DE1209696B

DE1209696B - Herstellen von Faeden oder Folien aus regenerierter Cellulose

Info

Publication number: DE1209696B
Application number: DEA34978A
Authority: DE
Inventors: Richard H Braunlich; Theodore S Matter
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1959-07-02
Filing date: 1960-06-27
Publication date: 1966-01-27
Also published as: ES259183A1; US3112158A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

DOIf

Deutsche KL: 29 b-3/20

Nummer: 1 209 696

Aktenzeichen: A 34978IV c/29 b

Anmeldetag: 27. Juni 1960

Auslegetag: 27. Januar 1966

Fäden oder Folien aus regenerierter Cellulose, die aus Viskose nach üblichen Arbeitsweisen hergestellt worden sind, bestehen aus einer Haut oder einem äußeren Hüllenteil und einem Kernteil, wobei sich beide Teile durch eine scharfe Trennungslinie deutlich voneinander unterscheiden. Der Querschnitt der Fäden zeigt eine sehr unregelmäßige oder gezackte Außenfläche, wenn selbst kleine Mengen von Zinksalzen oder bestimmten anderen mehrwertigen Metallsalzen im Spinnbad anwesend sind. Der Außenhaut- und der Kern teil des Fadens weisen strukturelle Unterschiede auf, und diese unterschiedlichen Teile zeigen unterschiedliche Quelleigenschaften und eine unterschiedliche Anfärbbarkeit, wobei die letztgenannte Eigenschaft eine leichte Identifizierung von Haut- und Kernteil ermöglicht. Die deutlich unregelmäßige und gezackte Flächenstruktur weist eine verhältnismäßig niederige Abriebfestigkeit auf und nimmt leicht Fremdteilchen, wie Schmutz auf. Obgleich der Kernteil eine verhältnismäßig hohe Reißfestigkeit aufweist, besitzt er doch eine geringe Abriebfestigkeit und eine niedrige Dauerbiegefestigkeit, ist der Zerfaserung ausgesetzt und verhältnismäßig steif.

Ein technisch bedeutungsvolles Anwendungsgebiet von Viskose-Kunstseidefäden ist die Verstärkung von Reifen. Dafür ist die Festigkeit der Fäden eines der wesentlichen Erfordernisse. Bekanntlich ist die Reißlänge bzw. die Zugfestigkeit eines Fadens im allgemeinen um so größer, je gleichmäßiger die Struktur der Cellulose in den Fäden ist. Es ist weiter bekannt, daß durch Erhöhen des Hautanteils im Faden Verbesserungen erreicht werden. Es ist weiter bekannt, daß beim Zwirnen von Fäden aus Viskose-Kunstseide ein beträchtlicher Verlust an Zugfestigkeit eintritt, das heißt die Zugfestigkeit bzw. die Reißlänge eines gezwirnten Fadenbündels ist niedriger als die Summe der Reißlängen bzw. der Zugfestigkeit der ungezwirnten Einzelfäden. Wegen dieses Festigkeitsverlustes ist schon eine sehr geringfügige Verbesserung in der Reißlänge der Einzelfäden von äußerst großer Bedeutung, wenn man wesentliche Verbesserungen in der Zugfestigkeit oder der Reißlänge des fertigen Cords erzielen will.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Folien aus regenerierter Cellulose durch Strangpressen von Viskose in ein wäßriges Spinnbad, das 10 bis 25% Natriumsulfat, 4 bis 15% Zinksulfat und bis zu 11% Schwefelsäure enthält. Das erfindungsgemäße Verfahresi ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Viskose, die eine Natriumchloridsalzzahl von mindestens 6 aufweist, in das Herstellen von Fäden oder Folien aus
regenerierter Cellulose

Anmelder:

FMC Corporation, Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Wetzel, Patentanwalt,

Nürnberg, Hefnersplatz 3

Als Erfinder benannt:
Richard H. Braunlich, West Chester, Del.;
Theodore S. Matter, Upper Darby, Del.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 2. Juli 1959 (824 478)

Spinnbad gepreßt wird und daß entweder in der Viskose und/oder im Spinnbad Glyoxal anwesend ist, und zwar in einer Menge von a) 0,5 bis 4%₅ bezogen auf das Gewicht der Cellulose in der Viskose, wenn das Glyoxal sich in der Viskose befindet, oder b) 0,005 bis 1 %, bezogen auf das Gewicht des Spinnbades, wenn es sich im Spinnbad befindet.

Es ist zwar bekannt, die Farbaufnahme von Cellulosehydratfasern und -fäden gleichmäßiger zu gestalten, indem die Fasern nach ihrer Fertigstellung einer Behandlung in einem besonderen Tränkbad unterzogen werden. Die Tränkung erfolgt unter Einwirkenlassen von Umsetzungsprodukten des Glyoxals mit Methylolharnstoff unter bestimmten Bedingungen. Die dieser bekannten Lehre zugrunde liegende Aufgabe und der daraufhin vorgeschlagene Lösungsweg weisen jedoch, wie ausgeführt, keinerlei Parallelen zum Gegenstand der Erfindung auf. Aus dieser bekannten Lehre ist der Erfindungsgegenstand deshalb auch nicht abzuleiten.

Die Viskose kann etwa 4 bis etwa 10% Cellulose enthalten, wobei die eigentliche Quelle für die Cellulose je nach dem endgültigen Anwendungszweck für das fertige Produkt aus der regenerierten Cellulose gewählt wird. Der Gehalt an Ätznatron kann etwa 4 bis etwa 11 % betragen, und der Gehalt an Schwefelkohlenstoff kann sich auf etwa 32 bis etwa 60%,

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vorzugsweise auf 35 bis 50 %> belaufen, bezogen auf das Gewicht der Cellulose.

Die Viskose muß zum Zeitpunkt des Verspinnens oder des Strangpressens eine Salztestzahl oder einen Salztestindex von oberhalb 6, vorzugsweise etwa 10 oder mehr, aufweisen. Der Salztest ist eine Meßgröße sowohl für die Menge Schwefelkohlenstoff, welche der Viskose zugefügt wurde, als auch für den Alterungsgrad. Die Salztestzahl ist das Minimum der prozentualen Konzentration der Natriumchloridlösung bei 18⁰C, die erforderlich ist, um 3 Tropfen Viskose zu koagulieren. Sie wird bestimmt durch Eintropfen der Viskose in ein Becherglas, das etwa 40 ecm Natriumchloridlösung enthält, bei 18⁰C unter Rühren. Das Rühren wird noch 90 Sekunden lang fortgesetzt, nachdem der letzte Tropfen der Viskose zugesetzt worden ist.

Das Spinnbad, das bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird, gehört zu den in der Kunstseidentechnik als Spinnbad von niedrigem Säuregehalt und hohem Zinkgehalt bekannten Typen.

Fäden aus regenerierter Cellulose, die in üblicher Weise aus Viskose in ein Spinnbad mit niedrigem Säuregehalt und hohem Zinkgehalt in Gegenwart von Glyoxal versponnen werden, weisen eine glatte und nicht gezackte Oberfläche auf, und sie bestehen zu mindestens 75 % aus Haut. Fäden, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, weisen eine hohe Zähigkeit und eine größere Biegefestigkeit auf, was auf die sich über den gesamten Faden erstreckende größere Gleichmäßigkeit der Struktur zurückzuführen sein mag.

Wie bereits erwähnt wurde, tritt beim Zwirnen der Fadenbündel und beim Doublieren derartiger gezwirnter Bündel zwecks Herstellung üblicher Corde, wie sie zum Verstärken von Formartikeln aus Kautschuk verwendet werden, ein Festigkeitsverlust ein. In der Regel wird bei der Bestimmung der Brauchbarkeit von Fäden und Fasern für die Herstellung dieses Typs von verstärktem Cord auf den »prozentualen Umwandlungsfaktor« zurückgegriffen. Die prozentuale Umwandlung wird dadurch ermittelt, daß man die Festigkeit des Cords, d. h. die Bruchspannung, durch die Gesamtfestigkeit der nicht, verzwirnten Fäden, welche den Cord bilden, dividiert und mit 100 multipliziert. Die heute im Handel befindliche Reifencord-Kunstseide soll eine durchschnittliche prozentuale Umwandlung von etwa 85% besitzen, das bedeutet, daß ein aus Kunstseidefäden hergestellter Cord eine Zugfestigkeit von etwa 85% der Zugfestigkeit der vereinigten, nicht gezwirnten Fäden in dem Cord besitzt.

Einen wesentlich geringeren Verlust an Zugfestigkeit erleiden die gezwirnten Corde, die aus Fäden fabriziert wurden, die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, wenn man ihn mit dem Verlust an Zugfestigkeit vergleicht, den bekannte Kunstseidefäden von Textil- und Autoreifenqualität erfahren.

In den folgenden Beispielen wurden Bündel von Fäden von etwa 1120 bis 1130 Denier, die etwa 980 Fäden enthalten, pro 2,5 cm 14mal verdrillt. Zwei solcher gezwirnter Bündel wurden dann miteinander doubliert durch Verzwirnen mit in entgegengesetzter Richtung vorgenommenen 14 Verdrehungen pro 2,5 cm. Es wurde die Spannung, die erforderlich ist, um das Bündel der nicht verzwirnten Fäden zu brechen, ermittelt, und desgleichen wurde auch die Bruchfestigkeit des Cords bestimmt. Die prozentuale Umwandlung wurde dann dadurch errechnet, daß man die Bruchfestigkeit des Cords durch den zweifachen Wert der Bruchfestigkeit des Bündels der nicht verzwirnten Fäden dividiert und mit 100 multipliziert. Corde, die aus Fäden fabriziert sind, die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, weisen im allgemeinen eine prozentuale ίο Umwandlung von etwa 90 bis etwa 96% auf.

Beispiele

Die Erfindung wird erläutert werden durch die Herstellung von Fäden aus einer Viskose, die 7,5% Cellulose und 6,5% Ätznatron enthält und einen Gesamt-Schwefelkohlenstoffgehalt von etwa 40% aufweist, bezogen auf das Gewicht der Cellulose. Die Viskoselösungen selbst wurden hergestellt durch

ao Xanthogenieren von Alkalicellulose mittels Einführung von 40% Schwefelkohlenstoff, bezogen auf das Gewicht der Cellulose, und etwa 2¹/₂stündiges Kneten. Das Cellulose-xanthogenat wurde dann in Natronlauge gelöst. Man ließ die Viskose darauf etwa 20 Stunden bei 18° C reifen.

Durch Pressen der Viskose durch eine Spinndüse wurden Garne oder Fadenbündel hergestellt, um ein Garn von etwa 1100 Denier zu liefern, das etwa 900 Fäden enthielt. Die Viskose wies einen Natriumchloridsalztest von etwa 10 bis 10,5 auf, die wäßrigen Spinnbäder enthielten 7,2% Schwefelsäure, 15% Natriumsulfat und 7% Zinksulfat, und sie wurden auf einer Temperatur von etwa 65° C gehalten. Nach Entfernen der Fäden aus den Spinnbädern wurden sie durch ein heißes wäßriges Bad geführt, das etwa 4% Schwefelsäure enthielt und auf einer Temperatur von etwa 90⁰C gehalten wurde. Während des Durchganges der Fäden durch dieses heiße Bad wurden sie auf etwa 130 bis 150% gestreckt.

In den in Tabelle I zusammengestellten Beispielen wurden der Viskose Stoffe einverleibt, und die prozentuale Menge dieser Stoffe ist auf das Gewicht der Cellulose in der Viskose bezogen. Bei dem Stoff, der als »DCO« bezeichnet wurde, handelt es sich um einen

Koagulierungs-Modifikator, der aus Äthern besteht, wie sie durch Umsetzung von Rizinusöl mit Äthylenoxyd entstehen, wobei das Gemisch der Äther durchschnittlich 81 Äthylenoxydeinheiten je Molekül Rizinusöl enthielt. Die unter der Kopfbezeichnung »Einzelfäden« angeführten Zahlenangaben geben die Reißlänge in Gramm pro Denier und die Dehnung der nicht verzwirnten Fäden wieder. Die Zahlenangaben, die unter der Kopfbezeichnung »Cord« angeführt sind, bezeichnen die Bruchfestigkeit in Kilogramm und die Dehnung eines Cords, der wie oben angegeben hergestellt worden ist.

Tabelle I

Zugesetzter Stoff

0,6% Glyoxal ..
1,5% Glyoxal ..

1,5% DCO

Einzelfäden
Reiß

länge
g/den

5,7

5,83

5,62

Dehnung

In den Beispielen, die in Tabellen zusammengestellt sind, wurde ein bekanntes Gemisch von Koagulierungs-Modifikatoren, 1,5 7q Dimethylamin und 1,5 7o Polyäthylenglykol der Viskose vor dem Reifen zugesetzt, und die angegebenen Prozentmengen Glyoxal wurden den Spinnbädern zugesetzt. Zusätzlich zu den unter der Kopfbezeichnung »Einzelfäden« angegebenen Werten für die Reißlänge, wird die Bruchfestigkeit (in Kilogramm) des nicht verzwirnten Garns oder des Fadenbündels angegeben. Die Reißlänge der Corde ist gleichfalls angegeben, um die durch das Verzwirnen bedingte Herabsetzung der Festigkeit zu demonstrieren. Die prozentuale Umwandlung wurde wie oben angegeben errechnet.

Tabelle II

	!	Reißlänge	Einzelfäden	Bruch	Reißlänge	Cord	Bruch	Prozentuale
Glyoxal im	g/den		festigkeit	g/den		festigkeit	Umwandlung
Bad	5,83	Dehnung	kg	4,59	Dehnung	kg
	6,32	7o	6,57	5,04	°/o	11,6	88,3
keins*)	5,83	9,4	7,13	4,96	16	12,75	90,0
0,0057₀	6,05	8,6	6,57	4,96	14	12,62	95,8
0,01%	6,05	10,8	6,76	4,88	17	12,57	93,0
0,02%	6,12	9,8	6,80	5,00	17	12,43	91,4
0,057₀	10,6	6,80	17	12,57	92,3
o,i7o**)	9,6		16

*) Streckung in diesem Beispiel 105 %· Ein weitergehendes Strecken führte zu Fadenbrüchen. **) Das Spinnbad enthielt 15 % Natriumsulfat, 7 % Zinksulfat und 5,5 % Schwefelsäure.

Die Einzelfäden besitzen eine glatte, nicht gezackte Fläche und bestehen zu wenigstens 75 bis 100 7o aus Haut. Obwohl eine Viskose von einer spezifischen Zusammensetzung in den vorangehenden Beispielen benutzt wurde, ist auch jede andere gewünschte Viskose geeignet, und die erwähnten Verbesserungen treten ein unabhängig von ihrer speziellen Zusammensetzung.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Folien aus regenerierter Cellulose durch Strangpressen von Viskose in ein wäßriges Spinnbad, das 10 bis 25% Natriumsulfat, 4 bis 15% Zink-

35 sulfat und bis zu 117o Schwefelsäure enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Viskose, die eine Natriumchloridsalzzahl von mindestens 6 aufweist, in das Spinnbad gepreßt wird und daß entweder in der Viskose und/oder im Spinnbad Glyoxal anwesend ist, und zwar in einer Menge von a) 0,5 bis 47o> bezogen auf das Gewicht der Cellulose in der Viskose, wenn das Glyoxal sich in der Viskose befindet, oder b) 0,005 bis 17o> bezogen auf das Gewicht des Spinnbades, wenn es sich im Spinnbad befindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1001 802.

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