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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung besonders reissfester künstlicher Fäden nach dem Kupferoxyd-Ammoniak-Streckspinnverfahren und derartige künstliche Fäden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung besonders reissfester künstlicher Fäden nach dem Streckspinnverfahren, insbesondere dem Kupferoxyd-Ammoniak-Streckspinnverfahren. Man hat nach diesem Verfahren unter anderm derart gearbeitet, dass man den Faden nach Verlassen des Trichters unter Spannung und Streckung abgesäuert hat. Dabei ist man so vorgegangen, dass die Abzugsvorrichtung sowohl die Spannung während des Absäuerns wie die Spannung beim Ausziehen der Fäden im Spinntriehter erzeugte, wobei der Strom der Füllflüssigkeit im Spinntrichter unter-
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Nach der Erfindung verfährt man so, dass die Fäden durch die Fällflüssigkeit im Spinntrichter nur vorgeformt (vorgestreekt) und so weit koaguliert werden, dass sie beim Austritt aus dem Spinntrichter noch plastisch sind, worauf die Fäden ausserhalb des Spinntriehters und vor der endgültigen Erhärtung
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ausserhalb des Spinntrichters zur vorläufigen Streckung im Spinntriehter wird so gross gewählt, dass der Faden eine erhöhte, bisher unerreichte Festigkeit erhält.
Die völlige Erhärtung des Fadens ausserhalb des Spinntrichters findet in üblicher Weise durch Absäuern statt. Das Absäuern kann erfindungsgemäss stattfinden, nachdem die Fäden den Spinntriehter verlassen haben. Dann muss die Streckung jedoch so eng an die Säurebehandlung anschliessen, dass sie bewirkt ist, bevor die völlige Erhärtung der Fäden unter der Einwirkung der Säure stattfindet. Man kann auch die Absäuenmg erst nach der endgültigen zweiten Streckung vornehmen.
Es ist gelegentlich bekanntgeworden, Kunstseide nach dem Verlassen des Spinntrichters zwischen diesem und der Sammelvorrichtung etwas nachzustrecken, jedoch ohne die Absicht einer Festigkeitserhöhung und ohne merkbaren Erfolg. In den bekannten Fällen betrug die Naehstreckung etwa 10%, höchstens 15%. Nach der Erfindung beträgt jedoch die Naehstreekung 20-100% und mehr, je nachdem, welche Festigkeitserhöhung erstrebt wird. Im Einzelfalle ist der Grad der Nachstreckung und der Festigkeitserhöhung auch von dem angewendeten Spinnverfahren und der Zusammensetzung des Fällbades abhängig.
Zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung kann man eine Vorrichtung benutzen, bei welcher hinter dem Spinntrichter zwei mit verschiedener Geschwindigkeit umlaufende Abzugsvorrichtungen angeordnet sind, z. B. eine Abzugsrolle hinter dem Spinntrichter und eine zweite Abzugsrolle vor dem Haspel, Spule, Spinnsehleuder od. dgl., und die zweite Abzugsrolle mit höherer Geschwindigkeit läuft als die erste. Wenn man Material und Abmessungen der Abzugsrollen so wählt, dass der Faden auf ihnen nicht gleiten kann, so lässt sich hiemit das Streekungsverhältnis im Spinntriehter und zwischen den beiden Abzugsvorrichtungen beherrschen.
Man kann auch hinter dem Spinntrichter an Stelle der ersten Abzugsvorrichtung einen Fadenführer oder ein System von Fadenführern anordnen und die Reibungsverhältnisse an ihnen so wählen,
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In allen geschilderten Fällen kann die Absäuerung entweder kurz vor oder in der zweiten Zugvorrichtung oder auf dem Wege von dieser zur Spule, Haspel, Spinnscleuder od. dgl. stattfinden. Es können auch eine Spule oder eine Haspel unmittelbar als zweite Abzugsvorriehtung benutzt werden. Dann findet die Absäuenmg auf ihnen statt. Man kann auch die Seide im Strang nachstrecken, nur muss sie sich nech in ausreichend plastischem Zustande befinden.
Nach der Erfindung lassen sich Fäden erzeugen, welche aus Einzelfäden von weniger als 1% Denier ja sogar unter 1 Denier bestehen, ohne dass diese Einzelfäden bei dem Spinn- und Windeprozess Schädigungen erleiden, da ihre endgültige Verfeinerung nicht in einem flüssigen Medium stattfindet, sondern in der Luft, wo geringe Reibung vorhanden ist. Diese Einzelfäden bestehen zum Unterschied von den bisher bekannten Fäden aus gerichteten Kristalliten. Die Richtung der Kristalliten ist dadurch nachweisbar, dass im Röntgendiagramm die Interferenzringe verschwunden und zu einzelnen Interferenzfleeken zusammengeschrumpft sind.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein nach dem beschriebenen Verfahren und mittels der beschriebenen Vorrichtungen hergestelltes Kunstgam. Ein solches ist ein aus praktisch endlosen Einzelfaden von weniger als 1 Denier Titer des Einzelfadens zusammengesetztes, insbesondere aus KupfcroxydAmmoniakzellulose erzeugtes, nach dem Streckspinnverfahren hergestelltes Kunstgarn von mehr als 220 g Reissfestigkeit auf 100 Denier in trockenem Zustand.
In nassem Zustand hat das deiche Gnrn eine Reissfestigkeit von über 140 g auf 100 Denier.
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Der technische Fortschritt gegenÜber den bekannten Garnen liegt also in der Erhöhung der Reissfestigkeit und damit in einer weitergehenden Angleichung an die Festigkeit der aus natürlichen Zellulosefasern hergestellten Garne.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Spinnvorrichtung mit zwei Abzugsrollen und einer Spinnsr1Jleuder, Fig. 2 eine Spinnvorrichtung mit einer Abzugsrolle und einer Auflaufspule.
Auf der Zeichnung ist in Fig. 3 ein Röntgendiagramm von Kunststeide bekannter Güte und Festigkeit wiedergegeben.
Fig. 4 zeigt ein Röntgendiagramm hochreissfester Seide nach der Erfindung.
Fig. 5 ist ein vergrössertes Quersehnittsbild hoehreissfester Seide nach der Erfindung. Es handelt sieh um den Querschnitt durch einen Faden von 120 Denier mit 180 Fasern.
In Fig. 1 werden zunächst in einem Spinntrichter 1 üblicher Beschaffenheit die Fäden in strömender Füllflüssigkeit bis zu einem gewissen Grade ausgefällt und ausgezogen. Die Bewegung des Fadens im Spinntrichter wird einmal durch die strömende Fällflüssigkeit und dann durch die mit bestimmter Geschwindigkeit angetriebene Rolle 2 bewirkt, die hinter üblichen Umlenkstangen 9 angeordnet ist. Hinter
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angeordnet, auf die die Absäuerflüssigkeit aus einer Rinne 4 auffliesst. Eine Leitrolle 5 führt dann den Faden zur Spinnschleuder 6. Die Rolle 5 kann je nach der Beschaffenheit des Fadens angetrieben sein oder nicht. Unter der Rolle 3 befindet sieh eine Fangschale 7 für die Absäuerflüssigkeit, die durch einen Stutzen 8 abgeleitet wird.
In Fig. 2 ist der Spinntriehter wiederum mit 1 bezeichnet. Hinter dem Spinntriehter 1 ist unmittelbar die Abzugsrolle 2 angeordnet. Die Rolle kann mit einer Umfangsgeschwindigkeit laufen, die der dem Faden von der Fällflüssigkeit mitgeteilten Austrittsgeschwindigkeit aus dem Spinntrichter gleich ist.
Der Faden läuft dann auf die Spule 10 auf, die in einem mit verdünnter Säure gefüllten Trog 11 umläuft.
Der Faden kann auch schon auf dem Wege von der Rolle 2 zur Spule 10 ein Stück vor letzter mit Säure berieselt werden.
An Stelle der Umlenkstange 9 und der Rolle 2, Fig. 1, oder nur der Rolle 2, Fig. 2, kann ein System von z. B. versetzt angeordneten Fadenführern, z. B. von Stangen, treten, die den Faden im Zickzack führen.
Gewöhnliche, nach dem Streckspinnverfahren hergestellte Kupferseide hat z. B. trocken eine Reissfestigkeit von 160 g. Nass beträgt die Reissfestigkeit 85 g. Unterwirft man die Seide einer Naelhstreckuna : von 60%, so werden im Einzelfalle Reissfestigkeiten von 222-268 g in troekenem Zustand und 146-183 g in nassem Zustand erzielt.
Es ist erfindungsgemäss möglich, bei einer Seide mit derart erhöhter Festigkeit die Einzelfäden des Garnes, ohne dass die Gefahr des Bruches und die Bildung von Flusen und Borsten - das sind die
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Streckungsgrad noch stärker (Borsten) oder schwächer (Flusen) sind-entsteht, unter ein Denier für den Einzelfaden herabzusetzen, d. h. also ein Zelluloseseidegarn aus Einzelfäden von erhöhter Festigkeit und weniger als ein Denier Titer zu bilden. Dabei weist ein solches Garn den gleichen milden Glanz wie Naturseide auf und erreicht oder übertrifft diese in bezug auf Griff und Festigkeit, da die Einzelfäden feiner wie die der Naturseide sind.
Derartige Garne sind neu und bilden ein Produkt von bisher nichtgekannter GÜte in bezug auf Weichheit, Schmiegsamkeit und Festigkeit sowie Fälligkeit.
Ein solches Garn ist z. B. ein aus Kupferoxyd-Ammoniakzelluloselosung nach dem Nassstreekspinnverfahren hergestelltes Garn von einem Titer von 0'7 Denier für den Einzelfaden bei einer Reissfestigkeit von 264 g auf 100 Denier in trocknem Zustand und 190 g auf 100 Denier in nassem Zustande.
Die Reissversuche, auf Grund deren die vorliegenden Zahlen festgestellt werden, haben bei einer Faserfeuchtigkeit von 11% für den trockenen Zustand und in völlig durchnässtem Zustand bei Zimmertemperatur stattgefunden. Verwendet wurde der sogenannte Sehoppersche Zerreissapparat mit einer Einspannlänge von 50 cm. Die Reissgeschwindigkeit betrug 50 cm pro Minute. Die Garnnummer wurde auch bei 11% Faserfeuchtigkeit ermittelt.
Auf dem Röntgendiagramm nach Fig. 3 und 4 rührt der mittlere weisse Fleck nur vom Abblenden der direkten Strahlen her. Diese ergeben auch die dunkle Schwärzung rund um den weissen Fleck. Massgebend sind die ausserhalb der mittleren Schwärzung diametral gegenüberliegenden Interferenzflecke. Man erkennt in Fig. l, dass diese Interferenzflecke als Reste von schwächer ausgeprägten, rund umlaufenden Kreisen aufzufassen sind, während in Fig. 2 die Interferenzfleeke selbst zu Bögen von noch kleinerem Zentriwinkel zusammengeschrumpft sind und die sehattenartigen Kreisreste nicht mehr zu sehen sind.
Fig. 3 beweist, dass in den Fäden bekannter Beschaffenheit und Festigkeit die Kristalle noch verhältnismässig ungeordnet durcheinander liegen, während die Kristalle bei dem hochreissfesten Faden nach der Erfindung durch das Nachstrecken gerichtet worden sind. Liegen alle Kristalle regellos durcheinander, so ergeben sich vollständige Interferenzringe. Je weiter die Richtung der Kristalle geht, desto mehr verschwinden die Ringe, um schliesslich zu Flecken kleinen Zentriwinkels zusammenzuschrumpfen.
Das Querschnittsbild nach Fig. 5 lässt erkennen, dass die Einzelfäden im wesentlichen kreisrunden Querschnitt haben. Die Abweichungen sind nicht erheblich. Diese Querschnittsform ist kennzeichnend für die Seide nach der Erfindung. Andere Seide hat mehr oder weniger unregelmässigen, unter Umständen sogar nierenförmigen Querschnitt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung besonders reissfester künstlicher Fäden nach dem KupferoxydAmmoniak-Streckspinnverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden durch die Fällflüssigkeit im Spinntrichter nur vorgeformt (vorgestreckt) und so weit koaguliert werden, dass sie beim Austritt aus dem Spinntrichter noch stark plastisch sind, und dass die Fäden nach Austritt aus dem Spinntrichter und vor der endgültigen Erhärtung einer abermaligen 20% und mehr betragenden Streckung unterworfen werden.