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Verfahren zur Herstellung von Kunstschwamm aus Viscoselösungen Es
ist bekannt, Kunstschwämme aus einem vorzugsweise mit Faserstoffen durchsetzten
Gemisch von Celluloseesterlösungen mit geeigneten Porenbildnern herzustellen, indem
man durch Koagulation und Zersetzung der Celluloseester zu Cellulosehydrat unter
Entfernung der Porenbildner die Entstehung eines porösen Cellulosegebildes bewirkt:
Gemäß den bekannten Verfahren werden zur Regeneration der Cellulose Säure- oder
Salzlösungen, heiße Luft oder Wasserdampf verwendet.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Kunstschwamm
aus einem Gemisch von Viscoselösungen und Porenbildnern, -allenfalls unter Zusatz
von Farb-oder Faserstoffen, unter Verwendung von flüssigen Regenerationsbädern.
Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Einwirkung
der flüssigen Regenerationsbäder unter Überdruck, vorzugsweise in der Wärme, auf
den Schwammteig zur Einwirkung gebracht wird. Die Einpressung eines flüssigen, zweckmäßig
heißen Regenerationsmittels unter Überdruck in den geformten Schwammteig hat den
großen Vorteil, daß hierdurch die Erzeugung bedeutend größerer Formlinge von dürch
und durch gleichmäßiger Beschaffenheit in kürzerer Zeit ermöglicht und infolgedessen
die Entstehung von Abfällen (sogenannten Krustenabfällen) vermindert wird. Diese
Arbeitsmethode bat ferner den großen Vorteil, daß zugleich mit der Einwirkung der
Regenerationsbäder unter Druck Zusätze in den Schwammteig eingeführt werden können,
die dann während der Entstehung des Schwammes durch die Koagulation der Viscose
und ihrer Regeneration zu Cellulosehydrat in die Fasem des Schwammes eingeschlossen
und dort verankert werden. In dieser Weise kann man z. B. Desinfektionsmittel, Geruchstoffe
u. dgl. in die Schwammgebilde einbringen. Die dem Kunstschwamm durch das Regen:erationsbad
einverleibten Zusätze werden viel langsamer im Laufe des Gebrauches aus der porösen
Substanz entfernt, als dies etwa bei einer nachträglichen Imprägnierung einer beispielsweise
mit gasförmigen Nachbehandlungsbädern regenerierten Cellulose mit den gleichen Stoffen
der Fall wäre. Weiter ist es möglich, durch Zusätze von geeigneten Mitteln zum Regenerätionsbad
eine Bleichung der schwammartigen Massen schon während ihrer Entstehung zu bewerkstelligen.
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Es ist weiter gefunden worden, daß es zweckmäßig ist, bei Verfahren
dieser Art die flüssigen Regenerationsbäder in Form schwach alkalischer Lösungen
anzuwenden. Bei Anwendung solcher Bäder wird die Zusammensetzung des Schwammteigs
vor allem hinsichtlich der verwendeten Porenfüller von dem Grad der Reife der Viscose
(der Menge des frei werdenden Alkalis und der Geschwindigkeit der Freisetzung des
Alkalis aus dem Xanthogen.at) unabhängiger. Durch die größere Freiheit in der Zusammensetzung
des Schwammteigs ist auch die Möglichkeit gegeben, diesen flüssiger zu halten. Hierdurch
wird
nicht nur das Füllen des Teigs in die Formen erleichtert, sondern in erster Linie
erreicht, daß verfrühte Teilkoagulationen innerhalb des Teigs durch die Porenbildmer
vermieden werden und daß von der Verwendung oder Mitverwendung wasserfreier oder
wasserarmer Salze, die solche Teilkoagulationen häufig hervorrufen, ganz abgesehen
werden kann. Schließlich wird durch den Überschuß eines schwach alkalischen Mediums
während der Regeneration auch das Eintreten ungleichmäßiger Schrumpfungen vermieden.
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Der Grad der Alkalität bzw. die obere Grenze der Konzentration an
Alkali in den Regenerationsbädern muß durch Vorversuche ermittelt werden, da bekanntlich
durch die Einwirkung von konzentriertem Alkali ein Abbau des Cellulosemoleküls bewirkt
wird, welcher nicht erwünscht ist. Die anwendbare Höchstkonzentration hängt von
den verschiedenen Arbeitsbedingungen, insbesondere von der angewandten Temperatur,
ab. Je höher die Temperatur ist, bei welcher die Regeneration vorgenommen wird,
desto weniger freies All#:ali sollen die Bäder enthalten. Als Richtschnur kann dienen,
daß mit einem Regenerationsbad, welches etwa i % freie Natronlauge oder äquivalente
Mengen anderer Basen enthält, unter normalen Bedingungen gute Resultate erzielt
werden. Es können jedoch auch bedeutend geringere Alkalikonzentrationen und unter
geeigneten Umständen auch höhere Konzentrationen Anwendung finden.
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In allen Fällen -empfiehlt es sich, die Regenerationsbäder in Form
gesättigter Salzlösungen zu verwenden, um vorzeitige Herauslösung der Porenbildner
zu vermeiden. Im Zuge der Regeneration oder im unmittelbaren Anschluß an die Regeneration
können die Lösungen verdünnt werden. In dieser Weise kann auch das Auswaschen der
regenerierten Cellulose unmittelbar im Anschluß an die Regeneration vorgenommen
werden, -wodurch der Nachteil beseitigt wird, daß durch Bildung wenn auch winziger
Kristalle der Porenbildner das Gewebe gesprengt wird.
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Die geschilderte Behandlung des Schwammteigs unter Überdruck kann
sich an eine Vakuumbehandlung anschließen, indem es sich als vorteilhaft erwiesen
hat, den Schwammteig während des Mischens unter vermindertem Druck zu halten oder
aber den fertigen Schwammteig in der Form vor der Einführung der flüssigen Regenerationsbäder
der Einwirkung von Unterdruck auszusetzen.
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Diese Maßnahme trägt vor allem weiter dazu bei, daß mit dünnflüssigen
Massen gearbeitet werden kann, die sich leicht mischen und verformen lassen, indem
die Massen erst im Zuge des Mischprozesses bzw. nach der Verformung durch Einwirkung
des Vakuums auf jene Konzentration gebracht werden, die für die weitere Verarbeitung
die günstigste ist. Ferner bietet das Verfahren die wertvolle Möglichkeit, den Vorgang
in dem Sinne zu beherrschen, daß die Viscose bei der Entstehung des porösen Gebildes
nicht unmittelbar zu hydratisierter Cellulose regeneriert, sondern erst allmählich
durch die Weiterbehandlung in Cellulosehydrat übergeführt wird, so daß. Koagulation
und Zersetzung stufenweise aufeinanderfolgen. Z. B. entzieht man der aus Viscose
Und Porenbildnern geformten Masse durch Erwärmung im Vakuum so viel Wasser, daß
zunächst ein hauptsächlich aus uniersetztem Yanthogenat bestehendes Gebilde entsteht,
das erst durch die Einwirkung der flüssigen Bäder unter Überdruck zu Gellulosehydrat
zersetzt wird. Die Beschaffenheit der Erzeugnisse in bezug auf Griff, Elastizität
und Reißfestigkeit wird durch diese Behandlung sehr günstig beeinflußt. Beispiele
i. 12o kg einer Viscoselösung, die q. bis 6 o/o wenig abgebaute Cellulose
enthält, werden, allenfalls nach Zusatz von Farbstoff, mit 3 o kg eines künstlichen
oder natürlichen Faserstoffes sowie 3oo kg eines beliebigen gemischtkörnigen organischen
oder anorganischen Stoffes, z. B. eines Gemisches von Natrium- und Magnesiumsulfat,
innigst vermengt. Das entstehende breiartige Gemisch wird in Formen eingebracht
und hierauf einige Zeit, zweckmäßig unter gleichzeitiger Erwärmung mit heißer Luft,
unter vermindertem Druck gehalten. Auf diese unter vermindertem Druck stehenden
Formlinge läßt man nun in einem Autoklaven das Regenerationsmittel z. B. in Form
einer verdünnten Essigsäur elösung, die vorteilhafterweise den Füllkörper oder ein
anderes Salz, wie beispielsweise Natriumacetat (wodurch gleichzeitig eine Pufferung
bewirkt wird), bis zur Sättigung gelöst enthält, unter Zuhilfenahme von Überdruck
bis zu 2oAtm. 1/4 bis zu 2 Stunden derart einwirken, daß die Formlinge von der Reaktionsflüssigkeit
bedeckt sind. Dem Regenerationsbade können Geruchstoffe oder Desinfektionsmittel
zugesetzt sein. Die so erhaltenen Gebilde werden im Anschluß an die Regeneration
nach Bedarf gebleicht, gefärbt und schließlich in kleinere Stücke beliebiger Form
geschnitten.
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2. 12 o kg einer Viscoselösung, die q. bis 6 % Cellulose enthält und
so hergestellt ist, daß bei der Bereitung möglichst wenig Cellulose abgebaut wurde,
werden, allenfalls nach Zusatz von Farbstoffen, mit ßoo kg gemischtkörnigem Natriumsulfat
und 3o kg eines künstlichen oder natürlichen Faserstoffes, wie
Stapelfaser,
Flachs, Jute, Ramie oder Kokosfaser, innigst vermengt. Es empfiehlt sich, fetthaltige
Faserstoffe vorher m einer Alkali.-lösung quellen zu lassen, die höchstens io Alkali
enthält. Das entstehende breiartige Gemisch wird in. offene Formen aus geeignetem
Material einfließen gelassen. Auf die Formlinge läßt. man nun das Regenerationsmittel
in Form einer heißen, gesättigten Nag S04-Lösung, welche i % freie Natronlauge enthält,
unter Zuhilfenahme von Überdruck bis zu 2o Atm. 1/4 Stunde bis zu z Stunden einwirken.
Dem Regenerationsbade können Geruchstorfe oder Desinfektionsmittel zugesetzt sein.
Die so erhaltenen Gebilde werden im Anschluß an die Regeneration nach Bedarf gebleicht
und gefärbt und schließlich in kleinere Stücke beliebiger Form geschnitten.
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Das Verfahren liefert in erster Reihe vorzügliche Ersatzmittel für
natürliche Schwämme; die so entstehenden porösen Massen sind aber auch anderweitig
vielfach verwendbar, z. B. als Filtermassen, Wärmeschutzmassen, Dichtungsmassen,
zur Schalldämpfung usw.
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Bei der Herstellung von Kunstschwamm aus Viscose ist schon vorgeschlagen
worden, den Schwammteig mit Wasserdampf unter einem Druck von 1/2 bis i o Atm. zu
behandeln. Wasserdampf übt im Gegensatz zu den flüssigen Regenerationsbädern durch
eine hohe Wärmekapazität wohl eine koagulierende Wirkung, aber keine verseifende
und somit keine regenerierende Wirkung auf Viscose aus. = Die Regeneration wird
bei dem. bekannten Verfahren durch die zum Teil in der Wärme geschmolzenen, zum
Teil gelösten porenbildenden Salze bewirkt. Die Anwendung von gespanntem Wasserdampf
muß erfolgen, um zur Durchkoagulation genügende Wärmemengen einzuführen. Das Verfahren
besitzt aber den Nachteil, daß eine teilweise Kondensation des Wasserdampfes bei
Beginn der Einwirkung stets eintritt, und bewirkt, daß die wasserlöslichen Füllkörper
zu früh aus dem Schwammteig herausgelöst werden, bevor nämlich die Porenwände in
der Oberflächenschicht regeneriert sind. Am fertigen Schwamm tritt dann eine mehr
oder minder starke Schicht von flachgedrückten Poren zutage.
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Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, bei denen flüssige Regenerationsbäder
in der Hitze ohne Druck verwendet werden, sollen erfindungsgemäß die Koagulationsbäder
unter Druck verwendet werden. Durch die Verwendung von Druck ist es nicht nur möglich,
bei der Koagulation in der Hitze wesentlich höhere Temperaturen nutzbar zu machen,
sondern auch bei niedrigen Reaktionstemperaturen die Koagulation beträchtlich zu
beschleunigen.