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Verfahren zur Herstellung von Viscose-Kunstfasern Es sind bereits
Verfahren bekannt, bei denen hochfeste Seiden, d. h. Seiden mit über 25o g Festigkeit
pro ioo Deniers, erzeugt werden durch Verspinnen von Viscose in Bädern mit mehr
als 55 % Schwefelsäure (britische Patentschrift 27q.521); auch mit Bädern von 3o
bis 55 % freier Schwefelsäure (schweizerische Patentschrift 151925) ist schon gearbeitet
worden.
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Die hohen Säurekonzentrationen in den Spinnbädern der genannten Verfahren
bringen erhebliche Schwierigkeiten und Unkosten mit sich.
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Bei Weiterverfolgung der Versuche, mit möglichst niedriger Säurekonzentration
Fäden von stark erhöhter Festigkeit zu erhalten, wurde gefunden, daß auch beim Spinnen
von Viscose in Bädern, die nur io bis 3o o;o Schwefelsäure, aber daneben mindestens
3o Gewichtsprozent Bisulfat enthalten, Fäden mit weit über Zoo g pro ioo Deniers
Festigkeit erhalten werden können. Es hat sich gezeigt, daß diese sauren Bäder,
die sich von den bisher bekannten dadurch unterscheiden, daß sie neben den genannten
Säuremengen nicht Sulfate, sondern Bisalfate in Mengen von nicht weniger als 3o
Gewichtsprozent enthalten, ganz besonders geeignet sind, da sie ein sehr weitgehendes
Strecken der Fäden zulassen. Vorteilhaft werden die Bäder nahezu mit Bisulfat gesättigt.
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Am besten wirkt Ammoniumbisulfat, weil dieses Salz besonders guteLöslichkeit
in sauren Bädern; aufweist. Aber auch Magnesiumbisulfat, Natriumbisulfat und andere
Bisulfate oder Mischungen verschiedener Bisulfate können Verwendung finden. Die
Eisulfate selbst können aus neutralem Sulfat und Schwefelsäure gebildet werden.
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Man war bisher der Auffassung, daß Bäder mit Bisulfaten neben freier
Schwefelsäure keine guten Spinnresultate liefern. Beispielsweise ist diese Ansicht
in der deutschen Patentschrift 287 955 (Seite i, Zeile 33 bis 37) zum Ausdruck gebracht.
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Es war demnach überraschend, daß diese stark sauren Bäder, welche
einen großen Teil ihrer Säure in halb gebundener Form enthalten, nicht nur ein störungsfreies
Spinnen, sondern auch einen Faden mit hoher Festigkeit zu liefern vermögen. Wichtig
ist dabei, daß der Faden im Spinnprozeß gestreikt wird. Die Streckung kann entweder
durch feststehende Stäbe, Ösen oder Rollen oder durch angetriebene Walzen oder auch
durch sehr stark erhöhten Abzug des Fadens im Verhältnis zur Stoffzufuhr erfolgen.
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Wenn auch Viscosen aus mehrere Tage gereifter Alkalicellulose, besonders
wenn sie höheren Gehalt an Zellstoff besitzen, noch Festigkeiten über 2 g pro Denier
ergeben, so werden doch Viscosen aus ganz ungereifter Alkalicellulose stets die
höheren Festigkeitswerte liefern. Die Streckmöglichkeiten des Fadens werden verbessert,
wenn man besonders hoch sulfidierte Xanthogenate anwendet.
Vorteilhaft
vermeidet man jeden Abbau der Cellulose während der verschiedenen Stadien der Herstellung,
was z. B. durch Arbeiten unter Ausschluß von Sauerstoff oder durch ähnliche Maßnahmen
geschehen kann. Fäden aus möglichst wenig abgebauter Cellulose haben in der Regel
höhere Festigkeit und bei gleicher Festigkeit höhere Dehnung. Den Bädern können
die gebräuchlichen Zusätze, wie z. B. Glycose, Zinksulfat, Glycerin usw., gemacht
werden.
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Um die hier verwendeten Bisulfatkonzentrationen mit anderen Bädern,
deren Zusammensetzung durch Angabe des Sulfat- und Schwefelsäuregehaltes festgelegt
ist, vergleichen zu können, werden Tabellen beigegeben, welche den Gehalt von Bisulfat
an neutralem Sulfat und an gebundener Säure ohne Berechnung ablesen lassen. Für
jede Bisulfatkonzentration wird in Kurvenblatt 1 die entsprechende Menge an gebundener
Schwefelsäure auf der Ordinate abgelesen, wobei die Linie A-B für Natriumbisulfat
und die Linie C-1? für Ammoniumbisulfat gilt. Wird die auf der Ordinate abgelesene
Menge an gebundener Säure von der zugehörigen Menge an Bisulfat abgezogen, so ergibt
die Differenz die Menge des neutralen Sulfates. Soll, vom Sulfat ausgehend, die
dem Sulfat entsprechende Menge Bisulfat ermittelt werden, so kann dies mit Hilfe
des Kurvenblattes II geschehen, in welchem auf der Ordinate das neutrale Sulfat
und auf der Abszisse die entsprechende Menge an Bisulfat für jeden Punkt der Linie
A-B, vom Natriumsulfat ausgehend, und der Linie C-D, vom Ammoniumsulfat ausgehend,
eingetragen ist. Die Differenz zwischen dem Bisulfat und dem neutralen Sulfat ist
die gebundene Schwefelsäure.
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Es ist klar, daß beim Streben nach festen Viscoseseiden den Bädern
der Vorzug gebührt, die gute Resultate mit möglichst niedrigen Säurekonzentrationen
erzielen lassen. Bei Verwendung der hier vorgeschlagenen Bäder fallen alle die Nachteile
fort, die den Fällbädern aus starker Schwefelsäure anhaften. Beispiele z. a) Eine
ungereifte Alkalicellulose, die mit 32 Gewichtsprozent Schwefelkohlenstoff (auf
Zellstoff berechnet) sulfidiert wurde, wird zur Viscose mit 6 % Zellstoff und
6,5
Alkali gelöst.
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b) Viscose, wie unter a hergestellt, bei welcher jedoch die Alkalicellulose
mit 6o Gewichtsprozent Schwefelkohlenstoff sulfidiert wurde.
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Die unter a oder b hergestellte Viscose wird in einem Spinnbad, das
28 % freie Schwefelsäure enthält und mit Ammonium-und Natriumbisulfat nahezu gesättigt
ist, versponnen. Der Faden wird nach dem Verlassen des Fällbades -über drei gegeneinander
versetzte Osen verstreckt. Die Spinntemperatur des Bades beträgt 4o°.
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Die Festigkeit der erzielten Fäden überschreitet 350g pro ioo Deniers
bei einer Dehnung von 6 bis 7 ojo.
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2. In einer #Zanthatmaschine wird Zellstoff in i 9 %ige Natronlauge
eingetragen. Nach dem Quellen des Zellstoffes wird die Masse, bei io° durchgeknetet,
bis sie homogen geworden ist. Nach dem Abbinden der Lauge wird mit 5o % Schwefelkohlenstoff
3 bis 4 Stunden bei 26° sulfidiert und bei 15° mit i %iger Natronlauge zu einer
Viscose von 5 % Zellstoff und 4 % Alkali gelöst.
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Die Viscose wird unter starker Verstrekking versponnen in einem Bad
aus 28 %iger freier Schwefelsäure, 32 o/o Ammoniumbisulfat, 8 % Natriumbisulfat
und 32 % Wasser. Badtemp eratur : 37°.
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Festigkeit der Fäden: über 30o bei einer Dehnung von 7 bis 8 %.
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.3. Versponnen wird eine Viscose aus kurz (z. B. 12 Stunden) gereifter
Alkalicellulose, die 9 0/0 Zellstoff und 8 % Alkali enthält und eine Kugelfallviscosität
von etwa i 5o" aufweist (eine Viscosität, bei welcher die Fallzeit einer Kugel von
o, i g in. einem 18 mm weiten Rohr bei 25° C und einer Fallstrecke von 20 cm i 5o"
beträgt). Das Spinnbad setzt sich zusammen aus 24 % Schwefelsäure, 3 5 % Ammoniumbisulfat,
12 % Natriumbisulfat und 29 % Wasser. Die Spinntemperatur beträgt 4o°. Die Fäden
werden nach dem Austreten aus dem Bad verstreckt.
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Festigkeit: 33o bei einer Dehnung von 6 bis 7 0/0.
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4. Als Spinnbad dient eine Lösung von 39 % Ammoniumbisulfat, i i %
Natriumbisulfat; 18 % Schwefelsäuremonohydrat und 32 % Wasser. Es wird eine Viscose
wie unter i a bei 40° unter Streckung versponnen.
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Festigkeit: über 25o bei einer -Dehnung von 6 bis 8 %.
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5. Eine Viscose wie unter i a wird bei 45° i. einem Fällbad aus 12
% Schwefelsäuremonohydrat, q:8 % Ammoniumbisulfat und 26 % Wasser unter starker
Streckung versponnen> Festigkeit: 23o bei einer Dehnung von 8,3 %.
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Als Spinndüsen können z. B. bei den vorerwähnten Versuchen verwendet
werden: Düsen mit 12o Loch von je o,05 mm Durchmesser (=12%,05) oder Düsen 12%,09,
700/0,1o, 1000/0,10.
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Die Badstr ecken betragen i o bis 2 5 cm, die Luftstrecken 5o cm bis
2 m.