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Verfahren zur Herstellung von Kunstfäden nach dem Trockenspinnverfahren
Beim Trockenspinnen von Kunstfäden ist es bekannt, die Spinnlösungen zur Verbesserung
der O_uerschnittsgestaltung in vorgewärmtem Zustand in ein Trockenmedium zu verspinnen,
dessen bestgeeignete Temperatur für jeden Fall durch eine einfache Versuchsreihe
festzustellen ist. Diese Temperatur kann also an sich höher, gleich hoch oder tiefer
liegen als die Lösungstemperatur. Im allgemeinen hat man die Austrocknung der Fäden
durch einen der Fadenrichtung entgegengeführten warmen Luftstrom bewirkt. Es ist
dann später vorgeschlagen worden, auf die mit warmer Lösung gesponnenen Fäden einen
kalten Luftstrom auftreffen zu lassen, der sie auf ihrem Weg zur Aufwickelvorrichtung
mindestens eine Strecke weit begleitet.
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Es war auch bereits bekannt, Lösungen ohne besondere Vorwärmung in
eine mit Lösungsmitteldampf reichlich beladene Atmosphäre derart zu verspinnen,
daß ein angewärmter Teilgasstrom in gewissem Abstand unterhalb der Düse durch einen
perforierten, rillt der Spinnzelle fest verbundenen Ring konzentrisch auf die Fäden
geleitet wurde. Dieser Ring war schon der Zugänglichkeit der Düse wegen ziemlich
tief angesetzt, so daß das Trockengas nicht in solcher Nähe der Düse auf die Fäden
auftrifft, daß eine erhebliche Beeinflussung der Fadeneigenschaften, insbesondere
des Ouerschnittes, eintreten konnte. Es war das um so weniger möglich, als die Luft
in einem Trichter sofort nach unten abgeleitet wurde, wodurch die Einwirkung noch
weiter nach unten verlegt wird. Demgegenüber wurde festgestellt, daß man zu besonders
guten, gleichmäßigen Produkten gelangt, wenn man den Fäden -unmittelbar nach ihrem
Austritt aus der Spinndüse einen nach allen Seiten gleichmäßig quer zum Fadenlauf
gerichteten Trockengasstrom zuleitet, jedoch dafür Sorge trägt, daß nur eine en,-begrenzte
warme Zone in der Düsengegend entsteht, während der obere Teil der Spinnzelle im
übrigen auf verhältnismäßig niedriger Temperatur gehalten wird, zweckmäßig niedriger
als die Temperatur der Spinnlösung. Man erreicht diese Lokalisierung der Wirkung
des warmen Gasstromes in einfacher Weise z. B. dadurch, daß man ihn in der oben
beschriebenen Weise durch geeignete Vorrichtungen, z. B. Schlitzdüsen, an die Fäden
heranführt. Durch die- zugeführte Wärmemenge wird die Verdampfung im ersten Augenblick
sehr gefördert. Man erhält Fäden von ausgezeichnetem Ouerschnitt bei gleichzeitig
überraschend guten Festigkeitseigenschaften, selbst bei relativ niedrig konzentrierten
Lösungen, was für die Herstellung von feinfädigen Kunstfasern wesentlich ist. Weiter
besitzen die nach diesem Verfahren, z. B. aus Acetylcellulose, hergestellten Kunstfasern
einen guten Glanz, während bei Verwendung einer kalten Trockengasatmosphäre eine
Tendenz zur Bildung weniger glänzender, unter Umständen sogar matter Fäden besteht,
so daß es schwierig ist, betriebsmäßig ein gleichmäßiges Produkt zu erhalten.
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Das neue Verfahren empfiehlt sich auch, wenn das Trockengas im Kreislauf
verwendet
wird und beim Wiedereintritt in der Gegend der Spinndüse
noch mehr oder weniger beträchtliche Mengen Lösungsmitteldämpfe enthält, die die
erwünschte rasche Verfestigung verzögern.
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Die günstige Wirkung des vorgewärmten Trockenmediums ist nicht an
dessen Absaugung im Gleichstrom mit den Fäden gebunden. Man erzielt ebenfalls sehr
gute Resultate und hat den besonderen Vorteil einer geringeren Wärmeübertragung
auf die weiter unten liegende kältere Zone, wenn die in der Düsengegend zugeführte
Gasmenge nach oben abgesaugt wird, zusammen mit einem zweiten Gasvolumen, das der
Spinnzelle am unteren Ende zugeführt wird und diese den Spinnfäden entgegen von
unten nach oben durchströmt. Um in diesem Fall eine bessere Ausnutzung der Gesamtluftmenge
zu erreichen, kann man das dem unteren Zellenteil @ zugeführte Volumen der abgesaugten
Gesamtgasmenge entnehmen, so. daß ein geschlossener Sekundärkreislauf entsteht,
dessen Menge absolut und im Verhältnis zur Frischgaszufuhr in weiten Grenzen schwanken
kann.
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Eine zür Ausführung des Verfahrens unter Verwendung eines Trockenluftkreislaufs
mit Wiedergewinnung des Lösungsmittelüberschusses durch Kondensafion@ geeignete
Vorrichtung, bei der das unmittelbar an der Düse zugeführte Trockengas gleichsinnig
mit den Fäden nach unten abgezogen wird, ist in der Zeichnung in schematischer Weise
wiedergegeben.
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Die Spinnlösung gelangt durch das Rohr a zur Heizpatrone b und tritt
aufgeheizt durch die Düse c aus. Die gebildeten Fäden d durchlaufen die röhrenförmigeSpinnzelle
e und verlassen sie trocken am unteren Ende durch die enge Austrittsdüse f . Die
bereits Lösung3mitteldämpfe in mehr oder weniger beträchtlicher Menge enthaltende.
Trockenluft wird, vom Kondensator g kommend, durch den Ventilator 1a zum Heizkörper
i gedrückt, erwärmt sich dort auf die gewünschte Temperatur und gelangt dann
durch das T-Stück k und Zuleitungsrohr L zum Lochring in, durch dessen Öffnungen
sie nach allen Seiten gleichmäßig quer zum Fadenlauf gegen die Spinnfäden geblasen
wird. Um das Anspinnen und Düsenwechseln zu erleichtern, ist der Lochring nach oben
verstellbar ausgebildet. Zu diesem Zweck ist das Zuleitungsröhr l im T-Stück k beweglich.
Der Durchtritt von Falschluft wird durch Abdichtung mit Hilfe der Stopfbüchse ya
vermieden. Zur besseren Zentrierung des Ringes und zur weiteren Stabilisierung der
Anordnung ist am Lochring noch ein Stift o angebracht, der in der Hülse-p geführt
wird. Um die durch den Ring strömende "Gasmenge ständig kontrollieren zu können,
ist mit dem T-Stück h noch das Manometer q verbunden: Die in der Düsengegend zugeführte
Trokkenluft strömt gleichsinnig mit den Fäden -nach abwärts und verläßt die Zelle
durch Öffnungen r. Sie steigt dann, ohne sich abzukühlen, durch den um den Heizmantel
s gelegten äußeren Doppelmantel t nach oben, strömt weiter zum Wärmeaustauscher
ic, wo sie ihren Wärmeinhalt zum größten Teil an das kalte, vom Kondensator kommende
Gasgemisch abgibt und gelangt schließlich zum Kondensator g, wo die überschüssigen
Lösungsmitteldämpfe niedergeschlagen werden. Die Temperatur des Kühlmittels kann
bei Verwendung von Aceton als Lösungsmittel z. B. - i o° betragen.
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Die erforderliche Lokalisierung der Wärmewirkung auf den in unmittelbarer
Düsennähe liegenden Abschnitt der Spinnzelle tritt schon von selbst ein, wenn man
im Sinne der Erfindung die Zufuhr- von Wärme an dieser Stelle vermeidet und die
Abfuhr durch Strahlung erleichtert, z. B. dadurch, daß man den olleren Zellenteil
unbeheizt und unisoliert läßt, wie dies bei der in der Zeichnung wiedergegebenen
Spinnzelle e der Fall ist. Natürlich kann man auch den auf niedrige Temperatur zu
haltenden Teil der Spinnzelle noch besonders abkühlen.
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Bei Verwendung von Acetonalkohol oder Methylenchloridalkohol als Lösungsmittelgemisch
kann man beim Arbeiten mit der beschriebenen Spinnzelle ohne zusätzliche Kühlung
auskommen, da selbst die beim Anblasen von stündlich 6m3 zugeführte Wärmemenge unter
Berücksichtigung der unvermeidlichen Verluste durch Leitung und Strahlung nicht
hinreichen, um die Verdampfungswärme der in der Spinnlösung enthaltenen Lösungsmittel
zu bestreiten, wenn z. B. ein Faden von 25 Denier bei einem Abzug von Zoo m pro
Minute und einer Spinnraumtemperatur von 35 bis 4o° gesponnen wird. Weitaus der
größte Teil des Lösungsmittels, mindestens 8o-°I0, verdampft schon kurz unterhalb
der Düse aus .den Fäden. Es ist also einleuchtend, daß bei fehlender Wärmezufuhr
unterhalb der Düsengegend sich eine relativ kühle Zone von beispielsweise 3o bis
40° einstellen wird. Beispiele i. Eine auf 6o° erwärmte Spinnlösung, bestehend aus
21 Teilen hochviscoser Acetylcellujose und 79 Teilen einer Mischung von Aceton und
Alkohol im Verhältnis von 85 : 15 wurde durch eine Düse-mit 25 Bohrungen mit 0,07
mm Durchmesser in einer Spinnzelle bekannter Bauart auf einen Gesamttiter von 7
5 Deniers versponnen. Die Temperatur im oberen Teil dieser Zelle betrug etwa 45°.
Den
@pinnf:iden wurde unmittelbar nach Austritt aus der Düse ein auf 6i° erwärmter Luftstrom
in einer Menge von c) cbnl/5td. /tigeleitet und gleichsinnig finit den Spiililfiden
hach unten abgesaugt. 'Man erhielt eine Acetatseide finit sehr gutem lluerschnitt.
einer Pcstigke;t 1"0I1 1,35 bis 1,4g pro Denier und einer Bruchdehnung von etwa
2S °1o.
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2. Dieselbe Spinnlösung wie in Beispiel i wurde durch Düsen von -2o
Loch mit 0,07 mm Bohrungen in einer Spinnzelle versponnen. deren Temperatur
oben auf ;o° eingestellt war. Unmittelbar nach dem Verlassen der Düse wurde dem
Faden eine auf ;o° vorgewärnite Luft in einer Menge von 3,5 cbm; Std. zuheblasen.
Die mit Lösungsmittel beladene Luft wurde nach oben abgesaugt. zusammen mit weiteren
:4,5 cbm Luft aus der eigentlichen Spinnzelle. Diese letztere 'Menge wurde inl Kreislauf
ohne Abscheidung von Lösungsmitteln umgewälzt. Die erhaltene Seide hatte einen guten
völligen Querschnitt, eine Festigkeit von 1,4 g pro Denier und eine Bruchdehnung
von 260/a.