DE1494762B1

DE1494762B1 - Process for the production of crimped viscose staple fibers with a flat cross-section

Info

Publication number: DE1494762B1
Application number: DE19651494762
Authority: DE
Inventors: Wilfried Hannes; Bruening Dipl-Chem Dr Helmut; Kartein Dipl-Chem Dr Lothar; Barthel Dipl-Chem Peter
Original assignee: SCHWARZA CHEMIEFASER
Current assignee: SCHWARZA CHEMIEFASER
Priority date: 1965-02-02
Filing date: 1965-02-02
Publication date: 1970-04-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Viskosestapelfasem mit flachem Querschnitt unter Anwendung hoher Spinngeschwindigkeiten und Verwendung von schlitzförmigen Spinndüsenöffnungen durch Verspinnen der Viskose in wäßrige Fällbäder sowie Verstreckung und Nachbehandlung des gebildeten Fadenkabels.The invention relates to a method for producing crimped Viscose staple fibers with a flat cross-section using high spinning speeds and using slit-shaped spinneret openings by spinning the viscose in aqueous precipitation baths as well as drawing and aftertreatment of the tow formed.

Besonderer Wert wird dabei auf die Ausbildung einer guten Kräuselung gelegt, die neben dem durch die flache Ouerschnittsform bedingten Effektcharakter der Faser zur Erfüllung bestimmter für die Verarbeitung erforderlicher Forderungen von großer Bedeutung ist.Particular importance is attached to the formation of a good crimp placed, in addition to the effect character caused by the flat shape of the cross-section of the fiber to meet certain requirements necessary for processing is of great importance.

Die Möglichkeit der Ouerschnittsbeeinflussung, die bei Synthesefasern z. B. durch entsprechende Formgebung der Düsenöffnungen relativ leicht ist, stößt bei Regeneratcellulosefasem auf erhebliche Schwierigkeiten, da durch Ouerschrumpfung während des Regenerierungsvorganges eine starke nachträgliche Querschnittsbeeinflussung eintritt.The possibility of influencing the cross section, which is the case with synthetic fibers z. B. is relatively easy by appropriate shaping of the nozzle openings, bumps In the case of regenerated cellulose fibers, there are considerable difficulties due to over-shrinkage a strong subsequent cross-sectional influence during the regeneration process entry.

Aus diesem Grunde wählt man in der Praxis Formen der Düsenbohrungen, die extrem von der runden Bohrung abweichen, z. B. einfache Schlitze mit einem Verhältnis von Schlitzbreite zu Schlitzlänge von mindestens 1 : 10. Auch hierbei ist, um ein nachträgliches Verlaufen des aus der Düsenöffnung austretenden flachen Viskosestrahles zu vermeiden und die flache Querschnittsform zu erhalten, die Anwendung sehr schnell reagierender Fällbäder erforderlich.For this reason, one chooses shapes of the nozzle bores that deviate extremely from the round bore, z. B. simple slots with a ratio of slit width to slit length of at least 1: 10, in order to avoid a subsequent running of the emerging from the nozzle opening flat Viskosestrahles and to maintain the flat cross-sectional shape, the use of very fast reacting precipitation baths is also in this case, are required.

Es ist bekannt, hierfür Fällbäder einzusetzen, deren Säuregehalt größer als 140 gll ist und deren Na.,SO.-Gehalt zwischen 200 und 300 g,/l liegt bzw. deren Natriumsulfat-Schwefelsäure-Verhältnis kleiner als 2,1 ist. Eine Anwendung von ZnS04 erfolgt wegen der zersetzungsverzögernden Wirkung hierbei nicht. Gekräuselte Fasern lassen sich auf diese Weise nicht herstellen.It is known to use precipitation baths for this purpose whose acid content is greater than 140 g / l and whose Na, SO content is between 200 and 300 g / l or whose sodium sulfate / sulfuric acid ratio is less than 2.1. ZnS04 is not used because of its retarding effect. Curled fibers cannot be made in this way.

Andererseits ist es bekannt, durch Verspinnen von Viskose mittels Düsenplatten mit runden Bohrungen in schwefelsaure Fällbäder erhaltene Regeneratcellulosefaser durch das Einhalten bestimmter Bedingungen mit einer sehr beständigen, die Weiterverarbeitung erleichternden Kräuselung zu versehen. Die entscheidenden Faktoren hierfür sind neben dem Spinnbad, dessen Zusammensetzung 80 bis 90 g71 H2S04 und 310 bis 320 g/1 NalS04 (das entspricht einem Natriumsulfat-Schwefelsäure-Verhältnis von 3,44 bis 4,0) betragen soll, die Anwendung von nur wenig gereifter Viskose mit einem Reifegrad von 50 bis 60 NZ, Unter diesen Spinnbedingungen lassen sich jedoch selbst bei Verwendung schlitzförmiger Düsenöffnungen keine Fasern mit flachem Querschnitt herstellen.On the other hand, it is known to provide regenerated cellulose fiber obtained by spinning viscose by means of nozzle plates with round bores in sulfuric acid precipitation baths by observing certain conditions with a very permanent crimp which facilitates further processing. The decisive factors for this are, in addition to the spinning bath, whose composition should be 80 to 90 g71 H2S04 and 310 to 320 g / 1 NalS04 (this corresponds to a sodium sulfate-sulfuric acid ratio of 3.44 to 4.0), the use of only a little Ripened viscose with a degree of ripeness of 50 to 60 NZ. Under these spinning conditions, however, no fibers with a flat cross section can be produced even when using slot-shaped nozzle openings.

Die B--dingungen zur Herstellung einer gekräuselten Viskosefaser sind somit den Bedingungen für das Erspinnen von flachen, bandförmigen Viskosefasem in vielen Punkten entgegengesetzt. Erwartungsgemäß sind auch die nach den bekannten Verfahren hergestellten Viskose-»Flachfasern« vollkommen schlicht und ungekräuselt. Dies hat schlechte Verarbeitungseigenschaften, vor allem hohe Materialverluste beim Verspinnen durch ungenügende Haftung der Effektfasem im Garnverband, zur Folge. Die unmittelbare Anwendung der für die Herstellung von gekräuselter Viskosefaser angeführten Bedingungen auf das Spinnen der Effektfasern hat andererseits infolge der milden Wirkung des Kräuselfaser-Fällbades ein »Zusammenlaufen« der aus der Schlitzdüse austretenden Viskose zur Folge, wodurch die flache Ouerschnittsform und damit der Effektcharakter verlorengehen würde.The conditions for making a crimped viscose fiber are thus the conditions for spinning flat, ribbon-shaped viscose fibers in opposed to many points. As expected, those after the known ones are also Viscose "flat fibers" produced by the process, completely plain and uncrimped. This has poor processing properties, especially high material losses during Spinning due to insufficient adhesion of the effect fibers in the yarn structure. The direct application of the for the production of crimped viscose fiber On the other hand, the stated conditions on the spinning of the effect fibers have as a result the mild effect of the crimped fiber precipitation bath causes the "confluence" of the slit nozzle escaping viscose result, which creates the flat cross-section shape and thus the Effect character would be lost.

Es ist zwar auch bekannt, aus normalen runden Spinndüsenöffnungen in ein Spinnbad mit einem Schwefelsäuregehalt von höchstens 110 g/1 zu spinnen, d. h. unter Fällbedingungen, die teilweise zwischen denen für die Erspinnung von Flachfasern und denen für die Herstellung von Kräuselfasern liegen. Unter diesen Bedingungen werden jedoch weder Kräuselfasern noch solche mit flachem Querschnitt erhalten. Das zeigt, daß die Ergebnisse von mehreren Faktoren abhängen und eine einfache Kombination bestimmter Spinnbedingungen nicht möglich ist.It is also known to spin from normal round spinneret orifices into a spinning bath with a sulfuric acid content of at most 110 g / l, i.e. H. under precipitation conditions that are partly between those for the spinning of flat fibers and those for the production of crimped fibers. However, under these conditions, neither crimped fibers nor those having a flat cross section are obtained. This shows that the results depend on several factors and a simple combination of certain spinning conditions is not possible.

Es ist weiterhin auch bekannt, ein ersponnenes Fadenkabel zwischen Galetten zu verstrecken und anschließend einer Nachbehandlung zu unterwerfen.It is also known to have a spun thread cord between Stretching godets and then subjecting them to an after-treatment.

Die Erfindung hat den Zweck, die geschilderten Mängel zu beseitigen und ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung flacher, gekräuselter Viskosestapelfasem zu ermöglichen.The invention has the purpose of eliminating the deficiencies outlined and an economical method of making flat, crimped viscose staple fibers to enable.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung gekräuselter Cellulose-Regeneratstapelfasem mit flachem Querschnitt durch Verspinnung unter Anwendung hoher Spinngeschwindigkeiten und Verwendung von Schlitzdüsenöffnungen durch Wahl und Einhaltung geeigneter Bedingungen in bezug auf Viskosespinngut, Fällbadzusammensetzung sowie Verstreckung und Nachbehandlung.The object of the invention is to produce crimped regenerated cellulose staple fibers with a flat cross-section by spinning using high spinning speeds and use of slot nozzle openings by choosing and maintaining suitable conditions with regard to viscose spun material, precipitation bath composition as well as drawing and aftertreatment.

Erfindungsgemäß wird eine Viskose mit einer Spinnreife von 25 bis 50 NZ, (Neue-Zahl-Methode mit 5%iger Ammoniumchloridlösung) in ein Fällbad mit einem Zinksulfatgehalt von mindestens 2 gll, bei einem Schwefelsäuregehalt von 100 bis 130 g/1 und einem hierauf bezogenen 2,5- bis 3,5fachen Natriumsulfatgehalt, gesponnen, und die vereinigten Fadenstränge werden in einem heißen, schwach schwefelsäurehaltigen Bad entweder direkt um 5 bis 35 % verstreckt oder zuerst an der Luft um 5 bis 20% verstreckt und anschließend mit heißem Wasser bei einer Temperatur von mindestens 70"C sparinungslos behandelt.According to the invention, a viscose with a spinning maturity of 25 to 50 NZ (New Number method with 5% ammonium chloride solution) is placed in a precipitation bath with a zinc sulfate content of at least 2 gll, with a sulfuric acid content of 100 to 130 g / 1 and a related 2.5 to 3.5 times the sodium sulfate content, spun, and the combined strands of thread are either directly stretched by 5 to 35 % in a hot, weakly sulfuric acid bath or first stretched in the air by 5 to 20% and then with hot water at a Treated at a temperature of at least 70 "C without saving.

Die Erzeugung der gekräuselten Flachfaser kann auf den üblichen bekannten Zellwollespinnmaschinen erfolgen, wobei es möglich ist, sowohl Spinnmaschinen mit Galettenverstreckung wie auch solche mit entsprechend angeordneten Bremsfadenführern zu verwenden. Als günstig hat sich dabei die Einstellung eines Verzuges um oder wenig über 1 erwiesen. Bei Verwendung von Spinnmaschinen mit Fadenführern wird ein geeigneter Verzug erreicht, wenn der Fadenstrang einer Spinndüsenplatte nach dem Verlassen des Spinnbades jeweils 2 bis 3mal derart abgeknickt wird, daß die Summe der bei den einzelnen Abknickungen entstehenden Winkel jeweils maximal 90' beträgt. Dadurch wird zugleich bei einer zur Erzielung einer dauerhaften Strukturkräuselung geeigneten Bremsung noch genügend Fällbad mitverschleppt, um eine ausreichende Nachreaktion auf dem Wege zum Nachzersetzungsbad zu bewirken, die für einen verklebungsfreien Fadenlauf bei den erfindungsgemäßen Verfahren wichtig ist.The crimped flat fibers can be produced on the customary known rayon spinning machines, it being possible to use spinning machines with godet stretching as well as those with appropriately arranged brake thread guides. Setting a delay of or just over 1 has proven to be beneficial. When using spinning machines with thread guides, a suitable delay is achieved if the thread strand of a spinneret plate is bent 2 to 3 times after leaving the spinning bath in such a way that the sum of the angles resulting from the individual bends is a maximum of 90 ' . As a result, at the same time, when braking is suitable to achieve permanent structure crimping, sufficient precipitation bath is also carried along in order to bring about a sufficient post-reaction on the way to the post-decomposition bath, which is important for a stick-free thread run in the method according to the invention.

Das aus den Fadensträngen mehrerer Spinndüsenplatten zusammengefaßte Fadenkabel wird einem gemeinsamen Abzugsorgan zugeführt und kann in einem schwach schwefelsäurehaltigen Heißwasserbad, das durch mitverschlepptes Fällbad auf einer Konzentration von vorzugsweise 5 bis 20 g/1 Schwefelsäure gehalten wird, um 5 bis 35 % verstreckt werden. Die Temperatur dieses Bades soll 70 bis 100' C betragen.The tow made from the strands of several spinneret plates is fed to a common take-off device and can be stretched by 5 to 35 % in a hot water bath containing weak sulfuric acid, which is kept at a concentration of preferably 5 to 20 g / l sulfuric acid by a co-entrained precipitation bath. The temperature of this bath should be 70 to 100 ° C.

Weitaehende analoge Ergebnisse werden bei einer c> el Verstreckung an der Luft um 5 bis 200../o erzielt, wenn das Fadenkabel nach beendeter Luftverstrekkung im spannungslosen Zustand wie oben mit einem Heißwasserbad von mindestens 70'C behandelt bzw. das luftverstreckte Kabel geschnitten und in Hockenform einem solchen Zersetzungsbad zugeführt wird.Far-reaching analogous results are achieved with c> el stretching in the air by 5 to 200 ../ o, if the thread cable is treated with a hot water bath of at least 70 ° C or the air-stretched cable is cut and cut and the air-stretched cable is in the tension-free state after the end of air stretching as above is fed to such a decomposition bath in crouching form.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann man dabei von in der Stapelfaserindustrie allgemein angewandten Viskosen mit der üblichen Zusammensetzung von 5 bis 7 0 '.!o, Natriumhydroxyd, 7 bis 9% Ceflulose und 30 bis 400;'o Schwefelkohlenstoff ausgehen. Der, nach der im Beispiel 1 erläuterten Methode, bestimmte Reifegrad der Viskose soll bei NZ 5 25 bis 50 liegen, wobei die Verarbeitung stärker gereifter Viskosen glattere Querschnittsformen ergibt, während beim Verspinnen von Viskosen, die weniger gereift sind, eine günstic",ere Kräuselung erhalten wird.In the inventive process, can range from in the staple fiber industry generally applied viscoses having the usual composition 5-7 0 'o, sodium hydroxide, 7 to 9% Ceflulose and 30 to 400;.!' O carbon disulfide out. The degree of ripeness of the viscose determined by the method explained in Example 1 should be NZ 5 25 to 50 , the processing of more ripened viscose producing smoother cross-sectional shapes, while when spinning viscose that are less ripened, a more favorable crimp is obtained.

Die Spinnbäder müssen einen Zinksulfatgehalt von mindestens 2 g/1 enthalten. Die besten Einkräuselungen bei gleichzeitig noch einwandfrei ausgebildeten flachen Querschnitten werden jedoch bei 5 bis 10 gil ZnS04 erreicht.The spinning baths must have a zinc sulphate content of at least 2 g / l. The best crimps and at the same time perfectly formed flat cross-sections are achieved with 5 to 10 gil ZnS04.

Als besonders vorteilhaft hat sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erwiesen, daß der gewünschte Effekt auch bei Anwendung hoher Spinngeschwindigkeiten voll erreicht wird, so daß die Erzeugung dieser Spezialfaser ohne Kapazitätseinschränkung möglich ist. Das Fadenkabel kann mit den üblichen Schneidmaschinen geschnitten und auf Rastentraufen oder anderen Nachbehandlungsaggregaten gewaschen und entschwefelt werden.The method according to the invention has proven to be particularly advantageous proved that the desired effect even when using high spinning speeds is fully achieved, so that the production of this special fiber without capacity restriction is possible. The thread cable can be cut with the usual cutting machines and washed and desulphurised on grid eaves or other post-treatment units will.

Die erfindungsgemäß hergestellten flachen Stapelfasem besitzen gute Kräuseleigenschaften und lassen sich ausgezeichnet verarbeiten.The flat staple fibers produced according to the invention have good ones Crimping properties and can be processed excellently.

Es muß auf jeden Fall als überraschend angesehen werden, daß die vorgeschlagenen Spinnbedingungen bei Verwendung von schlitzförinigen Spinndüsenöffnungen einen gekräuselten Faden ergeben. Diese Bedingungen sind bisher nicht bekannt und auch nicht als naheliegend anzusehen. Die genannten Spinnparameter, wie das Spinnen bei tiefer Reife, bei hoher Säurekonzentration und eine Fahrweise ohne Fadenbremsung und ohne Galetten in der Spinnmaschine sind den üblichen Bedingungen für Kräuselfasem direkt entgegengesetzt. Zum anderen stellen die Anwendung von zinksulfathaltigen Bädern, die besondere Form der Fadenführung in der Maschine sowie die Nachverstreckung technologische Merkmale dar, die für das Spinnen von Fasern mit flachem Querschnitt bisher nicht bekannt waren.In any case, it must be regarded as surprising that the proposed Spinning conditions when using slit-shaped spinneret orifices a crimped one Thread surrender. These conditions are not yet known and are not considered to be obvious to watch. The spinning parameters mentioned, such as spinning at low ripeness, at high ripeness Acid concentration and a driving style without yarn braking and without godets in the Spinning machines are directly opposite to the usual conditions for crimped fibers. On the other hand, the use of baths containing zinc sulphate represent the special shape the thread guide in the machine as well as the post-drawing technological features represent, previously unknown for the spinning of fibers with a flat cross-section was.

Beispiel 1 Eine Viskose mit 7,6 1/o Cellulose, 5,6 % Natriumhydroxyd, 38 % Schwefelkohlenstoff und einer Spinnreife von 40 NZ , wird mit einer Fördermenge von 2550 ml/Min. durch eine Düsenplatte mit 1800 Schlitzen (Schlitzquerschnitt 0,6 - 0,06 mm) in ein wäßriges Fällbad folgender Zusammensetzung gedrückt-130 g/1 Schwefelsäure, 380 g/1 Natriumsulfat, 4 g/1 Zinksulfat. Die Spinnreife der Viskose wird dabei nach der Neue-Zahl-Methode mit 511/oiger Ammoniumchloridlösung ermittelt (NZ..). Diese Methode wird folgendermaßen durchgeführt: In ein starkwandiges Becherglas (Höhe 9 cm, Durchmesser 4,5 cm) werden 10 g Viskose eingewogen und mit 20 ml einer 180/0igen Harnstofflösung verdünnt. Unter laufendem Umrühren wird aus einer Bürette eine 101/oige Ammoniumchloridlösung zugegeben. Die Tropfgeschwindigkeit soll etwa ein Tropfen je Sekunde betragen. Der Endpunkt dieser Titration ist durch die infolge Koagulation einsetzende Trübung der Viskose gegeben. Die Trübung kann festgestellt werden, indem man, vor allem gegen Ende der Bestimmung, in kürzeren Zeitabständen etwas Viskose an der Wandung des Gefäßes herablaufen läßt und gegen eine beleuchtete Fläche betrachtet. Die bis zur beginnenden Viskosetrübung verbrauchten Milliliter Ammoniumchloridlösung mit 2 multipliziert ergeben den Reifegrad NZ 5 der Viskose. EXAMPLE 1 A viscose with 7.6 1 / o cellulose, 5.6 % sodium hydroxide, 38 % carbon disulfide and a spinning maturity of 40 NZ , with a delivery rate of 2550 ml / min. pressed-130 in an aqueous precipitation bath of the following composition g / 1 sulfuric acid, 380 g / 1 of sodium sulfate, 4 g / 1 zinc sulfate - through a nozzle plate with 1,800 slots (0.06 mm slot cross-section 0.6). The readiness for spinning of the viscose is determined by the New Number method with 511% ammonium chloride solution (NZ ..). This method is carried out as follows: 10 g of viscose are weighed into a thick-walled beaker (height 9 cm, diameter 4.5 cm) and diluted with 20 ml of a 180/0 urea solution. A 101% ammonium chloride solution is added from a burette while stirring continuously. The dripping speed should be about one drop per second. The end point of this titration is given by the opacity of the viscose that occurs as a result of coagulation. The turbidity can be determined by allowing some viscose to run down the wall of the vessel at shorter intervals, especially towards the end of the determination, and looking at it against an illuminated surface. The milliliters of ammonium chloride solution used up to the beginning of the viscose cloudiness, multiplied by 2, result in the degree of ripeness NZ 5 of the viscose.

Das nach Zusammenfassung der Fadenstränge der einzelnen Spinndüsenplatten resultierende Fadenkabel wird in einem Heißwasserbad, das 15 gil Schwefelsäure enthält, bei einer Temperatur von 85' C um 25% verstreckt, zu 60 mm langen Fasern geschnitten und in Flockenform nachbehandelt.The filament tow resulting after combining the strands of the individual spinneret plates is stretched by 25% in a hot water bath containing 15 g of sulfuric acid at a temperature of 85 ° C., cut into 60 mm long fibers and treated in flake form.

Die ersponnenen Fasern besitzen einen Titer von 16 den und eine Reißlänge von 13,5 Reißkilometern (Rkm) bei einer Dehnung von 2811/o. Ihre Einkräuselung nach W a g n e r beträgt 14,7 11/o, ihr Querschnitt ist flach. Es lassen sich damit bei Rein- und Mischverarbeitung bestimmte modische Effekte sehr gut erreichen. Beispiel 2 Eine Viskose mit der im Beispiel 1 genannten Zusammensetzung und Spinnreife wird bei einer Fördermenge von 2100 mli'Min. durch eine Düsenplatte mit 2100 Schlitzen (Schlitzquerschnitt 0,6 - 0,06 mm) in ein wäßriges Fällbad folgender Zusammensetzung gedrückt: 115 g/l. Schwefelsäure, 350 g/1 Natriumsulfat, 6,5 g/1 Zinksulfat. Das resultierende Fadenkabel wird an der Luft um 15% verstreckt, in einem Heißwasserbad bei 951 C spannungslos nachzersetzt, geschnitten und in Flockeriforrn nachbehandelt. Die Faserwerte entsprechen den im Beispiel 1 genannten. The spun fibers have a titer of 16 denier and a tear length of 13.5 tear kilometers (Rkm) with an elongation of 2811 / o. Their crimping to a W g ner is 14.7 11 / o, its cross section is flat. Certain fashionable effects can thus be achieved very well with pure and mixed processing. EXAMPLE 2 A viscose with the composition mentioned in Example 1 and is ready for spinning at a delivery rate of 2100 ml / min. pressed into an aqueous precipitation bath having the following composition - through a die plate 2100 slots (0.06 mm slot cross-section 0.6): 115 g / l. Sulfuric acid, 350 g / 1 sodium sulfate, 6.5 g / 1 zinc sulfate. The resulting tow is stretched by 15% in the air, decomposed without tension in a hot water bath at 951 ° C., cut and treated in flockeriform. The fiber values correspond to those mentioned in Example 1 .

Claims

Claims: 1. A process for the production of crimped viscose staple fibers with a flat cross section using high spinning speeds and the use of slot-shaped spinneret openings by spinning viscose in aqueous precipitation baths, stretching and post-treatment of the tow formed, d a - characterized in that one is a viscose with a spinning maturity from 25 to 50 NZ5 (Neue-Zahl method with 50% ammonium chloride solution) in a precipitation bath with a zinc sulfate content of at least 2 g / l, with a sulfuric acid content of 100 to 130 gll and a related 2.5 to 3.5 times Sodium sulfate content spins and the combined strands in a hot, weakly sulfuric acid bath either directly stretched by 5 to 35% or first stretched in air by 5 to 2011 / o and then treated with hot water at a temperature of at least 70 ° C without tension.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sum of the kink angle applied to adjust the delay in the thread braking by means of thread guides is set for each thread strand of a spinneret plate to a maximum of 90 ' . 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a sulfuric acid bath in which the stretching is carried out with 5 to 20 -1 H., SO4 at a temperature of 70 to 1001 C is used.