EP3682052A1 - Polymerfaser mit verbesserter langzeit-dispergierbarkeit - Google Patents

Polymerfaser mit verbesserter langzeit-dispergierbarkeit

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Publication number
EP3682052A1
EP3682052A1 EP18779222.1A EP18779222A EP3682052A1 EP 3682052 A1 EP3682052 A1 EP 3682052A1 EP 18779222 A EP18779222 A EP 18779222A EP 3682052 A1 EP3682052 A1 EP 3682052A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
copolymer
cellulose
polymer fiber
mol
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18779222.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Dahringer
Michael Klanert
Peter Engelhardt
Antonio Notarnicola
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INDORAMA VENTURES FIBERS GERMANY GMBH
Original Assignee
Trevira GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trevira GmbH filed Critical Trevira GmbH
Publication of EP3682052A1 publication Critical patent/EP3682052A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/01—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with natural macromolecular compounds or derivatives thereof
    • D06M15/03—Polysaccharides or derivatives thereof
    • D06M15/05—Cellulose or derivatives thereof
    • D06M15/09—Cellulose ethers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/02—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from cellulose, cellulose derivatives, or proteins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/01—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with natural macromolecular compounds or derivatives thereof
    • D06M15/03—Polysaccharides or derivatives thereof
    • D06M15/05—Cellulose or derivatives thereof
    • D06M15/07—Cellulose esters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/02—Synthetic cellulose fibres
    • D21H13/04—Cellulose ethers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/32—Polyesters

Definitions

  • the invention relates to a polymer fiber with improved long-term dispersibility, a process for their preparation, and their use.
  • Polymer fiber i. Fibers based on synthetic polymers are industrially produced on a large scale.
  • the underlying synthetic polymer is produced by a melt spinning process. This is the
  • the spinneret usually has a multi-bore spinneret plate from which the individual capillaries (filaments) of the fiber are extruded.
  • wet or solvent spinning processes are also used for the production of staple fibers.
  • a highly viscous solution of a synthetic polymer through nozzles with fine
  • the polymer fibers have good dispersibility in aqueous systems, e.g. in the production of wet laid nonwovens.
  • Drawing and / or crimping is usually carried out by applying suitable coatings or sizes, which are applied to the surface of the finished or to be treated polymer fiber.
  • Another possibility of the chemical modification can be carried out on the polymer backbone itself, for example by incorporation of flame retardant compounds in the main and / or side polymer chain.
  • additives such as antistatic agents or colored pigments, may be incorporated into the molten thermoplastic polymer or incorporated into the polymer fiber during the multi-digit spinning process.
  • the dispersing behavior of a polymer fiber is partly determined by the nature of the influenced by synthetic polymers. In particular with fibers made of thermoplastic polymer, the dispersibility in aqueous systems is therefore influenced and adjusted by the applied to the surface Aviagen or finishing.
  • Dispersibility in particular long-term dispersibility, provide that has good dispersibility even after prolonged storage and also for food contact according to EU Reg. 231/2012 is approved.
  • the polymer fiber should also be used under extreme conditions, i. high pressure, high shear forces and elevated temperature, especially in aggressive aqueous systems, which may have a pH of ⁇ 7 and / or
  • Electrolytes especially on a saline basis, have good dispersibility and this good dispersibility persist even after prolonged storage.
  • the polymer fiber according to the invention comprising at least one synthetic polymer, preferably at least one synthetic thermoplastic polymer, characterized in that the fiber has on the surface a preparation comprising at least one cellulose ether selected from the group carboxymethyl cellulose (CMC),
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • Methylcellulose MC
  • EC ethylcellulose
  • HEC hydroxyethylcellulose
  • HPC Hydroxypropyl cellulose
  • MEC methyl ethyl cellulose
  • HEMC Hydroxyethylmethylcellulose
  • HPMC hydroxypropylmethylcellulose
  • Forming dispersion medium is preferably thermoplastic
  • thermoplastic polycondensates particularly preferably so-called synthetic biopolymers, particularly preferably to
  • thermoplastic polycondensates based on so-called biopolymers.
  • thermoplastic polymer in the present invention refers to a plastic which can be (thermoplastic) deformed in a certain temperature range, preferably in the range from 25 ° C. to 350 ° C. This process is reversible, that is to say it can be cooled and reheating to the molten state are repeated as often as long as not through
  • thermoplastic polymers differ from the thermosets and
  • thermoplastic polymer is preferably understood as meaning the following polymers:
  • Polyestercarbonate polyaryletherketone, polyetheretherketone, polyetherimide, Polyether ketone, polyethylene oxide, polyaryl ether sulfone, polyethylene terephthalate, polyimide, polyisobutylene, polyisocyanurate, polyimidesulfone, polymethacrylimide, polymethacrylate, poly-4-methylpentene-1, polyacetal, polypropylene,
  • Polyphenylene oxide polypropylene oxide, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfone, polystyrene, polysulfone, polytetrafluoroethylene, polyurethane, polyvinyl acetate,
  • Polyvinylidene fluoride polyvinyl fluoride, polyvinyl methyl ether, polyvinylpyrrolidone, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, styrene-maleic anhydride-butadiene copolymer, styrene-methylnethacrylate copolymer, styrene-methylstyrene copolymer, styrene-acrylonitrile Copolymer, vinyl chloride-ethylene copolymer, vinyl chloride-methacrylate copolymer, vinyl chloride-maleic anhydride copolymer, vinyl chloride-maleimide copolymer, vinyl chloride-methyl methacrylate copolymer, vinyl chloride-octyl acrylate copolymer, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer,
  • thermoplastic polymer is preferably understood as meaning a polymer which differs chemically and / or physically from the cellulose ethers used in the preparation.
  • the filament-forming thermoplastic polymers do not comprise any one of the following thermoplastic polymers.
  • the filament-forming thermoplastic polymers do not comprise any one of the following thermoplastic polymers.
  • thermoplastic polymers Mp> 100 ° C
  • staple fibers Particularly suitable are high-melting thermoplastic polymers (Mp> 100 ° C) used, which are very well suited in the production of staple fibers.
  • Suitable refractory thermoplastic polymers include i.a. for example, polyamides, e.g. Polyhexamethylene adipamide, polycaprolactam, aromatic or partially aromatic polyamides ("aramids"), aliphatic polyamides, e.g. Nylon, partially aromatic or wholly aromatic polyesters, polyphenylene sulfide (PPS), polymers having ether and keto groups, e.g. Polyether ketones (PEK) and
  • PEEK Polyetheretherketone
  • polyolefins e.g. Polyethylene
  • melt-spinnable polyesters are particularly preferred.
  • Melt-spinnable polyesters consist predominantly of building blocks derived from aromatic dicarboxylic acids and from aliphatic diols. Common aromatic dicarboxylic acid building blocks are the divalent radicals of
  • Benzenedicarboxylic acids in particular terephthalic acid and isophthalic acid;
  • Common diols have 2 to 4 carbon atoms, with ethylene glycol and / or propane-1, 3-diol are particularly suitable.
  • polyesters which are at least 95 mol%
  • PET Polyethylene terephthalate
  • polyesters especially polyethylene terephthalates, usually have a molecular weight corresponding to an intrinsic viscosity (IV) of 0.4 to 1.4 (dl / g), measured on solutions in dichloroacetic acid at 25 ° C.
  • IV intrinsic viscosity
  • synthetic biopolymer in the present invention refers to a material which consists of biogenic raw materials (renewable raw materials), thus distinguishing it from the conventional, petroleum-based materials or plastics, such as, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polyvinyl chloride (PVC).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • thermoplastic polycondensates based on so-called biopolymers, these include repeating units of lactic acid, hydroxybutyric acid and / or glycolic acid, preferably lactic acid and / or glycolic acid, in particular lactic acid.
  • Polylactic acids are particularly preferred.
  • polylactic acid polymers derived from
  • Lactic acid units are constructed. Such polylactic acids are usually prepared by condensation of lactic acids, but are also obtained in the ring-opening polymerization of lactides under suitable conditions.
  • Polylactic acids particularly useful in the present invention include poly (glycolide-co-L-lactide), poly (L-lactide), poly (L-lactide-co-s-caprolactone), poly (L-lactide-co-glycolide), poly (L lactide-co-D, L-lactide), poly (D, L-lactide-co-glycolide) and poly (dioxanone).
  • Such polymers are available, for example, from Boehringer Ingelheim Pharma KG (Germany) under the trade names Resomer® GL 903, Resomer® L 206 S, Resomer® L 207 S, Resomer® L 209 S, Resomer® L 210, Resomer® L 210 S Resomer® LC 703 S, Resomer® LG 824 S, Resomer® LG 855 S, Resomer® LG 857 S, Resomer® LR 704 S, Resomer® LR 706 S, Resomer® LR 708, Resomer® LR 927 S, Resomer® RG 509 S and Resomer® X 206 S commercially available.
  • particularly advantageous polylactic acids are in particular poly-D, poly-L or poly-D, L-lactic acids. In a particularly preferred embodiment, it is in the
  • thermoplastic polycondensate based on lactic acids
  • the polylactic acids used in the invention have a number average molecular weight (Mn), preferably determined by
  • the weight-average molecular weight (Mw) of preferred lactic acid polymers is preferably in the range from 750 g / mol to 5,000,000 g / mol, preferably in the range from 5,000 g / mol to 1,000,000 g / mol, more preferably in the range from 10,000 g / mol to 500,000 g / mol, in particular in the range from 30,000 g / mol to 500,000 g / mol, and the polydispersity of these polymers is favorably in the range of 1.5 to 5.
  • the inherent viscosity of particularly suitable, lactic acid polymers, in particular poly-D, poly-L or poly-D, L-lactic acids, measured in chloroform at 25 ° C, 0.1% polymer concentration, is in the range of 0.5 dl / g to 8.0 dl / g, preferably in the range of 0.8 dl / g to 7.0 dl / g, in particular in the range of 1, 5 dl / g to 3.2 dl / g.
  • Hexafluoro-2-propanol at 30 ° C, 0.1% polymer concentration in the range of 1, 0 dl / g to 2.6 dl / g, in particular in the range of 1, 3 dl / g to 2.3 dl / g ,
  • polymers in particular thermoplastic polymers, with a glass transition temperature greater than 20 ° C., advantageously greater than 25 ° C., preferably greater than 30 ° C., particularly preferably greater than 35 ° C., in particular greater than 40 ° C., are extremely advantageous.
  • the glass transition temperature of the polymer is in the range of 35 ° C to 55 ° C,
  • polymers are particularly suitable which have a melting temperature greater
  • the glass transition temperature and the melting temperature of the polymer are preferably at least 60 ° C, preferably greater than 150 ° C, more preferably in the range of 160 ° C to 210 ° C, in particular in the range of 175 ° C to 195 ° C.
  • the glass transition temperature and the melting temperature of the polymer are preferably at least 60 ° C, preferably greater than 150 ° C, more preferably in the range of 160 ° C to 210 ° C, in particular in the range of 175 ° C to 195 ° C.
  • DSC measurement under nitrogen on a Mettler-Toledo DSC 30S The calibration is preferably carried out with indium.
  • the measurements are preferably carried out under dry, oxygen-free nitrogen (flow rate:
  • the sample weight is preferably chosen between 15 mg and 20 mg.
  • the samples are first from 0 ° C to preferably a temperature above the melting temperature of the
  • heated polymer then cooled to 0 ° C and heated a second time from 0 ° C to said temperature at a heating rate of 10 ° C / min.
  • thermoplastic polymers are polyesters, in particular lactic acid polymers.
  • the polymer fiber of the invention may be used as a finite fiber, e.g. as a so-called staple fiber, or as an infinite fiber (filament).
  • a finite fiber e.g. as a so-called staple fiber
  • an infinite fiber filament
  • the fiber is preferably present as a staple fiber.
  • the length of the aforementioned staple fibers is not fundamentally limited, but is generally 1 to 200 mm, preferably 2 to 120 mm, particularly preferably 2 to 60 mm.
  • short fibers can be cut well from the fibers according to the invention. This is understood to mean fiber lengths of 5 mm and less, in particular 4 mm and less.
  • the individual denier of the polymer fiber according to the invention is between 0.3 and 30 dtex, preferably 0.5 to 13 dtex.
  • the polymer fibers according to the invention are preferably made from thermoplastic polymers, in particular thermoplastic organic polymers, particularly preferably from thermoplastic organic polycondensates
  • the polymer material is melted in an extruder and processed by means of spinnerets to the polymer fibers.
  • the polymer fibers according to the invention usually do not comprise fibers which have been prepared by spinning from solution, in particular by means of electrospinning.
  • the polymer fiber can also be present as a bicomponent fiber, the fiber consisting of a component A (core) and a component B (shell).
  • the melting point of the thermoplastic polymer in component A may be at least 5 ° C., preferably at least 10 ° C., more preferably at least 20 ° C., higher than the melting point of the thermoplastic polymer in component B. Melting point of the thermoplastic polymer in component A at least 100 ° C, preferably at least 140 ° C, more preferably at least 150 ° C.
  • thermoplastic polymers used in the bicomponent fiber are the polymers already mentioned above.
  • the polymer fiber according to the invention has on the surface between 0.1 and 20% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, of a preparation which comprises at least one cellulose ether selected from the group carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose (MC) , Ethylcellulose (EC), hydroxyethylcellulose (HEC),
  • CMC carboxymethylcellulose
  • MC methylcellulose
  • EMC Ethylcellulose
  • HEC hydroxyethylcellulose
  • HPC Hydroxypropyl cellulose
  • MEC methyl ethyl cellulose
  • HEMC Hydroxyethylmethylcellulose
  • HPMC hydroxypropylmethylcellulose
  • Ethylhydroxyethylcellulose carboxymethylhydroxyethylcellulose, and mixtures thereof.
  • the preparation comprises at least two cellulose ethers selected from the group of carboxymethylcellulose (CMC),
  • Methylcellulose MC
  • EC ethylcellulose
  • HEC hydroxyethylcellulose
  • HPC Hydroxypropyl cellulose
  • MEC methyl ethyl cellulose
  • HEMC Hydroxyethylmethylcellulose
  • HPMC hydroxypropylmethylcellulose
  • ethylhydroxyethylcellulose carboxymethylhydroxyethylcellulose, especially Preference is given to preparation of methylcellulose (MC) and
  • HPMC Hydroxypropylmethylcellulose
  • the preparation according to the invention covers min. 99% of the total surface area of the fiber, preferably min. 99.5%, in particular min. 99.9%, more preferably 100% of the total surface area of the fiber.
  • the coverage of the surface is determined by microscopic methods.
  • the preparation according to the invention is preferably applied exclusively to the fiber and not subsequently to the textile fabrics produced from the fibers.
  • the preparation according to the invention usually has a thickness of 5 to 10 nm on the fiber.
  • the thickness is determined by microscopic methods.
  • the cellulose ethers used in accordance with the invention are substances which are classified in accordance with EU Reg. 231/2012 are approved as additives. Such substances are commercially available, for example under the name VIVAPUR® or Methocel TM.
  • the preparation comprises cellulose ethers, but in particular carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose (MC),
  • Ethylcellulose (EC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydroxypropylcellulose (HPC), methylethylcellulose (MEC), hydroxyethylmethylcellulose (HEMC),
  • HPMC Hydroxypropylmethylcellulose
  • ethylhydroxyethylcellulose ethylhydroxyethylcellulose
  • Carboxymethylhydroxyethylcellulose particularly preferred are preparation of methylcellulose (MC) and hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) containing a
  • Gelling temperature in the range 35 ° C to 90 ° C preferably in the range 40 ° C to 70 ° C, in particular in the range 45 ° C to 60 ° C, particularly preferably in the range 45 ° C to 55 ° C.
  • the cellulose ethers used according to the invention usually have a degree of substitution (number of substituted hydroxy groups per molecule of glucose) in the range from 1.3 to 2.6, preferably from 1.6 to 2.0.
  • the degree of substitution is usually determined by gas chromatography.
  • the cellulose ethers used according to the invention preferably have a methoxy group content of from 26% to 33%, in particular from 27% to 32%.
  • the hydroxypropylcelluloses used according to the invention preferably have a hydroxypropyl group content of max. 5% up.
  • the hydroxypropylcelluloses used according to the invention preferably have a hydroxypropyl group content of 7% to 12%.
  • the cellulose ethers used according to the invention preferably have a methoxy group content of 26% to 33%, in particular of 27% to 32%, and a hydroxypropyl group content of max. 5% up.
  • the cellulose ethers used according to the invention preferably have a methoxy group content of from 26% to 33%, in particular from 27% to 32%, and a hydroxypropyl group content of from 7% to 12%.
  • the cellulose ethers used according to the invention usually have an average molecular weight Mn between 10,000 and 380,000 g / mol, preferably between 10,000 and 200,000 g / mol, in particular between 10,000 and 100,000 g / mol, particularly preferably between 12,000 and 60,000 g / mol preferably between 12,000 and 40,000 g / mol, on.
  • the average molecular weight Mn is usually determined by gel permeation chromatography (GPC).
  • the cellulose ethers used according to the invention usually have a degree of polymerization of from 50 to 1000.
  • the cellulose ethers used according to the invention usually have a viscosity of 10 to 40 mPas, measured as 2% by weight solution in demineralized water (VE water according to DIN standard EN50272-2: 2001) at 20 ° C. (30 seconds after activation of the Solution (resting phase) is measured over a further 30 seconds and one thus obtains the measured value after one minute), for example by means of Brookfield LVT.
  • the preparation according to the invention is usually applied as an aqueous preparation, the solids content of cellulose ether (s) being from 0.1 to 5.0 g / l.
  • the aqueous preparation may contain other ingredients, such as defoamers, etc.
  • the inventively equipped polymer fibers show a very good
  • the polymer fibers according to the invention very quickly and remain dispersed over a longer period of time, on the other hand, the polymer fibers according to the invention also exhibit a good storage stability, i. Even after storage of the fibers prepared according to the invention for at least 1 month (at room temperature of 25 ° C. and a relative humidity in the range from 20 to 70%), the fibers can be well dispersed and are distributed very uniformly as dispersed fibers.
  • the polymer fibers of the invention are also suitable for stabilizing aqueous dispersions in which, in addition to the fibers according to the invention, there are additionally solid, particulate particles, for example mineral particles.
  • polymer fibers according to the invention having a titer between 0.3 and 3 dtex and a fiber length of ⁇ 10 mm, in particular ⁇ 8 mm, particularly preferably ⁇ 6 mm, particularly preferably ⁇ 4 mm are suitable.
  • the polymer fibers of the present invention also stabilize aqueous dispersions with other polymer fibers that do not have the inventive finish.
  • the other polymer fibers may be different or even identical with respect to the fiber-forming polymers, these other polymer fibers not having equipment according to the invention.
  • the fibers of the invention can be used well in the production of wet-laid fabrics.
  • Equipped polymer fibers can be made in the pulper or sheet former.
  • polymer fibers according to the invention having a titer between 0.3 and 3 dtex and a fiber length of ⁇ 10 mm, in particular ⁇ 8 mm, particularly preferably ⁇ 6 mm, particularly preferably ⁇ 4 mm are suitable.
  • the preparation of the synthetic polymer fiber according to the invention is carried out by conventional methods. First, the synthetic polymer is dried, if necessary, and fed to an extruder. Then the melted
  • Spinning speed is adjusted so that a fiber is produced with the desired titer.
  • Spin speed is the speed with which the solidified threads are pulled off.
  • the threads removed in this way can either be fed directly to the drawing or even wound up or stored and drawn at a later time.
  • the stretched in a conventional manner fibers and filaments can then according to the usual
  • the fiber can be uncrimped as well as crimped, with the crimped version, the crimping for the wet-laying process must be set (low crimping).
  • the fibers formed may have round, oval and other suitable cross-sections or other shapes, such as dumbbell, kidney-shaped, triangular or tri- or multilobal cross-sections. Also hollow fibers are possible.
  • fibers of two or more polymers can be used.
  • the fiber filaments produced in this way are combined into yarns and these in turn become spun cables.
  • the tow cables are initially stored in cans for further processing.
  • the intermediate stored in the cans spin cords are recorded and produced a large spider cable.
  • the large spun fiber cables usually these 10-600 ktex, can be drawn on a strip line using conventional methods, preferably at a feed rate of 10 to 110 m / min.
  • the draw ratios are preferably from 1.25 to 4, more preferably from 2.5 to 3.5.
  • the temperature during the stretching is in the range of
  • Glass transition temperature of the tow to be stretched is for example between 40 ° C and 80 ° C in polyester.
  • the stretching can be carried out in one stage or alternatively using a two-stage drawing process (see, for example, US Pat. No. 3,816,486). Before and during hiding can be done using conventional
  • Fibers can be applied to conventional methods of mechanical crimping with known crimping machines. Preferred is a mechanical apparatus for fiber crimping with steam assist, such as a stuffer box. However, fibers crimped by other methods may also be used, e.g. also three-dimensionally-curled fibers. to
  • the cable is first tempered to a temperature in the range of 50 ° to 100 ° C., preferably 70 ° to 85 ° C., more preferably to about 78 ° C., and the pressure of the cable entry rollers of 1, 0 to 6, 0 bar, more preferably at about 2.0 bar, a pressure in the Crimping chamber from 0.5 to 6.0 bar, more preferably 1, 5-3.0 bar, with steam at between 1, 0 and 2.0 kg / min., Particularly preferably 1, 5 kg / min., Treated.
  • the application of the preparation according to the invention is carried out after drawing and a second time before the crimping machine insofar as a crimping takes place.
  • the preparation according to the invention is usually heated and in a
  • Applied application temperature in the range of 30 to 1 10 ° C on the fiber and dried. It has been found that the drying of the preparation according to the invention and all post-treatment of the fibers equipped with the preparation according to the invention are carried out at a maximum temperature of 120 ° C., since higher temperatures adversely affect the dispersibility of the fiber. At temperatures of maximum 120 ° C, very homogeneous and uniform preparation jobs are obtained and almost no deposits are observed. For the dispersibility according to the invention such an application is advantageous.
  • crimped fibers are added, followed by cutting and optionally hardening and depositing in pressed bales as a flake.
  • present invention are preferably cut on a relaxation downstream mechanical cutting device.
  • cable types can be dispensed with the cutting. These cable types are placed in uncut form in the bale and pressed.
  • the fibers produced according to the invention have in the crimped
  • Embodiment prefers a degree of crimping of at least 2, preferably at least 3 crimps (crimps) per cm, preferably 3 sheets per cm to 9.8 sheets per cm, and more preferably 3.9 sheets per cm to 8.9 sheets per cm.
  • crimps crimps
  • Crimp degree of about 5 to 5.5 sheets per cm particularly preferred.
  • the crimp degree be set individually.
  • Entry speeds, crimping / texturing, etc. depend on the particular polymer. These are parameters which the skilled person selects in the usual range.
  • the polymer fiber according to the invention also exhibits good pumpability of the dispersed fiber in water, so that the polymer fiber according to the invention is suitable for the production of textile fibers
  • Sheets according to the wet-laying method is particularly well suited. Since the fibers according to the invention promote the dispersibility of solid, particulate particles, for example mineral particles, it is also possible to produce textile fabrics with a mineral finish. For this
  • Embodiments are polymer fibers according to the invention having a titer between 0.3 and 3 dtex and a fiber length of ⁇ 10 mm, in particular ⁇ 8 mm, particularly preferably ⁇ 6 mm, particularly preferably ⁇ 4 mm.
  • melt-blowing processes for example as described in "Complete Textile Glossary, Celanese Acetate LLC, from the year 2000 or in” Chemiefaser-Lexikon, Robert Bauer, 10th Edition, 1993.
  • melt-blowing processes are also suitable.
  • Such melt-blowing processes are useful in the production of fine denier fiber, e.g. for applications in the hygiene sector.
  • textile fabric is thus to be understood in the context of this description in its broadest sense. These may be all structures containing the fibers according to the invention, which have been produced by a surface-forming technique. Examples of such textile fabrics are nonwovens, in particular wet laid nonwovens, preferably based on staple fibers or webs produced by the melt-blown process.
  • the fibers according to the invention have a very good dispersibility.
  • the fibers of the invention show a reduced fiber fly, which causes an improvement in occupational safety, since the preparation provides for a significantly increased hold in the fiber composite.
  • the reduced fiber fly is especially in the formation of fabrics, e.g. Nonwovens, of great importance.
  • the textile fabrics produced by means of the fibers according to the invention are, in particular, wet-laid textile fabrics, in particular wet-laid nonwovens.
  • the fabrics produced by means of the fibers according to the invention contain the polymer fibers according to the invention, on whose surface between 0.1 and 20 wt .-%, preferably 0.5 to 3 wt .-%, of a preparation is applied, the at least one cellulose ether selected from group
  • Carboxymethylcellulose CMC
  • methylcellulose MC
  • ethylcellulose EC
  • HEC Hydroxyethylcellulose
  • HPC hydroxypropylcellulose
  • MEC methylethylcellulose
  • HEMC hydroxyethylmethylcellulose
  • the proportion of polymer fibers according to the invention in the textile fabric is usually at least 10% by weight, based on the total weight of the textile fabric, preferably at least 20% by weight, in particular at least 30% by weight, particularly preferably at least 50% by weight.
  • the textile fabric consists exclusively of the polymer fibers according to the invention.
  • the fibers according to the invention are cut to a length of 2 to 12 mm.
  • VE demineralised water
  • the amount of fibers is 0.25g per liter of deionized water. For better evaluation, 1 g of fibers and 4 liters of deionized water are usually used.
  • the dispersing behavior of the fiber is evaluated as follows:
  • the determination of the gelling temperature is carried out by means of a oscillation rheometer Model Physica MCR 301 of the company of Anton Paar.
  • Methylcellulose solution is applied to melt-spun PLA fibers during processing at the strip mill and then dried.
  • the produced PLA fibers thus have on the surface a preparation comprising at least one methylcellulose (MC).
  • the produced PLA fibers have min. 99% of the total surface of the fiber on the preparation of the invention.
  • the PLA fibers of the present invention are cut to a cut length of 6mm and 1 gram of the cut PLA fibers are added
  • the fibers according to the invention show a significantly better long-term dispersion, as well as a clearly better permanence of the dispersibility after a few weeks of storage.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Polymerfaser mit verbesserter Dispergierbarkeit, ein Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie deren Verwendung. Die erfindungsgemäße Polymerfaser umfasst mindestens ein synthetisches Polymer und eine auf der Oberfläche der Fasern vorliegende Präparation umfassend mindestens einen Celluloseether ausgewählt aus der Gruppe Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylethylcellulose (MEC), Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Ethylhydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, sowie Mischungen derselben. Die erfindungsgemäße Polymerfaser besitzt eine verbesserte Dispergierbarkeit und eignet sich somit zur Herstellung von wässrigen Suspensionen, die beispielsweise in der Bildung von textilen Flächengebilden, z.B. Vliesen, verwendet werden.

Description

Polymerfaser mit verbesserter Langzeit-Dispergierbarkeit
Die Erfindung betrifft eine Polymerfaser mit verbesserter Langzeit-Dispergierbarkeit, ein Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie deren Verwendung.
Polymerfaser, d.h. Fasern auf Basis von synthetischen Polymeren werden industriell in großem Umfang produziert. Hierbei wird das zugrunde liegende synthetische Polymer über einen Schmelzspinnprozess hergestellt. Hierzu wird das
thermoplastische, polymere Material aufgeschmolzen und mittels eines Extruders im flüssigen Zustand in einen Spinnbalken geleitet. Von diesem Spinnbalken wird das geschmolzene Material sogenannten Spinndüsen zugeführt. Die Spinndüse weist üblicherweise eine mit mehreren Bohrungen versehene Spinndüsenplatte auf, aus denen die einzelnen Kapillaren (Filamente) der Faser extrudiert werden. Neben den Schmelzspinnverfahren werden auch Naß- bzw. Lösungsmittel-Spinnverfahren zur Herstellung von Spinnfasern eingesetzt. Hierbei wird anstelle der Schmelze eine hochviskose Lösung eines synthetischen Polymers durch Düsen mit feinen
Bohrungen extrudiert. Beide Verfahren werden vom Fachmann als sogenanntes mehrstelliges Spinnverfahren bezeichnet. Die derart hergestellten Polymerfasern werden für textile und/oder technische
Anwendungen eingesetzt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Polymerfasern eine gute Dispergierbarkeit in wässrigen Systemen aufweisen, z.B. bei der Herstellung von nass gelegten Vliesen. Darüber hinaus ist für textile Anwendungen von Vorteil, wenn die Polymerfasern einen guten und weichen Griff aufweisen.
Die Modifizierung bzw. Ausrüstung von Polymerfasern für die jeweilige
Endanwendung oder für die notwendigen Zwischenbehandlungsschritte, z.B.
Verstreckung und/oder Kräuselung, erfolgt üblicherweise durch Aufbringung geeigneter Aviagen bzw. Schlichten, die auf die Oberfläche der fertigen oder zu behandelnden Polymerfaser aufgebracht werden.
Eine weitere Möglichkeit der chemischen Modifizierung kann am Polymer- Grundgerüst selbst erfolgen, beispielsweise durch Einbau von flammhemmend wirkenden Verbindungen in der polymeren Haupt- und/oder Seitenkette.
Darüber hinaus können Additive, beispielsweise Antistatika oder farbige Pigmente, in das geschmolzene thermoplastische Polymer eingebracht oder während des mehrstelliges Spinnverfahrens in die Polymerfaser eingebracht werden. Das Dispergierverhalten einer Polymerfaser wird u.a. von der Natur des synthetischen Polymeren beeinflusst. Insbesondere bei Fasern aus thermoplastischem Polymer wird daher die Dispergierbarkeit in wässrigen Systemen durch die auf die Oberfläche aufgebrachten Aviagen bzw. Schlichten beeinflusst und eingestellt.
Die mittels geeigneter Aviagen bzw. Schlichten erzeugte bzw. verbesserte
Dispergierbarkeit ist für viele textile Anwendungen bereits ausreichend.
Für Lebensmittel-technische Anwendungen gelten jedoch andere Anforderungen; so müssen die verwendeten Stoffe und Materialien eine Zulassung für
Lebensmittelkontakt gemäß EU Reg. No. 231/2012 aufweisen. Darüber hinaus, ist es wünschenswert, wenn die ausgerüsteten Polymerfasern länger und/oder unter extremeren Bedingungen, z.B. hohem Druck, starken Scherkräften sowie erhöhter Temperatur, insbesondere auch in aggressiven, sauren, wässrigen Systemen, dispergiert vorliegen, und diese Dispergierbarkeit auch nach längerer Lagerzeit besteht.
Es besteht von daher die Aufgabe eine Polymerfaser mit verbesserter
Dispergierbarkeit, insbesondere Langzeit-Dispergierbarkeit, bereitzustellen, die auch nach längerer Lagerung eine gute Dispergierbarkeit aufweist und darüber hinaus auch für den Lebensmittelkontakt gemäß EU Reg. No. 231 /2012 zugelassen ist. Zusätzlich soll die Polymerfaser auch unter extremen Bedingungen, d.h. hohem Druck, starken Scherkräften sowie erhöhter Temperatur, insbesondere auch in aggressiven wässrigen Systemen, die ggf. einen pH Wert von <7 und/oder
Elektrolyte, insbesondere auf saliner Basis, aufweisen, gut dispergierbar sein und diese gute Dispergierbarkeit auch nach längerer Lagerung bestehen.
Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Polymerfaser umfassend mindestens ein synthetisches Polymer, vorzugsweise mindestens ein synthetisches thermoplastisches Polymer, dadurch gekennzeichnet, dass das die Faser auf der Oberfläche eine Präparation aufweist umfassend mindestens einen Celluloseether ausgewählt aus der Gruppe Carboxymethylcellulose (CMC),
Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC), Hydroxyethylcellulose (HEC),
Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylethylcellulose (MEC),
Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC),
Ethylhydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, sowie Mischungen derselben. Polymere
Bei den erfindungsgemäßen synthetischen Polymeren, welche das
Dispersionsmedium bilden, handelt sich vorzugsweise um thermoplastische
Polymere, insbesondere um thermoplastische Polykondensate, besonders bevorzugt um sogenannte synthetische Biopolymere, besonders bevorzugt um
thermoplastische Polykondensate auf Basis sogenannter Biopolymere.
Der Begriff„thermoplastisches Polymer" bezeichnet bei der vorliegenden Erfindung einen Kunststoff, der sich in einem bestimmten Temperaturbereich, bevorzugt im Bereich von 25°C bis 350°C, (thermoplastisch) verformen lässt. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch
Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt. Darin unterscheiden sich thermoplastische Polymere von den Duroplasten und
Elastomeren.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff„thermoplastisches Polymer" bevorzugt folgende Polymere verstanden:
Acrylnitril-Ethylen-Propylen-(Dien)-Styrol-Copolymer, Acrylnitril-Methacrylat- Copolymer, Acrylnitril-Methylmethacrylat-Copolymer, Acrylnitril-chloriertes
Polyethylen-Styrol-Copolymer, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Acrylnitril- Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymer, aromatische Polyester, Acrylnitril-Styrol- Acrylester-Copolymer, Butadien-Styrol-Copolymer, Celluloseacetat,
Celluloseacetobutyrat, Celluloseacetopropionat, hydrierte Cellulose,
Carboxymethylcellulose, Cellulosenitrat, Cellulosepropionat, Cellulosetriacetat, Polyvinylchlorid, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Butylacrylat-Copolymer, Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer, Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer, Ethylen- Methacryat-Copolymer, Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer, Ethylen- Tetrafluorethylen-Copolymer, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Ethylen-Buten- Copolymer, Ethylcellulose, Polystyrol, Polyfluorethylenpropylen, Methylmethacrylat- Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer, Methylcellulose, Polyamid 1 1 , Polyamid 12, Polyamid 46, Polyamid 6, Polyamid 6-3- T, Polyamid 6-Terephthalsäure-Copolymer, Polyamid 66, Polyamid 69, Polyamid 610, Polyamid 612, Polyamid 61, Polyamid MXD 6, Polyamid PDA-T, Polyamid, Polyarylether, Polyaryletherketon, Polyamidimid, Polyarylamid,
Polyaminobismaleinimid, Polyarylate, Polybuten-1 , Polybutylacrylat,
Polybenzimidazol, Polybismaleinimid, Polyoxadiazobenzimidazol,
Polybutylenterephthalat, Polycarbonat, Polychlortrifluorethylen, Polyethylen,
Polyestercarbonat, Polyaryletherketon, Polyetheretherketon, Polyetherimid, Polyetherketon, Polyethylenoxid, Polyarylethersulfon, Polyethylenterephthalat, Polyimid, Polyisobutylen, Polyisocyanurat, Polyimidsulfon, Polymethacrylimid, Polymethacrylat, Poly-4-methylpenten-1 , Polyacetal, Polypropylen,
Polyphenylenoxid, Polypropylenoxid, Polyphenylensulfid, Polyphenylensulfon, Polystyrol, Polysulfon, Polytetrafluroethylen, Polyurethan, Polyvinylacetat,
Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid,
Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylmethylether, Polyvinylpyrrolidon, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Maleinsäureanhydrid- Copolymer, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Butadien-Copolymer, Styrol- Methylnriethacrylat-Copolymer, Styrol-Methylstyrol-Copolymer, Styrol-Acrylnitril- Copolymer, Vinylchlorid-Ethylen-Copolymer, Vinylchlorid-Methacrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Vinylchlorid-Maleinimid-Copolymer, Vinylchlorid-Methylmethacrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Octylacrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Copolymer und Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff„thermoplastisches Polymer" bevorzugt ein Polymer verstanden, das sich von den in der Präparation eingesetzten Celluloseethern chemisch und/oder physikalisch unterscheidet.
Bevorzugt umfassen die fadenbildenden thermoplastischen Polymere keine
Celluloseethern.
Besonders gut geeignet sind hochschmelzende thermoplastische Polymere (Mp > 100°C) eingesetzt, welche sich sehr gut in der Spinnfaser-Produktion eignen.
Geeignete hochschmelzende thermoplastische Polymere sind u.a. beispielsweise Polyamide, wie z.B. Polyhexamethylenadipinamid, Polycaprolactam, aromatische oder teilaromatische Polyamide ("Aramide"), aliphatische Polyamide, wie z.B. Nylon, teilaromatische oder vollaromatische Polyester, Polyphenylensulfid (PPS), Polymere mit Ether- und Ketogruppen, wie z.B. Polyetherketone (PEK) und
Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyolefine, wie z.B. Polyethylen oder
Polypropylen.
Innerhalb der hochschmelzenden thermoplastischen Polymere sind
schmelzspinnbare Polyester besonders bevorzugt.
Schmelzspinnbare Polyester bestehen überwiegend aus Bausteinen, die sich von aromatischen Dicarbonsäuren und von aliphatischen Diolen ableiten. Gängige aromatische Dicarbonsäurebausteine sind die zweiwertigen Reste von
Benzoldicarbonsäuren, insbesondere der Terephthalsäure und der Isophthalsäure; gängige Diole haben 2 bis 4 C-Atome, wobei Ethylenglycol und/oder Propan-1 ,3-diol besonders geeignet sind.
Besonders bevorzugt sind Polyester die mindestens 95 mol %
Polyethylenterephthalat (PET) aufweisen.
Derartige Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalate, haben üblicherweise ein Molekulargewicht entsprechend einer intrinsischen Viskosität (IV) von 0,4 bis 1 ,4 (dl/g), gemessen an Lösungen in Dichloressigsäure bei 25°C.
Der Begriff„synthetisches Biopolymer" bezeichnet bei der vorliegenden Erfindung einen Werkstoff, der aus biogenen Rohstoffen (nachwachsenden Rohstoffen) besteht. Damit erfolgt eine Abgrenzung von den konventionellen, erdölbasierten Werkstoffen bzw. Kunststoffen, wie z. B. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC).
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte synthetische Biopolymere sind
thermoplastische Polykondensate auf Basis sogenannter Biopolymere, diese umfassen Wiederholungseinheiten der Milchsäure, der Hydroxybuttersäure und/oder der Glycolsäure, bevorzugt der Milchsäure und/oder der Glycolsäure, insbesondere der Milchsäure. Polymilchsäuren werden dabei besonders bevorzugt.
Unter„Polymilchsäure" werden hier Polymere verstanden, die aus
Milchsäureeinheiten aufgebaut sind. Solche Polymilchsäuren werden üblicherweise durch Kondensation von Milchsäuren hergestellt, werden aber auch bei der ringöffnenden Polymerisation von Lactiden unter geeigneten Bedingungen erhalten.
Erfindungsgemäß besonders geeignete Polymilchsäuren umfassen Poly(glycolid-co- L-Iactid), Poly(L-lactid), Poly(L-lactid-co-s-caprolacton), Poly(L-lactid-co-glycolid), Poly(L-lactid -co-D,L-lactid), Poly(D,L-lactid-co-glycolid) sowie Poly(dioxanon) ein.
Derartige Polymere sind beispielsweise von der Firma Boehringer Ingelheim Pharma KG (Deutschland) unter den Handelsnamen Resomer® GL 903, Resomer® L 206 S, Resomer® L 207 S, Resomer® L 209 S, Resomer® L 210, Resomer® L 210 S, Resomer® LC 703 S, Resomer® LG 824 S, Resomer® LG 855 S, Resomer® LG 857 S, Resomer® LR 704 S, Resomer® LR 706 S, Resomer® LR 708, Resomer® LR 927 S, Resomer® RG 509 S und Resomer® X 206 S kommerziell erhältlich.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhafte Polymilchsäuren sind insbesondere Poly-D-, Poly-L- oder Poly-D,L-milchsäuren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem
synthetischen Polymer um ein thermoplastisches Polykondensat auf Basis von Milchsäuren.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymilchsäuren haben ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn), vorzugsweise bestimmt durch
Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol-Standards oder durch Endgruppentitration, von min. 500 g/mol, bevorzugt min. 1 .000 g/mol, besonders bevorzugt min.5.000 g/mol, zweckmäßigerweise min.10.000 g/mol, insbesondere min.25.000 g/mol. Andererseits ist das Zahlenmittel bevorzugte max. 1 .000.000 g/mol, zweckmäßigerweise max. 500.000 g/mol, günstigerweise max. 100.000 g/mol, insbesondere max. 50.000 g/mol. Ein Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von min. 10.000 g/mol bis 500.000 g/mol hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ganz besonders bewährt.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) bevorzugter Milchsäurepolymere, insbesondere um Poly-D-, Poly-L- oder Poly-D,L-milchsäuren, vorzugsweise bestimmt durch Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol- Standards, liegt vorzugsweise im Bereich von 750 g/mol bis 5.000.000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 5.000 g/mol bis 1 .000.000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 10.000 g/mol bis 500.000 g/mol, insbesondere im Bereich von 30.000 g/mol bis 500.000 g/mol, und die Polydispersität dieser Polymere ist günstigerweise im Bereich von 1 ,5 bis 5.
Die inhärente Viskosität besonders geeigneter, Milchsäurepolymere, insbesondere um Poly-D-, Poly-L- oder Poly-D, L-milchsäuren, gemessen in Chloroform bei 25°C, 0,1 % Polymerkonzentration, liegt im Bereich von 0,5 dl/g bis 8,0 dl/g, bevorzugt im Bereich von 0,8 dl/g bis 7,0 dl/g, insbesondere im Bereich von 1 ,5 dl/g bis 3,2 dl/g.
Weiterhin ist die inhärente Viskosität besonders geeigneter Milchsäurepolymere, insbesondere um Poly-D-, Poly-L- oder Poly-D, L-milchsäuren, gemessen in
Hexafluor-2-propanol bei 30°C, 0,1 % Polymerkonzentration, im Bereich von 1 ,0 dl/g bis 2,6 dl/g, insbesondere im Bereich von 1 ,3 dl/g bis 2,3 dl/g.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind darüber hinaus Polymere, insbesondere thermoplastische Polymere, mit einer Glasübergangstemperatur größer 20°C, günstigerweise größer 25°C, bevorzugt größer 30°C, besonders bevorzugt größer 35°C, insbesondere größer 40°C, äußerst vorteilhaft. Im Rahmen einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Glasübergangstemperatur des Polymers im Bereich von 35°C bis 55°C,
insbesondere im Bereich von 40°C bis 50°C. Weiterhin sind Polymere besonders geeignet, die eine Schmelztemperatur größer
50°C, günstigerweise von mindestens 60°C, bevorzugt von größer 150°C, besonders bevorzugt im Bereich von 160°C bis 210°C, insbesondere im Bereich von 175°C bis 195°C, aufweisen. Dabei wird die Glastemperatur und die Schmelztemperatur des Polymers
vorzugsweise mittels Dynamische Differenzkalorimetrie (Differential Scanning
Calorimetry; kurz DSC) ermittelt. Ganz besonders bewährt hat sich in diesem
Zusammenhang die folgende Vorgehensweise: Durchführung der DSC-Messung unter Stickstoff auf einem Mettler-Toledo DSC 30S. Die Eichung erfolgt vorzugsweise mit Indium. Die Messungen werden vorzugsweise unter trockenem, Sauerstoff-freien Stickstoff (Strömungsgeschwindigkeit:
vorzugsweise 40 ml/min) durchgeführt. Das Probengewicht wird vorzugsweise zwischen 15 mg und 20 mg gewählt. Die Proben werden zunächst von 0°C auf vorzugsweise eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des zu
untersuchenden Polymers erwärmt, dann auf 0°C abgekühlt und ein zweites Mal von 0°C auf die genannte Temperatur mit einer Heizrate von 10°C/min erwärmt.
Ganz besonders bevorzugt als thermoplastische Polymere werden Polyester, insbesondere Milchsäurepolymere.
Polymerfaser
Die erfindungsgemäße Polymerfaser kann als endliche Faser, z.B. als sogenannte Stapelfaser, oder als unendliche Faser (Filament) vorliegen. Zur besseren
Dispergierbarkeit liegt die Faser vorzugsweise als Stapelfaser vor. Die Länge der vorgenannten Stapelfasern unterliegt keiner grundsätzlichen Einschränkung, beträgt aber im allgemeinen 1 bis 200 mm, vorzugsweise 2 bis 120 mm, besonders bevorzugt 2 bis 60 mm. Aus den erfindungsgemäßen Fasern können insbesondere kurze Faser gut geschnitten werden. Hierunter werden Faserlängen von 5mm und weniger, insbesondere von 4mm und weniger, verstanden.
Der Einzeltiter der erfindungsgemäßen Polymerfaser, vorzugsweise Stapelfaser, beträgt zwischen 0,3 und 30 dtex, vorzugsweise 0,5 bis 13 dtex. Für einige
Anwendungen sind Titer zwischen 0,3 und 3 dtex und Faserlängen von <10mm, insbesondere <8mnn, besonders bevorzugt <6mnn, insbesondere bevorzugt <4mnn, besonders gut geeignet.
Die erfindungsgemäßen Polymerfasern werden vorzugsweise aus thermoplastischen Polymeren, insbesonderen thermoplastischen organischen Polymeren, besonders bevorzugt aus thermoplastischen organischen Polykondensaten, mittels
Schmelzspinn-Verfahren hergestellt. Hierbei wird das Polymermaterial in einem Extruder geschmolzen und mittels Spinndüsen zu den Polymerfasern verarbeitet. Die erfindungsgemäßen Polymerfasern umfassen üblicherweise keine Fasern die durch Spinnen aus Lösung, insbesonderen mittels Elektro-Spinnen hergestellt wurden.
Die Polymerfaser kann auch als Bikomponentenfaser vorliegen, wobei die Faser aus einer Komponente A (Kern) und einer Komponente B (Hülle) besteht. In einer weiteren Ausführungsform kann der Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers in der Komponente A um mindestens 5°C, vorzugsweise mindestens 10°C, besonders bevorzugt mindestens 20°C, höher liegen ist als der Schmelzpunkt des thermoplastisches Polymers in der Komponente B. Vorzugsweise beträgt der Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers in der Komponente A mindestens 100°C, vorzugsweise mindestens 140°C, besonders bevorzugt mindestens 150°C.
Bei den in der Bikomponentenfaser eingesetzten thermoplastischen Polymeren handelt es sich um die bereits vorstehend genannten Polymere.
Präparation
Die erfindungsgemäße Polymerfaser weist auf der Oberfläche zwischen 0,1 und 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, einer Präparation auf, die mindestens einen Celluloseether ausgewählt aus der Gruppe Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC), Hydroxyethylcellulose (HEC),
Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylethylcellulose (MEC),
Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC),
Ethylhydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, sowie Mischungen derselben, umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Präparation mindestens zwei Celluloseether ausgewählt aus der Gruppe Carboxymethylcellulose (CMC),
Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC), Hydroxyethylcellulose (HEC),
Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylethylcellulose (MEC),
Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Ethylhydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, besonders bevorzugt sind Präparation aus Methylcellulose (MC) und
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), wobei diese in Mengen von 0,1 und 20 Gew.- %, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Polymerfaser vorliegen.
Die erfindungsgemäße Präparation bedeckt min. 99% der gesamten Oberfläche der Faser, vorzugsweise min. 99,5%, insbesondere min. 99,9%, besonders bevorzugt 100% der gesamten Oberfläche der Faser. Die Bedeckung der Oberfläche wird mittels mikroskopischer Methoden bestimmt. Die erfindungsgemäße Präparation wird vorzugsweise ausschließlich auf die Faser aufgebracht und nicht nachträglich auf die aus den Fasern hergestellten textilen Flächengebilde.
Die erfindungsgemäße Präparation weist üblicherweise eine Dicke von 5 - 10 nm auf der Faser auf. Die Dicke wird mittels mikroskopischer Methoden bestimmt.
Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Celluloseether(n) handelt es sich um Stoffe die gemäß EU Reg. No. 231 /2012 als Zusatzstoffe zugelassen sind. Derartige Stoffe sind kommerziell erhältlich, beispielweise unter der Bezeichnung VIVAPUR® oder Methocel™.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Präparation Celluloseether, insbesondere jedoch Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose (MC),
Ethylcellulose (EC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylethylcellulose (MEC), Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC),
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Ethylhydroxyethylcellulose,
Carboxymethylhydroxyethylcellulose, besonders bevorzugt sind Präparation aus Methylcellulose (MC) und Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), die eine
Geliertemperatur im Bereich 35°C bis 90°C, vorzugsweise im Bereich 40°C bis 70°C, insbesondere im Bereich 45°C bis 60°C, besonders bevorzugt im Bereich 45°C bis 55°C, aufweisen.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Celluloseether(n) weisen üblicherweise einen Substitutionsgrad (Anzahl der substituierten Hydroxygruppen pro Glucosemolekül) im Bereich von 1 ,3 bis 2,6 auf, bevorzugt von 1 ,6 bis 2,0. Der Substitutionsgrad wird üblicherweise mittels Gaschromatographie bestimmt.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Celluloseether(n), insbesondere jedoch die Methylcellulosen, weisen bevorzugt einen Methoxy-Gruppenanteil von 26 % bis 33 %, insbesondere von 27 % bis 32 %, auf. Die erfindungsgemäß eingesetzten Hydroxypropylcellulosen weisen bevorzugt einen Hydroxypropyl-Gruppenanteil von max. 5 % auf. Die erfindungsgemäß eingesetzten Hydroxypropylcellulosen weisen bevorzugt einen Hydroxypropyl-Gruppenanteil von 7 % bis 12 % auf.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Celluloseether(n), insbesondere jedoch die Methylcellulosen, weisen bevorzugt einen Methoxy-Gruppenanteil von 26 % bis 33 %, insbesondere von 27 % bis 32 %, und einen Hydroxypropyl-Gruppenanteil von max. 5 % auf.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Celluloseether(n), insbesondere jedoch die Hydroxypropylcellulosen n, weisen bevorzugt einen Methoxy-Gruppenanteil von 26 % bis 33 %, insbesondere von 27 % bis 32 %, und einen Hydroxypropyl- Gruppenanteil von 7 % bis 12 % auf.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Celluloseether(n) weisen üblicherweise ein mittleres Molekulargewicht Mn zwischen 10.000 und 380.000 g/mol, vorzugsweise zwischen 10.000 und 200.000 g/mol, insbesondere zwischen 10.000 und 100.000 g/mol, insbesondere bevorzugt zwischen 12.000 und 60.000 g/mol, besonder bevorzugt zwischen 12.000 und 40.000 g/mol, auf. Das mittleres Molekulargewicht Mn wird üblicherweise mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt. Die erfindungsgemäß eingesetzten Celluloseether(n) weisen üblicherweise einen Polymerisationsgrad von 50 bis 1000 auf.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Celluloseether(n) weisen üblicherweise eine Viskosität von 10 bis 40 mPas, gemessen als 2 Gew.-% Lösung in vollentsalztem Wasser (VE Wasser gemäß DIN Norm EN50272-2:2001 ) bei 20°C (30 Sekunden nach Aktivierung der Lösung (Ruhephase) wird über weitere 30 Sekunden gemessen und man erhält somit nach einer Minute den Messwert), beispielsweise mittels Brookfield LVT. Die erfindungsgemäße Präparation wird üblicherweise als wässrige Präparation aufgebracht, wobei der Feststoff-Gehalt an Celluloseether(n) 0,1 bis 5,0 g/l beträgt. Die wässrige Präparation kann noch weitere Bestandteile enthalten, beispielsweise Entschäumer usw. Die erfindungsgemäß ausgerüsteten Polymerfasern zeigen eine sehr gute
Dispergierbarkeit der Faser in Wasser. Einerseits dispergieren die
erfindungsgemäßen Fasern sehr schnell und bleiben über einen längeren Zeitraum dispergiert, andererseits zeigen die erfindungsgemäß ausgerüsteten Polymerfasern auch eine gute Lagerstabilität, d.h. auch nach einer Lagerung der erfindungsgemäß präparierten Fasern von mindestens 1 Monat (bei Raumtemperatur von 25°C und einer relativen Feuchte im Bereich von 20 bis 70%) lassen sich die Faser gut dispergieren und liegen als dispergierte Fasern sehr gleichmäßig verteilt vor. Die erfindungsgemäß ausgerüsteten Polymerfasern eignen sich auch zur Stabilisierung von wässrigen Dispersionen, bei denen neben den erfindungsgemäßen Fasern zusätzlich feste, partikelförmige Teilchen, beispielsweise mineralische Teilchen, vorliegen. Für diese Ausführungsform eignen sich erfindungsgemäße Polymerfasern mit einem Titer zwischen 0,3 und 3 dtex und einer Faserlänge von <10mm, insbesondere <8mm, besonders bevorzugt <6mm, insbesondere bevorzugt <4mm.
Des weiteren stabilisieren die erfindungsgemäß ausgerüsteten Polymerfasern auch wässrige Dispersionen mit anderen Polymerfasern, die keine erfindungsgemäße Ausrüstung aufweisen. Die anderen Polymerfasern können sich hinsichtlich der faserbildenden Polymeren unterscheiden oder auch identisch sein, wobei diese anderen Polymerfasern keine erfindungsgemäße Ausrüstung aufweisen. Somit können die erfindungsgemäßen Fasern in der Herstellung von Nass-gelegten textilen Flächengebilden gut eingesetzt werden. Der Zusatz der erfindungsgemäß
ausgerüsteten Polymerfasern kann im Pulper oder Blattbildner erfolgen.
Für diese Ausführungsform eignen sich erfindungsgemäße Polymerfasern mit einem Titer zwischen 0,3 und 3 dtex und einer Faserlänge von <10mm, insbesondere <8mm, besonders bevorzugt <6mm, insbesondere bevorzugt <4mm.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen synthetischen Polymerfaser erfolgt nach üblichen Verfahren. Zunächst wird das synthetische Polymer, sofern notwendig getrocknet und einem Extruder zugeführt. Anschließend wird das geschmolzene
Materials mittels üblicher Vorrichtungen mit entsprechenden Düsen versponnen. Die Austrittsgeschwindigkeit an der Düsenaustrittsfläche wird auf die
Spinngeschwindigkeit so abgestimmt, dass eine Faser mit dem gewünschten Titer entsteht. Unter Spinngeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit zu verstehen, mit welcher die erstarrten Fäden abgezogen werden. Die derart abgezogenen Fäden können entweder direkt der Verstreckung zugeführt oder auch nur aufgewickelt bzw. abgelegt und zu einem späteren Zeitpunkt verstreckt werden. Die in üblicher Weise verstreckten Fasern und Filamente können sodann nach allgemein üblichen
Verfahren fixiert und auf die gewünschte Länge zu Stapelfasern geschnitten werden. Die Faser kann dabei ungekräuselt als auch gekräuselt sein, wobei bei der gekräuselten Version die Kräuselung für das Nasslegeverfahren eingestellt werden muss (niedrige Kräuselung). Die gebildeten Fasern können runde, ovale und weitere geeignete Querschnitte oder auch andere Formen aufweisen, wie zum Beispiel hantel-, nierenförmige, dreieckige bzw. tri- oder multilobale Querschnitte. Auch Hohlfasern sind möglich. Ebenso können Fasern aus zwei oder mehreren Polymeren zum Einsatz kommen. Die so hergestellten Faserfilamente werden zu Garnen zusammengefasst und diese wiederum zu Spinnkabeln. Die Spinnkabel werden zur weiteren Verarbeitung zunächst in Kannen abgelegt. Die in den Kannen zwischengelagerten Spinnkabel werden aufgenommen und ein großes Spinnkabel erzeugt.
Anschließend können die großen Spinnfaserkabel, üblicherweise weisen diese 10- 600 ktex auf, unter Anwendung konventioneller Methoden auf einer Bandstrasse verstreckt werden, vorzugsweise bei 10 bis 1 10 m/min Einlaufgeschwindigkeit.
Hierbei können noch Präparationen aufgebracht werden, welche die Verstreckung begünstigen, aber die nachfolgenden Eigenschaften nicht nachteilig beeinflussen. Die Streckverhältnisse reichen bevorzugt von 1 ,25 bis 4, besonders bevorzugt von 2,5 bis 3,5. Die Temperatur bei der Verstreckung liegt im Bereich der
Glasumwandlungstemperatur des zu verstreckenden Spinnkabels und beträgt beispielsweise bei Polyester zwischen 40°C und 80°C. Das Verstrecken kann einstufig oder wahlweise unter Anwendung eines zweistufigen Streckprozesses ausgeführt werden (siehe hierzu beispielsweise die US 3 816 486). Vor und während des Versteckens kann unter Anwendung konventioneller
Methoden eine oder mehrere Appreturen aufgebracht werden. Zur gegebenenfalls durchzuführenden Kräuselung/Texturierung der verstreckten
Fasern können konventionelle Methoden der mechanischen Kräuselung mit an sich bekannten Kräuselmaschinen angewendet werden. Bevorzugt ist eine mechanische Vorrichtung zur Faserkräuselung mit Dampfunterstützung, wie beispielsweise eine Stauchkammer. Es können aber auch nach anderen Verfahren gekräuselte Fasern eingesetzt werden, so z.B. auch dreidimensional-gekräuselte Fasern. Zur
Durchführung der Kräuselung wird das Kabel zunächst üblicherweise auf eine Temperatur im Bereich von 50° bis 100°C, bevorzugt 70° bis 85°C, besonders bevorzugt auf etwa 78°C temperiert und mit einem Druck der Kabeleinlaufwalzen von 1 ,0 bis 6,0 bar, besonders bevorzugt bei etwa 2,0 bar, einem Druck in der Kräuselkammer von 0,5 bis 6,0 bar, besonders bevorzugt 1 ,5-3,0 bar, mit Dampf bei zwischen 1 ,0 und 2,0 kg/min., besonders bevorzugt 1 ,5 kg/min., behandelt.
Das Aufbringen der erfindungsgemäßen Präparation erfolgt nach der Verstreckung und ein zweites Mal vor der Kräuselmaschine insofern eine Kräuselung erfolgt. Die erfindungsgemäßen Präparation wird üblicherweise erwärmt und bei einer
Applikationstemperatur im Bereich von 30 bis 1 10 °C auf die Faser aufgebracht und getrocknet. Es hat sich gezeigt, dass die Trocknung der erfindungsgemäßen Präparation sowie alle Nachbehandlungern der mit der erfindungsgemäßen Präparation ausgerüsteten Fasern bei einer Temperatur von maximal 120°C erfolgen, da höhere Temperaturen die Dispergierbarkeit der Faser negativ beeinträchtigen. Bei Temperaturen von maximal 120°C werden sehr homogene und gleichmäßige Präparations-Aufträge erhalten und nahezu keinerlei Ablagerungen beobachtet. Für die erfindungsgemäße Dispergierbarkeit ist ein solcher Auftrag von Vorteil .
Insofern die glatten oder gegebenenfalls gekräuselten Fasern im Ofen oder
Heißluftstrom relaxiert und/oder fixiert werden, so erfolgt dies ebenfalls bei
Temperaturen von maximal 130°C, da höhere Temperaturen die Dispergierbarkeit der Faser negativ beeinträchtigen. Bei Temperaturen oberhalb von 130°C werden die zuvor erhaltenen homogenen und gleichmäßigen Präparations-Aufträge geschädigt und die erfindungsgemäße Dispergierbarkeit verringert. Zur Herstellung von Stapelfasern werden die glatten, oder gegebenenfalls
gekräuselten Fasern aufgenommen, gefolgt von Schneiden und gegebenenfalls Härten und Ablage in gepressten Ballen als Flocke. Die Stapelfasern der
vorliegenden Erfindung werden bevorzugt auf einer der Relaxation nachgeschalteten mechanischen Schneidvorrichtung geschnitten. Zur Herstellung von Kabeltypen kann auf das Schneiden verzichtet werden. Diese Kabeltypen werden in ungeschnittener Form im Ballen abgelegt und verpresst.
Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern besitzen in der gekräuselten
Ausführungsform bevorzugt einen Kräuselungsgrad von mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3 Kräuselungen (Kräuselbögen) pro cm, bevorzugt 3 Bögen pro cm bis 9,8 Bögen pro cm und besonders bevorzugt 3,9 Bögen pro cm bis 8,9 Bögen pro cm. Bei Anwendungen zur Herstellung textiler Flächen werden Werte für den
Kräuselungsgrad von etwa 5 bis 5,5 Bögen pro cm besonders bevorzugt. Für die Herstellung textiler Flächen mittels Nasslegeverfahren muss der Kräuselgrad individuell eingestellt werden.
Die vorstehend genannten Parameter Spinngeschwindigkeit, Verstreckung,
Verstreckverhältnisse, Verstrecktemperaturen, Fixierung, Fixiertemperatur,
Einlaufgeschwindigkeiten, Kräuselung/Texturierung usw. richten sich nach dem jeweiligen Polymer. Hierbei handelt es sich um Parameter die der Fachmann im üblichen Bereich wählt.
Aus den erfindungsgemäßen Fasern lassen sich textile Flächengebilde herstellen, die ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind. Aufgrund der guten Dispergierbarkeit der erfindungsgemäßen Faser werden vorzugsweise durch naß-gelegte Verfahren derartige textile Flächengebilde hergestellt.
Die erfindungsgemäße Polymerfaser zeigt neben der verbesserten Dispergierbarkeit der Faser in Wasser auch eine gute Pumpbarkeit der dispergierten Faser in Wasser, so dass die erfindungsgemäße Polymerfaser für die Herstellung von textile
Flächengebilden nach dem naß-lege Verfahren besonders gut geeignet ist. Nachdem die erfindungsgemäßen Fasern die Dispergierbarkeit von festen, partikelförmigen Teilchen, beispielsweise mineralische Teilchen, begünstigen, lassen sich auch textile Flächengebilde mit einer mineralischen Ausrüstung erzeugen. Für diese
Ausführungsform eignen sich erfindungsgemäße Polymerfasern mit einem Titer zwischen 0,3 und 3 dtex und einer Faserlänge von <10mm, insbesondere <8mm, besonders bevorzugt <6mm, insbesondere bevorzugt <4mm. Neben diesen naß-lege Verfahren sind auch sogenannte Melt-Blowing Verfahren (beispielswiese wie in„Complete Textile Glossary, Celanese Acetate LLC, aus dem Jahr 2000 oder in„Chemiefaser-Lexikon, Robert Bauer, 10. Auflage, 1993, beschrieben) geeignet. Deratige Melt-Blowing Verfahren eignen sich zur Herstellung von feintitrigen Faser bzw. Vliesen, z.B. für Anwendungen im Hygienebereich.
Der Begriff "textiles Flächengebilde" ist somit im Rahmen dieser Beschreibung in seiner breitesten Bedeutung zu verstehen. Dabei kann es sich um alle Gebilde, enthaltend die erfindungsgemäßen Fasern handeln, die nach einer flächenbildenden Technik hergestellt worden sind. Beispiele für solche textilen Flächengebilde sind Vliese, insbesondere naß-gelegte Vliese, vorzugsweise auf Basis von Stapelfasern oder nach dem Melt-Blowing Verfahren hergestellte Vliese.
Die erfindungsgemäßen Faser zeichnen sich durch eine deutlich verbesserte
Permanenz der Dispergierbarkeit auf, verglichen mit Fasern ohne erfindungsgemäßem Zusatz. Die erfindungsgemäßen Fasern haben auch nach längerer Lagerung, z.B. mehrere Wochen oder Monaten, in Form von Ballen oder vergleichbaren Gebilden, eine sehr gute Dispergierbarkeit.
Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäßen Fasern eine verbesserte
Langzeitdispergierung, d.h. bei Dispergierung der erfindungsgemäßen Fasern in flüssgen Medien, z.B. in Wasser, bleiben die Faser länger dispergiert und beginnen sich erst nach längerer Zeit abzusetzen.
Zusätzlich zeigen die erfindungsgemäßen Fasern einen verringertem Faserflug, was eine Verbesserung im Arbeitsschutz bewirkt, da die Präparation für einen deutlich gesteigerten Halt im Faserverbund sorgt. Der verringerte Faserflug ist insbesondere bei der Bildung von textilen Flächengebilden, z.B. Vliesen, von großer Bedeutung.
Die mittels der erfindungsgemäßen Fasern hergestellten textilen Flächengebilde sind insbesondere nass-gelegte textile Flächengebilde, insbesondere nass-gelegte Vliese.
Die mittels der erfindungsgemäßen Fasern hergestellten textilen Flächengebilde enthalten die erfindungsgemäßen Polymerfasern, auf deren Oberfläche zwischen 0,1 und 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, einer Präparation aufgebracht ist, die mindestens einen Celluloseether ausgewählt aus der Gruppe
Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC),
Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylethylcellulose (MEC), Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), Hydroxypropylmethylcellulose
(HPMC), Ethylhydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, sowie Mischungen derselben, umfasst. Der Anteil der erfindungsgemäßen Polymerfasern im textilen Flächengebilde beträgt üblicherweise mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf der Gesamtgewicht des textilen Flächengebildes, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, insbesondere mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-%. In einer besonderen bevorzugten Ausführüngsform besteht das textilen Flächengebilde ausschließlich aus den erfindungsgemäßen Polymerfasern.
Testmethoden:
Soweit nicht bereits in der vorstehenden Beschreibung angegeben, werden folgende Meß- bzw. Test-Methoden verwendet:
Titer:
Die Bestimmung der Titer wurde gemäß DIN EN ISO1973 durchgeführt.
Dispergierfähigkeit:
Zur Beurteilung der Dispergierfähigkeit wurde folgende Testmethode entwickelt und erfindungsgemäß verwendet:
Die erfindungsgemäßen Fasern werden auf eine Länge von 2 - 12 mm geschnitten. Die geschnittenen Fasern werden bei Raumtemperatur (25°C) in ein Glasgefäß (Abmessungen: Länge 150 mm; Breite 200 mm; Höhe 200 mm), welches mit VE- Wasser (VE = vollständig entsalzt) gefüllt ist eingebracht. Die Menge an Fasern beträgt 0,25g pro Liter VE-Wasser. Zur besseren Beurteilung werden üblicherweise 1 g Fasern und 4 Liter VE-Wasser verwendet.
Anschließend wir das Faser/VE-Wassergemisch mittels eines üblichen Labor- Magnetrührers (z.B. IKAMAG RCT) und einen Magnetfisches (80mm) mindestens drei Minuten gerührt (Drehzahl im Breich 750-1500 U/min) und das Rührwerk ausgeschaltet. Anschließend wird beurteilt, ob alle Fasern dispergiert sind.
Das Dispergierverhalten der Faser wird wie folgt beurteilt:
nicht dispergiert (-)
teilweise dispergiert (o)
vollständig dispergiert (+)
Die vorstehende Beurteilung erfolgt nach definierten zeitlichen Intervallen. Als Vergleich wird eine Faser herangezogen die keine erfindungsgemäße
Präparation aufweist, ansonsten aber identisch ist.
Geliertemperatur:
Die Bestimmung der Geliertemperatur erfolgt mittels eines Oszillationsrheometers Model Physica MCR 301 der Firma von Anton Paar.
Soweit nicht bereits in der vorstehenden Beschreibung angegeben, werden folgende alle anderen Parameter mittels der Meß- bzw. Test-Methoden gemäß der Publikation „Methylcellulose, a Cellulose Derivative with Original Physical Properties and
Extended Applications" in Polymers 2015, 7(5), 777-803 bestimmt.
Die Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel verdeutlicht ohne diese in ihrem Umfang darauf zu beschränken. Beispiele
Auf schmelzgesponnene PLA Fasern werden während der Verarbeitung an der Bandstraße Methylcellulose-Lösung aufgebracht und diese anschließend getrocknet. Die hergestellten PLA Fasern weisen auf der Oberfläche somit eine Präparation auf, die mindestens eine Methylcellulose (MC) umfasst. Die hergestellten PLA Fasern weisen auf min. 99% der gesamten Oberfläche der Faser die erfindungsgemäße Präparation auf. Die erfindungsgemäßen PLA Fasern werden auf eine Schnittlänge von 6mm geschnitten und 1 Gramm der geschnittenen PLA Fasern werden bei
Raumtemperatur (25°C) wie vorstehend beschrieben dispergiert und begutachtet.
Zum Vergleich werden 1 Gramm PLA Fasern ohne den erfindungsgemäßen Zusatz aber ansonsten identisch bei Raumtemperatur (25°C) wie vorstehend beschrieben dispergiert und begutachtet.
Die erfindungsgemäßen Faser zeigen gegenüber den Vergleichsfasern (ohne die erfindungsgemäße Ausrüstung) eine deutlich bessere Langzeitdispergierung, sowie eine deutlich bessere Permanenz der Dispergierbarkeit nach einigen Wochen Lagerung, auf.

Claims

Patentansprüche
1 . Polymerfaser umfassend mindestens ein synthetisches Polymer, dadurch
gekennzeichnet, dass das die Faser auf der Oberfläche eine Präparation aufweist umfassend mindestens einen Celluloseether ausgewählt aus der Gruppe Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC),
Methylethylcellulose (MEC), Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC),
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Ethylhydroxyethylcellulose,
Carboxymethylhydroxyethylcellulose, sowie Mischungen derselben.
2. Polymerfaser gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
synthetische Polymer ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise ein thermoplastisches Polykondensat, insbesondere ein thermoplastisches
Polykondensate auf Basis von Biopolymere, ist.
3. Polymerfaser gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
synthetische Polymer ausgewählt wird aus der Grupper der Polymeren umfassend Acrylnitril-Ethylen-Propylen-(Dien)-Styrol-Copolymer, Acrylnitril- Methacrylat-Copolymer, Acrylnitril-Methylmethacrylat-Copolymer, Acrylnitril- chloriertes Polyethylen-Styrol-Copolymer, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Acrylnitril-Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymer, aromatische Polyester,
Acrylnitril-Styrol-Acrylester-Copolymer, Butadien-Styrol-Copolymer,
Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Celluloseacetopropionat, hydrierte Cellulose, Carboxymethylcellulose, Cellulosenitrat, Cellulosepropionat,
Cellulosetriacetat, Polyvinylchlorid, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen- Butylacrylat-Copolymer, Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer, Ethylen- Ethylacrylat-Copolymer, Ethylen-Methacryat-Copolymer, Ethylen- Methacrylsäure-Copolymer, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer, Ethylen- Vinylalkohol-Copolymer, Ethylen-Buten-Copolymer, Ethylcellulose, Polystyrol, Polyfluorethylenpropylen, Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer, Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer, Methylcellulose, Polyamid 1 1 , Polyamid 12, Polyamid 46, Polyamid 6, Polyamid 6-3-T, Polyamid 6-Terephthalsäure-Copolymer, Polyamid 66, Polyamid 69, Polyamid 610, Polyamid 612, Polyamid 61, Polyamid MXD 6, Polyamid PDA-T, Polyamid, Polyarylether, Polyaryletherketon, Polyamidimid, Polyarylamid,
Polyaminobismaleinimid, Polyarylate, Polybuten-1 , Polybutylacrylat,
Polybenzimidazol, Polybismaleinimid, Polyoxadiazobenzimidazol,
Polybutylenterephthalat, Polycarbonat, Polychlortrifluorethylen, Polyethylen, Polyestercarbonat, Polyaryletherketon, Polyetheretherketon, Polyetherimid, Polyetherketon, Polyethylenoxid, Polyarylethersulfon, Polyethylenterephthalat, Polyimid, Polyisobutylen, Polyisocyanurat, Polyimidsulfon, Polymethacrylimid, Polymethacrylat, Poly-4-methylpenten-1 , Polyacetal, Polypropylen,
Polyphenylenoxid, Polypropylenoxid, Polyphenylensulfid, Polyphenylensulfon, Polystyrol, Polysulfon, Polytetrafluroethylen, Polyurethan, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylnnethylether, Polyvinylpyrrolidon, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol- Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Butadien- Copolymer, Styrol-Methylmethacrylat-Copolynner, Styrol-Methylstyrol- Copolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Vinylchlorid-Ethylen-Copolymer, Vinylchlorid-Methacrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Maleinsäureanhydrid- Copolymer, Vinylchlorid-Maleinimid-Copolymer, Vinylchlorid-Methylmethacrylat- Copolymer, Vinylchlorid-Octylacrylat-Copolymer, Vinylchlorid-Vinylacetat- Copolymer, Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Copolymer und Vinylchlorid- Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolynner.
Polymerfaser gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
synthetische Polymer ein Polyester ist.
Polymerfaser gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
synthetische Polymer ein synthetisches Biopolymer, vorzugsweise aus
Polymilchsäure, ist.
Polymerfaser gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
Polymilchsäure ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von min. 500 g/mol, bevorzugt min. 1 .000 g/mol, besonders bevorzugt min. 5.000 g/mol, zweckmäßigerweise min. 10.000 g/mol, insbesondere min. 25.000 g/mol., aufweisen.
Polymerfaser gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
Polymilchsäure ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von max.
1 .000.000 g/mol, bevorzugt max. 500.000 g/mol, besonders bevorzugt max. 100.000 g/mol, insbesondere max. 50.000 g/mol, aufweisen.
Polymerfaser gemäß Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, die Polymilchsäure ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) im Bereich von 750 g/mol bis 5.000.000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 5.000 g/mol bis 1 .000.000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 10.000 g/mol bis
500.000 g/mol, insbesondere im Bereich von 30.000 g/mol bis 500.000 g/mol, aufweist.
9. Polymerfaser gemäß Anspruch 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, die Polymilchsäure eine Polydispersität im Bereich von 1 ,5 bis 5 aufweist.
10. Polymerfaser gemäß Anspruch 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymilchsäure eine Poly-D-, Poly-L- oder Poly-D,L-milchsäure ist.
11 . Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser als Stapelfaser, vorzugsweise mit einer Länge im Bereich 1 bis 200 mm, vorliegt.
12. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Faser einen Titer zwischen 0,3 und 30 dtex, vorzugsweise 0,5 bis 13 dtex, aufweist.
13. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser eine Bikomponentenfaser ist, wobei die Faser aus einer Komponente A (Kern) und einer Komponente B (Hülle) besteht und der Schmelzpunkt der Komponente A um mindestens 5°C, vorzugsweise mindestens 10°C, besonders bevorzugt mindestens 20°C, höher liegt ist als der Schmelzpunkt der Komponente B.
14. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Faser zwischen 0,1 und 20 Gew.- %, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, der Präparation aufgebracht sind.
15. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Präparation mindestens zwei Celluloseether ausgewählt aus der Gruppe Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Methylethylcellulose (MEC), Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Ethylhydroxyethylcellulose,
Carboxymethylhydroxyethylcellulose umfasst, besonders bevorzugt sind Präparation aus Methylcellulose (MC) und Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC).
16. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Präparation min. 99% der gesamten Oberfläche der Faser, vorzugsweise min. 99,5%, insbesondere min. 99,9%, besonders bevorzugt 100%, der gesamten Oberfläche der Faser bedeckt.
17. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Präparation eine Dicke von 5 - 10 nm aufweist.
18. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Celluloseether eine Geliertemperatur im Bereich 35°C bis 90°C, vorzugsweise im Bereich 40°C bis 70°C, insbesondere im Bereich 45°C bis 60°C, besonders bevorzugt im Bereich 45°C bis 55°C, aufweisen.
19. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Celluloseether einen Substitutionsgrad (Anzahl der substituierten Hydroxygruppen pro Glucosemolekül) im Bereich von 1 ,3 bis 2,6 auf, bevorzugt von 1 ,6 bis 2,0, aufweisen.
20. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Celluloseether Methylcellulosen sind, die
vorzugsweise einen Methoxy-Gruppenanteil von 26 % bis 33 %, insbesondere von 27 % bis 32 %, aufweisen.
21 . Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Celluloseether Hydroxypropylcellulosen sind, die vorzugsweise einen Hydroxypropyl-Gruppenanteil von max. 5 % aufweisen, besonders bervozugt einen Hydroxypropyl-Gruppenanteil von 7 % bis 12 % aufweisen.
22. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Celluloseether einen Methoxy-Gruppenanteil von 26 % bis 33 %, insbesondere von 27 % bis 32 %, und einen Hydroxypropyl- Gruppenanteil von max. 5 % aufweisen.
23. Polymerfaser gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Celluloseether einen Methoxy-Gruppenanteil von 26 % bis 33 %, insbesondere von 27 % bis 32 %, und einen Hydroxypropyl- Gruppenanteil von 7 % bis 12 aufweisen.
24. Textiles Flächengebilde, insbesondere erhältlich nach einem Nasslege- Verfahren, enthaltend Polymerfasern definiert in den Ansprüchen 1 bis 23.
25. Verwendung der Polymerfaser definiert in den Ansprüchen 1 bis 23 zur Herstellung von wässrigen Suspensionen.
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