Cellulosefasern und-formkörper werden vorwiegend nach dem bekannten Viskoseverfahren hergestellt. We- gen der mit diesem Verfahren verbundenen hohen Um- weltbelastung und der erheblichen Investitionskosten werden jedoch schon seit etlichen Jahren weltweit er- hebliche Anstrengungen unternommen, das Viskosever- fahren durch alternative Verfahren zu ersetzen.

Eine bekannte Möglichkeit zur Herstellung von Form-

körpern aus Regeneratcellulose besteht im Ausfällen einer Lösung von Cellulosecarbamat (EP-A 57 105, EP-A 178 292), das durch Umsetzung von Cellulose mit Harn- stoff bei thermischer Spaltung des Harnstoffs in Iso- cyansäure gebildet wird. Cellulosecarbamat ist in kalter verdünnter Natronlauge löslich und kann in er- wärmter Natronlauge wieder zu Cellulose regeneriert werden.

Ein anderes Verfahren, nach dem u. a. die bekannte "Lyocell"-Faser hergestellt wird, besteht im Ausfäl- len einer Lösung von Cellulose in einem System aus N- Methylmorpholin-N-Oxid (NMMNO) und Wasser (US 3,767, 756, DE 28 30 685), wobei die Lösung über einen Luftspalt in ein wässriges Fällbad extrudiert wird.

Das Verfahren hat jedoch gegenüber dem Viskoseverfah- ren den Nachteil einer relativ geringen Variabilität der Produkteigenschaften. Während mit dem Viskosever- fahren Festigkeiten der Fasern von 15 bis 60 cN/tex erreichbar sind, liegen beim NMMNO-Verfahren die Fes- tigkeiten in einem relativ engen Bereich zwischen 30 bis 45 cN/tex. Damit ist der Einsatzbereich derarti- ger Fasern stark eingeschränkt, weil für den textilen Bereich Fasern mit niedrigerer Festigkeit, die auch eine niedrigere Neigung zur Fibrillierung aufweisen, bevorzugt werden, und für technische Anwendungen häu- fig höhere Festigkeiten erwünscht sind (z. B. für Rei- fencord).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein vom Viskoseverfahren unabhängiges Verfahren zur Her- stellung hochfester Cellulosefasern und-formkörper bereitzustellen. Eine weitere verfahrensseitige Auf- gabe besteht darin, dass das vorzuschlagende Verfah- ren den Ansprüchen hinsichtlich geringer Investiti- ons-und Produktionskosten und geringer Umweltbelas-

tung genügt.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merk- malen des Anspruchs 1 sowie die Fasern oder andere Formkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Fasern und anderen Formkörpern bereitgestellt, bei dem eine lyotrope Lösung von Cellulosecarbamat in N-Methylmorpholin-N-Oxid (NMMNO) mittels Extrusion aus mindestens einer Düse über einen Luftspalt in ein Fällbad verformt wird.

Überraschenderweise zeigt es sich nämlich, dass auch Cellulosecarbamat in NMMNO löslich ist und die Lösung zu Fasern versponnen bzw. zu anderen Formkörpern ver- formt werden kann. Gegenüber dem herkömmlichen NMMNO- Verfahren zeigen sich dabei zwei vorteilhafte Unter- schiede : 1. Die Viskosität der herkömmlichen Lösungen steigt mit zunehmendem Gehalt an Cellulose bzw. Cellulo- secarbamat stark an. Eine zu hohe Viskosität be- einträchtigt jedoch die Spinnfähigkeit der Lö- sung. Die Grenze der Spinnfähigkeit liegt daher bei der herkömmlichen Celluloselösung bei einem Gehalt von maximal 15%. Dagegen liegt diese Gren- ze bei Cellulosecarbamat in NMMNO bei etwa 30%.

Lösungen mit einem Gehalt an Cellulosecarbamat von 25% sind noch problemlos verspinnbar. Die hö- here Konzentration der Lösung bedingt einen ge- ringeren Einsatz an Lösungsmittel und damit einen geringeren Aufwand bei der Aufarbeitung des Fäll- bades zur Rückgewinnung des NMMNO und führt so zu

einer deutlichen Kostensenkung.

2. Lösungen mit einem Cellulosecarbamatgehalt von über 20% zeigen überraschend ein lyotropes Ver- halten, d. h. das Cellulosecarbamat liegt in einem flüssigkristallinen Zustand vor, wie aus polari- sationsmikroskopischen Aufnahmen ersichtlich ist.

Daraus ergibt sich die äußerst vorteilhafte An- wendung, dass die Moleküle beim Verspinnen infol- ge der Scherung im Düsenkanal nahezu perfekt in Faserrichtung ausgerichtet werden, die Fasern so- mit eine außerordentlich hohe Orientierung und damit eine sehr hohe Festigkeit besitzen.

Variationen des Orientierungsgrades sind durch Verän- derung des L/D-Verhältnisses (Verhältnis Län- ge/Durchmesser des Düsenkanals) und des Abzugsver- hältnisses (Verhältnis Abzugsgeschwindigkeit/Düsen- austrittsgeschwindigkeit) erreichbar. Vorzugsweise werden L/D-Verhältnisse von 1 bis 20 und Abzugsver- hältnisse von vorzugsweise 5 bis 200 verwendet. Die Breite des Luftspaltes zwischen Düse und Fällbad be- trägt vorzugsweise 5 bis 250 mm, besonders bevorzugt 10 bis 150 mm.

Vorzugsweise wird die lyotrope Lösung durch Quellen des Cellulosecarbamats in einer 50% igen Lösung von NMMNO in Wasser und anschließendem Entzug des Wassers bis auf ein Verhältnis von NMMNO zu Wasser zwischen 80 : 20 und 90 : 10, besonders bevorzugt 87 : 13, herge- stellt. Das Verspinnen erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 80 bis 110° C, besonders bevorzugt im Bereich von 85 bis 95° C.

Das Fällbad besteht vorzugsweise aus einer Lösung von NMMNO in Wasser mit einem NMMNO-Anteil von 0,5 bis 25

Gew. -%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew. -%, jeweils bezogen auf die Fällbadlösung.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante des Ver- fahrens wird das Cellulosecarbamat in einem Regene- rierungsbad zu Cellulose regeneriert.

Besonders bevorzugt wird das Cellulosecarbamat in ei- nem Regenerierungsbad aus 0,3 bis 1 Gew. -% Natron- hydroxid in Wasser bei einer Temperatur von 60 bis 95° C zu Cellulose regeneriert.

Erfindungsgemäß werden ebenso Fasern und andere Form- körper aus Cellulosecarbamat und/oder regenerierter Cellulose bereitgestellt, die eine Festigkeit von mindestens 60 cN/tex aufweisen. Vorzugsweise sind die Fasern und andere Formkörper nach dem zuvor beschrie- benen Verfahren herstellbar.

Anhand der nachfolgenden Figur und Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf diese speziellen Ausführungsformen einschränken zu wollen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfin- dungsgemäßen Verfahrensablaufs.

Der prinzipielle Ablauf des Verfahrens ist in Figur 1 dargestellt. Hierbei wird die Spinnlösung 1 über eine Spinnpumpe 2 mittels eines Düsenbalkens 3, der eine Vielzahl von Düsen enthält, in ein Fällbad 4 extru- diert. Das Spinnen erfolgt dabei senkrecht von oben nach unten über den Luftspalt in das Fällbad. Über Umlenkrollen 5 werden die Fasern in waagrechter Rich- tung abgezogen.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel nach dem Stand der Technik) Eine Spinnlösung von 9,5% Cellulose in NMMO- Monohydrat mit 0,5 Masser-% Propylgallat als Stabili- sierungsmittel wurde auf einer Laborspinnanlage mit einer 40-Lochdüse bei einer Temperatur von 90° C ver- sponnen, wobei als Spinnbad (Fällbad) eine 10%-ige Lösung von NMMO in Wasser verwendet wurde. Die Fila- mentgarne hatten eine Festigkeit von 35 cN/tex und eine Dehnung von 9% bei einem Titer von 8.0 tex.

Beispiel 2 250 g Cellulosecarbamat (3% Stickstoffgehalt, Cuoxam- DP 300) wurden in einem Kneter mit 1305 g einer 50 %-igen wässrigen NMMO-Lösung versetzt, diese Lö- sung durch Abzug des überschüssigen Wassers unter ei- nem Vakuum von 80 mbar bis zum NNMO-Monohydrat auf- konzentriert und dabei das Cellulosecarbamat aufge- löst. Die Spinnlösung hatte einen Cellulosegehalt von 25 Masse-%. Diese Spinnlösung wurde auf einer La- borspinnanlage mit einer 40-Lochdüse bei einer Tempe- ratur von 100° C versponnen, wobei als Spinnbad (Fällbad) eine 10 %-ige Lösung von NMMO in Wasser verwendet wurde. Die Filamentgarne hatten eine Fes- tigkeit von 65 cN/tex und eine Dehnung von 6 % bei einem Titer von 8.1 tex.

Beispiel 3 250 g Cellulosecarbamat (3 % Stickstoffgehalt, Cuo- xam-DP 300) wurden in einem Kneter mit 1305 g einer 50 %-igen wässrigen NMMO-Lösung versetzt, diese Lö- sung durch Abzug des überschüssigen Wassers unter ei- nem Vakuum von 80 mbar bis zum NNMO-Monohydrat auf-

konzentriert und dabei das Cellulosecarbamat aufge- löst. Die Spinnlösung hatte einen Cellulosegehalt von 25 Masse-%. Diese Spinnlösung wurde auf einer La- borspinnanlage mit einer 40-Lochdüse bei einer Tempe- ratur von 100° C versponnen, wobei als Spinnbad (Fällbad) eine 10 %-ige Lösung von NMMO in Wasser verwendet wurde. Die initialfeuchten Fäden wurden ei- ner Nachbehandlung in 0,5 %-iger NaOH-Lösung unterzo- gen. Die Filamentgarne hatten eine Festigkeit von 69 cN/tex und eine Dehnung von 4,5 % bei einem Titer von 7,6 tex.