DE1276289B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Faeden oder Fasern aus Cellulosetriacetat - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

DOIf

Deutsche Kl.: 29 b-3/30

Nummer: 1276 289

Aktenzeichen: P 12 76 289.9-43 (C 16243)

Anmeldetag: 5. Februar 1958

Auslegetag: 29. August 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Fasern durch Verspinnen von Cellulosetriacetatlösungen in Methylenchlorid oder einem Gemisch von Methylenchlorid und einer kleinen Menge eines niederen aliphatischen Alkohols in ein Spinnbad sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits bekannt, Lösungen von Cellulosetriacetat in einem Gemisch aus neun Teilen Methylenchlorid und einem Teil Alkohol in einem Trockenspinnverfahren zu verspinnen, also ohne Verwendung eines Spinnbades. Weiterhin ist es aus der deutschen Patentschrift 643 863 bekannt, die unter Verwendung von Überchlorsäure oder Perchloraten erhaltenen primären Acetylierungsprodukte unmittelbar dadurch weiterzuverarbeiten, daß man sie in dem bereits genannten Methylenchlorid-Alkohol-Gemisch löst und zu Kunstseide verspinnt oder zu Filmen gießt, also wiederum ohne Spinnbad arbeitet.

Demgegenüber handelt es sich erfindungsgemäß um ein neues Naß-Spinnverfahren, bei dem Fäden oder Fasern mit verbesserter Festigkeit und ohne Verschweißen der einzelnen Fäden durch Verspinnen der Cellulosetriacetatlösungen in ein Spinnbad hergestellt werden.

Das Naßspinnen von Fäden oder Fasern aus Celluloseacetat, das an sich schon lange bekannt ist, hat nie besonders technische Bedeutung erlangt, da die hierbei gewonnenen Produkte in ihren physikalischen Eigenschaften so schlecht waren, daß sich die Errichtung großtechnischer Anlagen nicht lohnte. Man war nämlich stets der Meinung, daß man Fäden höherer Festigkeit nur auf Kosten ihres Dehnungsvermögens erhalten könnte, weil diese beiden Eigenschaften so eng miteinander verknüpft sind, daß bei der Orientierung der Faserstruktur und Erhöhung der Festigkeit ein entsprechender Abfall des Dehnungsvermögens eintritt.

Diese Nachteile der bisherigen Verfahren werden nun erfindungsgemäß beseitigt durch ein Verfahren, bei dessen Durchführung sich das Dehnungsvermögen der Fäden oder Fasern gleichzeitig mit deren Festigkeit verbessert, wobei diese Eigenschaften unter den Verfahrensbedingungen einen gemeinsamen Maximalwert erreichen; hierdurch ist es möglich, erstmals Fäden oder Fasern aus Cellulosetriacetat mit einer Festigkeit von mindestens 1,8 /den und einer Dehnung von mindestens 18% herzustellen.

Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung von Cellulosetriacetat mit einem Acetylgehalt von mindestens 60% bei einer Temperatur von 15 bis 45° C in ein Bad verspinnt, das aus Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von
Fäden oder Fasern aus Cellulosetriacetat

Anmelder:

Celanese Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald
und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,
5000 Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

lesse Louis Riley Stewart Wells Morse jun.,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 5. Februar 1957 (638 414),

vom 21. Oktober 1957

(691180),

vom 12. Dezember 1957

(702 390)

einem Gemisch aus einem niederen aliphatischen Alkohol und 25,25 bis 65,25% Methylenchlorid besteht, und die erhaltenen Fäden im Spinnbad verstreckt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Fäden haben im allgemeinen runden Querschnitt und glänzendes Aussehen, doch können durch Zusatz kleiner Mengen Titandioxyd oder anderer Mattierungsmittel zur Spinnlösung auch matte Fäden erhalten werden.

Das zur Herstellung der Spinnlösungen verwendete Cellulosetriacetat hat einen Acetylgehalt von mindestens 60 %, berechnet als Essigsäure, und vorzugsweise von mehr als 61 %. Die Grenzviskosität (intrinsic viscosity) des Cellulosetriacetat« soll vorzugsweise im Bereich von etwa 1,5 bis 3 liegen; die besten Ergebnisse werden bei einer Grenzviskosität von

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mindestens etwa 2 erhalten. Diese Werte beziehen sich auf die Grenzviskosität der regenerierten Cellulose, die man durch vollständige Verseifung des Cellulosetriacetates ohne dessen Abbau erhält. Die Bestimmung der Grenzviskosität der regenerierten Cellulose erfolgt nach den bekannten Prüfmethoden an einer Lösung der regenerierten Cellulose in Kupfer(II)-äthylendiamin.

Das Cellulosetriacetat wird entweder in Methylen-

2 bis 4 den. Durch Veränderung der anderen Arbeitsbedingungen als der Temperatur, beispielsweise der Spinngeschwindigkeit oder dem Acetylgehalt des Triacetates kann man die genaue Lage des optimalen Methylenchloridanteils verändern, aber im allgemeinen liegen die optimalen Methylenchloridanteile für alle gegebenen Spinnbedingungen innerhalb einer Zone von 5% zu beiden Seiten der oben beschriebenen Verbindungsgeraden. So liegen die optimalen An-

chlorid allein oder vorzugsweise in einem Gemisch io teile im allgemeinen innerhalb des von der Gleichung von Methylenchlorid und einer kleinen Menge eines C = 75 1/4 — T + 5 definierten Bereiches, worin

C die Methylenchloridkonzentration in % und T die Temperatur in ° C bedeutet. Dies entspricht für den oben angegebenen bevorzugten Temperaturbereich von 15 bis 45° C einer Methylenchlorid-Konzentration von etwa 25 bis 65°/o.

Die obigen Angaben basieren auf der Abwesenheit von Wasser. Es wurde aber gefunden, das kleine Wassermengen beim Erzielen optimaler Eigenschaf-Zweckmäßig arbeitet man mit einer solchen Cellu- 20 ten nicht stören, obwohl ein Wasserzusatz oberhalb losetriacetatkonzentration, daß bei der Spinntempe- bestimmter Mengen die Spinnstabilität beeinflußt, ratur, also der Temperatur, bei der die Lösung in das Beispielsweise wirkte sich in einer Reihe von Ver-Spinnbad aus Methylenchlorid und niederem alipha- suchen bei 25° C, bei denen ein aus gleichen Teilen tischem Alkohol ausgepreßt wird, die Viskosität bestehendes Gemisch von Methylenchlorid und Meetwa 500 bis 6000 P beträgt. Die Spinntemperatur 25 thanol verwendet und ein 3-den-Faden ersponnen liegt zweckmäßig im Bereich von etwa 15 bis 45° C; wurde, ein Wasserzusatz von 1 oder 2¹Iz⁰Zo des Ge

niederen aliphatischen Alkohols, vorzugsweise Methanol, gelöst. Der Anteil des Methanols im Lösungsmittelgemisch kann bis etwa 15% des Gemisches betragen.

Hinsichtlich der Cellulosetriacetatkonzentration der Spinnlösung werden ausgezeichnete Ergebnisse im Bereich von 18 bis 26 % erzielt, und Konzentrationen von etwa 20 bis 23% werden bevorzugt.

beim Arbeiten bei Atmosphärendruck verwendet man jedoch vorzugsweise eine Temperatur unterhalb 40° C, um die Bildung von Lösungsmittelblasen zu vermeiden.

In dem Spinnbad oder Fällbad, das ein Nichtlösungsmittel für Cellulosetriacetat ist, ändern sich die optimalen Anteile an Methylenchlorid und Methanol oder sonstigem niederen aliphatischen Alkohol in

wichts der anderen Spinnbadkomponenten nur wenig auf die Fadeneigenschaften aus. Beim Erhöhen der zugesetzten Wassermenge auf 4% war die Spinn-Stabilität bei höheren Spinngeschwindigkeiten schlechter, während bei niedrigeren Spinngeschwindigkeiten von beispielsweise 50 m/min das Spinnen zufriedenstellend erfolgte.
Wie bereits erwähnt, werden die ausgepreßten

Abhängigkeit von der Spinntemperatur, wobei die 35 Fäden im Spinnbad verstreckt. Sie werden hierzu mit anderen Spinnbedingungen konstant gehalten wer- höherer linearer Geschwindigkeit aufgenommen als den, und zwar wird die Konzentration des Methylen- sie ausgepreßt werden. Das Verhältnis dieser beiden chlorids bei Temperaturerhöhung verringert und bei Geschwindigkeiten ist als dasVerstreckungsverhältnis Temperaturverringerung erhöht. Durch diese Ver- bekannt; ein geeigneter Bereich für das Verstrekänderung derBadanteile im Hinblick auf Temperatur- 40 kungsverhältnis ist der von etwa 15 :1 bis 3,5 :1, änderungen gelingt es, das Quellungsvermögen des vorzugsweise von 10 :1 bis 5 :1. Die tatsächliche Ge-Bades auf das Cellulosetriacetat auf einem im wesent- schwindigkeit der Fadenaufnahme kann bei dem erlichen konstanten Wert zu halten. findungsgemäßen Verfahren recht hoch sein und bei-Es hat sich gezeigt, daß bei sonst gleichen Bedin- spielsweise 100 m/min überschreiten. Die Fäden köngungen eine im wesentlichen lineare Beziehung zwi- 45 nen in jeder gewünschten Weise aufgenommen, beischen der Spinntemperatur und der optimalen Kon- spielsweise auf eine angetriebene Walze aufgewickelt zentration des Methylenchlorids im Spinnbad besteht.
So wurden in einer Reihe von Versuchen 40 Fäden
gleichzeitig durch 0,1-mm-Öffnungen einer einzelnen
Spinndüse ausgepreßt; das optimale Spinnbad ent- 50
hielt bei 25° C neben Methanol 50% Methylenchlorid, bei 29° C 46% Methylenchlorid und bei
35° C 41 % Methylenchlorid. Wenn man unter den
gleichen Bedingungen aus einer Spinndüse gleichzeitig 1440 Fäden auspreßt, enthalten die optimalen 55 werden, wobei man eine gewisse Schrumpfung der Spinnbäder bei 26° C 49,5% und bei 32° C 42,5% Fäden auf Grund der Flüssigkeitsabgabe zuläßt. Methylenchlorid. Trägt man diese Werte graphisch Dieses Entfernen der Flüssigkeit und das Schrumpauf, so kann man die erhaltenen Punkte mit einer fen kann beispielsweise erfolgen, während die Fäden im wesentlichen geraden Linie verbinden. Bei der vom Spinnbad zu der angetriebenen Aufnahmewalze obigen Versuchsreihe wurde eine 21,5%ige Lösung 60 laufen, wo mindestens ein Teil der Flüssigkeit vervon Cellulosetriacetat mit einem Acetylgehalt von dampft. Die restliche Flüssigkeit kann in jeder ge-61,5% (berechnet als Essigsäure) und einer Grenz- wünschten Weise entfernt werden; beispielsweise viskosität von 2,0 in einem Lösungsmittelgemisch kann man die Fäden auf der Aufnahmewalze, wähaus 90 Teilen Methylenchlorid und 10 Teilen Metha- rend und nach dem Aufwickeln, mit einem Nichtnol verwendet. Die Fäden wurden mit einer Ge- 65 lösungsmittel, wie Wasser oder Isopropanol, waschen schwindigkeit von 75 m/min bei Verstreckungsver- und anschließend trocknen.

hältnissen von 10:1 bis 5:1 aufgenommen; der Es wurde festgestellt, daß die Fäden zum Ver-

Fadentiter der erhaltenen Fäden lag im Bereich von schweißen neigen, wenn sie beim Trocknen in ge

werden; hierbei werden die Fäden vorzugsweise vorher über eine außerhalb des Spinnbades angeordnete angetriebene Führungswalze geführt.

Das Spinnbad ist ein gutes Quellmittel für das Cellulosetriacetat, so daß die das Spinnbad verlassenden Fäden durch die Einwirkung der Badflüssigkeit aufgequollen sind. Um beste Ergebnisse zu erzielen, sollte mindestens ein Teil dieser Flüssigkeit entfernt

quollenem Zustand engen Kontakt haben. Dies kann verhindert werden durch Behandeln der gequollenen Fäden mit einem flüssigen organischen Nichtlösungsmittel für Cellulosetriacetat, das vorzugsweise mit Methylenchlorid mischbar ist und unterhalb 150° C siedet. Typische Beispiele hierfür sind Kohlenwasserstoffe, wie aliphatische Verbindungen und deren Gemische, cycloaliphatische Verbindungen, wie Cyclohexan, aromatische Verbindungen, wie Benzol und dessen niedere Alkylsubstitutionsprodukte, wie Toluol und Xylol, sowie Äther, beispielsweise Isopropyläther. Xylol ist besonders zufriedenstellend, da bei seiner Verwendung das Verschweißen bei kurzer Kontaktzeit verringert wird und Fäden von überlegener Festigkeit und Dehnung erhalten werden. Das Fadenbündel kann nach Verlassen des Spinnbades frei in das Behandlungsbad eingetaucht und muß nicht auf eine Spule aufgenommen werden. Vorzugsweise wird das Fadenbündel jedoch über eine angetriebene Förderwalze durch ein zweites Bad geführt, das die Behandlungsflüssigkeit enthält, und dann auf einer Spule aufgenommen. Das zweite Bad kann Führungen zum Untertauchen des Garnes enthalten. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, das Fadengut bei dieser Behandlung unter einer geringen Spannung zu halten, damit ein Endprodukt mit hoher Dehnung bei geringem Verschweißungsgrad erhalten wird; hierzu kann man die Aufnahmewalze mit etwas geringerer linearer Geschwindigkeit als die Förderwalze antreiben.

Beim Verwenden bestimmter Behandlungsflüssigkeiten, wie Cyclohexan, kann das prozentuale Verschweißen durch zusätzliche mechanische Mittel noch mehr verringert werden, beispielsweise durch Einsatz geeigneter Wischeinrichtungen, wie einem Formkörper aus Aluminiummagnesiumsilikat mit einer geglätteten gerundeten Wischkante, die das Fadenbündel abflacht, ohne die Spannung der Fäden merklich zu erhöhen. Die Temperatur des Bades kann bei dieser Behandlung zwischen Raumtemperatur und Siedepunkt der Spinnbadkomponenten, beispielsweise etwa 60° C, betragen, doch werden Temperaturen von etwa 20 bis 40° C bevorzugt.

Als Behandlungsflüssigkeit kann auch ein niederer aliphatischer Alkohol oder dessen Gemisch mit Methylenchlorid verwendet werden. Vorzugsweise durchlaufen die Fäden auf ihrem Weg von der Spinndüse zur Förderwalze zuerst eine Zone, in der sich ein Methylenchlorid-Methanol-Gemisch als Fällungsmedium befindet, und im noch nassen Zustand eine Härtungszone, in der sich Methylenchlorid und Methanol mit einem größeren Anteil Methanol als im Fällungsmedium befindet. Die Spinn- und die Behandlungs- oder Härtungszone befinden sich vorzugsweise zusammen in einer einzigen Spinnkolonne, die nachfolgend als Spinnzelle bezeichnet wird. Der erforderliche Konzentrationsunterschied kann erreicht werden, indem man eine der flüssigen Komponenten an eine in Längsrichtung der Spinnzelle gesehenen mittleren Stelle einschleust, so daß die Zusammensetzung der Flüssigkeit in der Zelle auf beiden Seiten der Einführungsstelle verschieden ist. Die Flüssigkeitsmenge, die für die Einstellung des Konzentrationsunterschiedes eingeführt werden muß, kann gegebenenfalls reduziert werden, indem man aus der Spinnzelle einen Teil der auf die Einführungsstelle zuströmenden Flüssigkeit abzieht.

Bei der praktischen Durchführung dieser Methode wird die Cellulosetriacetatlösung nach oben durch eine Spinndüse in eine vertikale Spinnzelle ausgepreßt, in der das Spinnbad ebenfalls nach oben strömt. An einer etwa 5 bis 100 cm, vorzugsweise etwa 20 bis 50 cm von der Spinndüse entfernten Stelle wird in die Zelle Methanol eingeführt, so daß die Konzentration des Methylenchlorids unterhalb der Einführungsstelle, also in der Fällungszone, geringer ist als oberhalb der Einführungsstelle, also in der Härtungszone, deren Höhe mindestens 25 cm, vorzugsweise mindestens 50 cm betragen soll. Der Unterschied zwischen den Gewichtskonzentrationen des Methylenchlorids in dem der Fällungszone zugeführten Spinnbad und in der am Zellenkopf überfließenden Flüssigkeit soll mindestens etwa 5%, vorzugsweise mindestens 10% betragen.

Die Fäden können dann in beliebiger Weise getrocknet werden, beispielsweise nach dem Aufwikkeln der gehärteten, aber noch nassen Fäden auf eine Spule; hierbei findet kein merkliches Verschweißen der Fäden statt.

Das Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung, teils im Aufriß und teils im Schnitt, eine beispielsweise Ausführungform der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 in graphischer Darstellung die bei Veränderung des Mengenverhältnisses der Komponenten des Spinnbades gemäß Beispiel 2 erhaltenen Ergebnisse.

Im Spinntopf 11 befindet sich die Spinndüsen, der die Spinnlösung unter Druck durch die Rohrleitung 13 zugeführt wird. Die aus den Öffnungen der Spinndüse 12 austretenden Fäden 14 laufen durch die an den Spinntopf 11 angeschlossene Spinnzelle 15 um eine aus Förder- und Leerlaufwalze bestehende Walzenanordnung 16 oberhalb der Zelle 15 herum und werden dann getrocknet, aufgewickelt und verpackt.

Durch die Rohrleitung 17 wird das Methylenchlorid-Methanol-Gemisch des Spinnbades in den Spinntopf 11 eingeleitet, in dem Glaswolle oder ein äfail·- liches poröses Material 18 für ruhiges Einströmen sorgen. Das Spinnbad durchläuft die Zelle 15 und am Zellenkopf in einen Sammelbehälter 19, aus dem es durch die Rohrleitung 20 zur Reinigung und erneuten Verwendung gewonnen werden kann.

Das Methanol im Vorratsbehälter 21 wird von der Pumpe 22 durch den Strömungsmesser 23 in eine Rohrleitung 24 gepumpt, die in einer Rohrschlange 25 in der Spinnzelle 15 endet. Die Rohrschlange 25 ist mit einer Vielzahl in der Zeichnung nicht dargestellter kleiner Löcher versehen, aus denen das Methanol in Form von Strahlen austritt und auf die durch die Rohrschlange laufenden Fäden 14 auftrifft.

Die Konzentration an Methylenchlorid ist unmittelbar unterhalb der Einspritzzelle in Wirklichkeit etwas höher als beim Eintritt in den Spinntopf, da mit der Spinnlösung zusätzlich Methylenchlorid eingeführt wird. In entsprechender Weise ändert sich die Konzentration an Methylenchlorid oberhalb der Einspritzstelle des Methanols entlang diesem Teil der Zelle, da aus den Fäden Methylenchlorid extrahiert wird. Diese Konzentrationsschwankungen sind schwer zu messen, während sich die Konzentration der zugeführten und der abgezogenen Flüssigkeit leicht mes-

sen läßt. Es wird daher unterstellt, daß die Badzusammensetzung in der Spinnzone gleich der am Anfang der Spinnzone und die Badzusammensetzung in der Härtungszone gleich der am Ende der Härtungszone ist, d. h., als Konzentration der Flüssigkeit in der Spinnzone wird die des Spinnbades gemessen, das durch die Rohrleitung 17 zugeführt wird, und als Konzentration der Flüssigkeit in der Härtungszone die der durch die Rohrleitung 20 abgezogenen Flüs-

einer Geschwindigkeit von 90 m/min aufgewickelt wird. Der untere Teil der Aufnahmewalze taucht in ein Wasserbad ein, das den Faden auf der Walze wäscht. Der erhaltene, im wesentlichen lösungsmittelfreie 3,6-den-Faden hat eine Reißfestigkeit von 2,0 g/ den und eine Bruchdehnung von 21,5%. Die Spannung des laufenden Fadens, gemessen zwischen der KeramiMührung und der chromplattierten Führung beträgt 318 mg. In dieser Zone schrumpft trotz Span-

sigkeit. Die hier angegebenen Konzentrationsunter- io nung der Faden durch Verdampfen von Lösungsmitschiede beruhen auf Messungen an diesen Stellen. tel. Das Verstreckungsverhältnis beträgt 5,8 :1.

Zwar wurden mit Methanol als Nichtlösungsmittel in Spinnlösung und Spinnbad die besten Ergebnisse erzielt, doch können auch andere niedere aliphatische Alkohole oder deren Gemische verwendet werden.

Die in den folgenden Beispielen angegebene prozentuale Verschweißung ist der Prozentsatz der Fäden eines Fadenbündels, die am Verschweißen teilnehmen. Sie wird folgendermaßen bestimmt: Durch ein Loch von 1,02 mm Durchmesser in einer Metallplatte von 0,62 mm Dicke wird unter Bildung einer Schlinge ein Stück Klaviersaite von 0,097 mm Durchmesser geführt. Ein 10-cm-Stück des zu prüfenden ungefärbten Fadenbündels wird mit einem farbigen

Garn abgebunden und durch die Drahtschlinge ge- 25 messer, angeordnet in einem einzigen Kreis von führt. Die Drahtschlinge wird dann durch das Loch 1,1 cm Radius, in ein Methylenchlorid-Methanolhindurchgezogen, wobei sich die Enden des Fadenbündel zusammenlegen und das Doppelbündel durch das Loch hindurchgezogen wird. Das farbige Garn dient dazu, das Loch zu füllen und einen festen Sitz 30 weniger als· 1 m/min im Rohr nach oben geführt. Die im Loch zu schaffen. Das Fadenbündel wird nun mit erhaltenen Fäden laufen eine Strecke von 1 m im einer Rasierklinge in einer Ebene mit den Platten ab- Fällbad nach oben und dann, zum Fadenbündel zugeschnitten. Auf den hierbei erhaltenen dünnen Schnitt wird ein Tropfen Decan aufgebracht, um die Fadenschnittflächen eindeutig zu begrenzen, dann 35 mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min aufgewickelt wird ein Deckglas aufgelegt und der Schnitt unter wird.

einem Mikroskop bei 440facher Vergrößerung be- Dieser Versuch wird bei unterschiedlichem Gehalt

trachtet. Man zählt die miteinander verschmolzenen an Methylenchlorid und Methanol im Spinnbad wie- oder verbundenen Fäden aus und wiederholt diese derholt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 2 Bestimmung für jede Probe achtmal. Die Verschwel- 40 ßung in Prozent entspricht dem Hundertfachen der

Wird dieser Versuch mit der Änderung wiederholt, daß man mit einem Methylenchlorid-Methanol-Vefhältnis im Fällbad von 51:49 arbeitet, so hat der entstehende Faden nur eine Reißfestigkeit von 1,4 g/ den und eine Dehnung von 16,5%.

Beispiel 2

Eine Spinnlösung gemäß Beispiel 1 mit der Abweichung, daß die Cellulosetriacetatkonzentration 21,3% und die Viskosität 2300 P bei 25° C beträgt, wird unter Druck durch eine Spinndüse von 2,5 cm Durchmesser mit 40 Löchern von je 0,1 mm Durch-

Spinnbad von 24,9° C, das sich in einem Rohr von 7,5 cm Durchmesser befindet, ausgepreßt. Dieses Spinnbad wird mit geringer Geschwindigkeit von

sammengefaßt, eine Strecke von 3 m durch die Luft zu einer Aufnahmewalze, auf die das Fadenbündel

durchschnittlichen Anzahl von Fäden eines Schnittes, die am Verschweißen beteiligt sind, dividiert durch die Gesamtzahl der nichtgefärbten Fäden des Schnittes.

Beispiel 1

graphisch dargestellt, die sowohl zeigt, daß optimale Reißfestigkeit und Dehnung bei etwa den gleichen Methylenchloridkonzentrationen (d. h. 51 %) erhalten wird, als auch daß Reißfestigkeit wie Dehnung beide rasch abnehmen, wenn die Badzusammensetzung vom Optimalwert abweicht.

Das hier erhaltene Fadenbündel hat einen Fadentiter im Bereich von 2,5 bis 3 den. Das Verstreckungsverhältnis beträgt etwa 7:1. Eine Spinnlösung, die 24,25% Cellulosetriacetat (Acetylgehalt 61,2%, Grenzviskosität 2,09) in einem 50 Gemisch aus 90,5 Teilen Methylenchlorid und 9,5 Teilen Methanol gelöst enthält und deren Viskosität 3400P (gemessen mit einem Brookfield Synchroelectric Viskometer bei 25° C) beträgt, wird filtriert und unter Druck durch eine Düse mit einer Spinn- 55 öffnung von 0,1 mm Durchmesser in ein als Spinnbad dienendes Fällungsgemisch aus 48 Teilen Methylenchlorid und 52 Teilen Methanol von 26,8° C gepreßt. Das Spinnbad wird langsam in Richtung des Fadenlaufs bewegt. Der Faden läuft 80 cm in im allgemei- 60 Durchmesser in Aufwärtsrichtung versponnen, wobei nen horizontaler Richtung durch das Bad, verläßt es die Fäden 1,7 m in dem Spinnbad aus 42,2 Teilen dann über ein an der Badoberfläche angeordnetes, aus Gummi bestehendes Führungsorgan, läuft nun

Beispiel 3

Cellulosetriacetat (Acetylgehalt 61,5%, berechnet als Essigsäure; Grenzviskosität 2,0 gemessen in Kupfer(II)-äthylendiamin bei 25° C an einer aus dem Cellulosetriacetat regenerierten Cellulose) wird in 91 Teilen Methylenchlorid und 9 Teilen Methanol zu einer Lösung von 22 Gewichtsprozent und einer Viskosität von 1800 P bei 25° C gelöst. Die Lösung wird durch eine Spinndüse mit 40 Löchern von je 0,10 mm

cm durch die oberhalb des Bades befindliche Luft zu einer zweiten Führung aus keramischem Material, von hier aus weitere 80 cm durch die Luft zu einer chromplattierten Führung und von dieser direkt zu der angetriebenen Aufnahmewalze, auf der er mit

Methylenchlorid und 57,8 Teilen Methanol laufen. Das Spinnbad wird auf 35° C gehalten und mit einer Geschwindigkeit von 4,0 l/min Richtung des Fadenlaufs in einer senkrechten Zelle von 5,1 cm Innendurchmesser zirkuliert. Nach dem Austritt aus dem Bad wird das Fadenbündel über eine auf Kugellagern laufenden Scheibe 3 m nach unten zu einer Walzen-

anordnung aus angetriebener Förderwalze und leerlaufender Walze mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 m/min geführt. Von der Förderwalze läuft das Fadenbündel durch ein 1,7 m langes, waagerecht angeordnetes Xylolbad von Raumtemperatur und dann zu einer Aufnahmespule, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 57 bis 60 m/min angetrieben wird. Das Fadengut wird auf der Spule 17 Stunden an der Luft, dann 17 Stunden bei 50° C und einem Druck von 200 mm Hg absolut und schließlich 20 Stunden bei 50° C und einem Druck von 5 mm Hg absolut getrocknet. Die prozentuale Verschweißung des Fadenbündels beträgt 5,0%.

10

Beispiel 4

Cellulosetriacetatlösungen gemäß Beispiel 3 werden durch ein 1,0 m hohes Spinnbad aus einem Methylenchlorid und Methanolgemisch senkrecht nach oben gesponnen. Die Fäden laufen dann um eine aus Führungs- und leer laufender Walze bestehende Walzenanordnung herum, durch ein 95 cm langes, waagerecht angeordnetes Behandlungsbad und dann zu einer Aufnahmewalze, wobei das Fadenbündel durch feste Führungen im Bad untergetaucht gehalten wird. Die mit verschiedenen Arbeitsbedingungen und Lösungsmitteln erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben:

Tabelle I

Fadenzahl des Fadenbündels: 40

Spinngeschwindigkeit: 40 m/min (3,75 den); 23,5 m/min (6,38 den) Spinnbad: 1 m hoch, CH₂C1₂/CH₃OH
Behandlungsbad: 95 cm hoch

Behandlungsflüssigkeit

Spinngeschwindig
keit

m/min

CH₂Cl₂-Gehalt des Spinnbades

Gewichtsprozent Behandlungstemperatur

Dauer

des Eintauchens
im Bad

Sekunden

Aufnahmespannung

Verschweißung

Xylol

Benzol

Isopropyläther
Cyclohexan ..

Wasser

40 40

40 40

40 40

40 40

40
40
40

23,5

40

50

41

41 41

50 50

50 50

50 50 50 41

50

1,4
1,4

1,4
17 Stunden*)

1,4
1,4

1,4

1,4 + 300**)
30*)

2,5

1,4

5
10

7 3

10
0

7 bis 10

10
0
6

fast 100

*) Das Fadenbündel wird unmittelbar nach dem Spinnen auf einer Spule aufgewickelt, wieder abgenommen und in freiem Zustand ins Bad eingetaucht.

**) Nach einer Behandlung der laufenden Fäden im Bad und Aufnahme auf der Spule wird diese nochmals ins Behandlungsbad eingetaucht.

Wenn als Behandlungsflüssigkeit Wasser verwendet wird, tritt nicht nur, wie die Tabelle zeigt, ein fast vollständiges Verschweißen der Fäden auf, sondern das Fadenbündel ist auch außerordentlich schwach und zersplittert eher als es sauber bricht.

Beispiel 5

Man arbeitet mit einer Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit einer Spinnzelle von 5 cm Innendurchmesser und einem sich verjüngenden Teil von 7,5 cm Durchmesser am unteren Ende. Die Spinndüse ist 100 cm unterhalb des Zellenkopfes angeordnet. Durch die Leitung 17 wird ein Methylenchlorid-Methanol-Spinnbad mit einem Methylenchloridgehalt von 41 Gewichtsprozent bei 35° C mit solcher Raumgeschwindigkeit eingeführt, daß die lineare Strömungsgeschwindigkeit in der Spinnzelle 1 m/min beträgt.

Eine Cellulosetriacetatlösung gemäß Beispiel 3 wird durch die Spinndüse mit 40 Löchern von je 0,10 mm Durchmesser in die Zelle ausgepreßt. Nach 30 Sekunden Anlaufzeit bis zum Erreichen eines stetigen Betriebszustands führt man durch Rohrleitung 24 Methanol von 35° C mit solcher Geschwindigkeit ein, daß die in Tabelle II angegebene unterschiedliche Zusammensetzung von Spinn- und Härtungszone erhalten wird. Die 3 cm lange Rohrschlange ist in den angegebenen Entfernungen angeordnet, die hier bis zur Mitte der Rohrschlange gemessen werden.
Die Förderwalze 16 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 50 m/min angetrieben. Die Fäden werden auf eine Spule aufgewickelt, getrocknet und dann mit einem Instron-Prüfgerät auf Reißfestigkeit und Dehnung geprüft, wobei die angegebenen Werte den Durchschnitt von fünf Einzelfaden-Vibroskopmessungen darstellen. In Tabelle II ist ein Vergleichsversuch ohne Methanoleinspritzung (Versuch 1) drei Versuchen mit Methanoleinspritzung (Versuche 2, 3 und 4) gegenübergestellt.

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Tabellen

	1	Versuch	3	4
		2
Entfernung zwischen
Zellenkopf und Ein	0		50	75
spritzstelle, cm ...		50
Konzentrations
unterschied der	0		14,9	14,9
beiden Zonen, % ..	3,0	7,ö	3,0	2,8
Fadentiter, den		3,0
Erhöhung der Reiß	—		7	17
festigkeit, o/o		0
Erhöhung der Deh			37	33
nung, %	17,5	30	1,3	1,3
Verschweißung, %..	8,8

Claims (7)

Patentansprüche: IO 20

1. Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Fasern durch Verspinnen von Cellulosetriacetatlösungen in Methylenchlorid oder einem Gemisch von Methylenchlorid und einer kleinen Menge eines niederen aliphatischen Alkohols in ein Spinnbad, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung von Cellulosetriacetat mit einem Acetylgehalt von mindestens 60% bei einer Temperatur von 15 bis 45° C in ein Bad verspinnt, das aus einem Gemisch aus einem niederen aliphatischen Alkohol und 25,25 bis 65,25% Methylenchlorid besteht, und die erhaltenen Fäden im Spinnbad verstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als niederen aliphatischen Alkohol Methanol verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Cellulosetriacetat in einem Methylenchlorid-Methanol-Gemisch löst, das bis zu 15% Methanol enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden im Spinnbad mit einem Verhältnis von 10:1 bis 5 :1 verstreckt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, bestehend aus einer vorzugsweise rohrförmigen Spinnzelle (15) mit Zu- und Ableitungen (17, 20) für das Spinnbad an den entgegengesetzten Enden der Spinnzelle und einer der Spinnzelle zugeordneten Spinndüse (12) mit Zuleitung (13) für die Cellulosetriacetatlösung sowie einer Fadenförderwalze (16), gekennzeichnet durch eine zusätzliche rohrförmige Flüssigkeitszufuhr (24) zu der Spinnzelle in deren Längsrichtung zwischen den Leitungen (17, 20).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhr (24) in einer die aus der Spinndüse (12) austretenden Fäden (14) umschließenden Rohrschlange (25) endet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (25) auf der den Fäden (24) zugewandten Seite mit einer Vielzahl von kleinen öffnungen ausgestattet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 643 863;
schweizerische Patentschrift Nr. 175 036.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 598/553 8.68 © Bundesdruckerei Berlin