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Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von kontinuierlichen Fäden oder Stapelfasern aus regenerierter Zellulose
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von kontinuierlichen Fäden oder Stapelfasern aus regenerierter Zellulose sowie nach diesem Verfahren hergestellte kontinuierliche
Fäden oder Stapelfasern.
Kontinuierliche Fäden oder Stapelfasern aus regenerierter Zellulose weisen den Nachteil auf, dass ihre Alkalibeständigkeit gering ist und dass sie in Wasser stark anschwellen. Gewebe aus solchen Stapelfasern oder Fäden zeigen keinen vollen und elastischen Griff ; ferner schrumpfen sie nach mehrmaligem Waschen.
Es sind Verfahren zur Verbesserung der kontinuierlichen Fäden oder Stapelfasern bekannt, die es ermöglichen, kontinuierliche Fäden oder Stapelfasern sowie aus diesen hergestellte gewebte oder gestrickte Erzeugnisse zu erhalten, die obige Nachteile in einem geringeren Ausmass aufweisen.
So ist z. B. ein Verfahren bekannt, bei welchem die Fäden'oder Stapelfasern aus regenerierter Zellulose mit einer wässerigen Lösung eines polymeren, von Äthylenglykol und Formaldehyd abgeleiteten Acetals und einem Halogenid als Katalysator behandelt und sodann bei einer unter 110 C gelegenen Temperatur getrocknet und schliesslich bei einer über 110 C gelegenen Temperatur gehärtet werden.
Es wurde nunmehr ein Verfahren gefunden, nach welchem die Eigenschaften von Fäden und Stapelfasern aus regenerierter Zellulose sowie auch von aus solchen Fäden oder Fasern hergestellten gewebten oder gestrickten Erzeugnissen in einem, verglichen mit obigem Verfahren, grösseren Ausmass verbessert werden können.
Das Verfahren gemäss der Erfindung unterscheidet sich von dem als bekannt angegebenen Verfahren dadurch, dass die Flüssigkeit zusätzlich zu dem polymeren Acetal zumindest 0, 25 Gew.-'% Formaldehyd und eine als Puffermittel dienende organische Säure (oder deren Metallsalz) mit einer Diasoziationskonstante von 1 x 10-5 bis 1 x 10-7 enthält und dass der PH-Wert der Flüssigkeit zwischen 5 und 7, 5 liegt.
Die Konzentrationen der Komponenten des Behandlungsbades können in Abhängigkeit von dem Grad der erwünschten Effekte innerhalb weiter Grenzen variieren.
Wenn die Fasern oder Fäden 100-200 Gew.- der Flüssigkeit, mit welcher sie behandelt werden, enthalten sollen, dann sollen die Konzentrationen des polymeren Acetals und des Halogenids in dieser Flüssigkeit vorzugsweise zwischen 0,25-5, 0 Gew. -0/0 bzw. 0,2-2, 0 Gew. -0/0 betragen ; die Behandlungsflüssigkeit soll zumindest 0,25 Gew.-% bis vorzugsweise 5, OGew.-% Formaldehyd enthalten. In diesem Falle soll ferner die Konzentration der organischen Säure, die als Puffermittel dient, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0, 5 Gew. -0/0 liegen.
Das Verhältnis von Formaldehyd zu polymerem Acetal in der Behandlungsflüssigkeit wird von dem Grad der gewünschten Modifizierung bestimmt ; je höher dieses Verhältnis ist, desto grösser ist der Effekt.
Die organische Säure (sowie deren Metallsalz) dient zum Puffern der Lösung auf einen bestimmten, zwischen 5,0 und 7,5 liegenden PH-Wert. Dieser pH-Bereich wird vorgezogen, da bei Einhaltung dieses pH-Bereiches während der Trocknung und Härtung ein Zelluloseabbau nicht stattfindet. Als Puffersäure kann Itaconsäure, Apfelsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure oder, vorzugsweise, Maleinsäure verwendet werden.
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Nach Behandlung der Fäden oder Stapelfasern mit obiger Lösung und Auspressen der überschüssigen Flüssigkeit werden sie bei einer unter 1100C gelegenen Temperatur getrocknet und dann 5-30 min bei über 110 C, z. B. zwischen 120 und 160 C, gehärtet.
Der Behandlungsflüssigkeit kann erfindungsgemäss ein Veredelungsmittel zugesetzt werden.
Die Behandlung bewirkt keine Erniedrigung der Festigkeit oder der Verschleissbeständigkeit der Fäden und Fasern. Zum Unterschied zu nur mit Formaldehyd behandelten Fäden und Fasern sind erfindungsgemäss behandelte Fäden und Fasern nicht brüchig.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung des polymeren Acetals besteht darin, dass man die folgenden
Komponenten in einem mit einem Rührer und einem Rückflusskühler versehenen Gefäss vermischt :
EMI2.1
<tb>
<tb> Äthylenglykol <SEP> 6200 <SEP> g <SEP> (100 <SEP> Mol)
<tb> Formaldehyd <SEP> 3 <SEP> 000 <SEP> g <SEP> (100 <SEP> Mol)
<tb> Benzol <SEP> 1 <SEP> 000 <SEP> cm3 <SEP>
<tb> konzentrierte <SEP> Schwefelsäure <SEP> (950go) <SEP> 10 <SEP> cm3
<tb>
Die Mischung wird unter Rühren 10-15h unter Rückfluss gehalten, bis 100 Mol Wasser durch azeotrope Destillation entfernt sind.
Nach Abkühlen wird das Reaktionsgemisch mit einer ZOoigen Natronlauge neutralisiert. Hierauf wird das Benzol durch Verdampfen im Vakuum bei ungefähr 800C entfernt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel l : Muster von 1100 Denier Viskosereyon-Garn, das aus 720 (zuvor nicht getrockneten)
Fäden bestand, wurden 1 h in wässerige Lösungen versetzt, die 2,0 Gew. -0/0 Formaldehyd, 0, 1 Gew.-
Natriumsalz der Maleinsäure und 0,4 Gew.-% Magnesiumchlorid enthielten, Die Lösungen enthielten auch verschiedene Anteile an polymerem Acetal, abgeleitet von Äthylenglykol und Formaldehyd. Der PH - Wert der Lösung war 7. Nachdem die überschüssige Flüssigkeit ausgepresst worden war, enthielten die so behan- delten Muster ungefähr 125 Gew.-% Flüssigkeit. Sodann wurden sie bei 900C getrocknet und hierauf
20 min auf 1400C erhitzt. Die erzielten Resultate sind in Tabelle I angeführt.
Tabelle I
EMI2.2
<tb>
<tb> Probe <SEP> Polymeres <SEP> Nasszug- <SEP> Gesamte <SEP> Quellung
<tb> Nr. <SEP> Acetal <SEP> festigkeit <SEP> Bruch-%
<tb> in <SEP> Gew. <SEP> in <SEP> g <SEP> dehnung <SEP> %
<tb> l <SEP> 0 <SEP> 3800 <SEP> 14,0 <SEP> 51
<tb> 2 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 3850 <SEP> 14, <SEP> 5 <SEP> 52
<tb> 3 <SEP> 1,50 <SEP> 4050 <SEP> 15,0 <SEP> 54
<tb> 4 <SEP> 2,25 <SEP> 4000 <SEP> 16,0 <SEP> 56
<tb> 5 <SEP> nicht <SEP> behan- <SEP> 4000 <SEP> 19,0 <SEP> 71
<tb> delte <SEP> Kontrollprobe
<tb>
Obige Resultate zeigen den günstigen Effekt des polymeren Acetals auf die Wirkung des Formaldehyds.
Die Muster 2-4 waren in Cupriäthylendiamin unlöslich, was aufzeigt, dass sie durch die Behandlung vernetzt wurden.
Muster 2 und 5 wurden 10 min bei Einhaltung einer konstanten Länge in einer 7 Gew.-% Natriumhydroxyd enthaltenden Lösung bei Raumtemperatur weichen gelassen. Die Muster wurden dann mit Wasser gewaschen, mit verdünnter Essigsäure behandelt, säurefrei gewaschen und getrocknet.
Das Muster 2 hatte eine Reststärke von 940/0, wogegen das Muster 5 eine Reststärke von nur 8rfl/o aufwies. Diese Resultate zeigen die verbesserte Alkalibeständigkeit von erfindungsgemäss behandeltem Viskosereyon.
Beispiel 2 : Muster von 1100 Denier im Gelzustand befindlichem (zuvor nicht getrocknetem) Viskosereyon mit 720 Fäden wurden mit einer Lösung behandelt, die 0, 1 Gew. -0/0 Natriumsalz der Maleinsäure, 0, 6 Gew.-% Magnesiumchlorid und verschiedene Mengen an polymerem Acetal und Formaldehyd
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enthielten. Die Behandlung war die gleiche wie in Beispiel 1, mit Ausnahme der Erhitzungsdauer, die 15 min betrug. Die Resultate werden in Tabelle II gezeigt.
Tabelle II
EMI3.1
<tb>
<tb> Polymeres <SEP> Formal-Zugfestig-Bruchdehnung <SEP> Quellung <SEP>
<tb> Acetal <SEP> dehyd <SEP> keit <SEP> in <SEP> g <SEP> % <SEP> in <SEP> Wasser
<tb> in <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> in <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> trocken <SEP> nass <SEP> trocken <SEP> nass <SEP> %
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 4400 <SEP> 2800 <SEP> 14,5 <SEP> 15,5 <SEP> 87
<tb> 1 <SEP> 0 <SEP> 4300 <SEP> 2950 <SEP> 14,5 <SEP> 16, <SEP> 0 <SEP> 88
<tb> 3 <SEP> 0 <SEP> 4350 <SEP> 2800 <SEP> 14,0 <SEP> 15,5 <SEP> 89
<tb> 12 <SEP> 0 <SEP> 4450 <SEP> 2900 <SEP> 14,0 <SEP> 14,5 <SEP> 86
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 4350 <SEP> 2900 <SEP> 14,0 <SEP> 14,5 <SEP> 90
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 4300 <SEP> 3000 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP> 80
<tb> 1,0 <SEP> 2,0 <SEP> 4300 <SEP> 3050 <SEP> 13,5 <SEP> 13,5 <SEP> 60
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 3,
0 <SEP> 4350 <SEP> 3100 <SEP> 13,0 <SEP> 13,5 <SEP> 52
<tb> 1,0 <SEP> 4,0 <SEP> 4300 <SEP> 3000 <SEP> 12,0 <SEP> 11,5 <SEP> 50
<tb> nicht <SEP> behandelte
<tb> Kontrollprobe <SEP> 4300 <SEP> 3000 <SEP> 14,5 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 98
<tb>
Der Vorteil der Verwendung des Gemisches von polymerem Acetal und Formaldehyd ist insbesondere aus den Wirkungen auf die Quellwerte ersichtlich. Ferner waren lediglich diejenigen Muster unlöslich in Cupriäthylendiamin, die in sowohl polymeres Acetal als auch Formaldehyd enthaltenden Lösungen behandelt worden waren.
EMI3.2
Bruchdehnungen und Zugfestigkeiten mit einer Lösung mit einem pH-Wert von 5,0 bis 7,0 erhalten wurden.
Tabelle III
EMI3.3
<tb>
<tb> Lösung <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Bruchdehnung <SEP> o
<tb> PH <SEP> trocken <SEP> nass <SEP> trocken <SEP> nass <SEP>
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> 2550 <SEP> 1650 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 4,0 <SEP> 4100 <SEP> 3100 <SEP> 11, <SEP> 0 <SEP> 10,0
<tb> 5,0 <SEP> 4300 <SEP> 3050 <SEP> 14,0 <SEP> 13,0
<tb> 6, <SEP> 0 <SEP> 4300 <SEP> 3000 <SEP> 13,5 <SEP> 13, <SEP> 0
<tb> 7,0 <SEP> 4400 <SEP> 3050 <SEP> 14,0 <SEP> 14,0
<tb> nicht <SEP> be- <SEP>
<tb> handelt <SEP> 4300 <SEP> 3000 <SEP> 14,5 <SEP> 16,5
<tb>
EMI3.4
einem Bad weichen gelassen, das 2,5 Gew.-% Formaldehyd, 1 Gew.- polymeres Acetal, 0, 1 Gew.-% Natriumsalz der Maleinsäure und 0, 6 Gew.-% Magnesiumchlorid enthielt. Der pH-Wert der Lösung betrug 7, 0.
Die überschüssige Flüssigkeit wurde ausgepresst, wonach die Gewichtszunahme 125% betrug.
Die Stapelfasern wurden dann bei 90-100 C getrocknet, hierauf zum Öffnen der Fasermatte mit einem Schläger behandelt und schliesslich 25 min auf 1350C erhitzt. Das Quellen der Fasern wurde von 61% auf 490/0 herabgesetzt:die Fasern waren in Cupriäthylendiamin unlöslich. Hierauf wurden die Fasern
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stellten Garns werden in Tabelle IV mit den Eigenschaften von Garn verglichen, das aus nichtbehandelten Kontrollfasern erhalten worden war.
Tabelle IV
EMI4.2
<tb>
<tb> Eigenschaft <SEP> Garn, <SEP> gesponnen <SEP> mit <SEP> Garn, <SEP> gesponnen <SEP> mit
<tb> behandelten <SEP> Stapel- <SEP> nicht <SEP> behandelten
<tb> fasern <SEP> Kontrollfasem
<tb> Trockenzugfestigkeit <SEP> g/d <SEP> 2, <SEP> 65 <SEP> 2,75
<tb> Nasszugfestigkeit <SEP> g/d <SEP> 1, <SEP> 95 <SEP> 2,25
<tb> Trocken-Dehnung
<tb> % <SEP> 11, <SEP> 0 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Nass-Dehnung <SEP> % <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 16, <SEP> 5
<tb>
EMI4.3
Beispiel 5 : Eine kontinuierliche Matte von frisch versponnenen, ohne vorheriges Trocknen gewaschenen Viskose-Stapelfasern wurde auf einem sich bewegenden Förderband ungefähr 1 min mit einer
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Magnesiumchlorid, 0, 1 Gew.-% Natriumsalz der Maleinsäure und 0,5 Gew.-% Polyoxyäthylen-Sorbitol- Talg-Veredelungsmittel (vertrieben unter der Handelsbezeichnung"Atlas G-3284") bestand. Der pH-Wert der Lösung lag zwischen 6 und 7, die Faserdenieranzahl war 1, 3. Nach Auspressen der überschüssigen Flüssigkeit betrug das Gewicht der Matte 2400/0 des ursprünglichen Gewichtes. Die Fasermatte wurde auseinandergebrochen und die losen Fasern auf einem Förderband durch einen Ofen geführt, in welchem das Trocknen auf ungefähr 950C und das Erhitzen auf ungefähr 1320C erfolgte. Die Dauer des Erhitzens betrug 15 min. Nach Konditionierung enthielten die Fasern 11-120%) Feuchtigkeit.
Die Eigenschaften der Stapelfasern werden in Tabelle V gezeigt.
Tabelle V
EMI4.5
<tb>
<tb> Behandelte <SEP> Nicht <SEP> behandelte
<tb> Fasern <SEP> Fasern
<tb> Trockenzugfestigkeit <SEP> g/d <SEP> 4,3 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Nasszugfestigkeit <SEP> g/d <SEP> 2,8 <SEP> 2,8
<tb> Trocken-Dehnung <SEP> % <SEP> 9,8 <SEP> 11, <SEP> 6
<tb> Nass-Dehnung <SEP> % <SEP> 12,5 <SEP> 15
<tb> Quellung <SEP> in <SEP> Wasser <SEP> & <SEP> 62 <SEP> 95 <SEP>
<tb>
Die behandelten Fasern wurden zu 30/1 Garn und sodann zu einem gewebten Erzeugnis verarbeitet.
Letzteres wurde sodann gewaschen und getrocknet. Es zeigte einen elastischeren und volleren Griff als ein Erzeugnis, das aus nicht behandelten Stapelfasern erhalten worden war.
Tabelle VI zeigt, dass nach wiederholten Waschungen die Grössenbeständigkeit des Gewebes besser war als diejenige eines aus nicht behandelten Stapelfasern erhaltenen Gewebes.
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Tabelle VI
EMI5.1
<tb>
<tb> Via <SEP> scnrumptung <SEP> nacn'LreweDe <SEP> aus <SEP> l7eWeDe <SEP> aus <SEP> nient
<tb> 50 <SEP> Waschbehandlungen <SEP> behandelten <SEP> behandelten
<tb> bei <SEP> ungefähr <SEP> 700C <SEP> Stapelfasern <SEP> Stapelfasern
<tb> Kette <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 5
<tb> Schuss <SEP> 2,0 <SEP> 8,5
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von kontinuierlichen Fäden oder Stapelfasern aus regenerierter Zellulose, nach welchem die Fäden oder Fasern im Gelzustand mit einer wässerigen Lösung eines polymeren, aus Äthylenglykol und Formaldehyd abgeleiteten Acetals und einem Halogenid als Katalysator behandelt, sodann bei einer unter 1100C gelegenen Temperatur getrocknet und hierauf bei über 1100C gehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit zusätzlich zumindest 0,25 Gew. -% Formaldehyd und als Puffersubstanz eine organische Säure mit einer Dissoziationskonstante von 1 X 10-5 bis 1 X 10-7 oder ein Metallsalz, vorzugsweise ein Alkalisalz dieser Säure enthält und dass der pH-Wert der Lösung zwischen 5 und 7,5 liegt.