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Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern und Filmen aus regenerierter Cellulose
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Viskoselösungen mit hohen Reissfestigkeiten, hoher Scheuerfestigkeit und niedrigem Quellgrad. Besonders für die Herstellung von Fäden aus regenerierter cellulose im nicht textilen Sektor, z. B. als Einlage in Gummiartikeln, wie in Transportbändern, Reifen u. dgl. werden Fäden verlangt, deren Reissfestigkeit etwa 500 g/100 den beträgt.
Es ist bekannt, Fäden zu erzeugen, die den oben genannten Eigenschaften zum Teil genügen, indem man der Viskose Stoffe zugibt, die eine hohe Entquellung der sauren Fäden während des Spinnprozesses bewirken. Solche Stoffe sind unter vielen andern:alkoxylierte Mono- oder Poly-amine oder Polyglykole.
Diese Zusätze bewirken vielfach verschiedene Effekte im hergestellten Garn. So beeinflussen einige vorzugsweise den Quellgrad wie die Diamine, ohne die erwünschten sehr hohen Festigkeiten erreichen zu lassen ; andere beeinflussen mehr die statischen Eigenschaften ; wieder andere erfordern zur Erlangung der
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Bei Zusatz von alkoxylierten Aminen muss man z. B. den Säuregehalt der Bäder in sehr engen Grenzen halten und ihn auf den Alkaligehalt der Viskose sehr genau abstimmen in der Weise, dass die Säure- konzentration sehr niedrig gehalten wird, wobei leicht Spinnschwierigkeiten auftreten.
Durch viele Versuche wurde ausserdem festgestellt, dass die oben genannten textilen Daten, die man verlangt, nur schwer erreicht werden. Der Zusatz von Polyglykolen zur Viskose verursacht zwar geringere Spinnschwierigkeiten, da der Säurebereich zur Erlangung eines niedrigen Quellgrades und einer guten Scheuerfestigkeit breiter gehalten werden kann, doch lassen auch hier die Festigkeiten zu wünschen übrig.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass man die Mängel, welche die beiden oben erwähnten Zusatzstoffe ergeben, beseitigen kann, wenn man der Viskose eine Mischung beider Stoffe, also alkoxylierte Amine und Polyglykole zugibt. Man erreicht die besten Ergebnisse wenn die Mischung der Zusatzstoffe 15 - 50 % Polyglykol und entsprechend 85 - 50 % alkoxyliertes Amin enthält und wenn die zugegebene Gesamtmenge zwischen 1 und 5 g/kg Viskose, vorzugsweise zwischen 1, 2 und 2,5 g/kg Viskose beträgt. Bei diesen Zusätzen verläuft dÅas Spinnen einwandfrei, die Grenzen der Säuregehalte in den Spinnbädern können weiter gehalten werden und die Verstreckbarkeit der Fäden ist vorzüglich.
Für das Verfahren gemäss der Erfindung werden Amine der nachstehenden allgemeinen Formel angewendet :
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eine Alkylenoxydkette, einenAlkyl-, einen cyclischen oder einen heterocyclischen Rest oder eine Nhaltige Gruppe der Formel,
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in welcher X ein aliphatischer, aromatischer oder cycloaliphatischer Rest ist, und R und R Wasserstoff Alkylenoxydketten oder aliphatische, cyclische oder heterocyclische Reste sein können.
Der Säuregehalt des Spinnbades kann, wie oben festgestellt wurde, breiter gehalten werden als bei der Verwendung der einzelnen Zusatzstoffe allein. Er ist in Prozenten des Spinnbades ausgedruckt zweckmässig gleich oder etwas niedriger als der Alkaligehalt der Viskose, doch darf er diesen auch etwas übersteigen, wenn der Cellulosegehalt der Viskose extrem niedrig gehalten oder bei einer sehr hohen Gammazahl gesponnen wird.
An einigen Beispielen wird das Verfahren näher erläutert :
Beispiel 1' : Eine Viskose mit einem Cellulosegehalt von 7, 3 %und einem Alkaligehalt von 5, 5 % erhält einen Zusatz von 1, 5 g/kg Viskose eines Gemisches aus 80 feines alkoxylierten Amins. der Formel :
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und aus 20 % eines Polyglykols des Molekulargewichtes 400. Sie wird bei einem Gammawert von 46, einer Viskosität von 50 sec Kugelfall und einer Hottenroth-Reife von 22 in ein Bad versponnen mit 4, 20/0 Schwefelsäure, 6% Zinksulfat und 13 % Natriumsulfat. Die Temperatur des Bades beträgt 450 C. Zweck mässig wird unter mitströmendem Bad durch ein Rohr gesponnen. Nach dem Herausführen des Fadens aus dem ersten Bad wird dieser in einem zweiten heissen Bad mit einem Säuregehalt von 2 % um 125 ufo verstreckt.
Der Abzug an der letzten Galette beträgt 40 m/min. Der Faden wird nach der Heissverstreckung auf Spulen gesammelt und nach der Wäsche unter Nachverstreckung auf einem Zylindertrockner getrocknet. Der Titer beträgt 1650 den. mit 1000 Einzelfaden. Die Reissfestigkeit des auf diese Weise gespon-
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nass 20,7 0/0.
Stellt man aus diesen Garnen einen Kord her mit einer Drehung von 472/472 ZS, so beträgt die Reissfestigkeit des konditionierten Kordes 333 g/100 den, die des ofentrockenen Kordes 400 g/100 den.
Beispiel 2 : Eine Viskose der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 erhält einen Zusatz von 2 g/kg einer Mischung, die 83 ufo des in Beispiel l angegebenen alkoxylierten Amins und 17 % eines Polyglykols mit einem Molekulargewicht von 1500 enthält. Die Verspinnung geschieht in derselben Weise wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind folgende : Reissfestigkeit trocken 497 g/100 den, nass 382 g/100 den ; Dehnung trocken 11, 6 jo, nass 24,9 ufo. Der daraus hergestellte Kord weist folgende DÅaten auf : Reissfestigkeit konditioniert 328 g/100 den, ofentrocken 400 g/100 den.
Beispiel3 :ZueinerViskosederZusammensetzunggemässBeispiel1werdenzugesetzt1,8g/kg eines Gemisches aus 70 % eines alkoxylierten Amins der Formel :
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und aus 30 % Polyglykolen mit den Molekulargewichten 400 und 1500 im Verhältnis 2 : 1. Das Säurebad enthält: 4,6 %Schwefelsäure, 13 % Natriumsulfat, 5 % Zinksulfat. Das Ergebnis ist folgendes : Reissfestig- keit trocken 509 g/100 den, nass 388 g/100 den ; Dehnung trocken 11, 6%, nass 25, 3 Reissfestigkeit des konditionierten Kordes 338 g/100 den, des ofentrockenen Kordes 412 g ! 100 den.
Beispiel 4 : Zu einer Viskose der Zusammensetzung 6, 5 % Cellulose und 5,5 % ALkali wird hinzugegeben 1, 4 g/kg eines Gemisches aus 55 % eines alkoxylierten Amins der Formel :
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und 45 % eines Polyglykols mit einem Molekulargewicht von 400. Diese Viskose wird in einem Bad versponnen mit 5, 2 % Schwefelsäure, 14 % Natriumsulfat und 5 % Zinksulfat. Die Temperatur des Bades beträgt 480 C. Die Verstreckung wird in einem zweiten Heissbad mit einem Säuregehalt von 2, 5 % vorgenommen und beträgt 125 % bei einem Abzug von 40 m/min der letzten Galette. Das Ergebnis ist folgen-
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Festigkeit des konditionierten Kordes 350 den, des ofentrockenen Kordes 412 g/100 den.
Beispiel 5 : Einer Viskose mit einem. Cellulosegehalt von 7, 3% und einem Alkaligehalt von 5, 5 % wird 2,0 g/kg Viskose eines Gemisches zugesetzt, bestehend aus 75 % einer oxäthylierten Stickstoffverbindung der Formel :
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und aus 25 % eines Polyglykols mit einem Molekulargewicht von 1500. Sie wird bei einem Gammawert von 46 und einer Viskosität von 55 sec Kugelfali und einer Hottenrothreife von 20 in einem Bad mit 4,7 % Schwefelsäure, 3,5 % Zinksulfat und 14 % Natriumsulfat versponnen. Die Temperatur des Bades beträgt 45 C. Die Verstreckung in einem zweiten Heissbad wird gemäss Beispiel 1 vorgenommen. Das Ergebnis ist folgendes :
Reissfestigkeit trocken 488 g/100 den, nass 360 g/100 den ; Dehnung trocken 11, 2 %, nass 24, 3%.
Die Reissfestigkeit des konditionierten Kordes ist 331 g/100 den und des ofentrockenen Kordes 405 g/100 den.
Beispiel 6 : Zu einer Viskose mit 6, 5% Cellulose und 5, 5 % Alkali werden 1, 8 g/kg Viskose eines Gemisches gegeben, das wie folgt zusammengesetzt ist : Aus 60 % des folgenden alkoxylierten Diamins :
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und aus 40 % eines Polyglykols. mit einem Molekulargewicht 1500. Die Spinnlösung wird bei einem Gammawert von 44, einer Viskosität von 60 sec Kugelfall und einer Hottenroth-Reife von 19 versponnen.
Das Spinnbad enthält 5, 1 osa Schwefelsäure, 12, 5 % Natriumsulfat und 6, 0 % Zinksulfat bei einer Temperatur von 480 C. Die Verstreckung in einem Bad mit 2 % Schwefelsäure und bei einer Temperatur von 900 C ist 120 0/0. Die Reissfestigkeit beträgt trocken 495 g/100 den, nass 375 g/100 den ; Dehnung trocken 11, 0 %, nass 24, 5 %.
Die Reissfestigkeit des Kordes konditioniert 334 g/100 den, ofentrocken 408 g/100 den.
Im Gegensatz zu diesen Ausführungsbeispielen ergab unter denselben Spinnbedingungen eine Viskose mit einem Zusatz des alkoxylierten Amins entsprechend Beispiel l, jedoch ohne Zusatz'von Polyglykol folgende Daten : Grundgarn : Reissfestigkeit trocken 462 g/100 den, nass 317 g/100 den ; Dehnung trocken 9, 7 li, nass 20, 7 %..
- Kord : Reissfestigkeit konditioniert 300 g/100 den, ofentrocken 355 g/100 den.
Arbeitet man anderseits gemäss den vorgenannten Beispielen lediglich mit einem Polyglykolzusatz ohne alkoxyliertes Amin, wobei ein Polyglykol mit einem Molekulargewicht von 1500 Verwendung findet, so erhält man unter den Spinnbedingungen, wie im Beispiel l die folgenden textilen Daten, wobei zu bemerken ist, dass die Säure im Spinnbad zur Erzielung der optimalen Werte erhöht werden muss, u. zw.
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auf 5, 2 %. Alle andern Bedingungen bleiben die gleichen.
Grundgarn : Reissfestigkeit trocken 484 g/100 den, nass 348 g/100 den ; Dehnung trocken 12, 3 lu, nass 23, 3 %.
Kord : Reissfestigkeit konditioniert 298 g/100 den, ofentrocken 370 g/100 den.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern und Filmen aus regenerierter Cellulose durch Verspinnen von Viskose in ein Schwefelsäure, Natriumsulfat und wenigstens 30 g/kg Zinksulfat enthalten- des Bad und Verstrecken in einem zweiten heissen Bad, dadurch gekennzeichnet, dass man der Viskose
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g/kgAminen der nachfolgenden Formel :
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wobei R und R2 Alkylenoxyd-Ketten der Fonnel :
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heterocyclischen Rest oder eine N-haltige Gruppe der Formel :
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bedeutet, in der X ein aliphatischer, aromatischer oder cycloaliphatischer Rest ist und R4 und Rs Wasserstoff, Alkylenoxydketten oder aliphatische, cyclische oder heterocyclische Reste sein können.