EP2619251A1 - Thermoplastic lignin for producing carbon fibers - Google Patents

Abstract

The invention relates to a fusible lignin comprising a glass transition temperature as determined by dynamic differential calorimetry (DSC) in the range from 90 to 160 °C, a molar mass distribution as determined by gel permeation chromatography (GPC) having a dispersivity of less than 28, an ash content of less than 1 wt %, and a proportion of volatile components of no more than 1 wt %. The invention further relates to a precursor fiber based on the fusible lignin according to the invention, and to a method for producing same. The invention ultimately relates to a method for producing a carbon fiber from the precursor fiber according to the invention.

Description

Thermoplastisches Lignin zur Herstellung von Kohlenstofffasern  Thermoplastic lignin for the production of carbon fibers

Beschreibung: Description:

Die Erfindung betrifft ein thermoplastisches, schmelzbares Lignin, welches für die Herstellung von Kohlenstofffasern geeignet ist. The invention relates to a thermoplastic, fusible lignin, which is suitable for the production of carbon fibers.

Lignin gilt nach Cellulose als das zweithäufigste Polymer aus der Gruppe der nachwachsenden Rohstoffe. Lignin fällt in großen Mengen in der Papier- und Pulpe-Industrie an. Dabei fällt Lignin als Nebenprodukt bei Prozessen an, bei denen industriell Cellulose aus Ligno-Cellulose Materialien isoliert wird. Lignin is the second most popular polymer in the group of renewable raw materials after cellulose. Lignin accumulates in large quantities in the paper and pulp industry. Lignin is a by-product of processes that industrially isolate cellulose from lignocellulosic materials.

Die Lignine, die in der Natur auftreten und die chemisch an Cellulose gebunden sind, werden in der Regel als "Proto-Lignine" bezeichnet. Bei diesen Proto- Ligninen handelt es sich um komplexe Substanzen mit einer uneinheitlichen Polymerstruktur aus sich wiederholenden Grundbausteinen wie Cumaryl-, Sinapyl- und Coniferylalkohol. Die Methode, über die das Lignin von der Cellulose abgetrennt und insbesondere die Methode, über die das Lignin zurückgewonnen wird, beeinflusst die Struktur des Lignins. In der Literatur und auch im The lignins, which occur in nature and are chemically bound to cellulose, are usually referred to as "proto-lignins". These proto-lignins are complex substances with a nonuniform polymer structure consisting of repeating basic building blocks such as cumaryl, sinapyl and coniferyl alcohol. The method by which the lignin is separated from the cellulose, and in particular the method by which the lignin is recovered, influences the structure of the lignin. In the literature and also in the

Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung wird daher als Lignin nicht das natürlich vorkommende Proto-Lignin, sondern das nach dem In connection with the present application is therefore as lignin not the naturally occurring proto-lignin, but after the

Rückgewinnungsprozess erhaltene Lignin verstanden, welches auch als technisches Lignin bezeichnet wird. Recovering process obtained lignin understood, which is also referred to as technical lignin.

Aus Ausgangsmaterialien kommen Nadelhölzer (Softwood), wie z.B. Kiefer, Lärche, Fichte, Pinie usw., oder Laubhölzer (Hardwood), wie z.B. Weide, Pappel Linde, Buche, Eiche, Esche, Eukalyptus, usw., aber auch Einjahrespflanzen, wie z.B. Stroh oder Bagasse, in Frage. Zur Isolierung der Cellulosefasern aus diesen Ligno-Cellulose-Materialien werden die Ligno-Cellulose-Materialien einer From raw materials come softwoods (softwood), such as pine, larch, spruce, pine, etc., or hardwoods, such as willow, poplar Lime, beech, oak, ash, eucalyptus, etc., but also annual plants, such as straw or bagasse in question. To isolate the cellulose fibers from these lignocellulosic materials, the lignocellulosic materials of a

Behandlung unterzogen, bei der das Lignin soweit in Lösung gebracht wird, dass aus der entstehenden wässrigen Aufschlämmung die Cellulosefasern isoliert werden können. Das gelöste Lignin verbleibt in Lösung. Treatment in which the lignin is brought into solution so far that from the resulting aqueous slurry, the cellulose fibers can be isolated. The dissolved lignin remains in solution.

In etwa 80 Prozent der technischen Zellstoffaufbereitung erfolgt der Aufschluss über das so genannte Sulfatverfahren, auch bekannt als Kraft-Prozess. Dabei erfolgt der Ligninabbau durch Hydrogensulfidionen (HS^") in basischem Milieu bei etwa pH 13 durch den Einsatz von Natriumsulfid (Na₂S) und Natriumhydroxid (NaOH) bzw. Natronlauge. Der Prozess dauert etwa zwei Stunden bei In about 80 percent of the technical pulp processing takes place the digestion via the so-called sulfate process, also known as Kraft process. The lignin degradation takes place by hydrogen sulfide ions (HS ^" ) in a basic medium at about pH 13 through the use of sodium sulfide (Na ₂ S) and sodium hydroxide (NaOH) or sodium hydroxide solution

Temperaturen von etwa 170 °C, allerdings greifen die Ionen auch die Cellulose und die Hemicellulosen an, wodurch nur ein Teilaufschluss möglich ist. Die Ablauge dieses Verfahrens, auch Schwarzlauge (black liquor) genannt, enthält in ihrer Festsubstanz bei der Verwendung von Nadelhölzern etwa 45 % und bei Laubhölzern etwa 38 % des sogenannten Kraft- oder Alkali-Lignins. Temperatures of about 170 ° C, however, the ions also attack the cellulose and the hemicelluloses, whereby only a partial digestion is possible. The waste liquor of this process, also known as black liquor, contains about 45% of its solid substance when using softwoods and about 38% of hardwood or lignin with hardwoods.

Eine Möglichkeit der Gewinnung von Lignin aus der Schwarzlauge des Kraft- Prozesses ist die sogenannte LignoBoost Technologie, bei der Lignin über Ausfällung und Filtrierung aus der Schwarzlauge gewonnen wird. Bei diesem Prozess erfolgt eine Erniedrigung des pH-Wertes zur Fällung des Lignins durch Injektion von CO2. Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der One way of recovering lignin from the black liquor of the Kraft process is the so-called LignoBoost technology, in which lignin is recovered by precipitation and filtration from the black liquor. In this process, the pH is lowered to precipitate the lignin by injecting CO2. Such a method is used, for example, in

WO 2006/031 175 beschrieben. WO 2006/031 175 described.

Weitere Verfahren zur Gewinnung von Lignin aus Ligno-Cellulose-Materialien sind das Soda- (Na₂CO3- 10H₂O) und das Soda/Anthrachinon-Verfahren, bei dem das Anthrachinon als Katalysator für eine bessere Delignifizierung dient. Auch bei diesen Verfahren wird eine Schwarzlauge erhalten, die das zu gewinnende Lignin enthält. Neuere Entwicklungen benutzen organische Lösemittel zum Aufschluss von Biomassen. So arbeitet z.B. das Organosolv-Verfahren mit einem System aus Wasser und Alkohol. Ebenso wird ein sogenanntes "Steam-Explosion"-Verfahren angewandt, bei dem Ligno-Cellulose-Materialien nach einer Vorbehandlung mit z.B. Na₂S0₃, NaHC0₃ und Na₂C0₃ bei hohen Temperaturen im Bereich von 170 bis 250 °C und unter Druck während einer relativ kurzen Zeit mit Heißdampf hydrolytisch gespalten werden, gefolgt von einer explosionsartigen Other processes for recovering lignin from lignocellulosic materials are the soda (Na ₂ CO 3 -10H ₂ O) and the soda / anthraquinone process, in which the anthraquinone serves as a catalyst for better delignification. Also in these processes, a black liquor containing the lignin to be recovered is obtained. Recent developments use organic solvents to digest biomass. For example, the Organosolv process uses a system of water and alcohol. Likewise, a so-called "steam explosion" method is used, wherein the lignocellulosic materials after pretreatment with eg Na ₂ S0 ₃ , NaHC0 ₃ and Na ₂ C0 ₃ at high temperatures in the range of 170 to 250 ° C and below Pressure is hydrolytically split with superheated steam for a relatively short time, followed by an explosive one

Dekomprimierung, um den Aufkochprozess abrupt zu beenden. Decompression to abruptly stop the recharge process.

Eine weitere Alternative stellt der Celluloseaufschluss im Sulfitverfahren dar, bei dem der Ligninabbau durch eine Sulfonierung erfolgt. Als chemisch nicht exakt definiertes Umsetzungsprodukt des Lignins mit schwefliger Säure entsteht Lignosulfonsäure. Calciumsalze der Lignosulfonsäure entstehen beim Aufschluss des Holzes mit Calciumhydrogensulfit-Lösungen. Hier enthält die Ablauge in ihrer Festsubstanz bei der Verwendung von Nadelhölzern etwa 55 % und bei Another alternative is the cellulose digestion in the sulfite process, in which the lignin degradation is carried out by a sulfonation. As a chemically not exactly defined reaction product of lignin with sulfurous acid is formed lignosulfonic acid. Calcium salts of lignosulfonic acid are formed by digesting the wood with calcium hydrogensulfite solutions. Here, the waste liquor contains in its solid substance in the use of coniferous wood about 55% and at

Laubhölzern etwa 42 % in Form von Lignosulfonsäure. Wie erwähnt, entsteht bei diesem Aufschlussverfahren nicht Lignin, sondern Lignosulfonsäure bzw. deren Salz. Hardwoods about 42% in the form of lignosulfonic acid. As mentioned, this leaching process does not produce lignin but lignosulfonic acid or its salt.

Die je nach Aufschlussverfahren erforderlichen Verfahren zur Rückgewinnung und Isolierung des Lignins erforderlichen Prozesse, wie z.B. eine saure Ausfällung aus der Schwarzlauge, hat Einfluss auf die Eigenschaften des erhaltenen Lignins, wie z.B. auf die Reinheit, die strukturelle Einheitlichkeit, das Molekulargewicht oder die Molekulargewichtsverteilung. Generell ist dabei festzustellen, dass nach dem Aufschluss erhaltene Lignine eine ausgeprägte Heterogenität bzgl. ihrer Struktur aufweisen. The processes required to recover and isolate the lignin, depending on the digestion process, such as e.g. an acidic precipitate from the black liquor has an influence on the properties of the lignin obtained, e.g. on the purity, the structural uniformity, the molecular weight or the molecular weight distribution. In general, it should be noted that lignins obtained after digestion have a pronounced heterogeneity with respect to their structure.

Lignin als Nebenprodukt bei der Cellulosegewinnung hat bislang nur begrenzten kommerziellen Nutzen und wird zum größten Teil als Abfall entsorgt oder zur Energiegewinnung verbrannt. Auf verschiedene Weise wird versucht, aus Lignin verwertbare Produkte herzustellen. So beschreibt beispielsweise die US 3 519 581 die Herstellung synthetischer Lignin-Polyisocyanatharze durch Reaktion von Alkali-Ligninen mit organischen Polyisocyanaten. Die US 3 905 926 offenbart Ligninderivate, die polymerisierbare Oxirangruppen enthalten. Die in dieser Schrift offenbarten Ligninderivate können polymerisiert und für verschiedene industrielle Einsatzzwecke verwendet werden. Die DE 100 57 910 A1 beschreibt ein Lignin as a byproduct of cellulose production has had limited commercial benefits so far and is mostly disposed of as waste or incinerated for energy. Various attempts are made to produce usable products from lignin. For example, US 3 519 describes 581 the preparation of synthetic lignin polyisocyanate resins by reaction of alkali lignins with organic polyisocyanates. US 3,905,926 discloses lignin derivatives containing polymerizable oxirane groups. The lignin derivatives disclosed in this document can be polymerized and used for various industrial applications. DE 100 57 910 A1 describes a

Verfahren zur Derivatisierung von technischem Lignin, d.h. von Gemischen Ligninen und Abbauprodukten aus der Ablauge entsprechender Process for the derivatization of technical lignin, i. of mixtures of lignins and degradation products from the waste liquor corresponding

Aufschlussverfahren zur Gewinnung von Cellulose. Gemäß der DE 100 57 910 A1 erfolgt die Derivatisierung durch Umsetzung des technischen Lignins mit einem Spacer mit wenigstens einer funktionellen, nucleophilen Gruppe. Das so erhaltene, veredelte Lignin kann beispielsweise durch Spritzgießen oder Digestion process for the production of cellulose. According to DE 100 57 910 A1, the derivatization is carried out by reacting the technical lignin with a spacer having at least one functional, nucleophilic group. The refined lignin obtained in this way can be obtained, for example, by injection molding or

Extrudieren verarbeitet werden. Extruding be processed.

Es wurde auch versucht, Lignine u.a. für die Herstellung von Fasern und insbesondere von Kohlenstofffasern zu nutzen. In der US 5 344 921 wird beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Lignins beschrieben, welches zu Kohlenstofffasern versponnen werden kann. Das modifizierte Lignin wird durch Umsetzung von Lignin mit einem Phenol zu einem phenolierten Lignin erhalten. Das phenolierte Lignin wird unter einer nicht- oxidierenden Atmosphäre weiter erhitzt, wodurch eine Polykondensation des phenolierten Lignins eintritt, die zu einer Erhöhung der Viskosität der Ligninlösung führt, und ein für ein Verspinnen geeignetes Lignin erhalten wird. Attempts have also been made to lignin u.a. for the production of fibers and in particular of carbon fibers. For example, US Pat. No. 5,344,921 describes a process for producing a modified lignin which can be spun into carbon fibers. The modified lignin is obtained by reacting lignin with a phenol to give a phenolated lignin. The phenolated lignin is further heated under a non-oxidizing atmosphere, whereby polycondensation of the phenolated lignin occurs, resulting in an increase in the viscosity of the lignin solution, and a lignin suitable for spinning is obtained.

Für die Herstellung von Kohlenstofffasern geeignete Lignine bzw. Ligninderivate werden auch in der WO 2010/081775 offenbart. Diese Schrift betrifft Lignins or lignin derivatives which are suitable for the production of carbon fibers are also disclosed in WO 2010/081775. This font concerns

Ligninderivate, bei denen die freien Hydroxylgruppen des Ausgangslignins mit monovalenten und divalenten Resten derivatisiert sind. Das so derivatisierte Lignin lässt sich zu Fasern verspinnen, die über übliche Methoden in Lignin derivatives in which the free hydroxyl groups of the starting lignin are derivatized with monovalent and divalent radicals. The thus derivatized lignin can be spun into fibers which are prepared by conventional methods in

nichtthermoplastische stabilisierte Fasern und in einem weiteren Schritt zu non-thermoplastic stabilized fibers and in a further step to

Kohlenstofffasern karbonisieren lassen. Die US 3 461 082 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffasern, bei dem eine Ligninfaser nach dem Trocken- oder Nassspinnverfahren aus einer Lösung von Alkalilignin, Thiolignin oder Ligninsulfonat unter Zusatz relativ großer Mengen von Polyvinylalkohol, Polyacrylnitril oder Viskose versponnen und anschließend auf eine ausreichend hohe Temperatur oberhalb von 400°C erhitzt wird, so dass eine Graphitisierung der Ligninfaser erfolgt. Carbonize carbon fibers. US Pat. No. 3,461,082 discloses a process for producing carbon fibers in which a lignin fiber is spun by dry or wet spinning from a solution of alkali lignin, thiolignin or lignin sulphonate with the addition of relatively large amounts of polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile or viscose and subsequently to a sufficiently high level Temperature is heated above 400 ° C, so that a graphitization of lignin fiber occurs.

Auch in der DE 2 1 18 488 wird ein Verfahren zur Herstellung von Ligninfasern und von daraus durch Karbonisierung und gegebenenfalls Graphitisierung erhältlichen Kohlenstofffasern offenbart, bei dem die Ligninfasern aus Lösungen versponnen werden. Bei den Spinnlösungen handelt es sich gemäß der DE 2 1 18 488 um wässrige Lösungen von Lignosulfonsäure oder ihrer Salze, die neben der DE 2,118,488 also discloses a process for producing lignin fibers and carbon fibers obtainable therefrom by carbonization and optionally graphitization, in which the lignin fibers are spun from solutions. According to DE 2,118,488, the spinning solutions are aqueous solutions of lignosulphonic acid or its salts, which in addition to the

Ligninkomponente in Anteilen bis 2 Gew.-% hochmolekulare Komponenten enthält, und zwar Polyethylenglykol oder Acrylsäure-Acrylamid mit einem Ligninkomponente in proportions to 2 wt .-% contains high molecular weight components, namely polyethylene glycol or acrylic acid acrylamide with a

Polymerisationsgrad oberhalb von etwa 5.000. Vorzugsweise werden die Degree of polymerization above about 5,000. Preferably, the

Ligninlösungen im Trockenspinnverfahren zu Fasern versponnen. Ligninlösungen in the dry spinning process spun into fibers.

Die US 2008/0317661 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von US 2008/0317661 A1 relates to a process for the production of

Kohlenstofffasern aus einem Nadelholz-Kraft-Lignin. Lignin, welches aus einer ein Nadelholzlignin enthaltenden Schwarzlauge gewonnen wird, wird einer Carbon fibers from a softwood kraft lignin. Lignin, which is obtained from a softwood lignin-containing black liquor, becomes one

Acetylierung unterworfen und es wird ein schmelzbares Ligninacetat erhalten. Das Ligninacetat wird zu einer Ligninfaser extrudiert und die erhaltene Faser anschließend thermisch stabilisiert. Die thermisch stabilisierte Nadelholz- Ligninacetatfaser wird dann einer Karbonisierung unterworfen. Subjected to acetylation and it is obtained a fusible lignin acetate. The lignin acetate is extruded into a lignin fiber and the resulting fiber is subsequently thermally stabilized. The thermally stabilized softwood lignin acetate fiber is then subjected to carbonization.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Fasern und im weiteren zur The known methods for producing fibers and in the further to

Herstellung von Kohlenstofffasern aus Lignin gehen von chemisch modifizierten bzw. derivatisierten Ligninen aus und/oder verwenden Ligninlösungen oder Lösungen der Ligninderivate zur Herstellung von Fasern. Sofern eine Production of carbon fibers from lignin is based on chemically modified or derivatized lignins and / or use lignin solutions or solutions of lignin derivatives for the production of fibers. If one

Fasernherstellung auf Basis von Ligninrohstoffen aus der Schmelze erfolgt, ist die Zugabe von erheblichen Mengen von Additiven oder auch Lösemittelkomponenten erforderlich, um so eine Mischung zu erhalten, die thermoplastisch über eine Schmelze verarbeitbar und fadenbildend ist. Damit sind die bekannten Verfahren jedoch aufwändig in der Prozessführung. Darüber hinaus können die Fiber production based on lignin raw materials from the melt, is the addition of significant amounts of additives or solvent components required so as to obtain a mixture which is melt-processable and thread-forming via a melt. However, the known methods are complicated in terms of process control. In addition, the

Derivatisierungen und/oder die Additive sich nachteilig bei der Stabilisierung der ersponnenen Fasern auf Basis von Ligninrohstoffen und der nachfolgenden Karbonisierung zu Kohlenstofffasern auswirken. Derivatizations and / or the additives adversely affect the stabilization of the spun fibers based on lignin raw materials and the subsequent carbonization to carbon fibers.

Demzufolge besteht ein Bedarf nach verbesserten Ligninen, die gut zu Fasern versponnen werden können und die insbesondere zur Herstellung von Accordingly, there is a need for improved lignins which can be spun well into fibers and which are particularly useful for the production of

Kohlenstofffasern geeignet sind. Carbon fibers are suitable.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein schmelzbares Lignin, welches The present invention therefore relates to a fusible lignin, which

- eine über Dynamische Differenz-Kalorimetrie (DSC) nach DIN 53765-1994 ermittelte Glasübergangstemperatur im Bereich zwischen 90 und 160°C, a glass transition temperature in the range between 90 and 160 ° C determined by dynamic difference calorimetry (DSC) according to DIN 53765-1994,

- eine über Gelpermeationschromatographie (GPC) ermittelte - one via gel permeation chromatography (GPC) determined

Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von kleiner als 28,  Molar mass distribution with a dispersivity of less than 28,

- einen nach DIN EN ISO 3451 -1 ermittelten Aschegehalt von weniger als  - an ash content in accordance with DIN EN ISO 3451-1 of less than

1 Gew.-% und  1% by weight and

- einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, ermittelt anhand des Gewichtsverlusts nach 60 min bei einer Temperatur 50°C oberhalb der Glasübergangstemperatur T_G und bei Normaldruck, von höchstens 1 Gew.-% aufweist. - Has a content of volatile components, determined by the weight loss after 60 min at a temperature 50 ° C above the glass transition temperature T _G and at atmospheric pressure, of at most 1 wt .-%.

Als Basis für das erfindungsgemäße schmelzbare Lignin können sowohl Lignine aus Laubhölzern wie z. B. aus Buche, Eiche, Esche oder Eukalyptus oder aus Nadelhölzern, beispielsweise aus Pinien, Lärchen Fichten usw.(Softwood-Lignin) eingesetzt werden. Dabei können die Lignine über verschiedene As a basis for the inventive fusible lignin both lignin from hardwoods such. B. beech, oak, ash or eucalyptus or conifers, such as pine, larch spruce, etc. (Softwood lignin) are used. The lignins can be different

Aufschlussverfahren gewonnen werden. Insbesondere können die Lignine über Sulfatverfahren, auch bekannt als Kraft-Prozesse, auch in Kombination mit dem LignoBoost Verfahren, dem Soda AQ, dem Organosolv-Verfahren oder dem Steam Explosions-Verfahren gewonnen werden. Nicht hingegen als Lignine im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Ligninsulfonate zu verstehen, wie sie z.B. in Sulfitverfahren gewonnen werden. Digestion process can be obtained. In particular, the lignins can be obtained via sulfate processes, also known as kraft processes, also in combination with the LignoBoost process, the soda AQ, the Organosolv process or the steam explosion process. Not as a lignin in the For the purposes of the present invention lignin sulfonates are to be understood, as obtained, for example, in sulfite processes.

In Abhängigkeit vom jeweiligen Aufschlussverfahren fallen Lignin sowie teils relativ leichtflüchtige Abbauprodukte des Lignins wie z. B. Cumaryl-, Coniferyl- und Sinapinalkohol, deren Derivate, wie der Syringa- oder Guajacyl-Aldehyd, Syringol, Guajacol; kurzkettige Kondensationsprodukte, wie Ester, Ether oder Halbacetale und Abbauprodukte des lignocellulosehaltigen Materials, wie zum Beispiel Depending on the particular digestion process fall lignin and partly relatively volatile degradation products of lignin such. Cumaryl, coniferyl and Sinapinalkohol, their derivatives, such as the syringa or guaiacyl aldehyde, syringol, guaiacol; short chain condensation products, such as esters, ethers or hemiacetals, and degradation products of the lignocellulosic material, such as

Glucose, Xylose, Galactose, Arabinose, Mannose usw., oder deren Glucose, xylose, galactose, arabinose, mannose, etc., or theirs

Abbauprodukte, in unterschiedlichen Anteilen an. Dieses Gemisch von Lignin und Abbauprodukten, das aus der Ablauge des entsprechenden Prozesses gewonnen werden kann, wird nachfolgend als technisches Lignin oder kurz Lignin Degradation products, in different proportions. This mixture of lignin and degradation products, which can be obtained from the waste liquor of the corresponding process is hereinafter referred to as technical lignin or lignin short

bezeichnet. designated.

So wird unter Lignin im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Lignin verstanden, welches als Produkt aus den zuvor genannten Aufschlussverfahren erhalten wird. Dieses Lignin wird auch als freies Lignin bezeichnet. Nicht unter den Begriff Lignin im Sinne der vorliegenden Erfindung fallen Ligninsalze, wie z.B. Lignosulfonate, wie sie in Sulfitverfahren erhalten werden. Ebenso wenig fallen unter den Begriff Lignin im Sinne der vorliegenden Erfindung Ligninderivate, bei denen Lignine über chemische Reaktionen am Lignin modifiziert wurden, z.B. über eine Acetylierung, eine Acylierung, eine Veresterung, usw., oder z.B. durch Reaktion mit For example, lignin in the context of the present invention is understood to mean a lignin which is obtained as the product from the abovementioned digestion processes. This lignin is also called free lignin. For the purposes of the present invention, the term lignin does not include lignin salts, e.g. Lignosulfonates, as obtained in sulfite processes. Likewise, the term lignin in the sense of the present invention does not include lignin derivatives in which lignins have been modified by chemical reactions on the lignin, e.g. via acetylation, acylation, esterification, etc., or e.g. by reaction with

Isocyanaten. Isocyanates.

Das erfindungsgemäße Lignin kann aus den über Verfahren wie das Kraft-, das Soda AQ oder das Organosolv-Verfahren aufgeschlossenen Ligninen durch Extraktion mit geeigneten Lösemitteln oder durch eine Fraktionierung mittels eines mechanischen Trennverfahrens, zu denen auch Ultrafiltrations- oder The lignin according to the invention can be prepared from the lignins digested by methods such as Kraft, the soda AQ or the Organosolv method by extraction with suitable solvents or by fractionation by means of a mechanical separation process, which also includes ultrafiltration or

Nanofiltrationsmembranverfahren zählen, gewonnen werden. Welche Lösemittel bei einer Extraktion mit Lösemitteln einzusetzen sind, hängt von den Nanofiltration membrane processes include, are obtained. The solvents to be used in an extraction with solvents depend on the

Eigenschaften des Ausgangsmaterials ab. So kann z.B. eine Extraktion mit Methanol, Propanol, Dichlormethan oder mit einer Mischung dieser Lösemittel durchgeführt werden, um nach einer anschließenden Fällung aus diesen Properties of the starting material. For example, an extraction with Methanol, propanol, dichloromethane or with a mixture of these solvents are carried out to after a subsequent precipitation of these

Lösemitteln oder nach Verdampfen des Lösemittels ein Lignin mit den Solvents or after evaporation of the solvent, a lignin with the

erfindungsgemäß geforderten Eigenschaften zu erhalten. Es ist auch möglich, über die zuvor genannten Lösemittel verschiedene Fraktionen des Lignin- Ausgangsmaterials zu isolieren und das erfindungsgemäße schmelzbare Lignin durch geeignete Mischung der Fraktionen zu konfektionieren. Die genaue To obtain according to the invention required properties. It is also possible to isolate various fractions of the lignin starting material via the abovementioned solvents and to prepare the fusible lignin according to the invention by suitable mixing of the fractions. The exact

Zusammensetzung der Fraktionen hängt dabei vom jeweiligen Ausgangs-Lignin ab, also beispielsweise, ob es sich um ein Laubholz- oder um ein Nadelholzlignin handelt. Es ist auch möglich, geeignete Fraktionen von Laubholzlignin und The composition of the fractions depends on the particular starting lignin, ie, for example, whether it is a hardwood or a coniferous lignin. It is also possible to use suitable fractions of hardwood lignin and

Nadelholzlignin miteinander zu kombinieren. To combine softwood lignin with each other.

Für die Verspinnbarkeit der Lignine aus der Schmelze ist entscheidend, dass die Lignine tatsächlich aufgeschmolzen werden können. Sie müssen also eine For the spinnability of the lignins from the melt is crucial that the lignins can actually be melted. So you have one

Schmelztemperatur oder einen Schmelztemperaturbereich aufweisen. Zur Charakterisierung lässt sich auf die üblicherweise bei Polymeren verwendete, mittels Dynamischer Differenz-Kalorimetrie (DSC) ermittelte Have melting temperature or a melting temperature range. For characterization, it is possible to use the methods usually used for polymers, determined by means of dynamic difference calorimetry (DSC)

Glasübergangstemperatur T_G zurückgreifen, die bei Polymeren unter anderem von der Molekülstruktur und der Molmasse beeinflusst wird. Das erfindungsgemäße schmelzbare Lignin weist eine Glasübergangstemperatur T_G im Bereich zwischen 90 und 160°C. Gleichzeitig weisen sie eine Molekulargewichtsverteilung bzw. Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von kleiner als 28 auf. Bei der Herstellung von Fasern aus schmelzbarem Lignin wurde festgestellt, dass für den Spinnprozess Anteile an sehr hochmolekularen Ligninen störend wirken. So wird in Schmelzspinnprozessen bei zunehmend hochmolekularem Anteil im Lignin Spinnbruch beobachtet, möglicherweise verursacht durch ungeschmolzene Bereiche, also durch Inhomogenitäten in der Schmelze. Auf der anderen Seite bewirken zu hohe Anteile an niedermolekularen Bestandteilen in der Schmelze u.U. zwar eine Verbesserung der Spinnbarkeit, führen jedoch zu einer starken Erniedrigung der Glasübergangstemperatur des Lignins und damit zu Glass transition temperature T _G , which is influenced in polymers among other things by the molecular structure and the molecular weight. The fusible lignin according to the invention has a glass transition temperature T _G in the range between 90 and 160 ° C. At the same time, they have a molecular weight distribution or molecular weight distribution with a dispersivity of less than 28. In the production of fusible lignin fibers, it has been found that portions of very high molecular weight lignins are disruptive to the spinning process. Thus, in melt spinning processes with increasingly high molecular weight fraction in the lignin spinning fracture is observed, possibly caused by unmelted areas, ie by inhomogeneities in the melt. On the other hand, too high a content of low-molecular constituents in the melt may indeed improve the spinnability, but lead to a strong reduction of the glass transition temperature of the lignin and thus to

Schwierigkeiten bei einer Stabilisierung von mit einem solchen Material hergestellten Lignin-Precursorfäden zur Überführung in einen oxidierten, unschmelzbaren Zustand. Vorzugsweise liegt daher die Glasübergangstemperatur im Bereich zwischen 1 10 und 150°C. Ebenso ist bevorzugt, wenn die Dispersivität der Molekulargewichtsverteilung kleiner als 15 ist und besonders bevorzugt, wenn sie kleiner als 8 ist. Difficulties in stabilizing with such a material prepared lignin precursor for conversion into an oxidized, infusible state. Preferably, therefore, the glass transition temperature is in the range between 1 10 and 150 ° C. It is also preferred if the dispersity of the molecular weight distribution is less than 15, and more preferably if it is less than 8.

Die Bestimmung der Molmassenverteilung erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) an Pullulan-Standards von sulfoniertem Polystyrol mit Dimethylsulfoxid (DMSO)/ 0, 1 M LiBr als Eluent und bei einer Flussrate von 1 ml/min. Die Probenkonzentration beträgt 2 mg/ml, das Injektionsvolumen 100 pm. Die Ofentemperatur wird auf 80°C eingestellt, die Detektion erfolgte mit UV-Licht einer Wellenlänge von 280 nm. Aus der The molecular weight distribution is determined in the context of the present invention by means of gel permeation chromatography (GPC) on pullulan standards of sulfonated polystyrene with dimethyl sulfoxide (DMSO) / 0.1 M LiBr as eluent and at a flow rate of 1 ml / min. The sample concentration is 2 mg / ml, the injection volume 100 pm. The oven temperature is set to 80 ° C, the detection was carried out with UV light of a wavelength of 280 nm. From the

Molmassenverteilung werden nach üblichen Methoden das Zahlenmittel M_N und das Gewichtsmittel M_w der Molmassenverteilung bestimmt. Die Dispersivität ergibt sich dann als Verhältnis des Gewichtsmittels M_w zum Zahlenmittel M_N, M_W/M_N. Molar mass distribution are determined by conventional methods, the number average M _N and the weight average M _{w of} the molecular weight distribution. The dispersivity then results as the ratio of the weight average M _w to the number average M _N , M _W / M _N.

Die Molekulargewichtsverteilung ist vorzugsweise monomodal. Beim Verspinnen des erfindungsgemäßen Lignins wurde festgestellt, dass es ungünstig in Bezug auf die Verspinnbarkeit des Lignins sein kann, wenn das Lignin z.B. aus zwei Fraktionen mit stark unterschiedlichem mittleren Molekulargewicht und jeweils einer engen Molekulargewichtsverteilung zusammengesetzt ist. Hier kann es vorkommen, dass die Fraktionen bei unterschiedlichen Temperaturen The molecular weight distribution is preferably monomodal. When spinning the lignin of the present invention, it has been found that it may be unfavorable with respect to the spinnability of the lignin when the lignin is e.g. is composed of two fractions with widely different average molecular weight and narrow molecular weight distribution. Here it can happen that the fractions at different temperatures

aufschmelzen und es daraus resultierend zu einem inhomogenen Spinnverlauf kommt. Das erfindungsgemäße Lignin soll daher vorzugsweise zu einer melt and it results in an inhomogeneous spinning process. The lignin of the invention should therefore preferably to a

einphasigen Schmelze aufschmelzbar sein. Ebenso ist von Vorteil, wenn die Molekulargewichtsverteilung des erfindungsgemäßen Lignins monomodal ist. Besonders bevorzugt ist eine monomodale Molekulargewichtsverteilung, die auch keine Schulter aufweist. single-phase melt can be melted. It is likewise advantageous if the molecular weight distribution of the lignin according to the invention is monomodal. Particularly preferred is a monomodal molecular weight distribution, which also has no shoulder.

Bei der Herstellung von Ligninfäden über einen Schmelzspinnprozess wurde festgestellt, dass es oftmals zu Blasenbildung in der Spinndüse und damit zu Spinnabbrüchen oder Porenbildung im resultierenden Faden kommt. Es wird vermutet, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass niedermolekulare In the production of lignin threads via a melt spinning process, it has been found that there are often blistering in the spinneret and thus too Spider chipping or pore formation in the resulting thread comes. It is believed that this is due to the fact that low molecular weight

Bestandteile, zu denen beispielsweise Hemicellulosen, kurzkettige Ingredients, which include, for example, hemicelluloses, short-chain

Kondensationsprodukte und Abbauprodukte wie zum Beispiel Zucker gehören, bereits bei der Spinntemperatur verdampfen. Das erfindungsgemäße Lignin weist daher einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, ermittelt anhand des Condensation products and degradation products such as sugar, already evaporate at the spinning temperature. The lignin according to the invention therefore has a proportion of volatile constituents, determined on the basis of

Gewichtsverlusts nach 60 min bei einer Temperatur 50°C oberhalb der Weight loss after 60 min at a temperature 50 ° C above the

Glasübergangstemperatur T_G und unter Normaldruck von höchstens 1 Gew.-% und bevorzugt von höchstens 0,8 Gew.-% auf. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Lignins in einem zusätzlichen und bevorzugten Schritt das Lignin, welches bereits die anderen Glass transition temperature T _G and under normal pressure of at most 1 wt .-% and preferably of at most 0.8 wt .-% to. This can be achieved in that in the preparation of the lignin according to the invention in an additional and preferred step, the lignin, which already the other

erfindungsgemäßen Eigenschaften aufweist, einer thermischen Nachbehandlung unterzogen wird. Bei dieser thermischen Nachbehandlung wird das Lignin unter Vakuum während 2 h einer Temperatur von 180 °C ausgesetzt. Alternativ können auch Abtrennverfahren mittels Ultrafiltrations- oder Nanofiltrationsmembranen, z.B. in Form von Keramikmembranen, angewendet werden. having properties according to the invention is subjected to a thermal aftertreatment. In this thermal aftertreatment, the lignin is exposed to a temperature of 180 ° C under vacuum for 2 h. Alternatively, separation processes may also be carried out by ultrafiltration or nanofiltration membranes, e.g. in the form of ceramic membranes.

Mit Blick auf die Spinnbarkeit des erfindungsgemäßen Lignins sowie auf die nachfolgende Verarbeitung zu stabilisierten Precursorfasern und zu With regard to the spinnability of the lignin according to the invention and to the subsequent processing to stabilized precursor fibers and to

Kohlenstofffasern hat es sich als wichtig herausgestellt, dass das Lignin eine möglichst hohe Reinheit aufweist. So hat es sich gezeigt, dass Verunreinigungen und insbesondere Metallsalze bei der Faserherstellung und speziell bei der Karbonisierung zu Kohlenstofffasern zu Fehlstellen und Poren in den Fasern führen. Das erfindungsgemäße Lignin weist daher einen Aschegehalt, ermittelt nach DIN EN ISO 3451 -1 , von weniger als 1 Gew.-%, auf. Bevorzugt ist ein Aschegehalt von weniger als 0,2 Gew.-% und besonders bevorzugt von weniger als 0, 1 Gew.-%. Die Einstellung des erforderlichen Aschegehalts lässt sich beispielsweise durch Waschen des Lignins mit Säuren wie z.B. Salzsäure und anschließend mit entsalztem Wasser erreichen. Alternativ ist auch eine Reinigung z.B. mittels lonenaustausch möglich. Das erfindungsgemäße Lignin ist schmelzbar und weist thermoplastische Carbon fibers, it has been found to be important that the lignin has the highest possible purity. For example, it has been found that impurities, and in particular metal salts, in fiber production and especially in carbonization into carbon fibers lead to defects and pores in the fibers. The lignin according to the invention therefore has an ash content, determined in accordance with DIN EN ISO 3451 -1, of less than 1% by weight. Preferably, an ash content of less than 0.2 wt .-% and particularly preferably less than 0, 1 wt .-%. The adjustment of the required ash content can be achieved, for example, by washing the lignin with acids such as hydrochloric acid and then with deionized water. Alternatively, a cleaning, for example by means of ion exchange is possible. The lignin of the invention is fusible and has thermoplastic

Eigenschaften auf. Es ist über für Thermoplaste übliche Verfahren zu Properties on. It is about about usual for thermoplastics process too

entsprechenden Formkörpern verarbeitbar. Deshalb ist ein Formkörper, der das erfindungsgemäße Lignin umfasst, ebenfalls Teil der vorliegenden Erfindung. Solche Formkörper können aus dem erfindungsgemäßen Lignin über suitable moldings processable. Therefore, a molded article comprising the lignin of the present invention is also part of the present invention. Such shaped bodies can be made from the lignin according to the invention

Verarbeitungsverfahren wie z.B. Kneten, Extrudieren, Schmelzspinnen oder Spritzgießen bei Temperaturen im Bereich von 30 °C bis 250 °C hergestellt werden und können eine beliebige Gestalt aufweisen wie z.B. die Gestalt von Folien, Membranen, Fasern usw.. Im Bereich höherer Verarbeitungstemperaturen von vorzugsweise etwa 150 °C bis 250 °C kann die Verarbeitung des Processing methods such as e.g. Kneading, extruding, melt spinning or injection molding at temperatures ranging from 30 ° C to 250 ° C and may be of any shape, e.g. the shape of films, membranes, fibers, etc .. In the range of higher processing temperatures of preferably about 150 ° C to 250 ° C, the processing of the

erfindungsgemäßen Lignins zum Formkörper unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden. Lignins according to the invention are carried out to the molding under an inert gas atmosphere.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Faser, welche das An embodiment of the invention relates to a fiber comprising the

erfindungsgemäße schmelzbare Lignin umfasst. Unter Faser wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein einzelner Faden z. B. in Gestalt eines Monofilaments, eine Multifilamentfaser, eine Endlosfaser, d.h. ein Garn, oder eine Kurzfaser verstanden. Vorzugsweise handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Faser um ein Multifilamentgarn. Insbesondere handelt es sich bei dieser Faser um eine Precursorfaser für Kohlenstofffasern, d.h. um eine Faser, welche als fusible lignin according to the invention. Under fiber in the context of the present invention, a single thread z. In the form of a monofilament, a multifilament fiber, an endless fiber, i. a yarn, or a short fiber understood. Preferably, the fiber of the invention is a multifilament yarn. In particular, this fiber is a precursor fiber for carbon fibers, i. to a fiber, which as

Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kohlenstofffasern geeignet ist. Starting material for the production of carbon fibers is suitable.

Eine solche Precursorfaser für Kohlenstofffasern wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren hergestellt, welches die folgenden Schritte umfasst: Such a carbon fiber precursor fiber is produced according to one aspect of the present invention by a process comprising the following steps:

- Vorlegen eines erfindungsgemäßen schmelzbaren Lignins,  Presentation of a fusible lignin according to the invention,

- Aufschmelzen des Lignins bei einer Temperatur im Bereich von 170 bis 210°C zu einer Ligninschmelze und Extrudieren der Ligninschmelze durch eine auf eine Temperatur im Bereich von 170 bis 210°C beheizte Spinndüse zu einer Ligninfaser und  - Melting of the lignin at a temperature in the range of 170 to 210 ° C to a lignin melt and extruding the lignin melt through a heated to a temperature in the range of 170 to 210 ° C spinneret to a lignin fiber and

- Abkühlen der Ligninfaser. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens handelt es sich bei der Ligninfaser um ein aus einer Vielzahl von Filamenten bestehendes - cooling the lignin fiber. In an advantageous embodiment of the method, the lignin fiber is one consisting of a multiplicity of filaments

Multifilamentgarn, bei dem der Durchmesser der Filamente im Bereich von 5 bis 100 pm und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 60 pm liegt. Bevorzugt wird die Ligninfaser nach Austritt aus der Spinndüse einer Verstreckung unterworfen. Multifilament yarn in which the diameter of the filaments is in the range of 5 to 100 μm, and more preferably in the range of 10 to 60 μm. Preferably, the lignin fiber is subjected to drawing after exiting the spinneret.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer The invention further relates to a method for producing a

Kohlenstofffaser, umfassend die Schritte: Carbon fiber comprising the steps of:

- Verwenden einer Precursorfaser umfassend ein erfindungsgemäßes  - Using a Precursorfaser comprising an inventive

schmelzbares Lignin,  fusible lignin,

- Stabilisierung der Precursorfaser bei Temperaturen im Bereich von 150 bis 400 °C, wodurch die Precursorfaser über chemische Stabilisierungsreaktionen von einem thermoplastischen in einen oxidierten, unschmelzbaren Zustand überführt wird,  Stabilization of the precursor fiber at temperatures in the range from 150 to 400 ° C., whereby the precursor fiber is converted by chemical stabilization reactions from a thermoplastic to an oxidized, infusible state,

- Karbonisierung der stabilisierten Precursorfaser.  - Carbonization of the stabilized precursor fiber.

Als Stabilisierung von Precursorfasern für Kohlenstofffasern wird allgemein die Umwandlung der Fasern über chemische Stabilisierungsreaktionen, insbesondere über Zyklisierungsreaktionen und Dehydrierungsreaktionen, von einem As a stabilization of Precursorfasern for carbon fibers is generally the conversion of the fibers via chemical stabilization reactions, in particular cyclization and dehydrogenation reactions of a

thermoplastischen Zustand in einen oxidierten, unschmelzbaren und gleichzeitig flammfesten Zustand verstanden. Die Stabilisierung erfolgt heute in der Regel in konventionellen Konvektionsöfen bei Temperaturen zwischen 150 und 400 °C, vorzugsweise zwischen 180 und 300 °C, in einem geeigneten Prozessgas (siehe z.B. F. Fourne: "Synthetische Fasern", Carl Hanser Verlag München Wien 1995, Kapitel 5.7). Dabei findet über eine exotherme Reaktion eine schrittweise understood thermoplastic state in an oxidized, infusible and flame-resistant state. The stabilization is carried out today usually in conventional convection ovens at temperatures between 150 and 400 ° C, preferably between 180 and 300 ° C, in a suitable process gas (see, for example, F. Fourne: "Synthetic fibers", Carl Hanser Verlag Munich Vienna 1995, Chapter 5.7). In the process, a stepwise reaction takes place via an exothermic reaction

Umwandlung der Precursorfaser von einer thermoplastischen in eine oxidierte, unschmelzbare Faser statt (J.-B. Donnet, R. C. Bansal: "Carbon Fibers", Marcel Dekker, Inc., New York and Basel 1984, Seiten 14-23). Es können jedoch auch Verfahren zur Stabilisierung mittels hochfrequenter elektromagnetischer Wellen eingesetzt werden, wie sie z.B. in der unveröffentlichten PCT-Anmeldung Az: PCT/EP2010/062674 beschrieben werden. Ebenso ist eine Stabilisierung durch UV-Strahlung möglich. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein sauerstoffhaltiges Prozessgas bei der Stabilisierung eingesetzt. Conversion of the precursor fiber from a thermoplastic to an oxidized, infusible fiber instead (J.-B. Donnet, RC Bansal: "Carbon Fibers", Marcel Dekker, Inc., New York and Basel 1984, pages 14-23). However, methods for stabilization by means of high-frequency electromagnetic waves can also be used can be used, as described for example in unpublished PCT application Az: PCT / EP2010 / 062674. Likewise, stabilization by UV radiation is possible. In the context of the present invention, an oxygen-containing process gas is preferably used in the stabilization.

Der an die Stabilisierung anschließende Prozess-Schritt der Karbonisierung der erfindungsgemäßen stabilisierten Precursorfaser erfolgt unter The process step of the carbonization of the stabilized precursor fiber according to the invention which follows the stabilization takes place under

Inertgasatmosphäre, bevorzugt unter Stickstoff. Die Karbonisierung kann in einer oder in mehreren Stufen durchgeführt werden. Während der Karbonisierung wird die stabilisierte Faser mit einer Aufheizgeschwindigkeit aufgeheizt, die im Bereich von 10 K/s bis 1 K/min, bevorzugt im Bereich von 5 K/s bis 1 K/min liegt. Die Karbonisierung wird bei einer Temperatur zwischen 400 und 2000 °C Inertgasatmosphäre, preferably under nitrogen. The carbonation can be carried out in one or more stages. During carbonization, the stabilized fiber is heated at a heating rate which is in the range of 10 K / s to 1 K / min, preferably in the range of 5 K / s to 1 K / min. The carbonation takes place at a temperature between 400 and 2000 ° C

durchgeführt. Vorzugsweise liegt die Endtemperatur der Karbonisierung bei einem Wert von bis zu 1800 °C. Der Prozess-Schritt der Karbonisierung wandelt die erfindungsgemäße stabilisierte Precursorfaser in eine erfindungsgemäße karbonisierte Faser um, d.h. in eine Faser, deren faserbildendes Material carried out. Preferably, the carbonization end temperature is up to 1800 ° C. The carbonization process step converts the stabilized precursor fiber of the invention into a carbonized fiber of the invention, i. into a fiber whose fiber-forming material

Kohlenstoff ist. Carbon is.

Im Anschluss an die Karbonisierung kann die erfindungsgemäße karbonisierte Faser in der Prozessstufe der Graphitisierung weiter veredelt werden. Dabei kann die Graphitisierung einstufig durchgeführt werden, wobei die erfindungsgemäße karbonisierte Faser in einer Atmosphäre, die aus einem einatomigen Inertgas, vorzugsweise aus Argon, besteht, bei einer Aufheizgeschwindigkeit im Bereich von vorzugsweise 5 K/s bis 1 K/min auf eine Temperatur von beispielsweise bis zu 3000 °C erhitzt wird. Der Prozess-Schritt der Graphitisierung wandelt die erfindungsgemäße karbonisierte Faser in eine erfindungsgemäße graphitisierte Faser um. Die Durchführung der Graphitisierung unter Verstreckung der erfindungsgemäßen karbonisierten Faser führt zu einem deutlichen Anstieg des Elastizitätsmoduls der resultierenden erfindungsgemäßen graphitisierten Faser. Deshalb wird die Graphitisierung der erfindungsgemäßen karbonisierten Faser vorzugsweise unter gleichzeitiger Verstreckung der Faser durchgeführt. Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert, wobei der Umfang der Erfindung durch die Beispiele nicht eingeschränkt wird: After the carbonization, the carbonized fiber according to the invention can be further refined in the process step of graphitization. In this case, the graphitization can be carried out in one stage, wherein the carbonized fiber according to the invention in an atmosphere consisting of a monatomic inert gas, preferably of argon, at a heating rate in the range of preferably 5 K / s to 1 K / min to a temperature of for example heated up to 3000 ° C. The process step of graphitization converts the carbonized fiber of the present invention into a graphitized fiber of the present invention. Carrying out the graphitization while stretching the carbonized fiber according to the invention leads to a significant increase in the modulus of elasticity of the resulting graphitized fiber according to the invention. Therefore, the graphitization of the carbonized fiber of the present invention is preferably carried out while simultaneously stretching the fiber. The invention will be explained in more detail with reference to the following examples, wherein the scope of the invention is not restricted by the examples:

Vergleichsbeispiel 1 : Comparative Example 1

Es wurde ein aus der Schwarzlauge eines Kraftprozesses gewonnenes  It became a product extracted from the black liquor of a power process

Laubholzlignin (Eukalyptus) eingesetzt. Das Lignin hatte eine Hardwood lignin (eucalyptus) used. The lignin had one

Glasübergangstemperatur T_G von 1 14°C, ein mittleres Molekulargewicht M_w von 1270 g/Mol, eine Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von 4, 1 und einen Aschegehalt von 0,33 Gew.-%. Der Anteil an flüchtigen Bestandteilen dieses Lignins betrug 2,48 Gew.-%. Glass transition temperature T _G of 1 14 ° C, an average molecular weight M _w of 1270 g / mol, a molecular weight distribution with a dispersivity of 4, 1 and an ash content of 0.33 wt .-%. The volatile content of this lignin was 2.48 wt%.

Das Lignin wurde mittels einer Standard-Spinntestmaschine (Typ LME, Fa. SDL Atlas) auf seine Verspinnbarkeit hin untersucht. Das Lignin konnte zwar bei Temperaturen oberhalb von 170°C in den Schmelzezustand überführt werden, ließ sich jedoch nicht zu Fasern verspinnen. The lignin was examined for its spinnability by means of a standard spinning test machine (type LME, SDL Atlas). Although the lignin could be melted at temperatures above 170 ° C, it could not be spun into fibers.

Beispiel 1 : Example 1 :

Es wurde das Lignin des Vergleichsbeispiels 1 eingesetzt, jedoch einer  The lignin of Comparative Example 1 was used, but one

thermischen Nachbehandlung unterzogen. Dazu wurde das Ausgangslignin unter Vakuum von kleiner 100 mbar während 2 Std bei 180°C erhitzt. subjected to thermal aftertreatment. For this purpose, the starting lignin was heated under vacuum of less than 100 mbar for 2 hours at 180 ° C.

Das nachbehandelte Lignin wies eine Glasübergangstemperatur T_G von 130°C, ein mittleres Molekulargewicht M_w von 3070 g/Mol, eine Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von 10,8 und einen Aschegehalt von 0,33 Gew.-% auf. Der Anteil an flüchtigen Bestandteilen des nachbehandelten Lignins lag unterhalb von 1 Gew.-%. Das Lignin wurde mittels einer Standard-Spinntestmaschine (Typ LME, Fa. SDL Atlas) auf seine Verspinnbarkeit hin untersucht, wobei an der Spinntestmaschine eine Rotortemperatur von 185°C und eine Spinnkopftemperatur von 200°C eingestellt wurde. Die Spinngeschwindigkeit betrug 1 14 m/min. Aus dem nachbehandelten Lignin wurden so Monofilamente mit einem The post-treated lignin had a glass transition temperature T _G of 130 ° C, an average molecular weight M _w of 3070 g / mol, a molecular weight distribution with a dispersivity of 10.8 and an ash content of 0.33 wt .-%. The proportion of volatile constituents of the aftertreated lignin was below 1% by weight. The lignin was examined for its spinnability by means of a standard spinning test machine (LME type, SDL Atlas), with a rotor temperature of 185 ° C. and a spinning head temperature of 200 ° C. being set on the spinning test machine. The spinning speed was 1 14 m / min. From the aftertreated lignin were so monofilaments with a

Filamentdurchmesser von 90 pm hergestellt. Filament diameter of 90 pm made.

Vergleichsbeispiel 2: Comparative Example 2:

Es wurde ein Buchenholz-Lignin eingesetzt, das aus einem Kraft-Prozess entnommen worden war. Das Buchenholz-Lignin hatte eine  It was a beech lignin used, which had been removed from a kraft process. The beech lignin had one

Glasübergangstemperatur T_G von 130°C, ein mittleres Molekulargewicht M_w von 2070 g/Mol sowie eine Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von 9,3. Der Aschegehalt betrug 0,45 Gew.-%, der Anteil an flüchtigen Bestandteilen 2,29 Gew.-%. Glass transition temperature T _G of 130 ° C, an average molecular weight M _w of 2070 g / mol and a molecular weight distribution with a dispersivity of 9.3. The ash content was 0.45 wt .-%, the proportion of volatile components 2.29 wt .-%.

Dieses Buchenholz-Lignin wurde einem Spinntest unterzogen. Es ließen sich keine Monofilamente herstellen, ein stabiler Spinnverlauf wurde nicht erreicht. This beechwood lignin was subjected to a spinning test. No monofilaments could be produced, a stable spinning process was not achieved.

Beispiel 2: Example 2:

Das Lignin aus Vergleichsbeispiel 2 wurde einer Aufreinigung und Fraktionierung, d.h. einer Abtrennung hochmolekularer Bestandteile unterzogen. Hierzu wurde das Lignin in einem Lösemittel im Verhältnis 1 : 10 über 30 min unter ständigem Rühren gelöst. Als Lösemittel wurde ein Propanol/Dichlormethangemisch im Verhältnis 20:80 eingesetzt. Die Lösung wurde unter Vakuum über einen Filter (S&S Typ 595, 4-7 pm, Fa. Schleicher s Schüll) filtriert, um unlösliche Bestandteile abzutrennen. Anschließend wurde das Lösemittel über einen Rotationsverdampfer abgetrennt. Das so gereinigte und fraktionierte Lignin wurde dann unter Vakuum von kleiner 100 mbar und unter Erhitzung während 2 Std. auf 180°C einer thermischen Nachbehandlung unterzogen. The lignin of Comparative Example 2 was subjected to purification and fractionation, ie, separation of high molecular weight components. For this purpose, the lignin was dissolved in a solvent in the ratio 1:10 over 30 min with constant stirring. The solvent used was a 20:80 propanol / dichloromethane mixture. The solution was filtered under vacuum through a filter (S & S type 595, 4-7 pm, Schleicher s Schull) to separate insoluble matter. Subsequently, the solvent was removed via a rotary evaporator. The thus purified and fractionated lignin was then subjected to a thermal aftertreatment under vacuum of less than 100 mbar and with heating for 2 hours at 180 ° C.

Das thermisch nachbehandelte Lignin hatte eine Glasübergangstemperatur T_G von 142°C, ein mittleres Molekulargewicht M_w von 9970 g/Mol sowie eine Dispersivität der Molekulargewichtsverteilung von 27,5. Der Anteil an flüchtigen Bestandteilen betrug 0,58 Gew.-%, der Aschegehalt lag unterhalb von 0,2 Gew.-%. The thermally treated lignin had a glass transition temperature T _G of 142 ° C, an average molecular weight M _w of 9970 g / mol and a dispersity of the molecular weight distribution of 27.5. The proportion of volatile constituents was 0.58 wt .-%, the ash content was below 0.2 wt .-%.

Das so aufbereitete Lignin ließ sich mittels einer Standard-Spinntestmaschine (Typ LME, Fa. SDL Atlas) zu als Precursorfasern verwendbaren Monofilamenten mit einem Filamentdurchmesser von 87 pm verspinnen. Hierzu wurden an der Spinntestmaschine eine Rotortemperatur von 180°C und eine The thus prepared lignin was spun by means of a standard spinning test machine (type LME, SDL Atlas) to monofilaments usable as precursor fibers with a filament diameter of 87 pm. For this purpose, a rotor temperature of 180 ° C and a. Were on the spinning test machine

Spinnkopftemperatur von 195°C eingestellt. Spinner head temperature of 195 ° C set.

Beispiel 3: Example 3:

Es wurde als Ausgangsmaterial ein über LignoBoost Technologie aus der  It was used as a starting material via LignoBoost technology from the

Schwarzlauge eines Kraftprozesses aufgeschlossenes Laubholzlignin Black liquor of a vigorous process open-minded hardwood lignin

(Eukalyptus) eingesetzt. Das Ausgangsmaterial wurde, wie in Beispiel 2 (Eucalyptus) used. The starting material was as in Example 2

beschrieben, zunächst einer Aufreinigung und Fraktionierung unterzogen, wobei als Lösemittel 1 -Propanol eingesetzt wurde. first subjected to purification and fractionation, wherein 1 solvent was used as the solvent.

Das aufgereinigte und fraktionierte Lignin wies eine Glasübergangstemperatur T_G von 132°C, ein mittleres Molekulargewicht M_w von 1902 g/Mol, eine The purified and fractionated lignin had a glass transition temperature T _G of 132 ° C, an average molecular weight M _w of 1902 g / mol, a

Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von 2, 1 und einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen von 1 ,30 Gew.-% auf. Der Aschegehalt lag unterhalb von Molar mass distribution with a dispersivity of 2, 1 and a volatile content of 1, 30 wt .-% on. The ash content was below

0,2 Gew.- %. 0.2% by weight.

Das aufgereinigte Lignin wurde zur Entfernung flüchtiger Bestandteile The purified lignin was used to remove volatiles

anschließend einer thermischen Nachbehandlung unter Vakuum von kleiner 100 mbar und unter Erhitzung während 2 Std. auf 180°C unterzogen. Das so thermisch nachbehandelte Lignin wies eine Glasübergangstemperatur T_G von 146°C, eine Dispersivität der Molekulargewichtsverteilung von 2,3 und einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen von 0,71 Gew.-% auf. Der Aschegehalt lag ebenfalls unterhalb von 0,2 Gew.-%. then a thermal aftertreatment under vacuum of less than 100 mbar and under heating for 2 hrs. At 180 ° C subjected. The thus thermally post-treated lignin had a glass transition temperature T _G of 146 ° C, a dispersivity of the molecular weight distribution of 2.3 and a volatile content of 0.71 wt .-%. The ash content was also below 0.2% by weight.

Das so aufbereitete Lignin ließ sich mittels einer Standard-Spinntestmaschine (Typ LME, Fa. SDL Atlas) zu einem als Precursorfaser verwendbaren The lignin prepared in this way could be used as a precursor fiber by means of a standard spinning test machine (type LME, SDL Atlas)

Monofilament mit einem Filamentdurchmesser im Bereich von 25-40 pm Monofilament with a filament diameter in the range of 25-40 pm

verspinnen. Hierzu wurden an der Spinntestmaschine eine Rotortemperatur von 185°C und eine Spinnkopftemperatur von 195°C eingestellt. Die spin. For this purpose, a rotor temperature of 185 ° C. and a spinning head temperature of 195 ° C. were set on the spinning test machine. The

Spinngeschwindigkeit betrug 1 14 m/min. Spinning speed was 1 14 m / min.

Beispiel 4: Example 4:

Es wurde als Ausgangsmaterial ein über LignoBoost Technologie aus der  It was used as a starting material via LignoBoost technology from the

Schwarzlauge eines Kraftprozesses aufgeschlossenes Nadelholzlignin (Lärche und Kiefer) eingesetzt. Das aus dem LignoBoost Prozess entnommene Lignin hatte eine Glasübergangstemperatur T_G von 173°C, ein mittleres Molekulargewicht M_w von 7170 g/Mol sowie eine Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von 17,6. Der Anteil an flüchtigen Bestandteilen lag oberhalb von 2,0 Gew.-%. Black liquor of a vigorous process used open-ended softwood lignin (larch and pine). The lignin taken from the LignoBoost process had a glass transition temperature T _G of 173 ° C, an average molecular weight M _w of 7170 g / mol and a molecular weight distribution with a dispersivity of 17.6. The content of volatile constituents was above 2.0% by weight.

Das Ausgangsmaterial wurde zunächst einer Aufreinigung und Fraktionierung unterzogen, wobei wie in Beispiel 3 vorgegangen wurde. The starting material was first subjected to purification and fractionation, proceeding as in Example 3.

Das aufgereinigte Lignin wurde zur Entfernung flüchtiger Bestandteile ebenfalls einer thermischen Nachbehandlung unter Vakuum von kleiner 100 mbar und unter Erhitzung während 2 Std. auf 180°C unterzogen. Das so nachbehandelte Lignin wies eine Glasübergangstemperatur T_G von 1 18°C, eine Dispersivität der The purified lignin was also subjected to a thermal aftertreatment under vacuum of less than 100 mbar and with heating for 2 hours at 180 ° C. to remove volatile constituents. The thus treated lignin had a glass transition temperature T _G of 1 18 ° C, a dispersivity of

Molekulargewichtsverteilung von kleiner 10 und einen Anteil an flüchtigen Molecular weight distribution of less than 10 and a volatile content

Bestandteilen von 0,9 Gew.-% auf. Der Aschegehalt lag unterhalb von 0,3 Gew.-% Aus dem so aufbereiteten Lignin ließen sich mittels einer Standard- Spinntestmaschine (Typ LME, Fa. SDL Atlas) Monofilamente mit einem Ingredients of 0.9 wt .-% on. The ash content was below 0.3% by weight. From the lignin prepared in this way monofilaments with a standard spinning test machine (type LME, SDL Atlas) were used

Filamentdurchmesser im Bereich von 21 -51 pm erspinnen, wobei als Parameter an der Spinntestmaschine eine Rotortemperatur von 175°C und eine Spinning filament diameter in the range of 21 -51 pm, with a rotor temperature of 175 ° C and a parameter on the spinning test machine

Spinnkopftemperatur von 185°C und eine Spinngeschwindigkeit von 1 14 m/min eingestellt wurden. Spinner head temperature of 185 ° C and a spinning speed of 1 14 m / min were set.

Beispiel 5: Example 5:

Es wurde ein aus einem Kraft-Prozess gewonnenes Nadelholz-Lignin (Kiefer) mit einer Glasübergangstemperatur T_G von 153,3°C, einem mittleren A softwood lignin (pine) obtained from a kraft process with a glass transition temperature T _G of 153.3 ° C, a medium grade

Molekulargewicht M_w von 4920 g/Mol sowie einer Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von 9,0 verwendet. Der Aschegehalt des Lignins lag oberhalb von 1 Gew.-%, der Anteil an flüchtigen Bestandteilen oberhalb von 2,0 Gew.-%. Molecular weight M _w of 4920 g / mol and a molecular weight distribution with a dispersivity of 9.0 used. The ash content of the lignin was above 1 wt .-%, the proportion of volatile constituents above 2.0 wt .-%.

Das Ausgangsmaterial wurde zunächst, wie in Beispiel 2 beschrieben, einer Aufreinigung und Fraktionierung unterzogen, wobei abweichend von Beispiel 2 als Lösemittel Methanol eingesetzt wurde. Das so aufbereitete Lignin wurde The starting material was first subjected to purification and fractionation as described in Example 2, with methanol being used as solvent unlike Example 2. The thus prepared lignin was

anschließend zur Entfernung flüchtiger Bestandteile ebenfalls einer thermischen Nachbehandlung unter Vakuum von kleiner 100 mbar und unter Erhitzung während 2 Std. auf 180°C unterzogen. subsequently also subjected to a thermal aftertreatment under reduced pressure of less than 100 mbar and with heating for 2 hours to 180 ° C. to remove volatile constituents.

Nach der thermischen Behandlung wies das Lignin eine Glasübergangstemperatur T_G von 145°C, eine Dispersivität der Molekulargewichtsverteilung von 10,3 und einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen von weniger als 0,3 Gew.-% auf. Der Aschegehalt lag unterhalb von 0,7 Gew.-%. After the thermal treatment the lignin had a glass transition temperature T _G of 145 ° C, a dispersivity of the molecular weight distribution of 10.3 and a volatiles content of less than 0.3 wt .-%. The ash content was below 0.7% by weight.

Das Lignin ließ sich im Spinntest problemlos zu Monofilamenten verspinnen. Als Parameter wurden im Spinntest eine Rotortemperatur von 180°C und eine Spinnkopftemperatur von 210°C sowie eine Spinngeschwindigkeit von 1 14 m/min eingestellt. The lignin could easily be spun into monofilaments in a spinning test. As parameters in the spinning test, a rotor temperature of 180 ° C and a Spinner head temperature of 210 ° C and a spinning speed of 1 14 m / min set.

Beispiel 6: Example 6:

Es wurde ein Buchenholz-Lignin aus einem Soda-Antrachinon Prozess mit einer Glasübergangstemperatur T_G von 128°C und einem Anteil an flüchtigen It was a beechwood lignin from a soda-anthraquinone process with a glass transition temperature T _G of 128 ° C and a volatile content

Bestandteilen von 2,89 Gew.-% eingesetzt. Dieses Lignin wurde, wie in Beispiel 2 beschrieben, einer Aufreinigung und Fraktionierung unterzogen. Das gereinigte und fraktionierte Lignin wurde dann ebenfalls einer thermischen Nachbehandlung unter Vakuum von kleiner 100 mbar und unter Erhitzung während 2 Std. auf 180°C unterzogen. Constituents of 2.89 wt .-% used. This lignin was subjected to purification and fractionation as described in Example 2. The purified and fractionated lignin was then also subjected to a thermal aftertreatment under vacuum of less than 100 mbar and with heating for 2 hours at 180 ° C.

Das thermisch nachbehandelte Lignin hatte eine Glasübergangstemperatur T_G von 132°C, ein mittleres Molekulargewicht M_w von 6640 g/Mol sowie eine Dispersivität der Molekulargewichtsverteilung von 18,7. Der Anteil an flüchtigen Bestandteilen betrug 0,75 Gew.-%, der Aschegehalt lag unterhalb von 0,05 Gew.-%. The thermally treated lignin had a glass transition temperature T _G of 132 ° C, an average molecular weight M _w of 6640 g / mol and a dispersity of the molecular weight distribution of 18.7. The proportion of volatile constituents was 0.75 wt .-%, the ash content was below 0.05 wt .-%.

Im Spinntest wurden Monofilamente mit Filamentdurchmessern im Bereich von 21 -43 pm hergestellt. An der Spinntestmaschine wurde eine Rotortemperatur von 180°C, eine Spinnkopftemperatur von 195°C und eine Spinngeschwindigkeit von 91 m/min eingestellt. The spinning test produced monofilaments with filament diameters in the range of 21-43 μm. The spinning test machine was set at a rotor temperature of 180 ° C., a spinning head temperature of 195 ° C. and a spinning speed of 91 m / min.

Vergleichsbeispiel 3: Comparative Example 3

Es wurde ein aus einem Kraft-Prozess gewonnenes Nadelholz-Lignin (Kiefer) mit einer Glasübergangstemperatur T_G von 153°C und einem mittleren It was obtained from a kraft process softwood lignin (pine) with a glass transition temperature T _G of 153 ° C and a medium

Molekulargewicht M_w von 3659 g/Mol verwendet. Das Nadelholz-Lignin hatte eine Dispersivität von 2,61 , einen Aschegehalt von 4,08 Gew.-% sowie einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen von 2,5 Gew.-%. Dieses Nadelholz-Lignin ließ sich in der Spinntestmaschine nicht zu Fäden verspinnen. Molecular weight M _w of 3659 g / mole used. The softwood lignin had a dispersivity of 2.61, an ash content of 4.08 wt%, and a volatiles content of 2.5 wt%. This softwood lignin could not be spun into threads in the spinning test machine.

Vergleichsbeispiel 4: Comparative Example 4

Es wurde ein aus Einjahrespflanzen gewonnenes Lignin verwendet, welches über ein Soda-Verfahren gewonnen wurde. Das Lignin aus Einjahrespflanzen hatte eine Glasübergangstemperatur T_G von 155°C, ein mittleres Molekulargewicht M_w von 2435 g/Mol, eine Dispersivität von 2,35, einen Aschegehalt von 1 ,29 Gew.-% sowie einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen von 2,6 Gew.-%. A lignin obtained from annual plants was obtained, which was obtained by a soda process. The lignin from annual plants had a glass transition temperature T _G of 155 ° C, an average molecular weight M _w of 2435 g / mol, a dispersivity of 2.35, an ash content of 1.29 wt .-% and a volatile content of 2 , 6 wt .-%.

Dieses Lignin aus Einjahrespflanzen war nicht verspinnbar. This lignin from annual plants was not spinnable.

Beispiel 7: Example 7:

Es wurde das in Beispiel 2 erhaltene Monofilament eingesetzt und unter  The monofilament obtained in Example 2 was used under

Lufteinwirkung einer Oxidationsbehandlung zur Herstellung einer stabilisierten Precursorfaser unterzogen. Hierzu wurde ein Abschnitt des in Beispiel 2 Air exposure of an oxidation treatment for producing a stabilized Precursorfaser subjected. For this purpose, a section of the in Example 2

erhaltenen Monofilaments spannungslos unter Luftatmosphäre in einem Ofen einer Temperaturbehandlung unterworfen, wobei die Ofentemperatur von 25°C auf 170°C mit 2°C/min und von 170°C auf 250°C mit 0,2°C/min erhöht wurde. Nach Erreichen von 250°C Ofentemperatur wurde das Monofilament während 4 Std bei 250°C weiter behandelt. The monofilaments obtained were subjected to a thermal treatment under an air atmosphere in an oven without tension, the oven temperature being raised from 25 ° C to 170 ° C at 2 ° C / min and from 170 ° C to 250 ° C at 0.2 ° C / min. After reaching 250 ° C oven temperature, the monofilament was further treated for 4 hrs at 250 ° C.

Es resultierte eine unschmelzbare stabilisierte Precursorfaser mit einer Dichte von 1 ,441 g/cm³, einer Zugfestigkeit von 36 MPa und einer Dehnung von 0,67%. The result was an infusible stabilized Precursorfaser with a density of 1, 441 g / cm ³ , a tensile strength of 36 MPa and an elongation of 0.67%.

Beispiele 8a und 8b: Examples 8a and 8b:

Es wurde das in Beispiel 3 erhaltene Monofilament eingesetzt und unter  The monofilament obtained in Example 3 was used under

Lufteinwirkung einer Oxidationsbehandlung zur Herstellung einer stabilisierten Precursorfaser unterzogen. Hierzu wurden Abschnitte des in Beispiel 3 erhaltenen Monofilaments spannungslos unter Luftatmosphäre in einem Ofen einer Air action of an oxidation treatment to produce a stabilized Subjected to precursor fiber. To this end, portions of the monofilament obtained in Example 3 were de-energized under air atmosphere in an oven

Temperaturbehandlung unterworfen. Dabei wurde im Beispiel 8a die Subjected to temperature treatment. In Example 8a, the

Ofentemperatur von 25°C auf 170°C mit 2°C/min und von 170°C auf 250°C mit 0,2°C/min erhöht. Nach Erreichen von 250°C Ofentemperatur wurde das Oven temperature of 25 ° C to 170 ° C at 2 ° C / min and increased from 170 ° C to 250 ° C at 0.2 ° C / min. After reaching 250 ° C oven temperature was the

Monofilament während 4 Std bei 250°C weiter behandelt. Im Beispiel 8b wurde die Ofentemperatur von 25°C auf 170°C mit 2°C/min und anschließend von 170°C auf 300°C mit 0,2°C/min erhöht. Nach Erreichen von 300°C Ofentemperatur wurde das Monofilament während 2 Std bei 300°C weiter behandelt. Monofilament for 4 hours at 250 ° C further treated. In Example 8b, the oven temperature was increased from 25 ° C to 170 ° C at 2 ° C / min and then from 170 ° C to 300 ° C at 0.2 ° C / min. After reaching 300 ° C oven temperature, the monofilament was further treated for 2 hours at 300 ° C.

Es resultierte jeweils eine unschmelzbare stabilisierte Precursorfaser. Die nach den Verfahrensbedingungen gemäß Beispiel 8a hergestellte stabilisierte This resulted in each case an infusible stabilized precursor fiber. The stabilized prepared according to the process conditions of Example 8a

Precursorfaser hatte eine Dichte von 1 ,409 g/cm³, eine Zugfestigkeit von Precursorfaser had a density of 1.409 g / cm ³ , a tensile strength of

1 16,5 MPa und eine Dehnung von 6,5%. Die bei Anwendung der 1 16.5 MPa and an elongation of 6.5%. The when using the

Verfahrensbedingungen gemäß Beispiel 8b resultierende stabilisierte Stabilized process conditions according to Example 8b resulting

Precursorfaser hatte eine Dichte von 1 ,559 g/cm³, eine Zugfestigkeit von Precursor fiber had a density of 1.559 g / cm ³ , a tensile strength of

154, 1 MPa und eine Dehnung von 7,2%. 154, 1 MPa and an elongation of 7.2%.

Beispiele 9a und 9b: Examples 9a and 9b:

Es wurde das in Beispiel 4 erhaltene Monofilament eingesetzt und unter  The monofilament obtained in Example 4 was used under

Lufteinwirkung einer Oxidationsbehandlung zur Herstellung einer stabilisierten Precursorfaser unterzogen. Hierzu wurde jeweils ein Abschnitt des in Beispiel 4 erhaltenen Monofilaments spannungslos unter Luftatmosphäre in einem Ofen einer Temperaturbehandlung unterworfen. Dabei wurden im Beispiel 9a die auch in Beispiel 8a sowie in Beispiel 9b die auch in Beispiel 8b eingestellten Air exposure of an oxidation treatment for producing a stabilized Precursorfaser subjected. For this purpose, in each case a section of the monofilament obtained in Example 4 was subjected to a thermal treatment under tension in an air atmosphere in an oven. In Example 9a, those in Example 8a as well as in Example 9b were also set in Example 8b

Ofenbedingungen übernommen. Furnace conditions adopted.

Es resultierte jeweils eine unschmelzbare stabilisierte Precursorfaser. Die nach den Verfahrensbedingungen gemäß Beispiel 9a hergestellte stabilisierte This resulted in each case an infusible stabilized precursor fiber. The stabilized prepared according to the process conditions of Example 9a

Precursorfaser hatte eine Dichte von 1 ,414 g/cm³, eine Zugfestigkeit von 1 18,6 MPa und eine Dehnung von 6,9%. Die bei Anwendung der Verfahrensbedingungen gemäß Beispiel 9b resultierende stabilisierte Precursor fiber had a density of 1.414 g / cm ³ , a tensile strength of 1 18.6 MPa and an elongation of 6.9%. The stabilized using the process conditions according to Example 9b resulting

Precursorfaser hatte eine Dichte von 1 ,531 g/cm³, eine Zugfestigkeit von Precursorfaser had a density of 1, 531 g / cm ³ , a tensile strength of

193,9 MPa und eine Dehnung von 2,5%. 193.9 MPa and an elongation of 2.5%.

Beispiele 10a und 10b: Examples 10a and 10b:

Es wurde das in Beispiel 6 erhaltene Monofilament eingesetzt und unter  The monofilament obtained in Example 6 was used under

Lufteinwirkung einer Oxidationsbehandlung zur Herstellung einer stabilisierten Precursorfaser unterzogen. Hierzu wurde jeweils ein Abschnitt des in Beispiel 6 erhaltenen Monofilaments spannungslos unter Luftatmosphäre in einem Ofen einer Temperaturbehandlung unterworfen. Dabei wurden im Beispiel 10a die auch in Beispiel 8a sowie in Beispiel 10b die auch in Beispiel 8b eingestellten Air exposure of an oxidation treatment for producing a stabilized Precursorfaser subjected. For this purpose, in each case a section of the monofilament obtained in Example 6 was subjected to a thermal treatment under tension in an air atmosphere in an oven. In Example 10a, those in Example 8a and Example 10b were also set in Example 8b

Ofenbedingungen übernommen. Furnace conditions adopted.

Es resultierte jeweils eine unschmelzbare stabilisierte Precursorfaser. Die nach den Verfahrensbedingungen gemäß Beispiel 10a hergestellte stabilisierte This resulted in each case an infusible stabilized precursor fiber. The stabilized prepared according to the process conditions of Example 10a

Precursorfaser hatte eine Dichte von 1 ,425 g/cm³, eine Zugfestigkeit von 129 MPa und eine Dehnung von 4,8%. Die bei Anwendung der Verfahrensbedingungen gemäß Beispiel 10b resultierende stabilisierte Precursorfaser hatte eine Dichte von 1 ,448 g/cm³, eine Zugfestigkeit von 213 MPa und eine Dehnung von 5,0%. Precursor fiber had a density of 1, 425 g / cm ³ , a tensile strength of 129 MPa and an elongation of 4.8%. The stabilized precursor fiber resulting from the application of the process conditions according to example 10b had a density of 1.448 g / cm ³ , a tensile strength of 213 MPa and an elongation of 5.0%.

Beispiel 1 1 : Example 1 1:

Es wurde eine gemäß Beispiel 8b hergestellte stabilisierte Precursorfaser eingesetzt. Ein Abschnitt der stabilisierten Precursorfaser wurde in einem  A stabilized precursor fiber produced according to Example 8b was used. A section of the stabilized precursor fiber was in a

Karbonisierungsofen an seinen Enden fixiert und unter einer Zugspannung von 0,5 cN gehalten. Der Karbonisierungsofen mit dem Faserabschnitt wurde zunächst 1 h mit Stickstoff gespült. Nach dem Spülvorgang wurde der Karbonisierungsofen mit 3°C/min von 25°C auf 800°C aufgeheizt. Dabei wurde die stabilisierte Carbonizing furnace fixed at its ends and held under a tension of 0.5 cN. The carbonization furnace with the fiber section was first purged with nitrogen for 1 h. After rinsing, the carbonator was heated from 25 ° C to 800 ° C at 3 ° C / min. This was the stabilized

Precursorfaser unter Stickstoffatmosphäre karbonisiert. Es wurde eine Kohlenstofffaser mit einer Dichte von 1 ,554 g/cm³ und einem Kohlenstoffanteil von oberhalb 80 Gew.-% erhalten. Die Kohlenstofffaser wies eine Zugfestigkeit von 599 MPa und eine Bruchdehnung von 1 , 1 % auf. Precursor fiber carbonized under a nitrogen atmosphere. A carbon fiber having a density of 1.554 g / cm ³ and a carbon content of more than 80% by weight was obtained. The carbon fiber had a tensile strength of 599 MPa and an elongation at break of 1.1%.

Beispiel 12: Example 12:

Es wurde eine gemäß Beispiel 10b hergestellte stabilisierte Precursorfaser eingesetzt. Zur Karbonisierung der stabilisierten Precursorfaser wurde wie in Beispiel 1 1 vorgegangen.  A stabilized precursor fiber produced according to Example 10b was used. The carbonization of the stabilized precursor fiber was carried out as in Example 1 1.

Es resultierte eine Kohlenstofffaser mit einer Dichte von 1 ,502 g/cm³, mit einer Zugfestigkeit von 331 MPa und mit einer Bruchdehnung von 0,7% erhalten. Der Kohlenstoffanteil in der Faser lag deutlich oberhalb von 70 Gew.-%. The result was a carbon fiber with a density of 1, 502 g / cm ³ , with a tensile strength of 331 MPa and obtained with an elongation at break of 0.7%. The carbon content in the fiber was well above 70% by weight.

Claims

Thermoplastisches Lignin zur Herstellung von Kohlenstofffasern Patentansprüche: Thermoplastic lignin for the production of carbon fibers Claims:

1. Schmelzbares Lignin, welches 1. fusible lignin, which

- eine über Dynamische Differenz-Kalorimetrie (DSC) nach DIN 53765-1994 ermittelte Glasübergangstemperatur T_G im Bereich zwischen 90 und 160°C,a glass transition temperature T _G determined by dynamic difference calorimetry (DSC) according to DIN 53765-1994 in the range between 90 and 160 ° C,

- eine über Gelpermeationschromatographie (GPC) ermittelte - one via gel permeation chromatography (GPC) determined

Molmassenverteilung mit einer Dispersivität von kleiner als 28,  Molar mass distribution with a dispersivity of less than 28,

- einen nach DIN EN ISO 3451 -1 ermittelten Aschegehalt von weniger als 1 Gew.-% und  an ash content of less than 1% by weight determined in accordance with DIN EN ISO 3451 -1 and

- einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, ermittelt anhand des  - a percentage of volatile components, determined on the basis of

Gewichtsverlusts nach 60 min bei einer Temperatur 50°C oberhalb der Glasübergangstemperatur T_G und bei Normaldruck, von höchstens Weight loss after 60 min at a temperature 50 ° C above the glass transition temperature T _G and at atmospheric pressure, of at most

1 Gew.-% aufweist.  1 wt .-%.

2. Schmelzbares Lignin nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Molekulargewichtsverteilung monomodal ist. 2. fusible lignin according to claim 1, characterized in that the molecular weight distribution is monomodal.

3. Schmelzbares Lignin nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Molekulargewichtsverteilung monomodal ist und keine Schulter aufweist. 3. fusible lignin according to claim 1, characterized in that the molecular weight distribution is monomodal and has no shoulder.

4. Schmelzbares Lignin nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, 4. fusible lignin according to one or more of claims 1 to 3,

dadurch gekennzeichnet, dass es einen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, ermittelt anhand des Gewichtsverlusts nach 60 min bei einer Temperatur 50°C oberhalb der Glasübergangstemperatur T_G und bei Normaldruck, von höchstens 0,8 Gew.-% aufweist. characterized in that it has a volatiles content determined by weight loss after 60 minutes at a temperature of 50 ° C above the glass transition temperature T _G and at atmospheric pressure, of at most 0.8 wt .-%.

5. Schmelzbares Lignin nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, 5. fusible lignin according to one or more of claims 1 to 4,

dadurch gekennzeichnet, dass es eine Glasübergangstemperatur im Bereich zwischen 1 10 und 150°C aufweist.  characterized in that it has a glass transition temperature in the range between 1 10 and 150 ° C.

6. Schmelzbares Lignin nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, 6. fusible lignin according to one or more of claims 1 to 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Molekulargewichtsverteilung eine  characterized in that the molecular weight distribution a

Dispersivität von kleiner als 15 aufweist.  Has a dispersivity of less than 15.

7. Schmelzbares Lignin nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, 7. fusible lignin according to one or more of claims 1 to 6,

dadurch gekennzeichnet, dass es einen Aschegehalt von weniger als 0,2 Gew.-% aufweist.  characterized in that it has an ash content of less than 0.2 wt .-%.

8. Verfahren zur Herstellung einer Precursorfaser für Kohlenstofffasern 8. A method for producing a carbon fiber precursor

umfassend die Schritte:  comprising the steps:

- Vorlegen eines schmelzbaren Lignins nach einem oder mehreren der  - presenting a fusible lignin according to one or more of

Ansprüche 1 bis 7,  Claims 1 to 7,

- Aufschmelzen des Lignins bei einer Temperatur im Bereich von 170 bis 210 °C zu einer Ligninschmelze und Extrudieren der Ligninschmelze durch eine auf eine Temperatur im Bereich von 170 bis 210 °C beheizte Spinndüse zu einer Ligninfaser und  - Melting of the lignin at a temperature in the range of 170 to 210 ° C to a lignin melt and extruding the lignin melt through a heated to a temperature in the range of 170 to 210 ° C spinneret to a lignin fiber and

- Abkühlen der Ligninfaser.  - cooling the lignin fiber.

9. Verfahren zur Herstellung einer Precursorfaser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ligninfaser ein aus einer Vielzahl von Filamenten bestehendes Multifilamentgarn ist, bei dem der Durchmesser der Filamente im Bereich von 5 bis 100 pm liegt. A method of producing a precursor fiber according to claim 8, characterized in that the lignin fiber is a multifilament yarn composed of a plurality of filaments, wherein the diameter of the filaments is in the range of 5 to 100 μm.

10. Verfahren zur Herstellung einer Precursorfaser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Filamente im Bereich von 10 bis 60 pm liegt. 10. A method for producing a Precursorfaser according to claim 9, characterized in that the diameter of the filaments in the range of 10 to 60 pm.

1 1 . Precursorfaser, umfassend ein Lignin nach einem oder mehreren der 1 1. A precursor fiber comprising a lignin according to one or more of

Ansprüche 1 bis 7.  Claims 1 to 7.

12. Verfahren zur Herstellung einer Kohlenstofffaser umfassend die Schritte: 12. A method of producing a carbon fiber comprising the steps of:

- Verwenden einer nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10 hergestellten Precursorfaser oder einer Precursorfaser nach Anspruch nach Anspruch 1 1 ,  Use of a precursor fiber or a precursor fiber produced by a process according to one or more of claims 8 to 10 as claimed in claim 1 1,

- Stabilisierung der Precursorfaser bei Temperaturen im Bereich von 150 bis 400 °C, wodurch die Precursorfaser über chemische  Stabilizing the precursor fiber at temperatures in the range of 150 to 400 ° C, whereby the precursor fiber via chemical

Stabilisierungsreaktionen von einem thermoplastischen in einen oxidierten, unschmelzbaren Zustand überführt wird,  Stabilization reactions is transferred from a thermoplastic to an oxidized, infusible state,

- Karbonisierung der stabilisierten Precursorfaser.  - Carbonization of the stabilized precursor fiber.

13. Verfahren zur Herstellung einer Kohlenstofffaser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierung der Precursorfaser in einem sauerstoffhaltigen Prozessgas erfolgt. 13. A method for producing a carbon fiber according to claim 12, characterized in that the stabilization of the precursor fiber is carried out in an oxygen-containing process gas.