DE1043578B - Verfahren zur fortschreitenden Verstreckung von Faeden oder Fasern aus Eiweiss - Google Patents

Description

Nach der Erfindung werden die als Phosphorproteine, Globuline, Prolamine bezeichneten Eiweißstoffe, d. h. also Caseine der entrahmten Kuh-, Büffelkuh- und Schafmilch sowie Eiweißstoffe von pflanzlichen Samen und Früchten und die daraus gewonnenen Mehle zur Fadenerzeugung verwendet, die mehr oder minder stickstoffreiche Eiweißstoffe enthalten, wie die aus Erdnüssen, Mais oder Baumwollsaat, aus Sojabohnen und anderen Bohnen gewonnenen Proteine.

Hauptgegenstand der Erfindung ist die Streckung künstlicher Fäden aus solchen Eiweißstoffen zwecks Erzielung beträchtlicher Festigkeit im trockenen und feuchten Zustande.

Verfahren zum Strecken künstlicher Fäden aus Cellulosehydrat oder aus Polymeren während ihrer Herstellung zum Zwecke der Erhöhung der Festigkeit sind bereits bekannt. Nach der USA-Patentschrift 2 338 916 ist das Strecken von Kunstfadenbündeln aus Casein nach Verlassen des Spinnbads zum Zwecke der Verfeinerung nicht mehr neu. Man verspinnt z. B. auf einem Titer von 3 Denier und streckt den Faden gleich nach dem Verlassen des Spinnbads um 50 %, wodurch der Fadentiter von 3 auf 2 Denier herabgesetzt wird. Dann wird das Fadenband durch Härtebäder geschickt bei einigen Minuten andauernder Spannung, wodurch eine abermalige Verkürzung der Fäden nach dem Zerschneiden auf Stapel, nämlich vom Titer 2 Denier auf Titer 3, verhindert wird.

Während aber Cellulosehydratfäden, z. B. aus Vis-

zur fortschreitenden Verstreckung
von Fäden oder Fasern aus Eiweiß

Anmelder:
American Patents Corporation, Panama

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dr. phil. Dr. techn. J. Reitstötter, Patentanwalt, München 15, Haydnstr. 5

Angel Ferretti, Buenos Aires (Argentinien),
ist als Erfinder genannt worden

eine sich mit 100 m in der Minute Umfangsgeschwindigkeit drehende Walze gestreckt, wobei innerhalb der kurzen Streckzeit beim Übergang von der ersten auf die zweite Walze eine Streckung um 100 %, d. h. eine Verlängerung der Fäden auf das Doppelte ihrer Länge vor dem Verstrecken herbeigeführt wird. Ein derartiges, ungemein schnelles Streckverfahren, wie es allgemein z. B. beim Strecken von Kunstfäden aus Vis

kose ausgeführt wird, führt zu einem guten Festigkose, bei unmittelbar nach der Fällung vollzogener 3° keitsergebnis. Wird aber das gleiche Verfahren auf Streckung durch den Streckeffekt ihre Festigkeit um Kunstfäden aus Eiweißstoffen angewendet, so kommt

es zu keiner oder höchstens nur zu einer kleinen unmerklichen Erhöhung der Streckung.

Überraschenderweise gelingt es aber nach der Erfindung, gute Festigkeiten zu erzielen, wenn man die Fadenbündel aus Eiweißstoffen von einer oder mehre

100 % und mehr erhöhen können, sind Eiweißkunstfäden dagegen nach dem Verlassen des Spinnbades weich und vollständig depolymerisiert. Deshalb kommt man beim Verstrecken solcher Fäden zu dem Ergebnis, daß sie zwar feiner werden, aber keine erhöhte Festigkeit aufweisen. Es ist bekannt, daß man die Festigkeit solcher Eiweißkunstfäden um ein geringes durch Behandlung mit Formaldehydlösung erhöhen kann, wenn i h d Ulölih

ren Spinndüsen einer fortschreitenden (progressiven), sehr langsam und sich allmählich steigernden Strekkung auf Walzen unterwirft, wobei diese fortschrei-

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man sie nach dem Unlöslichmachen einer Streckung 40 - tende Streckung abwechselnd mit einer oder mit meh-B % d hlih

z. B. um 10 % unterwirft und sie dann etwa eine halbe Stunde lang unter Spannung hält. Ein solches Verfahren ist aber, abgesehen davon, daß es nur zu einer geringen Verbesserung führt, nicht für großindustrielle E

reren Salzbadbehandlungen erfolgt unter reichlicher und fortgesetzter Besprühung der Fäden.

Zur Behandlung der Fäden während der fortschreitenden Streckung werden Pickelsalzbäder verwendet.

Erzeugung geeignet und wird auch tatsächlich in der 45 Man kann aber auch andere Salzbäder für die Behand-

Technik nicht mehr ausgeführt. Außerdem ist bekannt, daß das Strecken von Kunstfäden mittels einer sich mit bestimmter Umfangsgeschwindigkeit drehenden Primärwalze und einer zweiten, sich mit einer derart größeren Umfangsgeschwindigkeit drehenden Walze durchgeführt werden kann, wie sie dem geforderten Fadenstreckungsgrad prozentuell entspricht. Beispielsweise werden die Fäden von einer sich mit 50 m in der Minute Umfangsgeschwindigkeit drehenden Walze auf lung von Eiweißfäden verwenden, denen man lösliche Substanzen hinzufügt, die auf Eiweißstoffe polymerisierend, kondensierend und/oder härtend einwirken, wie vegetabilisches oder synthetisches Tannin und/ oder Chrom-, Zirkon-, Aluminiumsalze und/oder andere Salze oder Substanzen mit ähnlicher Wirkung. Die fortschreitende Streckung der Fäden verläuft hierbei parallel und gleichzeitig mit einem fortschreitenden Polymerisierungsprozeß der Eiweiß fadenmoleküle.

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Streckung und Polymerisation werden durch mehr oder weniger erhöhte Temperatur der Salzbäder begünstigt, und zwar je nach den verschiedenen Arten der verwendeten Eiweißstoffe, wodurch während des Streckens mit Leichtigkeit eine Plastizität der Fäden herbeigeführt wird.

Die Durchführung der Erfindung benötigt keine bestimmte mechanische Streckapparatur, doch muß eine vorzugsweise zur Ausführung der Erfindung bestimmte Apparatur eine langsame, stufenweise ansteigende Verstreckung ermöglichen. Die Dauer des Streckens und der gleichzeitigen Behandlung mit Salzbädern soll vorzugsweise nicht weniger als 1 Minute betragen, sie kann aber auch zwecks Erzielung bestmöglicher Ergebnisse auf 20 bis 25 Minuten und mehr verlängert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise auf Apparaturen ausgeführt werden, wie sie in der Zeichnung wiedergegeben sind.

Fig. 1 stellt schematisch und perspektivisch die erste Ausführungsform einer Spinnapparatur mit fortschreitender Verstreckung vor;

Fig. 2, 4 und 9, 10 zeigen Einzelheiten der Streckwalzen ;

Fig. 5 stellt eine abgeänderte Apparatur vor;
Fig. 6, 7 und 8 stellen weitere Abänderungen in perspektivischer Ansicht und im Schnitt vor.

Der Vorgang stellt sich nach Fig. 1 folgendermaßen dar:

Das durch Spinnen einer Eiweißlösung durch eine Spinndüse 10 mit 1600 Bohrungen erhaltene Fadenbündel 5" wird aus dem Spinnbad 12 (Fig. 1) abgezogen, in Windungen auf zwei kleine konische Walzen 14 und 15 geführt und hierauf durch eine mit einer Düse 18 bespülte Rinne 16 zwecks einer ersten Badbehandlung geführt. Hierauf wird das Fadenbündel auf zwei oder mehreren Walzenpaaren 20 + 21 und 22 + 23 geführt. Diese Walzen sind mit einem Ende in entsprechenden Vorrichtungen, beispielsweise in den Walzenhalter 24 bzw. 25, gelagert, während das andere Ende nicht gelagert ist, weil es vorteilhafter ist, wenn diese Walzen frei drehbar sind.

Die Achse der konischen Walzen 21 und 23 ist zu der Achse der anderen Walzen 20 und 22 (vergrößert Fig. 2 und 3) derart schräg geneigt, daß die Fadenwindungen längs der beiden Walzen fortschreitend aufgelegt werden. Die Lager 26 und 27 der schräg gestellten Walzen 21 und 23 sind vorzugsweise derart angeordnet, daß sich die Schrägstellung dieser Walzen zwecks Einstellung der Entfernung P zwischen zwei Fadenwindungen in leichter Weise verkleinern oder vergrößern läßt.

Es soll verhindert werden, daß die Fadenwindungen beim Aufwickeln zu nahe aneinander zu liegen kommen, weil in diesem Falle die Gefahr einer gegenseitigen Berührung und Verwicklung besteht, aber essoll auch verhindert werden, daß diese Windungen voneinander zu weit entfernt zu liegen kommen, weil dadurch die Ausnutzung des längs der Walzen vorhandenen Raumes verringert würde; übrigens würde dadurch auch das vorteilhafterweise nur langsam sich steigernde Verstrecken und die Dauer der Salzbehandlung nachteilig beeinflußt werden. Diese Badbehandlung wird durch Besprühen der Fäden mittels kalibrierter Düsen 18, 28, 30, 32 und 42 auf einer oder auf beiden Walzen oder auf einem oder auf mehreren Walzenpaaren derart vorgenommen, daß die Fäden ohne Unterbrechung durch die Badflüssigkeit eingeweicht werden, und zwar entweder durch Besprühen oder durch Eintauchen in die gleiche, unterhalb der Streckwalzen 20 und 22 in den Wannen 34 und 36 vorhandene Badflüssigkeit, und zwar beim Aufwickeln der Fäden auf die konischen Streckwalzen.

Die Salzbadflüssigkeit kann beim ersten Fadendurchgang, d. h. auf dem Wege zwischen den konischen Walzen 14 + 15 und 20 + 21, vorzugsweise eine Temperatur von 20 bis 40° C haben, nachher soll die Temperatur auf 60° C und beim letzten Fadendurchgang auf 80 bis 98° C und mehr gesteigert ίο werden.

In Fig. 4 ist zu sehen, daß die Walzen 20 α, 21α, 22 a, 23 a an ihren Enden zylindrische Oberflächen 38 + 39 aufweisen können, damit daselbst eine weitere Verstreckung nicht mehr erfolgen kann, das Fadenbündel aber zwecks Verhinderung einer Schrumpfung gespannt bleibt.

Bei dieser letzten Arbeitsphase kann die Behandlung mit warmen Salzbädern unterbleiben, und man kann die Fadenbündel erkalten lassen, oder man kann sie zwecks Beschleunigung der Abkühlung mit einem kalten Salzbad behandeln.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, kann es vorteilhaft sein, die Fäden nach dem Verlassen des Spinnbades über ein zylindrisches Rollenpaar 14 b + 15 b zu führen, nachdem sie vorher von einem Fadenführer 40 erfaßt wurden. Hier erfolgt die erste Fadenwaschung mittels der Düse 42 durch das Salzbad ohne oder nur mit geringer Verstreckung. Die Fäden 5¹ führt man hierauf durch von der aus der Düse 18 b kommenden Salzbadflüssigkeit durchflossenen Rinne 16 b.

Auf diese Weise bleiben die Fäden stets von der Behandlungsflüssigkeit benetzt, und die Rinnen können zu diesem Zweck immer zwischen den einzelnen Walzenpaaren angeordnet werden, wie dies auch in den verschiedenen Figuren dargestellt ist.

Wie aus den Fig. 6, 7 und 8 ersichtlich, kann man statt eines einzigen Fadenbündels aus einer einzigen Spinndüse die Fadenbündel zweier oder mehrerer Spinndüsen vereinigen.

Die Ausführungsform des Verfahrens nach Fig. 6 und 7 besteht in abwechselnder Verwendung konischer Walzenpaare 20 c + 21 c und eines weiteren zylindrischen Walzenpaares 38 c + 39 c.

Will man das fortschreitende Verstrecken und die gleichzeitige Behandlung sämtlicher Fadenbündel einer Spinnmaschine, z. B. mit 100 Spinndüsen zu je 1600 Öffnungen, durchführen, so kann man in diesem Falle so arbeiten, wie dies aus Fig. 7 zu entnehmen ist. Man verwendet dann ein oder mehrere konische Walzenpaare von größerer Länge 22 c + 23 c und ordnet diese vorzugsweise auf den Stützen 25 c an. Diese sind dann für beide Walzenenden vorgesehen und so massiv ausgeführt, daß sie weitgehend der Beanspruchung durch eine langsame, fortschreitende Verstreckung von 100 zu ,einem einzigen Band J? vereinigten Fadenbündeln , - 'gewachsen sind, wenn sich dieses langsam in Windungen auf die oben beschriebenen konischen Walzen aufwickelt, bei gleichzeitiger Behandlung durch Badflüssigkeiten, und zwar entweder durch Besprühen oder durch Einweichen in den Wannen 34 c und 36 c. Abweichend hiervon wird nach Fig. 8 abwechselnd ein konisches Walzenpaar 20 f + 21 f und ein Walzenpaar mit im entgegengesetzten Sinne verlaufender Konizität 50 + 51 verwendet.

Eine Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht, wie aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich, darin, daß man die Verstreckung der Fäden noch langsamer durchführt, indem man die Konizität der Walzen 2Od + 21 d durch zwischengelagerte zylindrische Flächen 44 + 45 und 46 + 47 (Fig. 9) unterbricht,

und zwar derart, daß die Fäden 6" nach der ersten Verstreckung beim Aufwickeln auf den konischen Teil sich beim weiteren Aufwickeln auf einen zylindrischen Teil, so sie nur unter Spannung gehalten werden, sozusagen erholen können. Man kann aber auch Streckwalzen mit den Teilen 44 £ + 45 ί? bzw. 46 <? + 47 e (Fig. 10), die eine geringe, aber im entgegengesetzten Sinne verlaufende Konizität aufweisen, verwenden, so daß es zu einer gewissen Fadenschrumpfung kommt, ehe eine weitere fortschreitende Fadenverstreckung auf weiteren konischen Flächen 20 e und 21 e vorgenommen wird.

Die genannten Teilstücke der Walzenoberfläche von konischer, zylindrischer oder auch im entgegengesetzten Sinne konischer Form können je nach den verlangten Effekten mehr oder minder zahlreich sein.

Die vorstehend beschriebenen konischen und/oder zylindrischen Walzen können mit Heizvorrichtungen ausgestattet sein. Beispielsweise können diese Walzen mit Hohlräumen versehen sein, in denen ein beheizendes Medium, z. B. Wasser, Dampf, Luft, kreist. In ähnlicher Weise können solche Walzen auch mit thermoelektrischen Einrichtungen ausgestattet sein. Auch kann die Temperatur der Walzen durch Thermostaten u. dgl. geregelt werden.

Nach durchgeführter Verstreckung werden die Fäden gegebenenfalls nach dem Stapelschneiden in bekannter Weise unlöslich gemacht, gefmischt und getrocknet.

Zwecks Erzielung der höchstmöglichen Festigkeit ist es empfehlenswert, die verstreckten Fäden vor dem Zerschneiden in Stapel unlöslich zu machen. Hierbei kann ein beliebiges Verfahren zum Unlöslichmachen von Eiweißfäden verwendet werden, z. B. Formaldehyd oder ähnlich wirkende Substanzen. Das unlöslieh gemachte Band kann hierauf vor, während oder nach dem Waschen mit Wasser oder wäßrigen Salzlösungen einer weiteren fortschreitenden Verstreckung unterworfen werden. Hierauf kann das Fadenband getrocknet oder, was vorzuziehen ist, zuerst auf die gewünschte Länge geschnitten und dann getrocknet werden.

Die gemäß der neuen Arbeitsweise erzielten Ergebnisse sind jenen, die man mit irgendeinem anderen bekannten Verfahren zur Streckung von Eiweiß fäden erzielen kann, weit überlegen.

Die Erfindung schließt Zugabe von Formaldehyd zu den Salzbehandlungsbädern während des fortschreitenden Streckens nicht aus. Aber eine derartige Zugabe ist nicht unbedingt notwendig. Das ist insofern sehr wichtig, weil der verdunstende Formaldehyd die Arbeit für die damit Beschäftigten sehr unangenehm gefährlich und gesundheitsschädlich macht.

Es war wohl bereits bekannt, Fäden während des Verstreckens mit wäßrigen Salzlösungen oberhalb 20° C zu behandeln. Hierbei wird aber eine fortschreitende Verstreckung über konische Walzen nicht vorgesehen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur fortschreitenden Verstreckung von Fäden oder Fasern aus Eiweiß, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer oder mehreren Spinndüsen austretenden Fäden während ihrer Behandlung mit wäßrigen Salzlösungen bei Temperaturen oberhalb 20° C fortschreitend verstreckt und fertig behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Salzlösungen Tannine und/oder lösliche Chrom-, Zirkon- oder Aluminiumsalze hinzugefügt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen der Salzlösung während des fortschreitenden Verstreckens von 20 auf 98° C gesteigert werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 sowie 3, dadurch gekennzeichnet, daß das fortschreitende Verstrecken der Fäden durch eine oder mehrere Zeitspannen unterbrochen wird, innerhalb welcher die Fäden lediglich unter Spannung und/ oder geringer Entspannung stehen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden nach der fortschreitenden Streckung unlöslich gemacht und hierauf vor, während oder nach dem Waschen mit Wasser oder mit Salzlösungen neuerlich einer fortschreitenden Verstreckung unterworfen werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behandlungsbädern mindestens ein konisches Walzenpaar mit einer zur Achse der anderen Walze schräg liegenden Walze zur Führung der in den Bädern chemisch behandelten und mechanisch fortschreitend verstreckten Fäden vorgesehen ist, wobei die regelbare fortschreitende Führung in Windungen und die langsam fortschreitende Verstreckung der Fäden von der konischen Beschaffenheit und Länge der Walzen abhängig sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 739 547, 860239;
schweizerische Patentschrift Nr. 263 233;
britische Patentschrift Nr. 654 483.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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