DE290131C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 295. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. Mai 1913 ab.

Die Herstellung einer, brauchbaren Spinn-' lösung ist eine der wichtigsten Vorbedingungen zur Herstellung einer guten Kunstseide. Die Natur der zu verwendenden Cellulose und die Art, wie diese in Lösung gebracht wird, spielen eine große Rolle. Gut lösliche Cellulosesorten ergeben leichtspinnbare Verbindungen. Die daraus erhaltenen Kunstseidenfäden weisen jedoch im allgemeinen eine nur ίο geringe Festigkeit auf, während andererseits gerade die am schwersten löslichen Cellulosaarten die haltbarsten Kunstfäden ergeben.

Man erklärt sich dies dadurch, daß man annimmt, das Molekül der schwerlöslichen Cellulosen sei sehr groß, und bei sehr starker Einwirkung der Lösungsmittel trete ein Abbau ein, indem Cellulosen von geringer Molekulargröße entstehen. Der Zellstoff oder die Holzcellulose soll beispielsweise in der Hauptsache aus einer solchen teilweise abgebauten Cellulose bestehen. Er ergibt nach der Verarbeitung zu Kupferpxydammoniak- oder Nitrokunstseide nur Fäden von sehr geringer Haltbarkeit. Andere Pflanzenbestandteile, vor allem das Samenhaar der Baumwollpflanzen, aus denen die verspinnbare Baumwolle besteht, sollen dagegen ein sehr hohes Molekulargewicht aufweisen. Das Cellulosemolekül ist hier sehr groß, so daß nach der Verarbeite tung zu den Kunstseideverbindungen Fäden von ausgezeichneter Haltbarkeit entstehen. Dagegen sind nun aber gerade diese Cellulosearten außerordentlich schwer so in Lösung zu bringen, daß eine gut verspinnbare Lösung entsteht;

Die Kunst bei der Herstellung der Celluloselösungen besteht nun darin, die Cellulose so zu behandeln, daß ihre Spinnverbindung genügend leicht löslich wird, ohne durch ein Zuviel in diesem Bestreben die von der Natür bewirkte Molekularaggregation der Cellulose zu sehr zu beeinträchtigen und dadurch der Festigkeit des aus der Faser zu erhaltenden Fadens zu schaden.

Eine derartig schädliche Aufschließung der Cellulose findet zum Teil schon bei der Vorbehandlung zwecks Reinigung statt. Noch gefährlicher für die Cellulose können Oxydationsmittel oder geringe Mengen von Säuren werden, die von irgendeiner Säurebehandlung, ζ. B. nach dem Bleichen infolge ungenügenden Waschens, in der Faser zurückgeblieben sind. Diese bewirken nämlich beim Trocknen der Cellulose die Bildung von Oxy- und Hydrocellulose, welche die Faser brüchig und zur Herstellung haltbarer künstlicher Fäden ungeeignet machen.

Es hat sich nun die auffallende Erscheinung gezeigt, daß die mit geringen Mengen von Säure, ζ. Β. Schwefelsäure, behandelte Cellulose ihre Eigenschaften nur in vorteilhafter. Weise verändert, wenn man dafür Sorge trägt, daß die Bildung von Oxy- und Hydrocellulose unbedingt vermieden wird. Mit etwa ¹J₁₀₀ bis zu V₅ Prozent Schwefelsäure getränkte und bei niedriger Temperatur getrocknete Baumwolle nimmt z. B. 10 bis 30 Prozent an Festigkeit zu (Dr. W. Zänker und Karl Schnabel, Lehnes Färberzeitung 1913, S. 280), ohne daß es nach den von Schwalbe (Dr. C. Schwalbe, Berichte 40, 1907, S. 1347, 4523) und anderen vorgeschlagenen Methoden

(S. Auflage, ausgegeben am /j. Mär\

möglich ist, Oxy- oder Hydrocellulose auch nur in Spuren nachzuweisen. Erst beim Erhitzen des trocknen, schwefelsäurehaltigen Fasermaterials tritt die Bildung der Oxy- und Hydrocellulose ein, wie Zänker und Schnabel a. a. O. gleichfalls nachwiesen.

Welcher Art die bei der Festigkeitszunahme mit der Cellulose vorgehende Veränderung ist, konnte bisher noch nicht festgestellt werden,

ίο da die Faserstruktur unter dem Mikroskop keinerlei Veränderungen zeigte.

Gerade wie die mercerisierte Baumwolle bei der Herstellung von Viskoselösungen ein besseres Lösungsvermögen zeigt, so ist die mit Säuren oder sauer reagierenden Salzen auf die angegebene Weise behandelte Cellulose nunmehr erheblich leichter löslich. Ein Auseinanderfallen der Molekularaggregate im CeI-lulosemolekül hat bei der Behandlung mit Schwefelsäure trotzdem anscheinend noch nicht stattgefunden, wie sich darin zeigt, daß die erhaltenen Kunstfäden auch bei der guten Löslichkeit der Cellulose eine vorzügliche Festigkeit besitzen.

Eine der Hauptschwierigkeiten der Kunstseidenfabrikation, nämlich eine stets gleiche Viskosität der Spinnlösung und damit eine stets gleiche Fadenqualität zu erhalten, wird durch das neue Verfahren zu einem sehr großen Teile behoben. Durch die angegebene Vorbehandlung wird auch die trotz aller Sorgfalt nicht zu umgehende Ungleichmäßigkeit des natürlichen Ausgangsmaterials ziemlich unschädlich gemacht. In der Verwendung der Chemikalien können Ersparnisse erzielt werden, da man auch mit geringeren Mengen von Chemikalien Lösungen von demselben Gehalt an Cellulose und der gleichen Viskosität zu erzielen vermag.

Es ist noch erwähnenswert, daß man auch ungebleichte Cellulose in der angegebenen Weise behandeln, lösen, und verspinnen und dann erst den fertigen Kunstfaden bleichen kann, weil die Widerstandsfähigkeit des Ma?

terials sehr groß ist.

Beispiel.

Die zur Verarbeitung auf Kunstseide bestimmte Baumwolle wird in der üblichen Weise gebleicht, wobei man strengstens dafür Sorge trägt, daß jede Bildung von Oxy- oder Hydrocellulose vermieden wird, was durch die angegebene Prüfungsmethode von Schwalbe kontrolliert werden kann. Nach dem Bleichen wird gespült und wie üblich mit Schwefelsäure abgesäuert. Hiernach wird mit sehr weichem Wasser, Kondenswasser oder destilliertem Wasser, so lange gespült, bis die Waschflüssigkeit auch nach dem Einengen einer größeren Portion keine saure Reaktion mehr zeigt. Die Baumwollfaser selbst zeigt auch dann noch eine stark saure Reaktion, die man auf die von Zänker und Schnabel (a. a. O.) angegebene Art festzustellen vermag. Sie enthält noch gerade so viel Schwefelsäure, wie nötig ist, um den beschriebenen neuen Effekt zu erzielen. Sie braucht nur noch an . der Luft oder auf andere Art bei niedriger Temperatur getrocknet zu werden und ist danach zur Verarbeitung zu Spinnlösungen fertig. Zweckmäßig ist es, die Baumwolle dann noch einige Tage an einem trocknen Orte an der Luft liegen zu lassen, ehe man den Lösungsprozeß vornimmt. Selbstverständlich darf die Cellulose auch nach dem Trocknen keine Reaktion auf Oxy- oder Hydrocellulose zeigen. Man bleicht daher am besten nur so stark, daß die Faser auch nach der Bleiche noch einen deutlich gelben Farbton aufweist.

Steht kein genügend weiches Wasser, reines Kondenswasser oder destilliertes Wasser zum Spülen der abgesäuerten Cellulose zur Verfugung, so kann man das Verfahren beispielsweise auch so abändern, daß die abgesäuerte Baumwolle mit Wasser von 10 bis 12 deutsehen Härtegraden gespült wird. Sie wird alsdann nach längerem Spülen eine neutrale Reaktion zeigen, weil infolge des Kalkgehaltes des Wassers die vorhandene Schwefelsäure neutralisiert wird. Deshalb ist es in diesem Falle notwendig, die Ware noch in ein letztes Bad zu bringen, das etwa V₁₀₀ bis Vs Prozent Säure auf das Gewicht Ware enthält. Hierbei ist selbstverständlich darauf Rücksicht zu nehmen, daß etwa vorhandener Kalk neutralisiert wird, ohne daß die Säuremenge auf der Faser wesentlich geringer wird. Dieses Bad zeigt nach Entfernung der Baumwolle keine saure Reaktion mehr, worauf Zänker und Schnabel (a. a. 0.) schon hinwiesen. ioo Die weitere Behandlung ist die obige.

An Stelle der Schwefelsäure können selbstverständlich auch beliebige andere Säuren, saure oder säureabspaltende Salze verwendet werden. Vor dem Lösen der so behandelten Cellulose ist es im allgemeinen nicht unbedingt erforderlich, die Säure durch Spülen oder Neutralisieren zu entfernen. Die Cellulose kann vielmehr sofort verarbeitet werden.

Im Gegensatz zu dem hier gekennzeichneten Vorbehandlungsverfahren werden bei dem nahestehenden, durch die Patentschrift 243581 bekannten Verfahren ungefähr die gleichen Mengen Mineralsäure gleichzeitig mit einem Acetylierungsmittel angewendet, wodurch eine Beschleunigung des Lösungsprozesses bewirkt wird.

Die wesentlichen Vorzüge, die das Vorbehandlungsverfahren gegenüber den direkten Lösungsverfahren in bezug auf Lösungszeit und vollständige Löslichkeit im Gefolge hat, wurden durch vergleichende Versuche, die unter

genau gleichen Bedingungen angestellt wurden, dargetan.

Dabei machte sich schon bald nach Beginn der Operation eine stärkere Einwirkung des Anhydrids auf die säurehaltige Bäumwolle bemerkbar, indem diese sich fein verteilte, also weniger zusammenballte, und überhaupt ein anderes Aussehen zeigte als die nichtsäurehaltige Baumwolle, welche in der gleichen

ίο Zeit noch fast unverändert erschien. Nach einer Stunde wurde der Lösungsprozeß unterbrochen, und es konnte festgestellt werden, daß die mit Säure vorbehandelte Probe zweifellos stärker in Lösung gegangen war. Nach Beendigung des zweistündigen Erhitzens war diese Probe bis auf einen geringen Bodensatz in Lösung gegangen, dagegen hatte die nicht mit Säure vorbehandelte Baumwolle nicht nur einen viel stärkeren Bodensatz von ungelösten Faserteilchen, sondern sie enthielt auch noch gleichzeitig reichlich zusammenhängende Flocken und Fasern von ungelöster Baumwolle.

Die günstigere Wirkung der Schwefelsäure, wenn sie sich auf der Faser befindet, dürfte durch eine bessere Einwirkungsweise des Katalysators bei dem innigeren Kontakt mit der zu lösenden Cellulose zu erklären sein, was hingegen nicht der Fall sein kann, wenn die Säure dem Lösungsmittel direkt zugesetzt wird.

Claims (1)

1. Patent-An Spruch:

   Verfahren zur Vorbereitung der Cellulose für die Herstellung von Spinnlösungen, darin bestehend, daß sie mit so geringen Mengen von Säuren oder sauren Salzen in der Weise behandelt und getrocknet wird, daß eine Bildung von Oxy- oder Hydrocellulose nicht eintritt.