VERWENDUNG EINER REGENERIERTEN ZELLULOSEFASER

IN EINEM FLAMMHEMMENDEN PRODUKT

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer regenerierten Cellulosefaser, die durch das Viskose verfahren erhalten wird, in flammhemmenden Produkten.

Flammhemmende Viskose-Fasern haben viele Einsatzgebiete wie z.B. in

Sicherheitsbekleidung; Matratzenfüllungen; Innenraum-Stoffen etc. und dienen der allgemeinen Sicherheit.

Es sind bereits verschiedenste Typen von flammhemmenden Viskosefasern bekannt:

Zum einen ist es bekannt, Viskosefasern durch die Einlagerung von Polykieselsäure flammhemmend auszurüsten. Die Einlagerung von Polykieselsäure führt aber zur Bildung von steifen, spröden Fasern, die zwar für Vliesstoffe, nicht aber für textile Anwendungen geeignet sind.

Unter dem Markennamen Lenzing FR ^® werden Viskosefasern vermarktet, die durch

Einlagerung eines phosphorhaltigen Additivs gewonnen werden. Um mit phosphorhaltigen Additiven einen ausreichenden Flammschutz zu erreichen, muß aber eine große

Einlagerungshöhe eingesetzt werden. Dies führt aufgrund der hohen Additivkosten zu einem hohen Endpreis der Faser.

Es gibt auch eine Vielzahl von Vorschlägen für eine nachträgliche flammhemmende

Ausrüstung von Cellulosefasern, d.h. eine Aufbringung auf die bereits fertige Faser, wie z.B. Proban (THPC) und Pyrovatex ^® CP.

Solcherart nachbehandelte Textilien/Fasern weisen aber nur eine beschränkte

Waschbeständigkeit auf. Durch die eingesetzte Vernetzungschemie entstehen Restmengen an Formaldehyd, welches gesundheitlich bedenklich ist. Zudem bewirkt die

Vernetzungsreaktion eine Versprödung und Versteifung der Fasern/Textilien.

Die US 3 734 683 beschreibt den flammhemmenden Effekt von cellulosischen Fasern mit höherem Carboxylgruppenanteil durch Herstellung einer Carboxycellulose. Gemäß dieser Druckschrift werden Viskosefasern in einem aufwendigen Verfahren mit Stickstoffdioxid oxidiert und anschließend nachbehandelt. In einem wirtschaftlich sinnvollen Prozeß zur Faserherstellung lässt sich dieses Verfahren nicht umsetzen. Die genannte Oxidation würde außerdem zu einer Schädigung der Faserstruktur und einer mangelhaften Verarbeitbarkeit führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kostengünstige und effektiv wirksame flammhemmende Faser zur Verfügung zu stellen, die in den üblichen textilen Prozessen gut verarbeitbar ist.

Diese Aufgabe wird mit der Verwendung einer regenerierten Cellulosefaser, in welche Carboxymethylcellulose inkorporiert ist, in einem flammhemmenden Produkt, gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen aufgeführt DETALLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine regenerierte Cellulosefaser, welche Carboxymethylcellulose (CMC) inkorporiert hat, effektiv flammhemmend wirkt und sowohl vergleichsweise günstig herstellbar als auch gut verarbeitbar ist.

Unter der Maßnahme, dass in die Faser Carboxymethylcellulose inkorporiert ist, versteht der Fachmann, dass in die Matrix der (nach Regeneration der Faser) underivatisierten Cellulose CMC eingelagert ist. Dies ist - im Unterschied zu einem Aufbringen von CMC auf die bereits fertige Faser - insbesondere durch Einspinnnen von CMC in die Spinnviskose möglich.

Viskosefasern mit einem Anteil an Carboxymethylcellulose (CMC) sind bekannt. Es handelt sich dabei um eine Mischfaser, die durch das Einspinnen von Carboxymethylcellulose in die Viskosespinnmasse erhalten wird. Solche Fasern wurden auch kommerziell hergestellt (US 4,199,367 A, US 4,289,824 A).

Beispielsweise wird dazu nach den üblichen Verfahren eine Viskosespinnmasse hergestellt. Der Spinnmasse wird unmittelbar vor dem Ausspinnen eine 8-12 Gew.%ige Lösung von Carboxymethylcellulose (CMC) zugesetzt, so dass sich die gewünschte Einlagerungsmenge bezogen auf underivatisierte Cellulose ergibt. Nachbearbeitung und Trocknung erfolgen nach den üblichen Verfahren. Der Anteil an inkorporierter Carboxymethylcellulose in der regenerierten Cellulosefaser beträgt bevorzugt 5 Gew.% bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt 15 Gew.% bis 40 Gew.%, am meisten bevorzugt 20 Gew.% bis 30 Gew.%, bezogen auf underivatisierte Cellulose.

Die Carboxymethylcellulose kann ein handelsübliches Produkt mit einem Substitutionsgrad DS von 0,6 - 1,2, bevorzugt 0,65 - 0,85 und einer Viskosität (2%ige Lösung; 25°C) von 30- 800 mPas; bevorzugt 50-100 mPas sein.

Die erfindungsgemäß verwendete CMC enthaltende regenerierte Cellulosefaser wird im folgenden auch als "Viskose/CMC-Mischfaser" bezeichnet.

Der Fasertiter der Viskose/CMC-Mischfaser beträgt bevorzugt von 0,5 dtex bis 8 dtex, besonders bevorzugt von 1,3 bis 6 dtex.

Die Faserlänge der erfindungsgemäß eingesetzten Viskose/CMC-Mischfaser kann von 2 mm bis 80 mm betragen und hängt insbesondere vom Anwendungsgebiet ab. Für einen

Wetlaidprozess sind insbesondere Faserlängen von 2 bis 20 mm geeignet, für einen

Kardierprozess Faserlängen von 20 bis 80 mm.

Bevorzugt enthält Viskose/CMC-Mischfaser ein weiteres flammhemmendes Additiv. Dieses weitere Additiv kann insbesondere aus der Gruppe bestehend aus halogenhaltigen Additiven, phosphorhaltigen Additiven, Aluminium- und Magnesiumsalzen und Polykieselsäuren ausgewählt ist. Das weitere Additiv kann in an sich bekannter Weise durch Einspinnen in die Viskosespinnmasse in der Faser inkorporiert sein (z.B. im Fall von phosphorhaltigen

Additiven wie z.B. Exolit ^® 5060) oder nachträglich auf die Faser aufgebracht werden (wie z.B. im Fall von alkalischen Lösungen eines Aluminiumsalzes).

Die erfindungsgemäß eingesetzten Viskose/CMC-Mischfasern, bzw. Textilien oder

Vliesstoffe, welche diese enthalten, brennen im Unterschied zu Viskose-Fasern bzw.

Produkten aus reinen Viskose-Fasern nach dem Entzünden nicht weiter. Vielmehr verlöscht die Flamme unmittelbar und die Faser glimmt lediglich weiter. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt ab einer Einlagerung ab 20 Gew.% CMC bezogen auf underivatisierte

Cellulose.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Viskose/CMC-Mischfasern Fasern unterscheiden sich aber - im Unterschied zu einigen vorbekannten flammgehemmten Viskosefasern - in ihren Festigkeits- und Dehnungswerten und auch ihrer Elastizität nicht wesentlich von

herkömmlichen Viskosefasern und lassen sich somit genauso verarbeiten wie diese.

Das für die erfindungsgemäßen Fasern eingesetzte Additiv (CMC) ist gesundheitlich unbedenklich und wird sogar als Lebensmitteladditiv verwendet. Eine Versprödung und Versteifung der Fasern findet nicht statt. Der flammhemmende Effekt ist unbegrenzt waschbeständig.

Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung auch ein flammhemmendes Produkt, enthaltend eine regenerierte Cellulosefaser, in welcher Carboxymethylcellulose inkorporiert ist.

Das erfindungsgemäße flammhemmende Produkt ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an inkorporierter Carboxymethylcellulose in der Cellulosefaser 5 Gew.% bis 50 Gew.%, bevorzugt 15 Gew.% bis 40 Gew.%, besonders bevorzugt 20 Gew.% bis 30 Gew.%, bezogen auf underivatisierte Cellulose beträgt.

Das erfmdungsgemäße flammhemmende Produkt kann bevorzugt die Viskose/CMC- Mischfaser in einem Anteil von 10% - 100% enthalten.

Das erfindungsgemäße flammhemmende Produkt ist bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Bekleidung, insbesondere Schutzbekleidung, Heimtextilien, insbesondere Matratzen, Automobiltextilien, Filtermaterialien und Isolationsmaterial für den Bau- und

Automobilbereich ausgewählt.

BEISPIELE:

Es wurden auf an sich bekannte Weise Viskose/CMC-Mischstapelfasern mit einem Anteil von 0% (Nullmuster), 12 Gew.%, 20 Gew.% und 30 Gew.% CMC bezogen auf

underivatisierte Cellulose hergestellt. Die Fasern wurden auf eine Stapellänge von 40 mm geschnitten.

Aus den Faserproben wurden Rotorringe zu je 10g hergestellt. Die Rotorringe wurden anschließend geöffnet und durch einen Tamponkalander verpresst. Die hergestellten Bänder haben ein Flächengewicht von ca. 238g/m ² (206 - 260 g/m ² ) bei einer Dicke von ca. 5mm. Für die Brandtests wurden Prüflinge der Größe 8 x 2 cm geschnitten. Die Prüfkörper wurden horizontal oder vertikal eingespannt und das freie Ende der Probe mit einem Bunsenbrenner für einen definierten Zeitraum beflammt.

Ergebnisse:

Herkömmliche Viskosefaser (0% CMC):

Die Muster entzündeten sich bereits bei Is Beflammzeit und brannten anschließend mit lebhafter Flamme bis zur vollständigen Verbrennung weiter.

Viskosefasern mit 12% bzw. 20% CMC (erfindungsgemäß):

Der Prüfkörper verbrennt bei direktem Kontakt mit der Brennerflamme. Bei Wegnahme der Flamme verlöscht die Probe aber sofort („selbstverlöschend"). In einigen Fällen brannten nach Wegnahme der Flamme noch locker aus dem Prüfkörper herausstehend Einzelfasern an der Oberfläche ab.

Die Beflammzeit wurde von Is - 10s variiert. Alle Proben verlöschten unmittelbar nach Wegnahme der Flamme. Es erhöhte sich lediglich der verbrannte Anteil durch längeren Kontakt mit der Brennerflamme.

Alle Proben glimmten nach dem Verlöschen nach. So kam es in allen Fällen zu einer langsamen vollständigen Veraschung der Prüfkörper.