DE568571C

DE568571C - Verfahren zur Herstellung kuenstlicher Faeden oder Faserbuendel aus Viskose mit hoherFestigkeit und Dehnung

Info

Publication number: DE568571C
Application number: DEI40480D
Authority: DE
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1931-01-23
Filing date: 1931-01-23
Publication date: 1933-01-24
Also published as: DE619296C; FR729205A; GB379791A; US2036313A; NL32512C; BE388026A; GB385005A

Description

Verfahren zur Herstellung künstlicher Fäden oder Faserbündel aus Viskose mit hoher Festigkeit und Dehnung Es ist eine Reihe von Spinnverfahren bekanntgeworden, nach denen aus Viskose künstliche Fäden mit Festigkeiten von 2,5 g pro Denier und wesentlich mehr bei entsprechender Naßfestigkeit erzielt werden können. Es werden hierzu Spinnbäder verschiedener Zusammensetzung verwendet, die im allgemeinen hohe Säurekonzentrationen und geringen Wassergehalt aufweisen, im einzelnen bezüglich Konzentration und Zusammensetzung aber stark differieren. Wesentlich ist bei der Verwendung dieser Bäder zur Erzielung hoher Festigkeiten die Ausübung eines Zuges auf den Faden nach Verlassen des Bades, worauf der Faden vor oder auf der Aufwickelvorrichtung meist eine Waschung mit Wasser erfährt.
Alle so erzeugten hochfesten Seiden weisen aber nur geringe Dehnungen und Naßdehnungen auf. Das aus der Reißdehnungskurve ermittelte Arbeitsvermögen liegt trotz der hohen Reißfestigkeit nicht über, oft sogar unter dem Arbeitsvermögen einer guten ohne besondere Spannungsmaßnahmen gesponnenen Viskoseseide. Die einseitige Erhöhung der Festigkeit auf Kosten der Dehnbarkeit bringt eine Reihe von Nachteilen bei der Weiterverarbeitung mit sich. Man hat daher schon vorgeschlagen, solche Seiden durch eine alkalische Nachbehandlung zu verbessern, was indessen beträchtliche Mißstände mit sich bringt. Auch das Verspinnen von Viskosen, die mit Glykolen verestert oder veräthert sind, in z. B. starke Schwefelsäure, ist schon vorgeschlagen worden. Abgesehen von den erhöhten Kosten in der Viskoseherstellung hat die Verwendung von mit Chlorhydrinen umgesetzten Viskosen den schwerwiegenden Nachteil, daß durch den Chloridgehalt der Viskose das Spinnbad salzsäurehaltig wird.
Nach vorliegender Erfindung ist es nun leicht möglich, die Dehnbarkeit hochfester Seiden lediglich durch mechanische Maßnahmen schon beim Spinnprozeß so günstig zu beeinflussen, daß die Fäden ein höheres Arbeitsvermögen als die bisher bekannten Viskosekunstfäden aufweisen.
Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, daß bei Verwendung der bekannten Spinnbäder zur Erzielung hochfester Seiden ein unter Streckung aus dem Spinnbad gezogener Faden beim Einlaufen in Wasser unter völliger Entspannung, d. h. bei freiem Durchhängen, eine starke Kontraktion erfährt und nach Eintritt der Kontraktion bei Anwendung einer zweiten Streckung einen Faden ergibt, der nach Fertigstellung eine Bruchfestigkeit über 2,5 g pro Denier und eine Dehnbarkeit von über 9 bis über 150/0 aufweist. Auch die NTaßdehnung liegt bei diesen Fäden mindestens ebenso hoch, meist aber höher als die Trockendehnung. Diese Beobachtung ist um so überraschender, als sie in direktem Widerspruch mit der bisher bekannten Annahme steht, daß Fäden, die in starker Schwefelsäure mit oder ohne Spannung gesponnen wurden,- vollkommene Irreversibilität der Längsquellung beim Auswaschen der Schwefelsäure aufweisen. Starke Schwefelsäurebäder machen aber keine Ausnahme von der erwähnten Beobachtung, auch tritt die erwähnte Kontraktion, ebenfalls im Gegensatz zu den zitierten Behauptungen, auch bei Spinnbädern ein, die weniger als 5o bis 55°/o Monohydrat enthalten. Die nach der ersten Streckung beim Einlaufen in Wasser geschrumpften Fäden behalten ihr hervorragendes Verfestigungsvermögen sogar nach dem Trocknen ohne Spannung.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Fäden in der ersten Streckperiode, also in säurenassem Zustand, auf einen feineren Titer auszuziehen, als er für den fertigen Faden beabsichtigt ist, ihn dann auf einen gröberen als den Soll-Titer zusammenschrumpfen zu lassen und nach Verlassen des Wasserbades in der zweiten Streckperiode auf den endgültigen Titer auszuziehen. Der Schrumpfungsbetrag hängt unter anderem vom Betrag der Spannung vor dem Schrumpfen ab und wächst mit dieser Spannung. Spinnt man z. B. mit einem Bad nach Beispiel 3 mit einem Abzug von 5o m, so schrumpft der Faden beim freien Einlaufen in Wasser um 5o0/0 seiner Länge zusammen. Durch Steigerung der Spannung vor der Abzugsrolle läßt sich diese Schrumpfung auf 610/, erhöhen. Unter besonders günstigen Verhältnissen sind schon Schrumpfungen bis über 700/a beobachtet worden. Bei der praktischen Ausübung des Verfahrens verfährt man z. B. so, daß der Faden nach Verlassen des Bades über ein oder mehrere Glasstäbe durch eine Rolle abgezogen wird, die eine höhere Umfangsgeschwindigkeit aufweist, als dem endgültigen Titer entspricht. Von dieser Rolle fällt der Faden in eine Wanne mit Wasser, indem er etwa eine Strecke von io bis 5o cm vollkommen lose durchhängend durchläuft, um dann mittels einer zweiten Rolle, die eine dem gewünschten Titer entsprechende Umfangsgeschwindigkeit aufweist, wieder herausgezogen zu werden. Zwischen dieser zweiten Rolle und dem Wasserbad ist wieder eine Spannvorrichtung aus Glasstäben eingeschaltet. Statt Spannvorrichtungen aus Glasstäben zu verwenden, kann man auch die Spannung durch Walzenpaare erzeugen, von denen jeweils die erste Walze eine geringere Umfangsgeschwindigkeit aufweist als die zweite. Die Abzugswalze hinter dem Wasserbad, auf der der Faden seinen endgültigen Titer hat,4,-ann zugleich als Aufnahmevorrichtung für den Faden dienen, z. B. als Spule ausgebildet sein, oder sie kann auch nur zur Weiterführung des Fadens benutzt werden, wenn z. B. der Faden in eine Spinnzentrifuge geleitet werden soll. Die Geschwindigkeit, mit der der Faden aus dem Wasserbad abgezogen wird, muß natürlich gleich sein der Geschwindigkeit, mit der er ins Wasser eintritt, vermindert um die tatsächlich eingetretene Schrumpfung. Ist die Austrittsgeschwindigkeit aus dem Wasser kleiner als die um die Schrumpfung verminderte Fadengeschwindigkeit vor dem Schrumpfbad, so kommt es zu Fadenanhäufungen im Schrumpfbad. Zweckmäßig zieht man' aus dem Wasserbad etwas rascher ab, als der größtmöglichen Schrumpfung entspricht. Hierdurch wird das im Schrumpfbad hängende Fadenstück etwas aus dem Bad herausgezogen, also die Radstrecke verkürzt, wodurch die Schrumpfung entsprechend geringer, die Austrittsgeschwindigkeit also etwas größer wird. Es stellt sich so von selbst das Gleichgewicht zwischen Schrumpfung und den beiden Abzugsgeschwindigkeiten derart ein, daß der Faden im Schrumpfbad bei einem bestimmten Abzugsverhältnis eine bestimmte Strecke im Wasser durchhängt.
Die Temperatur des Wasserbades kann Raumtemperatur oder auch höhere Temperatur haben. Auch können in dem Wasser des Schrumpfbades Stoffe gelöst sein, die den Schrumpfvorgang nicht hindern, sondern ihn sogar begünstigen.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß man den nach Durchlaufen des Wasserbades geschrumpften Faden ohne jede Spannung auf Spulen oder Haspel aufwickelt und in einem anderen Arbeitsgang erst auf die endgültige Feinheit unter gleichzeitiger Verfestigung auszieht. Hierbei kann er gleich anschließend gezwirnt werden, z. B. in einer Spinnzentrifuge. Das Ausziehen erfolgt in diesem Fall am besten in feuchtem Zustande.
Man kann aber auch den spannungslos auf Spulen oder Haspeln aufgewickelten Faden erst auswaschen und trocknen und dann in trocknem Zustand auf den gewünschten Titer unter gleichzeitiger Verfestigung ausziehen, wobei wieder gleich das Zwirnen angeschlossen werden kann. Derartige geschrumpfte Fäden haben in unausgezogenem Zustand getrocknet eine Dehnung bis 50 und naß eine Dehnung bis zoo°/°.
Das Maß der Schrumpfung und '\@'iederausziehbarkeit hängt bis zu einem gewissen Grad von dem verwendeten Spinnbad und der Viskose ab. Infolgedessen erhält man nicht in allen Fällen gleich günstige Ergebnisse. Auf jeden Fall lassen sich aber bei gleichen Festigkeiten höhere7Dehnungen erzielen, als wenn die gleichen Bäder ohne Zwischenschaltung einer Schrumpfung verwendet werden. Welche Auszüge vor und hinter dem Schrumpfbad die besten Ergebnisse liefern, muß von Fall zu Fall ausprobiert werden. Verhältnismäßig säurearme und salzreiche Bäder geben im allgemeinen bessere Ergebnisse, wenn die Viskose in gereiftem Zustand versponnen wird, während andere Bäder unter den verschiedensten Verhältnissen günstige Resultate liefern. Die Viskose kann aus gereifter wie ungereifter Alkalicellulose hergestellt sein. Mit der Verbesserung der Dehnbarkeit geht eine wesentlich tiefere Anfärbbarkeit des Fadens Hand in Hand, so daß gegenüber gewöhnlichen Viskoseseiden in der Farbstoffaufnahme kein Unterschied mehr besteht. Das Verfahren eignet sich ebensogut zur Erzeugung von Faserbündeln., die auf Stapelfas#--rverarbeitet werden, wie zur Herstellung von Kunstseide.
Man hat zwar schon vorgeschlagen, frisch gesponnene Kunstfäden mit einem bestimmten Abzug aus dem Bad zu ziehen und mit einem geringeren aufzuwickeln. Auch ist schon vorgeschlagen worden, den Faden zwischen zwei Rollen mit verschiedener Geschwindigkeit zu spannen, auf der zweiten Rolle mit einer Flüssigkeit zu waschen und im Fall einer dabei eintretenden Schrumpfung ihn mit einer dritten Rolle mit geringerer Geschwindigkeit abzuziehen. Bei vorliegendem Verfahren handelt es sich aber darum, den stark gestreckten Faden frei durchhängend sehr stark schrumpfen zu lassen und ihn dann wieder einer Streckung zu unterziehen. Schon kleinere Widerstände verhindern die freie Auswirkung des dem Faden eigentümlichen Schrumpfbestrebens. Der Vorgang kann mit einem Reckprozeß der Metallindustrie in zwei Stufen mit dazwischenliegendem Anlassen verglichen werden.
Es sind auch Verfahren bekannt, welche zur Herstellung hochfester Fäden den frisch gesponnenen Faden in mehreren Stufen verstrekken und dazwischen den Faden durch Wasser oder Quellungsbäder führen. Bei dieser Arbeitsweise wird aber dem Faden nicht erlaubt zu schrumpfen, d. h. es wird ihm nicht die Möglichkeit gegeben, die durch das Ausziehen zunächst erhaltene Länge wieder zu verkürzen. Eine solche Arbeitsweise führt deshalb nicht zu Fäden erhöhter Dehnung. Beispiele i. Eine Viskose mit 50;`0 Cellulose und 5,5°,'"0 NaOH wird bei einer Chlorammonreife von 9,5 ccin (mit 15 proz. Chlorammon bestimmt) in ein Bad von 76 proz. Schwefelsäure bei 22 gesponnen.' Viskoseförderung und letzter Abzug werden auf einen Fadentiter von i Denier eingestellt. Der Faden läuft nach Verlassen des Bades über drei Glasstäbe von i mm Stärke und dann über eine Rolle mit 5o m Umfangsgeschwindigkeit, um die er einmal ganz herumgeschlungen wird. Von hier fällt er in ein Wasserbad von gewöhnlicher Temperatur, in dem er über eine Strecke von 2o cm frei durchhängend untertaucht. Aus dem Wasserbad wird er von einer Spule mit 33 m Umfangsgeschwindigkeit abgezogen und aufgewickelt. Zwischen Wasserbad und Spule wird er durch Zwischenschaltung von vierparallelen, in einer Ebene liegenden Glasstäben von 5 mm Dicke gespannt. Die Spule läuft in einem Oberbad reit Wasser. Nach Fertigstellung haben die Fäden eine Festigkeit von 3,54 g trocken und 2,16 g na ß pro Denier und eine Trocken- bzw. Maßdehnung von 9,2 bzw. 8,70/0.
Dieselbe Viskose- wird in ein io bis 122 kaltes Bad versponnen, das durch Veresterung von 2o Teilen Methanol mit So Teilen konzentrierter Schwefelsäure hergestellt wurde. Die erste Abzugsrolle hat eine Umfangsgeschwindigkeit von 46 m, die Spule eine solche von 32 m. Die Fadenstrecke im Schrumpfbad beträgt 15 cm, die Temperatur des Schrumpfbades 18 '. Hinter dem Schrumpfbad wird nur über 2 Stäbe gespannt. Die übrigen Bedingungen sind wie in Beispiel i. Man erhält Fäden von einer Trocken-bzw. Maßfestigkeit von 3,28 bzw. 2,26 g pro Denier bei einer Dehnung von 9,60;o trocken und 13,q.0/° naß.
3. Dieselbe Viskose und Säure wie in Beispiel s, nur wird die Säure mit 2o0/° Wasser versetzt. Die erste Abzugsrolle hat eine Umfangsgeschwindigkeit von 5o m, die Spule eine solche von 30 m. Die Spinnbadtemperatur beträgt 23 ', die Spannung hinter dem SchrumpfbaderfolgtdurchvierStäbe. ÜbrigeBedingungen sind wie in Beispiel e. Die Fäden haben eine Trockenfestigkeit von 3,1 g und eine Maßfestigkeit von 1,73°/° bei einer Trockendehnung von 15 °,1° und einer Maßdehnung von 21,2"/,).
4. Eine gereifte Viskose mit 504 Cellulose und 5,5o,', NaOH wird bei einer Kochsalzreife von .1,75 ccm in ein 22 @ warmes Bad gesponnen, das 4.1,35°J° Schwefelsäure, 26,8°/° Ammoniumbisulfat und 3,4°/° Natriumbisulfat enthält (Gewichtsprozente). Das Wasser des Schrumpfbades hat eine Temperatur von 35 '. Hinter dem Schrumpfbad wird mit drei Glasstäben gespannt. Die Abzugsrolle hat 52 m, die Spule 32 m Umfangsgeschwindigkeit. Die übrigen Bedingungen sind wie in den vorhergehenden Beispielen. Die Fäden haben eine Trockenfestigkeit von 3 g und eine Maßfestigkeit von 1,5 g pro Denier. Die Trockendehnung beträgt 13,70!0, die Maßdehnung 19,20I0.

Claims

P:1 TLNTANSPRÜCHR i. Verfahren zur Herstellung künstlicher Fäden oder Faserbündel aus Viskose mit hoher Festigkeit und Dehnung unter Verwendung bekannter Spinnbäder für hochfeste Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Spinnbad abgezogenen Fäden oder Faserbündel erst einer Streckung unterworfen werden, dann durch Passieren einer wässerigen Flüssigkeit unter völlig spannungslosem Durchhängen eine Schrumpfung durchmachen und hierauf auf die beabsichtigte Feinheit ausgezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden bei der ersten Streckung auf einen feineren als den endgültig beabsichtigten Titer ausgezogen wird. '
3. Verfahren nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausziehen des geschrumpften nassen Fadens auf die beabsichtigte Feinheit in einem gesonderten Arbeitsgang, gegebenenfalls unter anschlie-Bendem Zwirnen, erfolgt. q.. Verfahren nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausziehen des geschrumpften Fadens auf die beabsichtigte Feinheit nach Auswaschen und spannungsfreiem Trocknen am trocknen Faden erfolgt. `