DE1028285B

DE1028285B - Verfahren zur Herstellung von Faeden nach dem Viskose-Spinnverfahren

Info

Publication number: DE1028285B
Application number: DEV10274A
Authority: DE
Inventors: Dr Hugo Elling; Dr Richard Elssner
Original assignee: Glanzstoff AG
Current assignee: Glanzstoff AG
Priority date: 1956-03-02
Filing date: 1956-03-02
Publication date: 1958-04-17
Also published as: CH353844A; BE554986A; FR1167398A; GB813876A

Description

DEUTSCHES

Für die Herstellung von Garnen als Einlage in Gummierzeugnisse werden Kunstseidenfäden benötigt, die neben hohen Bruchfestigkeiten bestimmte Dehnungseigenschaften besitzen. Je nach Einsatzgebiet werden bei den gleichen Reißfestigkeiten einmal hohe, ein anderes Mal niedrige oder mittlere Bruchdehnungen gefordert. Die heute verlangten Mindestfestigkeiten für Cordgarne aus Kunstseidenfäden liegen vielfach um 450 g/100 den.

Es sind bereits mehrere Verfahren bekanntgeworden, durch die man Fäden mit derartig hohen Festigkeitswerten erzielen kann. Nach dem sogenannten Lilienfeld-Verfahren und den verschiedenen Abwandlungen dieses Verfahrens, bei denen man unter Verwendung einer hochkonzentrierten, beispielsweise 55%igen Schwefelsäure als Primärbad arbeitet, entstehen Fäden mit hohen Reißfestigkeiten, jedoch unerwünscht niedrigen Dehnungswerten. Bei diesen Verfahren wird die zur Erzielung der Festigkeiten notwendige Verstreckung an einem noch sehr stark gequollenen Faden vorgenommen.

Man erhält wesentlich höhere Dehnungen für das gleiche Festigkeitsniveau, wenn die Verstreckung an einem weitgehend entquollenen Faden vorgenommen wird. Eine stärkere Entquellung der sauren Fäden wird durch Verwendung bestimmter Zusatzmittel zu den Viskoselösungen oder/und zu den Spinnbädern gefördert. Solche Zusatzstoffe sind beispielsweise Polyäthylenglykole, äthoxylierte Fettamine, äthoxylierte Fettsäuren, äthoxylierte Fettalkohole, primäre Amine, Polyamine, quaternäre Ammoniumbasen sowie die äthoxylierten Abwandlungen der letzteren. Darüber hinaus sind noch eine Anzahl anderer, teilweise komplizierter Verbindungen bekanntgeworden. Die mit diesen Zusatzmitteln gesponnenen Fäden besitzen neben den verlangten Reißfestigkeiten und hohen Dehnungen einige andere wesentliche Eigenschaften, wie niedrige sekundäre Quellung und insbesondere eine gute Scheuerfestigkeit. — Gegenüber den obenerwähnten Lilienfeld-Seiden ist die gute Scheuerfestigkeit ein ganz besonderer Vorteil, der bei den letztgenannten Fäden zu unterstreichen ist. Andererseits ist die hohe Bruchdehnung für manche Einsatzgebiete, z. B. für Transportbänder, ein wesentlicher Nachteil. Lediglich durch Anwendung höherer Verstreckungen beim Spinnprozeß kann man diese charakteristische Bezugsdehnung nicht verringern.

Es wurde nun gefunden, daß man Fäden mit den erwünschten niedrigen Dehnungen bei hohen Festigkeitseigenschaften erhält, wenn man der Viskose und/oder dem Spinnbad Mittel zusetzt, welche die Entquellung des spinnenden Fadens im Bad unterstützen, und diese Viskose in Bäder verspinnt, die mehr als 2,5% Zinksulfat und 0,2 bis 0,5% Formaldehyd enthalten. Als Verbindungen, die eine Entquellungswirkung auf den spinnenden Faden entwickeln, können Verwendung finden Polyalkoxyglykole oder deren Umsetzungsprodukte mit Fett-Verfahren zur Herstellung von Fäden . nach dem Viskose-Spinnverfahren

Anmelder:

Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A. G.,
Wuppertal-Elberfeld, Am Laurentiusplatz

Dr. Richard Elssner, Randerath (Bez. Aachen),

und Dr. Hugo Elling, Grebben (Bez. Aachen),

sind als Erfinder genannt worden

aminen, Fettalkoholen, Fettsäuren, aromatischen Säuren, Alkoholen oder Aminen; aliphatische oder aromatische Monoamine oder deren äthoxylierte Abkömmlinge, Diamine oder Polyamine; quaternäre Ammoniumverbindungen oder heterocyclische Basen; Mono- oder Dithiocarbamate; 2-Mercapto-benzimidazol oder Mercaptothiozol und viele andere.

~Diese Stoffe werden, wenn sie der Viskose zugesetzt werden, in Mengen von ¹Z₂ bis 5%, bezogen auf den Cellulosegehalt der Viskose, verwendet. Im Bad dagegen kommen sie in einer Menge von 0,5 bis 5 g/kg Spinnbad zum Einsatz. Die im Spinnbad enthaltenen Salze können in ihren Mengenverhältnissen zueinander so abgestellt werden, daß der Natriumsulfatgehalt mit steigendem Zinksulfatgehalt herabgesetzt wird, und zwar etwa in einer linear absteigenden Kurve, wobei einem Zinksulfatgehalt von 4% ein Natriumsulfatgehalt von etwa 17%

und einem Zinksulfatgehalt von 8% ein Natriumsulfatgehalt von 12 bis 13% entspricht. Die Säurekonzentration des Bades wird entsprechend dem Alkaligehalt der Viskose, der Konzentration des Zinksulfats, der Menge der Zusatzmittel und der Reife eingestellt. Die Prozentzahlen der Schwefelsäure entsprechen etwa den Prozentzahlen der Natronlauge der Viskose, liegen aber meistens — bei mittlerem Zinkgehalt des Bades, einer Reife von Gamma = 43 bis 44 und einer Zusatzmittelmenge von 2%, bezogen auf die Cellulose in der Viskose — etwas darunter.

Der Zusatz von Formaldehyd zum Spinnbad ist bereits beschrieben worden, doch arbeitet man bei den bekannten Verfahren mit relativ hohen Formaldehydmengen von beispielsweise 10 g/kg Spinnbad und mehr.

Die nach derartigen Verfahren hergestellten Fäden zeigen jedoch nicht die heute verlangten niedrigen Quellgrade und bleiben auch hinsichtlich ihrer Reißfestigkeit, insbesondere der Scheuerfestigkeit, weit unter den heute verlangten Werten.

709 960/WS

Am deutlichsten wird der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte Vorteil.bei einem. Vergleich der Daten der verschiedenen Fäden.

In dieser Tabelle bedeutet Schrumpfung die Verkürzung eines Fadens in %, nachdem er bei 20° C genetzt und dann wieder spannungslos getrocknet wurde.

	. Bruch festigkeit g/100 den	Bruch dehnung 7o	Schrumpfung %	Dehnung und Schrumpfung 7o
Lilienfeld-Verfahren	500 450 470	13 14 12	2 11 4	15 25 16
Verfahren mit Zusätzen'Ohne Formaldehyd Verfahren mit Zusätzen "und Formaldehyd

Im einzelnen geht man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so vor, daß man eine Viskose mit 4,5 bis 9 % Cellulose (aus Linters Öder Edelzellstoff) und 4 bis 8% NaOH bei einer durch einen Gammawert von 35 bis 55, vorzugsweise 48, charakterisierten Reife verspinnt. Die Viskosität beträgt: 35"Bs 150 sec. KF.

Der Viskose und/oder-dem Spinnbad wird eines der oben angeführten, zur Entquellung des spinnenden Fadens beitragendes Mittel zugesetzt. Die Viskose verspinnt man anschließend in ein etwa 3 bis 9 % Schwefelsäure, 11 bis 20% Natriumsulfat, entsprechend 2,5 bis 10% Zinksulfat und O^^bis 0,5% Formaldehyd enthaltendes Bad.

Die Zugabe der Verbindungen erfolgt vorzugsweise im Mischer, sie kann jedoch auch bereits beim Zerfasern oder Sulfidieren oder kurz, vor dem Verspinnen vorgenommen werden.

Um innerhalb der angegebenen Grenzen die optimalen Verhältnisse für das Verspinnen einer bestimmten Viskose herauszufinden, stellt man-für eine bestimmte Natrium-; sulfat- und Zinksulfatkonzentration durch Veränderung des Schwefelsäuregehaltes den niedrigstmöglichen primären Quellgrad fest. Dem Spinnbad werden dann noch 0,2 bis 0,5% Formaldehyd zugesetzt. Die Länge der Badstrecke wird auf di& Geschwindigkeit abgestimmt, und zwar muß die Badstrecke mit höherer Abzugsgeschwindigkeit länger werden. Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Rohren erwiesen, durch die der spinnende Faden geführt wird. Es kann mit Geschwindigkeiten von 30 bis 100 m/min gearbeitet werden.

Während der Faden im ersten Bad möglichst spannungsfrei geführt werden soll, wird er im zweiten Bad einer Verstreckung unterworfen. Die Zusammensetzung dieses zweiten Bades beträgt etwa 0,2 bis 3 % Schwefelsäure, geringe Mengen Natrium- und Zinksulfat; die Temperatur soll über 8O⁰C liegen. Der Faden kann anschließend aufgespult oder in Zentrifugen oder langsam rotierenden Körben gesammelt werden. Die weitere Nachbehandlung erfolgt in zweckentsprechender Weise.

Die erfindungsgemäß hergestellten Fäden finden insbesondere bei der Herstellung von Reifencord oder als Einlagen für Treibriemen und Förderbänder Verwendung, da ihre textlien Eigenschaften den in diesen Industriezweigen gestellten Anforderungen sehr gut gerecht werden. Sie können aber auch auf dem Gebiete der Bekleidungsindustrie, z. B. für Unterwäsche und für andere Verbrauchsgüter, wie z. B. Bettwäsche und Berufskleidung, mit Erfolg wegen der hohen Scheuerfestigkeit und des niedrigen Quellgrades eingesetzt werden.

Arbeitsbeispiel

Aus Linters mit einem DP von etwa 650 wird in bekannter Weise Alkalicellulose hergestellt. Ohne weitere Vorreife wird diese Alkalicellulose mit 40% Schwefelkohlenstoff 5 Stunden bei 26° C sulfidiert. Das erhaltene Xanthat wird zu einer Viskose mit 5,5 % Cellulose und 5,5% NaOH gelöst. Während des Lösens wird der Viskose 1,5 g pro 1 kg Viskose äthoxyliertes Kokosamin der allgemeinen Formel

r-n;

.(CH₂-CH₂O)₃₃H

(CH₂-CH₂O)^H

durchschnittliches Molekulargewicht 1300, χ + y = etwa 20, zugesetzt. In bekannter Weise wird filtriert, entlüftet und nachgereift. Bei einer Gammazahl von 49 wird diese Viskoselösung versponnen. Die Viskosität beträgt etwa 85 sec. KF. Es wird bei einem Titer von 1650 den eine Spinndüse mit 1000 Loch verwendet, der Lochdurchmesser ist 60 my. Die Spinnpumpe fördert 107 g/min Viskose. Das Fällbad hat eine Zusammensetzung von 5,2% H₂SO₄, 16,0% Na₂SO₄, 5,0% ZnSO₄ und 0,5% Formaldehyd, Temperatur 50°C. Der spinnende Faden läuft von der Spinndüse durch ein horizontal liegendes, vom Fällbad durchströmtes 50 cm langes Rohr über ein Umlenkröllchen zu einer mit 19 m/min laufenden Galette,. Der Faden umschlingt diese Galette etwa 4- bis 5mal Von einer zweiten Galette mit einer Umlaufgeschwindigr keit von 40 m/min wird der Faden durch ein 95° C heißes Zweitbad über mehrere Röllchen gezogen. Dieses B-Bad enthält 15 g/kg Schwefelsäure und geringe Mengen von Natriumsulfat und Zinksulfat, die durch den spinnenden Faden eingeschleppt werden. Die Trajektlänge in diesem Zweitbad beträgt 140 cm. Über eine dritte Galette, die eine Umfangsgeschwindigkeit von etwa 32 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 5% nachgestreckt und dabei gleichzeitig getrocknet. Der getrocknete Faden wird gezwirnt. In bekannter Weise werden die jeweils ger wünschten Garne, Zwirne bzw. Corde hergestellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Fäden nach dem Viskose-Spinnverfahren mit hohen Festigkeits- und guten Dehnungseigenschaften in säure-, salz- und formaldehydhaltige Spinnbäder unter Zusatz von entquellend wirkenden Verbindungen, wie PoIyalkoxyglykole oder deren Abkömmlinge, Monoamine oder deren Äthoxylierungsprodukte, Polyamine, quaternäre Ammoniumverbindungen, Thiocarbamate, Imidazole oder Thiazole, Verbindungen der Formel

R-O(CH₂CH₂O)_n-R₁ wobei R ein Alkyl oder Aryl, R₁ Wasserstoff, einen

Alkyl- oder einen Arykest bedeutet und η = 1, 2, 3 oder 4 ist zur Viscose und/oder zum zinksulfathaltigen Spinnbad, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Viskosen in Bäder verspinnt, die über 2,5% Zinksulfat und 0,2 bis 0,5% Formaldehyd enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Natriumsulfatgehalt des Spinnbades mit steigendem Zinksulfatgehalt in der Weise erniedrigt wird, daß einem Zinksulfatgehalt von 4% ein

Natriumsulfatgehalt von 17 % und einem Zinksulfatgehalt von 8% ein Natriumsulfatgehalt von 12% entspricht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 860 389, A 083 803: französische Patentschrift Nr. 957 246; schweizerische Patentschrift Nr. 148 067; USA.-Patentschriften Nr. 2 597 624, 2 452130; britische Patentschrift Nr. 505 045.

709 WO/409 4.58