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Verfahren zur Erhöhung der Verstreckbarkeit von frischgesponnenen Fäden nach dem Viskosespinnverfahren
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Bei der Herstellung von hochfesten Reifengarnen ist man dazu übergegangen, der Viskose und/oder dem Spinnbad bestimmte Zusatzstoffe, wie Amine und Äthylenoxydverbindungen, einzuverleiben, um i gesteigerte Festigkeiten zu erzielen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch in diesen Fällen anwend- bar und bringt die geschilderten Verbesserungen. Auch andere Verfahrensmerkmale, insbesondere die
Viskosezusammensetzung oder die Temperatur des Spinnbades, können in weiten Grenzen variiert wer- den, ohne dass die Wirkung der Aldehydbehandlung verlorengeht oder eingeschränkt wird.
Man hat auch schonformaldehydhaltige Fällbäder verwendet und damit gute Garndaten erzielen können. Andere Aldehyde wirkten aber nicht in dem Sinne wie Formaldehyd, nämlich streckspannungser- niedrigend bzw. verstreckungserhöhend. In diesen Fällen hatte der Formaldehyd Gelegenheit, sich bei den in Düsennähe abspielenden Reaktionen im Zusammenhang mit der Fadenbildung zu beteiligen. Diese Mög- lichkeit scheidet bei den Zwischenbädern gemäss der Erfindung aus. Es war deswegen überraschend, dass die
Formalin- bzw. Aldehydzwischenbäder ebenfalls streckspannungserniedrigend wirken. Hiemit vermeidet man Verbindungen, die sich bei Formalin im Spinnbad mit Schwefelwasserstoff bilden, und die zu einer
Verschmutzung der Düsenoberfläche führen.
Schliesslich kann bei einer Gegenüberstellung der beiden Ver- fahren auch der wirtschaftliche Fortschritt der neuen Arbeitsweise nicht unberücksichtigt bleiben. Bei
Spinnbadtemperaturen von 40-60 C, die aus spinntechnischen, Gründen notwendig sind, tritt bereits eine erhebliche Verdampfung des Formaldehyds auf. Dies macht wegen der gesundheitsschädigenden Wirkung des Formaldehyds und derGeruchsbelästigung eine besondere Einkapselung der Spinnbadanlage notwendig.
Ausserdem geht jedoch auch ständig Formaldehyd verloren, der zur Konstanthaltung der Konzentration dem
Spinnbad laufend neu zugesetzt werden muss. Bei der Regeneration des Spinnbades geht dann die Haupt- menge des noch vorhandenen Formaldehyds bei der Vakuumeindampfung vollständig verloren. Demgegen- über tritt bei dem erfindungsgemässen Verfahren kein einziger dieser Nachteile auf. Die Temperatur des zwischengeschalteten Bades beträgt nur 20-30 C, so dass eine Verdampfung des Formaldehyds nicht zu befürchten ist.
Einer Verdampfung entgegen wirkt auch die kleine Oberfläche des Bades. Eine Regeneration durch
Vakuumeindampfung ist nicht notwendig, weil sich in dem Zwischenbad bezüglich der Säure und Salze sehr schnell ein Gleichgewicht einstellt. Ein Verlust an Formaldehyd durch Mitschleppen der Badflüssig- keit durch den laufenden Faden wird durch Zusatz geringer Mengen von Formaldehyd ausgeglichen. Diese
Korrekturen sind jedoch erfahrungsgemäss sehr geringfügig.
An Hand einiger Beispiele wird das Verfahren näher erläutert : Beispiel l ; Eine Viskose mit 7, 3% Cellulose, 5, 5% NaOH und 38% CS wird zu eine m Garn von 1650 den versponnen. Der Viskose werden 1, 9 g/kg eines äthoxylierten Kokosamins zugefügt. Das
Spinnbad hat eine Zusammensetzung von 4, 7 % H SO, 12, 0 % Na SSund 6, 0 % ZnSO bei einer Tem- peratur von 500C. Gesponnen wird mit einer 1000 Loch-Düse, Lochdurchmesser 6oil. Die Verstreckung wird zwischen zwei Galetten durchgeführt und beträgt 117 %. Die erste Galette läuft mit einer Umfangs- geschwindigkeit von 40 m/min.
Der Faden legt im Spinnbad eine Strecke von 70 cm zurück und um-
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weilig in Luft und in einem aldehydhaltigen Zwischenbad laufen. Dabei erhält man die in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellten Streckspannungen bzw. Streckspannungserniedrigungen :
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<tb>
<tb> Zwischenbad <SEP> Streckspannung <SEP> Streckspannungser-
<tb> 4 <SEP> % <SEP> HCOH, <SEP> 240C <SEP> niedrigung
<tb> g <SEP> g <SEP>
<tb> ohne <SEP> 1300
<tb> mit <SEP> 900 <SEP> 400
<tb> ohne <SEP> 1290
<tb> mit <SEP> 1020 <SEP> 270
<tb> ohne <SEP> 1280
<tb> mit <SEP> 1060 <SEP> 220
<tb> ohne <SEP> 1280
<tb> mit <SEP> 890 <SEP> 390
<tb>
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bei einer Verstreckung von 114 % eine Streckspannung von 1500 g.
Wenn man den Faden vor dem Eintritt in das Zersetzungsbad mit einer 1 %-igen Formaldehydlösung von 200C in Berührung bringt, kann man unter Beibehaltung einer Streckspannung von 1500 g die Verstreckung auf 124 % steigern.
Wenn man den gleichen Versuch mit einer zusatzmittelfreien Viskose durchführt, so erhält man eben- falls eine erhebliche Streckspannungserniedrigung.
Beispiel 3 : Eine Viskose wie in Beispiel 1 wird bei 400 C in ein Spinnbad entsprechend der'in Beispiel 1 angegebenen Zusammensetzung gesponnen. Der Faden wird über drei Rollen verstreckt, die ent- weder in das Streckbad eintauchen oder ausserhalb desselben laufen, so dass die Verstreckung in der Luft stattfindet.
Es wurden die in der Tabelle zusammengestellten Streckspannungswerte ermittelt :
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<tb>
<tb> Zwischenbad <SEP> Verstreckung
<tb> Zusammensetzung <SEP> im <SEP> Bad <SEP> in <SEP> Luft
<tb> 120% <SEP> 54% <SEP> 76%
<tb> ohne <SEP> 1200 <SEP> g <SEP> 1100 <SEP> g <SEP> 1800 <SEP> g
<tb> 1, <SEP> 8 <SEP> lo <SEP> HCHO <SEP> in <SEP> 2 <SEP> % <SEP> HSO.
<tb>
9 <SEP> % <SEP> Na <SEP> SO <SEP> 4 <SEP> % <SEP> ZnSO <SEP> ; <SEP> Temp. <SEP> 25 C <SEP> 1000 <SEP> g <SEP> 830 <SEP> g <SEP> 1500 <SEP> g
<tb>
Das Beispiel zeigt, dass schon beiLuftverstreckung eine Streckspannungserniedrigung beobachtet wird.
Das angewendete Zwischenbad wurde bezüglich seiner Zusammensetzung auf eine vorher ermittelte
Gleichgewichtskonzentration eingestellt, die sich durch das Mitschleppen von Fällbadflüssigkeit ergibt.
Es hat sich gezeigt, dass man zweckmässig bezüglich der Säure - und Salzgehalte in der Nähe dieser Gleich- gewichtskonzentrationen arbeitet. Dabei braucht man bei ununterbrochenem Spinnen nur in minimalen Mengen frisches Zwischenbad zuzufügen oder abzustossen.
Die Aldehydkonzentration sowie die Anreicherung von Fällbadbestandteilen im Zwischenbad ist nach den jeweiligen Erfordernissen abzustimmen, wobei man vor den zuletzt erwähnten wirtschaftlichen Ge- sichtspunkten natürlich in erster Linie die technischen Verbesserungen zu berücksichtigen hat.
Wegen der Vielzahl von Viskose-Spinnbadkombinationen und Spinnschemata, auf die die Erfindung angewendet werden kann, ist es nicht möglich, eine allgemeingültige Voraussage zu treffen über die da- mit erzielbaren Garneigenschaften. Mit recht guter Näherung kann man aber sagen, dass die bei einer ge- gebenen Verstreckung erzielbaren Festigkeiten und Dehnungen etwa die gleichen bleiben, wenn man unter sonst unveränderten Bedingungen die Streckspannung durch ein Aldehyd-Zwischenbad gemäss der
Erfindung erniedrigt. Nutzt man dagegen die höhere Verstreckbarkeit aus, so erzielt man je nach Spinn- verfahren eine Verbesserung der Daten, die ohne das Zwischenbad nicht erreicht werden kann, weil zu hohe Streckspannungen auftreten würden. Ein Beispiel soll als Erläuterung dienen.
Beispiel 4 : Eine Viskose mit 6, 5 % Cellulose, 5, 7 % NaOH 38 % CS2 wird in ein Spinnbad mit 5,0%
H2SO4, 10,0 % Na2SO4, 9, 0 % ZnSO4 versponnen. Der Viskose ist 1, 5 g/kg und dem Spinnbad 0, 4 g/kg des in Beispiel 1 genannten äthoxylierten Kokosamins zugesetzt. Es wurde nun bei jeweils zirka 1600g
Streckspannung bei zwei verschiedenen Spinnbadtemperaturen und mit einem Aldehydzwischenbad ge- sponnen.
Die erreichte Verstreckung und die erzielten Garndaten sind folgende :
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<tb>
<tb> Fäll- <SEP> Zwischenbad <SEP> Verstrek- <SEP> Grundgarndaten <SEP> Quellbad <SEP> kung <SEP> trocken <SEP> nass <SEP> grad
<tb> Temp. <SEP> % <SEP> Fest. <SEP> Dehng. <SEP> Fest. <SEP> Dehng. <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> 1 <SEP> 58 <SEP> - <SEP> 102 <SEP> 473 <SEP> 10, <SEP> 6 <SEP> 354 <SEP> 26, <SEP> 0 <SEP> 69
<tb> 2 <SEP> 47-110 <SEP> mu <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP> 366 <SEP> 24, <SEP> 5 <SEP> 68
<tb> 3 <SEP> 47 <SEP> 5% <SEP> HCHO, <SEP> 180C <SEP> 120 <SEP> 508 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 395 <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP> 67 <SEP>
<tb>
Man erkennt, dass besonders die Nassfestigkeit durch die höhere Verstreckung verbessert wird. Diese Beobachtung wird auch in vielen andern Fällen gemacht, wo z.
B. die Trockenfestigkeit durch höhere Verstreckung nicht mehr gesteigert werden kann.
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Die angegebenen Daten beziehen sich auf ein Garn, welches eine 12 %igue Nachverstreckung durchgemacht hat. Um eine Trockendehnung von z. B. 10 % zu bekommen, braucht das mit Zwischenbad gesponnene Garn entsprechend weniger nachverstreckt zu werden. Dies ist von Vorteil, weil geringere Nachverstreckung eine geringere Schrumpfung und somit geringere Schrumpfkraft bedeutet. Solche Fäden nehmen z. B. bei Imprägniervorgängen, wie sie in der Technik vorkommen, die Imprägnierflüssigkeit leichter auf als andere mit höherer Schrumpftendenz.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erhöhung der Verstreckbarkeit von frischgesponnenen Fäden durch Verspinnen von Viskose in ein säure- und salzhaltiges Fällbad und Verstreckung der Fäden in Luft oder einem Streckbad unter gleichzeitiger anschliessender Zersetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise zersetzten Fäden vor oder in der Streckzone mit wasserlöslichen Aldehyden in Berührung gebracht werden.