NO315949B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av cellulosefibre - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av cellulosefibre av type Lyocell ved bearbeiding av en spinnbar løsning av cellulose i et vandig tertiært aminoksid, gjennom tørr/ våt spinnemetoden, idet spinneløsningen har et innhold av 0,05 til 0,70 vekt- % cellulose med molekylvekt på minst 5x10regnet av vekten på løsningen. Fremgangsmåten tillater bruk av spinnedyse med over 10.000 spinnehull som er slik anordnet at tilgrensende hull er maksimalt 3 mm fra hverandre og at den lineære tettheten av spinnehull er minst 20.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av cellulosefibre av typen Lyocell gjennom bearbeiding av en spinnbar løsning av cellulose i et vandig tertiært aminoksid i henhold til tørr/våt spinnemetoden.

Som alternativ til viskosemetoden er det i de siste år blitt beskrevet en rekke metoder ved hvilke cellulose uten dannelse av noe derivat blir løst i et organisk løsningsmiddel, en kombinasjon av et organisk løsningsmiddel med et uorganisk salt eller i vandige saltløsninger. Cellulosefibre som blir fremstilt fra slike løsninger har av BISFA (The International Bureau for the Standardisation of man made Fibres) fått kategorinavn Lyocell. BISFA definerer Lyocell som en cellulosefiber som fremkommer ved spinning fra et organisk løsningsmiddel. Med "organisk løsningsmiddel" mener BISFA en blanding av en organisk forbindelse og vann.

Hittil har imidlertid bare en eneste fremgangsmåte for fremstilling av cellulosefibre av typen Lyocell blitt realisert industrielt, og da riktignok aminoksidmetoden. Ved denne fremgangsmåten blir som løsningsmiddel foretrukket brukt N-metylmorfolin-N-oksid (NMMO). For formålet av foreliggende beskrivelse benyttes i stedet for "tertiært aminoksid" forkortelsen NMMO, hvor NMMO også står for den foretrukne N-metylmorfolin-N-oksid.

Tertiære aminoksider har allerede i lang tid vært kjent som alternativt løsningsmiddel for cellulose. Fra US patent nr. 2,179,181 er det for eksempel kjent at tertiære aminoksider er i stand til å løse høyverdig kjemisk cellulose uten derivatisering og at det fra disse løsninger gjennom utfelling kan fremstilles celluloseholdige-formlegémer, som fibre. I US patentene 3,447,939, 3,447,956 og 3,508,941 er det beskrevet flere fremgangsmåter for fremstilling av celluloseholdige løsninger, hvor det som løsningsmiddel foretrekkes benyttet sykliske aminoksider. Ved alle disse fremgangsmåter blir cellulose løst fysikalsk ved forhøyet temperatur.

I søkerens eget EP A 0 356 419 beskrives det en fremgangsmåte som fortrinnsvis gjennomføres i et tynnsjiktsbehandlingsapparat, hvor en suspensjon av findelt cellulose spres ut i et tynt sjikt i et vandig tertiært aminoksid og transporteres over en varm flate idet overflaten av det tynne sjikt blir utsatt for vakuum. Ved transport over den varme flate blir vann avdampet fra suspensjonen og cellulosen går i løsning slik at en spinnbar celluloseløsning kan hentes ut av "filmtruderen".

En fremgangsmåte for spinning av celluloseløsninger er kjent for eksempel fra US patent nr. 4.246,221. I henhold til denne framgangsmåten blir spinneløsningen ekstrudert gjennom en spinnedyse til filamenter eller tråder, som føres over en luftspalte til et utfellingsbad hvor cellulosen blir utfelt. I luftspalten blir filamentene strukket, hvorved fibrene kan gis gunstige fysikalske egenskaper så som høyere styrke. Gjennom utfelling av cellulose i utfellingsbadet blir disse gunstige fysikalske egenskapene fiksert, slik at ingen ytterligere strekking er nødvendig. Denne fremgangsmåten er kjent som tørr/ våt-spinnemetoden.

Ifølge US patent nr. 4,144,080 kan de nettopp spunne filamenter kjøles i luftspalten med luft. Videre er det foreslått å fukte overflaten av filamentene med et utfellingsmiddel for å redusere faren for at filamentene kleber seg til hverandre. En slik fukting har imidlertid den ulempe at cellulosen i fiberoverflaten felles ut, slik at det blir vanskeligere å regulere fiberegenskapene gjennom strekking.

EP A 0 648 808 beskriver en fremgangsmåte for forming av en celluloseløsning hvor de celluloseholdige deler av løsningen inneholder en første komponent av en cellulose med en gjennomsnittlig polymerisasjonsgrad (DP) fra 500 til 2000 og en andre komponent av en cellulose med en DP mindre enn 90% av DP til den første komponent i området fra 350 til 900. Vektforholdet av første til andre komponent skal være i området 95:5 til 50:50.

I søkerens eget WO 93/19230 er tørr/våt-spinnemetoden forbedret slik at den gir bedre produktivitet. Dette skjer gjennom en bestemt innblåsing av en inert kjølegass, slik at kjølingen skjer umiddelbart under spinnedysen. På denne måten er det mulig å sterkt redusere klebrigheten til de nettopp ekstruderte tråder og dessuten spinne med tettere trådtetthet, det vil si å benytte en spinnedyse med høyere tetthet av spinnehull. sågar til 1,4 hull/mm<2>, hvorved naturligvis produktiviteten til tørr/ våt spinnemetoden kan økes i betraktelig grad. For kjøling av de nettopp ekstruderte tråder blir det benyttet luft med en temperatur mellom -6 °C og +24°C.

Søkerens WO 95/02082 beskriver likeledes en tørr/ våt spinnemetode. Ved denne fremgangsmåten blir det benyttet en kjøleluft med temperatur mellom 10 °C og 60 °C. Fuktigheten i den tilførte kjøleluft ligger mellom 20 og 40 g H20 pr. kg luft.

Søkerens WO 95/01470 og WO 95/04173 beskriver spinnemetoder ved hvilke det benyttes en spinnedyse med en hulltetthet på 1,59 hull/ mm<2> henholdsvis en spinnedyse med til sammen 15048 hull. Kjøleluften benyttet oppviste av og til en temperatur på 21 °C.

WO 94/ 28218 foreslår ganske generelt anvendelse av spinnedyser med 500 til 100.000 hull. Temperaturen på kjøleluften ligger mellom 0 °C og 50 °C. Fagmannen kan av dette slutte at fuktigheten ligger mellom 5,5 g H20 og 7,5 g H20 pr kg luft. Dette gir et relativt tørt miljø i luftspalten.

Også WO 96/17118 beskjeftiger seg med miljøet i luftspalten, hvorved det fastslås at klimaet bør være tørrest mulig, nemlig fra 0,1 til 7 g H20 pr. kg luft, ved en relativ fuktighet ved mindre enn 85%. Som temperatur for kjøleluften foreslås det fra 6 °C til 40 °C. Fagmannen kan slutte av dette at miljøet ved spinning bør være tørrest mulig.

Det samme er angitt i WO 96/18760 hvor det foreslås å benytte en luftspaltetemperatur mellom 10 °C og 37 °C og en relativ fuktighet på 8,2 % til 19,3 %, hvilket innebærer fra 1 g H,0 til 7,5 g H,0 pr. kg luft.

Søkerens eget WO 96/20300 beskriver blant annet anvendelse av en spinnedyse med 28392

spinneåpninger. Luften i luftspalten har en temperatur på 12 °C og en fuktighet på 5 g H:0 pr. kg luft. Også denne publikasjon bidrar således til å forsterke det inntrykk at spesielt ved anvendelse av en spinnedyse med et svært høyt antall dyseåpninger, det vil si ved spinning av tråder med høy tetthet, bør miljøet i luftspalten holdes tørr og kjølig.

WO 96/21758 befatter seg med likeledes med regulering av miljøet i luftspalten, idet en totrinns

t

påblåsing med forskjellig kjøleluft blir foreslått og å blåse med mindre fuktig og kjøligere luft i øvre område av luftspalten.

En ulempe ved anvendelse av lite fuktig luft består i at en slik luft er kostbar å tilberede.. Den tekniske omkostning ved å stille til disposisjon kjøleluft med lavt innhold av fuktighet i slike mengder som kreves ved aminoksidmetoden, er betydelig.

Videre har det vist seg at kjøleluften ved passering gjennom trådbeltet blir tiltakende varmet opp og stadig fuktigere, da de ferskt ekstruderte fibre som forlater spinnedysen har en temperatur på mer enn 100 °C og et vanninnhold på ca. 10%, slik at de avgir varme og fuktighet til kjøleluften. Søkeren har nå fastslått at dette tiltakende vannopptak ved svært tette "trådtepper" (det samlede antall tråder/ fibre fra ekstrusjonsdysen) kan føre til at det miljø som kreves bare kan nås ved hjelp av tekniske kostbare beblåsningsanordninger, og at uten slike anordninger kan trådtettheten ikke økes mer.

Oppfinnelsen har som formål å fjerne disse ulemper og å stille til rådighet en fremgangsmåte for fremstilling av cellulosefibre av typen Lyocell gjennom bearbeiding av en spinnbar løsning av cellulose i et vandig tertiært aminoksid i henhold til tørr/ våt spinnemetoden, hvorved det kan spinnes et tettere trådteppe uten at kjøleluften trenger være tørr. Til tross for dette handikap skal fremgangsmåten kunne gjennomføres med god spinnbarhet, idet spinnbarheten anses bedre jo mindre den minste oppnåelige titer (se nedenfor) er.

Dette formål er nådd gjennom en fremgangsmåte av den innledningsvis definerte type hvor det for spinning benyttes en løsning som har mellom 0,05 vekt-% og 0,70 vekt-%, spesielt mellom 0,15 og 0,45 vekt-%, regnet av massen av løsningen, cellulose med en molekylvekt på minst 5xl0<5 >(500 000).

Molekylvekten blir bestemt ifølge nedenfor beskrevne kromatografiske metode. For formålet av denne beskrivelse blir cellulosemolekyler eller andre polymermolekyler, som gir signaler i henhold til nedenfor beskrevne kromatiske fremgangsmåte, som tilsvarer en molekylvekt på minst 5x10\ betegnet som langkjedede molekyler.

Oppfinnelsen bygger på den erkjennelse at tilstedeværelse av langkjedede cellulosemolekyler og/ eller andre polymere i spinneløsningen i det angitte konsentrasjonsområde, forbedrer spinnebetingelsene slik at det kan benyttes en kjøleluft som ikke behøver være tørr. Dette betyr at man selv ved beblåsing av svært tette trådtepper kan oppnå god spinnbarhet også i de områder av trådteppet som ligger lengst vekk fra innblåsningstilførselen og som bare blir beblåst med "brukt" luft, det vil si luft som er betydelig oppvarmet og fuktig.

For oppfinnelsen er det vesentlig at det angitte innhold av langkjedede cellulosemolekyler i spinneløsningen er til stede umiddelbart forut for spinningen. Da cellulosekjedene i en spinneløsning på kjent måte etter hvert brytes ned, må man derfor strebe etter at andelen av langkjedede molekyler ved fremstillingen av spinneløsningen er så høy at nedbrytningen av cellulose i tidsrommet fra fremstilling av løsningen til den hovedsakelige spinning ikke er større enn at minstekonsentrasjonen på 0,05 vekt-% ifølge oppfinnelsen overholdes. Det har vist seg at spinnbarheten ved bruk av fuktig klima i luftspalten blir betydelig dårligere når innholdet av langkjedede molekyler i spinnemassen ligger under 0,05 vekt-%.

På den annen side forverrer spinnbarheten seg også betraktelig når konsentrasjonen av langkjedede molekyler ligger over 0,70 vekt-%. Dette gjelder for spinning med såvel fuktig som tørr kjøleluft. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir det foretrukket benyttet celluloseblandinger som i spinneløsningen har det angitte innhold av langkjedede molekyler..

Det viser seg imidlertid i denne sammenheng også overraskende, at ved spinning av en spinneløsning som inneholder en slik celluloseblanding, får man fibre med mindre tilbøyelighet til fibrillering. Denne effekten blir med stigende innhold av fuktighet i luften sågar forsterket.

Som tertiært aminoksid har N-metylmorfolin-N-oksid vist seg å være mest pålitelig.

Oppfinnelsen angår videre anvendelse av en spinnbar løsning av cellulose i et vandig tertiært aminoksid for fremstilling av cellulosefibre med en titer på maksimalt 1 dtex, hvilken løsning har mellom 0,05 vekt-% og 0,70 vekt-%, spesielt mellom 0,10 og 0,55 vekt-% og fortrinnsvis mellom 0,15 og 0,45 vekt-% cellulose med en molekylvekt på minst 5xl0<5>, regnet av vekten på løsningen. Slike Lyocell-fibre er nye.

Oppfinnelsen angår videre en cellulosefiber av typen Lyocell, som er kjennetegnet ved at de kan fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

En foretrukket utførelsesform av fiberen ifølge oppfinnelsen oppviser mellom 0,25 og 7,0 vekt-% spesielt mellom 1,0 og 3,0 vekt-% cellulose med en molekylvekt på minst 5xl0<5>. regnet på vekten av cellulosefibrene.

En ytterligere foretrukket utførelsesform av fibrene ifølge oppfinnelsen er "stabelfibre" (fibre kuttet i bestemte, identiske lengder).

Oppfinnelsen angår i tillegg til dette nok en fremgangsmåte for fremstilling av ceullulosefibre av typen Lyocell gjennom bearbeiding av en spinnbar løsning av cellulose i et vandig tertiært aminoksid i henhold til tørr/ våt spinnemetoden, som er kjennetegnet ved at (1) til spinning benyttes en løsning som inneholder mellom 0,05 og 0,70 vekt-%, spesielt mellom 0,10 og 0,55 vekt-% og fortrinnsvis mellom 0.15 og 0.45 vekt-% cellulose med en molekylvekt på minst 5xl0<5>. regnet av vekten på løsningen, og (2) til spinningen benyttes en spinnedyse som har mer enn 10000 spinneåpninger som er slik anordnet at de tilliggende spinneåpninger ligger maksimalt 3 mm fra hverandre, pg at den lineære tetthet av spinneåpninger. er minst 20.

Begrepet "lineær tetthet" er en av søkeren definert kritisk størrelse og gir det antall fibre pr. millimeter trådteppe som kjøleluften strømmer forbi. Den lineære tetthet lar seg beregne ved at det totale antall spinneåpninger i dysen divideres med den såkalte gjennomstrømsflaten (i mm<2>) og multipliseres med luftspaltlengden (i mm). Gjennomstrømsflaten er flaten som står i rett vinkel på spinnebadoverflaten, og som er definert ved den første filamentrekke som kjøleluften når, avgrenset oppe av første hullrekke i spinnedysen og den derav dannede linje (total lengde i mm). For tydeliggjøring vises til vedlagte figur 3.

Figur 3 viser skjematisk en rektangulær dyse 1 med spinneåpninger 2 fra hvilken filamentene 3 blir ekstrudert. Lengden på luftspalten er betegnet "1". Filamentene 3 går etter passering gjennom luftspalten ned i utfellingsbadet (ikke vist). I figur 3 er filamentene bare vist synlige i luftspalten.

Gjennomstrømsflaten er det matematiske produkt av lengden av luftspalten "1" og bredden "b" av første filamentrekke. Den lineære tetthet er følgelig gitt av følgende matematiske formel:

I det følgende er oppfinnelsen nærmere beskrevet.

/. Generell metode for å bestemme molekylvektsprofil for cellulose.

Molekylvektsprofilen for en cellulose kan fremskaffes ved hjelp av gelpermeasjons-kromatografi (GPC), hvorved "differensialvekt-fraksjon" i [%] plottes som ordinat mot molekylvekt [g/ mol, logaritmisk skala] i et diagram.

Enheten "differensialvekt-fraksjon" beskriver derved den prosentuelle hyppighetsandel av molvektfraksjonen.

Til undersøkelse ved hjelp av GPC blir cellulosen løst i dimetylacetamid/LiCl og kromatografert. Deteksjon skjer ved hjelp av brytningsindeksmåling og såkalt "MALLS"- (Multi Angel Laser Light Scattering) måling (HPLC-pumpe: Fa. Kontron; probesamler: HP 1050. Fa. Hewlett Packard; løsningsmiddel 9 g LiCL/L DMAC; RI-detektor: type F511, Fa. ERC; laserbølgelengde: 488 nm; økning dn/dc 1,36 ml/g; vurderingsprogramvare: Astra 3d, versjon 4.2, Fa. Wyatt; kolonnemateriale: 4 stk. Kolonner, 300 mm x 7,5 mm, fyllemateriale: PL gel 20 u - blandet - A. Fa. Polymer-Lahoratories; prøvekonsentrasjon: 1 g/l løsningsmiddel; injeksjonsvolum: 40 ul. strømningshastighet 1 ml/ min.

Måleapparaturen blir kalibrert av en fagmann etter kjente prosedyrer.

Signalvurderingen skjer i henhold til Zimm, hvor Zimm-formelen eventuelt innstilles i vurderingsprogram varen.

1. 1 Molekylvektsprofil av cellulose.

For cellulosen Viscokraft LV (produsent: International Paper) er molekylvektsprofilen vist i figur Ia som et eksempel. Diagrammet i figur la viser at denne cellulose består av en større del molekyler med en molekylvekt på ca. 100.000, og at denne cellulose nesten ikke har noen andel (ca. 0,2%) med en molekylvekt som er større enn 500.000. En 15% celluloseløsning av utelukkende denne cellulose (fremstilling, se nedenfor) i et vandig aminoksid (=spinnemasse) hører følgelig ikke til slike som benyttes ifølge oppfinnelsen.

Til sammenligning viser figur lb molekylvektsprofilen av cellulosen Alistaple LD 9.2 (produsent: Western Pulp). For denne cellulose ligger maksimum molvektshyppighet ved ca. 200.000, og diagrammet viser videre at denne cellulose har en høy andel (ca. 25 %) av molekyler med en molekylvekt større enn 500.000. En spinnemasse som utelukkende inneholder en slik cellulose i 15 vekt-%. har 4% cellulosemolekyler med en molekylvekt større enn 500.000 (regnet av vekten av løsningen, idet det ikke tas hensyn til nedbrytning under løsningsfremstillingen), og hører således ikke til slike som benyttes ifølge oppfinnelsen.

Figur lc viser molekylvektsprofilen for en celluloseblanding av 70% Viscokraft LV og 30% Alistaple LD 9.2. For denne celluloseblanding ligger maksimum ved ca. 100.000, og diagrammet viser videre at denne celluloseblanding har en andel av ca. 7% av molekyler med en molekylvekt på større enn 500.000.

En spinnemasse som inneholder 15% av denne blanding ville, når man ikke tar hensyn til nedbrytning av molekyler ved løsningsfremstillingen, inneholde ca. 1% cellulosemolekyler med molekylvekt større enn 500.000 (regnet av vekten av løsningen). Som det ovenfor er omtalt undergår imidlertid cellulosemolekylene en nedbrytning når de løses i det vandige aminoksid; slik at innholdet av langkjedede molekyler avtar og at spinnemassen, som fremstilles fra den omtalte blanding, har en betydelig lavere andel av slike langkjedede molekyler. Dette fremgår av figur ld. som viser den med GPC bestemte molekylvektsprofil av utfelt cellulose umiddelbart forut for spinning. Denne spinnemasse viser at celluloseløsningen umiddelbart forut for spinningen inneholder bare 0,4 vekt-% langkjedede molekyler og således er en slik celluloseløsning som benyttes ifølge oppfinnelsen.

Også en cellulose av type Solucell 400 (produsent: Bacell SA, Brasil) viser en molekylvektsfordeling som er egnet for framstilling av celluloseløsninger ifølge oppfinnelsen.

2. Fremstilling av spinnemasse ( spinnbar løsning av cellulose i et vandig aminoksid)

Den findelte cellulose eller en blanding av findelt cellulose blir suspendert i et vandig, 50% NMMO, plassert i en blandemaskin ("kneter") (type; IKA- laboratoriekneter HKD-T: produsent IKA-Labortechnik) i en time for impregnering. Deretter blir vann avdampet ved oppvarming av blandemaskinen med et til 130 °C temperert oppvarmingsmedium og ved reduksjon av trykket. 3. Spinning av løsningen og bestemmelse av maksimal avtrekkshastighet, henholdsvis minste titer ( spinnbarhet).

Som spinneapparat blir benyttet et ved kunststoffbearbeiding vanlig smelteindeksinstrument fra firmaet Davenport. Dette instrument består av en oppvarmbar, temperaturregulerbar stålsylinder, i hvilken spinnemassen fylles på. Ved hjelp av et stempel som belastes med en vekt, blir spinnemassen ekstrudert gjennom en spinnedyse plassert på undersiden av stålsylinderen, hvilken dyse har et hull (spinneåpning) med diameter 100 fim.

For forsøket blir spinnemassen som er plassert i apparatet (med celluloseinnhold 15%) ekstrudert gjennom spinneåpningen og ført over en luftspalte med en lengde på 3 cm ned i et vandig utfellingsbad og via en trinse ("Galette") trukket av i en annen retning og på denne måten strukket. Spinnemasseuttaket gjennom dysen utgjør 0,030 g/ min. Spinnetemperaturen er fra 80 °Ctil 120 °C.

For simulering av spinnebetingelsene blir den minste spinnbare titer bestemt. I tillegg blir den maksimale avtrekkshastighet (m/min) fastslått ved at avtrekkshastigheten økes inntil tråden ryker. Denne hastighet blir notert og benyttet til beregning av titer i nedenfor angitte formel. Jo høyere denne verdien er, desto bedre er spinnebetingelsene eller spinnbarheten.

"Titeren" som er gitt ved maksimalt avtrekkshastighet, blir beregnet med følgende formel:

hvor K er cellulosekonsentrasjon i vekt-%, A er spinnemasseuttak i g/min., G er avtrekkshastighet i m/min. og L er antall spinneåpninger i spinnedysen. For de etterfølgende eksempler er konsentrasjonen av cellulose 15%, A er 0,030 g/min og L=l.

4. Blåsing i luftspalten

Beblåsingen av filamentene i luftspalten skjer over hele deres lengde og i rett vinkel på filamentene. Fuktigheten til luften blir regulert med en termostatanordning.

5. Spinnebetingelser av celluloseløsninger

5. 1. Celluloseløsninger som har en liten andel ( <0, 05 vekt-%) av langkjedede molekyler Ifølge den ovenfor beskrevne arbeidsmåte ble det fremstilt en spinnemasse med cellulose Voscokraft LV (produsent: International Paper Corp.), hvis molekylvektsprofil er vist i figur la, og med forskjellig fuktighet i luftspalten ble spinnemassen spunnet slik at man fikk bestemt maksimal avtrekkshastighet henholdsvis minimal spinnbar titer. Resultatene er gitt i tabell 1.

I tabell 1 står "temp" for temperatur på spinnemassen i °C, "fuktighet" for luftfuktighet i luftspalten i g vann/ kg luft og "maks. avtr" står for den maksimale avtrekkshastighet i meter/minutt. "Titeren" ble beregnet i henhold til ovenfor angitte formel i enheten dtex.

De i tabell 1 oppstilte resultater viser at den maksimale avtrekkshastighet avtar og den minimale titer tiltar med økende fuktighet i luftspalten. Dette betyr at spinnbarheten blir dårligere med tiltagende fuktighet i luftspalten for denne celluloseløsningen som praktisk talt ikke har noen langkjedede molekyler. 5. 2 Celluloseløsninger som har en høy andel ( >0, 70 vekt-%) av langkjedede molekyler Ifølge den ovenfor beskrevne arbeidsmåte ble det fremstilt en spinnemasse med cellulose Alistaple LD 9.2 (produsent: Western Pulp), hvis molekylvektsprofil er vist i figur lb, og med forskjellig fuktighet i luftspalten ble spinnemassen spunnet slik at man fikk bestemt maksimal avtrekkshastighet henholdsvis minimal spinnbar titer. Det ble funnet et motsatt resultat: Spinnbarheten var ved høy fuktighet i luftspalten noe bedre enn ved lavere fuktighet. Riktignok er spinnbarheten av slike spinnemasser, som det fremgår av verdien for minste titer, totalt sett betydelig dårligere ved en så høy andel av høymolekylære bestanddeler. 5. 3 Spinnebetingelser av celluloseløsninger med forskjellige andeler av langkjedede molekyler Ifølge den ovenfor angitte arbeidsmåte ble det fremstilt en spinnemasse med 15 vekt-% av en blanding av 30% Alistaple LD 9.2 og 70% Viscokraft LV. Celluloseblandingen hadde umiddelbart før spinningen en molekylvektsfordeling som vist i figur ld. Spinnemassen ble spunnet ved en temperatur på 120 °C og ved forskjellige fuktigheter som angitt i tabell 2.

Det fremgår klart av tabellen at til forskjell fra en spinnemasse med 15% cellulose av Viscokraft. skjer det ingen forverring av den oppnåelige titer når fuktigheten i luftspalten økes, men tvert imot en svak forbedring. Til sammenligning med en spinnemasse med 15% cellulose av typen Alistaple er det mulig å nå en betydelig mindre titer. Videre er det åpenbart at spinnbarheten av spinnemassen ifølge oppfinnelsen er relativt uavhengig av klimaet i luftspalten.

Ved tallrike spinneforsøk ved hvilke disse eller lignende celluloseblandinger blir benyttet, hvilke spmneløsninger har en sammensetning i henhold til oppfinnelsen, har søkeren også fastslått at tendensen til fibrillering av de fremstilte fibre er redusert i forhold til andre fibre. Dessuten avtar tilbøyeligheten til fibrillering av fibrene, ved spinning av spinneløsningen ifølge oppfinnelsen, med økende fuktighet i luftspalten.

Figur 2 viser spinnebetingelsene av celluloseløsninger med varierende andeler av langkjedede molekyler, hvorved som ordinat er vist minste oppnåelige titer (dtex) og som abscisse konsentrasjonen i den angjeldende celluloseløsning av cellulosemolekyler méd molekylvekt på minst 500.000. Konsentrasjonen er bestemt umiddelbart før spinning.

Andelen av langkjedede molekyler blir regulert ved tilsetning av passende mengder av Alistaple LD 9.2 til Viscokraft LV. Cellulosekonsentrasjonen i løsningen ble i alle eksempler holdt ved 15 vekt-%.

Spinnebetingelsene ble for hver celluloseløsning bestemt både ved en fuktighet på 30 g H20 (kurve "a") og ved 0 g H20 (tørr) (den rette linje "b").

Fra figur 2 kan følgende konkluderes:

- at det er en sammenheng mellom spinnbarhet og konsentrasjon av langkjedede molekyler. - at ved tørr luft i luftspalten (linje "b") er spinnbarheten stadig bedre når konsentrasjonen av langkjedede molekyler avtar, - at ved fuktig luft i luftspalten (kurve "a") blir spinnbarheten bedre med avtagende konsentrasjon av langkjedede molekyler ned til ca. 0,25 vekt-%, hvoretter imidlertid spinnbarheten blir dårligere og ved en konsentrasjon på 0,05 vekt-% er den betydelig dårligere.

I figur 2 er området ifølge oppfinnelsen (0,05 til 0,70 vekt-%) inntegnet. I dette område varierer den minste oppnåelige titer bare mellom ca. 0,4 dtex og 0,75 dtex, og altså uavhengig av fuktigheten i luftspalten. Dette betyr at spinnbarheten i dette område praktisk talt er uavhengig av fuktigheten i luftspalten, og at spinnemassen lar seg spinne i tette "trådtepper" med langkjedede molekyler i konsentrasjonsområdet som angitt ved oppfinnelsen, da luftfuktigheten praktisk talt ikke har noen negativ innflytelse på spinnbarheten, slik at det er unødvendig med en kostbar klimatisering og kondisjonering av kjøleluften.

Ved hjelp av omfattende forsøk har søkeren fastslått at det på denne måten lar seg gjøre å spinne tette "trådtepper" med høy lineær tetthet, og til og med en lineær tetthet på minst 20 som kan beblåses med vanlig luft. 6. Fibrilleringsforhold ved fibre fremstilt av celluloseløsninger i henhold til oppfinnelsen henholdsvis ikke i henhold til oppfinnelsen.

Det ble fremstilt cellulose spinneløsninger med en total konsentrasjon av cellulose på 15 vekt-% i henhold til metoden angitt under punkt 2 ovenfor.

Som cellulosemateriale ble benyttet følgende cellulose henholdsvis celluloseblanding:

1) Viscokraft LV (100%)

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

Celluloseløsningen som inneholdt 100% Viscokraft LV som cellulosemateriale, svarte umiddelbart før spinningen ikke til en celluloseløsning ifølge oppfinnelsen.

Celluloseløsningen som inneholdt 85% Viscokraft LV og 15% Alistaple LD 9.2, svarte umiddelbart før spinningen til en celluloseløsning ifølge oppfinnelsen.

Fra celluloseløsningene ble det fremstilt fibre i henhold til arbeidsmetoden angitt under punkt 3. Ved de enkelte forsøk ble det med ellers uendrede betingelser, benyttet luft med forskjellig fuktighet for gjennomblåsing av filamentene i luftspalten (se punkt 4). Av de slik fremstilte fibre ble fibrilleringen målt i henhold til nedenfor angitte test.

Test av fibrillering

Gnidning av fibrene mot hverandre ved vasking og maskinell håndtering i våt tilstand, ble simulert ved følgende test: 8 fibre med en lengde på 20 mm ble plassert i en 20 ml prøveflaske med 4 ml vann og ristet i 9 timer med et laboratorie risteapparat av type RO-10 produsert av Gerhardt, Bonn (BRD) på trinn 12. Fibrilleringsforholdet hos fibrene ble deretter bedømt under mikroskop gjennom opptelling av antall fibriller pr. 0,276 mm fiberlengde.

Resultater

I den etterfølgende tabell er angitt fibrilleringen funnet ved ovenfor angitte metode

Av tabellen fremgår det tydelig at tilbøyeligheten til fibrillering av fibre fremstilt fra

celluloseløsninger ifølge oppfinnelsen, er mindre enn for fibre fremstilt fra celluloseløsninger som ikke har en sammensetning ifølge oppfinnelsen. Videre er det fra tabellen klart at tilbøyeligheten til fibrillering hos fibre fremstilt av celluloseløsninger ifølge oppfinnelsen avtar ytterligere når det for beblåsing benyttes luft med høyere luftfuktighet.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av cellulosefibre av type Lyocell gjennom bearbeiding av en spinnbar løsning av cellulose i et vandig tertiært aminoksid i henhold til tørr/ våt metoden, karakterisert ved at det til spinningen benyttes en spinneløsning som inneholder mellom 0.05 vekt-% og 0,70 vekt-% cellulose med en molekylvekt på minst 5xl0<5>. bestemt ved gelpermeasjonskromatografi (GPC) og regnet av vekten av løsningen, etterfulgt av spinning og/ eller behandling av løsningen til fibre.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det til spinningen benyttes en løsning som inneholder mellom 0,10 vekt-% og 0,55 vekt-% cellulose med én molekylvekt på minst 5xl0<5>, regnet av vekten av løsningen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det til spinningen benyttes en løsning som inneholder mellom 0,15 vekt-% og 0,45 vekt-% cellulose med en molekylvekt på minst 5 x 10<5>. regnet av vekten av løsningen.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at som tertiært aminoksid benyttes N-metylmorfolin~N-oksid.

5. Anvendelse av en spinnbar løsning av cellulose i et vandig tertiært aminoksid, hvilken løsning har mellom 0,05 vekt-% og 0,70 vekt-% cellulose med en molekylvekt på minst 5xl05,' regnet av vekten av løsningen, til fremstilling av cellulosefibre med en titer på maksimalt 1 dtex.

6. Cellulosefiber av type Lyocell, karakterisert ved at den fremstilles i henhold til et av kravene 1 til 4.

7. Cellulosefiber som angitt i krav 6, karakterisert ved at de har en titer på maksimalt 1 dtex.

8. Cellulosefiber i henhold til et av kravene 6 eller 7, karakterisert ved at de har mellom 0,25 og 7,0 vekt-%, spesielt mellom 1,0 og 3,0 vekt-% cellulose med en molekylvekt på minst 5xl0<5>, regnet av vekten av de celluloseholdige fibre.

9. Cellulosefiber i henhold til et av kravene 6 til 8, karakterisert ved at de foreligger som "stabelfibre".

10. Fremgangsmåte for fremstilling av cellulosefibre av type Lyocell gjennom bearbeiding av en spinnbar løsning av cellulose i et vandig tertiært aminoksid etter tørr/ våt metoden, karakterisert ved at det

(1) til spinningen benyttes en løsning som inneholder mellom 0,05 vekt-% og 0,70 vekt-% cellulose med en molekylvekt på minst 5xl0<5>, regnet av vekten av løsningen, og

(2) til spinningen benyttes en spinnedyse som har mer enn 10.000 spinneåpninger som er anordnet slik at de tilliggende spinneåpninger maksimalt er 3 mm fra hverandre og at den lineære tetthet av spinneåpninger er minst 20.