EP0686712A2 - Flexible Cellulosefasern mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad und deren Herstellungsverfahren - Google Patents

Flexible Cellulosefasern mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad und deren Herstellungsverfahren Download PDF

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EP0686712A2
EP0686712A2 EP95104358A EP95104358A EP0686712A2 EP 0686712 A2 EP0686712 A2 EP 0686712A2 EP 95104358 A EP95104358 A EP 95104358A EP 95104358 A EP95104358 A EP 95104358A EP 0686712 A2 EP0686712 A2 EP 0686712A2
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EP
European Patent Office
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additives
tex
mass
cellulose
precipitation bath
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EP0686712A3 (de
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Peter Dr. Weigel
Konrad Dr. Frigge
Wolfgang Dr. Wagenknecht
Albrecht Dr. Habil. Bauer
Jürgen Dr. Gensrich
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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 flexible cellulose fibers with a reduced modulus and a reduced degree of NMR order for a predominant use in such textile fields in which flexible molded articles, e.g. Textile fibers and filament yarns are produced and required, hereinafter referred to as fibers, which are produced by the N-methylmorpholine-N-oxide (NMMNO) spinning process, which is more environmentally friendly than the viscose process, and a process for their production.
  • NMMNO N-methylmorpholine-N-oxide
  • a special feature of this process is the instability of the solvent under certain conditions at temperatures just a little above the processing temperature of the spinning solutions, which can lead to an uncontrolled chain reaction. It is therefore part of the prior art that additives are added to the spinning solution with the aim of stabilizing the spinning solution, in particular preventing or at least limiting the breakdown of the cellulose and the decomposition of the NMMNO (DD 201 703, DD 229 708).
  • additives are added to the spinning solution with the aim of stabilizing the spinning solution, in particular preventing or at least limiting the breakdown of the cellulose and the decomposition of the NMMNO (DD 201 703, DD 229 708).
  • a number of substances such as amines, gallates, ascorbic acid, hydroquinone and urea are mentioned by various authors. Propyl gallate has proven to be particularly effective even at low concentrations.
  • the amounts used for stabilization are in a range below 1% based on cellulose.
  • additives are also recommended to prevent the threads from sticking during the spinning process (DD 218 121) e.g. Polyethylene glycol, or recognized as useful for increasing the tear strength and the modulus of the threads (Chanzy, H. et al .: Polymer 31 (1990), 400-405).
  • the strengths and moduli are characteristic of the fibers produced by the NMMNO process.
  • the tensile strengths are generally in an approximate range from approximately 20 to 50 cN / tex, where cN / tex means centi Newtons per tex, and the initial moduli are in a range above approximately 1500 cN / tex. This means that the strengths are pleasantly high, but often higher than required and the moduli are significantly too high for an advantageous application in the area of flexible fibers with good textile properties, e.g. the usual viscose fibers, proven for textile use in clothing, with initial moduli well below 1500 cN / tex are used.
  • the fibers produced with it also have some other disadvantages compared to those which are produced using the conventional viscose process. Among other things, they show Brittleness and tendency to fibrillate. The values achieved for the elongation at break are also unsatisfactory, so that Kloisinin et al. (SU 1 224 362) a solution of NMMNO in isopropanol or amyl alcohol has been described in place of the mostly used precipitation bath from an aqueous NMMNO solution. It also proves to be disadvantageous that the range of variation of the textile physical characteristics is small when the production conditions change.
  • the fibers have a relatively high degree of order, which can be seen in the high-resolution 13 C-NMR solid-state spectrum at C-1, C-4 and to a certain extent also at C-6.
  • the ratio of the line heights (distance of the maximum of the respective line from the baseline of the spectrum) at C-4 at approx. 88 and 85 ppm, a relatively easily accessible measure, is e.g. recognizable that for flexible viscose fibers this ratio has a value ⁇ 1.0, while for NMMNO fibers it is over one, e.g. at 1.35.
  • the object of the present invention is to provide such flexible cellulose fibers which do not have all the disadvantages of the prior art.
  • a further procedural object of the invention is that this proposed method for producing the flexible cellulose fibers of the type mentioned requires lower investment costs and is less polluting than the viscose method.
  • An additional object of the invention is that this method to be proposed, based on the NMMNO process, allows a great deal of latitude in terms of the range of variation of the textile-physical parameters over changes in the manufacturing conditions.
  • the tasks on the cellulose fiber side are solved with a flexible cellulose fiber with a reduced module and a reduced degree of NMR order, especially for textile use, which is achieved by pressing solutions of cellulose in water-containing NMMNO (N-methylmorpholine-N-oxide) through spinnerets over an air gap in an NMMNO-containing aqueous and / or alcoholic precipitation bath, as well as by conventional rinsing, post-treatment and drying with strengths between 15 and 50 cN / tex.
  • NMMNO N-methylmorpholine-N-oxide
  • these flexible cellulose fibers which can be produced in this way are characterized in that they have an initial modulus of less than 1500 cN / tex and in the high-resolution 13 C-NMR solid-state spectrum the ratio of the heights of the lines at 88 ppm and 85 ppm (C-4 range) above the spectrum baseline ⁇ 1.
  • These flexible cellulose fibers according to the invention according to claim 1 with reduced modulus and reduced degree of NMR ordering are process-side by pressing a solution of cellulose in water-containing NMMNO through a spinneret over an air gap into an NMMNO-containing, aqueous and / or alcoholic precipitation bath and subsequent, conventional washing, Aftertreatment and drying can be produced.
  • amines, amides or other amino group-containing substances preferably those with oxygen-bearing groups (for example carbonyl groups)
  • oxygen-bearing groups for example carbonyl groups
  • those with one of the nitrogen groups neighboring carbonyl group are favorable, such as urea, caprolactam, aminopropanol and / or aminocarboxylic acid. If several additives are used at the same time, it is possible to incorporate them as individual components or as a mixture.
  • the specific application determines whether it is more advantageous to use the additives as individual components or as a mixture.
  • the concentration of the additives in the spinning solution, based on the cellulose content of the solution should advantageously be at least 1% by mass, at most 200% by mass, preferably at least 10% by mass, at most 100% by mass.
  • concentration of the additives in the spinning solution, based on the cellulose content of the solution is at least 4% by mass, at most 75% by mass, preferably at least 10% by mass, at most 50% by mass.
  • a proportion of the additives of at least 0.1% by mass and at most 20% by mass, preferably at least 1% by mass and at most 10% by mass, based on the amount of the total precipitation bath is favorable.
  • the desired effect also occurs when the water in the precipitation bath is partially or completely, preferably completely, replaced by alcohols, in particular by isopropanol or amyl alcohol, the additives being able to be present in the precipitation bath at most up to their saturation concentration.
  • the fibers spun in a conventional manner from a nozzle through an air gap into the precipitation bath and aftertreated and dried in the usual way have an initial modulus derived in a known manner from the force / elongation diagram of well below 1500 cN / tex, preferably even below 1200 cN / tex, and / or an NMR order of magnitude of ⁇ 1 characterized by the height ratio in the maximum of the lines at 88 ppm and 85 ppm above the baseline of the high-resolution 13 C-NMR solid-state spectrum in the C-4 range.
  • a spinning solution of 9.5% cellulose in NMMNO monohydrate with 0.1% by mass, based on cellulose, propyl gallate as stabilizing agent was spun in a laboratory extruder with a 20-hole nozzle at a temperature of 90 ° C., being the spinning bath a 10% solution of NMMNO in water was used.
  • the fiber has the following parameters: Titer: 4.1 tex Tensile strength, dry: 34.3 cN / tex wet: 23.2 cN / tex Elongation at break, dry: 5.1% wet: 8.1%
  • the ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 1.35.
  • the fiber has the following parameters: Titer: 4.1 tex Tensile strength, dry: 35.6 cN / tex wet: 10.5 cN / tex Elongation at break, dry: 10.0% wet: 18.1% Initial module, dry: 1922 cN / tex wet: 131 cN / tex The ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 1.0.
  • Example 2 using a spinning bath consisting of a 6% aqueous urea solution.
  • the fiber has the following parameters: Titer: 4.1 tex Tensile strength, dry: 33.1 cN / tex wet: 12.2 cN / tex Elongation at break, dry: 11.5% wet: 17.0% Initial module, dry: 1430 cN / tex wet: 120 cN / tex The ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 1.0.
  • the fiber has the following parameters: Titer: 4.0 tex Tensile strength, dry: 28.0 cN / tex wet: 13.2 cN / tex Elongation at break, dry: 13.9% wet: 19.9% Initial module, dry: 446 cN / tex wet: 126 cN / tex The ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 0.96.
  • the fiber has the following parameters: Titer: 4.2 tex Tensile strength, dry: 31.7 cN / tex wet: 10.2 cN / tex Elongation at break, dry: 8.8% wet: 16.2% Initial module, dry: 1059 cN / tex wet: 165 cN / tex The ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 0.97.
  • the fiber has the following parameters: Titer: 3.9 tex Tensile strength, dry: 16.5 cN / tex wet: 4.0 cN / tex Elongation at break, dry: 5.6% wet: 27.0% Initial module, dry: 669 cN / tex wet: 49 cN / tex The ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 0.95 (see Fig. 2).
  • the fiber has the following parameters: Titer: 4.2 tex Tensile strength, dry: 25.4 cN / tex wet: 10.1 cN / tex Elongation at break, dry: 7.1% wet: 11.9% Initial module, dry: 1580 cN / tex wet: 278 cN / tex The ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 0.98.
  • Examples 8 but additionally using a spinning bath (precipitation bath) consisting of a 10% aqueous aminocaproic acid solution.
  • the fiber has the following parameters: Titer: 3.9 tex Tensile strength, dry: 18.3 cN / tex wet: 5.7 cN / tex Elongation at break, dry: 6.1% wet: 23.4% Initial module, dry: 760 cN / tex wet: 63 cN / tex The ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 0.96.
  • the fiber has the following parameters: Titer: 4.1 tex Tensile strength, dry: 24.9 cN / tex wet: 10.5 cN / tex Elongation at break, dry: 8.2% wet: 13.4% Initial module, dry: 1126 cN / tex wet: 129 cN / tex The ratio of the heights of the NMR lines at 88 and 85 ppm is 0.99.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft flexible Cellulosefasern mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad, insbesondere für den textilen Einsatz, die durch Auspressen von Lösungen der Cellulose in wasserhaltigem NMMNO durch Spinndüsen über eine Luftstrecke in ein NMMNO-haltiges wässriges und/oder alkoholisches Fällbad, sowie durch herkömmliches Spülen, Nachbehandeln und Trocknen mit Festigkeiten zwischen 15 und 50 cN/tex erhalten werden, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Erfindungsgemäß besitzen diese flexiblen Cellulosefasern einen Anfangsmodul von kleiner als 1500 cN/tex und das Verhältnis der Höhen der Linien bei 88 ppm und 85 ppm über der Spektrumsgrundlinie im hochaufgelösten ¹³C-NMR-Festkörperspektrum ist bei ihnen ≦1. Desweiteren werden diese flexiblen Cellulosefasern mit einem Verfahren erhalten, bei dem sowohl der Spinnlösung der Cellulose als auch dem Fällbad bestimmte hydrophile, in der Polymerlösung lösliche, niedermolekulare, organische Additive mit hauptsächlich stickstoffhaltigen Gruppierungen in definierten Mengen hinzugefügt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft flexible Cellulosefasern mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad für einen überwiegenden Einsatz auf solchen textilen Gebieten, bei denen flexible Formkörper, z.B. textile Fasern und Filamentgarne hergestellt und benötigt werden, im folgenden Fasern genannt, und die nach dem gegenüber dem Viskoseverfahren umweltfreundlicheren N-Methylmorpholin-N-Oxid (NMMNO)-Spinnprozeß hergestellt werden, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Wegen hoher Investitionskosten und insbesondere wegen der hohen Umweltbelastung besteht ein erhebliches Interesse daran, Alternativen zum Vikoseverfahren, nach dem gegenwärtig der überwiegende Teil der Celluloseregeneratfasern hergestellt wird, zu finden. Zu den aussichtsreichsten Verfahren gehört das Verspinnen von Lösungen der Cellulose in Aminoxiden, vorzugsweise in N-Methylmorpholin-N-Oxid (NMMNO), nicht zuletzt deshalb, weil damit der umständliche Weg über eine Derivatisierung der Cellulose vermieden wird. Es ist bekannt, daß Cellulose in einem NMMNO-Wasser-System löslich ist und durch Spinnen in eine meist wäßrige NMMNO-Lösung zu textilen Fasern verarbeitet werden kann (US-PS 3 767 756, DE-PS 2 830 685, DD-PS 142 898).
  • Eine Besonderheit dieses Prozesses ist die unter bestimmten Bedingungen bestehende Instabilität des Lösungsmittels bei nur wenig oberhalb der Verarbeitungstemperatur der Spinnlösungen liegenden Temperaturen, die bis zur unkontrollierten Kettenreaktion gehen kann. Zum Stand der Technik gehört es deshalb, daß der Spinnlösung Additive hinzugefügt werden mit dem Ziel der Stabilisierung der Spinnlösung, insbesondere der Verhinderung oder zumindest der Begrenzung des Abbaus der Cellulose und der Zersetzung des NMMNO (DD 201 703, DD 229 708). Zu diesem Zwecke wird von verschiedenen Autoren eine ganze Reihe von Substanzen wie z.B. Amine, Gallate, Ascorbinsäure, Hydrochinon und Harnstoff genannt. Als besonders wirkungsvoll schon bei geringen Konzentrationen hat sich Propylgallat erwiesen. Die Einsatzmengen zur Stabilisierung bewegen sich in einem Bereich unter 1 % bezogen auf Cellulose.
  • Additive werden aber auch für die Verhinderung des Verklebens der Fäden während des Spinnprozesses empfohlen (DD 218 121) z.B. Polyethylenglykol, bzw. als nützlich für die Erhöhung der Reißfestigkeit und des Moduls der Fäden erkannt (Chanzy, H. u.a.: Polymer 31 (1990), 400 - 405).
  • Für die nach dem NMMNO-Verfahren erzeugten Fasern sind im Vergleich zu Viskosefasern hohe Festigkeiten und Moduli kennzeichnend. So liegen die Reißfestigkeiten im allgemeinen in einem ungefähren Bereich von ca. 20 bis 50 cN/tex, wobei cN/tex centi Newton pro tex bedeutet, und die Anfangsmoduli in einem Bereich über ca. 1500 cN/tex. Das bedeutet, daß die Festigkeiten erfreulich hoch, aber oft höher als erforderlich und die Moduli deutlich zu hoch für eine vorteilhafte Anwendung im Bereich flexibler Fasern mit guten textilen Gebrauchseigenschaften liegen, in dem z.B. die üblichen, für den textilen Gebrauch in der Bekleidung bewährten Viskosefasern mit Anfangsmoduli deutlich unter 1500 cN/tex eingesetzt werden.
  • Obwohl das NMMNO-Verfahren bereits großtechnisch angewandt wird, besitzen die damit erzeugten Fasern noch zusätzlich einige andere Nachteile gegenüber denen, die nach dem herkömmlichen Viskoseverfahren entstehen. Sie zeigen u.a. Sprödigkeit und Fibrillierneigung. Auch können die erreichten Werte für die Bruchdehnung nicht befriedigen, so daß von Krutschinin u.a. (SU 1 224 362) zur Behebung dieses Mangels an Stelle des meist eingesetzten Fällbades aus einer wäßrigen NMMNO-Lösung eine Lösung von NMMNO in Isopropanol bzw. Amylalkohol beschrieben wurde. Als nachteilig erweist sich auch, daß die Variationsbreite der textilphysikalischen Kennwerte bei Änderung der Herstellungsbedingungen gering ist. Des weiteren weisen die Fasern einen relativ hohen Ordnungsgrad auf, der im hochaufgelösten ¹³C-NMR-Festkörper-Spektrum an C-1, C-4 und bedingt auch an C-6 erkennbar ist. Am Verhältnis der Linienhöhen (Abstand des Maximums der jeweiligen Linie von der Grundlinie des Spektrums) an C-4 bei ca. 88 und 85 ppm, einer relativ leicht zugänglichen Maßzahl, ist so z.B. erkennbar, daß bei flexiblen Viskosefasern dieses Verhältnis einen Wert ≦ 1,0 aufweist, während es bei NMMNO-Fasern über eins, z.B. bei 1,35, liegt.
  • Eine Möglichkeit zur Beeinflussung des Moduls der Fasern zeigten Chanzy u.a. (s. Polymer 31 (1990), 400 - 405) durch Hinzufügen von anorganischen Salzen, wie z.B. Ammoniumchlorid oder Calciumchlorid, zur NMMNO-Spinnlösung der Cellulose auf. Damit wird aber eine deutliche Erhöhung von Festigkeit und Modul erreicht. Die Fasern neigen noch stärker zu Sprödigkeit und Fibrillierung. Die Folge ist ein Aufsplittern der Fasern bei Biege- und Knickbeanspruchung. Derartige Fasern, die das typische Verhalten hochfester, hochmoduliger Fasern zeigen, sind zwar für viele technische Zwecke, insbesondere in Form von Verbunden in fester Matrix, hervorragend geeignet, im textilen Bereich jedoch kaum einsetzbar.
  • Trotz der Vielzahl der bereits beschriebenen Additive für die Zugabe zu Cellulose-NMMNO-Spinnlösungen wurde bisher keine Möglichkeit gegeben, um flexible Cellulosefasern mit deutlich reduziertem Modul und vermindertem Ordnungsgrad erzeugen zu können.
  • Somit besteht weiterhin ein allgemeines Interesse daran, flexible Cellulosefasern mit reduziertem Modul aus NMMNO-Lösungen bereitzustellen und den Spinnprozeß so zu beeinflussen, daß damit auch flexible, mit niedrigem Modul versehene und damit für den textilen Einsatzbereich geeignetere Fasern mit geringem Ordnungsgrad hergestellt werden können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solche flexiblen Cellulosefasern, die sämtliche Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen, anzugeben.
  • Es ist somit Aufgabe der Erfindung, flexible Cellulosefasern mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad nach dem NMMNO-Verfahren bereitzustellen, die für den textilen Gebrauch einsetzbar sind.
  • Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, flexible Cellulosefasern mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad vorzustellen, die keine hohe Sprödigkeit und Fibrillierneigung zeigen.
  • Desweiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung der flexiblen Cellulosefasern der genannten Art anzugeben.
  • Eine weitere verfahrensseitige Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß dieses vorzuschlagende Verfahren zur Herstellung der flexiblen Cellulosefasern der genannten Art geringere Investitionskosten erfordert und weniger umweltbelastend als das Viskoseverfahren ist.
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie mit dem NMMNO-Verfahren flexible Cellulosefasern der genannten Art hergestellt werden können.
  • Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß dieses vorzuschlagende, auf der Grundlage des NMMNO-Prozesses basierende Verfahren hinsichtlich Variationsbreite der textilphysikalischen Kennwerte über Änderungen der Herstellungsbedingungen einen großen Spielraum zuläßt.
  • Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben hinsichtlich der flexiblen Cellulosefasern der genannten Art mit einer flexiblen Cellulosefaser, wie sie im Anspruch 1 dargestellt ist, und verfahrensseitig mit einem Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 18 gelöst.
  • Die cellulosefaserseitigen Aufgaben werden mit einer flexiblen Cellulosefaser mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad, insbesondere für den textilen Einsatz, gelöst, die durch Auspressen von Lösungen der Cellulose in wasserhaltigem NMMNO (N-Methylmorpholin-N-Oxid) durch Spinndüsen über eine Luftstrecke in ein NMMNO-haltiges wässriges und/oder alkoholisches Fällbad, sowie durch herkömmliches Spülen, Nachbehandeln und Trocknen mit Festigkeiten zwischen 15 und 50 cN/tex erhalten werden kann. Erfindungsgemäß sind diese so herstellbaren, flexiblen Cellulosefasern dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Anfangsmodul von kleiner als 1500 cN/tex besitzen und im hochaufgelösten ¹³C-NMR-Festkörperspektrum das Verhältnis der Höhen der Linien bei 88 ppm und 85 ppm (C-4-Bereich) über der Spektrumsgrundlinie ≦ 1 beträgt.
  • Diese erfindungsgemäßen flexiblen Cellulosefasern gemäß Anspruch 1 mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad sind verfahrensseitig durch Auspressen einer Lösung von Cellulose in wasserhaltigem NMMNO durch eine Spinndüse über eine Luftstrecke in ein NMMNO-haltiges, wässriges und/oder alkoholisches Fällbad und anschließendem, herkömmlichen Waschen, Nachbehandeln und Trocknen herstellbar.
  • Es wurde überraschend festgestellt, daß es trotz der großen Zahl bereits im Stand der Technik vorgeschlagener Additive erfindungsgemäß möglich ist, den Anfangsmodul und den NMR-Ordnungsgrad der aus Cellulose-NMMNO-Wasser-Spinnlösungen gefällten Cellulosefasern dann drastisch abzusenken, wenn sowohl der Spinnlösung der Cellulose als auch dem Fällbad bestimmte hydrophile, in der Polymerlösung lösliche, niedermolekulare, organische Additive mit hauptsächlich stickstoffhaltigen Gruppierungen in definierten Mengen hinzugefügt werden.
  • Vorteilhafterweise sollten hierbei als mögliche Additive Amine, Amide oder andere Amino-Gruppen enthaltende Substanzen, vorzugsweise solche mit sauerstofftragenden Gruppen (z.B. Carbonylgruppen), wobei insbesondere solche mit einer den Stickstoffgruppierungen benachbarten Carbonylgruppe günstig sind, eingesetzt werden, wie z.B. Harnstoff, Caprolactam, Aminopropanol und/oder Aminocarbonsäure. Im Falle des gleichzeitigen Einsatzes mehrerer Additive besteht die Möglichkeit, diese als Einzelkomponenten oder als Gemisch einzubringen.
  • Ob es vorteilhafter ist, die Additive als Einzelkomponenten oder als Gemisch einzusetzen, wird vom konkreten Anwendungsfall bestimmt.
  • Überraschenderweise wurde darüber hinaus gefunden, daß der gewünschte Effekt am größten ist, wenn das bzw. die dem Fällbad zugesetzte(n) Additiv(e) dem bzw. den in der Spinnlösung enthaltenen Additiv(en) entsprechen. Das bedeutet, daß die besten Ergebnisse erzielt wurden, wenn das im Fällbad neben dem NMMNO-gelöste Additiv bzw. Additivgemisch bzw. die im Fällbad gelösten Additive denen gleich sind, die in der Spinnlösung vorhanden sind.
  • Vorteilhafterweise soll die Konzentration der Additive in der Spinnlösung, bezogen auf den Celluloseanteil der Lösung, mindestens 1 Masse-%, höchstens 200 Masse-%, vorzugsweise mindestens 10 Masse-%, höchstens 100 Masse-% betragen. So ist es beispielsweise hier günstig, wenn die Konzentration der Additive in der Spinnlösung, bezogen auf den Celluloseanteil der Lösung mindestens 4 Masse-%, höchstens 75 Masse-%, vorzugsweise mindestens 10 Masse-%, höchstens 50 Masse-%, betragen. Dagegen ist im Fällbad ein Anteil der Additive von mindestens 0,1 Masse-% und höchstens 20 Masse-%, vorzugsweise mindestens 1 Masse-% und höchstens 10 Masse-%, bezogen auf die Menge des Gesamtfällbades günstig.
  • Weiterhin wurde festgestellt, daß der gewünschte Effekt auch dann eintritt, wenn das Wasser im Fällbad teilweise oder vollständig, vorzugsweise vollständig, durch Alkohole, insbesondere durch Isopropanol oder Amylalkohol ersetzt ist, wobei die Additive maximal bis zu ihrer Sättigungskonzentration im Fällbad enthalten sein können.
  • Die so auf fast herkömmliche Weise aus einer Düse durch eine Luftstrecke in das Fällbad ersponnenen und auf übliche Weise nachbehandelten und getrockneten Fasern besitzen einen auf bekannte Weise aus dem Kraft/Dehnungsdiagramm abgeleiteten Anfangsmodul von deutlich unter 1500 cN/tex, vorzugsweise sogar unter 1200 cN/tex, und/oder einen durch das Höhenverhältnis im Maximum der Linien bei 88 ppm und 85 ppm über der Grundlinie des hochaufgelösten ¹³C-NMR-Festkörperspektrums im C-4-Bereich charakteri-sierten NMR-Ordnungsgrad von ≦ 1.
  • Mit den erfindungsgemäßen Cellulosefasern der genannten Art und dem erfindungsgemäßen Verfahren zu ihrer Herstellung konnten sämtliche Nachteile des Standes der Technik beseitigt und die gestellten Aufgaben gelöst werden.
  • Die Erfindung soll durch die nachfolgend aufgeführten Beispiele und Diagramme näher erläutert werden.
    • Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel nach dem Stand der Technik):
  • Eine Spinnlösung von 9,5 % Cellulose in NMMNO-Monohydrat mit 0,1 Masse-%, bezogen auf Cellulose, Propylgallat als Stabilisierungsmittel wurde in einem Laborextruder mit einer 20-Loch-Düse bei einer Temperatur von 90°C versponnen, wobei als Spinnbad eine 10 %-ige Lösung von NMMNO in Wasser verwendet wurde. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 4,1 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 34,3 cN/tex
    naß: 23,2 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 5,1 %
    naß: 8,1 %
    Anfangsmodul, trocken: 2117 cN/tex
    naß: 311 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 1,35.
    • Beispiel 2
  • Wie Beispiel 1 mit einem Zusatz von 25 % Harnstoff, bezogen auf den Celluloseanteil, in der Spinnlösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 4,1 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 35,6 cN/tex
    naß: 10,5 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 10,0 %
    naß: 18,1 %
    Anfangsmodul, trocken: 1922 cN/tex
    naß: 131 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 1,0.
    • Beispiel 3
  • Wie unter Beispiel 2 unter Verwendung eines Spinnbades, bestehend aus einer 6 %-igen wäßrigen Harnstofflösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 4,1 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 33,1 cN/tex
    naß: 12,2 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 11,5 %
    naß: 17,0 %
    Anfangsmodul, trocken: 1430 cN/tex
    naß: 120 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 1,0.
    • Beispiel 4
  • Wie Beispiel 2 unter Verwendung eines Spinnbades, bestehend aus einer 10 %-igen wäßrigen Harnstofflösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 4,0 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 28,0 cN/tex
    naß: 13,2 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 13,9 %
    naß: 19,9 %
    Anfangsmodul, trocken: 446 cN/tex
    naß: 126 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm, beträgt 0,96.
    • Beispiel 5
  • Wie Beispiel 1 mit einem Zusatz von 15 % Harnstoff, bezogen auf den Celluloseanteil, in der Spinnlösung und unter Verwendung eines Fällbades (Spinnbad), bestehend aus einer 10 %-igen Harnstofflösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 4,0 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 31,0 cN/tex
    naß: 10,9 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 12,3 %
    naß: 18,4 %
    Anfangsmodul, trocken: 1255 cN/tex
    naß: 110 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 0,98.
    • Beispiel 6
  • Wie Beispiel 1 mit einem Zusatz von 25 % Caprolactam, bezogen auf den Celluloseanteil, in der Spinnlösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 4,2 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 31,7 cN/tex
    naß: 10,2 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 8,8 %
    naß: 16,2 %
    Anfangsmodul, trocken: 1059 cN/tex
    naß: 165 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 0,97.
    • Beispiel 7
  • Wie Beispiel 6 aber zusätzlich unter Verwendung eines Spinnbades (Fällbad), bestehend aus einer 10 %-igen wäßrigen Caprolactamlösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 3,9 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 16,5 cN/tex
    naß: 4,0 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 5,6 %
    naß: 27,0 %
    Anfangsmodul, trocken: 669 cN/tex
    naß: 49 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 0,95 (s. Abb. 2).
    • Beispiel 8
  • Wie Beispiel 1 mit einem Zusatz von 25 % Aminocapronsäure, bezogen auf den Celluloseanteil, in der Spinnlösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 4,2 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 25,4 cN/tex
    naß: 10,1 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 7,1 %
    naß: 11,9 %
    Anfangsmodul, trocken: 1580 cN/tex
    naß: 278 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 0,98.
    • Beispiel 9
  • Wie Beispiele 8 aber zusätzlich unter Verwendung eines Spinnbades (Fällbad), bestehend aus einer 10 %-igen wäßrigen Aminocapronsäurelösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 3,9 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 18,3 cN/tex
    naß: 5,7 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 6,1 %
    naß: 23,4 %
    Anfangsmodul, trocken: 760 cN/tex
    naß: 63 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 0,96.
    • Beispiel 10
  • Wie Beispiel 1 mit einem Zusatz von 25 % Aminopropanol, bezogen auf den Celluloseanteil, in der Spinnlösung. Die Faser besitzt die folgenden Parameter:
    Titer: 4,1 tex
    Reißfestigkeit, trocken: 24,9 cN/tex
    naß: 10,5 cN/tex
    Reißdehnung, trocken: 8,2 %
    naß: 13,4 %
    Anfangsmodul, trocken: 1126 cN/tex
    naß: 129 cN/tex
    Das Verhältnis der Höhen der NMR-Linien bei 88 und 85 ppm beträgt 0,99.

Claims (18)

  1. Flexible Cellulosefasern mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad, insbesondere für den textilen Einsatz, die durch Auspressen von Lösungen der Cellulose in wasserhaltigem N-Methyl-Morpholin-N-Oxid (NMMNO) durch Spinndüsen über eine Luftstrecke in ein NMMNO-haltiges wässriges und/oder alkoholisches Fällbad, sowie durch herkömmliches Spülen, Nachbehandeln und Trocknen mit Festigkeiten zwischen 15 und 50 cN/tex erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Anfangsmodul von kleiner als 1500 cN/tex besitzen und daß im hochaufgelösten ¹³C-NMR-Festkörperspektrum das Verhältnis der Höhen der Linien bei 88 ppm und 85 ppm (C-4-Bereich) über der Spektrumsgrundlinie ≦ 1 ist.
  2. Verfahren zur Herstellung von flexiblen Cellulosefasern mit reduziertem Modul und vermindertem NMR-Ordnungsgrad gemäß Anspruch 1 durch Auspressen einer Lösung von Cellulose in wasserhaltigem NMMNO durch eine Spinndüse über eine Luftstrecke in ein NMMNO-haltiges wässriges und/oder alkoholisches Fällbad und anschließendes Waschen, Nachbehandeln und Trocknen auf herkömmliche Weise, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Spinnlösung der Cellulose als auch dem Fällbad bestimmte hydrophile, in der Polymerlösung lösliche, niedermolekulare, organische Additive mit hauptsächlich stickstoffhaltigen Gruppierungen in definierten Mengen hinzugefügt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive Amine, Amide oder andere Amino-Gruppen enthaltende Substanzen sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Amine, Amide oder andere Amino-Gruppen enthaltenden Substanzen, die als Additive eingesetzt werden, solche mit sauerstofftragenden Gruppen sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstofftragenden Gruppen Carbonylgruppen sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Amine, Amide oder andere Amino-Gruppen enthaltenden Substanzen, die als Additive eingesetzt werden, solche mit einer der Stickstoffgruppierung benachbarten sauerstofftragenden Gruppe sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Additive Harnstoff, Caprolactam und/oder Aminocapronsäure eingesetzt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Aminopropanol eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive als Gemische miteinander eingesetzt werden, wenn mehrere Additive zum Einsatz kommen.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive als Einzelkomponenten eingesetzt werden, auch wenn mehrere Additive zum Einsatz kommen.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die dem Fällbad zugesetzte(n) Additiv(e) dem bzw. den in der Spinnlösung enthaltenen Additiv(en) entsprechen.
  12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen, in denen die Additive zur Spinnlösung hinzugefügt werden, einer Konzentration der Additive in der Spinnlösung, bezogen auf den Celluloseanteil der Spinnlösung, von mindestens 1 Masse-% und höchstens 200 Masse-% entsprechen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen, in denen die Additive zur Spinnlösung hinzugefügt werden, einer Konzentration der Additive in der Spinnlösung, bezogen auf den Celluloseanteil der Spinnlösung, von mindestens 10 Masse-% und höchstens 100 Masse-% entsprechen.
  14. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Masseanteil der Additive am Fällbad mindestens 0,1 Masse-% und höchstens 20 Masse-% beträgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Masseanteil der Additive am Fällbad mindestens 1 Masse-% und höchstens 10 Masse-% beträgt.
  16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser im Fällbad teilweise oder vollständig durch Alkohole ersetzt ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser im Fällbad vollständig durch Alkohole ersetzt ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkohole Isopropanol und/oder Amylalkohol eingesetzt werden.
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