EP0918894A1

EP0918894A1 - Verfahren zur herstellung cellulosischer fasern

Info

Publication number: EP0918894A1
Application number: EP98927999A
Authority: EP
Inventors: Eduard Mülleder; Christoph Schrempf; Hartmut Rüf; Wilhelm Feilmair
Original assignee: Lenzing AG; Chemiefaser Lenzing AG
Current assignee: Lenzing AG
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: SI0918894T1; CA2263183C; ATA105397A; ZA985246B; AT405531B; KR100517273B1; BR9806227A; EP0918894B1; US6241927B1; JP2000517009A; ID21230A; ES2198717T3; JP3849062B2; AU8002598A; CN1236403A; ATE239111T1; NO990731D0; HK1023152A1; NO990731L; TW544476B

Description

Verfahren zur Herstellung cellulosischer Fasern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung cellulosischer Fasern der Gattung Lyocell durch Verarbeiten einer spinnbaren Lösung von Cellulose in einem wässerigen tertiären Aminoxid nach dem Trocken/Naß-Spinnverfahren.

Als Alternative zum Viskoseverfahren wurden in den letzten Jahren eine Reihe von Verfahren beschrieben, bei denen Cellulose ohne Bildung eines Derivats in einem organischen Lösungsmittel, einer Kombination eines organischen Lösungsmittels mit einem anorganischen Salz oder in wässerigen Salzlösungen gelöst wird. Cellulosefasern, die aus solchen Lösungen hergestellt werden, erhielten von der BISFA (The International Bureau for the Standardisation of man ade Fibres) den Gattungsnamen Lyocell zugeteilt. Als Lyocell wird von der BISFA eine Cellulosefaser definiert, die durch ein Spinnverfahren aus einem organischen Lösungsmittel erhalten wird. Unter "organisches Lösungsmittel" wird von der BISFA ein Gemisch aus einer organischen Chemikalie und Wasser verstanden.

Bis heute hat sich jedoch nur ein einziges Verfahren zur Herstellung einer Cellulosefaser der Gattung Lyocell bis zur industriellen Realisierung durchgesetzt, und zwar das Amin- oxidverfahren. Bei diesem Verfahren wird als Lösungsmittel bevorzugt N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) verwendet. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird für den Begriff "tertiäre Aminoxide" stellvertretend die Abkürzung "NMMO" verwendet, wobei NMMO noch zusätzlich für das heute vorzugsweise verwendete N-Methylmorpholin-N-oxid steht.

Tertiäre Aminoxide sind schon seit langem als alternative Lösungsmittel für Cellulose bekannt. Aus der US-PS 2,179,181 ist beispielsweise bekannt, daß tertiäre Aminoxide hochwertigen Chemiezellstoff ohne Derivatisierung zu lösen vermögen und daß aus diesen Lösungen durch Fällung cellulosische Formkörper, wie Fasern, gewonnen werden können. In den US-PSen 3,447,939, 3,447,956 und 3,508,941 werden weitere Verfahren zur Herstellung cellulosischer Lösungen beschrieben, wobei als Lösungsmittel bevorzugt cyclische Aminoxide eingesetzt werden. Bei allen diesen Verfahren wird Cellulose bei erhöhter Temperatur physikalisch gelöst.

In der EP-A - 0 356 419 der Anmelderin wird ein Verfahren beschrieben, das vorzugsweise in einem Dünnschichtbehandlungs- apparat durchgeführt wird, in welchem eine Suspension des zerkleinerten Zellstoffs in einem wässerigen tertiären Amin- oxid in Form einer dünnen Schicht ausgebreitet über eine Heizfläche transportiert wird, wobei die Oberfläche dieser dünnen Schicht einem Vakuum ausgesetzt wird. Beim Transport der Suspension über die Heizfläche wird Wasser abgedampft und die Cellulose kann in Lösung gebracht werden, sodaß aus dem Filmtruder eine verspinnbare Celluloselösung ausgetragen wird.

Ein Verfahren zum Verspinnen von Celluloselösungen ist z.B. aus der US-A - 4 246 221 bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird die Spinnlösung durch eine Spinndüse zu Filamenten bzw. Fäden extrudiert, die über einen Luftspalt in ein Fällbad geführt werden, in welchem die Cellulose ausgefällt wird. Im Luftspalt werden die Filamente verstreckt, wodurch der Faser günstige physikalische Eigenschaften, wie z.B. eine höhere Festigkeit, verliehen werden können. Durch das Fällen der Cellulose im Fällbad werden diese physikalischen Eigenschaften fixiert, sodaß kein weiteres Verstrecken notwendig ist. Dieses Verfahren ist als Trocken/Naß-Spinnverfahren allgemein bekannt.

Gemäß der US-A - 4 144 080 können die frisch gesponnenen Filamente im Luftspalt mit Luft gekühlt werden. Weiters wird vorgeschlagen, die Oberfläche der Filamente mit einem Fällungsmittel zu benetzen, um die Gefahr zu vermindern, daß die Filamente miteinander verkleben. Ein derartiges Benetzen hat jedoch den Nachteil, daß die Cellulose an der Filamentoberflache gefällt wird, wodurch es schwieriger wird, durch Verstrecken die Fasereigenschaften einzustellen. Die EP-A - 0 648 808 beschreibt ein Verfahren zur Formung einer Celluloselösung, wobei die cellulosischen Bestandteile der Lösung eine erste Komponente aus einer Cellulose mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) von 500 bis 2000 und eine zweite Komponente aus einer Cellulose mit einem DP von weniger als 90% des DP der ersten Komponente im Bereich von 350 bis 900 enthalten. Das Gewichtsverhältnis der ersten zur zweiten Komponente soll 95:5 bis 50:50 betragen.

Die WO 93/19230 der Anmelderin verbessert das Trocken/Naß- Spinnverfahren und erhöht seine Produktivität. Dies wird durch ein bestimmtes Anblasen mit einem inerten Kühlgas bewirkt, wobei die Kühlung unmittelbar unterhalb der Spinndüse vorgesehen wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Klebrigkeit der frisch extrudierten Fäden stark herabzusetzen und somit dichteren Fadenvorhang zu spinnen, d.h. eine Spinndüse mit hoher Lochdichte, und zwar bis zu 1,4 Loch/mm², zu verwenden, wodurch naturgemäß die Produktivität des Trocken/Naß-Spinnverfahrens in beträchtlichem Ausmaß gesteigert werden kann. Zur Kühlung der frisch extrudierten Fäden wird Luft verwendet, die eine Temperatur zwischen -6°C und +24°C aufweist.

Die WO 95/02082 der Anmelderin beschreibt ebenfalls ein Trocken/Naß-Spinnverfahren. Bei diesem Verfahren wird eine Kühlluft verwendet, die eine Temperatur zwischen 10°C und 60°C besitzt. Die Feuchtigkeit der zugeführten Kühlluft liegt pro Kilogramm zwischen 20 g H„0 und 40 g H„0.

Die WO 95/01470 und die WO 95/04173 der Anmelderin beschreiben Spinnverfa_hren, bei welchen eine Spinndüse mit einer Lochdichte von 1,59 Loch/mm² bzw. eine Spinndüse mit insgesamt 15048 Löchern verwendet wird. Die Kühlluft weist jeweils eine Temperatur von 21 °C auf.

Die WO 94/28218 schlägt ganz allgemein die Verwendung von Spinndüsen mit 500 bis 100.000 Löchern vor. Die Temperatur der Kühlluft liegt zwischen 0°C und 50 °C. Der Fachmann kann dieser Literatur entnehmen, daß die Feuchtigkeit zwischen 5,5 g H_0 und 7,5 g H„0 pro Kilogramm Luft beträgt. Dies schafft somit ein relativ trockenes Klima im Luftspalt.

Auch die WO 96/17118 beschäftigt sich mit dem Klima im Luftspalt, wobei festgestellt wird, daß das Klima möglichst trocken sein sollte, nämlich 0,1 g H„0 bis 7 g H„0 pro Kilogramm Luft, bei einer relativen Feuchtigkeit von weniger als 85%. Als Temperatur für die Kühlluft wird 6°C bis 40 °C vorgeschlagen. Der Fachmann entnimmt dieser Literatur somit, das Klima beim Verspinnen möglichst trocken zu halten.

Dies ist auch der WO 96/18760 zu entnehmen, welche eine Luftspalttemperatur zwischen 10°C und 37°C und eine relative Feuchtigkeit 8,2% bis 19,3%, was 1 g H O bis 7,5 g H O pro Kilogramm Luft bedeutet, vorschlägt.

Die WO 96/20300 der Anmelderin beschreibt u.a. die Verwendung einer Spinndüse mit 28392 Spinnlöchern. Die Luft im Luftspalt weist eine Temperatur von 12 °C und eine Feuchtigkeit von 5 g H„0 pro Kilogramm Luft auf. Auch dieser Literatur ist somit die Tendenz zu entnehmen, insbesondere bei Verwendung einer Düse mit stark erhöhter Spinnlochzahl, also beim Spinnen eines relativ dichten Fadenvorhanges, das Klima im Luftspalt eher trocken und kühl zu halten.

Die WO 96/21758 befaßt sich ebenfalls mit dem einzustellenden Klima im Luftspalt, wobei eine zweistufige Beblasung mit unterschiedlicher Kühlluft vorgeschlagen wird und im oberen Bereich des. Luftspaltes mit weniger feuchter und kühlerer Luft beblasen wird.

Ein Nachteil der Verwendung von wenig feuchter Luft besteht darin, daß eine derartige Luft nur aufwendig konditioniert werden kann. Der technische Aufwand, Kühlluft mit niedriger Feuchtigkeit in größeren Mengen für das Aminoxidverfahren bereitzustellen, ist beträchtlich. Ferner hat sich gezeigt, daß sich die Kühlluft beim Durchgang durch den Fadenvorhang zunehmend erwärmt und immer feuchter wird, da die frisch extrudierten Fasern, welche die Spinndüse verlassen, eine Temperatur von mehr als 100°C und einen Wassergehalt von etwa 10% aufweisen und an die Kühlluft Wärme und Feuchtigkeit abgeben. Die Anmelderin hat nun festgestellt, daß diese zunehmende Wasseraufnahme bei sehr dichten Fadenvorhängen dazu führen kann, daß das erforderliche Klima nur mehr mittels technisch aufwendiger Beblasungsvorrichtungen eingestellt werden kann, und daß ohne diese Vorrichtungen die Fadendichte nicht weiter erhöht werden kann.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zur Herstellung cellulosischer Fasern der Gattung Lyocell durch Verarbeiten einer spinnbaren Lösung von Cellulose in einem wässerigen tertiären Aminoxid nach dem Trocken/Naß-Spinnverfahren bereitzustellen, wobei ein dichter Fadenvorhang gesponnen werden kann und die Beblasungs- luft trotzdem nicht trocken sein muß. Trotz dieser Vorgaben soll das Verfahren mit einer guten Verspinnbarkeit durchgeführt werden können, wobei die Verspinnbarkeit als umso besser angesehen wird, je kleiner der minimal erreichbare Titer (siehe unten) ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art dadurch erreicht, daß zum Verspinnen eine Lösung eingesetzt wird, die zwischen 0,05 Masse-% und 0,70 Masse-%, insbesondere zwischen 0,10 und 0,55 Masse- %, und bevorzugt zwischen 0,15 und 0,45 Masse-%, bezogen auf die Masse der Lösung, Cellulose und/oder ein anderes Polymer mit einem Molekulargewicht von mindestens 5x10 (= 500.000) aufweist.

Das Molekulargewicht wird gemäß unten beschriebenem, chroma^¬ tographischem Verfahren bestimmt. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung werden Cellulosemoleküle oder andere Polymermoleküle, welche gemäß unten beschriebenem, chroma-

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt Zellstoffmi- schungen eingesetzt, welche in der Spinnlösung den angegebenen Gehalt an langkettigen Molekülen aufweisen.

Es zeigt sich in diesem Zusammenhang auch überraschenderweise, daß beim Verspinnen einer Spinnlösung, die eine solche Zell- stoffmischung enthält, Fasern mit einer geringeren Fibril- lationsneigung resultieren. Dieser Effekt wird mit einem steigenden Feuchtigkeitsgehalt der Luft im Luftspalt sogar noch erhöht .

Als tertiäres Aminoxid hat sich N-Methyl-morpholin-N-oxid am besten bewährt .

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer spinnbaren Lösung von Cellulose in einem wässerigen tertiären Aminoxid, welche Lösung zwischen 0,05 Masse-% und 0,70 Masse-%, insbesondere zwischen 0,10 und 0,55 Masse-%, und bevorzugt zwischen

0,15 und 0,45 Masse-%, bezogen auf die Masse der Lösung,

5 Cellulose mit einem Molekulargewicht von mindestens 5x10 aufweist, zur Herstellung cellulosischer Fasern mit einem

Titer von maximal 1 dtex. Derartige Lyocell -Fasern sind neu.

Die Erfindung betrifft auch eine cellulosische Faser der Gattung Lyocell, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.

Die Erfindung betrifft auch eine cellulosische Faser der Gattung Lyocell, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Titer von maximal 1 dtex aufweist .

•Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faser weist zwischen 0,25 und 7,0 Masse-%, insbesondere zwischen 1,0 und 3,0 Masse-%, bezogen auf die Masse der cellulosischen Faser, Cellulose mit einem Molekulargewicht von mindestens 5xl0⁵ auf. TJ SH Cn G G

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dargestellt) ein. In der Fig. 3 sind die Filamente nur im Luftspalt ersichtlich gezeichnet.

Die Anströmflache ist das mathematische Produkt aus der Länge des Luftspaltes "1" und der Breite "b" der ersten Filamentrei- he . Die lineare Dichte ist somit durch folgende mathematische Beziehung gegeben:

Spinnlöcher der Düse lineare Dichte = x Luftspalt (mm)

Anströmfläche mm²

Nachfolgend wird die Erfindung noch näher beschrieben.

1. Allgemeine Methode zur Bestimmung des Molekulargewichtsprofils von Zellstoffen

Das Molekulargewichtsprofil eines Zellstoffs kann mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) erhalten werden, wobei in einem Diagramm die "Differential Weight Fraction" in [%] als Ordinate gegen das Molekulargewicht [g/mol ; logarithmische Auftragung] aufgetragen wird.

Die Größe "Differential Weight Fraction" beschreibt dabei den prozentuellen Häufigkeitsanteil der Molmassenfraktion.

Zur Untersuchung mittels GPC wird der Zellstoff in Dimethyl- acetamid/LiCl gelöst und chromatographiert . Detektiert wird mittels Brechungsindexmessung und sogenannter "MALLS" - (=Multi Angle Laser Light Scattering) -Messung (HPLC-Pumpe: Fa. -Kontron; Probesammler: HP 1050, Fa. Hewlett Packard; Laufmittel: 9 g LiCl/L DMAC; RI-Detektor: Type F511, Fa. ERC; Laserwellenlänge: 488 nm; Inkrement dn/dc: 1,36 ml/g; Auswertesoftware; Astra 3d, Version 4.2, Fa. Wyatt; Säulenmaterial: 4 Stück Säulen, 300 mm x 7,5 mm, Füllmaterial: PL Gel 20 μ - Mixed - A, Fa. Polymer-Laboratories ; Probenkonzentration: 1 g/1 Laufmittel; Injektionsvolumen: 40 μl, Flußrate: 1 ml/min.

Die Meßapparatur wird mittels dem Fachmann geläufigen Maßnahmen kalibriert.

Die Signalauswertung erfolgt nach Zimm, wobei die Zimm-Formel gegebenenfalls in der Auswertesoftware einzustellen ist.

1.1. Molekulargewichtsprofil von Zellstoffen

Für den Zellstoff Viscokraft LV (Hersteller: International Paper) ist das Molekulargewichtsprofil in der Figur la beispielhaft dargestellt. Das Diagramm von Fig. la zeigt, daß dieser Zellstoff zu einem großen Teil aus Molekülen mit einem Molekulargewicht von etwa 100.000 besteht und daß dieser Zellstoff praktisch keine Anteile (etwa 0,2%) mit einem Molekulargewicht von größer als 500.000 besitzt. Eine 15%ige Celluloselösung von ausschließlich diesem Zellstoff (Herstellung siehe unten) in einem wässerigen Aminoxid (=Spinnmasse) entspricht somit nicht derjenigen, die erfindungsgemäß verwendet wird.

Als Vergleich dazu zeigt Fig. lb das Molekulargewichtsprofil des Zellstoffs Alistaple LD 9.2 (Hersteller: Western Pulp) . Bei diesem Zellstoff liegt ein Maximum der Molmassenhäufigkeit bei etwa 200.000, und das Diagramm zeigt ferner, daß dieser Zellstoff einen hohen Anteil (etwa 25%) an Molekülen mit einem Molekulargewicht von größer als 500.000 besitzt. Eine Spinnmasse, die _ausschließlich einen derartigen Zellstoff zu 15 Masse-, enthält, besitzt etwa 4% (bezogen auf die Masse der ^•Lösung; Abbau während der Lösungsherstellung nicht berücksichtigt) Cellulosemoleküle mit einem Molekulargewicht von größer als 500.000 und entspricht somit auch nicht derjenigen, die erfindungsgemäß verwendet wird. .

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gelassen. Anschließend wird durch Beheizung des Kneters mit einem auf 130°C temperierten Heizmedium und durch Verringerung des Drucks Wasser abgedampft, bis der Zellstoff vollständig in Lösung gegangen ist.

3. Verspinnung der Lösung und Bestimmung der maximalen

Abzugsgeschwindigkeit bzw. des minimalen Titers (Verspinnbarkeit)

Als Spinnapparat wird ein in der Kunststoffverarbeitung gebräuchliches Schmelzindexgerät der Firma Davenport verwendet. Dieses Gerät besteht aus einem beheizbaren, temperaturregelbaren Stahlzylinder, in den die Spinnmasse eingefüllt wird. Mittels eines Kolbens, der mit einem Gewicht belastet wird, wird die Spinnmasse durch die an der Unterseite des StahlZylinders angebrachte Spinndüse, die ein Loch mit einem Durchmesser von 100 μm aufweist, extrudiert .

Für die Versuche wird die in den Spinnapparat eingebrachte Spinnmasse (Cellulosegehalt : 15%) durch das Spinnloch extrudiert und über einen Luftspalt mit einer Länge von 3 cm in ein wässeriges Fällbad geführt, umgelenkt, über eine Galette abgezogen, die hinter dem Fällbad vorgesehen ist, und dadurch verstreckt. Der Spinnmasseausstoß durch die Düse beträgt 0,030 g/min. Die Spinntemperatur beträgt 80°C bis 120°C.

Zur Simulation des Spinnverhaltens wird der minimal verspinnbare Titer genommen. Dazu wird die maximale Abzugsgeschwindigkeit (m/min) ermittelt, indem die Abzugsgeschwindigkeit so lange gesteigert wird, bis der Faden reißt. Diese Geschwindigkeit wird notiert und zur Berechnung des Titers nach untenstehender Formel herangezogen. Je höher dieser Wert ist, desto besser ist das Spinnverhalten bzw. die Verspinnbarkeit.

Der Titer, der bei der maximalen Abzugsgeschwindigkeit gegeben ist, wird mit der folgenden allgemeinen Formel berechnet: 1 , 21 X K x A x 100

Titer (dtex) = G x L

wobei K die Cellulosekonzentration in Masse-% ist, A der Spinnmasseausstoß in g/Minute ist, G die Abzugsgeschwindigkeit in m/Minute ist, und L die Anzahl der Spinnlöcher der Spinndüse ist. Für die nachfolgenden Beispiele ist die Konzentration an Cellulose 15%, ist A = 0,030 g/Minute, und ist L = 1.

4. Beblasung im Luftspalt

Die Beblasung der Filamente im Luftspalt erfolgte über ihre gesamte Länge und im rechten Winkel zu ihnen. Die Feuchtigkeit der Luft wurde mittels einer Thermostatisierungseinrichtung eingestellt .

5. Spinnverhalten von Celluloselösungen

5.1. Celluloselösungen, welche einen zu geringen Anteil

(< 0,05 Masse-%) an langkettigen Molekülen aufweisen

Gemäß der oben beschriebenen Arbeitsweise wurde mit dem Zellstoff Viscokraft LV (Hersteller: International Paper Corp.), dessen Molekulargewichtsprofil in der Fig. la dargestellt ist, eine Spinnmasse hergestellt und bei verschiedenen Feuchtigkeiten im Luftspalt versponnen und dabei die maximale Abzugsgeschwindigkeit bzw. der minimal verspinnbare Titer ermittelt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.

In der Tabelle 1 steht "Temp." für die Temperatur der Spinnmasse in °C, "Feuchte" für die Luftfeuchtigkeit im Luftspalt in g Wasser/kg Luft, und steht "max. Abzugsgeschw. " für die maximale Abzugsgeschwindigkeit in m/Minute. Der Titer wurde gemäß obiger Formel errechnet und besitzt die Einheit dtex. Tabelle 1

Zellstoff Temp. Feuchte max. Abzu Titer

Viscokraft LV

II 115 0 176 0, 31

II 115 20 99 0, 55

II 115 48 63 0, 86

II 120 0 170 0,32

II 120 22 83 0,66

II 120 47 52 1, 05

Die in der Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse zeigen, daß die maximale Abzugsgeschwindigkeit und der minimale Titer mit zunehmender Feuchtigkeit im Luftspalt abnimmt bzw. zunimmt. Dies bedeutet, daß sich die Verspinnbarkeit einer Lösung dieses Zellstoffes, der praktisch keine langkettigen Anteile aufweist, mit zunehmender Feuchtigkeit im Luftspalt verschlechtert .

5.2. Celluloselösungen, welche einen zu hohen Anteil (> 0,70 Masse-%) an langkettigen Molekülen aufweisen

Gemäß der oben beschriebenen Arbeitsweise wurde mit dem Zellstoff Alistaple LD 9.2 (Hersteller: Western Pulp) , dessen Molekulargewichtsprofil in der Fig. lb dargestellt ist, eine Spinnmasse hergestellt und bei verschiedenen Feuchtigkeiten im Luftspalt versponnen und dabei die maximale Abzugsgeschwindigkeit bzw. der minimal verspinnbare Titer ermittelt. Es wurde ein umgekehrtes Ergebnis erhalten: Die Verspinnbarkeit war bei höheren Feuchten im Luftspalt etwas besser als bei niedrigeren Feuchten. Allerdings ist die Verspinnbarkeit von solchen Spinnmassen, wie anhand des minimalen Titers ersichtlich ist, in Summe deutlich schlechter, da bereits ein zu hoher Anteil an hochmolekularen Bestandteilen enthalten ist . H

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Fibrillationsneigung der hergestellten Fasern mit steigender Feuchtigkeit im Luftspalt noch weiter ab.

Fig. 2 zeigt das Spinnverhalten von Celluloselösungen mit variierenden Anteilen an langkettigen Molekülen, wobei als Ordinate der minimale Titer (dtex) und als Abszisse die Konzentration der jeweiligen Celluloselösung an Cellulosemole- külen mit einem Molekulargewicht von mindestens 500.000 aufgetragen ist. Die Konzentrationen wurden unmittelbar vor dem Verspinnen bestimmt.

Der Anteil an langkettigen Molekülen wurde durch Zumischen von entsprechenden Mengen an Alistaple LD 9.2 zu Viscokraft LV eingestellt. Die Cellulosekonzentration der Lösung betrug in allen Fällen 15 Masse-%.

Das Spinnverhalten wurde für jede Celluloselösung sowohl bei einer Feuchtigkeit im Luftspalt von 30 g H„0 (Kurve "a") als auch bei 0 g H„0 (trocken) (Gerade "b") bestimmt.

Der Fig. 2 kann entnommen werden:

daß ein Zusammenhang zwischen Verspinnbarkeit und Konzentration an langkettigen Molekülen besteht;

daß bei trockener Luft im Luftspalt (Gerade "b") die Verspinnbarkeit annähernd linear immer besser wird, wenn die Konzentration an langkettigen Molekülen abnimmt;

daß bei feuchter Luft im Luftspalt (Kurve "a") die Verspinnbarkeit mit abnehmender Konzentration an langkettigen Molekülen zunächst immer besser wird, sich ab einer Konzentration von etwa 0,25 Masse-% jedoch wieder verschlechtert, wobei diese Verschlechterung ab 0,05 Masse-% besonders ausgeprägt ist. In der Figur 2 ist der erfindungsgemäße Bereich (0,05 bis 0,70 Masse-.) eingezeichnet. In diesem Bereich schwankt der minimale Titer nur zwischen etwa 0,4 dtex und 0,75 dtex, und zwar unabhängig von der Feuchte im Luftspalt. Dies bedeutet, daß die Verspinnbarkeit in diesem Bereich von der Feuchtigkeit im Luftspalt praktisch unabhängig ist und daß sich Spinnmassen mit langkettigen Molekülen im erfindungsgemäß angegebenen Konzentrationsbereich in dichten Fadenvorhängen verspinnen lassen, in welchen die Luftfeuchtigkeit praktisch keinen negativen Einfluß auf die Verspinnbarkeit ausübt, sodaß sich eine aufwendige Klimatisierung und Konditionierung der Be- blasungsluft erübrigt.

Mittels umfangreicher Versuche hat die Anmelderin festgestellt, daß auf diese Weise Fadenvorhänge mit hoher linearer Dichte, und zwar einer linearen Dichte von mindestens 20, die mit normaler Luft beblasen werden, spinnen lassen.

6. Fibrillationsverhalten von aus erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Cellulosespinnlösungen hergestellten Fasern

Es wurden nach der unter 2. angegebenen Methode Cellulosespinnlösungen mit einer Gesamtcellulosekonzentration von 15 Gew.-% hergestellt.

Als eingesetztes cellulosisches Material wurden folgende Zellstoffe bzw. Zellstoffmischungen herangezogen:

1) Viscokraft LV (100%)

2) Viscokraft LV (85%), Alistaple LD 9.2 (15%)

Die Celluloselösung, welche zu 100% Viscokraft LV als cellulosisches Material enthielt, entsprach unmittelbar vor dem Verspinnen nicht einer erfindungsgemäß verwendeten Celluloselösung . Die Celluloselösung, welche zu 85% Viscokraft LV und zu 15% Alistaple LD 9.2 enthielt, entsprach unmitelbar vor dem Verspinnen einer erfindungsgemäß verwendeten Celluloselösung.

Aus den Celluloselösungen wurden gemäß der unter 3. angegebenen Arbeitsweise Fasern hergestellt. Bei den einzelnen Versuchen wurde bei sonst gleichbleibenden Bedingungen zur Beblasung der Filamente im Luftspalt (siehe 4.) Luft mit unterschiedlicher Feuchtigkeit eingesetzt. Von den so hergestellten Fasern wurde gemäß nachstehendem Test die Fibril- lierung gemessen.

Test auf Fibrillierung:

Die Reibung der Fasern aneinander bei Waschvorgängen bzw. bei Ausrüstvorgängen im nassen Zustand wurde durch folgenden Test simuliert: 8 Fasern mit einer Länge von 20 mm wurden mit 4 ml Wasser in ein 20 ml Probenfläschchen gegeben und während 9 Stunden in einem Laborschüttelgerät der Type RO-10 der Fa. Gehardt, Bonn (BRD) auf Stufe 12 geschüttelt. Das Fibrillierverhalten der Fasern wurde danach unter dem Mikroskop mittels Auszählen der Anzahl der Fibrillen pro 0,276 mm Faserlänge beurteilt.

Ergebnisse :

In der nachfolgenden Tabelle ist die gemäß obiger Vorschrift bestimmte Fibrillierung angegeben:

Eingesetzter Zellstoff Titer Feuchte der Anzahl der

(dtex) Beblasungsluft Fibrillen (g H₂0/kg Luft)

100% Viscokraft LV 1,7 10 >50

15% Alistaple LD 9,2/ 85% Viscokraft LV 1,7 10 24

15% Alistaple LD 9,2/

85% Viscokraft LV 1,7 20 12

Aus der Tabelle ist deutlich ersichtlich, daß die Fibril- lationsneigung von aus Celluloselösungen mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellten Fasern niedriger ist als bei Fasern, welche aus Celluloselösungen mit nicht erfindungsgemäßer Zusammensetzung hergestellt werden. Weiters ist aus der Tabelle ersichtlich, daß die Fibrillationsneigung von aus erfindungsgemäß verwendeten Celluloselösungen hergestellten Fasern noch weiter sinkt, wenn zur Beblasung Luft mit höherer Feuchtigkeit eingesetzt wird.

Claims

Patentansprüche :

Verfahren zur Herstellung cellulosischer Fasern der Gattung Lyocell durch Verarbeiten einer spinnbaren Lösung von Cellulose in einem wässerigen tertiären Aminoxid nach dem Trocken/Naß-Spinnverfahren,

dadurch gekennzeichnet,

daß zum Verspinnen eine Lösung eingesetzt wird, die zwischen 0,05 Masse-% und 0,70 Masse-%, bezogen auf die

Masse der Lösung, Cellulose und/oder ein anderes Polymer

5 mit einem Molekulargewicht von mindestens 5x10 aufweist.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verspinnen eine Lösung eingesetzt wird, die zwischen 0,10 und 0,55 Masse-%, bezogen auf die Masse der Lösung, Cellulose mit einem Molekulargewicht von mindestens 5x10 aufweist .

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verspinnen eine Lösung eingesetzt wird, die zwischen

0,15 und 0,45 Masse-%, bezogen auf die Masse der Lösung,

5 Cellulose mit einem Molekulargewicht von mindestens 5x10 aufweist .

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß als tertiäres Aminoxid N-Methylmorpholin-N-oxid eingesetzt wird.

Verwendung einer spinnbaren Lösung von Cellulose in einem wässerigen tertiären Aminoxid, welche Lösung zwischen 0,05 und 0,70 Masse-%, bezogen auf die Masse der Lösung, Cellulose mit einem Molekulargewicht von mindestens 5x10 aufweist, zur Herstellung cellulosischer Fasern mit einem Titer von maximal 1 dtex.

Cellulosische Faser der Gattung Lyocell, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Titer von maximal 1 dtex aufweist .

7. Cellulosische Faser der Gattung Lyocell, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.

Cellulosische Faser nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen 0,25 und 7,0 Masse-%, insbesondere zwischen 1,0 und 3,0 Masse-%, bezogen auf die Masse der cellulosischen Faser, Cellulose mit einem Molekulargewicht von mindestens 5x10 aufweist.

Cellulosische Faser nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Stapelfaser vorliegt.

10. Verfahren zur Herstellung cellulosischer Fasern der

Gattung Lyocell durch Verarbeiten einer spinnbaren Lösung von Cellulose in einem wässerigen tertiären Aminoxid nach dem Trocken/Naß-Spinnverfahren,

dadurch gekennzeichnet, daß

(1) zum Verspinnen eine Lösung eingesetzt wird, die zwischen 0,05 und 0,70 Masse-., bezogen auf die

Masse der Lösung, Cellulose mit einem Molekularge-

5 wicht von mindestens 5x10 aufweist, und (2) zum Verspinnen eine Spinndüse verwendet wird, welche mehr als 10.000 Spinnlöcher besitzt, die so angeordnet sind, daß benachbarte Spinnlöcher maximal 3 mm voneinander beabstandet sind, und daß die lineare Dichte der Spinnlöcher mindestens 20 ist.