Verfahren zur Herstellung von hohlen Kunstseidefäden aus Aeidyleellulose. Es wurde gefunden, dass man in sehr ein facher Weise hohle Kunstseidefäden aus Acidylzellulose nach dem Trockenspinnver,- fahren erhalten kann, wenn man die Acidyl- zellulo.se in einem Löser löst unter Zusatz eines Nichtlösers, welcher höher siedet als der Löser,
die Spinnlösung vor ihrem Austritt aus der Düse auf erhöhte Temperatur an heizt und in ein gasförmiges Medium spinnt, dessen Temperatur unterhalb .des Siede punktes des Nichtlösers liegt. Als Löser und Nichtlöser können hierbei sowohl einheitliche Flüssigkeiten, als auch Gemische verschie dener Löser bezw. verschiedener Nichtlöser benutzt werden. Bei Gemischen wird unter dem Siedepunkt der Siedebeginn des Ge misches verstanden.
Man löst zum Beispiel eine acetonlösliche Acetylzellulose etwa 20-24%ig je nach der spezifischen Viskosität in einem Gemisch von 75 bis 80 Teilen Aceton und 25 bis 20 Teilen Toluol; je nach. der. üblichen Vorbereitung, wie Filtrieren, Entlüften usw. bringt man diese Lösung auf ihrem Weg zur Spinndüse auf eine Temperatur von 50 bis 85 und spinnt dann .durch Kapillaren von 0,07 bis 0,10 mm Weite in einem Luftraum von 20 bis 70 . Regelt man die zugeführte Spinnlösung und Abzugsgeschwindigkeit so, dass der fer tige Faden einen Einzeltiter von etwa 4 Den.
hat, so erhält man eine Seide mit dem Cha rakter eines zusammengeknitterten Schlau ches, das heisst der Querschnitt zeigt. in seiner äussern Form ein viellappiges, aber rundliches Gebilde von grosser Völligkeit, das im Innern eineil mit Luft gefüllten Hohlraum enthält.
An Stelle von Aceton können auch andere Löser, wie Methylenchlorid, Chloräthyl und dergleichen, und Mischungen dieser verwen det werden. An Stelle von Toluol kommen Benzol, Xylol, hydroaromatische und alipha- tische Kohlenwasserstoffe, Äther, sowie Mischungen solcher Nichtlöser in Betracht. Alkohole, wie zum Beispiel Methyl- und Äthylalkohol, sind allein verwendet nicht günstig für die Bildung hohler Kunstseide fäden.
Setzt man sie in nicht zu grossen Mengen in Verbindung mit einem andern Fäller zu, so kann man die Temperatur der Spinnatmosphäre erheblich ermässigen.
Löst man zum Beispiel eine acetonlös- liche Acetylzellulose 24%ig in einem Ge misch von 60 Gewichtsteilen Aceton, 30 bis 35 Gewichtsteilen Benzol und 10 bis 5 Ge wichtsteilen Methylalkohol, erwärmt diese Lösung vor ihrem Austritt aus der Düse auf 60 bis 65 und verspinnt sie mit einer Ab zugsgeschwindigkeit von 100 m/Min. in eine entgegenströmende Spinnluft von 35 auf einen Einzeltiter von 41/2 bis 6 Den., so erhält man eine Seide von viellappigem, bei nahe gezahntem Querschnitt mit durchgehen den Hohlräumen im Innern.
Ändert man in dem Lösungsmittelgemisch das Verhältnis der Komponenten auf 60 :20 :20, so ent stehen unter sonst gleichen Bedingungen keine hohlen Fäden.
Um einen Faden von nicht zu hohem Ein zeltiter und doch genügend ausgeprägtem Hohlraum zu erhalten, werden die Art und Zusammensetzung des Lösungsmittel- gemisches, die Temperaturen der Spinn lösung und der Spinnluft, die Luftführung und ihre Menge, die Abzugsgeschwindigkeit, die Düsenweite usw., zweckmässig so aufein ander abgestimmt, dass einerseits die aus den Düsen austretenden Flüssigkeitssäulen ge nügend ausgestreckt werden, um zum Schluss Fäden von hinreichender Feinheit zu erhal ten, und dass anderseits die Koagulation der Oberfläche,
begünstigt durch die raschere Verdampfung des Lösers und Verschiebung der Lösungsmittelzusammensetzung bis zum goagulationspunkt zur Bildung einer harten und genügend dicken Haut führt, damit der inzwischen gebildete Schlauch in den spä teren Stadien unter Einfluss des äussern Über druckes und der Abzugskraft nicht vollkom men zusammenklappt und der Hohlraum durch Verschmelzung der Innenwände ver loren geht.
Demgemäss' richtet sich die Art des am besten geeigneten Lösers und Nichtlösers nach den Löslichkeitseigenschaften der zu verspinnenden Acidylzellulose. Auch das Mengenverhältnis zwischen Löser und Fäller hat einen gewissen Einfluss; das Verhältnis von 9 Aceton und 1 Toluol genügt zum Bei spiel für höheren Titer, während für feinere Titer eine stärkere Fällerkonzentration bis nahe an die Löslichkeitsgrenze vorteilhaft ist.
In diesem Falle ist die Verwendung von wasserfreien Spinnlösungen in Verbindung mit einer Spinnluft von nicht zu hohem Feuchtigkeitsgehalt zu empfehlen, damit sich kein Wasserdampf auf den durch die Ver dunstung des Acetons stark abgekühlten Faden niederschlägt, eventuell kann man auch die Aufwickelvorrichtung in einem Raum von erhöhter Temperatur und geringer Feuchtigkeit laufen lassen.
Die Art der Luftführung kann ebenfalls die Stärke des Fadens und die Bildung des Hohlraumes beeinflussen. Im allgemeinen kann man in eine geschlossene, lange, schachtartige Zelle spinnen und die Luft dem Faden entgegenführen mit leicht ansteigen der Temperatur vom Fadenaustritt bis zur Düse und damit bei richtiger Wahl des Lö sungsmittels und der Temperaturen von Spinnlösung und Spinnluft genügend gut ausgebildete Hohlfäden erzielen.
Man kann aber auch im Gleichstrom arbeiten oder gleichzeitig teils mit Gleich- und teils mit Gegenstrom, wobei man im letzteren Falle vorteilhafterweise die für beide Luftströme gemeinsame Abzugsstelle in die Nähe der Fadenzone verlegt, wo die eigentliche Hohl bildung stattfindet und dem Gegenstrom eine höhere Temperatur gibt als dem Gleich strom, um die Verdunstung des Lösungsmit tels des äusserlich schon trockenen Fadens zu beschleunigen und eine Gegenkraft gegen das Zusammendrücken des Schlauches her vorzurufen.
Zu demselben Zwecke kann man auch die Luftführung im Schacht durch be sondere Vorrichtungen zum Beispiel durch Einschnürungen,so leiten, dass an den für die Hohlbildung bevorzugten Fadenstellen eine besonders starke Luftströmung verbunden mit Luftwirbeln entsteht, welche die Ver dunstung des Lösungsmittels und den Wärmeübergang von der warmen Luft auf den kalten Fadem beschleunigt. Einen ähn lich begünstigenden Effekt kann. man auch durch besondere Wärmestrahlungsvorrichtun- gen erzielen.
<I>Beispiel 1:</I> Eine acetonlösliche Acetylzellulo,se mit 54% Essigsäure wird 2,4 % ig in einem Ge misch von :80 Gewichtsteilen Aceton und 20 Gewichtsteilen Toluol gelöst. Nach .der üblichen Vorbereitung, wie Filtrieren, Ent lüften usw. wird die Lösung vor ihrem Aus tritt aus der Düse auf 60 vorgewärmt, dann durch eine Düse mit 18 Loch von je 0,075 mm Lochdurchmesser in eine Spinnzelle aus gepresst, deren Temperatur 20 beträgt. Die Fäden werden zu einem Einzeltiter von 5 Den. ausgezogen. Die Spinnluft strömt durch .den Schacht mit einer Menge von 60 Liter pro Minute den Fäden entgegen. Das Aussehen der erhaltenen Seide ist matt.
Der Querschnitt ist aus Abb. 1,der beiliegen den Zeichnung -ersichtlich.
<I>Beispiel 2:</I> Eine 20%ige Lösung derselben Acetyl- zellulose in demselben Lösungsmittelgemisch wie im Beispiel 1 wird auf<B>60'</B> vorgewärmt und analog Beispiel 1 in einem Luftraum von 60 auf einen Einzeltiter von 3 Den. gespon nen. Die Trockenluft strömt durch den Schacht mit dem Faden mit einer Menge von 5 Liter pro Minute. Die !so gesponnene Seide besitzt ebenfalls ein mattes Aussehen und . zeigt den aus Abb. 2 ersichtlichen Quer schnitt.
<I>Beispiel 3:</I> Dieselbe Spinnlösung wie in Beispiel 2 wird unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 2 auf einen. gapillartiter von 5 Den. gesponnen, nur strömt die Spinnluft mit einer Menge von 120 Liter pro Minute mit den Fäden durch die Spinnzelle. Die nach die sem Beispiel hergestellte Seide hat einen edlen Mattglanz. Der Querschnitt ist aus Abb. 3 ersichtlich.
<I>Beispiel</I> Eine 24 % ige Lösung einer Acetylzellu- lose (wie in Beispiel 1) in, einem Gemisch von -60 Gewichtsteilen Aceton, 30 Gewichts teilen Benzol und 10 Gewichtsteilen Sprit wird auf dem Weg zur Spinndüse auf<B>60'</B> vorgewärmt und dann in bekannter Weise in einer Spinnzelle von 45 auf einen Einzel titer von 6i/2 Den. versponnen. Die Trocken luft strömt dem Faden mit einer Menge von 5 Liter pro Minute entgegen. Die so erhal tene Seide besitzt ebenfalls einen nur wenig verminderten Glanz und zeigt den in Abb. 4 dargestellten Querschnitt.
<I>Beispiel 5:</I> Dieselbe Spinnlösung wie in Beispiel 3 wird wie dort auf einen Einzeltiter von 5 Den. versponnen. Nur werden die Fäden kurz nach ihrem Austritt aus der Düse mit <B>100'</B> warmer Luft in einer Menge von 20 Liter pro Minute angeblasen und so eine besonders starke Luftströmung verbunden mit Luftwirbeln erzeugt. Die auf die Fäden aufgeblasene Luft begleitet dieselben ent weder ganz oder nur teilweise auf ihrem Wege durch .die Spinnzelle, die ebenfalls auf 100 gehalten wird. Die auf diese Art her- .gestellte Seide hat einen edlen Mattglanz ebenso wie die nach Beispiel 3 hergestellte Seide.
Der Querschnitt ist aus Abb. 5 er sichtlich.
<I>Beispiel 6:</I> Arbeitet man wie in Beispiel 5, heizt aber die Spinnlösung vor ihrem Austritt aus der Düse auf 70 vor, dann besitzt die so ge sponnene Seide einen nur sehr wenig vermin derten Glanz und kommt einer hochglänzen den Seide fast gleich. Der Querschnitt zeigt die Form eines dünnwandigen Schlauches mit sehr grossem Hohlraum im Innern. Siehe Abb. -6. .Das Zusammendrücken vieler Ringe ist auf Schnittfehler zurückzuführen.
Beispiel <I>7:</I> Eine Seide von demselben Charakter wie in Beispiel 6 beschrieben, kann man auch da durch erhalten, dass man nur 70 warme Luft verwendet, diese dem Faden entgegenführt und die Luft .durch eine Einschnürung des Schachtes unterhalb der Düse hindurchfuhrt und .so eine besonders .starke Luftströmung verbunden mit Luftwirbeln erzeugt.
Die Einschnürung kann zum Beispiel dadurch er folgen, dass man eine Blende, deren Öffnung .einen Durchmesser von zirka 5 cm hat, zirka 5 cm unterhalb der Düse in den Schacht ein führt. Vorteilhaft kann man auch die Blen- denöffnung durch ein angesetztes Rohr von derselben Weite auf einige cm verlängern.