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Verfahren zur Herstellung von Fäden mit niedrigen Dehnungen bei hohen Festigkeiten nach dem Viskosespinnverfahren
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Reyonfäden oder Reyonfasern mit niedriger Dehnung und hoher Festigkeit. Derartige Fäden werden für bestimmte Einsatzgebiete, insbesondere für Garne als Einlage in Gummierzeugnissen verlangt.
Zur Charakterisierung der Beziehung zwischen Festigkeit und Dehnung benutzt man den Modul M = 100 x Bruchfestigkeit (g/den) : Dehnung lo. Wenn also bei hoher Bruchfestigkeit eine niedrige Dehnung angestrebt werden soll, muss das Garn einen hohen Modul haben.
In der folgenden Tabelle 1 werd3n die normalen Kunstseiden (Nr. 5 und 6) mit Baumwolle (Nr. 1) und einigen besonderen Kunstseiden (Nr. 2,3 und 4) verglichen.
Tabelle 1
EMI1.1
<tb>
<tb> Festigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Modul
<tb> g/den <SEP> % <SEP>
<tb> Nr. <SEP> tr. <SEP> nass <SEP> tr. <SEP> nass <SEP> tr. <SEP> nass
<tb> 1 <SEP> Baumwolle <SEP> 3,6 <SEP> 4,0 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 40 <SEP> 40
<tb> 2 <SEP> Fortisan <SEP> 5,9 <SEP> 4,3 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 98 <SEP> 72
<tb> 3 <SEP> Lilienfeld <SEP> Zweibad <SEP> 5,8 <SEP> 4,3 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 72 <SEP> 43
<tb> 4 <SEP> Spezialreyon <SEP> 4,7 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 16 <SEP> 21 <SEP> 29 <SEP> 17
<tb> 5 <SEP> Flox <SEP> 2,6 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 17 <SEP> 24 <SEP> 15 <SEP> 6
<tb> 6 <SEP> Cuprammonium <SEP> 1,7 <SEP> 0,9 <SEP> 17 <SEP> 24 <SEP> 10 <SEP> 4
<tb>
Es ist ersichtlich, dass die Moduln von Nr. 2, Fortisan, einer durch Verseifung von Acetatcellulose hergestellten Kunstseide und von Nr. 3, Lilienfeldseide, höher als derjenige von Baumwolle liegen.
Beide Fasern sind aber verhältnismässig schwer herzustellen. Normale Kunstseiden zeigen niedrige Werte und nur der Modul der unter Nr. 4 aufgeführten Spezialkunstseide ist grösser. Diese Kunstseide wurde dadurch hergestellt, dass Viskose mit Zusatz von 1, 5 g/kg eines äthoxylierten Kokosamins (MG zirka 1100) in ein Spinnbad, mit einem Zinksulfat- und Formaldehydgehalt, gesponnen wurde.
Es wurde nun gefunden, dass Kunstseiden mit überraschend hohen Moduln erreicht werden können, wenn man der Viskose ausser dem erwähnten äthoxylierten Amin oder ähnlichen die Entquellung des Fadens im A-Bad unterstützenden Mitteln (z. B. Polyäthylenglykole, äthoxylierte Fettsäuren oder Alkohole,
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Amine, Polyamine, quaternäre Ammoniumbasen oder deren äthoxylierte Derivate) in Mengen von 0, 3 - 3, 0 g/kg Viskose auch noch bis zu 50 g/kg eines löslichen Alkalimetallsalzes einer starken Säure zusetzt.
Tabelle 2 zeigt den Einfluss steigender Mengen an Natriumsulfat, die einer Viskose mit 1, 5 g/kg eines äthoxylierten Kokosamins (MG zirka 1100) zugesetzt wurden.
Tabelle 2
EMI2.1
<tb>
<tb> Nr. <SEP> Menge <SEP> Na2SO4 <SEP> Festigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Modul
<tb> zar <SEP> Viskose <SEP> g/den <SEP> %
<tb> g/kg <SEP> tr. <SEP> nass <SEP> tr. <SEP> nass <SEP> tr. <SEP> nass
<tb> 1 <SEP> 0,0 <SEP> 5,1 <SEP> 4,1 <SEP> 14 <SEP> 23 <SEP> 36 <SEP> 15
<tb> 2 <SEP> 1,7 <SEP> 4,7 <SEP> 3,8 <SEP> 11 <SEP> 25 <SEP> 42 <SEP> 15
<tb> 3 <SEP> 3,4 <SEP> 5,0 <SEP> 3,9 <SEP> 11 <SEP> 24 <SEP> 45 <SEP> 16
<tb> 4 <SEP> 5,0 <SEP> 5,2 <SEP> 4,1 <SEP> 10 <SEP> 21 <SEP> 53 <SEP> 20
<tb> 5 <SEP> 12,0 <SEP> 5,2 <SEP> 3,6 <SEP> 8 <SEP> 18 <SEP> 65 <SEP> 20
<tb> 6 <SEP> 30,0 <SEP> 5,0 <SEP> 3,7 <SEP> 7 <SEP> 13 <SEP> 72 <SEP> 28
<tb>
EMI2.2
EMI2.3
<tb>
<tb> -
<tb> 1R50 <SEP> Cord. <SEP> kond. <SEP> Cord <SEP> ofentr.
<tb>
Festigkeit
<tb> Nr. <SEP> g/den <SEP> Dehnung <SEP> % <SEP> Modul <SEP> g/den <SEP> Dehnung <SEP> % <SEP> Modul
<tb> 1 <SEP> 3,5 <SEP> 22 <SEP> 16 <SEP> 4,1 <SEP> 15 <SEP> 27
<tb> 2 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 19 <SEP> 18 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 14 <SEP> 29 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 17 <SEP> 20 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 14 <SEP> 30
<tb> 4 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 17 <SEP> 21 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 12 <SEP> 34
<tb> 5 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 13 <SEP> 25 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 11 <SEP> 35
<tb> 6 <SEP> 2,9 <SEP> 12 <SEP> 24 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 10 <SEP> j <SEP> 36 <SEP>
<tb>
Wie Tabelle 4 ersichtlich macht, wirkt NaCl ähnlich wie Natriumsulfat.
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EMI3.1
EMI3.2
<tb>
<tb> Menge <SEP> Nacl <SEP> Festigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Modul
<tb> zur <SEP> Viskose <SEP> g/den <SEP> %
<tb> g/kg <SEP> tr. <SEP> nass <SEP> tr.
<SEP> nass <SEP> tr. <SEP> nass
<tb> 0 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 14 <SEP> 28 <SEP> 36 <SEP> 15
<tb> 3 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 11 <SEP> 23 <SEP> 46 <SEP> 17
<tb> 6 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 4,0 <SEP> 9 <SEP> 21 <SEP> 57 <SEP> 19
<tb> 9 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 4,0 <SEP> 8 <SEP> 20 <SEP> 67 <SEP> 20
<tb>
Den gleichen Einfluss haben die Kaliumsalze der gleichen Säuren wie auchkalium-und Natriumnitrat. Die Alkalisalze der Phosphorsäure haben eine schwächere Wirkung und die Salze schwacher Säuren sind wirkungslos im Sinne der Erfindung.
Es können Cellulosen beliebiger Herkunft gebraucht werden, wie z. B. Linters, Edelzellstoffe oder Standard-Reyonzellstoffe, wobei zu bemerken ist, dass der Einsatz hemihaltiger Zellstoffe sehr oft Kunstseiden mit einem höheren Modul ergibt als der von Linters.
Der Cellulosegehalt wie auch das Cellulose/Alkali-Verhältnis in der Viskose kann beliebig sein.
Die Viskoselösungen gemäss der Erfindung werden mit einer Gammazahl zwischen 56-35 in A-Bäder vom Charakter des Müllerbads, vorzugsweise mit Zinksulfatzusätzen über 20 g/kg Bad versponnen.
Diese Spinnbäder können die gleichen organischen Zusätze enthalten wie die Viskose und/oder Spinnhilfsmittel wie Laurylpyridinumchlorid oder andere oberflächenaktive Mittel.
Man kann, wie bekannt, die Festigkeiten und somit den Modul durch Streckung des koagulierten Fadens im ersten Bad, in Luft, in einem Zwischenbad und/oder in einem erwärmten B-Bad noch erhöhen.
Es wurde ferner festgestellt, dass die Ergebnisse weiter verbessert werden können, wenn das Zwischenbad, vorzugsweise bei Raumtemperatur, 0, 5 - 5,0 % Formaldehyd enthält.
Auch eine Trocknung des entsäuerten und avivierten Fadens unter einer Spannung von etwa 1000 g ist vorteilhaft.
Tabelle 5 zeigt in kurzer Übersicht die Wirkung, welche die verschiedenen Zusätze oder Arbeitsweisen haben. Bei allen Versuchen wurde eine Viskose mit dem organischen Zusatz nach unten folgendem Beispiel angewendet. Unter HCOH ist angegeben, ob dem Zwischenbad Formaldehyd zugegeben wurde (+) oder nicht (-). Die Zeichen + oder-in der Spalte Trocknung bedeuten, ob unter Spannung getrocknet wurde oder nicht.
Tabelle 5
EMI3.3
<tb>
<tb> HCOH <SEP> Trocknung <SEP> Festigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Modul
<tb> g/den%
<tb> tr. <SEP> nass <SEP> tr. <SEP> nass <SEP> tr. <SEP> nass
<tb> Ohne <SEP> Na2SO--3, <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 29 <SEP> 32 <SEP> 13 <SEP> 10
<tb> Mit <SEP> mit--3, <SEP> 4 <SEP> 2,4 <SEP> 14 <SEP> 19 <SEP> 24 <SEP> 13
<tb> + <SEP> 3,8 <SEP> 2,7 <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 48 <SEP> 33
<tb> + <SEP> + <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 51 <SEP> 32
<tb>
Arbeitsbeispiel : Aus Linters mit einem DP von etwa 650 wird in bekannter Weise Alkalicellulose hergestellt. Ohne weitere Vorreife wird diese Alkalicellulose mit 40go Schwefelkohlenstoff 5 Stunden bei 260C sulfidiert. Das erhaltene Xanthat wird zu einer Viskose mit 5, 5% Cellulose und 4, 8% NaOH gelöst.
Die Löselage enthält pro kg fertige Viskose 30 g NaSO Während des Lösens wird der Viskose 1, 5 g pro kg Viskose äthoxyliertes Kokosamin der allgemeinen Formel :
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EMI4.1
zugesetzt, in der n zwischen 8 und 14 liegt, x + y = zirka 20 und das Molekulargewicht zirka 1100 beträgt.
Die in bekannter Weise filtrierte, entlüftete und nachgereifte Viskose wird bei einer Gammazahl von etwa 48 versponnen. Die Viskosität beträgt 93 sec Kugelfall. Es wird für einen Titer von 1650 den eine Spinndüse von 1000 Loch verwendet. Der Lochdurchmesser ist 60 my. Das A-Spinnbad hat eine Zusam- mensetzung von 4,3% H2SO4, 13,0% Na2SO4, 6% ZnSO4, Temperatur 48 C. Der spinnende Faden läuft von der Spinndüse durch ein horizontal liegendes, vom A-Bad durchströmtes, 50 cm langes Rohr mit einem Innendurchmesser von 20mm über ein Umfenkröllchen zu einer mit 19m/minumlaufenden Galet- te R. Der Faden umschlingt diese Galette mittels eines unter dieser Galette angebrachten gerillten Röllchens 4-mal. Dieses gerillte Röllchen läuft in einem sogenannten Zwischenbad.
Dieses Zwischepbad hat die Zusammensetzung 22 g/kg HZS04'90 g/kg Na. SO4, 38 g/kg ZnS04 und 18 g/kg Formaldehyd, Temperatur 30 C. Von einer zweiten Galette 1\. die mit einer Geschwindigkeit von. 10 m/min läuft, wird der Faden durch ein 950C heisses B-Bad gezogen. Dieses B-Bad enthält 15 g/kg Schwefelsäure und geringe Mengen von Natriumsulfat, Zinksulfat und Formaldehyd, die durch den spinnenden Faden eingeschleppt werden. Die Trajektlänge in diesem B-Bad beträgt 140 cm. Über eine dritte Galette R, die eine Um- fangsgeschwindigkeit von 35, 8 m/min besitzt, läuft der Faden in einen langsam rotierenden Korb.
In diesem Korb wird die Fadenmasse entsäuert, entschwefelt und aviviert. Hernach wird der noch nasse Faden in einem Nachstreckaggregat 11 % nachverstreckt unter gleichzeitiger Trocknung. Der getrocknete Faden wird gezwirnt. In bekannter Weise werden die jeweils gewünschten Garne, Zwirne bzw. Corde hergestellt. Die textilen Daten des auf diese Weise hergestellten Fadens sind in Tabelle 2 unter Nr. 6 angegeben.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden mit niedrigen Dehnungen bei hohen Festigkeiten nach dem Viskosespinnverfahren durch Spinnen einer Viskose mit Zusätzen von Verbindungen wie Polyäthylenglyko-
EMI4.2
äthoxylierten Anrnen, äthoxylierten Fettsäuren, äthoxylierten Fettalkoholen,quaternären Ammoniumbasen oder deren äthoxylierten Derivaten in ein Spinnbadsystem, bestehend aus einem A-Bad mit Zinksulfat, einem Zwischenbad und einem erwärmten, sauren B-Bad, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskoselösung ausser den genannten Verbindungen ein lösliche : Alkalimetallsalz einer starken Säure in Mengen on über 3 g Salz/kg Viskose enthält.