EP2785899B1 - Regenerierte celulosefaser - Google Patents

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EP2785899B1
EP2785899B1 EP12783245.9A EP12783245A EP2785899B1 EP 2785899 B1 EP2785899 B1 EP 2785899B1 EP 12783245 A EP12783245 A EP 12783245A EP 2785899 B1 EP2785899 B1 EP 2785899B1
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EP
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fibre
cellulose
fiber
viscose
fibers
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Ingo Bernt
Walter Roggenstein
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Kelheim Fibres GmbH
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Kelheim Fibres GmbH
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    • Y10T442/609—Cross-sectional configuration of strand or fiber material is specified
    • Y10T442/611—Cross-sectional configuration of strand or fiber material is other than circular

Definitions

  • the present invention relates to a regenerated cellulose fiber in the form of a massive Viskoseflachmaschine.
  • Flat fibers and their production are known.
  • Flat fibers have a substantially flat or elongated cross-section, in contrast to the usually substantially circular cross-section of fibers.
  • cellulosic flat fibers can be produced by spinning a cellulose or a cellulose derivative containing dope through slit-shaped spinnerets.
  • flat fibers may alternatively be made in the form of collapsed hollow fibers.
  • a gas e.g. Nitrogen
  • a propellant e.g. Sodium carbonate
  • the WO 2006/134132 describes the use of Viskoseflachmaschinen in a fiber composite with the purpose to improve the solubility of the fiber composite in water.
  • the flat fibers used have according to WO 2006/134132 preferably has a krenellated (crenellated) surface and, in contrast to collapsed hollow fibers, is produced by means of spinning through a slot nozzle.
  • cellulosic flat fibers are for example from the GB 945,306A , of the US 3,156,605 A , of the US 3,318,990 , of the GB 1,063,217 A and the DD 230 030 A1 known.
  • Such fibers have been proposed, in part for use in papermaking, as described in part in the documents just mentioned.
  • the viscose spinning mass is mixed with a water-swelling, high-molecular substance, namely polyvinyl alcohol (PVA).
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the dope is added to the dope.
  • the resulting fiber is thus a collapsed hollow fiber containing a certain amount of PVA.
  • the present invention has as its object to provide a Viskoseflachmaschine available, which has high transparency and is particularly suitable for the production of paper.
  • the invention further relates to a fiber bundle which contains the cellulose fiber according to the invention, to a process for producing the cellulose fiber or fiber bundle according to the invention and to the use of the cellulose fiber or fiber bundle according to the invention for the production of nonwovens and paper.
  • the present invention relates to a paper containing the cellulosic fiber of the present invention.
  • the present invention relates to a solid Viskoseflachmaschine with high transparency.
  • solid for the purposes of the present invention is meant a cellulose fiber that does not have a hollow or collapsed structure.
  • the massive cellulose fiber according to the present invention has no voids and no e.g. due to the collapse of a hollow fiber resulting dividing line.
  • the fiber according to the invention preferably consists essentially completely of cellulose.
  • substantially it is to be understood that apart from conventional process aids included in the final product in the context of the viscose process, such as e.g. a finishing agent no further constituents, in particular no water-swelling, high molecular weight substances are included.
  • a finishing coating is typically 0.1% and not more than 0.3%.
  • the surface of the flat fiber according to the invention is substantially smooth. Under the "surface" are the two defining the broad side of the fiber surfaces.
  • substantially smooth is meant, in particular, that apart from their edge regions, the fiber has substantially no grooves in the longitudinal direction, which have a groove depth of more than 10%, in particular more than 5% of the fiber thickness.
  • grooves are the typical for standard viscose fibers, in relation to the width of the fiber small indentations to understand in the longitudinal direction, such as from the Figures 5 and 9 seen.
  • the two faces of the fiber defining the broad side of the fiber are preferably parallel to each other over a range of at least 90% of the fiber surface.
  • the ratio of width B to thickness D of the fiber of the invention is 20: 1 or greater.
  • the titer of the fiber according to the invention can be 2 to 40 dtex, in particular 2 to 28 dtex.
  • the fiber may preferably be present as a short-cut fiber with a cut length of 2 to 20 mm, more preferably 3 to 12 mm.
  • the fiber may also be present as a staple fiber in cut lengths of 30 mm to 150 mm, in particular 40 to 110 mm, more preferably 40 mm (cotton type) and 70 mm (wool type).
  • the fiber according to the invention may be anionically modified.
  • the anionic modification of the fiber is achieved by incorporating into the fiber carboxymethylcellulose (CMC).
  • CMC carboxymethylcellulose
  • the incorporation of CMC in viscose fibers is among others in the WO 2011 / 12423A described.
  • the present invention also relates to a fiber bundle containing a plurality of cellulose fibers according to the invention.
  • fiber bundle is meant a plurality of fibers, e.g. Cell wool (a variety of staple fibers), a strand of continuous filaments or a bale of fibers.
  • the cross sections of the cellulose fibers contained therein are preferably substantially the same.
  • a coagulation retardant in particular PEG causes a delayed coagulation of the viscose spinning mass in the spinning bath. This prolongs the time for the liquid to diffuse out of the fiber and allows the formation of a smooth surface. It also extends the time that gas bubbles can diffuse out of the fiber.
  • the viscose contains the coagulation retardant, in particular PEG, in an amount of 3 to 6% by weight, preferably 3 to 5% by weight, in particular 3 to 4% by weight, based on cellulose.
  • a coagulation retarder also causes the spun fiber to have more time to reduce its surface area due to its surface tension. This usually causes the fiber to approach more of the round shape.
  • the remaining process parameters can be kept in the usual ranges for the viscose process.
  • a sodium sulfate content of 250-400 g / l and a zinc sulphate content of 5-20 g / l with respect to the spin bath composition.
  • a typical standard spinning viscose has a cellulose content of 8-10% by weight and a NaOH content of 5-9% by weight.
  • the process parameters according to the invention result in the fiber preferably shrinking in the direction of its thickness (y-direction), resulting in very thin fibers with a very high ratio of width to thickness and thus with a particularly desirable large surface area for papermaking.
  • the fibers according to the invention are outstandingly suitable for use in papers, in particular in transparent papers.
  • a 80-grave laboratory sheet (Rapid-Köthen, DIN EN ISO 5269-2) made from 100% of a 6 mm cut fiber according to the invention can have a breaking length (DIN EN ISO 1924-2) of at least 750 m.
  • the length of the fiber according to the invention is preferably 3-12 mm for use in the production of paper.
  • the fibers according to the invention are also outstandingly suitable for the production of nonwovens, e.g. hydroentangled nonwovens or needled nonwovens.
  • FIG. 1 Cross sections of the fibers thus obtained are in FIG. 1 shown.
  • the fiber cross sections are very flat and thin.
  • the two surfaces defining the broad side of the fiber run practically parallel to one another over the entire width of the fiber. Only at the fiber edge small protuberances are present.
  • the width B of the fiber was 230 microns, their thickness D 6 microns. This results in a ratio B: D of 38: 1 and a titer of 22 dtex.
  • FIG. 2 shows a longitudinal view of the fiber. It can clearly be seen that the fiber is practically completely transparent.
  • a Rapid-Köthen sheet with 80gsm 100% of the fiber of the invention which was prepared without the use of additives, already shows a breaking length of 1000m, which allows a good handling of the sheet.
  • Such strengths have been achieved with viscose fibers so far only with a hollow fiber method, which requires a much higher production cost.
  • FIG. 3 shows an SEM image of the fiber cross section of the resulting fibers.
  • the fiber cross sections are very flat and thin.
  • the two surfaces defining the broad side of the fiber run practically parallel to one another over the entire width of the fiber. Only at the fiber edge small protuberances are present.
  • the width B of the fiber was 150 ⁇ m, its thickness D 4 ⁇ m. This results in a ratio B: D of 38: 1 and a titer of 9 dtex.
  • FIG. 4 shows an SEM image of the smooth surface of the fiber.
  • the fiber has only at its edge in each case a clearly visible groove or bulge.
  • a Rapid-Köthen sheet with 80gsm 100% of the fiber of the invention which was prepared without the use of additives, already shows a breaking length of 2600m, which allows a very good handling of the sheet.
  • Viscose fibers were spun under conditions similar to those in Example 1, but the spun-viscose contained no PEG.
  • the resulting fibers show (see FIG. 5 ) the jagged cross-section typical for conventionally made massive viscose flat fibers, ie numerous grooves in the longitudinal direction, which prevents transparency of the fiber. In addition, no fiber-fiber bonds are formed, which is also disadvantageous for the production of paper.
  • Viscose fibers were spun under conditions similar to those in Example 1, but the slot-shaped openings of the spinneret had a length of 140 ⁇ m and a width of 25 ⁇ m, that is, a length to width ratio of less than 10: 1.
  • the titer was accordingly 2.1 dtex.
  • the cross sections of the fibers show that apart from the smaller ratio of width B to thickness D of these fibers, the cross-sections of the fibers are far less homogeneous.
  • the fibers partially deviate from the flat shape and have curved cross-sections. Also due to the not completely smooth and parallel surface, the fibers are therefore predominantly not transparent.
  • the not completely flat cross-section also makes the fiber unsuitable for the purpose of forming a sufficiently strong paper from them.
  • Viscose fibers were spun under conditions similar to those in Example 1, however, the viscose spinning mass contained no PEG and the spinning settings (draft, orientation, spin bath composition) were those of a standard viscose process.
  • the fibers ( FIG. 7 ) again show a clearly jagged cross-section.
  • the longitudinal view of the fiber shows that the fiber is not transparent.
  • the SEM image of the surface shows the grooves on the fiber surface.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine regenerierte Cellulosefaser in Form einer massiven Viskoseflachfaser.
  • Flachfasern und deren Herstellung sind bekannt. Flachfasern haben im Unterschied zu dem üblicherweise im wesentlichen runden Querschnitt von Fasern einen im wesentlichen flachen bzw. länglichen Querschnitt.
  • Cellulosische Flachfasern können einerseits durch Verspinnen einer Cellulose oder ein Cellulosederivat enthaltenden Spinnmasse durch schlitzförmige Spinndüsen hergestellt werden. Im Fall von Viskosefasern können Flachfasern alternativ in Form von kollabierten Hohlfasern hergestellt werden. Dabei wird ein Gas, z.B. Stickstoff, oder ein Treibmittel, z.B. Natriumcarbonat, in die Spinnviskose eingemischt. Beim Verspinnen der Fasern durch an sich herkömmliche Düsen entstehen Hohlfasern, deren Wände aber bei Wahl entsprechender Verfahrensbedingungen so dünn sind, dass die Fasern kollabieren und danach in Form von Flachfasern vorliegen.
  • Der Artikel C.R. Woodings, A. J. Bartholomew; "The manufacture properties and uses of inflated viscose rayon fibres"; TAPPI Nonwovens Symposium; 1985; pp. 155-165. Quelle: http://www.nonwoven.co.uk/publications_cat4.php, beschreibt verschiedene Typen von Hohlfasern und deren Verwendung.
  • Die WO 2006/134132 beschreibt die Verwendung von Viskoseflachfasern in einem Faserverbund mit dem Zweck, die Auflösbarkeit des Faserverbundes in Wasser zu verbessern. Die eingesetzten Flachfasern haben gemäß WO 2006/134132 bevorzugt eine krenellierte (zinnenartige) Oberfläche und sind im Unterschied zu kollabierten Hohlfasern mittels Verspinnen durch eine Schlitzdüse hergestellt.
  • Die Herstellung von cellulosischen Flachfasern ist z.B. aus der GB 945,306 A , der US 3,156,605 A , der US 3,318,990 , der GB 1,063,217 A und der DD 230 030 A1 bekannt. Solche Fasern wurden, wie zum Teil in den eben erwähnten Dokumenten beschrieben ist, insbesondere zur Verwendung bei der Papierherstellung vorgeschlagen.
  • Die DE 1 254 955 sowie die GB 1,064,475 beschäftigen sich mit Papier, das aus Viskosefasern mit flachem Querschnitt hergestellt ist.
  • Diese Dokumente beschreiben dabei als wünschenswert, dass die Fasern hohe Transparenz aufweisen, sodass auch das aus den Fasern hergestellte Papier transparent ist.
  • Zur Herstellung von Flachviskosefasern beschreibt die DE 1 254 955 fünf verschiedene Varianten. Zur Herstellung einer transparenten Faser wird allerdings konkret nur ein Ausführungsbeispiel geoffenbart. In diesem Beispiel wird der Viskosespinnmasse eine in Wasser quellende, hochmolekulare Substanz, nämlich Polyvinylalkohol (PVA) beigemischt. Ebenso wird der Spinnmasse Natriumcarbonat beigegeben. Die resultierende Faser ist somit eine kollabierte Hohlfaser, welche einen gewissen Anteil an PVA enthält.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine Viskoseflachfaser zur Verfügung zu stellen, welche hohe Transparenz aufweist und sich insbesondere zur Herstellung von Papier eignet.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine regenerierte Cellulosefaser in Form einer massiven Viskoseflachfaser mit folgenden Eigenschaften gelöst:
    • Die Faser besteht zu mehr als 98% aus Cellulose
    • Das Verhältnis von Breite B zu Dicke D der Faser ist 10:1 oder größer
    • Die Faseroberfläche ist im wesentlichen glatt
    • Die Faser ist im wesentlichen transparent.
  • Die Erfindung betrifft weiters ein Faserbündel, welches die erfindungsgemäße Cellulosefaser enthält, ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Cellulosefaser bzw. des Faserbündels sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Cellulosefaser bzw. des Faserbündels zur Herstellung von Vliesen und Papier.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Papier, enthaltend die erfindungsgemäße Cellulosefaser.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
    • Figur 1 zeigt Querschnitte von erfindungsgemäßen Fasern.
    • Figur 2 zeigt eine Längsansicht einer erfindungsgemäßen Faser.
    • Figur 3 zeigt eine REM-Aufnahme der Oberfläche einer erfindungsgemäßen Faser.
    • Figur 4 zeigt eine REM-Aufnahme des Querschnittes von erfindungsgemäßen Fasern
    • Figur 5 zeigt Querschnitte von Fasern gemäß eines Vergleichsbeispiels.
    • Figur 6 zeigt Querschnitte von Fasern gemäß eines weiteren Vergleichsbeispiels.
    • Figur 7 zeigt Querschnitte von Fasern gemäß eines weiteren Vergleichsbeispiels.
    • Figur 8 zeigt die Längsansicht einer Faser gemäß eines Vergleichsbeispiels.
    • Figur 9 zeigt die REM-Aufnahme der Oberfläche einer Faser gemäß eines Vergleichsbeispiels.
    Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein massive Viskoseflachfaser mit hoher Transparenz.
  • Unter "massiv" ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eine Cellulosefaser zu verstehen, die keine hohle oder kollabierte Struktur aufweist. Die massive Cellulosefaser gemäß der vorliegenden Erfindung weist insbesondere keine Hohlräume und keine z.B. aufgrund des Kollabierens einer Hohlfaser resultierende Trennungslinie auf.
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, dass es möglich ist, Viskoseflachfasern mit hoher Transparenz herzustellen, die massiv sind und keinen nennenswerten Anteil an quellenden, hochmolekularen Substanzen enthalten.
  • Bevorzugt besteht die erfindungsgemäße Faser im wesentlichen vollständig aus Cellulose. Unter "im wesentlichen" ist dabei zu verstehen, dass abgesehen von üblichen im Rahmen des Viskoseverfahrens im Endprodukt enthaltenen Prozesshilfstoffen wie z.B. einer Avivage keine weiteren Bestandteile, insbesondere keine in Wasser quellenden, hochmolekularen Substanzen enthalten sind. Eine Avivageauflage beträgt typischerweise 0,1% und nicht über 0,3%.
  • Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Flachfaser ist im wesentlichen glatt. Unter der "Oberfläche" sind dabei die zwei die Breitseite der Faser definierenden Flächen zu verstehen.
  • Unter "im wesentlichen glatt" ist insbesondere zu verstehen, dass die Faser abgesehen von ihren Randbereichen im wesentlichen keine Rillen in Längsrichtung aufweist, welche eine Rillentiefe von mehr als 10%, insbesondere mehr als 5% der Faserdicke haben. Als "Rillen" sind dabei die für Standardviskosefasern typischen, im Verhältnis zur Breite der Faser kleinen Einbuchtungen in Längsrichtung zu verstehen, wie z.B. aus den Figuren 5 und 9 ersichtlich.
  • Aufgrund der für Viskosefasern typischen Schrumpfungsprozesse ist die Anwesenheit einer tieferen Rille bzw. Auswölbung an den Randbereichen der Faser zumeist nicht vermeidbar.
  • Die beiden Flächen der Faser, welche die Breitseite der Faser definieren, sind bevorzugt über einen Bereich von zumindest 90% der Faseroberfläche zueinander parallel.
  • Bevorzugt ist das Verhältnis von Breite B zu Dicke D der erfindungsgemäßen Faser 20:1 oder größer.
  • Der Titer der erfindungsgemäßen Faser kann 2 bis 40 dtex, insbesondere 2 bis 28 dtex betragen.
  • Die Faser kann bevorzugt als Kurzschnittfaser mit einer Schnittlänge von 2 bis 20 mm, besonders bevorzugt 3 bis 12 mm vorliegen. Insbesondere für die Anwendung in Vliesstoffen und Textilien kann die Faser auch als Stapelfaser in Schnittlängen von 30 mm bis 150 mm, insbesondere 40 bis 110 mm, besonders bevorzugt 40 mm (Baumwolltype) und 70 mm (Wolltype) vorliegen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die erfindungsgemäße Faser anionisch modifiziert sein.
  • Es wurde gefunden, dass eine anionische Modifizierung der Faser die Festigkeit von daraus hergestellten Papieren erhöht.
  • Bevorzugt wird die anionische Modifizierung der Faser dadurch erreicht, dass in die Faser Carboxymethylcellulose (CMC) inkorporiert ist. Die Inkorporation von CMC in Viskosefasern wird unter anderem in der WO 2011/12423A beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Faserbündel, enthaltend eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Cellulosefasern.
  • Als "Faserbündel" ist eine Vielzahl von Fasern zu verstehen, so z.B. Zellwolle (eine Vielzahl von Stapelfasern), ein Strang von Endlosfilamenten oder ein Ballen aus Fasern.
  • Im erfindungsgemäßen Faserbündel sind bevorzugt die Querschnitte der darin enthaltenen Cellulosefasern im wesentlichen gleich.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Cellulosefaser bzw. eines erfindungsgemäßen Faserbündels umfasst die folgenden Schritte:
    • Bereitstellen einer Viskosespinnmasse
    • Verspinnen der Viskosespinnmasse durch zumindest eine schlitzförmige Öffnung einer Spinndüse in ein Spinnbad unter Bildung von Spinnfäden,
      wobei
    • die Viskosespinnmasse einen Koagulationsverzögerer, insbesondere Polyethylenglykol, enthält
    • das Verhältnis von Länge zur Breite des Düsenschlitzes 10:1-30:1, bevorzugt 15:1 -25:1 beträgt
    • das Spinnbad einen Gehalt an H2SO4 von 110-140g/L, bevorzugt 120-130g/L aufweist
    • die Spinnfäden mit einem Düsenverzug von 2,0-3,0 abgezogen werden
    • die Spinnfäden nach dem Verlassen des Spinnbades in einem Verhältnis von 20%-35%; bevorzugt 25-35% verstreckt werden.
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, dass durch die Kombination dieser Verfahrensmaßnahme massive Viskoseflachfasern mit hervorragender Transparenz herstellbar sind.
  • Durch die Zugabe eines Koagulationsverzögerers (insbesondere PEG) wird eine verzögerte Koagulation der Viskosespinnmasse im Spinnbad bewirkt. Dadurch wird der Zeitraum für die Diffusion der Flüssigkeit aus der Faser heraus verlängert und die Ausbildung einer glatten Oberfläche ermöglicht. Ebenso wird so die Zeit verlängert, in der Gasblasen aus der Faser herausdiffundieren können.
  • Erfindungsgemäß enthält die Viskose den Koagulationsverzögerer, insbesondere PEG, in einer Menge von 3 bis 6 Gew.%, bevorzugt 3 bis 5 Gew. %, insbesondere 3 bis 4 Gew.%, bezogen auf Cellulose.
  • Die Zugabe eines Koagulationsverzögerers bewirkt aber auch, dass die ausgesponnene Faser mehr Zeit zur Verringerung ihrer Oberfläche aufgrund ihrer Oberflächenspannung hat. Das führt im Normalfall dazu, dass die Faser sich mehr der runden Form annähert.
  • Diesem Effekt wird erfindungsgemäß auf verschiedene Weise entgegengewirkt:
    • Die Spinnfäden werden in ein Spinnbad mit relativ hoher Säurekonzentration (H2SO4) ausgesponnen. Dies unterstützt die Koagulation der Faser von außen her und bewirkt so eine Fixierung der Geometrie. Die übrigen Bestandteile des Spinnbades wie z.B. Na2SO4 und ZnSO4 können in für das Viskoseverfahren üblichen Konzentrationen enthalten sein.
    • Die Fasern werden mit erhöhtem Verzug und relativ hoher Verstreckung (wobei die Verstreckung in einem oder in mehreren Schritten durchgeführt werden kann, bevorzugt aber zumindest der Großteil der Verstreckung in einem frühen Verfahrensstadium, z.B. unmittelbar nach Verlassen des Spinnbades, durchgeführt wird) ausgesponnen. Durch diese Maßnahmen wird eine Entspannung der Struktur und so eine Abweichung von der flachen Form erschwert.
  • Die übrigen Verfahrensparameter können in für das Viskoseverfahren üblichen Bereichen gehalten werden. Als üblich versteht der Fachmann bezüglich der Spinnbadzusammensetzung einen Gehalt an Natriumsulfat von 250-400g/l und einen Gehalt an Zinksulfat von 5-20g/l. Eine typische Standardspinnviskose hat einen Gehalt an Cellulose von 8-10 Gew.% und einen Gehalt an NaOH von 5-9 Gew.%
  • Die erfindungsgemäßen Verfahrensparameter führen dazu, dass die Faser bevorzugt in Richtung ihrer Dicke (y-Richtung) schrumpft, wodurch sehr dünne Fasern mit sehr hohem Verhältnis von Breite zu Dicke und damit mit für die Papierherstellung besonders wünschenswerter großer Oberfläche entstehen.
  • Die erfindungsgemäßen Fasern eignen sich demgemäß hervorragend zur Verwendung in Papieren, insbesondere in transparenten Papieren.
  • Es wurde gefunden, dass ein 80grämmiges Laborblatt (Rapid-Köthen, DIN EN ISO 5269-2), hergestellt aus 100% einer auf 6 mm geschnittenen erfindungsgemäßen Faser eine Reißlänge (DIN EN ISO 1924-2) von mindestens 750m aufweisen kann.
  • Die Länge der erfindungsgemäßen Faser beträgt für die Verwendung zur Herstellung von Papier bevorzugt 3-12 mm.
  • Die erfindungsgemäßen Fasern eignen sich aber auch hervorragend zur Herstellung von Vliesen, z.B. wasserstrahlverfestigten Vliesen oder genadelten Vliesen.
    • Beispiele: Beispiel 1:
  • Viskose wurde durch eine Spinndüse mit schlitzförmigen Öffnungen mit einer Länge von 1000 µm und einer Breite von 60 µm wie folgt versponnen und weiterbehandelt:
    • Abzug: 52 m/min, dies entsprach einem Düsenverzug von 2,8
    • Verstreckung (nach Verlassen des Spinnbades): 30%
    • Viskose: Standardspinnviskose, enthaltend 4 Gew.% Polyethylenglycol (PEG) bezogen auf Cellulose.
    • Spinnbadzusammensetzung: 130g/l H2SO4; restliche Bestandteile im üblichen Bereich.
    • Nachbehandlung: Aufschwemmen, Waschen, Nachbehandlung, Schnitt auf 6mm (Kurzschnitt, nass)
  • Querschnitte der so erhaltenen Fasern sind in der Figur 1 dargestellt.
  • Die Faserquerschnitte sind sehr flach und dünn. Die beiden die Breitseite der Faser definierenden Flächen verlaufen praktisch über die gesamte Breite der Faser zueinander parallel. Lediglich an der Faserkante sind kleine Ausstülpungen vorhanden.
  • Die Breite B der Faser betrug 230 µm, ihre Dicke D 6 µm. Daraus ergibt sich ein Verhältnis B:D von 38:1 sowie ein Titer von 22 dtex.
  • Figur 2 zeigt eine Längsansicht der Faser. Deutlich ist zu sehen, dass die Faser praktisch vollständig transparent ist.
  • Ein Rapid-Köthen Blatt mit 80gsm aus 100% der erfindungsgemäßen Faser, welches ohne Verwendung von Zusatzstoffen hergestellt wurde, zeigt bereits eine Reißlänge von 1000m, was eine gute Handhabung des Blattes erlaubt. Solche Festigkeiten wurden bei Viskosefasern bisher nur mit einem Hohlfaserverfahren erreicht, welches einen weit höheren Produktionsaufwand erfordert.
    • Beispiel 2:
  • Viskose wurde durch eine Spinndüse mit schlitzförmigen Öffnungen mit einer Länge von 700 µm und einer Breite von 35 µm wie folgt versponnen und weiterbehandelt:
    • Abzug: 52m/min, dies entsprach einem Düsenverzug von 2,8
    • Verstreckung (nach Verlassen des Spinnbades): 30%
    • Viskose: Standardspinnviskose, enthaltend 4 Gew.% Polyethylenglycol (PEG) bezogen auf Cellulose.
    • Spinnbadzusammensetzung: 130g/l H2SO4; restliche Bestandteile im üblichen Bereich. Nachbehandlung: Aufschwemmen, Waschen, Nachbehandlung, Schnitt auf 6mm (Kurzschnitt, nass)
  • Figur 3 zeigt eine REM-Aufnahme des Faserquerschnitts der erhaltenen Fasern.
  • Die Faserquerschnitte sind sehr flach und dünn. Die beiden die Breitseite der Faser definierenden Flächen verlaufen praktisch über die gesamte Breite der Faser zueinander parallel. Lediglich an der Faserkante sind kleine Ausstülpungen vorhanden.
  • Die Breite B der Faser betrug 150 µm, ihre Dicke D 4 µm. Daraus ergibt sich ein Verhältnis B:D von 38:1 sowie ein Titer von 9 dtex.
  • Figur 4 zeigt eine REM-Aufnahme der glatten Oberfläche der Faser.
  • Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, weist die Faser lediglich an ihrem Rand jeweils eine deutlich sichtbare Rille bzw. Auswölbung auf.
  • Ein Rapid-Köthen Blatt mit 80gsm aus 100% der erfindungsgemäßen Faser, welches ohne Verwendung von Zusatzstoffen hergestellt wurde, zeigt bereits eine Reißlänge von 2600m, was eine sehr gute Handhabung des Blattes erlaubt.
    • Beispiel 3:
  • Viskosefasern wurden unter ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 versponnen, allerdings enthielt die Spinnviskose kein PEG.
  • Die erhaltenen Fasern zeigen (siehe Figur 5) den für herkömmlich hergestellte massive Viskoseflachfasern typischen gezackten Querschnitt, d.h. zahlreiche Rillen in Längsrichtung, welcher eine Transparenz der Faser verhindert. Zudem werden auch keine Faser-Faser-Bindungen ausgebildet, was ebenfalls für die Herstellung von Papier nachteilig ist.
    • Beispiel 4:
  • Viskosefasern wurden unter ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 versponnen, allerdings wiesen die schlitzförmigen Öffnungen der Spinndüse eine Länge von 140µm und eine Breite von 25µm, also ein Verhältnis von Länge zu Breite von weniger als 10:1 auf. Der Titer betrug demgemäß 2,1 dtex.
  • Die Querschnitte der Fasern (siehe Figur 6) zeigen, dass abgesehen vom geringeren Verhältnis von Breite B zu Dicke D dieser Fasern die Querschnitte der Fasern weit weniger homogen ausgeprägt sind. Die Fasern weichen teilweise von der flachen Form ab und zeigen gebogene Querschnitte. Auch bedingt durch die nicht vollständig glatte und parallele Oberfläche sind die Fasern daher überwiegend nicht transparent. Der nicht vollständig flache Querschnitt macht die Faser zudem ungeeignet für den Zweck, aus ihnen ein ausreichend festes Papier zu bilden.
    • Beispiel 5:
  • Viskosefasern wurden unter ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 versponnen, allerdings enthielt die Viskosespinnmasse kein PEG und entsprachen die Spinneinstellungen (Verzug, Verstreckung, Spinnbadzusammensetzung) denen eines Standardviskoseverfahrens.
  • Die Fasern (Figur 7) zeigen erneut einen deutlich gezackten Querschnitt.
  • Die Längsansicht der Faser (siehe Figur 8) zeigt, dass die Faser nicht transparent ist. In der REM-Aufnahme der Oberfläche (siehe Figur 9) sind deutlich die Rillen an der Faseroberfläche zu sehen.

Claims (10)

  1. Regenerierte Cellulosefaser in Form einer massiven Viskoseflachfaser mit folgenden Eigenschaften:
    - Die Faser besteht zu mehr als 98% aus Cellulose
    - Das Verhältnis von Breite B zu Dicke D der Faser ist 10:1 oder größer
    - Die Faseroberfläche ist im wesentlichen glatt
    - Die Faser ist im wesentlichen transparent.
  2. Cellulosefaser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser im wesentlichen vollständig aus Cellulose besteht.
  3. Cellulosefaser gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Breite B zu Dicke D der Faser 20:1 oder größer ist.
  4. Cellulosefaser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser anionisch modifiziert ist, insbesondere durch Inkorporation von Carboxymethylcellulose (CMC).
  5. Faserbündel, enthaltend eine Vielzahl von Cellulosefasern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  6. Faserbündel gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Cellulosefasern im wesentlichen gleich sind.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Cellulosefaser bzw. eines Faserbündels gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
    - Bereitstellen einer Viskosespinnmasse
    - Verspinnen der Viskosespinnmasse durch zumindest eine schlitzförmige Öffnung einer Spinndüse in ein Spinnbad unter Bildung von Spinnfäden,
    wobei
    - die Viskosespinnmasse einen Koagulationsverzögerer, insbesondere Polyethylenglykol, in einer Menge von 3 bis 6 Gew.%, bevorzugt 3 bis 5 Gew. %, insbesondere 3 bis 4 Gew.%, bezogen auf Cellulose, enthält
    - das Verhältnis von Länge zu Breite des Düsenschlitzes 10:1-30:1, bevorzugt 15:1 - 25:1 beträgt
    - das Spinnbad einen Gehalt an H2SO4 von 110-140g/L, bevorzugt 120-130g/L aufweist
    - die Spinnfäden mit einem Düsenverzug von 2,0-3,0 abgezogen werden
    - die Spinnfäden nach dem Verlassen des Spinnbades in einem Verhältnis von 20%-35%, bevorzugt 25-35% verstreckt werden.
  8. Verwendung einer Cellulosefaser bzw. des Faserbündels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Vliesen und Papier.
  9. Papier, enthaltend eine Cellulosefaser bzw. ein Faserbündel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
  10. Papier gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es transparent ist.
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