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Verfahren zur Herstellung künstlicher Fäden nach dem Trockenspinnverfahren
Das vorliegende Verfahren bezieht sich auf die Herstellung künstlicher Fäden, insbesondere
solcher aus Kunstseide, nach dem Trokkenspinnverfahren durch Spinnen einer Lösung
von Celluloseacetat oder anderen Celluloseverbindungen. Lösungen dieser Körper oder
deren Gemische, allein oder unter Zusatz anderer Stoffe, in einem einfachen oder
zusammengesetzten Lösungsmittel, werden gesponnen und durch Verdampfen des Lösungsmittels
die gewünschten Fäden erzeugt.
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Es ist üblich, das Verdampfen der Lösungsmittel durch einen mehr oder
weniger warmen Luftstrom herbeizuführen, aus dem dann die Lösungsmitteldämpfe in
geeigneten Vorrichtungen durch Absorption, starkes Abkühlen usw. zurückgewonnen
werden.
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Da aber auch durch energische Mittel nie die Gesamtmenge dieser Dämpfe
der Luft entzogen werden kann, so hat man vorgeschlagen, die von den Dämpfen so
gut als möglich befreite Luft der Zelle wieder zuzuführen und sie also im Kreislauf
zu verwenden.
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Es ist nun gefunden worden, daß der Gehalt der in die Zelle eintretenden
Atmosphäre an Lösungsmitteldämpfen von großem Einfluß auf das Trocknen der Fäden
und auf die Gestaltung ihrer Oberfläche ist.
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Wenn nämlich die Verflüchtigung des Lösungsmittels in einer Atmosphäre
erfolgt, die wenig oder gar keine Lösungsmitteldämpfe enthält, bildet sich an der
Oberfläche der Fäden, gleich nach dem Austritt aus den Spinndüsen, eine fast trockene
Schicht. Dieses Häutchen, viel weniger plastisch als das Innere des Fadens, muß
sich dann abflachen oder zerreißen, um der Volumenverminderung zu folgen, die das
Innere des Fadens infolge seines Austrocknens und auch infolge der gewöhnlich eintretenden
Verstreckung erfährt. Das Aussehen (Glanz) und die mechanischen Eigenschaften, im
besonderen die Elastizität des fertigen Fadens, werden dadurch beeinträchtigt; diese
Haut ist im übrigen auch ein Hindernis für die'Diffusion der Lösungsmittel aus dem
Innern nach der Oberfläche, also für ein schnelles Austrocknen.
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Es ist nun gefunden worden, daß es von großem Vorteil ist, die Verdunstung
der Lösungsmittel in einer Atmosphäre zu bewirken, die bereits reich an Lösungsmitteldämpfen
ist.
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Die Bildung des Häutchens, dessen Nachteile vorstehend beschrieben
worden sind, wird so vermieden, die Diffusion der Lösungsmittel geht regelmäßig
vor sich und der Faden behält eine fast runde Form mit nur geringen Einbuchtungen
bei.
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Die Stärke dieser Einbuchtungen hängt von der Stärke der Oberflächenverdampfung
und von der Schnelligkeit der Diffusion der Lösungsmittel aus dem Innern nach der
Außenseite
hin ab; man kann die Einbuchtungen also beliebig verändern durch Verändern der Sättigung
der verdampfenden Atmosphäre, der Temperatur dieser. Atmosphäre und der Temperatur
des austretenden Kollodiums. Dieses wird auf die gewünschte Temperatur gebracht,
und man wählt natürlich eine Konzentration, die bei den in der Vorrichtung möglichen
Drucken den billigsten Betrieb gestattet.
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Durch Veränderung dieser verschiedenen Faktoren hat man ein Mittel
in der Hand, den O_uerschnitt der erzeugten Fäden sehr stark zu beeinflussen. Man
kann alle Übergänge erzeugen zwischen fast runden Fäden, denen hervorragende mechanische
Eigenschaften zukommen, und solchen, deren Querschnittsbild stark verzerrt ist und
gewissen Buchstaben des Alphabets gleicht.
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Je nach dieser Querschnittsform hat die Seide mehr oder weniger Glanz
und einen mehr oder weniger weichen Griff. Man besitzt also ein Mittel, diese Eigenschaften
zu beherrschen und den Forderungen der Mode nachzukommen, ohne die Vorrichtungen
verändern zu müssen.
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Außer allen diesen Vorteilen gestattet aber das neue Verfahren auch
ein rasches Austrocknen der Fäden und demgemäß einen rascheren Fortgang der Fabrikation;
zudem können bei diesem Verfahren die Lösungsmittel durch direkte Kondensation wiedergewonnen
werden.
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Entsprechend dem Wesen der Erfindung wird in die Spinnzellen eine
bei der Temperatur t mit Lösungsmitteldämpfen gesättigte Atmosphäre eingeführt,
die Temperatur der Zelle selbst ist natürlich höher als t. In der Zelle belädt sich
diese Atmosphäre mit den von den austrocknenden Fäden herrührenden Dämpfen; die
so aufgenommenen Dämpfe können durch direkte Kondensation bei der Temperatur t evieder
abgetrennt werden. Zu diesem Zwecke wird das Gemisch in einem Schlangenrohr oder
einer anderen ähnlich wirkenden Vorrichtung auf die Temperatur t abgekühlt. Die
Atmosphäre tritt mit der Temperatur t aus der Kühlvorrichtung aus und kann von neuem
in die Spinnzellen übertreten; durch Erwärmen vor oder nach dem Eintreten in die
Zellen wird sie in Stand gesetzt, von neuem Lösungsmittel in Dampfform aufzunehmen.
In diesem Kreislauf sollen Verluste möglichst vermieden werden. Nur da, wo die Fäden
aus den Zellen austreten, ist ein Übertritt von Atmosphäre unvermeidlich; man vermeidet
hier einen Austritt von Dämpfen dadurch, daß man im Innern einen leichten Unterdruck
herstellt. Es wird also hier eine geringe Menge Luft angesaugt, und man muß also
an einer anderen Stelle eine entsprechende Gasmenge aus dem Kreislauf austreten
lassen. Diese austretenden Gase, die eine äußerst geringe Menge darstellen können,
werden beliebig behandelt, von den Lösungsmitteln befreit usw.
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Das in Umlauf befindliche Gasgemisch hat, je nach dem es mehr oder
weniger mit Dämpfen beladen ist, ein verschiedenes spezifisches Gewicht; man kann
diese Unterschiede dazu benutzen, den Kreislauf selbsttätig zu gestalten; man kann
den Gasstrom aber natürlich auch durch Pumpe oder Ventilator usw. in Bewegung setzen.
In diesem Falle kann man Ein- und Austritt der Atmosphäre an beliebiger Stelle bewirken.
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Es ist selbstverständlich, daß ein Ventilator eine ganze Reihe von
Zellen bedienen kann: auch die Kondensationsanlage kann vielen Zellen gemeinsam
sein. Der Ventilator kann direkt auf die Zellen wirken oder aber indirekt durch
Induktion den Kreislauf bewirken.
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Die benutzte Atmosphäre kann aus gewöhnlicher, mit Dämpfen des Lösungsmittels
beladener Luft bestehen; da aber ein derartiges Gemisch Explosionsgefahr bietet,
kann man ein sauerstofffreies Gas verwenden. Es werden auch in diesem Falle, wie
auseinandergesetzt, durch die Austrittsöffnung der Fäden immer kleine Mengen Luft
eintreten; man kann aber den Gehalt an Luft immer sehr niedrig halten, wenn man
an einer anderen Stelle eine entsprechende kleine Menge eines sauerstofffreien Gases
zuführt.
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In der Zeichnung ist als Beispiel die schematische Darstellung einer
Anlage zur Ausführung des Verfahrens gegeben.
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C ist eine Spinnzelle; F sind die Spinndüsen. Das Kollodium wird durch
eine doppelwandige Leitung, die mit Dampf, heißem Wasser oder sonstwie geheizt werden
kann, zugeführt. Der Faden verläßt die Zelle bei 0 und geht von hier zu allen beliebigen
anderen Vorrichtungen, die hier nicht dargestellt sind.
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Die durch den Ventilator V angesaugten Gase treten bei B aus der Zelle
aus, gehen zur Kühlvorrichtung R, die beispielsweise durch strömendes Wasser auf
der Temperatur t gehalten ist, und werden hier von dem in der Zelle aufgenommenen
Lösungsmittel (z. B. Aceton) befreit. Das Rohr B taucht in den Behälter U, der mit
Lösungsmitteln (in diesem Falle Aceton) gefüllt ist und hydraulischen Abschluß bildet.
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Bei der gewählten Temperatur des Wassers (etwa i5°) enthält i cbm
Luft noch etwa 5oo g, d. h. 32 Gewichtsprozent Aceton; diese mit Aceton beladene
Luft geht nach dem Ventilator h, dann in die Heizvorrichtung Q
und tritt dann
durch A wieder in die Spinnzelle über.
Diese Zelle kann, wenn nötig,
durch das in ihrem unteren Teil angebrachte Schlangenrohr S geheizt werden.
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Wird die Temperatur der eintretenden Gase auf ungefähr 8o° gehalten
und regelt man den Gasstrom so, daB ungefähr 5o g Aceton vom Kubikmeter aufgenommen
werden, so erhält man Fäden von fast rundem Ouerschnitt.
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Durch das Rohr a kann man eine geringe Menge von Gasen (entsprechend
der Menge, die bei 0 eintritt) austreten lassen; das Rohr a kann zu einer Wiedergewinnungsvorrichtung,
die hier nicht dargestellt ist, führen.