DE19507990A1 - Regenerated cellulose mouldings, esp. fibre or foil - Google Patents

Regenerated cellulose mouldings, esp. fibre or foil

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DE19507990A1 DE1995107990 DE19507990A DE19507990A1 DE 19507990 A1 DE19507990 A1 DE 19507990A1 DE 1995107990 DE1995107990 DE 1995107990 DE 19507990 A DE19507990 A DE 19507990A DE 19507990 A1 DE19507990 A1 DE 19507990A1
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Abstract

Mouldings, esp. fibres and foil, are made from cellulose regenerated by the amine oxide process, contg. 0.02-30 wt.% polyalkyleneimine deriv. (PAI) of formula -(C(R)H-CH2-N(R'))m- (I); m = 20-20000; R = H or Me; R' = H or a gp. of formula (a)-(f) which is linked to at least one nitrogen atom on another molecule of the PAI; R'' = 2-13 C alkylene or arylene; R''' = polyethylenediol; R'''' = H or alkyl; X = a single bond or CH2; n = 2-4; and o = at least 2. Also claimed is the prodn. of these mouldings by the dry-wet extrusion technique.

Description

Die Erfindung betrifft Formkörper, insbesondere Fasern oder Folien, aus nach dem Aminoxid-Verfahren regenerierter Cellulose, der 0,02 bis 30 Masse-% eines Polyalkyleniminderivats der FormelThe invention relates to moldings, in particular fibers or Films made from cellulose regenerated by the amine oxide process, the 0.02 to 30 mass% of a polyalkyleneimine derivative of the formula

enthält, in der m eine ganze Zahl in dem Bereich von 20 bis 20 000 ist, R Wasserstoff oder Methyl und R′ Wasserstoff oder eine noch an wenigstens ein Stickstoffatom eines anderen Moleküls des Poly­ alkyleniminderivats gebundene Gruppe bedeuten, nach Patent . . . (Patentanmeldung Nr. 195 01 290.9-44). Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieser Formkörper.contains, in which m is an integer in the range of 20 to 20,000 is, R is hydrogen or methyl and R 'is hydrogen or one more to at least one nitrogen atom of another molecule of the poly alkylene imine derivative group mean, according to patent. . . (Patent application No. 195 01 290.9-44). The invention also relates a process for producing these moldings.

In der Anmeldung des Hauptpatents . . . (Patentanmeldung Nr. 195 01 290.9-44) wurde vorgeschlagen, das in dem ausgefällten Cellulose-Formkörper enthaltene Polyethyleniminderivat mit Di- oder Polyisocyanaten zu vernetzen, um textilphysikalische Eigen­ schaften, insbesondere die Naßscheuerbeständigkeit zu verbessern. Dabei hat sich gezeigt, daß im Vergleich zu nach dem gleichen Verfahren erhaltenen Cellulose-Formkörpern ohne vernetztes Poly­ ethyleniminderivat eine Steigerung der Naßscheuerbeständigkeit auf etwa das 50- bis 300fache erreicht werden kann.In the registration of the main patent. . . (Patent application no. 195 01 290.9-44) it was suggested that in the precipitated Cellulose moldings contain polyethyleneimine derivative with di- or Crosslinking polyisocyanates to create textile-specific properties , especially to improve the wet scrub resistance. It has been shown that compared to the same Process obtained cellulose moldings without crosslinked poly ethyleneimine derivative an increase in wet scrub resistance can be achieved to about 50 to 300 times.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaf­ fung eines Formkörpers, insbesondere von Fasern und Filamenten, aus regenerierter Cellulose mit verbesserter Naßscheuerbeständig­ keit, der darüber hinaus auch einen guten Weißgrad aufweist.The object of the present invention is the sheep  treatment of a shaped body, in particular fibers and filaments, Made from regenerated cellulose with improved wet scrub resistance that also has a good degree of whiteness.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Formkörper er­ findungsgemäß dadurch gelöst, daß R′ eine Gruppe der FormelThis task is he in the molding mentioned solved according to the invention in that R 'is a group of the formula

ist, worin n eine ganze Zahl 2, vorzugsweise eine ganze Zahl von 2 bis 6, R′′′ Polyethylendiol mit einem Polymerisationsgrad von 2 bis 100, R′′′′ Wasserstoff oder Alkyl, vorzugsweise Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoff­ atomen und X eine Einfachbindung oder Methylen bedeuten. Cellulose-Form­ körper mit dem erfindungsgemäß vernetzten Polyalkylenimin­ derivat zeigen eine erhebliche Steigerung der Naßscheuerbeständig­ keit im Vergleich zu in gleicher Weise hergestellten Cellulose-Form­ körpern ohne vernetztes Polyalkylenimin. Dabei steigt die Naß­ scheuerbeständigkeit je nach Art des verwendeten Vernetzungsmit­ tels und seiner Konzentration beispielsweise auf das 16 bis 70fache der Naßscheuerbeständigkeit des Cellulose-Formkörpers ohne vernetztes Polyalkylenimin. Infolge der Vernetzung nimmt die Ver­ sprödung des Cellulose-Formkörpers zu; sie bleibt aber in einem tolerierbaren Bereich.where n is an integer 2, preferably an integer from 2 to 6, R '' 'polyethylene diol with a degree of polymerization from 2 to 100, R ′ ′ ′ ′ hydrogen or alkyl, preferably alkyl with 1 to 10 carbon atoms, in particular 1 to 4 carbon atoms and X represent a single bond or methylene. Cellulose form body with the polyalkyleneimine crosslinked according to the invention derivative show a significant increase in wet scrub resistance speed compared to cellulose form produced in the same way bodies without cross-linked polyalkyleneimine. The wetness increases abrasion resistance depending on the type of crosslinking agent used and its concentration, for example, 16 to 70 times the wet scrub resistance of the cellulose molded body without cross-linked polyalkyleneimine. As a result of the networking, the Ver brittleness of the cellulose molded body; but it remains in one tolerable range.

Besonders geeignete Cellulose-Formkörper, insbesondere Fasern, erhält man, wenn die vernetzende Gruppe R′ 1,3-Dimethylenpropylen­ harnstoff (obige Formel (V) mit n = 3) oder 1,3-Dimethylethylen- 4,5-diyl-harnstoff (obige Formel (IV) mit X = Einfachbindung und R′′′′ = -CH₃) ist.Particularly suitable cellulose moldings, in particular fibers, is obtained when the crosslinking group R '1,3-dimethylene propylene urea (formula (V) above with n = 3) or 1,3-dimethylethylene  4,5-diylurea (formula (IV) above with X = single bond and R '' '' = -CH₃).

Die Aufgabe wird verfahrensmäßig gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach dem Trocken-Naßextrusions­ verfahren durch Bilden einer Polymerlösung aus 5 bis 25 Masse-% Cellulose, 85 bis 65 Masse-% eines tertiären Aminoxids, vorzugs­ weise N-Methylmorpholin-N-oxid, 8 bis 16 Masse-% eines Nicht­ lösungsmittels für Cellulose, vorzugsweise Wasser, und 0,02 bis 30 Masse-% Polyethylenimin, Verformen dieser Polymerlösung durch Pressen der Lösung durch Formdüsen, Verziehen in einem Luftspalt zwischen dem Düsenkanalaustritt und dem Fällbadeintritt, Ausfällen des Polyethylenimin enthaltenden Cellulose-Formkörpers, Nachbe­ handeln und Trocknen, wobei dieses Verfahren erfindungsgemäß da­ durch gekennzeichnet ist, daß man den Polyalkylenimin enthalten­ den Cellulose-Formkörper in Gegenwart von Wasser mit einem mit den Iminogruppen des Polyalkylenimins reagierenden Mittel aus der Gruppe mit den FormelnThe task is solved procedurally by a procedure for the production of a shaped body after dry-wet extrusion process by forming a polymer solution from 5 to 25 mass% Cellulose, 85 to 65 mass% of a tertiary amine oxide, preferred wise N-methylmorpholine-N-oxide, 8 to 16 mass% of a non solvent for cellulose, preferably water, and 0.02 to 30% by mass of polyethyleneimine, deforming this polymer solution Pressing the solution through molding nozzles, warping in an air gap between the nozzle channel outlet and the precipitation bath inlet, failures of the cellulose molded body containing polyethyleneimine, Nachbe act and dry, this method according to the invention is characterized in that the polyalkyleneimine is included the cellulose molded body in the presence of water with a the imino groups of the polyalkyleneimine reacting agents from the Group with the formulas

in denen n, R′′′, R′′′′ und X die oben angegebene Bedeutung haben und R° Wasserstoff oder Methyl bedeutet, behandelt und durch Erhitzen auf eine Temperatur in dem Bereich von 95 bis 125°C in Gegenwart eines Katalysators das Polyalkylenimin vernetzt. Die Behandlung und Vernetzung erfolgt vorzugsweise zwischen der Ausfällung des Cellulose-Formkörpers und der endgültigen Trocknung. So kann die Behandlung in einen Avivagebad durchgeführt werden, das das Ver­ netzungsmittel und den Katalysator enthält. Der Behandlungszeit­ raum kann in dem Bereich von 0,5 bis 30 Minuten liegen. Der Ver­ netzungsdauer bei der erhöhten Temperatur liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1 bis 3 Minuten.in which n, R '' ', R' '' 'and X have the meaning given above and R ° means hydrogen or methyl, treated and by heating to a temperature in the range of 95 to 125 ° C in the presence a catalyst crosslinks the polyalkyleneimine. The treatment and crosslinking preferably takes place between the precipitation of the  Cellulose molded body and the final drying. So it can Treatment to be carried out in an aviva bath, which ver wetting agent and the catalyst contains. The treatment time space can range from 0.5 to 30 minutes. The Ver wetting time at the elevated temperature is preferably in the range of 1 to 3 minutes.

Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erhitzt man den Polyalkylenimin enthaltenden Cellulose-Form­ körper auf eine Temperatur in dem Bereich von 100 bis 110°C. Im Vergleich zur Umsetzung cellulosischer OH-Gruppen mit Methylol­ gruppen enthaltenden Verbindungen kann die erfindungsgemäße Ver­ netzung bei tieferer Reaktionstemperatur durchgeführt werden, und es ergibt sich eine geringere Versprödung der Cellulosefaser.According to the preferred embodiment of the invention The process is heated to the cellulose form containing polyalkyleneimine body to a temperature in the range of 100 to 110 ° C. Compared to the implementation of cellulosic OH groups with methylol Group-containing compounds, the Ver be carried out at a lower reaction temperature, and there is less embrittlement of the cellulose fiber.

Zweckmäßig setzt man als Katalysatoren sauer wirkende Salze der Metalle der 2. und/oder 3. Haupt- bzw. Nebengruppe des Periodi­ schen Systems ein. Geeignete Salze sind Magnesiumsulfat, Zinksulfat, Aluminiumsulfat, Magnesiumchlorid und Magnesiumacetat.It is advisable to use acidic salts as catalysts the metals of the 2nd and / or 3rd main or subgroup of the Periodi system. Suitable salts are magnesium sulfate, zinc sulfate, Aluminum sulfate, magnesium chloride and magnesium acetate.

Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele und das Vergleichsbeispiel näher erläutert.The invention will now be illustrated by the following examples and the Comparative example explained in more detail.

Beispiel 1example 1

In einen beheizbaren Rührbehälter werden kontinuierlich N-Methylmorpholin-N-oxid-Monohydrat (NMMNO-MH), das 0,163% Poly­ ethylenimin (Molmasse 50 000) enthält, und enzymatisch aktivier­ te Cellulose (Eukalyptuszellstoff, Cuoxam-DP 540) mit einem Wasser­ gehalt von 50% im Verhältnis 3,1 : 1 eindosiert, gemischt und auf 85°C temperiert. Über eine Dickstoffpumpe gelangt die Mischung kon­ tinuierlich in einen Extruder mit Vakuumentgasung. Nach dem Ver­ dampfen von 12,2% Wasser und vollständiger Entgasung entsteht eine homogene hellgelbe Spinnlösung der Zusammensetzung 13,86% Cellulose, 0,14% Polyethylenimin, 76,6% NMMNO und 9,4% Wasser mit einem Brechungsindex von 1,4866 bei 50°C. In a heated stirred tank are continuously N-methylmorpholine-N-oxide monohydrate (NMMNO-MH), the 0.163% poly contains ethyleneimine (molecular weight 50,000), and enzymatically activated te cellulose (eucalyptus pulp, Cuoxam-DP 540) with a water content of 50% in a ratio of 3.1: 1, mixed and opened 85 ° C tempered. The mixture passes through a thick matter pump into an extruder with vacuum degassing. After ver vapor of 12.2% water and complete degassing a homogeneous light yellow spinning solution with the composition 13.86% Cellulose, 0.14% polyethyleneimine, 76.6% NMMNO and 9.4% water with a refractive index of 1.4866 at 50 ° C.  

Die Polymerlösung passiert mit einem Volumenstrom von 116 ml/min ein Filter, wird über eine Spinnpumpe einer Spinn­ düse mit 1200 Kapillaren (D = 60 µm, L/D = 1) zugeführt, zu Fäden verformt, in einem Luftspalt von 6 mm Breite im Verhältnis 1 : 2,9 verzogen und in wäßriger NMMNO-Lösung als Cellulose/PEI-Mi­ schung ausgefällt. Der multifile Faden wird von einem Spinn­ trichter erfaßt und transportiert, mit 70 m/min über eine Galette abgezogen und zur Entfernung des NMMNO gewaschen.The polymer solution passes with a volume flow of 116 ml / min a filter, a spinning pump uses a spinning pump nozzle with 1200 capillaries (D = 60 µm, L / D = 1) Threads deformed in an air gap of 6 mm in width 1: 2.9 warped and in aqueous NMMNO solution as cellulose / PEI-Mi failed. The multifilament thread is from a spider funnel captured and transported at 70 m / min via a godet stripped and washed to remove the NMMNO.

Der Faden wird in Stapel geschnitten; die Fasern werden ge­ bleicht, in einem Bad, das 10 g/l Glyoxal, 1 g/l Magnesiumsulfat und Avivage enthält, während 2 Minuten behandelt, abgepreßt und anschließend bei 100 bis 110°C getrocknet und vernetzt. Die Fa­ sern hatten eine Feinheit von 1,7 dtex. Die Naßscheuerbeständig­ keit und die Schlingenreißkraft sind in der Tabelle angegeben. Die Naßscheuerbeständigkeit wurde nach der Methode von K.P.Mieck u. a. bestimmt, vergl. Lenzinger Berichte, 74 (1994) 9, S. 61-68. Die Schlingenreißkraft dient als Maß der Versprödung und sollte 6 cN/tex nicht unterschreiten.The thread is cut in stacks; the fibers are ge bleaches in a bath containing 10 g / l glyoxal, 1 g / l magnesium sulfate and Avivage contains, squeezed and treated for 2 minutes then dried at 100 to 110 ° C and crosslinked. The company serums had a fineness of 1.7 dtex. The wet scrub resistant speed and loop tearing force are given in the table. The wet scrub resistance was determined according to the method of K.P. Mieck u. a. determined, see Lenzinger reports, 74 (1994) 9, pp. 61-68. The loop tearing force serves as a measure of embrittlement and should Do not fall below 6 cN / tex.

Beispiele 2 bis 6Examples 2 to 6

Es wurde analog Beispiel 1 gearbeitet, jedoch mit anderen Vernetzungsmitteln und anderen Vernetzungsmittelkonzentrationen. Ebenso wurde der Katalysator und die Katalysatorkonzentration variiert. Die entsprechenden Werte sind ebenfalls in der Tabelle angegeben.The procedure was analogous to Example 1, but with others Crosslinking agents and other crosslinking agent concentrations. Likewise, the catalyst and the catalyst concentration varies. The corresponding values are also in the table specified.

VergleichsbeispielComparative example

Es wurde in der gleichen Weise wird in Beispiel 1 gearbeitet. Das Avivagebad enthielt jedoch kein Vernetzungsmittel. Die ermit­ telten Fasereigenschaften sind ebenfalls in der Tabelle angegeben. The procedure was the same as in Example 1. However, the aviva bath contained no crosslinking agent. The mitit The fiber properties are also given in the table.  

Tabelle table

Claims (6)

1. Formkörper, insbesondere Faser oder Folie, aus nach dem Aminoxid-Verfahren regenerierter Cellulose, die 0,02 bis 30 Masse-% eines Polyalkyleniminderivats der Formel enthält, in der m eine ganze Zahl in dem Bereich von 20 bis 20 000 ist, R Wasserstoff oder Methyl und R′ Wasserstoff oder eine noch an wenigstens ein Stickstoffatom eines anderen Moleküls des Poly­ alkyleniminderivats gebundene Gruppe bedeuten, nach Patent . . . (Patentanmeldung Nr. 195 01 290.9-44), dadurch gekennzeichnet, daß R′ eine Gruppe der Formel ist, worin n eine ganze Zahl 2, R′′′ Polyethylendiol, R′′′′ Wasser­ stoff oder Alkyl und X eine Einfachbindung oder Methylen bedeuten.1. Shaped body, in particular fiber or film, from cellulose regenerated by the amine oxide process, the 0.02 to 30% by mass of a polyalkyleneimine derivative of the formula contains, in which m is an integer in the range from 20 to 20,000, R is hydrogen or methyl and R 'is hydrogen or a group bonded to at least one nitrogen atom of another molecule of the polyalkyleneimine derivative, according to the patent. . . (Patent Application No. 195 01 290.9-44), characterized in that R 'is a group of the formula is where n is an integer 2, R '''polyethylene diol, R''''hydrogen or alkyl and X is a single bond or methylene. 2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R′ die Gruppe ist. 2. Shaped body according to claim 1, characterized in that R 'the group is. 3. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R′ die Gruppe ist.3. Shaped body according to claim 1, characterized in that R 'the group is. 4. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3 nach dem Trocken-Naßextrusionsverfahren durch Bilden einer Polymerlösung aus 5 bis 25 Masse-% Cellulose, 85 bis 65 Masse-% eines tertiären Aminoxids, vorzugsweise N-Methylmorpho­ lin-N-oxid, 8 bis 16 Masse-% eines Nichtlösungsmittels für Cellu­ lose, vorzugsweise Wasser, und 0,02 bis 30 Masse-% Polyethylenimin, Verformen dieser Polymerlösung durch Pressen der Lösung durch Form­ düsen, Verziehen in einem Luftspalt zwischen dem Düsenaustritt und dem Fällbadeintritt, Ausfällen des Polyethylenimin enthaltenden Cellulose-Formkörpers, Nachbehandeln und Trocknen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man den Polyalkylenimin enthaltenden Cellulose-Form­ körper in Gegenwart von Wasser mit einem mit den Iminogruppen des Polyalkylenimins reagierenden Mittel aus der Gruppe mit den Formeln in denen n, R′′′, R′′′′ und X die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben und R° Wasserstoff oder Methyl bedeutet, behandelt und durch Erhitzen auf eine Temperatur in dem Bereich von 95 bis 125°C in Gegenwart eines Katalysators das Polyalkylenimin vernetzt.4. A process for producing a shaped body according to any one of claims 1 to 3 by the dry-wet extrusion process by forming a polymer solution of 5 to 25% by mass of cellulose, 85 to 65% by mass of a tertiary amine oxide, preferably N-methylmorpholine-N- oxide, 8 to 16% by mass of a non-solvent for cellulose, preferably water, and 0.02 to 30% by mass of polyethyleneimine, deforming this polymer solution by pressing the solution through die nozzles, warping in an air gap between the nozzle outlet and the precipitation bath inlet, Precipitation of the cellulose molded body containing polyethyleneimine, aftertreatment and drying, characterized in that the cellulose molded body containing polyalkyleneimine in the presence of water with a reagent from the group with the formulas reacting with the imino groups of the polyalkyleneimine in which n, R ''',R''''and X have the meaning given in claim 1 and R ° is hydrogen or methyl, treated and by heating to a temperature in the range from 95 to 125 ° C in the presence of a Catalyst cross-links the polyalkyleneimine. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Polyethylenimin enthaltenden Cellulose-Formkörper auf eine Temperatur in dem Bereich von 100 bis 110°C erhitzt.5. The method according to claim 4, characterized in that the cellulose molded body containing polyethyleneimine heated to a temperature in the range of 100 to 110 ° C. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vernetzung in Gegenwart von Magnesiumsalzen als Katalysator durchführt.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that that the crosslinking in the presence of magnesium salts as Performs catalyst.
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