Die Erfindung bezieht sich auf eine lumineszierende cellulosische Regeneratfaser mit mindestens einem eingesponnenen Pigment, ein Verfahren zu deren Herstellung und die Verwendung dieser lumineszierenden cellulosischen Regeneratfaser.
Die Anforderungen an persönliche Schutzausrüstungen steigen zunehmend und werden weltweit durch eine Vielzahl an Normen geregelt. Die Anwendung von persönlicher Schutzausrüstung mit Warnwirkung wird eingehend unter EN 471 behandelt. In dieser Norm wird ein Material als fluoreszierend definiert, wenn es Strahlung bei längerer Wellenlänge emittiert als absorbiert. Im allgemeinen Sprachgebrauch hat sich für solche Materialien der Begriff High visibility bzw. HiVis eingebürgert.
Die zurzeit verfügbaren HiVis-Textilien werden in erster Linie aus Synthesefasern gefertigt, wobei spinngefärbte Polyestergarne eine dominierende Rolle am Markt einnehmen. Die äußerst geringe Feuchtigkeitsaufnahme von Polyester (∼ 0,5%) führt i. d. R. zu einem geringen Tragekomfort. Um diesen für HiVis-Schutzausrüstungen zu verbessern, wurde z. B. unter
Da bei Synthesefasern generell die latente Gefahr einer elektrostatischen Aufladung besteht, und damit für den Träger ein hohes Sicherheitsrisiko entstehen kann, wurden auch Alternativen zu HiVis-Polyester gesucht.
Im Besonderen gilt es hier HiVis-Baumwolle zu nennen, basierend auf der Naturfaser Baumwolle, welche durch konventionelle Färbeverfahren mit geeigneten fluoreszierenden Farbstoffen hergestellt werden kann. Diese Faser weist nahezu keine elektrostatischen Eigenschaften auf und zeichnet sich darüber hinaus noch durch guten Tragekomfort aus. Allerdings ist der Herstellungsprozess von HiVis Baumwolle nicht nur sehr kostenintensiv, sondern wie jeder Badfärbeprozess äußerst umweltbelastend. Darüber hinaus ist die Farbechtheit sehr schwierig zu erzielen und die mechanische Belastbarkeit von 100% Baumwollgarnen, und hier insbesondere die Reibfestigkeit und Reißfestigkeit, ist nicht all zu hoch.
Überträgt man die Technik der Massenfärbung auf cellulosische Regeneratfasern, einer weiteren Klasse von Man-made Fibers, können bislang die Anforderungen der EN 471 nicht erfüllt werden. Eine weitere für cellulosische Regeneratfasern bekannte Technik (
Eine bislang verfügbare Möglichkeit eine die Norm EN 471 erfüllende fluoreszierende cellulosische Regeneratfaser zu erhalten, ist ein unter
Die Lichtechtheit beschreibt die Konstanz von Farben und Lacken und trägt dem Umstand Rechnung, daß Sonnenlicht mit hohem UV-Anteil eine "zersetzende" Wirkung auf Materialien haben kann. In der Norm EN 471 wird für Lichtechtheit von gelben Materialien ein Prüfverfahren mit Xenon-Bestrahlung vorgeschrieben, wobei "die Belichtung solange zu erfolgen hat, bis die Änderung der Vergleichsskala Nummer 4 des Blaumaßstabes der Stufe 4 des Graumaßstabes entspricht". Weiters fordert die Norm, daß nach dieser Bestrahlung z. B. der Mindestleuchtdichtefaktor des gelben Materiales größer gleich 0,7 sein muß und die Farbwertanteile innerhalb des für die Farbe festgelegten Bereiches liegen.
Unter Leuchtdichtefaktor versteht der Fachmann das Verhältnis der Leuchtdichte einer Bildwandprobe zur Leuchtdichte einer vollkommen streuenden und reflektierenden Fläche. Eine solche Fläche wird auch als Weiß-Standard bezeichnet. Diese Vorgehensweise ist aus ökonomischer wie ökologischer Sicht ungünstig. Zwei Verfahrensschritte bedeuten deutlich höhere Herstellkosten und Badfärben ist per se mit einer deutlich höheren Umweltbelastung verbunden. Darüber hinaus sind keinerlei textil-mechanische Angaben zu den Fasern gemacht worden. Vielmehr legt die beschriebene Verwendung in Mischgarnen nahe, daß es sich bei den unter
In Hinblick auf die bisherigen Anwendungen von HiVis-Polyestergarnen in Schutzkleidungen, z. B. als Obermaterial von Warnwesten, ist die mechanische Belastbarkeit, ausgedrückt als Reibfestigkeit und Reißfestigkeit, aber von sehr hoher Bedeutung für die Langlebigkeit des Warnartikels.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine lumineszierende cellulosische Regeneratfaser zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich ihrer Eignung für Schutzausrüstungen und ihrer Herstellbarkeit verbessert ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung dieser cellulosischen Regeneratfaser, insbesondere eines Multifilamentgarns, anzugeben sowie auf deren Verwendung hinzuweisen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Regenerationsfaser durch eine Regeneratfaser nach Anspruch 1 gelöst und verfahrensmäßig durch ein Vefahren nach Anspruch 10. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die erfindungsgemäße Regeneratfaser kann also in einem einzigen Verfahrensschritt des Spinnfärbens einer geeigneten Viskose mit einer Dispersion aus dem Leuchtpigment und dem Mattierungspigment erhalten werden. Das Leuchtpigment kann ein organisches Leuchtpigment sein. Bei dem Leuchtpigment und dem unbunten Mattierungspigment, das z. B. ein Weißpigment ist, kann es sich jeweils um handelsübliche Erzeugnisse handeln. Mit der erfindungsgemäßen Regeneratfaser lassen sich die für Schutz- und Wamkleidung geltenden Normen, insbesondere die Anforderungen gemäß EN 471 erfüllen. Es ist eine Zugfestigkeit von mindestens 3 cN/tex, vorzugsweise mindestens 10cN/tex, erreichbar. In bevorzugten Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße Regeneratfaser ein Endlosfilament mit Gesamttitern von 67 bis 2440 dtex und Kapillartitern zwischen 0,4 und 22 dtex, insbesondere zwischen 0,9 und 22 dtex, vorzugsweise zwischen 1,8 und 3,3 dtex, und Zugfestigkeiten (konditioniert, trocken) von mindestens 3cN/tex, vorzugsweise mindestens 10 cN/tex, weiter vorzugsweise mindestens 15 cN/tex und besonders bevorzugt mindestens 25 cN/tex. Ferner lassen sich aus den erfindungsgemäßen Regeneratfasern textile Flächengebilde mit Abriebfestigkeiten nach Martindale (9kPa) von mindestens 20.000 Touren, vorzugsweise von 45.000 Touren und besonders bevorzugt von 70.000 Touren erreichen.
Die erfindungsgemäße Regeneratfaser kann weitere Zusatzstoffe enthalten, wobei aber der gesamte Pigmentanteil der Faser höchstens 28 %, vorzugsweise höchstens 25 % betragen soll. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Regeneratfaser flammgehemmt ausgerüstet und erfüllt die hierfür geltenden Normen für Schutzkleidung. Insbesondere beträgt der LOI-Wert mindestens 24, insbesondere mindestens 26. Als Flammschutzmittel können anorganische und organische Pigmente dienen, insbesondere Organophosporverbindungen mit einer Phosphoroxidationszahl von +III bis +V, welche der Spinnmasse als Dispersion beigegeben werden. Gut geeignet ist eine handelsübliche Dispersion von 2,2'-oxybis[5,5'-dimethyl 1,3,2-dioxaphosphorinan]2,2' disulfid, die von dem Hersteller Clariant unter dem Handelsnamen Viscofil® Exolit® 5060 VP2988 erhältlich ist.
Das Leuchtpigment ist ein Fluoreszenzpigment.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die cellulosische Regeneratfaser hydrophobierend ausgerüstet. Die Hydrophobierung kann durch dem Fachmann bekannte Substanzen, insbesondere Fluorkohlenwasserstoffe, und Verfahren erreicht werden. Hierdurch kann nicht nur ein wasser- sondern auch ein schmutzabweisender Effekt erzielt werden. Letzterer ist insbesondere für Anwendungen im Obermaterialbereich erwünscht.
Im Rahmen der Erfindung ist insbesondere die Verwendung der erfindungsgemäßen Regeneratfaser zur Herstellung eines textilen Flächengebildes vorgesehen. Dabei können die erfindungsgemäßen Regeneratfasern mit für die jeweiligen Anwendungen geeigneten weiteren Fasern in Garnen kombiniert werden, aus denen die textilen Flächengebilde beispielsweise durch Weben, Wirken oder Stricken hergestellt werden. Alternativ können jeweils reine Garne erfindungsgemäßer und anderer Faserarten gemeinsam zur Herstellung der textilen Flächengebilde verarbeitet werden. Mit diesen textilen Flächengebilden lassen sich die Anforderungen der Norm EN 471 erfüllen, so daß sie zur Herstellung von Warnbekleidungsstücken oder sonstiger Warntextilien geeignet sind. Ebenso sind die Normen zur maximal zulässigen elektrostatischen Aufladung erfüllt.
Alle prozentualen Angaben von Stoffanteilen bedeuten in der vorliegenden Anmeldung Gewichtsprozente.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert:
Diese Dispersion wird vor der Zugabe zur gelösten Cellulose einem Filtervorgang unterzogen, in dem Teilchen mit einer Größe von mehr als 25 µm zurückgehalten werden. Die Konzentration der Cellulose beträgt vorzugsweise 5 bis 8 % mit einem α-Cellulosegehalt von mindestens 98 %, vorzugsweise von mindestens 97,5 %.
Mittels geregelter Pumpen wird ein Förderstrom der Dispersion einem Förderstrom der Cellulose in einem festgelegten Verhältnis zugegeben. In dem Gesamtstrom wird durch statische oder dynamische Mischer die erforderliche Homogenisierung der Dispersion in der Viskosematrix sichergestellt, wobei die Kontaktzeit der Pigmente mit der basischen Viskose bis zum Verspinnen der Chemikalienbeständigkeit des Pigments anzupassen ist. Im Zuge des Spinnprozesses läßt sich die Festigkeit des Garns noch beeinflussen, beispielsweise durch die Abzugsgeschwindigkeit, die Verstreckung sowie die Zusammensetzung und Temperatur des Spinnbads. Vorzugsweise kommt ein 2-badiges Spinnverfahren zur Anwendung, wobei die Säurekonzentration im Verstreckungsbad gegenüber dem Koagulationsbad um insbesondere 28 bis 30 % geringer ist.
Wenn als Leuchtpigment das im Handel erhältliche Fluoreszenzpigment Viscofil Fluorescent Yellow 3G verwendet wird, wird die Norm EN 471 nur dann erfüllt, wenn sein Feststoffanteil in der fertigen Faser bei mindestens 0,6 % liegt und ein Mattierungsmittel zugesetzt wird. Vorzugsweise wird dieser Feststoffanteil auf Werte zwischen 0,8 und 12 %, insbesondere zwischen 1,0 und 8 % eingestellt. Der Feststoffanteil des Mattierungspigments in der fertigen Faser liegt beispielsweise zwischen 2 und 24 %. Die Summe dieser Feststoffanteile beträgt in der fertigen Faser höchstens 28 %, vorzugsweise höchstens 25 %.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die als flammhemmendes Mittel bekannte Dispersion Viscofil® Exolit® 5060 VP2988 des Herstellers Clariant gleichzeitig als Mattierungspigment wirkt und letzteres daher nicht zusätzlich beigegeben werden muß.
Mit einer wässrigen Dispersion, welche 22% Exolit 5060 und 1.9% Viscofil Fluorescent Yellow 3G enthält, erhält man unter Anwendung des erfindungsmäßigen Verfahrens ein Garn 200f130 folgender Eigenschaften:
Garndaten:
Gewebedaten:
Die Werte sind in
Dieses Garn erfüllt die Norm (siehe
Auswertung - Grauskalastufe der Tonänderung / Einsenkung in Viskose- und Begleitwollegewebe
Auswertung - Grauskalastufe der Tonänderung / Einsenkung in Viskose- und Begleitwollegewebe
eingesetztes Lösemittel : Tetrachlorethylen
Mit einer wässrigen Dispersion, welche 3% TiO2 und 1,0% Viscofil Fluorescent Yellow 3G enthält, erhält man unter Anwendung des erfindungsmäßigen Verfahrens ein Garn 167f92 folgender Eigenschaften:
Garnwerte:
Gewebedaten:
Die Werte sind in
Dieses Garn erfüllt die Norm (siehe
Ein unter Anwendung des erfindungsmäßigen Verfahrens hergestelltes Garn 167f92 daß aber kein Mattierungsmittel sondern nur 1,0% Viscofil Fluorescent Yellow 3G enthält, hat folgende Eigenschaften hinsichtlich Farbechtheit.
Gewebedaten:
Die Werte sind in
Dieses Garn erfüllt die Norm nicht (siehe
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