Hell- oder Dunkelzeit leuchten, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Fasern, welches auf einfache Art und Weise und kostengünstig derartige Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen liefert.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäßen Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen bestehen aus Fasern mit einer Kern-Mantel-Struktur, wobei der Fasermantel den Faserkern zu mindestens 50 % der Mantelfläche umhüllt, und der Faserkern neben einem Polymer Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften enthält und der Fasermantel neben einem Polymer Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften enthält, wobei die Farbstoffe des Fasermantels mindestens teilweise Licht der Wellenlängen in den Faserkern passieren lassen müssen, welches von den Farbpigmenten des Faserkerns absorbiert und abgestrahlt wird.
Vorteilhafterweise umhüllt der Fasermantel den Faserkern vollständig.
Ebenfalls vorteilhafterweise umhüllt der Fasermantel den Faserkern netzartig.
Weiterhin vorteilhafterweise weisen die Fasern einen Gesamtdurchmesser von mindestens 20 µm auf.
Und auch vorteilhafterweise sind die Fasern Filamente und/oder Faser- oder Filamentbündel und/oder miteinander verdrillte Fasern oder Filamente.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften SrAl₂O₄: Eu²⁺, Dy³⁺ und Gläser 40SrO·30Al₂O₃·30SiO₂·0,05Eu₂O₃·0,05Dy₂O₃ sind.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften maximale Partikeldurchmesser aufweisen, die kleiner als der Durchmesser des Faserkerns sind.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften aus der Klasse der Perylene, Cumarine, Naphthalimide, Thioxanthene, oder Thioindigo stammen und vorzugsweise 2,9-Bis-(2,6-diisopropyl-phenyl)-anthra[2,1,9-def;6,5,10-d’e’f’]diisoquinoline-1,3,8,10-tetraone, 12, 13 b-Dihydro-7-thiadibenzo[b,def]chrysen-14-one, oder 3-Benzothiazol-2-yl-diethylamino-2-oxo-2H-chromene-4-carbonitrile sind.
Und auch vorteilhaft ist es, wenn die Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften Licht der Wellenlängen in den Faserkern passieren lassen, welches von den Farbpigmenten mit phosphoreszierenden absorbiert und abgestrahlt wird, wobei das von den phosphoreszierenden Farbpartikeln abgestrahlte Licht teilweise von den fluoreszierenden Farbpartikeln absorbiert und damit die Farbe des abgestrahlten Lichtes der Faser verändert ist.
Von Vorteil ist es auch, wenn als Polymere Polybutylenterephthaltat und Polyethylenterephthalat vorhanden sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen wird ein Masterbatch aus einem Polymer und Farbpigmenten mit phosphoreszierenden Eigenschaften und ein Masterbatch aus einem Polymer mit Farbstoffen mit fluoreszierenden Eigenschaften hergestellt und mittels Schmelzspinnens eine Polymerfaser aus einem Faserkern mit einem Polymer und Farbpigmenten mit phosphoreszierenden Eigenschaften hergestellt, der in einem unmittelbar nachfolgenden oder nachfolgenden Verarbeitungsschritt mit einem Fasermantel aus einem Polymer ganz oder teilweise umgeben wird, welches Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften enthält.
Vorteilhafterweise werden der Faserkern und der Fasermantel mittels Schmelzspinnen hergestellt, noch vorteilhafterweise unmittelbar nacheinander.
Ebenfalls vorteilhafterweise werden als Polymermaterialien für den Faserkern und den Fasermantel das gleiche oder unterschiedliche Polymere eingesetzt.
Weiterhin vorteilhafterweise wird auf Mattierungsmittel im Polymermaterial verzichtet.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird es erstmals möglich, Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen anzugeben, die sowohl in einer hellen als auch in einer dunklen Umgebung intensiv und über die gesamte Hell- oder Dunkelzeit leuchten.
Erreicht wird diese erfindungsgemäß durch Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen, die aus Fasern mit einer Kern-Mantel-Struktur bestehen. Dabei umhüllt der Fasermantel den Faserkern zu mindestens 50 % der Mantelfläche. Vorteilhafterweise ist der Faserkern möglichst vollständig vom Fasermantel umschlossen, jedoch ist auch eine teilweise Umhüllung beispielsweise in Form eines Netzwerkes möglich.
Als Faser soll im Rahmen dieser Erfindung verstanden werden ein Objekt aus Kunststoff, dessen Verhältnis von Länge zu Durchmesser mindestens 430 beträgt, und dessen Durchmesser kleiner 2 mm ist Der Querschnitt der Fasern ist dabei nicht auf eine Kreisform beschränkt.
Erfindungsgemäß sind im Faserkern neben einem Polymer Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften enthalten. Gleichzeitig sind im Fasermantel neben einem Polymer Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften enthalten.
Diese Farbpigmente und Farbstoffe absorbieren Licht bestimmter Wellenlängen, je nach ihren Komplementärfarben oder schwarz (Licht aller Wellenlängen wird absorbiert) oder weiß (Licht aller Wellenlängen wird reflektiert) und reflektieren Licht der Wellenlänge in der sie ihre Farbe haben.
Fluoreszenz ist definiert als die kurzzeitige, spontane Emission von Licht beim Übergang eines elektronisch angeregten Systems in einen Zustand niedrigerer Energie, wobei das emittierte Licht im Regelfall energieärmer ist als das vorher absorbierte. Phosphoreszenz ist definiert als ein Vorgang der Quantenphysik. Wird ein phosphoreszierender Stoff mit Lichtquanten (Photonen) beleuchtet, so geben diese Photonen ihre Energie an die Elektronen des Stoffes ab, die in ein höheres Energieniveau wechseln (Quantensprung). Können die Teilchen ihre gewonnene Energie nicht vollständig an ihre Umgebung abgeben, kommt es dazu, dass die Elektronen ihre überschüssige Energie in Form eines Photons abgeben, also als Strahlung (Licht im weiteren Sinne). Bei der Phosphoreszenz endet die Lichtemission jedoch nicht wie bei der Fluoreszenz mit dem Ende der Bestrahlung – es tritt Nachleuchten bis zu vielen Stunden auf (Wikipedia).
Dementsprechend emittieren die Farbstoffe im Fasermantel während der Bestrahlung mit Licht mit der Wellenlänge, welches sie nicht absorbieren. Beispielsweise sind im Fasermantel rote Farbstoffe enthalten, so erscheint die Faser während der Bestrahlung mit Licht, also während des Tages oder der Bestrahlung mit künstlichem Licht rot, das heißt, Licht der Wellenlängen im grünen Bereich werden absorbiert und das Licht aller anderen Wellenlängen wird reflektiert. Sobald die Lichteinwirkung aufhört, wird von diesen Farbstoffen kein Licht mehr emittiert und damit ist auch die rote Farbe nicht mehr zu sehen.
Im Gegensatz dazu sind im Faserkern Farbpigmente enthalten, die phosphoreszierende Eigenschaften aufweisen. Dies bedeutet, dass sie während der Bestrahlung mit Licht das Licht absorbieren und sobald die Bestrahlung endet, die absorbierte Energie in Form von Photonen, also Licht, weiter emittieren. Dabei werden ebenfalls je nach Farbe der Pigmente die entsprechenden Wellenlängen des Lichts absorbiert und emittiert.
Bei der Auswahl der Farbstoffe für den Fasermantel ist zu berücksichtigen, dass je nach ausgewählten Farbpigmenten für den Faserkern zu sichern ist, dass mindestens Wellenlängen des Lichtes überhaupt durch den Fasermantel hindurchtreten, also sowohl absorbiert als auch emittiert werden können. Dabei kann es sich erfindungsgemäß um die Wellenlängen des Lichtes handeln, die von den Farbpigmenten des Faserkerns in ihrer Farbe absorbiert werden. Es ist aber auch möglich, dass durch die Farbstoffe des Fasermantels die absorbierten Wellenlängen geändert werden, so dass die Farbpigmente im Faserkern Licht einer Wellenlänge emittieren, von denen dann weitere Bestandteile beim Hindurchtritt durch den Fasermantel von den Farbstoffen dort absorbiert werden, so dass ein Farbwechsel des emittierten Lichtes auftreten kann.
Als Polymermaterialien kommen vorteilhafterweise Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat (PBT) eingesetzt werden. PET kann auch als Flaschengranulat eingesetzt werden (Texpet R 760 von Texplast)
Die erfindungsgemäß vorhandenen Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften im Faserkern liegen auch nach der Herstellung der Fasern noch in Pigmentform vor. Die erfindungsgemäß vorhandenen Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften im Fasermantel lösen sich während der Faserherstellung in dem Polymermaterial.
Als Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften können vorteilhafterweise seltenerddotierte Strontiumaluminate (LumiNova G 300 von Nemoto) oder seltenerddotierte Alumosilikate (G 603 von Everluminous) zur Anwendung kommen.
Bei Einsatz des Farbpigments mit phosphoreszierenden Eigenschaften ist es vorteilhaft, möglichst große Partikel einzusetzen, da diese eine hohe Leuchtkraft aufweisen. Ebenso ist ein hoher Farbpigmentgehalt im Polymer für den Faserkern beispielsweise bis 30 Gew.-% vorteilhaft. Die Partikelgröße der Farbpigmente im Faserkern wird limitiert durch den maximalen Durchmesser des Faserkerns, wobei jedes Partikel des Farbpigments vollständig vom Polymer des Faserkerns umhüllt oder bedeckt sein soll.
Als Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften können beispielsweise cumarinbasiertes Fluoreszenzrot G (MACROLEX von Lanxess) oder perylenbasiertes Orange 240 (Lumogen F von BASF) oder thioxanthenbasiertes Orange 2G (Keyplast Fluorescent von Keystone) eingesetzt werden. Die Farbpstoffgehalte im Polymer für den Fasermantel können deutlich geringer sein, als im Faserkern, beispielsweise zwischen 0,2–1 Gew.-%.
Zur Herstellung der Faser werden zunächst zwei Konzentratgranulate (Masterbatche) hergestellt. Der eine Masterbatch besteht aus einem Polymer und Farbpigmenten mit phosphoreszierenden Eigenschaften und das zweite Masterbatch besteht aus einem Polymer und Farbstoffen mit fluoreszierenden Eigenschaften.
Mittels Bikomponenten-Schmelzspinnen wird aus den beiden Masterbaches eine Polymerfaser hergestellt, die im Faserinneren aus dem Polymer und Farbpigmenten mit phosphoreszierenden Eigenschaften und im Fasermantel aus einem Polymer mit Farbpigmenten mit fluoreszierenden Eigenschaften besteht. Die gesamte Faser wird durch das Verfahren in einem Arbeitsschritt hergestellt.
Es besteht aber auch erfindungsgemäß die Möglichkeit, den Faserkern mittels Schmelzspinnen herzustellen und mittels eines anderen Verfahrens oder auch mittels Schmelzspinnen, aber in einem gesonderten Verarbeitungsschritt, den Fasermantel getrennt herzustellen. Nach Fertigstellung kann der Faserkern in den Fasermantel geschoben und so die erfindungsgemäße Polymerfaser mit Kern-Mantel-Struktur hergestellt werden.
Aus derartigen erfindungsgemäßen Polymerfasern können mittels textiler Technologien Schnüre, Seile, Gewebe, Gewirke, Gestricke sowie Textilien für Bekleidungen für Arbeiter im Untertageberg- und Tunnelbau und Bekleidung für Polizisten und Sanitäter hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist auch für Sicherheitsbekleidung einsetzbar, da die dort geforderte Farbe definiert eingestellt werden kann.
Die Lichtausbeute kann auch dadurch optimiert werden, dass einerseits auf Mattierungsmittel, wie Titandioxid verzichtete wird und andererseits ein Polymer mit einem höheren Brechungsindex im Faserkern eingesetzt wird, als im Fasermantel.
Die erfindungsgemäßen Polymerfasern besitzen eine glatte Oberfläche und durch die exakte Kern-Mantel-Struktur werden über die gesamte Faser- und Fadenlänge konstante optische Eigenschaften erreicht.
Durch die glatte Oberfläche sind die Fasern in der textilen Weiterverarbeitung auch weniger abrasiv.
Die glatte Oberfläche der Fäden erlaubt eine verschleißarme textile Weiterverarbeitung. Die glatte Oberfläche sorgt während der Fadenverarbeitung dafür, dass die Schlichte optimal haftet und ein guter Fadenschluss erreicht wird. Somit lässt sich der erzeugte Faden problemlos weiterverarbeiten.
Die Textilprodukte, die aus den erfindungsgemäßen Polymerfasern hergestellt werden, weisen sowohl bei Tag als auch in der Dunkelheit optimale Sichtbarkeit auf und sorgen Sicherheit des Trägers.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Herstellung auch dünner Fasern (21 dtex = ca. 70 µm) bei gleichzeitiger Verwendung von groben Farbpigmenten (D 90 43,8 µm) in hohen Konzentrationen (17 Gew.-% im Faserkern), können sehr helle und lang leuchtende Fasern hergestellt werden
Die Verwendung von Farbstoffen mit fluoreszierenden Eigenschaften erlaubt den Einsatz der Fasern in EN 471-konformer Arbeitskleidung. Dadurch wird tagsüber und nachts eine optimale Sichtbarkeit des Trägers erreicht.
Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit des Einsatzes von Farbstoffen mit fluoreszierenden Eigenschaften, welche im Emissionsbereich der Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften absorbieren, ist eine Veränderung des emittierenden Lichtes der Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften (in der Regel grün) in eine andere Spektralfarbe (rot, rosa, orange, gelb) möglich.
Erfindungsgemäß können als Polymere auch Recyclingmaterialien, wie Polyesterflaschenregranulat eingesetzt werden, was den umweltbewussten Charakter der erfindungsgemäßen Lösung unterstreicht.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Beispiel 1
Es wird ein Masterbatch 1 aus PBT-Kunststoffgranulat (Ultradur Lux BASF SE) mit einem Gehalt von 30 Gew.-% seltenerddotierten Strontiumaluminats (LumiNova G 300 von Nemoto) und 70 % PBT-Kunststoffgranulat (Ultradur Lux)) hergestellt. Ein zweites Masterbatch 2 wird aus PET-Kunststoffgranulat (Texpet R 760 Texplast GmbH) und 5 Gew.-% 3-Benzothiazol-2yl-7-diethylamino-2-oxo-2H-chromen-4-cabonitril (MACROLEX Fluoreszenzrot G Lanxess AG) hergestellt. Beide Masterbatche werden im Doppelschneckenextruder hergestellt und dann für 12 Stunden bei 120 °C getrocknet und zu Granulat verarbeitet.
Vor der Verarbeitung im Schmelzspinnextruder werden die Masterbatche auf die erforderliche Konzentration mit reinem Granulat verdünnt.
Mischung 1: für den Kern der Faser werden 2,5 kg Masterbatch 1 mit 2,5 kg Ultradur Lux vermischt.
Mischung 2: 500 g Masterbatch 2 werden mit 4,5 kg Texpet R 760 gemischt.
Beide Mischungen werden mittels Bikomponenten-Schmelzspinnen verarbeitet. Dazu werden zwei unabhängig voneinander regelbare Extruder an eine spezielle Spinndüse gekoppelt. Für den Kern der Faser werden 5 kg Mischung 1 in die Einzugszone des Extruders gefüllt. Für den Mantel der Faser wurden 5 kg Mischung 2 in die Einzugszone des anderen Extruders gefüllt.
Die beiden Mischungen werden in den Extrudern aufgeschmolzen und die Schmelzen werden mit einem Durchsatz von insgesamt 12 g/min zu einer endlosen multifilen Polymerfaser mit Kern-Mantel-Struktur (POY) versponnen und warm verstreckt. Die so erhaltene Faser ist tagsüber intensiv orange gefärbt und leuchtet nachts im gleichen Farbton für 8 Stunden.
Aus diesen Fasern wurde ein multifiles Garn mit 36 Filamenten gezwirnt und zu einem Kern-Mantel-Rundgeflecht und auch zu einem Gewebe verarbeitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5914076 A1 [0007]
WO 200752092 A1 [0008]
EP 1118649 A1 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN 471 [0003]
DIN 23328 [0005]
EN 471 [0054]

Claims

Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen, bestehend aus Fasern mit einer Kern-Mantel-Struktur, wobei der Fasermantel den Faserkern zu mindestens 50 % der Mantelfläche umhüllt, und der Faserkern neben einem Polymer Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften enthält und der Fasermantel neben einem Polymer Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften enthält, wobei die Farbstoffe des Fasermantels mindestens teilweise Licht der Wellenlängen in den Faserkern passieren lassen müssen, welches von den Farbpigmenten des Faserkerns absorbiert und abgestrahlt wird.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen der Fasermantel den Faserkern vollständig umhüllt.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen der Fasermantel den Faserkern netzartig umhüllt.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen die Fasern einen Gesamtdurchmesser von mindestens 20 µm aufweisen.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen die Fasern Filamente und/oder Faser- oder Filamentbündel und/oder miteinander verdrillte Fasern oder Filamente sind.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen die Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften SrAl₂O₄: Eu²⁺, Dy³⁺ und Gläser 40SrO·30Al₂O₃·30SiO₂·0,05Eu₂O₃·0,05Dy₂O₃ sind.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen die Farbpigmente mit phosphoreszierenden Eigenschaften maximale Partikeldurchmesser aufweisen, die kleiner als der Durchmesser des Faserkerns sind.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen die Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften aus der Klasse der Perylene, Cumarine, Naphthalimide, Thioxanthene, oder Thioindigo stammen und vorzugsweise 2,9-Bis-(2,6-diisopropyl-phenyl)-anthra[2,1,9-def;6,5,10-d’e’f’]diisoquinoline-1,3,8,10-tetraone, 12,13b-Dihydro-7-thiadibenzo[b,def]chrysen-14-one, oder 3-Benzothiazol-2-yl-diethylamino-2-oxo-2H-chromene-4-carbonitrile sind.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen die Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften Licht der Wellenlängen in den Faserkern passieren lassen, welches von den Farbpigmenten mit phosphoreszierenden absorbiert und abgestrahlt wird, wobei das von den phosphoreszierenden Farbpartikeln abgestrahlte Licht teilweise von den fluoreszierenden Farbpartikeln absorbiert und damit die Farbe des abgestrahlten Lichtes der Faser verändert ist.
Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen nach Anspruch 1, bei denen als Polymere Polybutylenterephthaltat und Polyethylenterephthalat vorhanden sind.
Verfahren zur Herstellung von Polymerfasern mit Farbpigmenten und Farbstoffen, bei dem ein Masterbatch aus einem Polymer und Farbpigmenten mit phosphoreszierenden Eigenschaften und ein Masterbatch aus einem Polymer mit Farbstoffen mit fluoreszierenden Eigenschaften hergestellt und mittels Schmelzspinnens eine Polymerfaser aus einem Faserkern mit einem Polymer und Farbpigmenten mit phosphoreszierenden Eigenschaften hergestellt wird, der in einem unmittelbar nachfolgenden oder nachfolgenden Verarbeitungsschritt mit einem Fasermantel aus einem Polymer ganz oder teilweise umgeben wird, welches Farbstoffe mit fluoreszierenden Eigenschaften enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Faserkern und der Fasermantel mittels Schmelzspinnen hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Faserkern und der Fasermantel mittels Schmelzspinnens unmittelbar nacheinander hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem als Polymermaterialien für den Faserkern und den Fasermantel das gleiche oder unterschiedliche Polymere eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem auf Mattierungsmittel im Polymermaterial verzichtet wird.