WO2002018682A1 - Verfahren zur herstellung von cellulosefasern und cellulose-filamentgarnen - Google Patents

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WO2002018682A1 PCT/DE2001/003334 DE0103334W WO0218682A1 WO 2002018682 A1 WO2002018682 A1 WO 2002018682A1 DE 0103334 W DE0103334 W DE 0103334W WO 0218682 A1 WO0218682 A1 WO 0218682A1
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Christoph Michels
Birgit Kosan
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    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06—Wet spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of cellulose fibers or cellulose filament yarns with improved properties from cellulose by the dry-wet extrusion process with aqueous amine oxides, in particular N-methyl-morpholine-N-oxide, as solvent, in which a) pulp and aqueous amine oxide are added dispersed at elevated temperature in a reactor, with removal of water and shear in 0 a homogeneous solution with a zero shear viscosity in the range of 1000-8000 Pas and a relaxation time in the range of 0.5-80 seconds at 85 ° C, b) the solution at least one Spinning nozzle feeds and deforms, c) the solution jet is transported through a non-precipitating medium with further deformation, and d) the cellulose thread or the yarn filament precipitates in a precipitation bath, separates it from the precipitation bath via a deflecting element and washes in a multi-stage aftertreatment , dries and crosslinked if necessary.
  • EP 0 430 926, EP 0 494 852, EP 0 756 025 and WO 94/28 210 describe certain nozzles with different spinning capillary geometry and arrangement.
  • WO 96/20 300 deals with the distance between two spinning capillaries and the path between spinning capillary and deflection element in the precipitation bath.
  • EP 0 584 318, EP 0 671 492, EP 0 795 052, WO 94/28 218 and WO 96/21 758 describe the different forms of treating the thread family in the gap between the spinneret and the precipitation bath with air having different water contents.
  • EP 0 659 219 describes the production of a cellulose fiber with a lower tendency to fibrillation, in that an empirical formula of spinneret hole diameter, spinning mass flow, titer, width of the air gap and moisture content of the blown air should not exceed a value of 10.
  • a lower tendency to fibrillation is to be achieved by the fact that the blowing air contains aliphatic alcohols and in EP 0 853 146 by the precipitation taking place in two or more stages.
  • the object of the present invention is to create a method with an improved thread-forming process which captures all the relevant variables for thread-forming in a relationship and thus allows a targeted adjustment of fiber / filament properties based on a solution with a defined cellulose concentration, molecular weight and molecular weight distribution.
  • the fibers spun according to the invention are intended to allow subsequent crosslinking without significant embrittlement.
  • ⁇ D is the expansion viscosity in Pas
  • s the expansion speed in s "1 , T 10 the fineness of the material to be spun
  • Fiber in dtex v a the withdrawal speed in m / min, p L the density of the solution in g / cm 3 , c Ce ⁇ . the cellulose concentration of the spinning solution in%, D E inlet diameter and D A outlet diameter of the spinning capillary in cm, 1 length of the spinning capillary in cm, a length of the air gap in cm and SV spinning in the air gap, ie the ratio of take-off and spraying speed.
  • the expansion viscosity for a spinning solution is determined by the cellulose concentration, the molar mass and molar mass distribution and only changes with the temperature and elongation speed.
  • the rate of expansion of the overall process follows
  • Concentration also depends on its degree of solvation or state of solution and only after complete solvation, i.e. long release time reaches a minimum final value. Practical spinning solutions are often incompletely solvated for spinning and thus simulate a higher value for the zero shear viscosity or the molar mass. [Cf. Michels Ch. U. Meister F. "Das Textil” 51 (1997) 4 pp. 161-165 and Michels Ch. And Kosan B. "Chemical Fibers Intern.” 50 (2000) 12 pp. 556-561].
  • fibers are spun at a stretching speed in the range between 15 and 40 [1 / s] and the fibers are treated in the last stage before drying with a solution which simultaneously contains softening agent, a crosslinking agent and a crosslinking catalyst. After drying and crosslinking, a fiber with a significantly increased wet scrub resistance is obtained with only a slight change in the other fiber parameters.
  • filament yarns are spun at a stretching speed in the range 60-100 [l / s], the amine oxide is removed by washing in several stages, dried to a water content> 80% by means of a first heated roller duo and carried by piston diaphragm pumps driven by compressed air motors and spray nozzles onto the thread sheet a defined amount of a mixture of finishing agent and crosslinking agent, dries and crosslinks via a second heated roller duo.
  • a filament yarn with significantly increased wet scrub resistance is obtained.
  • the method for determining wet scrub resistance has been described in the literature [Mieck KP; Langner H.; Nechwatal A. "Melliand Textile Reports" 74 (1993) p.
  • the measure of wet abrasion resistance is the required number of revolutions of a roller of a certain geometry covered with a cellulose fabric, which leads to the breakage of a moistened fiber under defined tension.
  • the lyocell fibers have in Depending on their molar mass and orientation, a wet scrub resistance in the range between 10 and 50 scrubbing cycles. From the literature mentioned it also appears that there is sufficient wet scrub resistance if the fiber test results in> 340 scrubbing cycles.
  • fibers were produced with the following settings: fiber fineness 1.10 dtex
  • the filament sheet was washed, cut into stacks of 50 mm, finished and dried.
  • the test revealed the following fiber parameters:
  • Cotton-Linters-Zeil-fabric was pretreated enzymatically, pressed to a water content of 50% by mass, dispersed in 2593 g of NMMO with a water content of 25% and with heating, shearing and evaporation of 623 g of water in a homogeneous solution with a zero shear viscosity of 4108 Pas and a relaxation time of 4.9 s transferred at 85 ° C.
  • the particle analysis gave a filter value of 90.
  • the composition of the solution was 10.6 mass% cellulose, 77.8 mass% NMMO and 11.6 mass% water.
  • the cellulose mixture of the solution had a Cuoxam DP of 543 and a non-uniformity of 6.05.
  • the application was carried out once by spraying the fiber (B) predried to> 80% water and on the other hand by dipping and pressing using a roller duo (C).
  • the fiber test gave the following values:
  • 300 g eucalyptus pulp, enzymatically pretreated, pressed to a water content of 45 mass%, are dispersed in 2726 g NMMO with a water content of 30 mass% and with heating, shearing and evaporation of 772 g water in a homogeneous solution (density 1.178 g / cm 3 ) transferred with a zero shear viscosity of 5 081 Pas and a relaxation time of 6.0 s at 85 ° C.
  • the particle analysis showed a filter value of 76.
  • the composition of the solution was 12.0 mass% cellulose (Cuoxam DP 508, non-uniformity 5.9), 76.3 mass% NMMO and 11.7 mass% water.
  • the calculated elongation rate was 21.8 s "1.
  • the fiber was washed, finished and dried at 125 ° C. (A).
  • A a second series of tests the
  • the solution preparation (10.6% cellulose; density 1.16 g / cm 3 at 85 ° C) is carried out analogously to Example 2, the spinning at 84 ° C
  • the filaments were wound up as yarn with a fineness of 75 dtex f (58) (A).
  • the finish was applied using a precision pump and "fingers".
  • the finish contained 10 g / 1 Arkofix (commercial product from 0. AG) and 1 g / 1 magnesium sulfate (B) at the same time.
  • the test was carried out using the standard methods as filament yarn ( a, b) as well as after cutting into stacks as fiber A, B.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern oder Cellulosefilamentgarnen mit verbesserten Eigenschaften aus Zellstoff nach dem Trocken-Nassextrusionsverfahren mit wässrigen Aminoxiden, insbesondere N-Methyl-morpholin-N-oxid, als Lösungsmittel, bei dem man (a) Zellstoff und wässriges Aminoxid bei erhöhter Temperatur in einem Reaktor dispergiert, unter Wasserentzug und Scherung in eine homogene Lösung mit einer Relaxationszeit im Bereich von 0,5 - 80 Sekunden bei 85 DEG C überführt, (b) die Lösung mindestens einer Spinndüse zuführt und verformt, (c) den Lösungsstrahl durch ein nicht fällendes Medium unter weiter Verformung transportiert und (d) in einem Fällbad den Cellulosefaden bzw. die -fadenschar ausfällt, über ein Umlenkorgan vom Fällbad trennt und in einer mehrstufigen Nachbehandlung wäscht, aviviert, trocknet und gegebenenfalls vernetzt. In Stufe (a) wird eine Lösung mit einem Cuoxam DP der Cellulose >/= 450 hergestellt, diese Lösung in Stufe (b) und (c) mit einer Dehngeschwindigkeit (I) verformt und dass die Avivageflotte in Stufe (d) gegebenenfalls gleichzeitig ein Vernetzungsmittel enthält.

Description

Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern und Cellulosefilamentgamen
[Beschreibung]
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern oder Cellulosefilamentgamen mit verbesserten 5 Eigenschaften aus Zellstoff nach dem Trocken- Naßextrusionsverfahren mit wässrigen Aminoxiden, insbesondere N-Methyl-morpholin-N-oxid, als Lösungsmittel, bei dem man a) Zellstoff und wässriges Aminoxid bei erhöhter Temperatur in einem Reaktor dispergiert, unter Wasserentzug und Scherung in 0 eine homogene Lösung mit einer Nullscherviskosität im Bereich von 1000 - 8000 Pas und einer Relaxationszeit im Bereich von 0,5 - 80 Sekunden bei 85°C überführt, b) die Lösung mindestens einer Spinndüse zuführt und verformt, c) den Lösungsstrahl durch ein nicht fällendes Medium unter weiter Verfor- 5 mung transportiert und d) in einem Fällbad den Cellulosefaden bzw. die -fadenschar ausfällt, über ein Umlenkorgan vom Fällbad trennt und in einer mehrstufigen Nachbehandlung wäscht, aviviert, trocknet und gegebenenfalls vernetzt.
0 [Stand der Technik]
Aus den US-Patenten 4 246 221 und 4 416 698 ist das Lösen von Cellulose in was-serhaltigen Aminoxiden, das Verformen in Spinnkapillaren unter geringer Scherung, das Verziehen der Lösungsstrahlen in einem großen Luftspalt, das Fällen der 5 Cellulose durch ein wässriges Aminoxid enthaltendes Spinnbad und das Abziehen der Cellulosefaden über eine Galette bekannt .
Im US-Patent 5 417 909 wird ein Verfahren beschrieben, das die Lösung unter mittlerer bis hoher Scherung in den Spinnka- 0 pillaren verformt, die Lösungsstrahlen in einem kurzen
Luftspalt verzieht, die Cellulose ausfällt und die Fäden bzw. Fadenschar über einem Spinntrichter erfasst und im Gleichstrom transportiert. In den EP 0 430 926, EP 0 494 852, EP 0 756 025 und WO 94/28 210 werden bestimmte Düsen mit unterschiedlicher Spinnkapillarengeometrie und -anordnung beschrieben. Die WO 96/20 300 befasst sich mit dem Abstand zwischen zwei Spinnkapillaren und dem Weg zwischen Spinnkapillare und Umlenkorgan im Fäll- bad.
Die EP 0 584 318, EP 0 671 492, EP 0 795 052, WO 94/28 218 und WO 96/21 758 beschreiben die unterschiedlichten Formen des Behandeins der Fadenschar im Spalt zwischen Spinndüse und Fällbad mit Luft unterschiedlichen Wassergehaltes.
Im EP 0 659 219 wird die Herstellung einer Cellulosefaser mit geringerer Fibrillier-neigung beschrieben, indem eine empirische Formel aus Spinndüsenlochdurchmesser, Spinnmassestrom, Titer, Breite des Luftspaltes und Feuchtegehalt der Anblas- luft einen Wert von 10 nicht überschreiten soll. Im EP 0731 856 soll eine geringere Fibrillierneigung dadurch erreicht werden, dass die Anblasluft aliphatische Alkohole enthält und im EP 0 853 146 dadurch, dass die Fällung in zwei oder mehreren Stufen erfolgt . Weiterhin ist bekannt, Faserstruktur und -Eigenschaften durch bestimmte Nachbehandlungsverfahren zu verändern, wie Behandlung mit Vernetzungsmitteln EP 0 783 602, EP 0 796 358, mit 10 - 18 % iger Natronlauge WO 97/45 574 oder mit Alkanol, diol, -triol in mindestens einem Waschbad WO 97/25 462. Die chemische Vernetzung in der Nachbehandlung führt neben der erwünschten Zunahme der Nassscheuerbeständigkeit zu einer deutlichen Versprödung der Fasern, d.h. Schlingenreißkraft und Reißdehnung der Fasern nehmen signifikant ab. Alle genannten Verfahren betrachten die Fadenbildung beim Lyocell - Prozess nicht als eine Einheit, vorwiegend statisch und versuchen durch Modifizieren einzelner Schritte wie z.B. der Spinndüsengeometrie, der Atmosphäre im Luftspalt, der Fällbadgestaltung und/ oder der Nachbehandlung die Faserstruktur und die Fasereigenscha ten zu beeinflussen. [Aufgabe der Erfindung]
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens mit einem verbesserten Fadehbildungsprozess, der alle relevanten Größen für die Fadenbildung in einer Bezie- hung erfasst und somit eine gezielte Einstellung von Faser-/ Filamenteigenschaften ausgehend von einer Lösung mit definierter Cellulosekonzentration, Molmasse und Molmasseverteilung gestattet. Die erfindungsgemäß ersponnenen Fasern sollen eine nachträgliche Vernetzung ohne signifikante Versprödung gestatten.
Es wurde gefunden, dass man die Fadenbildung aus den extrem viskoelastischen Celluloselösungen beim Lyocell - Verfahren als eine zweistufige Dehnverformung ausfassen kann, bei der in erster Stufe unter dem Einfluss des Druckes im Düsenkanal und in zweiter Stufe unter dem der axialen Dehnspannung im Luftspalt die Dehnverformung stattfindet (vergleiche Fig. 1) . Dabei ergibt sich der Druck ΔP zu
ΔP
Figure imgf000004_0001
und die Dehnspannung σD zu
σ —D = η _-,D - εa m mi' t- ε Λa = 11Q9,11 - m10-5 10 ' V — — e ln SK-1 L - ccett. - DA - a
Hierin bedeuten ηD die Dehnviskosität in Pas, s die Dehnge- schwindigkeit in s"1, T10 die Feinheit der zu erspinnenden
Faser in dtex, va die Abzugsgeschwindigkeit in m/min, pL die Dichte der Lösung in g/cm3, cCeιι. die Cellulosekonzentration der Spinnlösung in %, DE Eintrittsdurchmesser und DA Aus- trittsdurchmesser der Spinn-kapillare in cm, 1 Länge der Spinnkapillare in cm, a Länge des Luftspaltes in cm und SV der Spinnverzug im Luftspalt, d.h. das Verhältnis von Abzugsund Spritzgeschwindigkeit.
Die Dehnviskosität ist für eine Spinnlösung durch die Cellulosekonzentration, die Molmasse und Molmasseverteilung fest- gelegt und ändert sich nur mit der Temperatur und Dehngeschwindigkeit. Die Dehngeschwindigkeit des Gesamtprozesses folgt zu
Figure imgf000005_0001
und enthält alle prozessrelevanten Größen die insbesondere die Kinetik der Fadenbildung erfassen.
Nullscher- und Nulldehnviskosität stehen in direktem Zusammenhang und es gilt nach Trouton __(_-.o) =3 °→0 Die Nullscherviskosität der Celluloselösungen bei 85°C beträgt beim Verspinnen zu Filamenten vorzugsweise 1000 - 8000 Pas und beim Verspinnen zu Stapelfasern vorzugsweise 5000 - 40000 Pas. Die Breite des Viskositätsbereiches resultiert aus dem Tatbestand, dass die experimentell zugängliche Nullscher- Viskosität der Cellu-loselösungen, neben der Molmasse und
Konzentration auch von ihrem Solvatations-grad bzw. Lösungszustand abhängt und erst bei vollständiger Solvatation d.h. langer Lösezeit einen minimalen Endwert erreicht. Praxisrelevante Spinnlösungen gelangen häufig unvollständig solvati- siert zum Verspinnen und täuschen damit einen höheren Wert für die Nullscherviskosität respektive der Molmasse vor. [ Vergl. Michels Ch. u. Meister F. „Das Papier" 51 (1997) 4 S. 161 - 165 und Michels Ch. u. Kosan B. „Chemical Fibers Intern." 50 (2000) 12 S. 556 - 561].
Es wurde nun gefunden, dass zwischen der Dehngeschwindigkeit und der „Güte der FaserStruktur" ausgedrückt durch die Schlingenreißkraft und Reißdehnung der Fasern bzw. Filamente ein funktionaler Zusammenhang besteht. In Figur 2 ist die Schlingenreißkraft und in Fig. 3 die Reißdehnung über der Dehngeschwindigkeit von Faserproben aufgetragen, die beim Verspinnen von 3 Celluloselösungen mit 11,2 % Cellulose
(Cuoxam DP im Bereich 507 - 527, molekulare Uneinheitlichkeit Uη = 5,9) erhalten wurden. Die Reißfestigkeit der 25 Faserproben war mit 41,1 ± 1,9 cN/tex relativ konstant, die Schwankungsbreite der Doppelbrechung gering. D.h. die Orien- tierung der Faserproben lag in der gleichen Größenordnung, obwohl der Spinnverzug mit Werten zwischen 7 und 32 erheblich variierte. Das erklärt auch, dass zwischen dem Arbeitsvermögen der Fasern (Produkt aus Reißfestigkeit und Reißdehnung in J/g) und der Dehngeschwindigkeit wohl eine Abhängigkeit besteht, diese aber viel geringer ausfällt.
In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erspinnt man Fasern mit einer Dehngeschwindigkeit im Bereich zwischen 15 und 40 [1/s] und behandelt die Fasern in der letzten Stufe vor der Trocknung mit einer Lösung, die gleichzeitig Avivage, ein Vernetzungsmittel und einen Vernetzungskatalysator enthält . Nach dem Trocknen und Vernetzen erhält man eine Faser mit deutlich erhöhter Nassscheuerbe- ständigkeit bei nur geringer Veränderung der anderen Faserparameter. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erspinnt man Filamentgarne mit einer Dehngeschwindigkeit im Bereich 60 - 100 [l/s] , entfernt das Aminoxid durch mehrstufiges Waschen, trocknet über ein erstes beheiztes Walzenduo auf einen Wassergehalt > 80 %, trägt über mit Druckluftmotoren angetriebene Kolbenmembranpumpen und Sprühdüsen eine definierte Menge einer Mischung von Avivage und Vernetzungsmittel auf die Fadenschar auf, trocknet und vernetzt über ein zweites beheiztes Walzenduo. Man erhält ein Filamentgarn mit deutlich erhöhter Nassscheuerbeständigkeit. Die Methode zur Bestimmung der Nassscheuerbeständigkeit wurde in der Literatur [Mieck K.P.; Langner H. ; Nechwatal A. „Melliand Textilberichte" 74 (1993) S. 945; „Lenzinger Berichte" 74 (1994) S. 61 - 68; und Mieck K.P.; Nicolai A; Nechwatal A. ; „Lenzinger Berichte" 76 (1997) S. 103] ausführlich beschrieben. Das Maß der Nassscheuerbeständigkeit ist die erforderliche Tourenzahl einer mit einem Cellulosege-webe bespannten Walze bestimmter Geometrie, die zum Bruch einer unter definierter Spannung stehender befeuchteten Faser führt. Die Lyocellfasern besitzen in Abhängigkeit von ihrer Molmasse und Orientierung eine Nassscheuerbeständigkeit im Bereich zwischen 10 und 50 Scheuertouren. Aus der genannten Literatur geht auch hervor, dass eine ausreichende Nassscheuerbeständigkeit vorliegt, wenn die Faserprüfung > 340 Scheu- ertouren ergibt .
Die Erfindung soll an Hand von Beispielen erläutert werden:
[Beispiele] Beispiel 1
465 g aktivierter und stabilisierter Fichtensulfitzellsto f (Wassergehalt 55 Masse%; Stabilisator 0,05 Masse %; Cuoxam DP 490; molekulare Uneinheitlichkeit Uη = 5,7) werden in 2530 g N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) mit einem Wassergehalt von 40 Masse % dispergiert und unter Erwärmen, Scheren und Verdampfen von 995 g Wasser in eine homogene Lösung mit einer Nullscherviskosität von 5950 Pas einer Relaxationszeit von 4,2 s und einem Filterwert von 56 überführt. Die Lösung besteht aus 12,8 Masse % Cellulose, 75,9 Masse % NMMO und 11,3 Masse % Wasser.
Zum Verspinnen diente eine kleintechnische Versuchsanlage, die sowohl die Herstellung von Stapelfasern als auch von Filamentgarnen gestattet. Im vorliegenden Beispiel wurden Fasern mit folgenden Einstellungen erzeugt: Faserfeinheit 1,10 dtex
- Fördermenge 1,11 ml Lösung/min (Dichte 1,18 g/cm3) Spinntemperatur 85°C
Spinndüse (56 Spinnkapillaren; DE = 228 μm; DA = 150 μm 1 = 0,05 cm)
- Luftspalt (a = 7,0 cm ; linienförmige Anblasung mit Luft - ca.10 1/min 1,0 cm oberhalb Eintritt der Filamen- te in das Fällbad im Winkel von ~ 80° zur Fadenlaufrichtung. )
Spritzgeschwindigkeit 1,12 m/min
- Abzugsgeschwindigkeit 30,2 m/min berechnete Dehngeschwindigkeit 6,02 s"1
Die Filamentschar wurde gewaschen, in Stapel von 50 mm geschnitten, aviviert und getrocknet. Die Prüfung ergab folgende Faserparameter:
Parameter / Versuch (A)
Feinheit dtex 1,10
Reißfestigkeit kond. cN/tex 45,6
Reißfestigkeit nass cNtex 38,2 rel . Reißkraftverhältnii 3 % 83,8
Reißdehnung kond. 17,1
Reißdehnung nass % 14,8
Schlingenreißkraft cN/tex 26,1 rel. Schlingenreißkraftverh. % 57,3
Nassscheuerbeständigkeit T 31
Beispiel 2
265 g einer Zellstoffmischung aus 98 % Eukalyptus- und 2%
Baumwoll-Linters-Zeil-stoff wurde enzymatisch vorbehandelt, auf einen Wassergehalt von 50 Masse % abgepresst , in 2593 g NMMO mit einem Wassergehalt von Masse 25 % dispergiert und unter Erwärmen, Scheren und Verdampfen von 623 g Wasser in eine homogene Lösung mit einer Nullscherviskosität von 4108 Pas und einer Relaxationszeit von 4,9 s bei 85°C überführt. Die Partikelanalyse ergab einen Filterwert von 90. Die Zusammensetzung der Lösung betrug 10,6 Masse % Cellulose, 77,8 Masse % NMMO und 11,6 Masse % Wasser. Die Cellulosemischung der Lösung hatte einen Cuoxam DP von 543 und eine Uneinheit- lichkeit von 6,05.
Das Verspinnen der Lösung (Dichte 1,16 g/cm3) erfolgte mit einer Massetemperatur von 80°C durch eine Düse mit 30 Spinnkapillaren (DE = 221 μm; DA = 140 μm; 1 = 0,05 cm) durch einen Luftspalt (a = 5 cm) mit einem Spinnverzug von 16,4, und einer Abzugsgeschwindig-keit von 72,8 m/min zu einer
Faser der Feinheit 1,12 dtex. Die resultierende Dehngeschwindigkeit betrug 19,2 s"1. Die Faser wurde gewaschen, aviviert und getrocknet bei 125°C (A) . Parallel dazu enthielt in einer zweiten Versuchreihe die Avivageflotte gleichzeitig 5 g/1 Glyoxal und 0,5 g/1 Magnesiumchlorid (pH - Wert 6,7) . Der
Auftrag erfolgte einmal durch besprühen der auf > 80 % Wasser vorgetrockneten Faser (B) und zum anderen durch Tauchen und Abpressen mittels Walzenduo (C) . Die Faserprüfung ergab folgende Werte:
Figure imgf000009_0001
Beispiel 3
300 g Eukalyptuszellstoff, enzymatisch vorbehandelt, auf einen Wassergehalt von 45 Masse % abgepresst, werden in 2726 g NMMO mit einem Wassergehalt von 30 Masse % dispergiert und unter Erwärmen, Scheren und Verdampfen von 772 g Wasser in eine homogene Lösung (Dichte 1,178 g/cm3) mit einer Nullscherviskosität von 5 081 Pas und einer Relaxationszeit von 6,0 s bei 85°C überführt. Die Partikelanalyse ergab einen Filterwert von 76. Die Zusammensetzung der Lösung betrug 12,0 Masse % Cellulose (Cuoxam DP 508, Uneinheitlichkeit 5,9), 76,3 Masse % NMMO und 11,7 Masse % Wasser.
Das Verspinnen der Lösung erfolgte mit einer Massetemperatur von 85°C durch eine Düse mit 330 Spinnkapillaren (DE = 225 μm; DA = 90 μm; 1 = 0,05 cm) durch einen Luftspalt (a = 2,0 cm) mit einem Spinnverzug von 10,3 und einer Abzugsgeschwindigkeit von 32,2 m/min zu einer Faser der Feinheit 1,09 dtex. Die berechnete Dehngeschwindigkeit betrug 21,8 s"1. Die Faser wurde gewaschen, aviviert und getrocknet bei 125°C (A) . Parallel dazu enthielt in einer zweiten Versuchreihe die
Avivageflotte gleichzeitig 7,5 g/1 eines Adduktes aus Glyoxal und Natriumbisulfit (B) .
Figure imgf000010_0001
Beispiel 4
Die Lösungsherstellung (10,6 % Cellulose; Dichte 1,16 g/cm3 bei 85°C) erfolgt analog Beispiel 2, das Verspinnen bei 84°C
Massetemperatur mit folgenden Parametern: - Spinndüse DE = 221 μm; DA = 140 μm ; 1 = 0,05 cm ; 58 Spinnkapillaren
Luftspalt 6,0 cm (linienförmiges Anblasen der Filamentschar mit 11,5 1/min Luft senkrecht zur Filamentlauf- richtung ca.l cm vor dem Eintritt in das Fällbad) - Spritzgeschwindigkeit 18,5 m/min
- Abzugsgeschwindigkeit 302 m/min
- Dehngeschwindigkeit 83,7 s"1
Nach dem Waschen, Vortrocknen, Avivieren und Trocknen wurden die Filamente als Garn mit der Feinheit 75 dtex f (58) aufge- spult (A) . Das Auftragen der Avivage erfolgte über Präzisionspumpe und „Finger". In einem Parallelversuch enthielt die Avivage gleichzeitig 10 g/1 Arkofix (Handelsprodukt der Höchst AG) und 1 g/1 Magnesiumsulfat (B) . Die Prüfung erfolgte sowohl nach den Standardmethoden als Filamentgarn (a, b) als auch nach Schneiden in Stapel als Faser A, B.
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000012_0001
1> Unterschiede durch Prüfmethode bedingt (Filament Bündel- prüfung mit 100 cm Einspannlänge; Faser Einzelfaserprüfung mit 1 cm Einspannlänge) .

Claims

[Patentansprüche]
1. Verfahren zur Herstellung von Cellulosefasern oder - filamenten aus Zellstoff nach dem Trocken- Naßextrusionsverfahren mit wässrigen Aminoxiden, insbesondere N-Methylmorpholin-N-oxid, bei dem man a) Zellstoff und wässriges Aminoxid bei erhöhter Temperatur in einem Misch-/ Knetreaktor dispergiert und unter Wasserentzug und Scherung in eine homogene Lösung mit einer Relaxationszeit in dem Bereich von 0,5 - 80 Sek. überführt , b) die Lösung mindestens einer Spinndüse zuführt und in der bzw. den Spinnkapillaren mit der Dehngeschwindigkeit έD verformt , c) die verformte Lösung durch ein nicht ausfällendes Medium unter gleichzeitiger weiterer Verformung mit der Dehngeschwindigkeit sa transportiert, d) in einem Fällbad den Cellulosefaden bzw. die -fadenschar ausfällt, durch Ablenken über eine Galette vom Fällbad trennt, in einer mehrstufigen Nachbehandlungsvorrichtung in Faser- bzw. Filamentform wäscht, gegebenenfalls bleicht, aviviert, trocknet, gegebenenfalls vernetzt und anschließend die Fila-mente als Garn einzeln aufwickelt oder zum Kabel vereinigt und in Stapel schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass man in Stufe a) eine Lösung mit einem Cuoxam DP der Cellulose > 450 herstellt, diese Lösung in Stufe b) und c) mit einer Dehngeschwindigkeit
Figure imgf000013_0001
verformt und dass die Avivageflotte in Stufe d) gegebe- nenfalls gleichzeitig ein Vernetzungsmittel enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehngeschwindigkeit im Düsenkanal der Beziehung i 2
PL ' CCell. , lJE ' L genügt, worin Tι0 der Feinheit der Faser/Filament in dtex, va der Abzugsgeschwindig-keit in m/min, p der Dichte der Spinnlösung in g/cm3, cCeιι. der Cellulosekonzentration der Lösung in %, 1 der Länge des Düsenkanals in cm und DE bzw. DA dem Durchmesser des Spinnkapillareneintritts bzw. -austritts entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehngeschwindigkeit zwischen Spinnkapillarenaustritt und Fällbadeintritt der Beziehung
sa = 19,M0-5 Tw ' Va . elasr~x
PL - CCell. - DA - a genügt, worin a der Länge des Verzugsweges in cm und SV dem Spinnverzug, d.h. dem Verhältnis von Abzugs- und Spritzge- schwindigkeit entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erspinnen von Fasern die Dehngeschwindigkeit έD a vorzugsweise im Bereich 4 - 40 s"1 liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erspinnen von Filamentgarnen die Dehngeschwindigkeit εD vorzugsweise im Bereich 40 - 120 s"1 liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Avivageflotte gleichzeitig ein bi- oder polyfunktio- nelles Vernetzungsmittel vom Dialdehydtyp, vor-zugsweise Glyoxal und/oder seine Abkömmlinge enthält und der pH-Wert der Avivageflotte einen Wert < 9 aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzungsmittel ein Addukt aus Glyoxal und Natri- u bisulfit ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Nachbe-handlungsflotten über Dosiereinheiten, bestehend aus Düsen und mit hoher Frequenz laufender Membrankolbenpumpen, als feinverteilten Nebel auf die Fadenschar aufträgt und gegebenenfalls über ein Walzenwerk einen mögli- chen Überschuss definiert abpresst.
9. Verfahren nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Vernetzungsmittel bzw. die Vernetzermittelhal- tige Avivage über eine Einheit bestehend aus Präzisionspum- pe (n) und Dosierstift (en) aufträgt.
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