WO1997046745A1 - Verfahren zur herstellung eines cellulosischen garns - Google Patents

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WO1997046745A1
WO1997046745A1 PCT/EP1997/002742 EP9702742W WO9746745A1 WO 1997046745 A1 WO1997046745 A1 WO 1997046745A1 EP 9702742 W EP9702742 W EP 9702742W WO 9746745 A1 WO9746745 A1 WO 9746745A1
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yarns
alkaline solution
treatment
aqueous alkaline
solution
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PCT/EP1997/002742
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Inventor
Abdulmajid Hashemzadeh
Peter Raidt
Original Assignee
Akzo Nobel N.V.
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of a cellulosic yarn by spinning a solution of cellulose in a tertiary amine oxide, possibly also containing water and possibly a stabilizer, to give fibers or filaments, precipitation, washing and drying.
  • WO95 / 24524 discloses a method for improving the color properties of fabrics made of so-called lyocell yarns.
  • Lyocell yarns are solvent-spun cellulose yarns that are made by spinning a solution of cellulose in an organic solvent.
  • the solvent is essentially an aqueous tertiary amine oxide, for example N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO).
  • NMMO N-methylmorpholine-N-oxide
  • This mercerization corresponds in principle to that which is customary for cotton fabrics, and an aqueous NaOH solution with a concentration of 10 to 30% by weight at room temperature or slightly elevated temperature (for example up to 35 ° C.) is preferably used for this purpose.
  • the fabrics may then be washed with water.
  • the tissue is treated with a dilute aqueous acid and several times washed to remove the acid, and then dried.
  • WO95 / 24524 in which aqueous NaOH solutions with a concentration of 14% by weight or 25% by weight were used, the fabrics from Lyocell yarns were treated at room temperature over a period of 45 seconds.
  • the invention was therefore based on the object of providing a process for the production of cellulosic yarns by spinning a solution of cellulose in a tertiary amine oxide, possibly also containing water and possibly a stabilizer, to give fibers or filaments, precipitation, washing and drying, with which the disadvantages described above are at least reduced.
  • the method according to the invention can effectively reduce the fibrillization of Lyocell yarns.
  • the process is time-saving and inexpensive because it can be integrated directly into the yarn manufacturing process itself can, and thus no separate treatment step is required for the textile fabrics made therefrom.
  • the treatment with the aqueous alkaline solution is preferably carried out over a period of 1 to 15 seconds, particularly preferably 1 to 10 seconds, in particular 2 to 6 seconds.
  • An aqueous NaOH or KOH solution is preferably used.
  • the concentration of alkali in the aqueous alkaline solution should be between 0.5 and 20% by weight, preferably between 10 and 14% by weight.
  • the aqueous alkaline solution can contain further inorganic or organic auxiliaries, such as in particular emulsifiers, salts, glycerol or the like.
  • the addition of such surface-active substances advantageously accelerates the wetting of the yarn and thus also of the filaments or fibers with the aqueous alkaline solution.
  • salts such as, for example, table salt, or glycerol reduces damage to the yarn surface by treatment with the aqueous alkaline solution.
  • a treatment temperature range of 0 to 60 ° C has proven to be favorable, with 20 to 60 ° C, in particular 40 to 60 ° C being preferred.
  • the treatment with the aqueous alkaline solution takes place on yarns which have not previously been dried.
  • the treatment is therefore preferably carried out after washing the yarn. It is also possible to carry out the treatment with the aqueous alkaline solution before washing, ie after precipitation, but it makes it more difficult to recover the tertiary amine oxide from the wash water, since the tertiary amine oxide and the alkaline solution get into the wash water during subsequent washing.
  • the yarn After treatment with the aqueous alkaline solution, the yarn should be neutralized in an aqueous acidic solution such as an acetic acid solution, washed again and then dried.
  • an aqueous acidic solution such as an acetic acid solution
  • N-methylmorpholine-N-oxide is preferably used as the tertiary amine oxide as the solvent for the cellulose and the cellulose solution optionally contains propyl gallic acid as a stabilizer.
  • the wet scrub test apparatus shown schematically in the figure is used to measure the tendency to fibrillation of the cellulosic yarns.
  • the wet abrasion test apparatus essentially consists of the elements identified by the reference numbers 1 to 6, which are described in more detail below.
  • the yarn 2 is fixed in a PVC block 1.
  • the scrubbing load is generated in that the yarn 2 is guided over a rotating glass rod 5 with a diameter of 6 mm, to which a ceramic rod 4 with a diameter of 2.5 mm is attached.
  • the glass rod 5 is arranged at a distance of 80 mm from the PVC block 1.
  • the glass rod 5 and with it the ceramic rod 4 rotate at a speed of 25 revolutions per minute.
  • the yarn 2, tightened by a weight 6 of 3 g is kept wet by dropping water 3.
  • the distance of the weight 6 to the glass rod 5 is 60 mm.
  • the wet scrub test was carried out for one or two minutes in the examples below.
  • the defined and reproducible filament produced with the apparatus was evaluated on a scale with the marks 1 to 6 by microscopic evaluation of the scrubbed yarn area.
  • Primary fibrillation means that fibrils are only observed on the fiber surface.
  • Secondary fibrillation means that the fibrils are also observed in the deeper layers of the filaments. The more secondary fibrillation progresses, the longer and thicker the fibrils become.
  • a grade scale from 1 to 6 was defined using the terms just described. The means
  • Primary and secondary fibrillation such as those on untreated
  • a high weight loss is disadvantageous from an economic point of view and moreover makes it very difficult to recover the alkaline solution if it is to be used again in the process after cleaning.
  • the dissolved cellulose concentrates in the aqueous alkaline solution over time. As such, the separation of dissolved cellulose from the aqueous alkaline solution is difficult. Removing the dissolved cellulose, for example by centrifuging or filtration, is in any case associated with higher costs and with losses of alkaline solution, so that as little weight loss as possible should be aimed for, so that as little cellulose as possible is dissolved in the aqueous alkaline solution.
  • the weight loss also affects the yarn properties and leads to filament or fiber breaks and lint formation, which in turn negatively affects the processability of the yarns and leads to a reduction in quality.
  • Example 4 While in Examples 1 to 3, the yarns were immersed in a bath with aqueous NaOH for a certain time and thus subjected to the treatment with the aqueous alkaline solution without tension, in Example 4, dried yarns (Trial Nos. 1 to 4) and before yarns which have not yet dried (Trial Nos. 5 to 13) are continuously drawn through a bath with aqueous NaOH.
  • the treatment according to Example 4 was therefore not stress-free, but in such a way that the yarn was under a tensile stress of the order of 2 to 10 cN. However, the tensile stress should not exceed 10 cN if possible, since otherwise the yarn could be stretched, which in turn would reduce the desired effect of reducing fibrillation.
  • This treatment method is particularly favorable since it allows the yarn treatment according to the invention to be integrated directly into the production process, ie the yarns are passed continuously in the process through the NaOH bath with subsequent baths for neutralization and washing, and ultimately dried and wound up.
  • yarns were produced by the customary process, ie precipitation, washing, drying and winding, and then pulled through the NaOH bath from the spool. Both for the initial damp ten and for the dried yarns, the residence time in the bath was 4 s. The neutralization took place in a bath with 60% acetic acid. The yarns were then washed and dried at 180 ° C. The results of these tests are summarized in Table 4.
  • Tables 5 and 6 show textile data of yarns produced according to the invention (Table 5) and of comparison yarns (Table 6). Treatment with the aqueous alkaline solution was carried out continuously, as described in Example 4.

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Abstract

In einem Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Garns durch Verspinnen einer ggf. noch Wasser und ggf. einen Stabilisator enthaltenden Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid zu Fasern oder Filamenten, Fällen, Waschen und Trocknen, werden die Garne vor dem Trocknen mit einer wässrigen alkalischen Lösung über einen Zeitraum kürzer als 20 Sekunden behandelt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Garns
* *
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Garns durch Verspinnen einer ggf. noch Wasser und ggf. einen Stabilisator enthaltenden Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid zu Fasern oder Filamenten, Fällen, Waschen und Trocknen.
Die W095/24524 offenbart ein Verfahren, um die Farbeigen¬ schaften von Geweben aus sog. Lyocell-Garnen zu verbessern. Lyocell-Garne sind Lösungsmittel-gesponnene Cellulosegarne, die durch Verspinnen einer Lösung von Cellulose in einem organischen Lösungsmittel hergestellt werden. Bei dem Lö¬ sungsmittel handelt es sich im wesentlichen um ein wässriges tertiäres Aminoxid, beispielsweise N-Methylmorpho-lin-N-oxid (NMMO) . Gemäß der W095/24524 werden Gewebe aus den genannten Cellulosegarnen einer Mercerisierung unterzogen, d.h. mit einer alkalischen Lösung behandelt. Diese Mercerisierung entspricht im Prinzip der, die für Baumwollgewebe üblich ist, und es wird dazu bevorzugt eine wässrige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 10 bis 30 Gew.% bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur (beispielsweise bis zu 35°C) eingesetzt. Anschließend erfolgt ggf. eine Wäsche der Gewebe mit Wasser. Zur Neutralisation der Lauge wird das Gewebe mit einer verdünnten wässrigen Säure behandelt und mehrmals gewaschen, um die Säure zu entfernen, und anschließend getrocknet. Gemäß den Beispielen der W095/24524, in denen wässrige NaOH-Lösungen mit Konzentration von 14 Gew.%, bzw. 25 Gew.% eingesetzt wurden, erfolgte die Behandlung von Geweben aus Lyocell-Garnen bei Raumtemperatur über den Zeitraum von 45 Sekunden. Damit wurden Gewebe erhalten, die nach dem Färben einen tieferen Farbton aufwiesen als nicht-mercerisierte Gewebe. Obwohl das Erscheinungsbild der mercerisierten Gewebe nach fünfmaligem Waschen besser war als das von nicht- mercerisierten Geweben und die Garne der mercerisierten Gewebe kürzere Fibrillen aufwiesen als nicht-mercerisierte Gewebe, hat es sich gezeigt, daß diese am Gewebe, d.h. an zuvor bereits getrockneten Garnen vorgenommene Mercerisierung u.a. zu einer Verschlechterung der textilen Daten, insbesondere der Festigkeit führt.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Garnen durch Verspinnen einer ggf. noch Wasser und ggf. einen Stabilisator enthaltenden Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid zu Fasern oder Filamenten, Fällen, Waschen und Trocknen zur Verfügung zu stellen, mit dem die oben beschriebenen Nachteile zumindest verringert werden.
Diese Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren dadurch gelöst, daß die Garne vor dem Trocknen mit einer wässrigen alkalischen Lösung über einen Zeitraum kürzer als 20 Sekunden behandelt werden.
Wie nachfolgend noch weiter ausgeführt, läßt sich mit dem erfindungs.gemäßen Verfahren einerseits wirkungsvoll die Fibrillisation von Lyocell-Garnen verringern. Darüber hinaus ist das Verfahren zeitsparend und kostengünstig, da es direkt in den Herstellungsprozeß der Garne selbst integriert werden kann, und somit keine separate Behandlungsstufe für die daraus hergestellten textilen Flächengebilde erforderlich ist.
Durch die Behandlung des Garnes mit der wässrigen alkalischen Lösung nimmt der Weißheitsgrad des Garnes zu. Dies hat den Vorteil, daß eine nachträgliche Bleichung der Garne nicht mehr erforderlich ist, wenn diese beispielsweise zur Herstellung sogenannter "Weißer Ware" eingesetzt werden sollen oder in sehr hellen Farbtönen eingefärbt werden sollen.
Bevorzugt erfolgt die Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung über einen Zeitraum von 1 bis 15 Sekunden, besonders bevorzugt 1 bis 10 Sekunden, insbesondere 2 bis 6 Sekunden. Bevorzugt wird eine wässrige NaOH- oder KOH-Lösung eingesetzt. Die Konzentration an Alkali in der wässrigen alkalischen Lösung sollte zwischen 0,5 und 20 Gew.%, bevorzugt zwischen 10 und 14 Gew.%, betragen. Die wässrige alkalische Lösung kann weitere anorganische oder organische Hilfsmittel, wie insbesondere Emulgatoren, Salze, Glycerin oder dgl. enthalten. Durch den Zusatz derartiger oberflächenaktiver Substanzen wird in vorteilhafterweise die Benetzung des Garns und somit auch der Filamente bzw. Fasern mit der wässrigen alkalischen Lösung be¬ schleunigt. Darüberhinaus wird durch die Zugabe von Salzen, wie beispielsweise Kochsalz, oder von Glycerin eine Schädigung der Garnoberfläche durch die Behandlung mit der wässrigen al¬ kalischen Lösung verringert.
Als Behandlungstemperatur hat sich ein Bereich von 0 bis 60°C als günstig erwiesen, wobei 20 bis 60°C, insbesondere 40 bis 60°C bevorzugt werden.
Neben Einhaltung der erfindungsgemäßen, kurzen Behand¬ lungsdauer, ist es wesentlich, daß die Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung an Garnen erfolgt, die zuvor noch nicht getrocknet wurden. Bevorzugt erfolgt die Behandlung daher nach dem Waschen des Garnes. Die Durchführung der Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung vor dem Waschen, d.h. nach dem Fällen, ist zwar auch möglich, erschwert aber die Rückgewinnung des tertiären Aminoxids aus dem Waschwasser, da beim nachfolgenden Waschen das tertiäre Aminoxid und die alkalische Lösung in das Waschwasser gelangen.
Nach der Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung sollte das Garn in einer wässrigen sauren Lösung, wie beispielsweise einer Essigsäure-Lösung, neutralisiert werden, erneut gewaschen und anschließend getrocknet werden.
Als Lösungsmittel für die Cellulose wird als tertiäres Aminoxid vorzugsweise N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) eingesetzt und ggf. enthält die Celluloselösung Gallussäurepropylester als Stabilisator.
Röntgenweitwinkelstreuungs-Messungen mit einem Diffraktometer der Firma STOE & CIE GmbH (45 kV, 40 mA, Cu Kμ) und einem positionsempfindlichen Detektor derselben Firma, wobei die untersuchten Garne parallel auf Rähmchen gewickelt wurden und in Transmission gemessen wurde, ergaben, daß sich bei cellulosischen Garnen, die durch Verspinnen einer wasserhaltigen Lösung von Cellulose in NNMO hergestellt wurden, und die nicht mit einer wässrigen alkalischen Lösung behandelt wurden, die Äquatorreflexe der (1-10)- und (020)-Peaks zu einem Gesamtpeak ohne separat erkennbare Maxima für die einzelnen kristallographischen Richtungen überlagern.
Eine Behandlung mit wässriger alkalischer Lösung von noch nicht getrockneten Garnen (d.h. erfindungsgemäßen Garnen) und von vorab bereits getrockneten Garnen bewirkt eine Separation dieser Peakmaxima. Hauptursache für diesen Effekt ist die Zunahme der Kristal- litgröße LM_IO) - Insbesondere diese Kristalldimension wird durch eine Behandlung mit einer wässrigen alkalischen Lösung beeinflußt. Für nicht mit der wässrigen alkalischen Lösung behandelte Garne weist L(i_i0) Werte im Bereich von 3 bis 4 nm auf. Durch Behandlung der Garne mit wässriger alkalischer Lösung resultiert eine Zunahme von LΠ.IQ) um 50%.
Es wurde festgestellt, daß der Einfluß der Behandlung mit wässriger alkalischer Lösung auf die mittels Röntgenweit- winkelstreuung zugänglichen Strukturparameter für erfin¬ dungsgemäße Garne und für vorab getrocknete Garne, die an¬ schließend mit der wässrigen alkalischen Lösung behandelt wurden, praktisch gleich ist. Um so überraschender ist es daher, daß die erfindungsgemäßen Garne gegenüber getrockneten Garnen, die anschließend mit wässriger alkalischer Lösung nachbehandelt wurden, eine geringere Fibrillierungsneigung und keine Abnahme der Festigkeit aufweisen.
Naßscheuertestapparatur
Zur Messung der Fibrillierungsneigung der cellulosischen Garne dient die in der Figur schematisch dargestellte Na߬ scheuertestapparatur. Die Naßscheuertestapparatur besteht im wesentlichen aus den mit den Bezugsziffern 1 bis 6 bezeichneten Elementen, die im folgenden näher beschrieben werden. Das Garn 2 wird in einem PVC-Block 1 fixiert. Die Scheuerbelastung wird dadurch erzeugt, daß das Garn 2 über einen rotierenden Glasstab 5 mit 6 mm Durchmesser geführt wird, am dem ein Keramikstab 4 mit 2, 5 mm Durchmesser befestigt ist. Der Glasstab 5 ist in einem Abstand von 80 mm zu dem PVC-Block 1 angeordnet. Der Glasstab 5 und mit ihm der Keramikstab 4 rotieren mit einer Geschwindigkeit von 25 Umdrehungen pro Minute. Durch Betropfen mit Wasser 3 wird das durch ein Gewicht 6 von 3 g gestraffte Garn 2 naß gehalten. Der Abstand des Gewichts 6 zum Glasstab 5 beträgt 60 mm. Der Naßscheuertest wurde bei den nachfolgenden Beispielen über eine bzw. zwei Minuten durchgeführt. Die mit der Apparatur erzeugte definierte und reproduzierbare Fi¬ brillierung wurde auf einer Skala mit den Noten 1 bis 6 durch mikroskopische Auswertung des gescheuerten Garnbereichs bewertet .
Zur Beurteilung der durch das Scheuern erzeugten Fibrillierung ist es zweckmäßig, die Begriffe primäre und sekundäre Fibrillierung einzuführen:
Primäre Fibrillierung bedeutet, daß nur an der Faseroberfläche Fibrillen beobachtet werden.
Sekundäre Fibrillierung bedeutet, daß die Fibrillen auch in den tieferen Schichten der Filamente beobachtet werden. Je stärker die Sekundärfibrillierung fortschreitet, desto länger und dicker werden die Fibrillen.
Mit den eben beschriebenen Begriffen wurde eine Notenskala von 1 bis 6 definiert. Dabei bedeutet die
Note 1 keinerlei Fibrillen
Note 2 schwache Primärfibrillierung
Note 3 starke Primärfibrillierung
Note 4 schwache Sekundärfibrillierung
Note 5 starke Sekundärfibrillierung
Note 6 die Schädigung der gesaraten Faseroberfläche durch
Primär- und Sekundärfibrillierung, wie sie an unbehandelten
Garnen beobachtet wird.
Für-jedes der nachfolgenden Beispiele wurde der Naßscheuertest jeweils fünfmal durchgeführt und eine mittlere Note berechnet. Beispiele
Für die nachfolgend angeführten Beispiele wurden jeweils 50 Fasern bzw. Filamente aus einer Lösung von Cellulose in NMMO und Wasser ersponnen. Nach Durchlaufen eines Luftspalts erfolgte die Fällung in einem Wasserbad. Die Filamente wurden zu einem Garn (75 dtex, f 50) zusammengefaßt und gewaschen. Die Behandlung der Garne mit wässriger alkalischer Lösung erfolgte in einem Bad mit NaOH-Lösung. In den nachfolgenden Tabellen sind die weiteren Versuchsbedingungen, wie der Zustand der Garne - getrocknet (getr.) bzw. nicht getrocknet (n. getr. ) -, Konzentration C der alkalischen Lösung in Gew.%, Temperatur T des Bades in °C und Verweilzeit t im Bad in s angegeben. Das Fibrillisationsverhalten der Proben wurde - wie oben beschrieben - getestet und beurteilt. Für die Bestimmung der Fibrillisation wurden Naßscheuertests jeweils über 1 und 2 min. durchgeführt. In den Tabellen sind jeweils die mittleren Fibrillationsnoten (Note) von fünf Meßreihen angegeben.
Beispiel 1
In Versuch 1 wurde ein getrocknetes Garn dem Naßscheuertest ausgesetzt, das keiner Behandlung mit wässriger NaOH unter¬ worfen wurde. Dieses Garn zeigte nach Durchführung des Tests über 1 min. die mittlere Fibrillationsnote 5 und nach Durchführung des Tests über 2 min. die Note 6. Bereits ge¬ trocknete Garne (Versuche 2 bis 6) und noch nicht getrocknete, sogenannte initialfeuchte Garne (Versuche 7 bis 11) wurden in ein Bad mit wässriger NaOH eingetaucht und anschließend in einem Bad mit 60%iger Essigsäure neutralisiert, gewaschen und bei Raumtemperatur getrocknet. Die Versuchsdaten sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1:
Vers. Zustand C/Gew.% T/°C t/s Note
Nr. 1 min. 2 min
1 getr. unbeh. - _ 5 6
2 getr. 12,0 60 2 5 6
3 getr. 12,0 60 5 5 6
4 getr. 12,0 60 10 4 5
5 getr. 12,0 60 30 3 6
6 getr. 12,0 60 600 2 4
7 n. getr. 12,0 60 2 3 5
8 n. getr. 12,0 60 5 2 3
9 n. getr. 12,0 60 10 2 3
10 n. getr. 12,0 60 30 2 3
11 n. getr. 12,0 60 600 2 3
Die Daten der Tabelle 1 zeigen, daß sich das Fibrillie- rungsverhalten bereits getrockneter Garne, die in ein Bad mit 12%iger NaOH-Lösung mit einer Temperatur von 60°C getaucht wurden, bei BehandlungsZeiten von 2 bzw. 5 s gegenüber einem unbehandelten Garn (Versuch 1, Tabelle 1) nicht verbessert. Initialfeuchte Garne zeigen dagegen bei gleichen Bedingungen bereits nach einer Verweildauer von 2 s im Bad eine deutliche Reduzierung der Fibrillierung. Bei vorab getrockneten Garnen läßt sich bei längeren Verweilzeiten (ab etwa 30 s) zwar auch eine Verbesserung der Fibrillie¬ rung erreichen, allerdings nicht in dem Maße, wie sie bei initialfeuchten Garnen bei einer Behandlung bei erfindungs¬ gemäß kurzer Behandlungszeit erreicht wird.
Beispiel 2
Um den Gewichtsverlust der Garne durch die Löslichkeit der Cellulose in der wässrigen alkalischen Lösung aufgrund der Behandlung zu bestimmen, wurden getrocknete Garne mit NaOH- Lösung behandelt und mit Essigsäure neutralisiert, mit Wasser gewaschen und über Nacht bei 65°C unter Vakuum getrocknet. Der Gewichtsverlust der Garne wurde durch Wiegen vor und nach der Behandlung bestimmt. Da das unbehandelte Garn vor der Behandlung eine gewisse Feuchtigkeit enthielt, wurde es den gleichen Trocknungsbedingungen unterzogen wie die behandelten Garne. Der Gewichtsverlust des unbehandelten Garns durch den Feuchtigkeitsverlust betrug 4,6 Gew.%. Dieser Feuchtigkeitsverlust wurde bei der Bestimmung des Gesamtgewichtsverlust der mit NaOH-Lösung behandelten Garne berücksichtigt. Die jeweiligen Behandlungsbedingungen und der auf die Behandlung mit der NaOH-Lösung zurückzuführende Gewichtsverlust sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Tabelle 2:
Vers. C/Gew.% T/°C t/s Gewichtsverlust/
Nr. Gew.%
1 7,0 22 5 -0,5
2 7,0 22 10 -0,9
3 7,0 22 40 -3,9
4 7,0 22 60 -4,2
5 7,0 60 5 -0,4
6 7,0 60 10 -1,0
7 7,0 60 40 -1,9
8 7,0 60 60 -2,4
9 9,0 22 2 -1,1
10 9,0 22 5 -2,5
11 9,0 22 10 -3,6
12 9,0 22 40 -7,6
13 9,0 22 60 -8,6
14 9,0 60 5 -1,4
15 9,0 60 10 -2,4
16 9,0 60 40 -2,7
17 9,0 60 60 -2,9
18 11,0 22 5 -1,8
19 11,0 22 10 -2,8
20 11,0 22 40 -4,4
21 11,0 22 60 -4,5
22 11,0 60 5 -1,2
23 11,0 60 10 -2,3
24 11,0 60 40 -3,4
25 11,0 60 60 -3,5
26 12,0 22 2 -0,6
27 12,0 22 5 -1,0
28 12,0 22 10 -2,0
29 12,0 22 40 -2,8
30 12,0 22 60 -3,2
31 12,0 60 5 -0,4
32 12,0 60 10 -1,6
33 12,0 60 40 -2,6
34 12,0 60 60 -2,6
Die Versuche gemäß Tabelle 2 zeigen, daß der Gewichtsverlust durch die Löslichkeit der Cellulose in der NaOH-Lösung bei höherer Temperatur (60°C) geringer ist als bei niedrigerer Temperatur (22°C) und mit zunehmender Behandlungsdauer ansteigt. Der Gewichtsverlust ist ebenfalls von der NaOH- Konzentration abhängig. Im Rahmen der in Tabelle 2 aufgeführten Versuche resultierte der höchste Gewichtsverlust in Höhe von - 8,6 Gew.% bei einer Konzentration von 9 Gew.%, einer Temperatur von 22°C und einer Behandlungszeit von 60 s (Versuch Nr. 13, Tabelle 2) .
Ein hoher Gewichtsverlust ist in wirtschaftlicher Hinsicht nachteilig und erschwert zudem in starkem Maße die Rückge¬ winnung der alkalischen Lösung, wenn diese nach Reinigung wiederum in dem Verfahren eingesetzt werden soll. Die gelöste Cellulose konzentriert sich mit der Zeit in der wässrigen alkalischen Lösung auf. Das Abtrennen gelöster Cellulose aus der wässrigen alkalischen Lösung ist als solches bereits schwierig. Ein Abtrennen der gelösten Cellulose, beispielsweise über Abzentrifugieren oder Filtration, ist aber auf jeden Fall mit höheren Kosten und mit Verlusten an alkalischer Lösung verbunden, so daß möglichst geringe Gewichtsverluste angestrebt werden sollten, um somit möglichst wenig Cellulose in der wässrigen alkalischen Lösung zu lösen.
Darüberhinaus beeinträchtigt der Gewichtsverlust auch die Garneigenschaften und führt zu Filament- oder Faserbrüchen und Flusenbildung, was wiederum die Verarbeitbarkeit der Garne negativ beeinflußt und zu Qualitätsminderung führt.
Auch initialfeuchte Garne sollten bei einer Behandlung mit NaOH-Lösung einen Gewichtsverlust erfahren. Es wird aber deutlich, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit kurzen Behandlungszeiten, der Gewichtsverlust der Garne erheblich geringer ist als bei Behandlungen über Zeiträume von 40 oder 60 s, und gleichzeitig sogar wesentlich bessere Fibrillierungsnoten erreicht werden als bei der Behandlung getxockneter Fasern. Beispiel 3
Eine Reihe nicht getrockneter Garne wurde für 10 s in NaOH- Lösung eingetaucht und danach mit 60%iger Essigsäure neutra¬ lisiert, mit Wasser gewaschen und bei Raumtemperatur ge¬ trocknet. Die NaOH-Konzentrationen, die Behandlungstemperatur und das Fibrillisationsverhalten der behandelten Proben sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Tabelle 3 :
Vers. Zustand C/Gew.% /°C t/s Nc »te
Nr. 1 min. 2 min
1 n. getr. 0,5 22 10 3 6
2 n. getr. 0,5 60 10 4 6
3 n. getr. 1,0 22 10 3 6
4 n. getr. 1,0 60 10 4 6
5 n. getr. 3,0 22 10 3 6
6 n. getr. 3,0 60 10 2 5
7 n. getr. 5,0 22 10 2 6
8 n. getr. 5,0 60 10 2 5
9 n. getr. 7,0 22 10 2 5
10 n. getr. 7,0 60 10 2 4
11 n. getr. 10,0 22 10 2 4
12 n. getr. 10,0 60 10 2 3
13 n. getr. 12,0 22 10 2 3
14 n. getr. 12,0 60 10 2 3
15 n. getr. 15,0 22 10 2 4
16 n. getr. 15,0 60 10 2 4
17 n. getr. 20,0 22 10 3 5
18 n. getr. 20,0 60 10 2 5
Die Versuche gemäß Tabelle 3 zeigen, daß bereits bei niedriger NaOH-Konzentration an initialfeuchten Garnen eine Verbesserung der.~Fibril.lisation erreicht wird. Bei einer Behandlungsdauer von 10 s resultieren allerdings die besten Fibrillierungsnoten bei Konzentrationen im Bereich 10 bis etwa 15 Gew.%. Bei einer Konzentration von 20 Gew.% ist die Fibrillierungsnote, insbesondere die, die aus dem Na߬ scheuertest über 2 min. resultierte, wieder schlechter, so daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung Konzentrationen im Bereich von 10 bis 14 Gew.% bevorzugt werden.
Beispiel 4
Während bei den Beispielen 1 bis 3 die Garne in ein Bad mit wässriger NaOH für eine bestimmte Zeit eingetaucht und damit spannungsfrei der Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung unterworfen wurden, wurden in Beispiel 4 jeweils getrocknete Garne (Versuchs Nr. 1 bis 4) und zuvor noch nicht getrocknete Garne (Versuchs Nr. 5 bis 13) kontinuierlich durch ein Bad mit wässriger NaOH hindurchgezogen. Im Unterschied zu den Beispielen 1 bis 3 erfolgte gemäß Beispiel 4 die Behandlung somit nicht spannungsfrei, sondern so, daß das Garn unter einer Zugspannung in der Größenordnung von 2 bis 10 cN stand. Die Zugspannung sollte jedoch 10 cN möglichst nicht überschreiten, da ansonsten eine Streckung des Garns erfolgen könnte, die wiederum den gewünschten Effekt der Verringerung der Fibrillierung reduzieren würde.
Diese Behandlungsmethode ist besonders günstig, da sie die Integration der erfindungsgemäßen Garnbehandlung direkt in den Herstellungsprozeß gestattet, d.h. die Garne werden nach dem Fällen kontinuierlich im Prozeß durch das NaOH-Bad mit nachfolgenden Bädern zur Neutralisation und zum Waschen geleitet und letztlich getrocknet und aufgewickelt. Zur Durchführung der Vergleichsversuche 1 bis 4 wurden Garne nach dem-üblichen Verfahren, d.h. Fällen, Waschen, Trocknen und Aufwickeln, hergestellt und dann von der Spule durch das NaOH- Bad hindurchgezogen. Sowohl für die initialfeuch ten als auch für die getrockneten Garne betrug die Verweilzeit im Bad 4 s. Die Neutralisation erfolgte in einem Bad mit 60%iger Essigsäure. Anschließend wurden die Garne gewaschen und bei 180°C getrocknet. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
Tabellie 4:
Vers. Zustand C/Gew.% T/°C t/s Note
Nr. 1 min. 2 min
1 getr. 10,0 22 4 6 _
2 getr. 10,0 60 4 6 -
3 getr. 12,0 22 4 6 -
4 getr. 12,0 60 4 6 -
5 n. getr. 10,0 22 4 2 4
6 n. getr. 10,0 40 4 1 3
7 n. getr. 10,0 60 4 2 3
8 n. getr. 11,0 22 4 2 3
9 n. getr. 11,0 40 4 3 4
10 n. getr. 11,0 60 4 3 4
11 n. getr. 12,0 22 4 3 4
12 n. getr. 12,0 40 4 3 4
13 n. getr. 12,0 60 4 3 4
Die in Tabelle 4 dargestellten Versuche belegen, daß auch bei diesem kontinuierlichen Verfahren mit der erfindungsgemäßen Behandlung nicht getrockneter Garne eine Verringerung der Fibrillisation erreicht wird. Bei einer Behandlung zuvor bereits getrockneter Garne konnte keine Verbesserung erreicht werden, und unabhängig von der Konzentration und der Behandlungstemperatur resultierte stets die Fibrillierungsnote 6.
In den Tabellen 5 und 6 sind Textildaten erfindungsgemäß hergestellter Garne (Tabelle 5) und von Vergleichsgarnen (Tabelle 6) dargestellt. Die Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung erfolgte, wie unter Beispiel 4 beschrieben, kontinuierlich.
Tabelleι 5:
Vers. C/Gew.% T/°C t/s Dehnung Festigkeit Modul 5% Nr. % cN/tex cN/tex
1 22 4 8,0 35 27 2 7,0 22 4 9,0 37 26 3 7,0 60 4 7,5 33 26
4 10,0 22 4 7,3 34 28 5 10,0 60 4 6,7 33 28
12,0 22 4 7,7 35 27 12,0 60 4 7,8 36 28
Als Vergleichsbeispiel ist unter Versuch Nr. 1 in Tabelle 5 ein Garn angeführt, das anstatt durch ein Bad mit wässriger NaOH durch ein Wasserbad der Temperatur 22°C geführt wurde. Anhand der Versuche 2 bis 7 wird deutlich, daß die textilen Daten der erfindungsgemäß hergestellten Garne keine nennenswerten Veränderungen zeigen. Insbesondere wird die Festigkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht herabgesetzt.
Tabelle : 6:
Vers. C/Gew.% T/°C t/s Dehnung Festigkeit Modul 5%
Nr. % cN/tex cN/tex
1 — 22 4 5,8 34 31
2 10,0 22 4 5,6 30 28
3 10,0 60 4 6,3 31 27
4 12,0 22 4 5,8 31 28
5 12,0 60 4 5,9 29 26
Beim Vergleichsbeispiel 1 der Tabelle 6 wurden vorab bereits, getrocknete Garne durch ein Wasserbad der Temperatur 22°C geleitet. Anhand der Versuche 2 bis 5 der Tabelle 6 wird deutlich, daß die Behandlung mit wässriger NaOH von getrockneten Garnen zu geringerer Festigkeit und zu einem geringeren Modul bei 5% Dehnung führt. Die erfindungsgemäß hergestellten Garne (Tabelle 5) zeichnen sich somit nicht nur durch eine geringere Fibrillierung, sondern auch durch nahezu unveränderte Textildaten aus .

Claims

Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen GarnsAkzo Nobel nv, Arnhem* *Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines cellulosischen Garns durch Verspinnen einer ggf. noch Wasser und ggf. einen Stabilisator enthaltenden Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid zu Fasern oder Filamenten, Fällen, Waschen und Trocknen, dadurch gekennzeichnet, daß die Garne vor dem Trocknen mit einer wässrigen alkalischen Lösung über einen Zeitraum kürzer als 20 Sekunden behandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung über einen Zeitraum von 1 bis 10, bevorzugt 2 bis 6 Sekunden erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wässrige alkalische Lösung eine NaOH- oder KOH- Lösung eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn-
... zeichnet, daß die Konzentration an Alkali in der wässrigen alkalischen Lösung zwischen 0,5 und 20 Gew.%, bevorzugt zwischen 10 und 14 Gew.%, beträgt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige alkalische Lösung weitere anorganische oder organische Hilfsmittel enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsmittel Emulgatoren, Salze oder Glycerin eingesetzt werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei einer Temperatur von 0 bis 60 °C, bevorzugt 20 bis 60 °C durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung nach dem Waschen der Garne erfolgt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Garne nach der Behandlung mit der wässrigen alkalischen Lösung in einer wässrigen sauren Lösung neutralisiert werden, gewaschen und anschließend getrocknet werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als tertiäres Aminoxid N- Methylmorpholin-N-oxid eingesetzt wird.
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