WO2009086571A2 - Mikrofaser - Google Patents

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WO2009086571A2
WO2009086571A2 PCT/AT2008/000432 AT2008000432W WO2009086571A2 WO 2009086571 A2 WO2009086571 A2 WO 2009086571A2 AT 2008000432 W AT2008000432 W AT 2008000432W WO 2009086571 A2 WO2009086571 A2 WO 2009086571A2
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fiber
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regenerated
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Johann Leitner
Gert Kroner
Egon DÜNSER
Karin KÄMPF
Harald Schobesberger
Roland MÖSLINGER
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Lenzing Ag
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    • Y10T442/313—Strand material formed of individual filaments having different chemical compositions

Definitions

  • the present invention relates to a high strength cellulosic regenerate fiber having a single fiber titer of between 0.6 and 0.9 dtex, and yarns and sheets containing such regenerated fibers.
  • microfibers generally refers to fibers having a denier of less than 1.0 dtex or, depending on the material density, a diameter of from 9 to 10 .mu.m ("Lexikon der Textilveredlung”). HK Rouette, 1995, vol 2, p 1250 ff, Laumann Verlag, Duelmen) It is furthermore known that fabrics made of microfibers are fundamentally softer than those made of coarser fibers.
  • the Russian patent SU 759627 proposes for the production of viscose microfibers a spinning bath of organic acids in organic solvents instead of aqueous dilute sulfuric acid, whereby the production of fibers with up to 0.05 dtex should be possible. Information on the strength of the fibers thus produced are not recognizable.
  • FR 2764910 claims a method in which the delay is to be hydraulic instead of mechanical. Viscose fibers are obtained with a linear density of 0.3 dtex. Details about the strength of these fibers are not included.
  • US 3785918 also discloses the preparation of a blend of viscose fibers and microfibers using a spinning device according to the ejector principle.
  • the obtained microfibers should be used for papermaking. They are very uneven and therefore not suitable for textile applications.
  • US 4468428 discloses the production of viscose fibers with a diameter of 8 microns using a spinneret with nozzle hole diameters of 20 microns. Such nozzle hole diameters are not sufficient for large-scale production operation Operational safety operable because it is both very quickly deposits on the spinning bath side of the nozzle hole, including the uniformity of the fiber diameter and the spinning security suffers or the entire nozzle channel is clogged by dirt particles and therefore the fiber titer varies even more.
  • CN 1418990 discloses the production of ultrafine viscose fibers by a special adjustment of the pull-off forces and matched nozzle hole diameters.
  • the fibers obtained in this way have a titer of 0.56 to 0.22 dtex. The achieved strength of these fibers can not be found in the document.
  • JP 2005187959 proposes to use cellulose from California cedar for the production of viscose staple fibers. This is to obtain fibers over a wide titer range between 0.2 and 30 den, which would also include microfibers. Preferably, however, the range between 1, 5 and 10 is that, i. H. outside the microfiber area. For fiber strength no information is given.
  • JP 58089924 discloses nonwoven ultrafine fiber webs having a single fiber diameter of 0.05-2 ⁇ m.
  • the fibers may be made by the viscose, cuprammonium or acetate process. It seems important that they can be burned. In particular, for textile applications such fine fibers are no longer suitable.
  • No. 3,539,678 describes a modified viscose process obtained with fibers having a high wet modulus, so-called HWM fibers, which are to be producible in a titer range of from 0.7 to 5.0
  • the examples contain only Fibers with a denier of 1, 0 den (corresponding to 1, 1 dtex) with a maximum dry strength of 2.93 g / den (corresponding to 25.9 cN / tex).
  • the prior art proposes further methods known per se for the production of cellulosic microfibers:
  • GB 310944 discloses the production of filament yarns with a single fiber titer of at most 1 den by the Cuoxam process. For example, fibers of 0.7 denier and a dry strength of 2.64 g / den (corresponding to 23.3 cN / tex) can be achieved.
  • the cuoxam process has significant environmental problems and is therefore no longer used worldwide with one or two exceptions.
  • WO 98/58102 proposes a lyocell method for the production of cellulose microfibers. It should be emphasized at this point that a lyocell process does not lead to regenerated cellulose fibers within the meaning of this application, since in the lyocell process, the cellulose is only physically dissolved and reprecipitated, while in the production of cellulose regenerated first a cellulose derivative, such as cellulose xanthogenate or - as in the case of the Cuprammoniumvons - a cellulose-metal complex is generated, which is regenerated in the course of the process back to pure, undissolved cellulose.
  • a cellulose derivative such as cellulose xanthogenate or - as in the case of the Cuprammoniumbacters - a cellulose-metal complex is generated, which is regenerated in the course of the process back to pure, undissolved cellulose.
  • WO 2005/106085, US 2005-056956, US 2002-148050, WO 01/86043 and the references cited therein describe various approaches to the preparation of cellulose microfibers by modifying the Lyocell method by meltblowing or centrifugal spinning.
  • the fibers obtained herewith have uneven titer and fiber length distributions, so they are not suitable for high quality textile and fiber technical applications are suitable.
  • the methods require at least one compared to the usual lyocell process completely new spinning apparatus.
  • Staple fibers can be made into yarns by various spinning techniques. These spinning processes have different advantages and disadvantages.
  • the "classic" ring spinning process is known for its flexibility to process fibers of different fineness and fiber length. Depending on the respective raw material ring spinning machines or O
  • Ring spinning is its low productivity, which is due to the technology of the ring spinning process. Due to the technological fundamentals of the ring spinning process - the productivity of this spinning process is determined by the amount of yarn twist and the spindle speed - the costs of yarn production increase significantly with increasing yarn count. The production of fine or finest yarns after the ring spinning process is therefore extremely expensive. The fineness of yarns is expressed as a yarn number. The higher the yarn count of a yarn, the finer it is. In the metric measurement system, the yarn count is given as Nm ("number metric"), internationally also as Ne ("number English").
  • the rotor spinning process known since about 1970 is characterized by a significantly higher productivity compared to the ring spinning process.
  • Ne 30 Nm 50
  • the productivity of modern rotor spinning machines exceeds the productivity of ring spinning machines by a factor of about six.
  • the rotor spinning process has the following disadvantages due to the technological principles of yarn production: a) The rotor spinning process requires a significantly higher number of fibers in the yarn cross section than the ring spinning process. In practice, it can be assumed that a rotor yarn must have at least 100 fibers in the yarn cross section.
  • Rotor yarns have significantly lower yarn strengths than ring yarns of the same yarn count
  • the productivity of the yarn production is determined by the speed of the rotor and the amount of yarn twist.
  • rotor spinning machines are not able to produce fine yarns with the same fineness and strength as ring spinning machines.
  • the productivity of the spinning process is significantly higher than the productivity of the ring and rotor spinning processes.
  • the productivity of this spinning process is about 2.5 times higher compared to rotor spinning.
  • the productivity of this process is even higher by about a factor of 15.
  • Spun processes based on the Murata vortex principle require about 75-80 fibers in the yarn cross-section. This means that this spinning system is able to spin much finer yarns than the rotor spinning process.
  • Strength of yarns produced on the basis of the MVS process is at a significantly higher level compared to rotor yarns.
  • the MVS spinning process requires fibers whose fiber strength makes it possible to produce yarns with yarn strengths which ensure high productivity during further processing into knitted or woven fabrics.
  • the cellulosic microfibers described above are suitable for in-process processing because of their relatively low absolute strength
  • High performance spinning process not suitable. High-fine yarns made of these fibers, which are needed to produce the increasingly demanded from the market lightweight textiles made of cellulosic fibers, could therefore not be produced with modern high-performance spinning process.
  • the object was to provide a cellulosic fiber available, the current requirements for an economically and environmentally responsible manufacturing process O
  • the solution to this problem is a high-strength cellulosic regenerated fiber, which has a single fiber titer T (dtex) between 0.6 and 0.9, preferably between 0.6 and 0.8, a strength (B c ) in the conditioned state of B c (cN ) ⁇ 1, 3VT + 2T and a wet modulus (B m ) at an elongation of 5% in the wet state of B m (cN) ⁇ 0.5 * VT.
  • the fiber according to the invention preferably has a fineness-related strength in the conditioned state of at least 34.5 cN / tex.
  • the fineness-related wet modulus of this fiber is preferably at least 5.6 cN / tex.
  • a strength of 50.0 cN / tex and a wet modulus of 10.0 cN / tex are preferred.
  • the fiber according to the invention can be prepared analogously to the process described in AT 287905.
  • the spinning parameters such as spinning mass output per nozzle hole and take-off speed must be adjusted according to the desired single-fiber titer.
  • the strength and modulus of the fibers according to the invention are substantially higher than would be expected from the information given in AT 287905.
  • the fiber according to the invention is present as staple fiber, ie it is cut to a uniform length in the course of the production process.
  • Usual cutting lengths for staple fibers for the textile sector are between about 25 and 90 mm. Only such a uniform length of all fibers allows easy processing on the today in the textile chain usual machines with high productivity.
  • the present invention also provides a yarn of the fibers according to the invention. Such a yarn is characterized by a higher softness compared to yarns of coarser denier fibers. Compared to yarns of the cellulosic microfibers known from the prior art, the yarns according to the invention have a higher strength.
  • such an inventive yarn in addition to the fibers of the invention also fibers of other origin, such as synthetic microfibers of polyester, polyamide or acrylic, other cellulosic fibers (eg cotton, especially combed cotton, lyocell, cupro, linen , Ramie, Kapok ....), fine fibers of animal origin such as alpaca, angora, cashmere, mohair and various silks.
  • fibers of other origin such as synthetic microfibers of polyester, polyamide or acrylic, other cellulosic fibers (eg cotton, especially combed cotton, lyocell, cupro, linen , Ramie, Kapok ....), fine fibers of animal origin such as alpaca, angora, cashmere, mohair and various silks.
  • This type of mixture of different types of fibers is commonly referred to as intimate mixing.
  • yarns according to the invention could be produced with very high fineness by means of airjet spinning processes.
  • the inventive fibers it is now possible to exceed previously known • spinning limits of high-performance spinning process. This applies equally to rotor and airjet spinning processes such as the Murata Vortex spinning process.
  • MVS spinning process it is now possible for the first time to produce yarns of fine Ne 80 (Nm 135) whose yarn strength allows easy further processing into textile surfaces.
  • rotor spinning process it is by using fibers according to
  • Preferred embodiments of the present invention are yarns prepared by means of air-spinning processes with a fineness of more than 50 Nm, preferably more than 85 Nm, particularly preferably more than 100 Nm.
  • the yarn of the invention may consist of 100% of the regenerated cellulosic fibers or additionally contain at least one or a mixture of several other fine fiber types of the above types.
  • the fibers according to the invention are particularly suitable for producing high-quality, finer, softer textile surfaces with particularly pleasant wearing properties, blends with further fiber types, such as, for example, synthetic fibers, are preferred
  • Microfibers of polyester, polyamide or polyacrylic, other cellulosic fibers eg cotton, especially combed cotton, lyocell, cupro, linen, ramie, kapok ....
  • fine fibers of animal origin such as alpaca, angora, cashmere, mohair, various silks, into consideration.
  • core yarns can be produced whose inner "core” consists of a different type of fiber than the outer "shell". It is for example possible to produce a yarn with a core of continuous filament of polyamide, polyester or elastane and a sheath of the fiber according to the invention and thus to combine mechanical and comfort properties of the two types of fibers.
  • an object of the present invention is a textile fabric containing the fibers according to the invention.
  • the fabric as well as the yarn according to the invention may also contain other fibers.
  • the sheet is preferably a woven or knitted fabric, but may in principle also be a nonwoven. For high-quality nonwovens, the use of fibers of uniform length and diameter as well as high strength can be of crucial importance.
  • the fibers according to the invention are particularly suitable for producing high-quality, finer, softer textile surfaces with particularly pleasant wearing properties
  • fabrics are involved a basis weight of less than 150 g / m 2 , but in particular less than 115 g / m 2, a preferred embodiment of the present invention.
  • These may consist of 100% of the cellulosic regenerated fibers or additionally contain at least one other fine type of fiber.
  • woven shirt and blouse fabrics with a weight per unit area of less than 100 g / m 2 from yarns of high-performance spinning processes such as rotor or airjet spinning processes are possible.
  • synthetic microfibers of polyester, polyamide or polyacrylic, other cellulosic fibers eg cotton, especially combed cotton, lyocell, cupro, linen, ramie, kapok ....
  • fine fibers of animal origin such as alpaca, Angora, cashmere, mohair, various silks, preferred
  • a cellulosic staple fiber produced according to AT 287905 in a commercial production plant with a titre of 0.8 dtex had a strength of 36.3 cN / tex in the conditioned state and a modulus (5% elongation) of 5, measured according to the BISFA regulations , 9 cN / tex on.
  • yarns with Nm 100 (Ne 60), Nm 135 (Ne 80) and Nm 180 (Ne 100) were produced on an MVS spinning machine using AirJet technology. They consistently had a significantly higher softness than a yarn made from commercially available Lenzing Modal® fiber.
  • the fiber according to the invention from Example 1 was spun into fine yarns with Nm 180 (Ne 100) for comparison with the known ring spinning and Siro processes (Table 1). It could be clearly stated that the AirJet yarns have an approximately comparable strength (Breaking Tenacity) and elongation (Breaking Elongation) showed as the ring or Siro yarns, which are known for high quality, but significantly lower productivity.
  • the MVS yarns in Nm 100 and Nm 135, respectively, were used to produce knitted fabrics having basis weights in the range between 100 and 125 g / m 2 . These knits were easy to produce and had excellent performance properties.
  • a cellulosic staple fiber produced in a pilot plant also according to AT 287905 with a titer of 0.65 dtex, measured according to the BISFA regulations, in the conditioned state has a strength of 36.4 cN / tex and a modulus (5% elongation) of 6 , 3 cN / tex on.
  • a yarn made from this fiber also had a significantly higher softness than a yarn made from commercially available Lenzing Modal® fiber.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochfeste cellulosische Regeneratfaser mit einem Einzelfasertiter zwischen 0,6 und 0,9 dtex sowie Garne und Flächengebilde, die solche Regeneratfasern enthalten.

Description

Mikrofaser
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochfeste cellulosische Regeneratfaser mit einem Einzelfasertiter zwischen 0,6 und 0,9 dtex sowie Garne und Flächen-gebilde, die solche Regeneratfasern enthalten.
Als cellulosische Regeneratfasern sind heute vor allem Fasern nach dem Viskoseverfahren bekannt und werden weltweit hergestellt. Für Standardanwendungen im Textil- und Nonwovens-Bereich werden Fasern mit einem Einzelfasertiter zwischen 0,9 und 16 dtex genutzt. Fasern mit einem kleineren Einzelfasertiter werden üblicherweise als Mikrofasern bezeichnet, wobei der Ausdruck „Mikrofaser" allgemein Fasern mit einem Titer kleiner 1 ,0 dtex oder, abhängig von der Materialdichte, mit einem Durchmesser von 9 bis 10 μm bezeichnet ("Lexikon der Textilveredlung", H. K. Rouette, 1995, Bd. 2, p. 1250 ff; Laumann Verlag, Duelmen). Es ist weiterhin bekannt, dass Gewebe aus Mikrofasern grundsätzlich weicher sind als solche aus gröberen Fasern.
Verbraucher und Bekleidungsindustrie stellen heute vielseitige Anforderungen an den Tragekomfort und die Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeit von Textilien. Dabei ist es unter anderem auch wichtig, dass selbst dünne, weiche Stoffe eine hohe Festigkeit aufweisen, widerstandsfähig und formbeständig sind und dass das Erscheinungsbild auch nach längerem Gebrauch noch möglichst unverändert ist. Daher ist es heutzutage nicht mehr ausreichend, lediglich Fasern mit kleinem Titer zu verarbeiten, ohne auf die Faserfestigkeit und vor allem auch auf die Faserfestigkeit im nassen Zustand zu achten.
Gleichzeitig müssen solche Fasern jedoch auch in der textilen Kette problemlos zu verarbeiten sein. Insbesondere muß sichergestellt sein, dass die Fasern eine hohe Gleichmäßigkeit und Einheitlichkeit bei Titer und Schnittlänge aufweisen. Aus der Literatur sind unterschiedlichste Ansätze zur Herstellung cellulosischer Mikrofasern bekannt. Einige dieser Ansätze gehen vom Standard-Viskoseverfahren, basierend auf einer Cellulosexanthogenat- Lösung, aus:
Das russische Patent SU 759627 schlägt zur Herstellung von Viskose- Mikrofasern ein Spinnbad aus organischen Säuren in organischen Lösungsmitteln anstelle wässriger verdünnter Schwefelsäure vor, womit die Herstellung von Fasern mit bis zu 0,05 dtex möglich sein soll. Angaben zur Festigkeit der so hergestellten Fasern sind nicht erkennbar.
FR 2764910 beansprucht ein Verfahren, in dem der Verzug hydraulisch statt mechanisch erfolgen soll. Es werden Viskosefasern mit einem Titer von 0,3 dtex erhalten. Angaben über die Festigkeit dieser Fasern sind nicht enthalten.
Die US 6197230 sowie die darin zitierten Referenzen schlägt zur Herstellung einer Mischung von Fasern und Mikrofasern das Zerstäuben der Cellulosespinnlösung mittels Luft, Stickstoff oder Wasserstrahl vor. Die erhaltenen Fasern sind hauptsächlich ultrafein und weisen deutlich uneinheitliche Durchmesser auf. Das Produkt dieses Verfahrens ist für textile Anwendungen weder vorgesehen noch erscheint es dafür geeignet. Angaben über die Festigkeit dieser Fasern sind nicht zu finden.
Die US 3785918 offenbart ebenfalls die Herstellung einer Mischung von Viskosefasern und Mikrofasern, wobei eine Spinnvorrichtung nach dem Ejektorprinzip verwendet wird. Die erhaltenen Mikrofasern sollen für die Papierherstellung verwendet werden. Sie sind sehr uneinheitlich und daher für textile Anwendungen nicht geeignet.
Die US 4468428 offenbart die Herstellung von Viskosefasern mit einem Durchmesser von 8 μm unter Verwendung einer Spinndüse mit Düsenlochdurchmessern von 20 μm. Solche Düsenlochdurchmesser sind für einen großtechnischen Produktionsbetrieb nicht mit ausreichender Produktionssicherheit betreibbar, da es sowohl sehr rasch zu Ablagerungen an der Spinnbadseite des Düsenlochs kommt, worunter die Gleichmäßigkeit des Faserdurchmessers und die Spinnsicherheit leidet bzw. der gesamte Düsenkanal durch Schmutzpartikel verstopft wird und daher der Fasertiter noch stärker schwankt.
Die CN 1418990 offenbart die Herstellung ultrafeiner Viskosefasern durch eine spezielle Anpassung der Abzugskräfte und darauf abgestimmter Düsenlochdurchmesser. Die auf diese Weise erhaltenen Fasern weisen einen Titer von 0,56 - 0,22 dtex auf. Die erreichte Festigkeit dieser Fasern lässt sich dem Dokument nicht entnehmen.
Die JP 2005187959 schlägt vor, zur Herstellung von Viskosestapelfasern Zellstoffe aus Kalifornischer Flußzeder einzusetzen. Damit sollen Fasern über einen breiten Titerbereich zwischen 0,2 und 30 den erhalten werden, der auch Mikrofasern umfassen würde. Bevorzugt ist jedoch der Bereich zwischen 1 ,5 und 10 den, d. h. außerhalb des Mikrofaserbereichs. Zur Faserfestigkeit werden keine Angaben gemacht.
Die JP 58089924 offenbart Vliese aus ultrafeinen Fasern mit einem Durchmesser der Einzelfasern von 0,05-2 μm. Die Fasern können nach dem Viskose-, Cuprammonium- oder Acetatverfahren hergestellt sein. Wichtig scheint zu sein, dass diese verbrannt werden können. Insbesondere für textile Anwendungen sind derart feine Fasern nicht mehr geeignet.
Die US 3539678 beschreibt einen modifizierten Viskoseprozess, mit Fasern mit einem hohen Naßmodul („High wet modulus") erhalten werden, sogenannte HWM-Fasern. Diese sollen in einem Titerbereich von 0,7 bis 5,0 den herstellbar sein. Die Beispiele enthalten nur Fasern mit einem Titer von 1 ,0 den (entsprechend 1 ,1 dtex) mit einer Trockenfestigkeit von max. 2,93 g/den (entsprechend 25,9 cN/tex). Neben dem Viskoseverfahren schlägt der Stand der Technik weitere an sich bekannte Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Mikrofasern vor:
Die GB 310944 offenbart die Herstellung von Filamentgarnen mit einem Einzelfasertiter von maximal 1 den durch das Cuoxam-Verfahren. Es können beispielsweise Fasern mit 0,7 den und einer Trockenfestigkeit von 2,64 g/den (entsprechend 23,3 cN/tex) erreicht werden. Das Cuoxam-Verfahren weist erhebliche Umweltprobleme auf und wird daher weltweit bis auf ein oder zwei Ausnahmen nicht mehr angewendet.
Die WO 98/58102 schlägt zur Herstellung von Cellulosemikrofasern ein Lyocell-Verfahren vor. Es soll an dieser Stelle ausdrücklich betont werden, dass ein Lyocell-Verfahren nicht zu Celluloseregeneratfasern im Sinne dieser Anmeldung führt, da im Lyocell-Verfahren die Cellulose lediglich physikalisch gelöst und wieder ausgefällt wird, während bei der Herstellung von Celluloseregeneratfasern zunächst ein Cellulosederivat, beispielsweise Cellulosexanthogenat oder - wie im Falle des Cuprammoniumverfahrens - ein Cellulose-Metall-Komplex erzeugt wird, das im Verlauf des Verfahrens wieder zu reiner, ungelöster Cellulose regeneriert wird. Durch Verwendung besonderer Zellstoffe mit einer speziellen Molmassenverteilung, die beispielsweise durch eine Elektronenbestrahlung des Zellstoffs erreicht wird, können gemäß der WO 98/58102 Fasern mit einem Einzelfasertiter von 0,3 bis 1 ,0 dtex, bevorzugt 0,8 bis 1 ,0 dtex hergestellt werden. Über die mit diesem Verfahren erreichbaren Faserfestigkeiten wird jedoch nichts gesagt und die Herstellkosten werden durch den besonderen Zellstoff erhöht.
WO 2005/106085, US 2005-056956, US 2002-148050, WO 01/86043 sowie die darin zitierten Referenzen beschreiben verschiedene Ansätze zur Herstellung von Cellulosemikrofasern durch Modifizierung des Lyocell- Verfahrens mittels Meltblowing oder Zentrifugenspinnen. Die hiermit erhaltenen Fasern weisen jedoch ungleichmäßige Titer- und Faserlängenverteilungen auf, so dass sie sich nicht für hochwertige textile und technische Anwendungen eignen. Die Verfahren verlangen zumindest eine gegenüber den üblichen Lyocell-Verfahren völlig neue Spinnapparatur.
DE 19622476 und DE 19632540 schlagen das Mischen einer Aminoxid- Celluloselösung mit einem viskosen Desolvatationsmedium und die anschließende Einwirkung verschiedener Scherfelder auf dieses Gemisch vor. Damit werden jedoch ebenfalls ungleichmäßige Titer- und Faserlängenverteilungen erreicht, so dass sich auch diese Fasern nicht für hochwertige textile und technische Anwendungen eignen. Über die erreichbaren Faserfestigkeiten ist nichts entnehmbar. Zudem ist das Verfahren durch die erforderliche Handhabung des Desolvatationsmediums extrem aufwendig und in einer üblichen Lyocell-Produktionsanlage nicht durchführbar.
US 6153136 und US 6511746 offenbaren die Herstellung von Cellulosemikrofasern durch einen modifizierten Lyocell-Prozess mit spezieller Gestaltung der Spinndüsengeometrie, die eine Phasentrennung zwischen Cellulose und Lösungsmittel bewirkt. Über die mit diesem Verfahren erreichbaren Faserfestigkeiten ist nichts entnehmbar.
Zusammenfassend offenbart der Stand der Technik also nur feine bis ultrafeine cellulosische Fasern, die entweder mit ökonomisch und/oder ökologisch nicht sinnvollen Verfahren hergestellt wurden, keine ausreichende Festigkeit besitzen bzw. keine Angaben hierzu aufweisen oder bereits aufgrund ihrer Herstellungsweise für textile Zwecke nicht verwendbar sind. Einige Publikationen offenbaren genaugenommen nicht mehr als die Absicht der Verfasser, (auch) feine cellulosische Fasern herstellen zu wollen.
Stapelfasern können mit verschiedenen Spinnverfahren zu Garnen verarbeitet werden. Diese Spinnverfahren weisen unterschiedliche Vor- und Nachteile auf. Das "klassische" Ringspinnverfahren ist bekannt für seine Flexibilität, Fasern unterschiedlichster Feinheit und Faserlänge verarbeiten zu können. In Abhängigkeit vom jeweiligen Rohstoff sind Ringspinnmaschinen oder O
modifizierte Ringspinnverfahren wie z. B. das COMPACT- und das SIRO- Verfahren in der Lage, Garne höchster Feinheit herzustellen. In der Praxis kann davon ausgegangen werden, dass Ringgarne zumindest 50 Fasern im Garnquerschnitt aufweisen müssen. Wesentlicher Nachteil des
Ringspinnverfahrens ist allerdings seine geringe Produktivität, welche auf die Technologie des Ringspinnverfahrens zurückzuführen ist. Auf Grund der technologischen Grundlagen des Ringspinnverfahrens - die Produktivität dieses Spinnverfahrens wird durch die Höhe der Garndrehung und der Spindeldrehzahl bestimmt - steigen die Kosten der Garnherstellung signifikant mit zunehmender Garnfeinheit. Die Herstellung feiner bzw. feinster Garne nach dem Ringspinnverfahren ist daher extrem kostenintensiv. Die Feinheit von Garnen wird als Garnnummer ausgedrückt. Je höher die Garnnummer eines Garnes, desto feiner ist es. Im metrischen Maßsystem wird die Garnnummer als Nm („Nummer metrisch") angegeben, international auch als Ne („Nummer englisch").
Das seit etwa 1970 bekannte Rotorspinnverfahren zeichnet sich durch eine im Vergleich zum Ringspinnverfahren deutlich höhere Produktivität aus. Bei Garnen der Feinheit Ne 30 (Nm 50) kann davon ausgegangen werden, dass die Produktivität moderner Rotorspinnmaschinen die Produktivität von Ringspinnmaschinen in etwa um den Faktor 6 übertrifft. Im Vergleich zum Ringspinnverfahren weist das Rotorspinnverfahren - auf Grund der technologischen Grundlagen der Garnherstellung - allerdings folgende Nachteile auf: a) Das Rotorspinnverfahren benötigt eine signifikant höhere Faserzahl im Garnquerschnitt als das Ringspinnverfahren. In der Praxis kann davon ausgegangen werden, dass ein Rotorgarn zumindest 100 Fasern im Garnquerschnitt aufweisen muß. b) Rotorgarne weisen signifikant geringere Garnfestigkeiten auf als Ringgarne gleicher Garnfeinheit c) Analog zum Ringspinnverfahren wird die Produktivität der Garnherstellung durch die Drehzahl des Rotors und die Höhe der Garndrehung bestimmt. Auf Grund der oben genannten technologischen Grundlagen sind Rotorspinnmaschinen allerdings nicht in der Lage, feine Garne mit der gleichen Feinheit und Festigkeit herzustellen wie Ringspinnmaschinen.
Bei dem von der Firma Murata entwickelten Murata-Vortex-Spinnverfahren (MVS-Verfahren), das zur Kategorie der Airjet-Spinnverfahren gehört, liegt die Produktivität des Spinnverfahrens signifikant über der Produktivität des Ring- und des Rotorspinnverfahrens. Bei Garnen der Feinheit Ne 30 (Nm 50) ist die Produktivität dieses Spinnverfahrens im Vergleich zur Rotorspinnerei in etwa 2,5-fach höher. Im Vergleich zum Ringspinnverfahren liegt die Produktivität dieses Verfahrens sogar in etwa um den Faktor 15 höher. Spinnverfahren auf Basis des Murata-Vortex-Prinzips benötigen etwa 75 - 80 Fasern im Garnquerschnitt. Dies bedeutet, dass dieses Spinnsystem in der Lage ist, deutlich feinere Garne auszuspinnen als das Rotorspinnverfahren. Die
Festigkeit von Garnen, die auf Basis des MVS-Verfahrens hergestellt werden, liegt im Vergleich zu Rotorgarnen auf einem signifikant höheren Niveau.
Wie das Rotorspinnverfahren benötigt das MVS-Spinnverfahren Fasern, deren Faserfestigkeit es erlaubt, Garne mit Garnfestigkeiten herstellen zu können, welche bei der Weiterverarbeitung zu Gestricken oder Geweben hohe Produktivität gewährleisten.
Die vorhin beschriebenen cellulosischen Mikrofasern sind aufgrund ihrer relativ geringen absoluten Festigkeit für eine Verarbeitung in
Hochleistungsspinnverfahren nicht geeignet. Hochfeine Garne aus diesen Fasern, welche zur Herstellung der vom Markt immer häufiger nachgefragten leichtgewichtigen Textilien aus cellulosischen Fasern benötigt werden, konnten mit modernen Hochleistungspinnverfahren daher bislang nicht hergestellt werden.
Gegenüber diesem Stand der Technik bestand die Aufgabe, eine cellulosische Faser zur Verfügung zu stellen, die den heutigen Anforderungen an einen ökonomisch und ökologisch verantwortbaren Herstellungsprozess o
sowie an erhöhten Tragekomfort und verbessertes Erscheinungsbild des aus ihr hergestellten Kleidungsstücks genügt. Zudem soll diese Faser auf bereits vorhandenen Produktionsanlagen herstellbar sein. Außerdem bestand ein Bedürfnis nach kostengünstig herstellbaren hochfeinen Garnen aus solchen Fasern.
Die Lösung dieser Aufgabe ist eine hochfeste cellulosische Regeneratfaser, die einen Einzelfasertiter T (dtex) zwischen 0,6 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,6 und 0,8, eine Festigkeit (Bc) im konditionierten Zustand von Bc(cN) ≥ 1 ,3VT+2T und einen Naßmodul (Bm) bei einer Dehnung von 5 % im nassen Zustand von Bm(cN) ≥ 0,5*VT aufweist. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Faser eine feinheitsbezogene Festigkeit im konditionierten Zustand von mindestens 34,5 cN/tex auf. Der feinheitsbezogene Naßmodul dieser Faser ist bevorzugt mindestens 5,6 cN/tex.
Als Obergrenzen der erfindungsgemäßen Eigenschaften sind eine Festigkeit von 50,0 cN/tex sowie ein Naßmodul von 10,0 cN/tex bevorzugt.
Die erfindungsgemäße Faser kann analog dem in AT 287905 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Jedoch müssen die Spinnparameter wie Spinnmassenausstoß pro Düsenloch und Abzugsgeschwindigkeit entsprechend dem gewünschten Einzelfasertiter angepasst werden. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass Festigkeit und Modul der erfindungsgemäßen Fasern wesentlich höher sind als aus den Angaben in der AT 287905 zu erwarten war.
Bevorzugt liegt die erfindungsgemäße Faser als Stapelfaser vor, d. h. sie wird im Verlauf des Herstellungsverfahrens auf eine einheitliche Länge geschnitten. Übliche Schnittlängen für Stapelfasern für den textilen Bereich liegen zwischen ca. 25 und 90 mm. Erst eine solche einheitliche Länge aller Fasern erlaubt eine problemlose Verarbeitung auf den heute in der textilen Kette üblichen Maschinen mit hoher Produktivität. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Garn aus den erfindungsgemäßen Fasern. Ein solches Garn zeichnet sich gegenüber Garnen aus Fasern mit gröberem Titer durch eine höhere Weichheit aus. Gegenüber Garnen aus den aus dem Stand der Technik bekannten cellulosischen Mikrofasern weisen die erfindungsgemäßen Garne eine höhere Festigkeit auf. Um für den jeweiligen Anwendungszweck passende Eigenschaften aufzuweisen, kann ein solches erfindungsgemäßes Garn neben den erfindungsgemäßen Fasern auch noch Fasern anderer Herkunft, beispielsweise synthetische Mikrofasern aus Polyester, Polyamid oder Polyacryl, andere cellulosische Fasern (z.B. Baumwolle, insbesondere gekämmte Baumwollen, Lyocell, Cupro, Leinen, Ramie, Kapok....), feine Fasern tierischen Ursprungs wie Alpaka, Angora, Cashmere, Mohair sowie diverse Seiden enthalten. Diese Art der Mischung verschiedener Faserarten wird üblicherweise als Intimmischung bezeichnet.
Insbesondere war überraschend, dass sich erfindungsgemäße Garne mit sehr großer Feinheit mittels Airjet-Spinnverfahren herstellen ließen. Mit den erfindungsgemäßen Fasern ist es erstmals möglich, bisher bekannte • Ausspinngrenzen von Hochleistungsspinnverfahren zu überschreiten. Dies gilt gleichermaßen für das Rotor- als auch für Airjet-Spinnverfahren wie das Murata Vortex Spinnverfahren. Beim MVS-Spinnverfahren ist es erstmals möglich, Garne feiner Ne 80 (Nm 135) herzustellen, deren Garnfestigkeit eine problemlose Weiterverarbeitung zu textilen Flächen ermöglicht. Beim Rotorspinnverfahren wird es durch Einsatz von Fasern gemäß
Patentanmeldung erstmals möglich, Garne feiner als Ne 65 auszuspinnen. Diese Garne höherer Feinheit weisen auch stets eine geringere Anzahl an Dünnstellen und eine höhere Garngleichmäßigkeit auf als Garne aus Fasern mit gröberem Titer.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Garne, hergestellt mittels Luftspinnverfahren mit einer Feinheit von mehr als 50 Nm, bevorzugt mehr als 85 Nm, besonders bevorzugt mehr als 100 Nm. Das erfindungsgemäße Garn kann zu 100 % aus den cellulosischen Regeneratfasern bestehen oder aber zusätzlich mindestens eine oder auch eine Mischung mehrerer weiterer feiner Faserarten der oben genannten Typen enthalten.
Da sich gezeigt hat, dass die erfindungsgemäßen Fasern besonders gut zur Herstellung hochwertiger, feiner, weicher textiler Flächen mit besonders angenehmen Trageeigenschaften geeignet sind, kommen bevorzugt Mischungen mit weiteren Faserarten, wie zum Beispiel synthetische
Mikrofasern aus Polyester, Polyamid oder Polyacryl, andere cellulosische Fasern (z.B. Baumwolle, insbesondere gekämmte Baumwollen, Lyocell, Cupro, Leinen, Ramie, Kapok....), feine Fasern tierischen Ursprungs wie Alpaka, Angora, Cashmere, Mohair, diverse Seiden, in Betracht.
Mit dem MVS-Verfahren können auch sogenannte Core-Garne hergestellt werden, deren innerer „Kern" aus einer anderen Faserart besteht als die äußere „Hülle". Es ist beispielsweise möglich, ein Garn mit einem Kern aus endlosem Filament aus Polyamid, Polyester oder Elastan und einer Hülle aus der erfindungsgemäßen Faser herzustellen und damit mechanische und Komfort-Eigenschaften der beiden Faserarten zu kombinieren.
Ebenfalls ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein textiles Flächengebilde, das die erfindungsgemäßen Fasern enthält. Neben den erfindungsgemäßen Fasern kann das Flächengebilde ebenso wie das erfindungsgemäße Garn auch weitere Fasern enthalten. Das Flächengebilde ist bevorzugt ein Gewebe oder Gestrick, kann aber grundsätzlich auch ein Vlies sein. Auch für hochwertige Vliese kann die Verwendung von Fasern gleichmäßiger Länge und Durchmesser sowie hoher Festigkeit von entscheidender Bedeutung sein.
Da sich gezeigt hat, dass die erfindungsgemäßen Fasern besonders gut zur Herstellung hochwertiger, feiner, weicher textiler Flächen mit besonders angenehmen Trageeigenschaften geeignet sind, stellen Flächengebilde mit einem Flächengewicht von weniger als 150 g/m2, insbesondere aber weniger als 115 g/m2 eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Diese können zu 100 % aus den cellulosischen Regeneratfasern bestehen oder zusätzlich mindestens eine weitere feine Faserart enthalten. Beispielsweise sind mit den erfindungsgemäßen Fasern nun gewebte Hemden- und Blusenstoffe mit einem Flächengewicht von weniger als 100 g/m2 aus Garnen aus Hochleistungsspinnverfahren wie Rotor- oder Airjet- Spinnverfahren möglich.
Aus den oben genannten Gründen sind beispielsweise synthetische Mikrofasern aus Polyester, Polyamid oder Polyacryl, andere cellulosische Fasern ( z.B. Baumwolle, im speziellen gekämmte Baumwollen, Lyocell, Cupro, Leinen, Ramie, Kapok....), feine Fasern tierischen Ursprungs wie Alpaka, Angora, Cashmere, Mohair, diverse Seiden, bevorzugte
Mischungspartner für die Herstellung feinster Garne und leichgewichtiger Textilien.
Beispiel 1:
Eine gemäß AT 287905 in einer kommerziellen Produktionsanlage hergestellte cellulosische Stapelfaser mit einem Titer von 0,8 dtex wies, gemessen nach den BISFA-Vorschriften, im konditionierten Zustand eine Festigkeit von 36,3 cN/tex sowie einen Modul (5 % Dehnung) von 5,9 cN/tex auf.
Aus 100 % dieser Faser wurden mit der AirJet-Technologie auf einer MVS- Spinnmaschine Garne mit Nm 100 (Ne 60), Nm 135 (Ne 80) und Nm 180 (Ne 100) hergestellt. Sie wiesen durchweg eine deutlich höhere Weichheit auf als ein Garn, das aus handelsüblicher Lenzing Modal®-Faser hergestellt wurde.
Außerdem wurde die erfindungsgemäße Faser aus Beispiel 1 zum Vergleich mit den bekannten Ringspinn- und Siro-Verfahren zu feinen Garnen mit Nm 180 (Ne 100) versponnen (Tab. 1). Es konnte deutlich festgestellt werden, dass die AirJet-Garne eine annähernd vergleichbare Festigkeit (Breaking Tenacity) und Dehnung (Breaking Elongation) aufwiesen wie die Ring- bzw. Siro-Garne, die zwar für hohe Qualität, aber deutlich geringere Produktivität bekannt sind.
Tabelle 1
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Aus den MVS-Garnen in Nm 100 bzw. Nm 135 wurden Gestricke mit Flächengewichten im Bereich zwischen 100 und 125 g/m2 hergestellt. Diese Gestricke ließen sich problemlos herstellen und wiesen hervorragende Gebrauchseigenschaften auf.
Beispiel 2:
Eine in einer Technikumsanlage ebenfalls gemäß AT 287905 hergestellte cellulosische Stapelfaser mit einem Titer von 0,65 dtex wies, gemessen nach den BISFA-Vorschriften, im konditionierten Zustand eine Festigkeit von 36,4 cN/tex sowie einen Modul (5 % Dehnung) von 6,3 cN/tex auf. Ein aus dieser Faser hergestelltes Garn wies ebenfalls eine deutlich höhere Weichheit auf als ein Garn, das aus handelsüblicher Lenzing Modal®-Faser hergestellt wurde.

Claims

Patentansprüche:
1. Hochfeste cellulosische Regeneratfaser mit einen Einzelfasertiter T zwischen 0,6 und 0,9 dtex, bevorzugt zwischen 0,6 und 0,8 dtex, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Festigkeit (Bc) im konditionierten Zustand von Bc(cN/tex) ≥ 1 ,3VT+2T und einen Naßmodul (Bm) bei einer Dehnung von 5 % von Bm(cN/tex) ≥ 0,5*VT aufweist.
2. Regeneratfaser gemäß Anspruch 1 , wobei die Regeneratfaser eine Stapelfaser ist.
3. Garn, das cellulosische Regeneratfasern gemäß Anspruch 1 enthält.
4. Garn gemäß Anspruch 3, hergestellt mittels Luftspinnverfahren mit einer Feinheit von mehr als 50 Nm, bevorzugt mehr als 85 Nm, besonders bevorzugt mehr als 100 Nm.
5. Garn gemäß Anspruch 3, das zu 100 % aus den cellulosischen Regeneratfasern besteht.
6. Garn gemäß Anspruch 3, das zusätzlich mindestens eine weitere feine Faserart enthält.
7. Garn gemäß Anspruch 6, wobei jede weitere Faserart ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend synthetische Mikrofasern wie Polyester, Polyamid oder Polyacryl, andere cellulosischer Fasern (z.B. Baumwolle, im speziellen gekämmte Baumwollen, Lyocell, Cupro, Leinen, Ramie, Kapok) und feine Fasern tierischen Ursprungs wie Alpaka, Angora, Cashmere, Mohair und diverse
Seiden.
8. Flächengebilde, das cellulosische Regeneratfasern gemäß Anspruch 1 enthält.
9. Flächengebilde gemäß Anspruch 8 mit einem Flächengewicht von weniger als 150 g/m2, besonders bevorzugt weniger als 115 g/m2.
10. Flächengebilde gemäß Anspruch 8, das zu 100 % aus den cellulosischen Regeneratfasern besteht.
11. Flächengebilde gemäß Anspruch 8, das zusätzlich mindestens eine weitere feine Faserart enthält.
12. Flächengebilde gemäß Anspruch 11 , wobei jede weitere Faserart ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend synthetische Mikrofasern wie Polyester, Polyamid oder Polyacryl, andere cellulosische
Fasern (z.B. Baumwolle, insbesondere gekämmte Baumwollen, Lyocell, Cupro, Leinen, Ramie, Kapok) sowie feine Fasern tierischen Ursprungs wie Alpaka, Angora, Cashmere, Mohair und diverse Seiden.
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