DE575476C - Verfahren zur Herstellung von kuenstlichen Gebilden, wie Kunstseide, Baendchen, aus Viscose durch Trockenspinnen - Google Patents

Description

Es sind früher schon Vorschläge bekanntgeworden, um Viscose auf trockenem Wege zu fadenartigen Gebilden zu verspinnen. Hierbei preßte man die Viscoselösung aus mehr 5 oder weniger feinen Spinnöffnungen aus und führte die ' so geformten Viscosestrahlen durch Behandlung mit chemisch ,aktiven oder heißen Gasen in feste Form über.

Nach dem einen Verfahren ist vorgesehen, die Viscose in kohlensäurehaltige Gase zu verspinnen, wobei .die gebildeten Fäden unter der chemischen Einwirkung der Kohlensäure koaguliert werden, um danach durch eine Dampfbehandlung eine endgültige Fixierung zu erfahren. Dieses schon recht alte Verfahren hat in der Technik keine Anwendung finden können, offenbar weil in der kurzen Zeit des Verbleibens des Fadens in der Spinnröhre die nur gasförmig vorhandene Kohlensäure nicht in der Lage war, den Viscosefaden für praktische Zwecke hinreichend schnell genug zu fällen.

Nach einem anderen Verfahren sollten in ähnlicher Art und Weise unter Anwendung von heißen Gasen als Fällmittel stapelfaserartig begrenzte Fadenstücke erzeugt und durch gleichzeitiges Trocknen nach dem Herabfallen durch den Behandlungsraum auf dem Boden desselben gewonnen werden.

Dieses Verfahren ließ sich betrieblich auch nicht durchführen, da beim Durchfallen von in der Länge begrenzten Viscosestrahlen durch die heiße Luft, mangels jeder Spannung des Fadens, nur brüchige, verhältnismäßig dicke, zusammengeschrumpfte und demnach unbrauchbare Gebilde erhalten werden.

Schließlich ist noch der Vorschlag gemacht worden, Viscose durch besonders feine, in der Industrie sonst nicht übliche Düsenöffnungen von etwa 25 μ Durchmesser oder gar weniger auszupressen, in heißer Atmosphäre, wie Luft, vorzukoagulieren und unmittelbar im fortlaufenden Arbeitsgang durch eine P O₄-Ionen enthaltende verdünnte Lösung zum Zwecke des Fixierens und Überführens des Schwefels in lösliche Form zu ziehen und dann aufzuwickeln. Versuche haben ergeben, daß das Durchpressen gewöhnlicher Viscoselösung durch Öffnungen von 25 μ oder gar noch engere mit großen Schwierigkeiten verbunden ist; andererseits ergab sich, daß das Behandeln des in der heißen Atmosphäre frisch gefällten Fadens mit der verdünnten, alkalisch wirkenden Trinatriumphosphatlösung eine erhebliche Quellung und Schwächung des noch nicht gehörig durchgefällten Fadens verursacht.

Das vorliegende Verfahren bezieht sich nun auf jene Gattung des Trockenspinnens, \yobei die aus den Spinnöffnungen austretenden

Fäden mit über etwa 120⁰ heißen Gasen behandelt und gefällt werden.

Es ist gefunden worden, daß die Temperatur der Behandlungsgase für die Durchführung des Spinnprozesses von ausschlaggebender Bedeutung ist und daß eine regelmäßige und rationelle Durchführung des Spinnprozesses und die Gewinnung eines zur Weiterverarbeitung genügend festen Fadens dann ermöglicht werden kann, wenn wenigstens in einer Zone des um den.fortschreitenden Faden herum verlaufenden Behandlungsraumes, nicht allzuweit von der Spinndüse entfernt, die Gase eine Mindesttemperatur besitzen, welche die Zersetzungstemperatur der Cellulose (etwa 120° C) übersteigt. Als Behandlungsgas kann beispielsweise Luft verwendet werden.

Sobald das gesponnene Material eine gewisse Menge seines Wassergehaltes verloren hat, ist es vorteilhaft, zu niedrigeren Temperaturen überzugehen, was im kontinuierlichen Verfahren dadurch erreicht wird, daß das Material von der Stelle höchster Temperatur zu Stellen niedriger Temperatur geleitet wird. Durch diese Erhitzungsmethode, wobei also innerhalb der heißen Gasatmosphäre in der Richtung des abziehenden Fadens ein ausgesprochenes Temperaturgefälle besteht, wird ein schnelles Verdunsten des Wassers eingeleitet, und das Produkt hat schon nach kurzer Zeit eine erhebliche Festigkeit, so daß Fadenrisse vermieden werden. Die Höhe der maximal anwendbaren Temperaturen, insbesondere auch jener nicht unweit der Düse gelegenen Behandlungszone und die Form des optimalen Temperaturgradienten sind abhängig von den übrigen Arbeitsbedingungen, z. B. von der gewünschten Abzugsgeschwindigkeit, Konzentration und Viscosität der Spinnlösung, Dicke der geformten Fäden oder Bändchen, Länge der Apparatur u. dgl.

Überraschenderweise schaden die ungewöhnlich hohen Behandlungstemperaturen der Spinngase dem Faden nicht und machen ihn nicht brüchig. Dies mag teilweise davon herrühren, daß bei der hohen Abzugsgeschwindigkeit, welche nach dem Verfahren angewendet werden kann, eine zu knappe Zeit für eine zerstörende Einwirkung auf den Faden verbleibt. Auch die Befürchtung, es könnten die hohen Behandlungstemperaturen der Gase dort, wo der Faden noch mehr oder weniger flüssig oder plastisch ist, Blasenbildung hervorrufen oder gar ein Zerreißen und Zerfetzen der Fadenwandungen bewirken, hat sich als unbegründet erwiesen.

Für das neue Verfahren werden zweckmäßig Viscoselösungen benutzt, die von den zur Zeit industriell verwendeten erheblich abweichen. Da die Gefahr besteht, daß beim Austrocknen ein zu hoher¹, Alkalitätsgrad und Salzabscheidungen eintreten, die die Qualität des fertigen Erzeugnisses beeinträchtigen, ist es vorteilhaft, möglichst geringe Laugenkonzentrationen anzuwenden. Es kann dies z. B. dadurch erreicht werden, daß das Abpressen der Lauge nach der Merzerisierung über das übliche Maß hinausgeht, z. B. bis auf das 2, S fache, bezogen auf das Trockengewicht der Cellulose. Weiterhin kann die Auflösung statt in verdünnter Natronlauge in Wasser erfolgen, wobei" also eine verhältnismäßig ganz geringe Menge von Natronlauge im Verhältnis zur Cellulose in Anwendung kommt, von nur etwa der halben Gewichtsmenge oder noch weniger. Je nach der Herstellung der Viscose kann der absolute Betrag an NaOH bis auf beispielsweise 4 °/o herabgedrückt werden.

Daneben ist es vorteilhaft, für eine genügende Zähigkeit der Celluloselösung zu sorgen. Bei zähen fadenziehenden Viscoselösungen hat man den Vorteil, daß der unmittelbar aus der Düse austretende Faden, ehe und bevor die erforderliche Verfestigung durch die Einwirkung der Behandlungsgase eintritt, einen genügenden Halt aufweist. Die Zähigkeit kann entweder durch Erhöhung der Celluiosekonzentration oder durch kolloidchemische Beeinflussung der Teilchengröße erreicht werden; z. B. kann in bekannter Weise die Zähigkeit der Viscoselösung durch Abkürzung der Vorreife gesteigert werden.

Nachdem die durch die Spinnöffnungen vorgeformten, noch flüssigen Viscosefäden die Behandlungsgase durchschritten haben und während derselben allmählich verfestigt und weitgehend getrocknet worden sind, werden sie nach dem Austritt aus dem Behandlungsraum vor oder nach einem endgültigen Aufwickeln der noch erforderlichen Nachbehandlung unterworfen, um sie in verkaufsfähige Produkte überzuführen. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine restliche Koagulierung und Zersetzung zu Cellulosehydrat, die Entfernung der eingetrockneten Salze und allfällig verbleibenden Reste von Ätznatron sowie die Beseitigung des Schwefels, inhaftierender Metallspuren und Farbstoffe. Zu dem Zwecke können die an sich bekannten Mittel des Absäuerns, Waschens, Entschwefeln, Bleichens, Avivieren« u. dgl. in Anwendung gebracht werden.

Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens bestehen in der Ermöglichung eines gleichmäßigen und rationellen Verspinnens der Viscose mit hoher Abzugsgeschwindigkeit, der Möglichkeit der Verwendung gewöhnlicher Spinndüsenöffnungen, in der Gewinnung eines für die Weiterverarbeitung genügend festen Fadens bei Anwendung einer Spinnzelle von

technisch noch brauchbarer Länge und zum Teil auch in der Einsparung von Rohstoffen wie Ätznatron.

Ausführungsbeispiel ι

220 g lufttrockener Kunstseidenzellstoff werden 2 Stunden lang in Natronlauge von 18% bei Zimmertemperatur getaucht und dann auf 600 g abgepreßt. Nach Zerfaserung reift die Alkalicellulose 20 Stunden lang bei Zimmertemperatur. Zur Sulfidierung werden 60 ecm Schwefelkohlenstoff verwendet. Nach weiteren 10 bis 15. Stunden wird das erhaltene Xanthogenat in 1500 ecm Wasser unter Kneten aufgelöst. Die Celluloselösung wird filtriert, entlüftet und gelangt später bei einer Reife von 4⁰ Hottenroth zum Verspinnen. Der aus der mit Kühlring umgebenen Düse austretende Faden wird zuerst über eine Strecke von 100 cm durch heiße Luft von 250⁰, darauf durch eine weitere Luftstrecke von 150 cm Länge und einer Temperatur von 95⁰ geführt. Die fortlaufend gesponnenen Fäden werden dann außerhalb des Gasbehandlungsraumes aufgespult, weiterbehandelt und fertiggestellt.

Ausführungsbeispiel 2

ι kg lufttrockener Kunstseidenzellstoff wird ι Stunde lang bei Zimmertemperatur in Natronlauge von 220 g NaOH im Liter getaucht, dann auf 2840 g abgepreßt und zerfasert. Die Alkalicellulose wird während 5 Tage bei 16⁰C vorreifen gelassen, hierauf wird sie mit 400 g Schwefelkohlenstoff gut sulfidiert und schließlich das Xanthat mit Wasser zu einer Viscose von 15 °/₀ Cellulose und 7,5 °/₀ NaOH-Gehalt gelöst. Die Viscose ist sehr viscos und stark fadenziehend. Während des gehörigen Entlüftens und bis zum Verspinnen wird die Viscose kalt gehalten. Sie wird ohne meßbaren Reifegrad, also noch vollständig jung, zum Verspinnen gebracht, und zwar unter Anwendung einer gekühlten Sanimeldüse mit zehn Bohrungen zu 0,15 mm Durchmesser.

Man läßt die aus der Düse nach unten ausgespritzten Fäden durch eine gegen die Düse oben bis auf die erforderlichen Austrittsöffnungen für die heißen Gase abgedichtete und nach unten offene, senkrechte, hinreichend weite geheizte Röhre fallen. Die Spinnröhre ist von einer weiteren zweiten Röhre zwecks Isolation umgeben. Der ,Zwischenraum zwischen den beiden Rohren ist mit Isoliermaterial gefüllt. Die Spinnröhre selbst ist mit isolierten Heizdrähten umwunden, vermittels welcher die innere Spinnröhre durch geeignete Verteilung und Speisung durch den elektrischen Strom in den verschiedenen Zonen auf die gewünschten Temperaturen geheizt werden kann.

In der oberen etwa 1 m langen Zone gegen die Düse hin wird eine Temperatur von 400 bis 450° C, gemessen im Innern der Spinnröhre, in der Nähe der Oberfläche eingehalten. Die mittlere und untere, auch je etwa 1 m langen Zonen weisen entsprechend niedere Temperaturen von 250 bzw. 150⁰ C auf. Der mit m pro Minute abgezogene Sammelfaden läuft praktisch trocken aus der unteren Öffnung der Spinnröhre aus und wird in an sich bekannter Weise auf Aufwickelorgane in Gestalt von Spulen aufgewickelt, dann nachträglich fixiert und weiterverarbeitet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Gebilden, wie Kunstseide, Bändchen, aus Viscose durch Trockenspinnen, dadurch gekennzeichnet, daß man die durch Auspressen aus Spinnöffnungen vorgeformten Gebilde in einer auf über die Zersetzungstemperatur der Cellulose (etwa 120°) erhitzten Gasatmosphäre, wie Luft, behandelt, danach in an sich bekannter Weise in Cellulose überführt und nachbehandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen getroffen werden, um innerhalb der heißen Gasatmosphäre in der Richtung des abziehenden Fadens ein ausgesprochenes Temperaturgefälle zu erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Viscose versponnen wird, welche verhältnismäßig wenig Alkali, gegebenenfalls nur ¹Z₂ soviel Ätznatron wie Cellulose enthält, wobei man allenfalls das Xanthat einfach in Wasser auflösen kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Viscose verarbeitet wird, welche über 7 % an CeI-lulose enthält.