DE1494725A1

DE1494725A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faeden und Fasern aus regenerierter Cellulose

Info

Publication number: DE1494725A1
Application number: DE19651494725
Authority: DE
Inventors: Weber Dr Dipl-Chem Paul; Thomas Dr Dipl-Chem Rainer; Keiler Dr Dipl-Chem Wilfried
Original assignee: Phrix Werke AG
Current assignee: Phrix Werke AG
Priority date: 1965-08-19
Filing date: 1965-08-19
Publication date: 1969-09-25
Also published as: SE319572B; AT285025B; NL6609731A; NO118185B; US3458901A; US3494995A; FR1487244A; FI43620B; GB1136412A; CH460241A; BE685189A; ES327920A1

Description

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Fhrix-Werke Aktiengesellschaft, 2 Hamburg 36, Stephansplata Io

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fäden und Fasern aus regenerierter Cellulose

Die Verwendung von Formaldehyd sur Stabilisierung der beim Verspinnen von Viskose in saure, sinkfreie Spinnbäder entstehenden Cellulosexanthogensäure durch Methylolierung ist bekannt, fiel Verwendung hoohsubstitulerten Oellulosexanthogenates mit Grammar werten über 8o werden nach diesem Prinzip Fäden erhalten, die in heißen Bädern um 3oo bis 5oo% verstreckt werden können und sehr hohe Festigkeit bei extrem niedriger Dehnung aufweisen· Di· Stabilisierung hochsubstituierter Cellulosexanthogensäur· durch Methylolierung bewirkt »war ein· Verbesserung der Verstreokbarkeit der Fadem, wirft jedoch bei der Regenerierung der Cellulose eine Ansahl schwieriger Probleme aufι

Der Substitutionsgrad der Cellulose naoh der Verstreokung 1st wesentlich höher als in Abwesenheit von Formaldehyd. Versiohtet man auf eine weitgehende Abspaltung der restlichen Xanthatgruppen, so lange sich das Spinnkabel noch unter Spannung befindet, so findet die Regenerierung erst; nach dem Sohnltt der Kabel oder naoh dem Einspinnen des endlosen Fadens in die Zentrifuge statt, das heißt im spannmngslosen Zustand. Diese Zersetsung des. Restxanthates Im ungespannten Zustand hat eine Verminderung der zuvor durch die Verstreokung herbeigeführten Orientierung der Cellulosekristallite but Folge, d.h. Festigkeitsverluste der Fasern und Fäden. Darüberhinaus neigen Fäden mit zu hoher Restsubstitution bei der Zersetzung im spannungalosen' Zustand sum Zusammenkleben von Einselkapillaren zu grobtiterähnliohen FaserbUschein.

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Man let daher gezwungen, an.die Wirkung des Verstreckungsbades gegeneinnige und schwer zu realisierende Forderungen zu stellen. Einmal soll die Zersetzung des Xanthates gering bleiben, um eine maximale Verstreckbarkeit des Kabels zu ermöglichen, zum anderen soll nach der Verstreckung das Xanthat weitgehend zersetzt werden, so lange die Spinnkabel unter Spannung stehen.

Durch die vorliegende Erfindung wird diesen Forderungen in einfacher Weise entsprochen. Erfindungsgemäß werden die koagulierten Fäden nacheinander in Wasserdampf von 95 bis llo° und in Heißwasser von 7o bis 95° um 3oo bis 5oo% ihrer ursprünglichen Länge verstreckt· Dabei wird der Faden zweckmäßigerweise aus der Wasserdampf atmosphäre unmittelbar in das Heißwasserbad geführt.

Die Einschaltung einer kurzen Dämpfetreck· vor das als Verstrekkungsmittel bei Zweibadverfahren üblich· Heißwasserbad gewährleistet eine günstige Aufeinanderfolge von Veratreckung und Zersetzung des Kabels. Dämpfstrecke und Heißwasserbad gehen zweckmäßig unmittelbar ineinander über, so daß die Plastizität des Kabels die Ζοη·η vorwiegender Verstreokung und vorwiegender Zersetzung bestimmt. Dieser stufenlos· Übergang zwischen Dfmpfstrecke und Heißwasserbad ist deshalb einer klaren Trennung zwischen Verstrickung und Zersetzung des Kabele durch Einschalten •in«s Abzugsorgans vorzuziehen.

Das erfindungsgemäße Vorfahren ist besondere günstig in Verbindung mit einem an sich bekannten Spinnverfahren, bei dem die Fäden aus einer ungereiften Viskose mit einem Cellulosegehalt von 4 bis 7%, einem Alkalifaktor von l,o bis 1,4 und einem Gammawert größer als 7o durch Verspinnen in ein kaltes, schwermetallsalzfreies, 6o bis 9o g Schwefelsäure/1,5 bis 15 g Formaldehyd/l und loo bis 15o g Natriumsulfat/1 enthaltendes Spinnbad koaguliert werden. Besonders günstige Ergebnisse erhält man, wenn die Viskose Cellulosegehalte von 4,5 bis 5,5%» einen Alkalifaktor* von 1,25 bis 1,35 und einen Gammawert größer als 8o aufweist und das Spinnbad eine Temperatur von 23 bis 27 ⁰C besitzt und 68 bis 72 g Schwefelsaure/l, Io bis 13 g Formaldehyd/1 und 13o bis 14o g Iatriumsulfat/1 enthält.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens der Heißverstreckung in Dampf und Heißwasser sowie die Zersetzung des Xantho-

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genats ergibt sich aus den im Beispiel mitgeteilten Analysenwerten des Spinnkabels nach dessen Behandlung in verschiedenen Verstreckungsmitteln bzw. vor der Veretreckung.

Vor Eintritt in das Dämpfrohr (Analyse D) enthält das 3piankabel viel Formaldehyd und viel Schwefelsäure; der Substitutionsgrad ist relativ hoch. Nach Durchgang durch das Dämpfrohr (Analyse C), in dem das Kabel vollständig die Verstreckung aufnimmt, sind Formaldehydgehalt und Säuregehalt noch hoch und der Substitutionsgrad auf nur 55% des ursprünglichen Wertes abgefallen. Formaldehyd- und Säuregehalt stabilisieren die methylolierte Celluloeexanthogensäure während der Aufnahme der vollen Verstreckung in Dampf von 99 ⁰C

■Wird das Spinnkabel nach dieser Dampfbehandlung in entspanntem Zustand vollständig zersetzt, so vermindert sich der zuvor hob.· Orientierungszustand der Cellulosemolekiile; die Qualität der erhaltenen Fasern ist verringert.

Andere sind die Verhältnisse bei der Veretreckung in einem Heißwasserbad von 87 ⁰C und einem Gehalt von 3,9 g/l H₂SO^ und 1)5 g/l CHpO ohne Vorschaltung einer Dämpfstrecke (Analyse B). Der Formaldehydgehalt des Kabele wird stark herabgesetzt, die Säure weitgehend ausgewaschen und die Zersetzung der methylolierten Cellulosexanthogenaaure achreitet weit fort. Hier antfU.lt also der atabiliaierende Einfluß von Formaldehyd und Säure, die zersetzende Wirkung überwiegt. Deshalb kann allein in dem Heißgas a erb ad nicht dieaelbe Veretreckung angelegt werden wie bei der Kombination Dampf/Heißwasser oder Dampf allein, da die Zersetzung der methylölirrten Celluloeexanthogensäure schneller verläuft als in dem Dämpfrohr· Die Faserqualität ist geringer.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Kombination von Dämpfrohr und Heißwasserbad zur Verstreckung der Spinnkabel wird die vollständigste Zersetzung dea Kabels erreicht (Analyse A). Die Faaerqualität ist besser als bei Anwendung von Dämpfrohr allein oder Heißwasserbad allein.

Durch die Veretreckung der'Spinnkabel in Dampf wird ferner der Schwefelwasserstoffgehalt des Kabele Weitgehend ausgetrieben. Ea unterbleiben somit unerwünschte Wechselwirkungen zwischen Schwefel·

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isserstoff und Formaldehyd zu wasserunlöslichen Polymeren as Thioformaldehyds im Heißwasserbad, wodurch der Gehalt des pinnkabels an wasserunlöslichen Schwefelverbindungen niedriger Leibt als bei Anwendung eine s Heißwasserbades allein.

ine Vorrichtung fur die Durchführung des erfindungsgemäßen Verahrens besteht aus einem mit Wasserdampf beschickten, aus einem egen Gäure, Formaldehyd und Temperaturen bis Ho ° beständigen IAaerial bestehenden Rohr, das zwischen einer Cbergalette und einem eißwasserbad angeordnet ist. Zweckmäßigerweise wird das Dämpfrohr enkrecht zwischen Obergalette und Heißwasserbad angeordnet. Wenn ein unteres Lnde in das Heißwasserbad eintaucht, so wird es dadurch jdraulisch. geschlossen und gewährleistet den direkten Jbergang des pinnkabels aus der Dämpfzone in das Heißwasserbad.

eiterhin enthält die Vorrichtung vorteilhafterweise ein Umlenkrgan im Heißwasserbad, das nicht angetrieben ist, sq daß sich die wischen der Abzugsgalette der Spinnmaschine und dem Oldabrugsorgan. * ngelegte Verstreckung stufenlos auf Dampf- und Heißwasserstrecke erteilt. Mehr als 9o% der Gesamtverstreckung des Kabels werden daurch bereits in dem mit Niederdruckdampf betriebenen Dämpfrohr wirkam und das Heißwaseerbad wirkt im wesentlichen nur mehr zersetzend uf die Xanthatgruppen des Spinnkabels·

η der Zeichnung ist eine für das vorliegende Verfahren geeignete orrichtung dargestellt. Zwlaofeta der Abzugsgalette 2 der Spinnmach ine und dem HetSwaseerbad 5 ist in geeigneter Weise ein mit Dampfnschluß 4 versehenes Rohr 3 angebracht, durch welches das Spinnkabel geführt wird. Zur Erleichterung des Anepinnens ist das Dämpf rohr enkrecht zwischen Obergalette und Heißwasserbad angeordnet, damit as Kabel im freien Fall durch das Dämpfrohr eingelassen werden kann, ach seinem Durchgang durch das Dämpfrohr wird da3 Kabel durch ein dcht angetriebenes Umlenkorgan 6 in das. Heißwasserbad geführt, aus em es durch das undabzugβorgan 7 abgezogen wird.

Seispiel t

:ine Viskose, die 5tl*% Cellulose und_<6,4-7% NaOH enthielt und unter ^rerwendung von 64,3% Schwefelkohlenstoff hergestellt worden war, Turde bei einem Gammawert von 38,ο und einer Viskosität von 113 Semnden (Kugelfall) durch eine Düse mit 36oo Löchern von 6o>iDurch-

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messer In ein 24- warmes, wäßriges Fällbad versponnen, das im Liter 73»2 g H₂SC₄, 129 g Na₂GC^ und 11,8 g Formaldehyd enthielt. Die ^intauchlänge der Jaden in dein. Bad betrug 12 cm. Das entstandene ICabel mit 36oo einzelfäden wurde aus dem Bad durch eine Galette mit 7 m/lÄin. abgezogen und der Cbergalette zugeführt, die sich mit· 13 m/üin. dre'ate. Das Kabel trat von da durch ein senkrecht angeordnetes, mit Niederdruckdampf (99 ⁰C) beschicktes Glasrohr von 3o mm Innendurchmesser und einer Länge von 8oo mm, dessen unteres Lnde 2o mm in das 3,9 g/l ³2~°4 ^{und 1}^ ³^^{1 Gii}2^{C en}'^tiial'^fcendt Ileißwasserbad der ilittelrinne eintauchte. Dadurch gelangte das Kabel unmittelbar nach derJBmpfzone in das 37° heiße Wasserbad, in dem es durch einen Fadenführer um 9o Grad umgelenkt wurde und das es nach einer Strecke von 3ooo mm verließ. Es wurde auf das ladabzugaorgan geführt, das sich mit einer Geschwindigkeit von 34,3 m/Min, drehte. Das Kabel wurde danach in üblicher Weise auf Stapel von 4o mm Länge geschnitten, nicht entschwefelt, in 2g/l HpSO^ enthaltender Säure be 79° zersetzt, gebleicht, aviviert und getrocknet. Das Fasergut war frei von miteinander verklebten Einzelkapillaren. Unter gleichen Verfahrensbedingungen wurde eine Faser hergestellt, jedoch ohne Dämpfrohr und nur in Heißwasser der oben genannten Zusammensetzung und Temperatur um 35o h verstreckt. Das Fasergut war frei von miteinander verklebten Einzelkapillaren.

Wiederum unter gleichen Verfahrensbedingungen wurde eine Faser hergestellt, jedoch nur in dem Dämpfrohr ohne folgendes Ileißwasserbad um 39o% verstreckt. Das Fasergut enthielt miteinander verklebte oiinzelkapillaren.

In der nachfolgenden Tabelle I ist das Ergebnis von Analysen des erfindungsgeaäß durch Verstreckung in v/asserdampf und Heißwasser gewonnenen Spinnkabels unter A dargestellt. Die entsprechenden AnalYBenwerte für das nur in Heißwasser verstreckte Spinnkabel sind mit B und die an dem nur in Dampf verstreckten Spinnkabel gewonnenen Werte ait C bezeichnet. Zum Vergleich ist das Analysenergebnie des Spinnkabela vor der Veretreckung unter . D angegeben. .

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-6-Tabelle I

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Zusammensetzung des Spinnkabels nach verschiedenen Verstreckungen. (in Gewichstprozent des Cellulosegehaltes)

	Gesamt-CS₂	Xanthat-C5₂	Formaldehyd	H₂C	H₂o0^
A	9,14	3,73	2,78	o/>39	o,o3
B	12,8	6,35	3,91	o,o46	o,öl
C	28,2	17,1	11,6o	o,113	8,75
D	43,1	31,4	15.O5	o,566	18,4o

In der Tabelle II sind die Eigenschaften der fertiggestellten Fasern aufgeführt. Auch hier sind unter A die Eigenschaften der erfindungsgenäB, unter B der nur in Heißwasser und unter C der nur in Dampf ^erstreckten Fasern angegeben. Man erkennt, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine deutliche Erhöhung der textlien Werte bringt.

FaaereJgenschaften Tabelle II

Einseltiter S-Gehalt Festigkeit Bruchdehnung Schlingenden % RkB > % festigkeit

kond. nass kond. nass Rkm

A	1	,21	o,	oo5	47	,8	36	.7	7	,8	7	,9	9	,2
B ,	1	,37	o.	o3	39	,2	28	,7	Io	,7	11	,5	7	,6
C	1	.31	o,	oo8	42	,1	31	,9	11	,2	11	,6	7	,8

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Claims

H9A725 PATjN TANüPAJCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Fäden oder Fasern aus regenerierter Cellulose unter Verwendung eines Formaldehyd enthaltenden Fällbades, dadurch gekennzeichnet, daß die koagulierten Fäden nacheinander in Wasserdampf von 95 bis Ho ° und Heißwasser von 7o bis 95 ° um 3©o bis 5οολ ihrer ursprünglichen Länge verstreckt werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die koagulierten Fäden von der Dämpfstrecke unmittelbar in das Heißwasserbad geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden durch Koagulation einer ungereiften Viskose mit einem Cellulosegehalt von 4 bis 7« insbesondere 4,5 bis 5»5%» einem Alkalifakto» νοηΐ,ο bis 1»4, insbesondere 1.25 - 1*35 und einem Gammawert größer als 7o« insbesondere größer als 8o in einem kalten, vorzugsweise Temperaturen von 25 bis 27 ⁰C aufweisenden, schwermetallsalzfreien, 6o bis 9o» insbesondere 68 bis 72 g Schwefelsäure pro Liter, 5 bis 15» insbesondere bis 13 g Formaldehyd pro Liter und loo bis 15o, insbesondere 13o bis 14o g Natriumsulfat pro Liter enthaltenden Spinnbad hergestellt werden·

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Wasserdampf beschicktes, aus einem gegen Säure, Formaldehyd und Temperaturen bis Ho ° beständigen Material bestehendes Rohr zwischen Obergalette und Ueißwasserbad angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfrohr senkrecht zwischen Obergalette und Heißwasserbad angeordnet ist.

ο 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 ader 5t dadurch gekennzeichnet, daß das untere üxde des Dampfrohres in das Heißwasserbad ein-^ω taucht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn- ^ zeichnet, daß im Heißwasserbad eine nicht angetriebene Umlenkte einrichtung fir den Faden angebracht ist.

BAD ORIGINAL

Le e rs e i t e