DE2034012C3 - Verfahren zur Herstellung von Fäden mit hohem NaBmodul aus regenerierter Cellulose - Google Patents

Description

In dem Patent 19 46 998 Is! ein Verfahren zur Herstellung von Fäden mit hohem Naßmodul aus regenerierter Cellulose durch Spinnen einer Viskose mit einem Gehalt von 5-7% Cellulose, 5-7% Ätznatron sowie, jeweils bezogen auf Cellulose, 36-40% Schwefelkohlenstoff und 1-4% eines der Viskose erst kurz vor dem Verspinnen zugegebenen Modifizierungsmittels in ein Spinnbad, welches Natriumsulfat, 40—60 g/l Zinksulfat sowie eine geringfügig über dem Punkt, ab welchem ein klunkerfreies Spinnen ^₅ möglich ist, liegende Schwefelsäurekonzentration von etwa 7% enthält, Abziehen der koagulieren Fäden und Strecken der Fäden um mindestens 100% in einem bei einer Temperatur von 85-95°C genaltenen Streckbad beschrieben, wobei man eine Viskose mit einem Spinngammawert von 50—68 und einer Spinnviskosität von 50—120 Kugelfallselkunden verwendet, zu deren Herstellung von einem Zellstoff mit einem a-Cellulosegehalt von weniger als 95% ausgegangen werden kann, man die Viskose unter Verwendung von Viellochdüsen mit mehr als 30 000 Spinnlöchern pro Düseneinheiit verspinnen kann und man ein Spinnbad mit einer Natriumsulfatkonzentration von 60—110 g/l und einer Temperatur von 36—45°C verwendet

Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent werden gute technologische Fasereigenschaften erreicht, wobei die Kennwerte etwa in folgende- Größenordnung liegen: Reißfestigkeit kond. 4,6-5,Op/ den, Reißfestigkeit naß 2,8—3,1 p/den, Reißdehnung kond. 11 —13%, Reißdehnung naß 13-15%, Naßmodul 13—15 p/den, Schiingenfestigkeit 2,0—2,2 p/den. Bei dem Verfahren nach dem Stammpatent treten auch keine nennenswerten, qualitätsmindernden Spinnfehler auf, wie z. B. Verldebungen von Einzelfasern, Viskosebatzen oder Langfasern als Folge von Fadenrissen während der Verstreckung. Das Fasermaterial ist deshalb zum Spinnen feiner Garne gut geeignet.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach der Hauptpatentanmeldung und hat insbesondere zum Ziel, die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses zu erhöhen und die Fasereigenschaften weiter zu verbessern. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen):

a) daß ein Streckbad mit den gleichen Komponenten, wie im Spinnbad enthalten, verwendet wird, wobei die Konzentration dieser Komponenten im Streckbad der ihrem Ein- und Ausschleppen durch das Spinnkabel sich ergebenden Gleichgewichtskonzentration entspricht;

b) daß eine hemicellulosehaltige Viskose verwendet wird, wobei zum Lösen des Xanthogenates hemicellulosehaltige Natronlauge verwendet wird, in einem Maß, daß die Menge der Hemicellulose in der regenerierten und getrockneten Faser höchstens 10% beträgt;

c) daß ein Spinnbad mit einem Gehalt von 1 —4 g/l Formaldehyd verwendet wird.

Duich das Ein- und Ausschleppen von Spinnbadkomponenten in und aus dem Streckbad über das Spinnkabel, welches bei seinem Eintritt in das Streckbad einen höheren Quallungszustand hat als beim Verlassen desselben, kommt es, wenn verdünnte Schwefelsäure oder eine sehr verdünnte Spinnbadlösung ursprünglich vorgelegt wurde, allmählich zu einer Anreicherung der Spinnbadkomponenten im Streckbad. Im Gegensatz zu den in der Literatur enthaltenen Empfehlungen, daß das Streckbad weitgehend verdünnt sein soll, liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß sich der - ohne zusätzliche Maßnahmen — im Streckbad von selbst einstellende Gleichgewichtszustand der Spinnkomponenten belassen werden kenn, ohne daß die Fasereigenschaften verschlechtert werden bzw. andere Nachteile auftreten. Bei dem sich einstellenden Gleichgewichtszustand beträgt erfindungsgemäß die Schwefelsäurekonzentration 15—35 g/l, während die Konzentrationen des eingeschleppten Natrium- und Zinksulfates höher als die entsprechenden Konzentrationen des Spinnbades sind. Eine solche Gleichgewichtsfahrweise ist vom Standpunkt einer wirtschaftlichen Rückgewinnung der

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Spinnbadkomponenten aus dem Streckbad sehr vorteilhaft.

Die zweite erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme, die vor allem auf eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses abzielt, beruht auf der Erkenntnis, das es nicht notwendig ist, als Ausgangsmaterial für die Viskoseherstellung hochreine Cellulosen zu verwenden. Während viele, zum Stand dei Technik gehörende Vorschläge Ausgangsstoffe mit einem Reinheitsgrad von mindestens 95% Alphaceilulose vorschreiben, wurde schon beim Verfahren nach dem Stammpatent die Erfahrung gemacht, daß der Alphacellulosegehak weniger als 95% betragen kann. Nun wurde gefunden, daß bei der erfindungsgemäßen Weiterbildung des Verfahrens nach dem Stammpatent auch hemicellulosehaltige Viskose mit Vorteil eingesetzt werden kann, wobei die zum Lösen des Xanthogenates verwendete Natronlauge, mit der sonst als Abfallprodukt geltenden Hemicellulose versetzt werden kann; es kommt beim Spinnen und Regenerieren zu einem Einbau der Hemicellulose in die Faser; diese kann bis zu 10% Hemicellulose enthalten, ohne daß ihr Charakter als Hochmodulfaser beeinträchtigt wird.

Die dritte Modifikation des Verfahrens nach dem Hauptpatent, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist ein Zusatz von relativ geringen Formaldehydmengen zum Spinnbad. Dadurch wird eine merkliche Erhöhung des Naßmoduls ohne Verschlechterung der übrigen Faserdaten bewirkt Die Formaldehydkonzentration im Spinnbad soll 1,0—4,0 g/l, vorzugsweise 2,0—3,0 g/l betragen. Bei einem Zusatz von 3,0 g/l Formaldehyd zum Spinnbad wird unter Konstanthaltung aller übrigen Spinnbediugungen der Naßmodul von durchschnittlich 14,0 p/den auf durchschnittlich 18,0 p/den erhöht. Eine Ausflockung von Reaktionsprodukten des Formaldehyds mit Schwefelwasserstoff, ein Nachteil, der beim Formaldehydspinnen oft beobachtet wurde, tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht ein, weil die verwendeten Formaldehydmengen sehr gering sind im Vergleich zu den in der Literatur beschriebenen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:

Die textilohysikalischen Eigenschaften, die als Qualitätsmerkmaie verwendet werden, sind die Reißfestigkeit, die Reißdehnung der Fasern im konditionierten und nassen Zustand, der Naßmodul und die Schiingenfestigkeit. Der Naßmodul wurde nachfolgender Formel berechnet:

NM =

P Td

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(P = Zugkraft bei 5% Dehnung, Td = Titer in den). Die Schiingenfestigkeit wurde auf den einfachen Titer bezogen.

Beispiel 1

Viskosezellstcff mit 93% Alphacellulose wurde mit Maischlauge, welche 240 g/l Ätznatron enthielt, bei 35° C unter Umrühren alkalisiert. Die Zugabe des Zellstoffes und die Entnahme der Maische über eine Pumpe erfolgte kontinuierlich. Die Maische wurde zu einem Alkalicellulosevlies mit 33% Cellulose und mit 17% Ätznatron abgepreßt. Das Alkalicellulosevlies wurde zerfasert. Die Alkalicellulose wurde bei einer TemDeratur von 3O⁰C abgebaut, so daß die Kupferviskosität der Cellulose vor der Sulfidierung 160 mp betrug. Durch Zugabe von 38% CSa bezogen auf Cellulose, wurde unter Umwälzen des Gutes in einer Simplex-Maschine bei 28°C 2 Stunden lang sulfjdiert

S Das Xanthogenat wurde mit einer verdünnten Ätznatronlösung zu einer Viskose mit 6% Cellulose, 6% NaOH und 36% CS₂, bezogen auf Cellulose, gelöst Die Viskose wurde zweimal filtriert und entlüftet Der Viskose wurden 3%, bezogen auf Cellulose, eines eine

ίο Mantelstruktur bewirkenden Modifizierungsmittels zudosiert Die Viskose wurde auf einen Spinngammawert 57 nachgereift Die Viskosität betrug während des Verspinnens 80 Kugelfallsekunden. Die Viskose wurde in ein Spinnbad mit folgender Zusammensetzung

gesponnen: 67 g/l H₂SO₄, 80 g/l Na₂SO₄, 55 g/l ZnSO₄. Die Spinnbadtemperatur betrug 40⁰C. Der koagulierte und teilweise regenerierte plastische Fadenstrang wurde über eine Galette in ein Zweitbad, welches die Spinnbadkomponenten in der sog. Gleichgewichtskon-

zentration, das ist ca. 30 g/l H₂SO₄,100 g/l Na₂SO₄ und 60 g/l ZnSO₄, enthielt und dessen Temperatur 95° C war, geführt und dort zwischen der ersten Galette und einer zweiten Galette um 127% verstreckt Der Endabzug betrug 27 m/min. Das Spinnkabel wurde zu Stapeln von 40 mm Länge geschnitten, welche in verdünnter Schwefelsäure vollständig regeneriert, hierauf mit Heißwasser säurefrei gewaschen, mit verdünnter Natronlauge entschwefelt, abermals ausgewaschen, mit verdünnter Natriumhypochloritlösung gebleicht, abermais ausgewaschen, aviviert, abgepreßt und getrocknet wurden.

Textile Daten: Reißfestigkeit kond. 4,6 p/den, Reißfestigkeit naß 2,8 p/den, Reißdehnung kond. 13%, Reißdehnung naß 15%, Naßmodul 14,5 p/den, Schlin-

js genfestigkeit 2,0 p/den.

Beispiel 2

Die ViskosehersteUung, der Spinnprozeß und die Nachbehandlung wurden analog wie im Beispiel 1 vorgenommen, jedoch wurde zum Lösen des Cellulose-

xantbogenates eine Löselauge verwendet, die 3G g/l

Hemicellulose enthielt Der Hemicelluloseanteil in der regenerierten und getrockneten Faser betrug 10%.

Textile Daten: Reißfestigkeit kond. 4,3 p/den, Reißfe-

stigkeit naß 2,4 p/den, Reißdehnung kond. 12,5%, Reißdehnung naß 14%, Naßmodul 13,5 p/den, Schlingenfestigkeit 1,9 p/den.

Beispiel 3

Die Viskoseherstellung, der Spinnprozeß und die

Nachbehandlung wurden analog wie im Beispiel 1 vorgenommen, jedoch enthielt das Spinnbad zusätzlich 3,0 g/l Formaldehyd.

Textile Daten: Reißfestigkeit kond. 4,6 p/den, Reißfestigkeit naß 2,9 p/den, Reißdehnung kond. 11%, Reißdehnung naß 12%, Naßmodul 17,8 p/den, Schlingenfestigkeit 2,1 p/den.

Beispiel 4

G₀ Die ViskosehersteUung, der Spinnprozeß und die

Nachbehandlung wurden analog wie im Beispiel 1 vorgenommen, jedoch enthielt das Spinnbad 27 g/l Zinksulfat und zusätzlich 2,3 g/l Formaldehyd.

Textile Daten: Reißfestigkeit kond. 4,2 p/den, Reißfestigkeit naß 2,7 p/den, Reißdehnung kond. 10,5%, Reißdehnung naß 11,5%, Naßmodul 18,0 p/den, Schlingenfestigkeit 2,0 p/den.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Weitere Ausbildung des Viafahrens zur Hersteilung von Fäden mit hohem Naßmodul aus regenerierter Cellulose nach Patent 19 46 998, bei welchem eine Viskose mit einem Gehalt von 5—7% Cellulose, 5—7% Ätznatron sowie, jeweils bezogen auf Cellulose, 36—40% Schwefelkohlenstoff und 1—4% eines der Viskose erst kurz vor dem Verspinnen zugegebenen Modifizierungsmittels in ein Spinnbad versponnen wird, welches Natriumsulfat, 40—60 g/l Zinksulfat sowie eine geringfügig über dem Punkt, ab welchem ein klunkerfreies Spinnen möglich ist, liegende Schwefelsäurekonzentration von etwa 7% enthält, Abziehen der koagulieren Fäden und Strecken der Fäden um mindestens 100% in einem bei einer Temperatur von 85—95°C gehaltenen Streckbad, wobei man eine Viskose mit einem Spinngammawert von 50—68 und einer Spinnviskosität von 50—120 Kugelfallsekunden verwendet, zu deren Herstellung von einem Zellstoff mit einem a-Cellulosegehalt von weniger als 95% ausgegangen werden kann, die Viskose unter Verwendung von Viellochdüsen mit mehr als 30 000 Spinnlöchern pro Düseneinheit verspinnen kann und man ein Spinnbad mit einer Natriumsulfatkonzentration von 60—110 g/l und einer Temperatur von 36—45°C verwendet, gekennzeichnet durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahme(n):

a) daß man ein Streckbad mit den gleichen Komponenten, wie im Spinnbad enthalten, verwendet, wobei die Konzentration dieser Komponenten im Streckbad der ihrem Ein- und Ausschleppen durch das Spinnkabel sich ergebenden Gleichgewichtskonzentration entspricht;

b) daß man eine hemicellulosehaltigc Viskose verwendet, wobei zum Lösen des Xanthogenates hemicellulosehaltige Natronlauge verwendet wird, in einem Maß, daß die Menge der Hemicellulose in der regenerierten und getrockneten Faser höchstens 10% beträgt;

c) daß man ein Spinnbad mit einem Gehalt von 1 —4 g/l Formaldehyd verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Streckbad verwendet, in dem die Konzentration der Spinnbadkomponenten etwa 30 g/l Schwefelsäure, 100 g/l Natriumsulfat und 60 g/l Zinksulfat beträgt.