DE1494698A1 - Verfahren zur Herstellung hochfester Faeden aus regenerierter Cellulose und die danach hergestellten Produkte - Google Patents

Description

DR. KARL SCHWAftZHANS A_{Ae/c<lo 1fl nit}«. _fa« DR. EüSAßETH JUNG f 49*698 U. OKt 1963 München 19 - Romanplatz 9

Dr. Expl.

R, 472 /V

N.V. ONDERZOEKINGSINSTITÜUT RESEARCH, Arnhem /· Holland

"Verfahren zur Herstellung "hochfester Fäden aus regenerierter Cellulose und die danach hergestellten Produkte"

Priorität» 30. Oktober 1962 / Niederlande Anmelde-Nummer: 284*888

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus regenerierter Cellulose mit hoher Reißfestigkeit sowie auf die nach dem Verfahren erhaltenen Kunstfäden.

JSs sind bereits Verfahren zur Herstellung von Fäden aus regenerierter Cellulose bekannt, welche darin bestehen, daß Viskost) in Anwesenheit mindestens einer Verbindung, welche Fäden nit Hautstruktur ergibt, in ein Schwefelsäurenatriumsulfat und 3 bis 10 Gew.-# Zinksulfat enthaltendes Bad auegepreßt wird, worauf Strecken der frisch gesponnenen Fäden in einem heißen, verdünnte Säure enthaltenden Bad, Aufwiokeln der gestreckten Fäden zu Garnwickeln und schließlich Trocknen derselben in der Form von Wickeln oder in einem kontinuierlichen Verfahren folgt.

BAD OfMGIMAL

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Die so hergestellten Fäden haben eine hohe Reißfestigkeit und zeigen die bekannte Hautstruktur mindestens über den größten Teil ihres Querschnitts«

£s ist nun ein Verfahren gefunden worden» nach welchem Fäden mit noch höherer Festigkeit erhalten werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das oben als bekannt angegebene Verfahren in der Weise abgewandelt» daß zwischen dem Streckprozeß in dem heißen Säurebad und der Aufwickelstufe der pH-Wert der laufenden Fäden auf einen Wert von 5 bis 8,5 gebracht wird, und daß der Trockenprozeß nicht langer dauert al· 20 Minuten·

JSs gibt versohlebne Methoden, um den pH-Wert der laufenden nassen FMea auf einen Wert von 5 bis 8,5 au bringen, tine ■ehr einfach^· Methode besteht in der Behandlung des laufenden nassen Fadens mit Wasser·

'Wenn Wasser verwendet wird mit einer Temperatur von 13° oder mehr, wird es vorgezogen, die Behandlung der nassen Fäden

• - ■ . ■ - ■

fortausetsen bis sie keine Salze mehr enthalten und der pH-Wert de? fS4*4 **** 1 beträgt, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist.

W·«* kalte· Vaiaer verwendet wird (temperatur 12° oder niedriger) ♦ brauch« die nassen Fäden i^o!t4t>**an4tlt ^BU werden, et| aaifrji aind.

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Der pH-Wert der Fäden wird wie folgt bestimmtt

In einem Becher Ton 200 com wird destilliertes Wasser auf 6 g des nassen Garnes (das etwa 100 $> Feuchtigkeit enthält) aufgegossen. Man läßt den Becher unter zeitweiligem Schütteln 1 Stunde stehen» worauf der pH-Wert der Flüssigkeit bestimmt wird.

Die Behandlung der laufenden nassen Fäden kann nicht nur mit Wasser durchgeführt werden» sondern auch mit einer wässerigen Lösung von beispielsweise Natriumcarbonat, Natriumbicarbonate Natriumsulfat oder Ammoniak usw. Genau wie bei Wasser benötigen die nassen Fäden bei einer Temperatur der Waschflüssigkeit von 12° oder niedriger keine so gründliche Reinigung wie bei einer Temperatur von 15° oder höher·

Die Behandlung der nteetn lüden alt Wasser, galshaltigen Wasser oder ammonikelischee Wasser kann durchgeführt werden, indem man den Faden durch ein Bad führt, bevor er in Form

eines Oarnwickels in einem Spinntopf, einer perforierten Büchse oder auf einer Spule gesammelt wird.

Die Behandlung des nassen Fadens mit einer der oben erwähnten Flüssigkeiten kann auch durchgeführt werden durch Aufsprühen der Flüssigkeit auf die Walze, durch welche der Faden der "Sammelvorrichtung sugeführt wird«

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Nachdem die nassen Fäden öo behandelt worden sind, daß ihr pH-Wert" auf 5 bis 8,5 gebracht worden ist, werden sie zu einem Garnwickel auf einer Spule, in einem Spinntopf oder in einer perforierten Büchse gesammelt.

Wie oben 'erwähnt, soll der Trocknungsprozeß nicht länger als 20 Minuten dauern.

Bine längere Trocknungszeit würde einen ungünstigen Einfluß auf die festigkeit der Fäden haben. Das Trocknen kann durchgeführt werden, indem man den nassen Garnwickel in ein elektrisch·· Hochfrequenzfeld bringt.

Sie,kann»auch durchgeführt werden durch Abwinden des nassen Fadens Von dem Wickel und Trocknen dee'laufenden Fadens_o Beispielsweise kann der Faden mit heißer Luft getrocknet Werden, während er durch einen Trockentunnel läuft. DaB Trocknen kann auch erfolgen» indem man den nassen Faden über , ein· heifi·, rotierende Wal·· führt.

Bei den Verfahren nach der Erfindung kann der Faden, während des Trocknens unter Spannung gebalten werden. Dies kann auf verschiedene Weise bewirkt werden.

Mach der Behandlung mit der Waschflüssigkeit kann der nasse Faden unter Spannung.auf eine Spule aufgewickelt und die Garnpackung auf der Spule kann in einem Hochfrequenzfeld getrocknet werden.

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Es ist auch möglich, den laufenden nassen Faden nach der Behandlung mit der Waschflüssigkeit unter Spannung durch einen Trockentunnel oder über eine beiße, rotierende. Walsse zu führen.

Schließlich kann bei dem Verfahren nach der Erfindung der nasse Faden von einem Garnwickel abgewickelt während dee Laufes nachgestreckt und dann getrocknet werden.

Wie oben erwähnt, wird die Viskose in Anwesenheit mindestens einer Verbindung versponnen, welche Fäden mit einer Hautstruktur liefert. Zur Vereinfachung werden solche Verbindungen im folgenden als "Modifiziermittel" bezeichnet.

Das Modifiziermittel kann in der Viskose oder im Spinnbad oder in beiden enthalten sein.

Es ist eine Reihe von -Modifizierraittein bekannt, die mit Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können. Beispiele bekannter Modifiziermittel sind: Amine, quaternäre Ammoniumverbindungen, Carbaminate, PoIyäthylenglykole und Äther mit der Formel: RO(CH₂CH₂O)_nR¹ , in welcher R eine Alkyl- oder Arylgruppe und R' Wasseretoff, eine Alkyl- oder eine Arylgruppe bedeutet. _;

Als Amin können z.B. erwähnt werden: Cyclohexylamine Cbinor lin, Äthylendiamin, Hexamethylendiamin, Dipropylentriamin, Dodecylamin, Dibutylaminopropylamin.

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• ·, - "⁶" U94698

Einige Beispiele für quaternärθ Aaartniuaverbindungen sind: Benk^ltrimethylammoniuinhydroxyd, iftraUibylammoniuinh^droxyd, ,Tetraäthylanuaonlumbromid, TetraaVlfcjlainmoniumiodid und Tributylpropylammoniumhydroxyd·

Einige Beispiele von Carbami: attn i,lnd* Na-cyelobexyldithiocarbamlnat, Ha-phenyldithiooarbaiainat, Ha-morpbölyl-N-dithiocarboxylat, la-oyclohexy'.monothiooarbaminat.

Geeignete folyätbylenglykole siad solche mit einem durchschnitt lieben Molgewicht von 200 bis 4500. Einige Beispiele von Äthern mit der allgemeinen formel RO(OH₂CH₂O)_nR¹ sind:

Fhenoxyätaanolt Xtboxyätbancl_t Metboxyätboxyätbanoi und Butoxyäthoxyäthanol.

Bei dem Spinnproaeß gemäß dir Erfindung kann anstelle von nur einem Modifiziermittel auch eine Mehrsabi von Modifiaiermitteln gleichzeitig verwendet werden.

Um ein glattes Arbeiten zu erzielen, wird empfohlen, die Viskose auch in Anwesenheit einer Verbindung zu verspinnen, welche dem Auftreten von Spinnfehlern entgegenwirken.

Diese sind gewöhnlich kationaktive Verbindungen, z.B. Laurylpyridiniumohlorid, 8tearylpyridiniumchlorid, Dodecyltriäthylammoniuajodid und Verbindungen mit der Formel

(O₂H₄O)_xH

R-H ^^

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in welcher R eine aliphatieche Kette mit β bis 24 Kohlenstoffatomen bedeutet und χ und y 5 bis 25;.let (fobei keines ▼on beiden den Wert Hull hat).

Bei einem Verfahren nach der Erfindung» das sehr befriedigende Ergebnisse eeigte, wird eine Viekoee verwendet, die ein Polyäthylenglykol und «ine Verbindung mit der Formel

(C₂H₄O)_xH

B -

enthält, in welcher A eine Alkylgruppe mit etoffatomen bedeutet und X und y ■ 5 ble 2$ von beiden den Wert Hull hat)«.

£4 Kohlen»

'_ä' ■ ■

(und keines

Ss wird ferner vorgewogen, daß die Viskose jeden dieser beiden Stoffe in einer Menge von mindestens 0,5 Gew·-*, ' berechnet auf Cellulose in der Viskose, enthalt, AeJ die Stickstoffverbindung abgeleitet ist τοη Sojabohntnöl, Kokosnußöl oder IaIg und daß χ + y etwa 12 ist·■

Bei Anwendung dieser beiden Verbindungen in Kombination bat der erhaltene Faden ein Optimum an Festigkeit, wenn die verwendete Viskose einen Celluioeegehalt von 6 bis 6 Gew.-^, einen Oesamtalkaligehalt von 5 bis 6 Gew.-$ und eine Hottenroth-Heife von 13 bis 18 hat. Die Viskose muß dann ausgepreßt werden in ein Spinnbad von 40 bis 60° und

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mit einem Schwefelsäuregehalt (in Gew.-^), der das 0,83 bis 0,95-fache dee Geeamtalkaligehalts (in Gew.-^) der Viekoee ausmacht, einem Natriumeulfatgehalt von 11 bis 15 Gew.-?«» und einem Zinkeulfatgehalt von 3 bis 5 Gew.-^. Der geformte Faden wird dann nacheinander in einem verdünnten Schwefelsäurebad von 95° um etwa 100 ^ verstreckt, mit Wasser säurefrei und salisfrei gewaschen und dann in einem Spinntopf in der Form eines Kuchens gesammelt. Der Faden wird dann von dem Kuchen abgewickelt und im Laufen um etwa 10 % nachverstreokt, dann auf einer heißen, rotierenden Walze getrocknet und schließlich aufgewickelt.

Die Erfindung wird weiter erläutert anhand der folgenden Beispiele·

Beispiel 1

Viskose mit einem Uellulpsegehalt von 7,3 Gew.-?b, einem Gesamtalkaligehalt von 5|5 Gew.-^, einer Viskosität von 110 see (Kugelfallmethode) und die 1 1/2 Gew.-9» (berech- net auf die Cellulose in der.Viskose) Polyäthylenglykol Mit einem durchschnittlichen Molgewicht von 3000, sowie 1 1/2 Gew.-fr (berechnet auf die Cellulose in der Viskose) der Verbindung mit der Formel

R-N

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■ ' -9- H94698

enthält, in welcher R-H abgeleitet ist von Kokosnußöl und χ und y = 12 wurde versponnen bei einer J-'-Zahl 45 und einer Hottenroth-Reife 15· Das 50° warme Spinnbad enthielt 4,9 Gew.-# Schwefel säure, 13 Gew.-Ji Hatriumeulfat, 4,5 Gew.-£ Zinksulfat, 0,004 Gew.-Ji Laurylpyridiniumchlorid und 0,025 Gew.-#» der oben erwähnten Verbindung mit der Formel * ·

R-N

Der aus der Spinndüse austretende Paden (welche Düse 1000 Spinnöffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 60/U aufweist) wurde durch ein in das Spinnbad eingetauchtes Rohr geführt.

Das Rohr bestand aus zwei zylindrischen Abschnitten, wobei ein Abschnitt (in der Habe der Spinndüse) einen inneren Durchmesser von 16,5 mm und der «weite Abschnitt einen inneren Durchmesser von 20 mm hatte.

Die Geschwindigkeit, mit welcher der Faden von der Spinndüse mit Hilfe von Führungswalzen abgezogen wurde, betrug 30 m/min.

Nachdem der Faden daa Spinnbad verlassen hatte, wurde er durch ein 95° wärmts Bad geführt, das 2,5 Gew.-36 V

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lwefeleäure, 1 Gew.-J* Natriumsulfat und 0,5 Gew.-fr Zinksulfat enthielt. In diese« Bad wurde der Faden um IQQ Jl ge β treckt mit Hilfe einer aweiten Führungswalze, deren Umfangsgeschwindigkeit dae Doppelte der ersten Führungswalze betrug. Auf die zweite Waise, um welche der Faden in einigen Windungen geführt wurde, wurde Was- ■ ser von 30° aufgesprüht. Nachdem der Faden die zweite Walze verlassen hatte, wies er einen pH-Wert von 7»5 auf und wurde in einem Spinntopf gesammelt. Der Faden, der einen Zwirn von 100 S-Drehungen pro Meter erhalten hatte, wurde von dem Kuchen in nassem Zustand abgezogen und durch ein Wasserbad geführt, das 3 Qew.-£ flüssiges Paraffin, 0»03 Gew.-fr But y 1st ear at und 0,4 Gew.-fr sulfatiertes Erdnußöl enthielt. In diesem Bad wurde der Faden um etwa 10 fr nachverstreckt. Der nachverstreckte Faden wurde in 1/2 Minute getrocknet, indem man ihn unter Spannung über eine heiße, rotierende Walze führte. Schließlich wurde der Faden, der einen Titer von 1,650 denier aufwies, auf eine Spule aufgewickelt·

ο Nachdem der Faden in Luft von' 20 und 60 f> relativer Feuchtigkeit konditioniert worden war, hatte er eine Festigkeit! von 9 »6 kg· lint schwefeln, Waschen und Trocknen waren

bunden.

licht nit einer Abnahme d>r Festigkeit ver-

009850/1915 om.»^ .«-«ra.

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Darauf wurde der Faden auf 470 S-Drehungen pro Meter gezwirnt. Zwei solche fäden wurden mit 470 Z-Drehungen pro Meter vereinigt.

Der so erhaltene Reifencord hatte in konditioniertem Zustand bzw. ofentrocken eine Festigkeit von 15»1 bzw. 18»5 kg.

Beispiel 2 ,

Die Arbeitsweise war die gleiche wie in Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, daß auf der zweiten Walze der Faden nicht Bit Waeeer behandelt wurde. Nachdem der Faden in dem Spinntopf gesammelt worden war, wurde er entschwefelt und gewaschen, Sarauf wurde der Faden in dem Schlicht ebad um etwa 10 Jt nach verstreckt und dann getrocknet· Die Festigkeit des Fadens in konditioniertem Zustand war wesentlich niedriger als die des bei dem Verfahren nach Beispiel 1 erhaltenen Fadens und betrug 8,2 kg· Die Festigkeit des konditionieren bzw· dee ofentrockenen Reifencorde, der aus zwei solchen Fäden hergestellt war, betrug 13,5 bzw. 15,9 kg.

Beispiel 3 .

Die Arbeitsweise war die gleiche wie in Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, daß auf der zweiten Walze der Faden mit Wasser von 12° (anstatt von 30°) besprüht wurde. Nachdem der Faden im Spinntopf gesammelt worden war, wurde er nacheinander entschwefelt, gewaschen, in nassem Zustande um etwa 10 f> nach-

■:- „^r. «

verstreckt, auf einer heißen, rotierenden Walze getrocknet und schließlich aufgewickelt.

' ORIGINAL

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Die Festigkeit des konditionierten Fadens betrug 9,6 kg.

Die Festigkeit des ßeifencords, der aus zwei solchen -fäden hergestellt war, im konditionierten bzw. im ofentrockenen Zustand betrug 15,0 kg bzw. 18,4 kg.

Beispiel 4

Die Arbeitsweise war die gleiche wie in Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, daß auf der zweiten Walze der Faden besprüht wurde mit Bicarbonat enthaltendem Hasser von pH 8,5· Nachdem der Faden im Spinntopf gesammelt worden war,wurde er nacheinander entschwefelt, gewaschen, in nassem Zustand um etwa 10 Jü nachverstreckt, auf einer heißen, rotierenden Walze getroc. net und schließlich aufgewickelt.

Die Festigkeit des konditionierten Fadens betrug 9,5 kg.

Die Festigkeit des Reifenoords, der aus zwei solchen Fäden hergestellt war, betrug in konäitioniertem bzw. im ofentrockenen Zustand 15,1 bzw. 18,4 kg.

Beispiel 5 -

Die. Arbeitsweise war ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme', daß die Viskose 2 Gew.-^ (berechnet auf die Cellulose in der Viskose) Chinolin und 1 Gew.-£ (berechnet auf die Cellulose in der Viskose) der Verbindung

(C₂H₄O)_xH R- H^"

""-^- (C₂H₄O)₇H BADOWGINAL

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enthielt, in welcher R-N von Kokoanußöl abgeleitet und χ und y * 12 ist.

Die festigkeit des konditionierten Fadens betrug 9,4 kg.

Die festigkeit des Reifencord3, der aus zwei solchen Fäden hergestellt war, betrug im konditionierten bzw. im ofentrockenen Zustand 14,9 bzw. 18,2 kg.

-Beispiel 6

Die Arbeitsweise war ähnlich der im -Beispiel 1 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß die Viskose 1 1/2 Gew.-# (berechnet auf die Cellulose in der Viskose) der Verbindung mit der Formel

(C₂H₄O)_xH

Cl"

CH,

enthielt, in welcher Formel R-N abgeleitet ist von Kokosnußöl und χ und y » 12, sowie 1 1/2 Gew.-^» (berechnet auf die Cellulose in der Viskose) der Verbindung mit der Formel

R-H

(C₂H₄O)_xH

in welcher R-N von Kokoanußöl abgeleitet und χ + y « 12 ist.

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BAD U

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Die Festigkeit des konditionieren Fadens betrug 9ȣ kg.

He Festigkeit des aus zwei solchen Ftiden hergestellten Kei- fencords im konditioniert en bzw. Im ofentrockenen Zustand be· trug H,8 bzw. 18.0 kg.

BAD OFHGINAL

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Claims (2)

1. Patentansprüche

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   ^ri7) Verfahren sur diskontinulerlicben Herstellung von Fäden aus regenerierter Cellulose, durch Verspinnen von Viakose in Anwesenheit mindestens einer Verbindung, die Fäden mit Hautstruktur ergibt, in ein Spinnbad, das Schwefelsäure, Natriumsulfat und 3 bis 10 Gew.-Ji. Zinksulfat enthält, Strecken der friech gespanenen Fäden in einem heißen, verdünnte Säure enthaltenden Bad, Sammeln der gestreckten Fäden in einem Garnwickel und Bchließlich Trocknen der Fäden in Form von Wickeln oder in kontinuierlicher Arbeitsweise, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Streckproseß in dem heißen, sauren Bad und dein Aufwickelproeeß der pH-Wert des laufenden Fadens auf 5 bis 8,5 gebracht wird und daü das Trocknungsverfahren nicht langer dauert als 20 Minuten·
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß die Fäden mit Wasser behandelt werden bis sie einen pH» Wert von 5 bis ü,5 aufweisen.

   3·) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennseichnet, daß während des Trocknens der Faden unter Spannung gehalten wird.

   4·) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennaeichnet, daß nach dem Aufwickeln und vor dem Trocknen

   die Fäden nachverstrfcck't werden·

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   5t) Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 41 dadurch gekennzeichnet, daß die Viskose ein tolyüthylenglykol \gt! eine Verbindune von der Formel

   enthält« in welcher A eine Alkylgruppe mit θ bio 24 Kolilonetoffatomen bedeutet und χ + y « 5 bis 2£> lot (aber keines von beiden den \.ert Mull hat)·

   6«) Verfahren nach Anspruch 5_t dadurch (jekennceichnet, deQ die Viakooe mindeetena 0,!> Uew.~A (borechnet auf die Cel· lulooe in der Viekoae) lOlyäth;. lenoxyd mit einem Molgüulcht von 3000 und mindestens 0,5 Grv,.-*, (berechnet auf Cellulose in der Viekoee) der Verbindunf alt der rormel

   (C₂U₄O) H

   enthält· in welcher Formel K abgeleitet lat von Sojabonnen-Öl, Kokoanußöl oder Talg und χ -t y etwa den .ert 12 hat.

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   7t) Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskose» die einen Cellulosegohalt von 6 bis 8 Gew.-# und einen Alkaligehalt von 5 bis 6 Gew.-?; aufweist» bei einer 'lottenroth-Reife von 13 bis IU in ein Spinnbad von 40 bis 60° ausgepreßt wird» dao einen Schweielsäuregehalt (in Gew.->) aufweist» der das 0,83- bis 0,95-fache des Geeamtalkaligehalta der Viskose (in Gew.->-) beträgt, sowie einen Natriumsulfatgehalt von 11 bis 15 uev:.~> und einen Zinksulfatgahalt von 3 bis 5 Gev/.-yi, daü der geformte Faden in einem verdünn ton Schwefelsüurebad von elv/a 95° um etwa 100 J* verstreckt wird und daß der laufende gestreckte Faden mit »»asser gewaschen und von üäure und Salzen befreit und dann in i'orin eine:j Kucheno in eine:t/i spinntopf goaaiflinelt wird und daß üav nuiüu Faden von ueio Kuchen abgewickelt und wahrend uuineo Laufus lun etwa IO ^ nachvorytreckt wird, worauf er auf einer hoiiiun, rc/tiert.-ndeii ..:ilzo getrocknet und schließlich aufgewickelt »virdi

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