DE1469108A1 - Verfahren zum Herstellen viskoseregenerierter Zellulosefasern - Google Patents

Verfahren zum Herstellen viskoseregenerierter Zellulosefasern

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DE1469108A1
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cellulose
sulfuric acid
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viscose
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DE19611469108
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Hiroshi Ito
Atsushi Kawai
Keigo Onoe
Toshiro Owashi
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • D01F2/06Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof from viscose
    • D01F2/08Composition of the spinning solution or the bath
    • D01F2/10Addition to the spinning solution or spinning bath of substances which exert their effect equally well in either
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    • Y10S264/00Plastic and nonmetallic article shaping or treating: processes
    • Y10S264/27Process of spinning viscose where viscose has high degree of polymerization

Description

Verfahren zum Herstellen viskoseregenerierter Zellulosefasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen viskoseregenerierter Zellulosefasern mit einer Feinheit von 0,5 bis 30 Denier durch Strangpressen einer Viskoselösung mit einer Viskosität von 100 bis 500 Poise und einem Salzpunkt von 9 bis 20 in ein Koagulierungsbad. Die nach diesem Verfahren hergestellten Fasern weisen einen hohen Elastizitätsmodul im l'Iaßzustand, geringe Wasserquellung, hohe Festigkeit Una eine gute Färbbarkeit auf. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine verbesserte Methode zur Herstellung einer solchen Faser.
—2—
■!<:■
809811/113«
Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Herstellen viskoseregenerierter Zellulosefasern bekannt. Beispielsweise ist in den USA-Patentschriften 2 535 und 2 529 750 ein Verfahren beschrieben, bei welchem eine Viskoselösung mit Zusatz von Aminen oder Polyäthylenoxydderivaten in ein Koagulationsbad extrudiert wird, welches 3f° oder mehr Zinksulfat enthält. Die so gewonnene Faser weist jedoch trotz niedriger l<asserquellurig, hoher Festigkeit und hohem Ermüdungswiderstand einen niedrigen Elastizitätsmodul im nassen Zustand auf. Lie aus diesen Fasern hergestellten Gewebe sind praktisch unbrauchbar, weil sie nach dem Waschen stark schrumpfen und schlechte Haßbeständigkeit besitzen. In der USA-Patentschrift 2 732 279 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine hoch viskose Viskoselösung in ungereiftem Zustand gesponnen wird. Die nach diesem Verfahren hergestellte Faser besitzt eine niedrige Wasserquellung und einen hohen Elastizitätsmodul im nassen Zustand; dagegen weist sie eine recht niedrige Knotenfestigkeit und einen geringen Ermüdungswiderstand auf; die hieraus hergestellten Gewebe sind daher nicht ausreichend abriebbeständig.
In der belgischen Patentschrift 581 631 und der
französischen Patentschrift 1 232 234 ist ein Verfahren
BAD ORIGINAL 809811/1136 _5_
U69108
zum Herstellen von Fäden aus regenerierter Zellulose beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine Viskose mit einem Gehalt von 4 bis 6$ Zellulose und einer etwa der Hälfte des Zellulosegehaltes entsprechenden Alkalikonzentration angewandt; der durchschnittliche Polymerisationsgrad der verwendeten Zellulose beträgt mindestens 300, der Salzpunkt mindestens 10 und die Fallball-Viskosität liegt im Bereich zwischen 50 und 200 Sekunden. Diese Viskose wird in ein Koagulierungsbad mit einem Gehalt von 2 bis 3ι5$ Schwefelsäure, 15/° oder weniger natriumsulfat und 0,02$ oder weniger Zinksulfat als Verunreinigung, stranggepreßt. Die Temperatur dieses Bades beträgt 20 bis 3O0C und die Eintauchdauer ist so begrenzt, daß hierbei Viskosefasern mit einem vergrößerten Verhältnis von Trockenfestigkeit zu Haßfestigkeit, einer geringen Dehnbarkeit und einem geringen Quellvermögen erhalten werden.
Die nach den bekannten Verfahren hergestellten Fasern sind jedoch hinsichtlich ihrer Knotenfestigkeit und Färbbarkeit geringwertig.
In der belgischen Patentschrift 573 565 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Viskose mit einem Gehalt von 4,8 bis 7,5$ Alkali in ein Koagulierungsbad stranggepreßt
wird, das Natriumsulfat, 01 bis 2,0$ Zinksulfat und Schwefelsäure bestimmter Konzentration, je nach der Alkalikonzentration in der Viskose und der Zinksulfatkonzentration in dem Koagulierungsbad enthält. Nach diesem Verfahren lassen sich Viskosefasern mit einem großen Young Modul im Naßzustand herstellen.
Die nach diesem Verfahren hergestellten Fasern besitzen jedoch nur geringe mechanische Festigkeit, Knotenfestigkeit, geringen Ermüdungswiderstand und geringe Anfärbbarkeit.
Dementsprechend ist das Ziel der Erfindung die Herstellung einer über Viskose regenerierten Zellulosefaser mit hohem Elastizitätsmodul im Naßzustand, geringer Wasserquellung, hoher Festigkeit, hoher Knotenfestigkeit und guter Anfärbbarkeit sowie die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung solcher Fasern.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun darin, daß man eine Viskoselösung mit einem Gehalt von 3 bis 5$ Alkali in ein Koagulierungsbad mit einem Gehalt von 0,02 bis 0,04$ Zinksulfat, 1 bis W Natriumsulfat und einer begrenzten Schwefelsäurekonzentration strangprejßt, wobei die Konzentration der Schwefelsäure durch die folgenden Gleichungen
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-5- U69108
Schwefelsäure-Minimalkonzentration
= 0,33 A + 0,02 B - 5 C + 0,13 ^D - 0,24 Schwefelsäure-Maximalkonzentration
= 0,38 A + 0,02 B + 2 C + 0,27 ^D - 0,5 begrenzt ist, worin A die Alkalikonzentration ($) der Viskoselösung, B die Natriumsulfatkonzentration (%) des Koagulierungsbades und C die Zinksulfatkonzentration ($>) des Koagulierungsbades und D den Deniertiter (d) des Einzelfadens der zu verspinnenden Faser bedeuten.
Die nach der erfindungsgemäßen Methode viskoseregenerierte Zellulosefaser besitzt einen höheren Elastizitätsmodul im Naßzustand, geringere Wasserquellung, höhere Festigkeit besonders im nassen Zustand, und ein höhere Knotenfestigkeit im Vergleich zu der nach einer herkömmlichen Methode erzielten Viskosefaser. Demgemäß weist das Gewebe aus den erfindungsgemäß hergestellten Fasern eine sehr kleine Schrumpfung nach dem Waschen, sehr große Maßbeständigkeit, große Reißfestigkeit, hohen Abriebwiderstand und gute Anfärbbarkeit auf. YJenn das Textilgut ferner einer Harzbehandlung unterworfen wird, so wird hierdurch die Knitter- und Abriebfestigkeit weiter erhöht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedene Arten der Pulpenauflösung zur Erzielung einer guten Faserqualität angewendet werden.
Zum Herstellen einer Alkalizellulose wird die Pulpe in wässriger Natronlauge eingeweicht, zum Entfernen von überschüssiger Natronlauge abgepreßt und dann zerfasert. Die zerfaserte Alkalizellulose wird nach dem Altern oder auch ohne Altern zanthogeniert.
Zum Xanthogenieren der Alkalizellulose wendet man vorzugsweise 40 bis 50$ Schwefelkohlenstoff, bezogen auf das Gewicht der Zellulose in der Alkalizellulose, an. Zum Herstellen einer Viskoselösung wird das iiatriumzellulosexanthogenat mit './asser und wässriger Natronlauge versetzt.
Vorzugsweise wird in der Viskoselösung eine Zellulose mit einem Polymerisationsgrad von 350 bis 700, insbesondere von 400 bis 500 angewandt.
Die Viskosität der Viskoselösung ist ein wichtiger Faktor der vorliegenden Erfindung und muß beim Verspinnen zwischen 100 und 500 Poise liegen.
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Falls die Viskosität der Viskoselösung weniger als 100 Poise beträgt, so kann die Lösung nicht wirksam versponnen werden; falls die Viskosität über 500 Poise liegt, können Schwierigkeiten beim Verspinnen auftreten und die so erhaltene Faser weist eine schlechtere Qualität auf. Die bevorzugte Viskosität beträgt 150 bis 400 Poise.
Die Zellulosekonzentration der Viskose kann vorteilhaft in Verbindung mit dem Polymerisations- . grad der Zellulose geregelt werden, \-ienn beispielsweise der Polymerisationsgrad der Zellulose 430 beträgt, so wird eine Zellulosekonzentration von etwa 7$ angewandt. Die Alkalikonzentration in der Viskoselösung liegt vorzugsweise zwischen 3 bis 5$. Falls die Alkalikonzentration außerhalb der genannten Grenzen liegt, so führt dies zu einer Verminderung der Verspinnbarkeit der Lösung und schlechteren Fasereigenschaften.
Die erhaltene Viskose wird anschließend filtriert, entlüftet, gereift und in ein Koagulierungsbad extrudiert.
Der Reifungsgrad der Viskose beim Verspinnen ist auch ein wichtiger Faktor der vorliegenden Erfindung. Der Salzpunkt der Viskoselösung in einer Spinnzeit liegt
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zwischen 9 und 20. Die aus einer Viskose mit einem Salzpunkt von weniger als 9 hergestellte Faser besitzt eine geringere Festigkeit und eine höhere Wasserquellung. Bei übermäßig hohem Salzpunkt von mehr als 20 verschlechtern sich dagegen die Spinnbedingungen. Der bevorzugteste Salzpunkt beträgt 12 bis 16.
Als Koagulationsbad wird in der vorliegenden Erfindung ein Bad verwendet, welches "Zinksulfat, Natriumsulfat und Schwefelsäure enthält. Die Zinksulfatkonzentration des Koagulationsbades ist einer der wichtigsten Faktoren der vorliegenden Erfindung und muß innerhalb der Grenzen o,o2 bis 0,04$ liegen. Wenn die Zinksulfatkonzentration weniger als 0,02$ beträgt, so weist die gewonnene Faser geringere Knotenfestigkeit und Farbstoff absorption auf; dagegen verschlechtern sich die
Naßfestigkeit, Knotenfestigkeit und Farbstoffabsorption bei einem Gehalt von mehr als 0,04$.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kurve gibt
die Beziehung zwischen der Zinksulfatkonzentration in einem Koagulationsbad und der Qualität der Fasern wieder, welche nach folgendem Verfahren hergestellt wurden: Man extrudiert eine Viskoselösung, welche 7$ Zellulose und Alkali enthält und eine Viskosität von 170 Poise und
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einen Salzpunkt von 16 aufweist in ein Koagulationsbad, welches 1,5$ Natriumsulfat, 1,33$ Schwefelsäure und verschiedene Konzentrationen Zinksulfat enthält, dessen Temperatur bei 200C gehalten wird und dessen Tauchlänge 40 cm beträgt, durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,06 mm und 1000 Löcher), unterwirft den frischgesponnenen Faden einer 80$igen Streckung in Luft, spult den Faden bei einer Spinngeschwindigkeit von 18 m/Min. auf eine Haspel und veredelt ihn in an sich bekannter Weise.
Aus diesen Kurven ergibt sich eindeutig der Einfluss des erfindungsgemäß verwendeten Zinksulfats.
Die Konzentration des Natriumsulfats kann praktisch zwischen 1$ und 10$, vorzugsweise zwischen .1$ und 5$ liegen. Wenn die Natriumsulfatkonzentration über 10$ beträgt, ist das Verspinnen der Viskoselösung schwierig. Eine Anwendung von weniger als 1$ ist vom wirtschaftlichen Standpunkt aus unpraktisch.
Die Schwefelsäuekonzentration hat eine enge Beziehung zur Alkalikonzentration der Viskoselösung, zur Natriumsulfat- und Zinksulfatkonzentration des Koagulationsbades und zum Deniertiter des Einzelfadens der zu ver-
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spinnenden raser und muli innerhalb der G-rensen liegen, welche durch die folgenden Gleichungen gegeben sind:
Schvjefelsäure-riinimalkonzentration (
= 0,33 A + 0,02 B - 5 C + 0,13 ][d - 0,24
Schwefelsäure-Maximalkonzentration
= 0,38 A + 0,02 3 + 2 C + 0,27 |l) - 0,5
und in denen A die Konzentration (?£) des Alkalis in einer Viskoselösung, B die Konzentration (?O des liatriiimsulfats in einem Koagulationsbad und C die Konzentration (?ί) von Zinksulfat in einem Koagulationsbad darstellt und D für den Deniertiter (d) des Einzelfadens der zu verspinnenden Faser steht. Befindet sich die Schwefelsäurekonzentration unterhalb der oben angegebenen Grenzen, so ist es schwierig, die Viskoselösung zu verspinnen. Menn andererseits die Konzentration oberhalb der angegebenen Grenzen liegt, so wird beobachtet, daß sich die Verspinnbarkeit der Lösungentscheidend vermindert, die spezifische Wirkung des Zinksulfats nicht herausgefunden wird und die erzielte Faser geringere Knotenfestigkeit und Farbstoffabsorption aufweist.
Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Kurve 2 stellt die Beziehung zwischen der Zinksulfatkonzentration und der Qualität der unter den gleichen Bedingungen wie denen
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der Kurve 1 hergestellten Faser dar, mit der Ausnahme, daß die Schwefelsäurekonzentration 2,3$ beträgt.
Beim Vergleich der Kurve 1 mit der Kurve 2 der Fig. 1 bis 3 ergibt sich ohne weiteres, daß ein spezifischer Effekt des Zinksulfate, wie er im Falle einer Schwefelsäurekonzentration von 1,33$ vorliegt, nicht festgestellt werden kann, wenn die Schwefelsäurekonzentration des Koagulationsbades 2,3$ beträgt.
Die minimal anzuwendende Schwefelsäurekonzentration in dem Koagulationsbad bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht sich wie aus den obigen Gleichungen ersichtlich, mit der Zunahme der Alkalikonzentration in der Viskoselösung, der Hatriumsulfatkonzentration in dem Koagulationsbad und dem Deniertiter des Einzelfadens der zu verspinnenden Faser, während sie mit zunehmender Zinksulfatkonzentration abnimmt.
Die maximal anzuwendende Schwefelsäurekonzentration nimmt ebenfalls mit der Zunahme der Alkalikonzentration der Viskoselösung, der Natriumsulfat- und Zinksulfatkonzentration im Koagulationsbad und mit dem Deniertiter des Einzelfadens der zu verspinnenden Faser laufend zu.
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Die Temperatur des Koagulationsbades liegt praktisch zwischen 10° und 3O0C und vorzugsweise zwischen 15 und 25°C. Bei einer Temperatur über 300C wird das Verspinnen schwierig.
Wird dem frisch gesponnenen Faden in einem Koagulationsbad ein übermäßiger Widerstand entgegengesetzt, so weist die erzielte Faser eine geringe Quäität auf. Aus diesem Grunde ist zur Verminderung dieses Widerstandes und zur Erhöhung der Spinngeschwindigkeit ein Stabilisatorrohr in der Nähe der Spinndüse angebracht, damit das Koagulationsbad in der Fortbewegungsrichtung der Faser in dem Bad fließen kann. Dieses Verfahren ist dann besonders günstig, wenn eine Spinndüse mit weniger als 100 Löchern verwendet wird.
Die bevorzugte Tauchlänge in dem Koagulationsbad beträgt 20 bis 50 cm. Falls die Tauchlänge außerhalb dieses Bereichs lie^;, verschlechtert sich die Verspinnbarkeit. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in Luft oder in einem zweiten Bad gestreckt. Dieses zweite Strecken wird vorzugsweise angewandt, da die so behandelte Faser eine höhere Festigkeit und höhere Knotenfestigkeit als beim Strecken in Luft
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aufweist. Als zweites Bad kann vorzugsweise ein Heißwasserbad verwendet werden, welches keine oder weniger als M> Schwefelsäure enthält und bei einer Temperatur über 5O0C gehalten wird.
Die so gestreckte Faser wird dann in an sich bekannter V/eise veredelt. Bei der Erfindung wird die Begenerierung zweckmäßigerweise vor dem Veredeln angewandt.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiel 1
Eine Holzpulpe mit einem Polymerisationsgrad von 800 wird in 19$iger, 0,85$ Hemizellulose enthaltender wässriger Natronlauge bei 220C 50 Minuten lang eingeweicht und dann auf das 2,75-fache der trockenen Pulpe abgepreßt. Die so erhaltene Alkalizellulose wird eine Stunde lang bei 25°C zerfasert und 15 Stunden bei 240C gealtert, wobei sich eine Alkalizellulose mit einem Polymerisationsgrad von 500 ergibt. Hierzu werden, bezogen auf das Zellulosegewicht in der Alkalizellulose, 47$ Schwefelkohlenstoff hinzugesetzt. Die Alkalizellulose wird dann bei 260C 140 Minuten
809811/1136 *r k " i;
. 14 - U69108
der
lang/Xanthogenierung unterworfen und das so erhaltene
Natriumzellulosexanthogenat mit wässriger Natronlauge und Wasser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung ergibt, welche Ί°/Ό Zellulose und 4cAlkali enthält. Der Polymerisationsgrad der Zellulose in der Vi skoselö surig beträgt 430. Diese Viskoselösung wird filtriert, entlüftet und gereift. Die sich ergebende Viskose besitzt eine Viskosität von 168 Poise und einen Salzpunkt von 16 und wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,06 mm, 1000 Löcher) in ein Koagulatiorisbad extrudiert, welches 0,03$ Zinksulfat, 1,5$ Natriumsulfat und 1,4?« Schwefelsäure enthält und dessen Temperatur bei 2O0C und dessen Salzpunkt bei 16 gehalten wird. Die Extrusionsgeschwindigkeit der Viskose beträgt 53 cm /Min. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in einem zweiten Bad, welches 1$ Schwefelsäure enthält, bei 5O0C um 1005» gestreckt und dann in an sich bekannter Weise veredelt. Die Spinngeschwindigkeit beträgt 2ϋκι/;·ίΐη. Nachstehend sind die Eigenschaften der so erhaltenen Faser denjenigen einer herkömmlichen Viskosezellwolle für Textilzwecke gegenübergestellt:
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OO O τω CD
τ« I
GO
Denier
(d)
Zug
festigkeit
(g/d)
naß Dehnung
(*)
naß Knoten
festig
keit
(g/d)
Wasser
festhalte
vermögen'
(56)
Farb
stoff
abs orp-
tion (.96)
Naßmodul
bei 5$
Dehnung
(g/d)
Erfindungsbeispiel
herkömmliche Zellwolle
1,5
1,5
kon- .
ditio-
n] ert
5,15
1,82
kondi
tio
niert
14,7
22,0
konditio
niert
5,85
2,89
11,0
18,5
2,14
1,68
69
109
64
58
1,38
0,18
Der Ifaßmodul der Faser ist die Kraft (g/d), welche erforderlich ist, um die Faser in nassem Zustand um 5$ zu dehnen.
Vergleichsbeispiel 1
Derselbe Arbeitsgang wie in Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die folgenden Bäder anstelle des vorher beschriebenen Koagulationsbades verwendet werden:
(A) Koagulationsbad mit 1,5$ Natriumsulfat und 1,65ε Schwefelsäure ohne Zinksulfat, bei 2O0C;
(B) Koagulationsbad mit o,1$ Zinksulfat, 1,5# Natrium-. sulfat und 1,4$ Schwefelsäure, bei 2O0C;
(C) Koagulationsbad mit 0,03$ Zinksulfat, 1,5# Natriumsulfat und 2,8# Schwefelsäure, bei 2O0C.
Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf.
-17-809811/1136
sr
τ—
-17 - Denier Zug
festigkeit
(ß/d)
naß Dehnung
(*)
naß Knoten
festigkeit
(κ/d)
WasserfeBt-
haltever-
mögen ^
ji'arbstoff-
absorp-
tion (t/o)
8098
(d) kondi
tio
niert
2,88
2,12
2,21
kondi
tio
niert
9,6
20,2
10,8
konditioniert Naßmodul
bei 5$
Dehnung(fi/d)
(A) 1,51
(B) 1,50
(0 1,52
3,54
3,02
.3,18
7,8
13,9
8,1
0,84
1,58
1,11
69
78
72
52
51
28
1,12
0,58
0,66
Beispiel 2
Eine Holzpulpe mit einem Polymerisationsgrad von etwa 800 und einem Hemizellulosegehalt von 1,6$ wird als Aufschlämmung bei 45°C in einer 17,5$igen wässrigen Natronlauge eingeweicht, Anschließend wird die Pulpe auf das 2,8-fache der trockenen Pulpe gepreßt, zerfasert und hiernach 1,5 Stunden in einem Baum gealtert, welcher bei 270C gehalten v/ird.
Hierzu werden, bezogen auf das Zellulosegewicht in der Alkalizellulose, 45$ Schwefelkohlenstoff zugefügt und das Gemisch bei 260C 140 Minuten xanthogeniert. Das so hergestellte liatriumzellulosexanthogenat wird mit Natronlauge und Wasser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung mit einem Gehalt von 7$ Zellulose und 4$ Alkali ergibt. Der Polymerisationsgrad der Zellulose in der Viskose beträgt 430. Die Viskoselösung wird filtriert, entlüftet und gereift. Die sich ergebende Viskose, welche eine Viskosität ■ von 162 Poise und einen Salzpunkt von 14 aufweist, wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 3,07 mm, 6000 Löcher) in ein Koagulationsbad extrudiert, dessen Tauchlänge 40 cm beträgt und dessen Temperatur bei
-19-809811/1136
200C gehalten wird, und welches 0,03$ Zinksulfat, 1,85έ Natriumsulfat und 1,43$ Schwefelsäure bei einem Salzpunkt von 14 enthält. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird um 70$ gestreckt, in einem 2i° Schwefelsäure enthaltenden und bei 80 C gehaltenen Bad regeneriert und dann in an sich bekannter Weise veredelt. Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
80 9811/113$
co
(D -T
co co ι
00 CO O OO
O
CVJ
Zugfestigkeit
(g/d)
naß Dehnung
W
naß Knotenfestigkeit
' (g/d)
Wasserfest
halte ver
mögen W
68 Farbstoff
absorption
Denier kondi
tio
niert
5,54 kondi
tio
niert
14,9 konditioniert
1,52 4,52 11,8 2,12 66
Die in Fig. 4 dargestellte Kurve 1 gibt die Spannungs-Entspannungskurve der gemäß Beispiel 2 erhaltenen Faser wieder, Die so hergestellte Faser wird unter Verwendung eines Mikrotoms in Teilstucke zerschnitten und das Teilstück für 48 Stunden in ein Farbbad getaucht, welches 0,5$ Oxamin Blau und 2$ Natriumsulfat enthält; anschließend wurde mit Wasser gewaschen. Ein vergrößerter Querschnitt der so behandelten Faser ist in Fig. 5 (A) dargestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Derselbe Arbeitsgang wie in Beispiel 2 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß ein Koagulationsbad von 2O0C verwendet wird, welches 1,8$ Natriumsulfat und 1,7$ Schwefelsäure (ohne Zinksulfat) enthält. Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
809811/1136
OO O
CO
ro
CXl
CM
CM
1,53 Zugfestigkeit naß Dehnun, naß Knotenfestig- Wasserfest- Färbstoffab
keit haltevermögen sorption
Denier (*) (g/d) (*) W
kondi 2,72 kondi 9,8 konaitioniert
tio tio
niert niert
3,54 8,0 0,92 71 49
to co
OO
cn
O QO
Die Faser wird unter Verwendung eines Mikrotoms in Teilstücke zerschnitten und das Teilstück 48 Stunden lang in einem Farbbad, welches 0,5$ Oxamin Blau und 2(/o natriumsulfat enthält, getränkt; anschließend wird die Faser mit Wasser gewaschen. Fig. 5 (B) ist ein vergrößerter Querschnitt der so behandelten Faser. Die Kurve 2 in Fig. 4 gibt die Spannun^-Entspannungskurve der so erhaltenen Faser an.
Die Kurve 3 in Fig. 4 gibt die Spannungs-Ent-' Spannungskurve einer herkömmlichen Viskosezellwolle für den Textilgebrauch wieder.
Beispiel 3
Sine Holzpuipe mit einem Polymerisationsgrad von 800, wird 50 Minuten bei 2O0C in 19$ige wässrige Natronlauge getaucht, auf das 2,75-fache der getrockneten Pulpe gepreßt, eine Stunde lang bei 260C zerfasert und dann 18 Stunden lang bei 260C gealtert.
Zu der erhaltenen AlkaliZellulose werden, bezogen auf das Zell.ulosegewicht in einer Alkalizellulose, 40$ Schwefelkohlenstoff zugesetzt. Das Gemisch wird dann 150 Minuten lang bei 27 C xanthogeniert. Das so hergestellte Natriumzellulosexanthogenat wird mit kaustischer
ORIGINAL INSPECTED
8 0981 1/ T 136 -24-
Soda und Wasser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung ergibt, die 7,5$ Zellulose und 5$ Alkali enthält.
Der Polymerisationsgrad der Zellulose in der Viskoselösung beträgt 400.
Die Viskoselösung wird filtriert, entlüftet und dann bei 3°C kurze Zeit gereift.. Die Viskoselösung, welche eine Viskosität von 150 Poise und einen Salzpunkt von 16 aufweist, wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,06 mm, 1000 Löcher) in ein Koagulationsbad von 20 C extrudiert, welches 0,035$ Zinksulfat, 1,5$ iiatriumsulfat und 2,2$ Schwefelsäure enthält. Der aus dem Koagulierungsbad ausgebrachte Faden wird in einem zweiten Bad von 900C und einem Schwefelgehalt von 1$, einer 115$igen Streckung unterworfen und dann veredelt. Die Tauchlänge des Koagulierungsbades beträgt 50 cm und die Spinngeschwindigkeit 45 m/Min. Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
ORlQINAL INSPECTED
809811/1136
OO O τ- σ> co
vo
CVJ
Denier
(d)
Zug
festigkeit
(g/d)
naß Dehnung
Ο)
naß , Knoten
festigkeit
(g/d)
Wasserfest
hal tever-
mögen
W
Farbstoffab
sorption
{%)
Naßmodul
bei 5$
Dehnung
(g/d)
1,51 kondi
tio
niert
2,96 kondi
tio
niert
10,6: konditio
niert
3,64 9,3 1,96 74 48 1,28
to
co
cn ο
CO
Zb
Beispiel 4
Eine Holzpulpe mit einem Polymerisationsgrad von 800 wird 50 Minuten bei 220C in 19$iger wässriger Natronlauge eingeweicht, auf das 2,75-fache der ge trockneten Pulpe gepreßt, eine Stunde lang bei 260C zerfasert und 8 Stunden bei 260C gealtert, wobei sich eine Alkalizellulose ergibt. Zu der Alkalizellulose werden, bezogen auf das Zellulosegewicht in der genannten Alkalizellulose, 47$ Schwefelkohlenstoff hinzugesetzt. Die Alkalizellulose wird 140 Minuten bei 260C xanthogeniert. Das so: erhaltene Natriumsellulοsexanthogenat wird mit wässriger Natronlauge und Wasser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung· mit einem Gehalt von 7,3$ Zellulose und 4,5$ Alkali ergibt. Der Polymerisationsgrad der Zellulose in der Viskose beträgt 500. Die Viskoselösung wird filtriert, entlüftet und dann gealtert. Die gewonnene Viskoselösung, welche eine Viskosität von 400 Poise und einen Salzpunkt von 16 aufweist, wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,07 mm, 1000 Löcher) in ein Koagulationsbad von 180C extrudiert, welches 0,02% Zinksulfat, 1,o$ Natriumsulfat und 1,35$ Schwefelsäure enthält. Die Tauchlänge des
809811/1136
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Φ
ρ CO Ti C3
co
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CO
«ο
cn ■
(P
CO
Denier
(d)
2,0
Zugfestigkeit
(g/d)
konditio niert
3,87
Dehnung
konditio
niert
10,5
naß
11,4
Knotenfestigkeit
(g/d)
konditio
niert
2,08
Uasserfest-
haltever-
nögen
70
Farbstoffabsorp
tion
59
Naßinodul bei 5$ Dehnung
(g/d)
1,16
Beispiel 5
Eine Holzpulpe, deren Polymerisationsgrad 800 beträgt, wird bei 200C 50 Minuten lang in einer 19$igen wässrigen Natronlauge eingeweicht, auf das 2,75-fache der getrockneten Pulpe gepreßt, eine Stunde bei 260C zerfasert ■und dann bei 26 C 8 Stunden gealtert. Zu der gewonnenen Alkalizellulose werden, bezogen auf das Zellulosegewicht in der Alkalizellulose, 50$ Schwefelkohlenstoff hinzugesetzt. Die Alkalizellulose wird bei 260C 150 Minuten lang xanthogeniert. Das so erhaltene Natriumzellulosexanthogenat wird mit wässriger Natronlauge und Wasser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung mit 6$ Zellulose und 3$ Alkali ergibt. Der Polymerisationsgrad der Zellulose in der Viskose beträgt 500. Die Zellulose wird filtriert, entlüftet und gereift. Die so erhaltene Viskoselösung, welche eine Viskosität von 200 Poise und einen Salzpunkt von 16 aufweist, wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,08 mm, 1000 Löcher) in ein Koagulätionsbad extrudiert, welches 0,03$ Zinksulfat, 1,5$ Natriumsulfat und 1,4$ Schwefelsäure enthält und welches bei 200C gehalten wird. Die Tauchlänge des Koagulationsbades ist 40 cm. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in einem zweiten Bad, welches 1$ Schwefelsäure enthält und bei· 950C gehalten wird, einer 100$igen Streckung unter-
809811/1136
worfen und dann einer Veredlung unterzogen. Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
H- ^^ O φ κ- ISJ
Φ
*~i
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Φ
H-
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VJI O
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JQ Φ
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O
ro
OQ
809811/1136
-30-
ORlGlNAL INSPECTED
Beispiel 6
Eine Holzpulpe mit einem Polymerisationsgrad von 1000 wird 50 Minuten bei 2O0C in eher 19$igen wässrigen Natronlauge eingeweicht, auf das 2,75-fache der getrockneten Pulpe gepreßt, eine Stunde bei 200C zerfasert und dann 7 Stunden bei 200C gereift. Zu der Alkalizellulose werden, bezogen auf das Zellulosegewicht in der Alkalizellulose, 47$ Schwefelkohlenstoff zugesetzt. Die Alkalizellulose wird zur Bildung von Natriumzellulosexanthogenat 150 Minuten bei 260C der Xanthogenierung unterworfen. Das Natriumzellulosexanthogenat wird mit wässriger Natronlauge und V/asser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung mit einem Gehalt von 4,5$ Zelulose und 4,5^ Alkali ergibt. Der Polymerisationsgrad' der Zellulose in der Viskose ist 600o Die Viskoselösung wird filtriert, entlüftet und gereift. Die so erhaltene Viskoselösung, welche eine Viskosität' von 190 Poise und einen Salzpunkt von 15 aufweist, wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,04 mm, 1000 Löcher) in eine Koagulationsbad von 180C extrudiert, welches 0,02$ Zinksulfat, 1,5# Natriumsulfat und 1,4$ Schwefelsäure enthält. Die Tauchlänge des Koagulationsbades beträgt 20 cm.
-31-809811/1136
Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in einem zweiten Bad, welches Ή> Schwefelsäure enthält und eine Temperatur von 80 C aufweist, um 98$ gestreckt und dann veredelt. Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
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Φ
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g
O
χ
VJ)
809811/1136
-32-
ORlGlNAU INSPECTED
Beispiel 7
Eine Holzpulpe mit einem Polymerisationsgrad von 800 wird 50 Minuten lang bei 2O0C in einer 19#igen wässrigen Natronlauge eingeweicht, auf das 2,75-fache der getrockneten Pulpe gepreßt, eine Stunde bei 260C ' zerfasert und dann 18 Stunden bei 260C gealtert.
Die so erhaltene Alkalizellulose wird, bezogen auf das Zellulosegewicht in der Alkalizellulose, mit
Schwefelkohlenstoff versetzt. Die Alkalizelluloselösung
wird 150 Minuten lang bei 27°C xanthogeniert. Das so erhaltene Hatriumzellulosexanthogenat wird durch Zusatz wässriger Natronlauge und Wasser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung mit einem Gehalt von 9¥> Zellulose ■ und 5$ Alkali ergibt. Der Polymerisationsgrad der Zellulose in der Viskose ist 400. Die Viskoselösung wird filtriert, entlüftet und gereift. Die so erhaltene Viskoselösung, welche eine Viskosität von 500 Poise und einen Salzpunkt von 12 aufweist, wird durch eine Spinndüse (lochdurchmesser 0,2 mm, 500 Löcher) in ein Koagulationsbad von 25 C extrudiert, welches
-33-809811/1136
- 53 -
0,04# Zinksulfat, 2,0# Natriumsulfat und 3,3$ Schwefärsäure enthält. Die Tauchlänge des Koagulationsbades ist 50 cm. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in einem zweiten Bad, welches 3$ Schwefelsäure enthält, und bei 700C gehalten wird, einer 35#igen Streckung unterzogen und dann veieäelt. Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
809811/1136
OO
τ— cn CD
CO CO
O O co
Denier
(d)
Zugfestig
keit
(e/d)
naß Dehnung
(Si)
naß Knoten-
festig-
keit
(g/d)
Wasserfest-
haltever-
mögen
W)
Farbstoffabsorption
29,6 kondi
tio
niert
1,91 kondi
tio
niert
23,5 kondi
tio
niert
2,83 18,2 1,63 118 32
Diese Faser hat einen kreisförmigen Querschnitt. Beispiel 8
Eine Holzpulpe, deren Polymerisationsgrad ist, wird als Aufschlämmung in 17,5$iger wässriger Natronlauge von 450C eingeweicht, auf das 2,8-fache der getrockneten Pulpe gepreßt, zerfasert und 4 Stunden lang in einem Raum gealtert, welcher bei 27°C gehalten wird.
Zu der erhaltenen Alkalizellulose werden, bezogen auf das Zellulosegewicht in der AlMizellulose, 60% Schwefelkohlenstoff hinzugegeben und die Alkalizelluloselösung zur Bildung eines Natriumzellulosexanthogenats 140 Minuten bei 260C xanthogeniert. Das so erhaltene Natriumzellulosexanthogenat wird mit wässriger Natronlauge und Wasser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung mit einem Gehalt von 75& Zellulose und 4% Alkali ergibt. Der Polymerisationsgrad der Zellulose in der Viskose ist 380.
Die Viskoselösung wird dann filtriert, entlüftet und gereift. Die gewonnene Viskose, welche eine Viskosität von 100 Poise und einen Salzpunkt von 20
. ' . j ORIGINAL INSPECTED^ 6-
. 809811/1136
aufweist, wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,07 mm, 50 Löcher) in ein Koagulationsbad von 2O0C extrudiert, welches 0,03$ Zinksulfat, 3$ Natriumsulfat und 1,3$ Schwefelsäure enthält.
Bei diesem Beispiel wurde ein Stabilisatorrohr aus Glas mit einem inneren Durchmesser von 8 mm und einer Länge von 40cm, 1 cm von der Spinndüse entfernt aufgestellt. Die Koagulationsbadflüssigkeit wird zum Mitströmen mit dem Faden in der fortschreitenden Richtung des Fadens innerhalb der Glasrohre veranlaßt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Koagulationslösung in der Glasrohre beträgt 18 m/Min. und die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Rolle beträgt 20 m/Min. Der durch die Glasrohre gelaufene Gelfaden wird in Luft um 170$ gestreckt. Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
ORIGINAL fNSPECTED
-37-
Denier
(d)
Zugfestigkeit
(ß/d)
naß Dehnung
(*)
naß Knotenfestigkeit
(g/d)
:,o kondi
tio
niert
5,95 kondi
tio
niert
8,6 konditioniert
4,82 7,2 1,55
Wasserfest-
haltever-
mögen
Farbstoffabsorption
(#)
Naßmodul bei 5$
Dehnung
(g/d)
65 52 1,72
Beispiel 9
Eine Holzpulpe mit einem Polymerisationsgrad von 800 wird 50 Minuten bei 220C in einer 19#igen wässrigen Natronlauge eingeweicht, auf das 2,75-fache der getrockneten Pulpe gepreßt, eine Stunde bei 25°C zerfasert und dann 15 Stunden bei 240G gealtert.
Zu der so erhaltenen Alkalizellulose, werden, bezogen auf das Zellulosegewicht in der Alkalizellulose, 60$ Schwefelkohlenstoff zugesetzt und die AlkaliZellulose dann zur Bildung von Natriumzellulosexanthogenat 140
809811/1136
Minuten bei 260C xanthogeniert.
Das Natriumzellulosexanthogenat wird mit wässriger Natronlauge und Wasser verdünnt, bis sich eine Viskoselösung mit einem Gehalt an 7$ Zellulose und 4$ Alkali ergibt. Der Polymerisationsgrad der Zellulose in der Viskoselösung ist 430. Die Viskoselösung wird dann filtriert, entlüftet und gealtert. Die gereifte Viskoselösung, welche eine Viskosität von 208 Poise und einen Salzpunkt von 18 aufweist, wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,06 mm, 1000 Löcher) in ein Koagulationsbad von 2O0C ex.trudiert, welches 0,04$ Zinksulfat, 10$ Natriumsulfat und 1,7$ Schwefelsäure enthält. Die Tauchlänge des Koagulationsbades ist 40cm. Der aus dem Koagulationsbad aufgebrachte Faden wird in einem zweiten Bad von 80 C,
welches 2$ Schwefelsäure enthält, um 110$ gestreckt und dann veredelt.
Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden
Eigenschaften auf:
-39-
809811/1136
OO O
CD
Denier
(d)
Zugfestigkeit
(g/d).
2,68 Dehnung naß Knotenfestig
keit
(g/d)
Wasserfest
haltever
mögen
(?S)
Farb
stoff
abs orp-
tion
(YO
Naßmodul
bei bl°
Dehnung
(g/d)
1,51 kondi
tio
niert
kondi
tio
niert
13,6 konditio
niert
3,62 11,8 1,73 74 67 0,93
OO cn ο oo
Beispiel 10
Dieselbe Viskoselösung wie in Beispiel 1 wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,06 mm, 1000 Löcher) in ein Koagulationsbad extrudiert, welches 0,03$ Zinksulfat, 5,0$ Natriumsulfat und -1,656 Schwefelsäure enthält und das bei 20 C gehalten wird. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in einem zweiten Bad, welches 2$> Schwefelsäure enthält und bei 85°C gehalten wird, um 9O96 gestreckt und dann veredelt.
Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
Denier
(d)
Zugfestig
keit
(g/d)
naß Dehnung
00
naß Knotenfestig
keit
(g/d)
1,55 kondi
tio
niert
2,86 kondi
tio
niert
15,4 konditioniert
5,62 11,6 1,72
Wasserfesthalte
vermögen
OO"
Farbstoffab
sorption
00"
Naßmodul bei
5$ Dehnung
(g/d)
75 52 0,98
Beispiel 11
Dieselbe Viskoselösung wie in Beispiel 1 wird durch eine Spinndüse (0,09 mm Lochdurchmesser, 1500 Löcher) in ein Koagulationsbad von 200C extrudiert, welches o,o3# Zinksulfat, 1,5$ Natriumsulfat und 1,9$ Schwefelsäure enthält. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in Luft um 70$ gestreckt und dann veredelt.
Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
-42-
809811/1136
ΙΟ»
Denier Zugfestigkeit
(g/d)
naß Dehnung naJ3 Knotenfestig
keit
(g/d)
Wasserfest-
haltever-
mögen
Farbstoff
absorption
Naßmodul
bei 5$
Dehnung
(g/d)
(d) kondi
tio
niert
2,48 kondi
tio
niert
15,2 konditio
niert
10,3 3,24 13,5 1,63 85 47 0,63
Beispiel 12
Dieselbe Viskoselösung wie in Beispiel 1 wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,10 mm, 1000 Löcher) in ein Koagulationsbad von 2O0C extrudiert, welches 0,03$ Zinksulfat, 1,5$ Natriumsulfat und 2,6$ Schwefelsäure enthält..Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in Luft um 65$ gestreckt und dann verdelt.
Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
Denier Zugfe
keit
(g/d)
stig- DehnungX Knotenfestig-
\keit
W Vg/d)
naß kondi
tio
niert
Farbstoff
absorption
(d) kondi
tio
niert
naß kondi-^
tio-
niert
16,8 1,48
15,2 3,21 2,28 14,5 42
Die Faser hat einen kreisförmigen Querschnitt. Beispiel 13
Dieselbe Viskoselösung wie in Beispiel 2 wird durch eine Spinndüse (Lochdurchmesser 0,08 mm, 6000 Löcher)
ORIGINAL WSPECT&H
8 Ω 9 ft 1 1 M 1*
in ein Koagulationsbad von 2O0C extrudiert, welches O,O3S6 Zinksulfat, 1,6$ Natriumsulfat und 1,65$ Schwefelsäure enthält. Die Tauchlänge des Bades beträgt 45 cm. Die Extrusiansgeschwindigkeit der Viskose beträgt 320 cm /Min. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in Luft um 45$ gestreckt, in einem zweiten Bad von 8O0C, welches 2$ Schwefelsäure enthält, regen e riert und dann verdelt.' Die Spinngeschwindigkeit beträgt 14 m/Min. Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
Denier
(d)
Zugfestigkeit
(g/d)
naß Dehnung
($)
naß Knoten
festig
keit
(g/d)
Wasser-
fest-
halte-
Termögen
($)
Farbstoff-
absorption
($)
2,92 kondi
tio
niert
2,86 kondi
tio
niert
>0,2 kondi
tio
niert
3,53 15,3 2,07 74 69
Beispiel 14
Dieselbe Viskbselösung wie in Beispiel 2 wird durch eine Spinndüse (0,12 mm Lochdurchmesser und 700 Löcher) in ein Koagulationsbad von 20 C extrudiert, dessen Tauchlänge 45 cm beträgt und welches 0,03$ Zinksulfat, 3,2$ Natrium-
ORiGiNAL INSPECTED
-45-
80 9811/1136
sulfat und 2,1# Schwefelsäure enthält. Die Extrusionsgeschwindigkeit der Viskoselösung beträgt 300 cm /Min. Der aus dem Koagulationsbad ausgebrachte Faden wird in Luft um 35$ gestreckt und in einem zweiten Bad von 8O0C, welches 2$ Schwefelsäure enthält, regeneriert und anschließend veredelt. Die Spinngeschwindigkeit beträgt 22 m/Min.
Die so erhaltenen Fasern weisen die folgenden Eigenschaften auf:
809811/1136
Denier Zugfestigkeit
(g/d)
naß Dehnung
(^)
naß Knoten
festigkeit
(s/d)
Wasserfest-
haltever
mögen (fo)
Farbstoff-
absorption
(Si)
(d) kondi-
tio-,
njEert
2,12· kondi
tio
niert
25,6 konditio
niert
15,1 3,02 22,3 2,54 48
Die in dem vorliegenden Beispiel erhaltenen Fasern weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf.
-48-• 809811 Hl*«

Claims (4)

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Herstellen viskoseregenerierter Zellulosefasern mit einer Feinheit von 0,5 bis 30 Denier durch Strangpressen einer Viskoselösung mit einer Viskosität von 100 bis 500 Poise und einem Salzpunki von 9 bis 20 in ein Koagulierungsbad, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Viskoselösung mit einem Gehalt von 3 bis 5$ Alkali in ein Koagulierungsbad mii einem Gehalt von 0,02 bis 0,04# Zinksulfat, 1 bis W Natriumsulfat und einer begrenzten Schwefelsäurekonzentration strangpreßt; wobei die"Konzentration der Schwefelsäure durch die folgenden Gleichungen
Schwefelsäure - Minima]k>nzentration
β 0,33 A + 0,02 B - 5 C + 0,13 YD - 0,24 Schwefelsäure-Maximalkonzentration
« 0,38 A + 0,02 B + 2 C + 0,27 fD - 0,5 begrenzt ist, worin A die Alkalikonzentration (?6) der Viskoselösung, B die Natriumsulfatkonzentration (£) des Koagulierungsbades und C die Zinksulfatkonzentration (#) des Koagulierungsbades und D den Deniertiter (d) des Einzelfadens der zu verspinnenden Faser bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Viskoselösung, deren Polymerisationsgrad 400 bis 500 beträgt, in ein Koagulierungsbaa mit 1 bis 5$ Natriumsulfatgehalt und mit einer Eintauchlänge von 20 bis 50 cm stranggepreßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Koagulationsbad ausgebrachter Faden anschließend in einem zweiten Bad, welches weniger als 4§£ Schwefelsäure enthält und bei einer Temperatur ■»on über 5O0C gehalten wird, gestreckt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Koagulationsbad ausgebrachter Faden anschließend in Luft gestreckt wird.
809811/1136
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