DE1435379A1 - Verfahren zur Herstellung von Kunstfaeden durch Nassspinnen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kunstfaeden durch Nassspinnen

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DE1435379A1 DE19601435379 DE1435379A DE1435379A1 DE 1435379 A1 DE1435379 A1 DE 1435379A1 DE 19601435379 DE19601435379 DE 19601435379 DE 1435379 A DE1435379 A DE 1435379A DE 1435379 A1 DE1435379 A1 DE 1435379A1
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Soehngen John William
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Celanese Corp
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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Description

PATENTANWÄLTE
DR.-ING. VON KREISLER DR.-1NG. SCHÖNWALD DR. SIEBENEICHER DR.-ING. TH. MEYER
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS 1435379
Köln, den 8.12.1960 Dt/AX .. pfc.
Celaneee Corporation of .America,
180 kadison Avenue, Hew York 16, flew York (V. Ut. A.).
"Verfahren zur Herstellung von Kunstfftden durch liaßspinnen"
I;ie Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunstfäden durch iiaßspinnen, d.h. durch Spinnen einer Lösung eines fadenbildenden Materials in ein flüssiges Koaguliermittel.
Per Beginn des ilaßsplnnens bereitet oft Schwierigkeiten, wenn das Koaguliermittel eine quellende Wirkung auf das fadenbildende Material ausübt, besonders wenn !fäden, die eine höhere Dichte als das Roaguliermittel aufweisen, nach oben gesponnen werden. Aufgrund der iJnipfindlichkeit bzw. Brüchigkeit der frisch gebildeten Fäden ist es schwierig, sie ohne Bruch aufzunehmen und durch die der Spinndüse nachgeschalteten Einrichtungen zu ziehen, besonders wenn die J?äden zusammen mit dem koat'iuliermittel nach oben durch ein Kohr von kleinem uerschnitt geführt werden sollen. Gegenstand des Patents (Patentanmeldung 0 16 243 IVc/29b) der Anmelderin ist die Herstellung von Kunstfäden mit außergewöhnlich guten physikalischen Kigenschaften aus Cellulosetriestern, wie Cellulosetriacetat, nach einem Naßspinnverfahren, in dem das Koaguliermittel eine ungewöhnlich starke Quellwirkung auf die gebildeten Fäden ausübt, wobei als Koaguliermittel vorzugsweise Methanol, durch das der Cellulosetriester nicht gelöst wird, in Mischung mit einem so hohen Anteil Methylen-
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Chlorid verwendet wird, daß die Mischung die gewünschte stark© Quellwirkung auf den Cellulosetriester ausübt. Die Verwendung eines solchen Koaguliermittels vermehrt beträchtlich die genannten Schwierigkeiten infolge der überaus brüchigen Natur der im stark quellenden Koaguliermittel frisch gebildeten Fäden.
Gemäß der Erfindung werden Fäden durch Spinnen einer Spinnlösung eines fadenbildenden Materials durch eine Spinndüse in ein Koaguliermittel, das eine Quellwirkung auf das Material ausübt, nach einem Verfahren hergestellt, in. dem die Fadenbildung wie folgt eingeleitet wird? Zunächst wird die Spinnlösung in eine nachstehend als Fällmittel bezeichnete Flüssigkeit gesponnen, die die herausgepreßte Lösung zwar koaguliert, aber eine geringere c^uellwirkung auf das fadenbildende Material ausübt als das Koaguliermittel. Die Fäden werden von der Düse mit einer so geringen Geschwindigkeit abgezogen, daß sie nicht reißen, und über den Weg, den sie während des Spinnens nehmen müssen, zu den Vorrichtungen zum Abziehen der Fäden aus dem Koaguliermittel geführt. Anschließend wird das Fällmittel durch, das Koaguliermittel ersetzt, wobei das Spinnen fortgesetzt und die Geschwindigkeit, mit der die Fäden abgesogen werden, so weit erhöht wird, daß sich das gewünschte Abzugsverhältnis ergibt, wenn die Düse vom Koaguliermittel umgeben ist.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann das Fällmittel ganz aus einer Flüssigkeit bestehen, die das fadenbildend® Material nicht löst, während das Koaguliermittel aus einem Gemisch dieser Flüssigkeit mit einem Lösungsmittel für das fadenbildende Material bestehen kann. Das Fällmittel und das Koaguliermittel können auch aus Gemischen der gleichen Bestandteile in unterschiedlichen Verhältnissen Gestehen, beispielsweise aus Gemischen eines Lösungsmittels und eines Mchtlösungsmittels für das fadenbildende Material oder aus Gemischen von nicht lösenden Flüssigkeiten, die einen ungleichen Quelleffekt auf das fadenbildende Material ausüben, wobei das Koaguliermittel einen höheren Anteil des Lösungsmittels oder der Flüesigkeit mit der stärksten Quellwirkung enthält als das
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Fällmittel. Beim Spinnen in das Fällmittel wird das Abzugsverhältnis (d.h. das Verhältnis zwischen der linearen Geschwindigkeit, mit der die Fäden abgezogen werden, zur linearen Spinngeschwindigkeit) bei oder unter 1 gehalten und erst auf einen Wert über 2 erhöht, wenn die Düse vom Koaguliermittel der gewünschten Zusammensetzung umgeben ist. Vorzugsweise wird das Abzugsverhältnis erst auf einen Wert über 2 erhöht, wenn das Koaguliermittel wenigstens einen Stand von 5 cm über der Austrittafläch« der Spinndüse in Spinnrichtung erreicht hat. Das Absugeverhältnie kann dann beträchtlich erhöht werden und wird beispielsweise Im Falle von Cellulosetriacetat auf einen Wert über 5 gesteigert. Der Ersatz des Fällmittels durch das Koaguliermittel erfolgt am einfachsten derart, daß durch Zuführung des Koaguliermlttels in die Spinnvorrichtung das Fällmittel durch eine zweckmäßig angeordnete Auetrittsöffnung verdrängt wird. Vorzugsweise wird das Koaguliermittel hinter der Vorderseite der Spinndüse eingeführt und das Fällmittel an einer Stelle abgenommen, die 5 cm oder mehr vor der Austritt eseite der Spinndüse liegt.
Ob die Düse vom Koaguliermittel der gewünschten Zusammensetzung oder noch vom Fällmittel umgeben ist, kann durch Berechnung der Zeit, die zum Ersatz des Fällmittels durch das Koaguliermittel erforderlich ist, unter Berücksichtigung des Fassungsvermögens der Apparatur und der ZuIauf menge des Koaguliermittels berechnet werden. Vorzugsweise wird dies durch Sichtkontroll· anhand der Lage einer Grenzfläche zwischen dem Fällmittel und dem Koaguliermittel festgestellt, wenn diese Flüssigkeiten nicht miteinander mischbar sind oder stark verschieden· Dichten aufweisen. Dient beispielsweise als Fällmittel Methanol und als Koaguliermittel ein Gemisch von Methylenchlorid und Methanol, so verdrängt bei der Aufwärtsbewegung der Flüssigkeiten das dichtere Koaguliermittel lediglieh, das Methanol, ohne sich mit ihm zu mischen, so daß eine Grenzfläche sichtbar ist, selbst wenn die Flüssigkeiten durch Rühren miteinander mischbar wären.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden bei der Einleitung des Spinnvorganges Maßnahmen ergriffen, um zu verhin-
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dem, daß die öffnungen der Spinndüse durch festes fadenbildendes Material, das durch Koagulierung der Spinnlösung in den öffnungen gebildet wird, verstopft werden· Zu diesem Zweck wird die Spinndüse mit dem Lösungsmittel bedeckt und dann gerade soviel Spinnlösung durchgedrückt, daß die Austrittsenden der Düsenlöcher mit der Lösung bedeckt sind und sich eine "Krone" aus der Lösung bildet. Das Lösungsmittel wird abgezogen, bevor sich die Krone auflöst. Die zurückbleibende Krone schützt die .Düsenbohrungen. Auf diese vieise ist siehergestellt, daß während der Zeit, in der die Düse von einem nichtlösenden Medium umgeben ist, die Koagulierung außerhalb der Düsenlöcher und nicht in ihnen stattfindet, wie es der Pail wäre,, wenn das nicht lösende Medium durch die .Düsenlöcher sickern könnte.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden Vorsichtsmaßnahmen noch vor dem Beginn der Fadenbildung ergriffen, und zwar wird mit dem Durchdrücken der Spinnlösung bereits begonnen, bevor die Spinndüse an der Zuführungsleitung für die Spinnlösung befestigt wird. Die Spinnlösung wird in ein Lösuugsmittel für das fadenbildende Material gedrückt, wobei sich eine Blase aus der Spinnlösung am Ende der Leitung bildet. Das Ende der Zuführungsleitung wird sauber gewischt, um eine möglicherweise auf der Blase befindliche Haut sowie einen etwa vorhandenen Film, der sich beim Durchgang der Spinnlösung durch die Leitung gelöst haben könnte, zu entfernen· Die mit Filtertuch belegte Spinndüse ist mit dem Lösungsmittel benetzt, um eingeschlossene Luft zu entfernen und den Filterbelag zu befeuchten, und wird am Ende der Zuführungsleitung befestigt, worauf die bereits beschriebenen Maßnahmen ergriffen werden. Diese Maßnahmen schalten jegliche Gefahr aus, daß ein Film durch den Fluß der Spinnlösung in das Innere der Spinndüse mitgenommen wird und dadurch die Düsenbohrungen verstopfen könnte.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit dem Haß spinnverfahren, das Gegenstand des Patents ......... (Patentanmeldung G 16 243 IVc/29b) ist; und in dem für die Spinnlösung ein Lösungsmittel, das zu wenigstens
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85 Gew.-# aus einem halogenieren Alkan, wie kethylenchlorid, das ein Lösungsmittel für das fadenbildende Material darstellt, und bis zu 15 Gew.-fo aus einem oder mehreren Alkanolen, wie Methanol, Äthanol, Isopropanol, Propanol oder Butanol, besteht, und ein Koagullermittel verwendet wird, das ebenfalls den halogenieren Kohlenwasserstoff und Alkenol enthält.
1/enn - wie bereits in der älteren Anmeldung festgestellt -
C
die Konzentration/dee halogenierten Kohlenwasserstoffs im Koaguliemittel mit seiner Temperatur T durch die Gleichung C « 75,25 - T + 5 in Beziehung gebracht wird, können Fäden erhalten werden, deren Festigkeit und Dehnung gleichzeitig höher sind, als wenn die Konzentration über den rJert entsprechend der Gleichung erhöht oder unter diesen Wert gesenkt wird. Die Temperatur liegt im allgemeinen zwischen etwa 15 und 45°. Dies bedeutet, daß die Konzentration des halogenierten Kohlenwasserstoffs im allgemeinen zwischen etwa 25 und 65$& liegt» Unter diesen Bedingungen besteht das für die Zwecke der Erfindung verwendete Fällmittel vorzugsweise aus Methanol oder einem Gemisch aus Methanol und halogeniertem Kohlenwasserstoff, das um wenigstens 20$ reicher an Methanol ist als das Koaguliermittel.
Das Verfahren ist anwendbar auf die Herstellung von Fäden aus organischen Säureestern von Cellulose, z.B. aus dem Acetat, Propionat, Butyrat, Acetatformiat, Acetatpropionat und Acetatbutyrat von Cellulose, und mit besonderem Vorteil bei solchen. Estern, die weniger als etwa 0,29 freie Hydroxylgruppen pro wasserfreie Glucoseeinheit enthalten, z.B. Celluloseacetat, das einen Acetylwert von wenigstens etwa 59 Gew.-$, gerechnet als gebundene Essigsäure, aufweist und gewöhnlich als Cellulosetriacetat bezeichnet wird.
In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung dargestellt, die sich zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignet. Die Arbeltsweise der Vorrichtung wird im Zusammenhang mit dem Spinnen einer Lösung von Cellulosetriaeetat in einem hauptsächlich aus Methylenchlorid bestehenden Lösungsmittel in ein Koagulierjüittel beschrieben, das eowohl Methylenchlorid als
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auch Methanol enthält.
1 zeigt schematisch einen Teil der Spinnvorrichtung in dem Zustand vor dem Beginn des Spinnvorganges, während !"ig. 2 schematisch einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Apparatur mit zusätzlichen Vorrichtungen während der Vorstufe des Spinnens veranschaulicht.
In Fig. 1 ist 12 ein Spinntopf, der an einem Deckel 14, der einen Spinnschacht 16 trägt, mit Hilfe der Flansche 18 und 20 am Topf 12 bzw. am Deckel 14 befestigt werden kann. Ein mit einem Ventil 24 versehener Flüssigkeitseinlaß 22 regelt den Zulauf der Flüssigkeit zum Spinntopf 12. Ein ringförmiger Verteiler 26 mit einem Regelventil 28 ist für den Zulauf des Koaguliermittels zum Spinntopf vorgesehen. (Der Einlaß 22 könnte mit dem Verteiler 26 entweder innerhalb oder außerhalb des Spinntopfes ohne Änderung der Arbeitsweise in Verbindung stehen.) Ein Flüssigkeitsauslaß 30 mit Regelventil 32 sorgt für den Ablauf von Flüssigkeit aus dem Spinntopf.
Bei der Verwendung dieser Apparatur befindet sich eine Spinnlösung von 2-1$ Cellulosetriacetat, das in einem Methylenchlorid-Methanol-Gemiach (90:10) gelöst ist, in einem Vorratsbehälter 34, aus dem sie durch eine Pumpe 36 durch eine Filterkerze 38 ±n ein T-Rohr 40 gepumpt wird, dessen einer Sehenkel über ein Ventil 42 mit einer Zuführungsleitung 44 und dessen anderer Schenkel über ein Ventil 46 mit einer Sückleitung zum Vorratsbehälter 34 in Verbindung steht. Wenigstens eines der Ventile 42 und 46 ist ständig offen, so daß die Spinnlösung ständig im Fluß ist. Nicht dargestellte Kontrollvorrichtungen können vorgesehen werden, um zu verhindern, daß die Ventile 42 und 46 beide gleichzeitig geschlossen sind·
Bevor mit dem Spinnen begonnen wird, ist das Ventil 46 offen, während die Ventile 32 und 42 geschlossen sind. Der Spinntopf 12 wird mit Methylenchlorid gefüllt. Das Ventil 42 wird etwas geöffnet, so daß die Spinnlösung am Austritt der Leitung 44 eine Kuppe bilden kann. Hierauf wird das Ventil 42 wieder geschlossen. Die Kuppe wird zusammen mit einem etwa vorhandenen
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Film oder einer möglicherweise gebildeten Haut abgewischt. Eine Spinndüse 48 (Fig. 2) wird auf das Ende der Leitung 44 geschraubt, und der Stand des Methylenchlorids wird bis etwa 3 ma über die Düse erhöht. Nun wird gerade soviel Spinnlösung durch die Leitung 44 (durch Betätigung des Ventils 42) zugeführt, daß sich durch Berührung der Spinnlösung mit der Atmosphäre eine Krone auf der Spinndüse 48 bildet. Diese Krone beginnt unter dem Flüssigkeitsniveau im Topf 12, ragt aber etwas über dieses Niveau hinaus, Durch öffnen des Ventils 32 wird das Methylenchlorid abgelassen. Zurück bleibt die Krone aus der Spinnlösung, die eine Verfestigung des fadenbildenden Materials in den Düsenlöchern durch Verdampfen oder durch Berührung mit dem anschließend zugeführten nicht lösenden Medium verhindert.
Das fällmittel, bestehend aus Methanol oder einem Methylenohlorid-Methanol-Gemisch, das um wenigstens 20$ Uethanol reiche: ist als das zu verwendende Koaguliermittel, wird dann durch Einlaß 22 bis über die Spitze der Krone der Spinnlösung zugeführt. Der Zulauf wird bei offenem Ventil 32 so geregelt, daS das Niveau konstant bleibt. Das Ventil 42 wird geöffnet und die Spinnlösung mit Spinngeschwindigkeit zugeführt. Die Haube aus der Spinnlösung, die nun die Form eines koagulierten, gequollenen Körpers aus Cellulosetriacetat hat, wird von der Düse hinweggezogen, wobei sich unter der Zugwirkung Fäden bilden. Das Fadenbündel bzw. der Strang 50 wird stetig abgezogen, bis alle Löcher einwandfrei spinnen, und wird dann durchsohnitten. Der erste Teil mit der Haube bzw. Krone wird verworfen, und der mit der Spinndüse "verbundene" !Teil wird an eine Schnur geklemmt, die durch den Spinnschacht 16 nach unten geführt worden ist. Die Schnur wird durch den Spinnschacht nach oben gezogen und der Fadenstrang über einen Stift 52 geführt und auf eine angetriebene Galette 54 (Fig. 2) gelegt, die den Strang mit einem Abzugsverhältnis von etwa 1 oder weniger abzieht.
Der Deckel 14 wird dann mit dem Spinnschacht 16 gesenkt, wobei letzterer durch eine Öffnung im Kasten 56 (Fig. 2) gleitet.
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Die Flansche 18 und 20 werden aneinander befestigt. Das Ventil 32 wird geschlossen, so daß das Fällmittel beginnt, den Schacht 16 zu füllen. Venn das fällmittel 15 bis 150 cm über der Spinndüse 48 steht, beispielsweise 100 era, wird sein® Zulauf menge über 1 Minute allmählich auf Bull verringert, während gleichzeitig über praktisch den gleichen Zeitraum mit der Zuführung des Koagulienaittels durch den Verteiler 26 begonnen und der Zulauf dieser Flüssigkeit auf die Betriebshöhe von beispielsweise etwa 20 l/Minute gebracht wird. Es ist auch möglich, den Zulauf des Fällmittels au verringern und reines Methylenchlorid durch, den Verteiler 26 einzuführen, um die gewünschte Konsentration im Koagulieratittel zu erhalten* Bevorzugt wird jedoch der erste Vfeg, da er sicherstellt, daß das Methanol und Methylenchlorid gut gemischt sind» und die geringste Menge der reinen einzelnen Lösungsmittel erfordert. Alle durch den Auslaß 30 abgezogenen flüssigkeiten werden getrennt und gesondert zurückgewonnen, da sie andere Zusammensetzungen haben als das während des lormalbetriebs zurückgewonnen© ausgebrauchte Koaguliermittel, und da sie einen verhältnismäßig hohen Anteil an fadenbildenäem Material enthalten können, das zur Verhütung von Verstopfungen besondere Rückgewinnung smetho den erfordern würde»
Das Koaguliermittel steigt im Spinnschacht 16 und läuft in den oberen Kasten 56 über, der zum Abzug 58 hin geneigt ist, durch den das ausgebrauchte Koaguliermittel zur Regeneration abgezogen wird, '"enn die Spinndüse vom Koaguliermittel und nicht mehr vom Fällmittel umgeben ist und die Grenzfläche zwischen dem Koaguliermittel und Fällmittel sich wenigstens 5 cm oberhalb der Düse befindet, wird die Geschwindigkeit der Abzugsgalette 54 auf die gewünschte Abzugsgeschwindigkeit erhöht. Der Stift 60 wird nach rechts und der Stift 62 nach links bewegt (von ihren dargestellten Stellungen aus gesehen), um die Spannung des Stranges 50 zu regulieren.
Der Strang 50 wird dann zwischen dem Stift 52 und der Galette 54 durchgeschnitten und mit einem Sammelstrang 64 vereinigt, der aus mehreren Einzelsträngen aus anliegenden Spinnschächten
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besteht. Der Sammelstrang 64 läuft zwischen angetriebenen Quetschwalzen 66, 68 durch, um mitgenommenes Koaguliermittel auszudrücken, das auf den Boden des Oberkastens 56 fällt und bei 58 abgezogen wird. Der Strang 64 verlässt den Oberkasten 56 durch eine Öffnung in der Stirnwand, wird im Trockner 70 getrocknet, mit der gewünschten Geschwindigkeit durch die Galetten 72, 74 abgezogen und dann in üblicher Weis* verarbeitet, beispielsweise geschmälzt und als endloses Garn aufgewickelt oder zu Stapelfasern geschnitten.
Die Vorrichtung wurde in Verbindung mit einem Sammelstrang 64 beschrieben, jedoch kann der Strang 50 aus federn Spinnschacht gesondert aufgenommen werden. In diesem Fall ist es zum Beginn des Spinnvorganges erforderlich, den zwischen dem Stift 52 und der Galette 54 durchschnittenen Strang zwischen die Quetschwalzen 66, 68 und in die nachgeschalteten Vorrichtungen einzuziehen.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren sur Herstellung von Mden durch Auspressen einer Spinnlösung* eines fadenbildenden Materials dixreh eine Spinndüse in eis iCoagulieriBittel, das eine QuellT/irkiE&img auf das fadenbildend« Material ausübt» dadurch gekennzeichnet, dass die Spiianlösiing in ein© nachstellend als Fällissittel beseishnete Flüssigkeit versponnen wird* in der die ausgepreßte lösung koaguliert» deren Quellwirkung auf das fadenbildend« Material jedoch, geringer ist* als di© des Köaguliermittels und die Μ&©η you der Düse mit einer so geringen Geschwindigkeit abgesogen werden* dass sie nicht reiseen^tind anachliessend die laden läng© des fieges, den sie während des Spinnens nehmen, z®. den Torriehtungen zum Abziehen der Mden aus dem Koaguliermittel geführt werden» das» läHmittel ersetzt und das Spinnen fortgesetzt wAflfl und die Abzugsgeechwindigkeit der Fäden dabei so weit erhöht wird, dass das gewünschte Absrags-Yerhältnis vorliegt # wenn die Spinndüse vom EoaguÜermittel tai^eben ist·
    2«) Verfahren nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet» dass das goaguliermittel aus einer Mischung eines Lösungsmittels für das fadenbildende Material und einem HichtlSettngsaittel dafüaf besteht, während das Pällimittel aus diesem Hichtlösungsmittel oder einer Mischung dieses Uichtlösungsmittels mit dem 3Jb"sungsmittel besteht, die mindestens 2o öew«S& mehr Sösungs*· mittel als das Koaguliermittel enthält·
    3·) Terfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass.das fadenbildend« Material Cellulosetriacetat ist·
    4·} Verfahren nach Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnlösung aus in Methylenchlorid oder einer Mis oirang von Methylenchlorid und bis zu 15 Gew»§£ Methanol gelöstem Bellulosetriacetat besteht und das gosgnllermittel
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    BAD ORIGINAL
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    eine Miechung von Methylenchlorid und Methanol mit einer Konssentration von Methylenchlorid entsprechend 75*25 minus der Temperatur des Koaguliermittels in Graxi plus oder minus 5list»
    5») Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet t dass beim Verspinnen in das FallAmittel ein Abzugsverliältnis unter 1 und beim Verspinnen in das Koaguliermittel ein AbzugSTerhältnie über 5 angewendet wird«
    €U) Verfahren nach 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnlösung durch die Düsenöffnungen zunächst so lange in ein Lö sungsmittel für das fadenbildende Material ausgepresst wird, bis die Düse mit einer Krone aus Spinnlösung bedeckt ist, worauf ansohliessend das Lösungsmittel dura^Palltanittel ersetzt und die Krön· entfernt wird, um die Jadenbildung in Gang zu bringen«
    7·) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein· Kuppe aus Spinnlösung nahe der Oberfläche des LöOungsmittels für das fadenbildend· Material am offenen Ende einer vor der mit dem lösungsmittel befeuchteten Düse in das Lösungsmittel •intauchenden Zufuhr leitung gebildet wird, um eine Kronenbildung aus fadenbildender Lösung über der Düse zu gewährleisten.
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