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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen
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Herstellung von Viskose-Reyon-Garne. Im spezielleren betrifft die
Erfindung ein vereinfachtes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Viskose-Reyon-Garnen
mit hohem Weißegrad.
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Wie bekannt ist, geschieht das Spinnen von Viskose-Reyon durch eine
ziemlich komplizierte Reihe von Behandlungen, die vorteilhafterweise stattfinden,
während das Garn sich in einer im wesentlichen spiralförmigen Bahn bewegt, nämlich
weitergeführt wird, während es auf Rollen gewickelt wird, die in bezug aufeinander
seitwärts angeordnet sind.
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Eine Vielzahl von Garnen kann gleichzeitig auf einer einzigen Spinnmaschine
bei dieser Verfahrensart behandelt werden, wie es z.B. in der schwebenden italienischen
Anmeldung Nr. 28324 A/78 der gleichen Anmelderin gelehrt wird.
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Wenn das erhaltene Viskose-Reyon-Garn für Textilzwecke verwendet werden
soll, muß es einen bestimmten Weißegrad haben, der mit Standartests gemessen werden
kann, welche weiter unten erläutert werden. Zu diesem Zwecke wird das Garn, nachdem
es in einem Koagulationsbad der Koagulation unterworfen worden ist, typischerweise
einem Härten, Entschwefeln, Bleichen, Appretieren und verschiedenen Waschvorgängen
und außerdem einem abschließenden Trocknen unterworfen. Zur Erzielung eines geeigneten
Weißegrads sind das Entschwefeln und Bleichen unerläßlich.
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Die Technik hat seit einiger Zeit versucht, diese herkömmliche Behandlung
zu verbessern, und zwar einerseits durch Beschleunigung derselben oder andererseits
durch Verringerung
des von den Spinnmaschinen eingenommenen Raums
oder durch beide Wege. Es ist früher schon vorgeschlagen worden, unter Tolerierung
eines geringeren Weißegrades die Anzahl der Behandlungen zu verringern, doch ist
das erhaltene Garn nur für einige Anwendungsgebiete geeignet.
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Die Erfindung löst das Problem der Vereinfachung des kontinuierlichen
Viskose-Reyon-Spinnverfahrens, wobei eine Beschleunigung desselben ermöglicht und/oder
der von den Spinnmaschinen eingenommene Raum verringert wird, und zwar ohne Verzicht
auf einen ausgezeichneten Weißegrad, sondern im Gegenteil unter Erzielung eines
Weißegrads, der höher als der im allgemeinen akzeptierte ist, und durch äußerst
einfache und wirtschaftliche Mittel.
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Das Verfahren der Erfindung enthält, in Verbindung miteinander, die
folgenden entscheidenden Arbeitsvorgänge, die mit einem Garn durchgeführt werden,
das schon teilweise koaguliert und vollständig verstreckt worden ist (im allgemeinen
bis zu einem Verhältnis von 1 zu 1,57), wobei dieses Garn vorzugsweise das Koagulationsbad
schon verlassen und seine im wesentlichen spiralförmige Bahn oder eine andere Bahn
begonnen hat, während es den Endbehandlungen unterworfen wird: 1. Vervollständigung
der Koagulation, welche an dem Austritt aus dem Koagulationsbad einen Koagulationsindex
oder "gamma-Index" (wie er nachfolgend definiert wird) zwischen 15 und 25 entspricht,
bis ein Endkoagulationsindex nicht höher als 1 erreicht ist.
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2. Eine Behandlung mit Wasser mit einem nicht-alkalischen pH-Wert
- die Behandlung kann als "Waschen" bezeichnet werden - bis die Anteile an den folgenden
auf
dem Garn zurückgehaltenen Elementen bzw. Bestandteilen auf die
nachfolgend angegebenen Werte verringert worden sind: Gesamtschwefel nicht mehr
als 0,2%, als Sulfid gebundener Schwefel sucht mehr als 0,02%, elementarer Schwefel
nicht mehr als 0,06%, Eisen nicht mehr als 40 ppm und vorzugsweise 20 ppm, Zink
nicht mehr als 700 ppm und vorzugsweise 500 ppm, Blei nicht mehr als 30 ppm und
vorzugsweise 10 ppm.
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Die Vervollständigung der Koagulation kann auf verschiedenen Wegen
durchgeführt werden: a) Durch bloßes Verstreichenlassen der Zeit, ohne Anwendung
anderer Reagenzien oder Laugenflüssigkeiten mit Ausnahme der von dem Garn mitgerissenen;
b) Durch eine Säurebehandlung, wie z.B. in einem Schwefelsäurebad, das Zink- und/oder
Natriumsulfate enthalten kann, z.B. bei Temperaturen zwischen 500 und 1000C; c)
Durch eine Folge der vorgenannten Behandlungen a) und b) in zwei aufeinanderfolgenden
Verfahrensstufen.
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Andere Ersatz- oder Zusatzbehandlungen können durchgeführt werden,
wie z.B. Behandlungen mit Hilfe von Bädern mit unterschiedlichen Aziditäten, wobei
die einzige wesentliche Bedingung ist, daß der oben angegebene Koagulationsindex
erreicht wird.
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Nach der Behandlung mit Wasser mit einem nicht-alkalischen pH-Wert
ist das Garn derart, daß es, sobald es dem Trocknen und gegebenenfalls Appretieren
unterworfen worden ist, einen Weißegrad nicht unter 45% hat.
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Der Weißegrad (W) wird nach der Hunter-Methode mit der Hunterlab-Vorri
chtung gemessen.
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Der Koagulationsindex lt gu wird als die Anzahl der CS2-Mole ae 100
anhydroglucosidische Gruppen der Cellulose definiert und berechnet. Ein Garn, dessen
Index t zwischen 0 und 1 liegt, wird als vollständig koaguliert angesehen.
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Das Verfahren der Erfindung ergibt dementsprechend ein fertiges Garn
mit einem hohen Weißegrad durch die folgenden Verfahrensstufen: Teilweises Koagulieren
und Verstrecken, Vervollständigung der Koagulation, Waschen unter den oben angegebenen
Bedingungen, Trocknen und gegebenenfalls Appretieren.
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Andere Behandlungen zur Verbesserung des Weißegrades sind daher nicht
erforderlich, und praktisch kann der besagte Weißegrad nicht in signifikanter Weise
verbessert werden. Der Erfindungsbereich wird jedoch nicht überschritten, wenn den
vorgenannten Behandlungen Hilfsbehandlungen hinzugefügt werden.
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Das Verfahren wird vorzugsweise mit Spinngeschwindigkeiten, nämlich
Garnaufwickelgeschwindigkeiten, nicht unter 90m/min (im Original: 90 mt/min) durchgeführt.
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Das oben beschriebene Verfahren wird vorzugsweise bei Temperaturen
zwischen 200 und 300C und für eine Dauer zwischen 25 und 40 Sekunden durchgeführt.
Die Vervollständigung der Koagulation wird vorzugsweise innerhalb einer Zeitspanne
zwischen 15 und 30 Sekunden bewirkt.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung besteht in der Definition der chemischen
Zusammensetzung des Waschwassers, wodurch ermöglicht wird, das Waschen unter den
angegebenen Bedingungen
und mit den angegebenen Ergebnissen durchzuführen,
sowie in der Art und Weise, in der die besagte chemische Zusammensetzung erzielt
wird.
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Das verwendete Wasser sollte einen pH-Wert zwischen 4,0 und 5,5 haben.
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Außerdem sollte es frei von Kationen in Anteilen höher als die folgenden
Anteile sein: Ca2+ 1,5 mg/l und Mg2+ 1,0 mg/l.
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Es ist festgestellt worden, daß Wasser mit diesen Eigenschaften, falls
es nicht bereits zur Verfügung steht, was allerdings nur selten vorkommt, durch
Behandlung von Wasser aus dem allgemeinen Verteilungssystem mit schwach sauren Ionenaustauschharzen
erhalten werden kann. Die Behandlung mit Harzen wird so lange fortgesetzt, bis der
pH-Wert des Wassers Werte erreicht, die zwischen 4 und 5,5, vorzugsweise zwischen
4 und 4,7 liegen.
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Nachfolgend wird ein Beispiel der Erfindung zum Zwecke der Erläuterung
beschrieben.
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Beispiel Eine zum Lösen vorgesehene Cellulosepaste mit einem Oc-Cellulosegehalt
von 92% wird in Na0H (bei 18%) merzirisiert und zu einem Pressverhältnis von 1 :
2,8 gepresst, um Alkalicellulose mit der folgenden Zusammensetzung zu erhalten:
Cellulose: 32%, Gesamtalkalinität, ausgedrückt als NaOH: 15,7%.
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Die so erhaltene Alkalicellulose wird zerkleinert und reifengelassen,
bis die darin enthaltene Cellulose einen Polymerisationsgrad von 350 hat. Wenn das
Reifen beendet ist, wird die Alkalicellulose mit 30% CS2, bezogen auf die darin
enthaltene Cellulose, sulfuriert. Das so hergestellte Xanthogenat wird in einer
verdünnten NaOB-Lösung unter Bildung von
Cellulose mit der folgenden
Zusammensetzung gelöst: Cellulose: 8%, Gesamtalkalinität, ausgedrückt als NaOH:
6,ob, Gesamtschwefel: 2%.
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Die erhaltene Viskose wird zu einem Garn mit einer Feinheitsnummer
von 133 dtex in einem Spinnbad bei 450C versponnen, welches die folgende Zusammensetzung
hat: Schwefelsäure: 140 g/l, Zinksulfat: 10 g/l, Natriumsulfat: 250 gil.
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Der Spinnprozeß wird in der Praxis mittels eines Glasrohrs durchgeführt,
in dem sich das koagulierte Garn in derselben Richtung wie das Koagulationsbad bewegt.
Das Garn wird aus dem Bad entfernt und hat in diesem Zustand einen -Index von 18,
und es wird in diesem herausgenommenen Zustand durch Reibung gegen Garnführungskörper
bis zu einem Verhältnis von 1 zu 1,5 gezogen. An diesem Punkt beginnt das Garn,
sich in einer im wesentlichen schraubenförmigen Bahn auf einer Vorrichtung zu bewegen,
wie sie in der schwebenden italienischen Patentanmeldung Nr. 22076 A/78 vom 07.04.1978
beschrieben ist und welche im wesentlichen aus einem tragenden Teil und einem Förderteil
besteht, wobei das Garn auf dieser Vorrichtung einer Reihe von chemischen und physikalischen
Behandlungen unterworfen wird.
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In dem beschriebenen Beispiel unterliegt das Garn in der ersten Stufe
einer spontanen Synäresis und wird dann mit einem aus 15 g/l H2S04-Lösung bestehenden
härtenden Bad bei 90 0C behandelt, wonach das Garn mit Wasser mit einem pH-Wert
von 4,5 und einem Gehalt an Ca- und Mg-Ionen von 1,0 bzw.
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0,5 mg/l gewaschen und dann mit einer Mineralölemulsion behandelt
und schließlich getrocknet und auf einem Ringgarnzwirner aufgewickelt wird.
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Das erhaltene Garn hat die folgenden mechanischen Eigenschaften: Reißfestigkeit
in dem konditionierten Zustand 18 cN/tex Dehnung in dem konditionierten Zustand
18% Reißfestigkeit in dem nassen Zustand 8,3 cN/tex Dehnung in dem nassen Zustand
31% Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser durch die Tabelle 1 gezeigt
bzw. nachgewiesen, in der analytische Werte von Garnen tabellenförmig angegeben
werden. Um die entscheidende Bedeutung der Kombination von Operationen gemäß der
Erfindung zu zeigen, sind Vergleichswerte erarbeitet worden, und zwar nicht mit
Garnen, die nach den herkömmlichen Prozessen behandelt worden sind - welche eine
größere Anzahl von Operationen und viel längere Zeitspannen und daher niedrigere
Spinngeschwindigkeiten erfordern - sondern mit Garnen, die alle eine Teilkoagulation
in dem Bad und eine Vervollständigung der Koagulation erfahren haben, aber nicht
einem Waschen unter den bevorzugten Bedingungen gemäß der Erfindung unterworfen
worden sind. In der ersten Spalte der Tabelle sind die Elemente oder Bestandteile
und die ermittelten Anteile angegeben. Die Spalte 2 zeigt die analytischen Werte
des Garns nach Vervollständigung der Koagulation. Es ist zu ersehen, daß der Weißegrad
30 ist, während bei bloßer Anwendung der normalen Wasch- und Oberflächenbehandlungen
dieses der Weißegrad ist, der bei dem fertigen Garn erzielt wird, wobei dann zur
Erhöhung des letzteren ein gesonderter Bleichvorgang erforderlich ist.
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Die Spalte 3 erläutert die Eigenschaften des Garns, das nach Vervollständigung
der Koagulation mit destilliertem Wasser mit einem pH-Wert von 7,0 gewaschen worden
ist. Es ist zu ersehen, daß der Weißegrad etwas verbessert worden ist, aber noch
bis zu einem ungenügenden Grad, und zwar trotz der Verwendung
von
destilliertem Wasser, was wirtschaftlich an sich untragbar ist.
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Die Spalte 4 erläutert die Eigenschaften des Garns, das nach Vervollständigung
der Koagulation mit enthärtetem Wasser mit einem pH-Wert von 8,2 behandelt worden
ist, und zeigt die entscheidende Bedeutung der gemäß der Erfindung vorgesehenen
pH-Werte.
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Schließlich zeigen die Spalten 5 und 6 die Werte von zwei Garnen,
die nach dem Verfahren der Erfindung mit Wasser behandelt worden sind, welches mit
schwach saurem Ionenaustauschharz mit einem pH-Wert von 4,6 behandelt worden ist.
Es ist zu ersehen, daß der Weißegrad in beiden Fällen sehr hoch ist, d.h. 49 und
52. Der Vergleich der analytischen Werte gibt Anlaß, anzunehmen, daß der bestimmende
Faktor die Reduktion des Schwefels von Schwefelsulfiden ist. Tatsächlich wird eine
solche Reduktion von einer Verbesserung des Weißegrades begleitet, während die anderen
analytischen Werte nicht in einer Beziehung zum Weißegrad zu stehen scheinen. Die
Anmelderin will sich jedoch nicht an irgendeine Interpretation des Phänomens binden,
auf der die Erfindung basiert, und nicht über die experimentelle Feststellung hinausgehen,
daß ein hoher Weißegrad gleichbleibend mit einem vereinfachten, schnelleren und
wirtschaftlicheren Verfahren erhalten wird, sofern die Bedingungen der Erfindung
eingehalten werden.
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T A B E L L E 1
| 1 2 3 4 5 6 |
| Weißegrad 30 40 35 49 52 |
| Gesamtschwefel, % 0,31 0,18 0,24 0,19 0,18 |
| Elementarer Schwefel, % 0,09 0,08 0,08 0,05 0,05 |
| Schwefel aus Sulfiden, % 0,04 0,03 0,04 0,02 0,02 |
| Schwefel aus Sulfaten, % 0,18 0,07 0,12 0,12 0,11 |
| Asche, % 0,50 0,07 0,36 0,09 0,09 |
| Zn, ppm 850 240 300 280 260 |
| Pe, ppm 25 7 10 8 5 |
| Pb, ppm 35 30 30 25 30 |
Zur Erläuterung der Vorteile der Erfindung wird nachfolgend ein
Schema angegeben, in dem das Verfahren der Erfindung und das herkömmliche Verfahren
verglichen werden, wobei die Ausgangsviskose die gleiche ist und der Endweißegrad
ebenfalls der gleiche ist. Es ist zu ersehen, daß das herkömmliche Verfahren erforderlich
macht, eine große Anzahl von Behandlungsfltasigkeiten zu gebrauchen, abzutrennen
und wiederzugewinnen, was im Vergleich mit dem Verfahren der Erfindung eine wirtschaftliche
Belastung mit sich bringt.
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In dem folgenden Schema werden Behandlungen und Eigenschaften des
Garns gemäß dem herkömmlichen Verfahren (Spalte A) und dem Verfahren der Erfindung
(Spalte B) angegeben.
| A B |
| Nachkoagulation Nachkoagulation |
| I |
| Erstes Erhärten in einem |
| Bad bei 76oC, das aus |
| HpO und H2S04 besteht, bei |
| einer Konzentration von |
| 50 g/l |
| Zweites Erhärten und Ent- Waschen mit Säure in einem |
| schwefeln in einem Bad bei Bad bei 38oC, das aus H20 |
| 620C, das aus H20 und und H2S04 besteht, bei einer |
| H2S04 besteht, bei einer Konzentration von 3,5/4,0 |
| Konzentration von 25 gil gil |
| Waschen in enthärtetem H20 |
| Bleichen in einem Bad, das Waschen in mit schwach sau- |
| aus H20 und NaOCl besteht, rem Ionenaustauschharz mit |
| bei einer Konzentration einem pH-Wert von 4,0/5,5 |
| von 1,2 g/l | gereinigtem H20 |
| Waschen in enthärtetem |
| H20 |
| Appretieren - Trocknen - Appretieren - Trocknen - |
| Aufwickeln Aufwickeln |
A B Weißegrad 49 49 Gesamtschwefel, % 0,29 0,18 Elementarer Schwefel,
% 0,15 0,06 Schwefel aus Sulfiden, % 0,02 0,02 Schwefel aus Sulfaten, % 0,12 0,10
Asche, % 0,61 0,09 Zn, ppm 330 280 Fe, ppm 11 20 Pb, ppm 15 19