DE1259499B

DE1259499B - Verfahren zur Herstellung von Regeneratcellulose-Stapelfasern

Info

Publication number: DE1259499B
Application number: DEV26491A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Grotjahn; Dr Kurt Heuer; Dr Otto Reichert; Dr Hans Georg Wendlandt
Original assignee: Glanzstoff AG
Current assignee: Glanzstoff AG
Priority date: 1964-07-31
Filing date: 1964-07-31
Publication date: 1968-01-25
Also published as: BE665052A; GB1121074A; CH443556A; US3420814A; AT256326B; NL6509534A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

DOIf

Deutsche Kl.: 29 b-3/20

Nummer: 1259 499

Aktenzeichen: V 26491IV c/29 b

Anmeldetag: 31. Juli 1964

Auslegetag: 25. Januar 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung textil gut verarbeitbarer Stapelfasern aus Regeneratcellulosefäden, die durch Verspinnen von Viskosen mit hoher Gammazahl in zinkfreie, Formaldehyd enthaltende Fällbäder und hohe Verstrekkung erhalten werden.

Es ist bekannt, Viskosen mit hoher Gammazahl in Schwefelsäurebäder zu verspinnen, die Formaldehyd, aber nur wenig oder kein Zinksulfat enthalten, die erhaltenen Fäden danach in einem sauren, sehr heißen Zweitbad zu verstrecken und dabei vollständig zu regenerieren, wobei im Falle der Zellwolleherstellung das Kabel in einem dritten, warmen, sauren Bad vor der Stapelung entgast wird. Gemäß dem Verfahren der österreichischen Patentschrift 232 638 wird dabei unter solchen Bedingungen gesponnen, daß der aus dem ersten Bad austretende Faden einen Gammawert von 23 hat, der weit unter dem Gammawert der Viskose bei der Verspinnung liegt, welcher zwischen 45 und 100 liegen soll.

Um die an sich guten Eigenschaften der Einzelfaser für die Herstellung hochwertiger Textilerzeugnisse nutzen zu können, war daher anzustreben, die Stapelfaser in Form einer gut kardierbaren Flocke herauszubringen. Die dabei zu lösende technische Aufgabe bestand darin, den Faserverband der Stapel unter den Bedingungen des Herstellungsverfahrens bis zur Einzelfaser aufzulösen, ohne dabei deren gute Textileigenschaften und günstiges Quellverhalten zu beeinträchtigen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschieht dies in der Weise, daß die gesponnenen Fäden in unvollständig regeneriertem Zustand mit einem bestimmten, noch relativ hohen Gammawert auf Stapel geschnitten und erst danach vollständig regeneriert werden.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen von Regeneratcellülose-Stapelfasern durch Verspinnen von Viskose mit einer hohen Gammazahl in schwach saure, wenig Metallsalz enthaltende Bäder, die Formaldehyd, jedoch kein Zinksulfat enthalten, Verstrecken der erzeugten Fäden in einem zweiten Bad mit geringem Säuregehalt, Aufschwemmung sowie Endzersetzung der nach dem zweiten Bad daraus durch Zerschneiden des Spinnkabels erzeugten Stapel in schwach saurem Wasser und übliche Nachbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Spinnviskose mit einer Gammazahl von etwa 80 verwendet und daß man die Celluloseregeneration in drei Stufen durchführt, wobei man die Zersetzung des Xanthogenats im zweiten Bad, das eine Temperatur zwischen 78 und 85° C aufweist, so weit vor-Verf ahren zur Herstellung von
Regeneratcellulose-Stapelfasern

Anmelder:

Glanzstoff Aktiengesellschaft,

5600 Wuppertal-Elberfeld, Glanzstoff-Hochhaus

Als Erfinder benannt:

Dr. Otto Reichert,

Dr. Kurt Heuer,

Dr. Heinz Grotjahn, 5138 Oberbruch-Grebben; Dr. Hans Georg Wendlandt, 5138 Oberbruch - -

nimmt, daß die Stapel beim Verlassen des Schneid-

ao apparates eine Gammazahl zwischen 35 und 47 besitzen, und die Restzersetzung des Xanthogenats dadurch erfolgt, daß man die Stapel im Aufschwemmbad bei Temperaturen von 90° C bis zum Siedepunkt etwa 1 Minute verweilen läßt.

Im einzelnen wird dabei so verfahren, daß man eine Viskose üblicher Zusammensetzung mit einer hohen Gammazahl von etwa 80, bei niedriger Temperatur in ein Fällbad verspinnt, das neben Schwefelsäure und Natriumsulfat in niedriger Konzentration Formaldehyd, aber kein Zinksalz enthält. Dabei entstehen durch Umsetzung von Formaldehyd mit Schwefelwasserstoff lösliche bzw. unlösliche organische Schwefelverbindungen als Nebenprodukte, deren Konzentration in bestimmten Grenzen gehalten werden muß, wenn Spinnstörungen vermieden werden sollen. Die ersponnenen Fäden werden in einem zweiten schwach sauren Bad mit einem Schwefelsäuregehalt von etwa 20 g/kg bei einer Temperatur zwischen 78 und 85° C sehr hoch, etwa auf 280 bis 300 */o, verstreckt und danach auf Stapel geschnitten. Die Stapel besitzen beim Verlassen des Schneidapparates eine Gammazahl zwischen 35 und 47 und werden anschließend in einem heißen Bad bei Temperaturen zwischen 90° C und dem Siedepunkt innerhalb etwa einer Minute vollständig regeneriert und entgast und danach wie üblich als Faservlies gewaschen, entschwefelt und getrocknet.

Bei einer Gammazahl der Faser von 35 bis 47 nach Verlassen der Schneidmaschine gelangt so viel unzersetztes Xanthogenat in das saure Aufschwemmbad, daß die daraus entwickelte Gasmenge gerade ausreicht, um die Stapel so weit aufzulockern, daß die

709 720/474

i 259 499

Einzelfasern voneinander getrennt werden und frei schrumpfen können. Andererseits wird durch die obere Begrenzung der Gammazahl der Fasern hinter der Schneidmaschine verhütet, daß es in der sauren Aufschwemmung und besonders, wenn sich an diese eine Laugenbehandlung der Faser anschließt, zu Verklebungen kommt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zersetzung des Xanthogenats so gelenkt, daß die

Wäsche einer Natronlaugebehandlung unterworfen werden. Schon relativ geringe Unter- bzw. Überschreitungen des gemäß der Erfindung zulässigen Temperaturintervalls von 78 bis 85° C im Zweitbad 5 ergeben zu hohe bzw. zu niedrige Gammazahlen der Stapel und führen bei der Natronlaugebehandlung zu starken Verklebungen bzw. nach dieser, am Ende der üblichen Nachbehandlung zu einer Flocke aus nicht gekräuselten Einzelfasern, mit der eine Vliesbildung

Stapel beim Verlassen des Schneidapparates eine io auf der Karde nicht möglich ist (s. Gegenbeispiele A Gammazahl von über 40 besitzen. und B).

Bei den bekannten Verfahren wird im Gegensatz Die an sich bekannte Laugierung der gemäß der

zu der Erfindung das Kabel der im Fällbad ersponne- Erfindung erzeugten Stapelfasern dient dazu, eine nen und daselbst um 25% verstreckten Fäden in höhere Dehnung zu erzielen, wie sie aus verarbeieinem sehr heißen, sauren Zweitbad bei einer Tem- 15 tungstechnischen Gründen, insbesondere für Beiperatur von 93° C weiter hochverstreckt, dabei mischungen zu Fasern anderer Herkunft gefordert gleichzeitig vollständig regeneriert und danach auf wird. Die Laugebehandlung der Faser ersetzt die Stapel geschnitten. Es hat dies zur Folge, daß die so sonst übliche Entschwefelung und wird bei etwa erhaltenen, aus Regeneratcellulose bestehenden Sta- 25° C durchgeführt mit einer Laugekonzentration perfasern kaum noch Xanthatgruppen enthalten und 20 von 45 bis 55 g/kg je nach dem gewünschten Dehsomit in Anwesenheit von Säure keine Gase mehr nungsgrad und dauert etwa 30 bis 60 Sekunden. Bei entwickeln, die die im Stapel dicht gepackten Einzel- Einhaltung dieser Bedingungen werden die Festigkeit fasern voneinander zu trennen und so den Stapel in der Faser und der Quellwert nur wenig verschlech-Einzelfasern aufzulösen vermögen. Die vollständige tert. Die Dehnung der Faser nimmt mit steigender Regenerierung der Cellulosefäden im Kabelverband 25 Laugekonzentration zu. Erhöhte Temperatur bei der während der Verstreckung behindert überdies die Laugierung wirkt sich ungünstig aus. Die Laugebe-Ausbildung einer Kräuselung und führt zu im wesent- handlung der Faser bezweckt lediglich, das Dehlichen glatten Fasern mit geringer Eigenhaftung, die nungsverhalten der Faser den jeweiligen textlien Versich schlecht verarbeiten lassen. arbeitungsbedingungen anzupassen, stellt also in Ver-Zur Erzielung einer Gammazahl zwischen 35 und 30 bindung mit den kritischen Verfahrensmerkmalen der 47 gemäß der Erfindung ist selbstverständliche Vor- , Erfindung eine weitere bevorzugte Verfahrensmaßaussetzung, daß die Spinnviskose eine sehr hohe nähme dar, die textile Verarbeitbarkeit der erzeugten Gammazanl besitzt, die bei etwa 80 liegt. Durch die Faser zu verbessern und zu steuern.
Anwesenheit von Formaldehyd im Fällbad wird die Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be-Zersetzungsgeschwindigkeit des Cellulosexanthogen- 35 steht darin, daß es damit erstmalig möglich geworden ats bekanntlich so weit verringert, daß sie weitgehend ist, textil einwandfrei verarbeitbare Stapelfasern aus unabhängig wird von dem Schwefelsäure- und Na- Regeneratcellulosefäden herzustellen, die durch Vertriumsulfatgehalt des Bades. Daraus ergibt sich für spinnen von Viskosen mit sehr hoher Gammazahl in die Fällbadzusammensetzung eine Variationsbreite, zinkfreie, Formaldehyd enthaltende schwefelsaure die es ermöglicht, den Schwefelsäure- und Natrium- 40 Bäder erhalten werden.

sulfatgehalt des Bades dem jeweils gewählten Alkali- Durch den gemäß der. Erfindung geforderten begehalt der Viskose sowie den apparativen Gegeben- stimmten Gammawert der den Schneidkopf verlasheiten der Spinnmaschine, insbesondere der Bad- senden Faserschnitzel wird erreicht, daß bei der unter strecke, anzupassen. .Wird zudem bei niedriger Tem- Gasentwicklung vor sich gehenden, vollständigen peratur gesponnen, dann gelingt es in jedem Falle, im 45 Regeneration der Cellulose die Faserschnitzel aufge-Fällbad einen Faden zu erzeugen mit einer Gamma- löst und in Einzelfasern getrennt werden. Diese könzahl, die noch so hoch ist, daß bei der anschließenden nen dann ungehindert schrumpfen, eine Kräuselung Teilzersetzung in dem nachgeschalteten Zweitbad üb- ausbilden und ergeben eine gut kardierbare Faser, die licher Konzentration bei Temperaturen zwischen 78 hochwertige Fasergarne mit hervorragenden Textil- und 85° C hoch verstreckt werden kann und in dem 50 und Quellwerten herzustellen erlaubt.

Faden eine Xanthogenatsmenge verbleibt, die der erfindungsgemäß erforderlichen Gammazahl zwischen 35 und 47, vorzugsweise von über 40, entspricht.

Bei den bekannten Verfahren hat der das Fällbad
verlassende Faden meist bereits eine so niedrige 55
Gammazahl, beispielsweise von 23, daß er die erfindungsgemäßen Bedingungen am Ausgang des zweiten
Bades nicht mehr'erfüllen kann. Die kritische Bedeutung der Gammazahl der Stapel hinter der Schneidmaschine zwischen 35 und 47, vorzugsweise über 40, 60 Baumwolle.

in Verbindung mit einer Zweitbadtemperatur zwi- ;

sehen 78 und 85° C für die Erzeugung einwandfrei
aufgelöster und gut verarbeitbarer Stapelfasern aus
Fäden, die aus Viskosen mit sehr hoher Gammazahl
in zinkfreien, Formaldehyd enthaltenden, schwefel- 65
sauren Bädern ersponnen wurden, wird dann besonders erkennbar, wenn die Stapel nach einer im An- Zellwollgarn .,
Schluß an das Zersetzungsbad erfolgten er$ten Baumwollgarn.

Der durch die Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik erzielte technische Fortschritt geht aus der Gegenüberstellung der Beispiele 1 bis 4 mit den Vergleichsbeispielen A und B hervor.

Nachstehende Gegenüberstellungen zeigen die Überlegenheit, von Fasergarnen und Geweben aus Stapelfasern, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, im Vergleich mit entsprechenden Garnen bzw. Geweben aus einer gekämmten amerikanischen

	Titer	Festig	Deh
¹Wi-Vi	den	keit,	nung,
		kond.	kond.
	147	g/den	%
61,1	146	2,9	7,6
61,8	1,8	8,5

Hemdenstoffgewebe üblicher Konstruktion aus

Zellwollgarn

Baumwollgarn.

Festigkeit
(Kette)
trocken

19,2 Rkm

16,5 Rkm

Maßänderung nach 50 Waschen

2,3 und 2,8%

in Kette
und Schuß

8,8 und 2,0 °/o

in Kette
und Schuß

Beispiel 1

Buchholzzellstoff wird in üblicher Weise zu einer Viskose der Zusammensetzung 6,2% Cellulose, 8,0 % NaOH verarbeitet. Der Einsatz an Schwefelkohlenstoff beträgt 60% CS₂, bezogen auf Cellulose. Die Nachreifezeit wird so eingestellt, daß die Viskose bei einer Gammazahl von 80 versponnen wird. Die Viskosität beim Verspinnen beträgt 280 Sekunden Kugelfall bei 20° C. Eine derartige Viskose wird aus einer Düse mit 16 000 Löchern von 60 My Durchmesser versponnen in ein Spinnbad der Zusammensetzung 65 g/kg Schwefelsäure, 108 g/kg Natriumsulfat und 8,3 g/kg Formaldehyd. Die Temperatur dieses Bades ist 31° C. Nach Verlassen dieses ersten Koagulationsbades wird das Kabel zunächst in Luft um 70% verstreckt, anschließend erfolgt eine weitere Verstreckung in einem temperierten Bad mit geringem Säuregehalt von etwa 20 g/kg. Die Gesamtverstreckung beträgt 283 %>. Die Temperatur dieses Verstreckungsbades ist 79° C. Nach Verlassen des Verstreckungsbades wird das Kabel in üblicher Weise zu Stapeln von 40 mm Länge geschnitten und in einem heißen sauren Bad aufgeschwemmt. Die Gammazahl der Schnitzel nach Verlassen des Schneidkopfes ist 42. Die Temperatur des Zersetzungsbades beträgt 95° C. Die Verweilzeit im Zersetzungsbad beträgt 60 Sekunden. Im Anschluß an das Zersetzungsbad erfolgt eine erste Wäsche der Schnitzel auf einem Siebband in üblicher Weise. Nach der ersten Wäsche werden die Schnitzel entschwefelt in einem Bad mit einem Gehalt von 2,0 g/kg Natronlauge bei einer Temperatur von 65° C. Die weitere Wäsche, Bleiche- und Avivagebehandlung erfolgen in üblicher Weise. Die so hergestellten Stapelfasern mit einem Einzeltiter von 1,25 den haben eine Festigkeit im konditionierten Zustand von 5,7 g/den bei einer Dehnung von 7,0% und im nassen Zustand eine Festigkeit von 3,9 g/den bei einer Dehnung von 7,0%. Der Quellwert beträgt 58%. Die Tiefe der Anfärbung, gemessen nach einem Standardverfahren, ist wesentlich heller als von üblicher Zellwolle.

Beispiel 2

Wird bei der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise die Viskose aus 3600-Loch-Düsen statt aus Düsen mit 16 000 Löchern von 60 My Durchmesser in ein Fällbad mit einem Gehalt von

70 g/kg Schwefelsäure,
80 g/kg Natriumsulfat und
7,8 g/kg Formaldehyd

versponnen und der Faden insgesamt um 364% verstreckt, im übrigen aber unter unveränderten Bedingungen gearbeitet, dann werden Fasern von besonders hoher Festigkeit erhalten. Bei einem Einzeltiter von 1,38 den beträgt ihre Festigkeit im konditionierten Zustand 6,9 g/den bei einer Dehnung von 6,9% und im nassen Zustand 5,1 g/den bei einer Dehnung von 7,6%.

Beispiel 3

ίο Gemäß den Angaben im Beispiel 1 wird eine Viskose hergestellt und versponnen und das erhaltene Kabel verstreckt. Auch das Schneiden und Zersetzen und die Vorwäsche des Kabels erfolgen wie im Beispiel 1. Anschließend erfolgt an Stelle einer Ent-Schwefelung eine Behandlung der Flocke mit einem Bad von 45,0 g/kg NaOH bei 25° C. Die Behandlungsdauer ist 30 Sekunden. Darauf erfolgen Auswaschung, Bleiche und Avivierung in üblicher Weise. Die so erhaltenen Fasern mit einem Einzeltiter von

ao 1,27 den haben eine Festigkeit im konditionierten Zustand von 5,1 g/den bei 9,3 % Dehnung und eine Naßfestigkeit von 3,5 g/den bei einer Dehnung von 8,9%. Der Quellwert beträgt 65%. Die Anfärbetiefe, gemessen an einem Standardverfahren, ist der von

as normaler Zellwolle nahezu gleich.

Beispiel 4

Gemäß den Angaben im Beispiel 1 wird eine Viskose hergestellt und versponnen und das erhaltene Kabel verstreckt. Auch das Schneiden, die Zersetzung und die Vorwäsche des Kabels erfolgen wie im Beispiel 1. Anschließend erfolgt an Stelle einer Entschwefelung eine Behandlung der Flocke mit einem Bad von 56,8 g/kg NaOH bei 25° C. Die Behandlungsdauer ist 30 Sekunden. Darauf erfolgen Auswaschung, Bleiche und Avivierung in üblicher Weise. Die so erhaltenen Fasern mit einem Einzeltiter von 1,35 den haben eine Festigkeit im konditionierten Zustand von 4,7 g/den bei 12,9% Dehnung und eine Naßfestigkeit von 3,4 g/den bei einer Dehnung von 12,3%. Der Quellwert beträgt 75%. Die Farbaufnahme, gemessen nach einem Standardverfahren, ist etwas stärker als bei normaler Zellwolle.

Die folgenden Vergleichsbeispiele A und B zeigen, daß eine unbrauchbare Zellwolle erhalten wird, wenn die vorgeschriebenen Temperaturen des zweiten Bades unter- oder überschritten werden.

Vergleichsbeispiel A

Gemäß den Angaben im Beispiel 1 wird eine Viskose hergestellt und versponnen und das erhaltene Kabel zunächst in Luft verstreckt. Nach der Luftver-Streckung erfolgt eine weitere Verstreckung in einem temperierten Bad bei einer Temperatur von 74° C. Der Säuregehalt dieses Bades ist 20 g/kg. Die Höhe der Gesamtverstreckung ist 283%. Das Kabel wird anschließend geschnitten und in einem Aufschwemmungsbad bei 95⁰C mit einem Säugegehalt von 20 g/kg aufgeschwemmt und zersetzt. Die Gammazahl der Schnitzel nach Verlassen des Schneidkopfes ist 50. Anschließend erfolgen eine erste Vorwäsche und eine Behandlung mit Natronlauge, wie im Beispiel 3 beschrieben. Die Bleiche und Avivierung erfolgen in üblicher Weise. Die so erhaltene Zellwolle ist während der Aufschwemmung und Zersetzung so weitgehend verklebt und verfilzt, daß eine Verarbei-

tung oder eine Bestimmung von Faserdaten nicht möglich ist.

Vergleichsbeispiel B

Gemäß den Angaben im Beispiel 1 wird eine Viskose hergestellt und versponnen. Anschließend erfolgt Verstreckung in Luft und in einem heißen Bad bei einer Temperatur von 92° C. Das heiße Bad hat einen Säuregehalt von 20 g/kg. Im Anschluß an die Verstreckung wird das Kabel geschnitten und in einem Aufschwemmungsbad von 95° C bei einem Säuregehalt von 20 g/kg zersetzt und aufgeschwemmt. Die Gammazahl der Schnitzel nach Verlassen des Schneidkopfes ist 18. Nach einer ersten Vorwäsche erfolgt eine Behandlung mit Natronlauge wie im Beispiel 3 beschrieben. Die Bleiche und Avivierung werden in üblicher Weise durchgeführt. Die so erhaltene Zellwolle hat bei einem Einzeltiter von 1,28 den erne Festigkeit im konditionierten Zustand von 5,0 g/den mit einer Dehnung von 9,l*Vo und eine Naßfestigkeit von 3,5 g/den mit einer Dehnung von 18,9¹⁰Zo. Der Quellwert ist 65°/o. Die so erhaltene Flocke ist nicht zu einem Garn zu verarbeiten, da infolge völligen Fehlens jeder Kräuselung in der Einzelfaser keine Vliesbildung auf der Karde möglich ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Regeneratcellulose-Stapelfasern durch Verspinnen von Viskose mit einer hohen Gammazahl in schwach saure, wenig Metallsalz enthaltende Bäder, die Formaldehyd, jedoch kein Zinksalz enthalten, Verstrecken der erzeugten Fäden in einem zweiten Bad mit geringem Säuregehalt, Aufschwemmung sowie Endzersetzung der nach dem zweiten Bad daraus durch Zerschneiden des Spinnkabels erzeugten Stapel in schwach saurem Wasser und übliche Nachbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Spinnviskose mit einer Gammazahl von etwa 80 verwendet und daß man die Celluloseregeneration in drei Stufen durchführt, wobei man die Zersetzung des Xanthogenats im zweiten Bad, das eine Temperatur zwischen 78 und 85° C aufweist, so weit vornimmt, daß die Stapel beim Verlassen des Schneidapparates eine Gammazahl zwischen 35 und 47 besitzen und die Restzersetzung des Xanthogenate dadurch erfolgt, daß man die Stapel im Aufschwemmbad bei Temperaturen von 90° C bis zum Siedepunkt etwa eine Minute verweilen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zersetzung des Xanthogenats so lenkt, daß die Stapel beim Verlassen des Schneidapparates eine Gammazahl von über 40 besitzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das aus den Stapeln gebildete und ausgewaschene Faservlies im Rahmen der Nachbehandlung mit einer verdünnten wäßrigen Natriumhydroxydlösung laugiert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 232 638.