Herstellung und Charakterisierung von Fasern aus Cellulose und Cellulose-Polymer-Blends mittels ionischer Flüssigkeiten

Cellulose ist der Hauptbestandteil der pflanzlichen Gerüstsubstanz und damit das am weitesten verbreitete natürliche Polymer mit einem faszinierenden Struktur- und Eigenschaftspotential. Bei der Baumwolle liefert die Natur die Cellulose bereits in Faserform und von relativ hoher Reinheit. Bei der Gewinnung der Cellulose aus Holz müssen zunächst Aufschlussprozesse erfolgen. Um Cellulose dann zu Fasern verarbeiten zu können, muss sie in einen löslichen Zustand überführt und nach dem Spinnprozess wieder ausgefällt werden. Die wichtigsten Verfahren zum Verspinnen von Cellulose sind das mittlerweile über 100 Jahre alte Viskoseverfahren und das aktuelle NMMO-Verfahren. Obwohl diese Verfahren sowohl mit ökonomischen, ökologischen als auch verfahrenstechnischen Nachteilen behaftet sind, blieben alle Bestrebungen, die Verfahren durch kosteneffizientere und umweltverträgliche Technologien zu ersetzen, bislang ohne Erfolg. Für die industrielle Umsetzung hat sich das Direktlöseverfahren von Cellulose in ionischen flüssigkeiten (IL) als am Vielsprechendsten herausgestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Untersuchungen zum Löseverhalten und dem Verspinnen von Cellulose in den Lösungssystemen N-Methylmorpholin-N-Oxid-Monohydrat (NMMOH2O), 1-Ethyl-3-Methylimidazolium-Acetat [EMIM] [OAc] und 1-Ethyl-3-Methylimidazolium-Diethylphosphat (EMIM) (DEP) gemacht und miteinander verglichen. Anschließend wurden die Strukturparametr, d. h. übermolekulare Ordnungszustände sowie die textilphysikalischen Eigenschaften, der nach dem NMMO-Verfahren und IL-Technologie hergestellten Regeneratfasern bewertet. Anhand der experimentellen Daten konnten dann wissenschaftliche Grundlagen zur IL-Technologie geschaffen werden, die eine technische Umsetzung zur Herstellung von Celluloseregeneratfasern aus IL ermöglcihen sollten. Aufbauend auf den erarbeiteten Grundlagen zur Verarbeitung von Cellulose in IL wurden anschließend homogene Cellulose/Polymer-Regeneratfasern in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen hergestellt und mit Hinblick auf ihre Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten eingehend untersucht. Als Polymere dienten dabei m-Aramid sowie Polyacrylnitril.