DE646130C

DE646130C - Process for the production of hollow rayon threads from acidyl celluloses

Info

Publication number: DE646130C
Application number: DEI38374D
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Lode; Dr Heinrich Pabst
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1929-06-14
Filing date: 1929-06-15
Publication date: 1937-06-11

Description

Verfahren zur Herstellung von hohlen Kunstseidefäden aus Acidylcellulosen Es wurde gefunden, daß man in sehr einfacher Weise hohle Kunstseidefäden aus Aci@dylcellulosen nach dem Trockenspinnprozeß erhalten kann, wenn man die Acidylcellulosen in einem Gemisch aus einem oder mehreren Lösern und einem oder mehreren Nichtlösern, welche höher sieden als die Löser, löst, dann die Lösungen auf ihrem Weg bis zum Austritt aus der Düse zusätzlich und vorzugsweise möglichst hoch anheizt und die Koagulation der aus der Düse austretenden Fäden in einer Gasatmosphäre ausführt, deren Temperatur unterhalb des Siedepunktes der Nichtlöser liegt.Process for the production of hollow rayon threads from acidyl celluloses It has been found that hollow rayon threads from Acidylcellulosen can be produced in a very simple manner can be obtained after the dry spinning process if the acidyl celluloses in one Mixture of one or more solvers and one or more nonsolvents, which boil higher than the solvers, dissolve, then the solutions on their way to the exit from the nozzle additionally and preferably as high as possible and the coagulation of the threads emerging from the nozzle in a gas atmosphere, the temperature of which is below the boiling point of the nonsolvent.

Die Hohlfäden werden um so sicherer erreicht, je mehr die Temperatur der Lösung der kritischen Temperatur angenähert wird, bei welcher die Spinnlösung aus der Düse auszukochen beginnt. Die Höhe dieser kritischen Temperatur hängt ab von der Art der Spinnlösung und den sonstigen Spinnbedingungen. Zwischen Düse und Filterkerze steht die Spinnlösung unter erheblichem Druck, der unter Umständen io bis 2o Atmosphären betragen kann je nach Viscosität der Lösung, Spinngeschwindigkeit, Durchmesser und Länge der Spinnkapilaren. Die kritische Lösungstemperatur liegt also immer wesentlich höher als die Siedetemperatur bei Normaldruck. Man löst z. B. eine acetonlösliche Acetylcellulose etwa 2o bis 24°/oig je nach der spezifischen Viscosität in einem Gemisch von 75 bis 8o Teilen Aceton und 25 bis 2o Teilen Toluol. Nach der üblichen Vorbereitung, wie Filtrieren, Entlüften usw., bringt man diese Lösung auf ihrem Weg zur Spinndüse auf eine Temperatur von 5o bis 85° und spinnt dann durch Kapillaren von 0,07 bis o,io mm Weite in einem Luftraum von ao bis 70°. Regelt man die zugeführte Spinnlösung und Abzugsgeschwindigkeit so, daß der fertige Faden einen Einzeltiter von etwa 4 den. hat, so erhält man eine Seide mit dem Charakter eines zusammengeknitterten Schlauches, d. h. der Querschnitt zeigt in seiner äußeren Form ein viellappiges, aber rundliches Gebilde von großer Völligkeit, das im Innern einen mit Luft gefüllten Hohlraum enthält.The hollow fibers are reached more reliably the closer the temperature of the solution approaches the critical temperature at which the spinning solution begins to boil out of the nozzle. The level of this critical temperature depends on the type of spinning solution and the other spinning conditions. The spinning solution is under considerable pressure between the nozzle and the filter candle, which under certain circumstances can be 10 to 20 atmospheres depending on the viscosity of the solution, the spinning speed, the diameter and length of the spinning capillaries. The critical solution temperature is therefore always significantly higher than the boiling point at normal pressure. One solves z. B. an acetone-soluble acetyl cellulose about 20 to 24% depending on the specific viscosity in a mixture of 75 to 80 parts of acetone and 25 to 20 parts of toluene. After the usual preparation, such as filtering, deaerating, etc., this solution is brought to a temperature of 50 to 85 ° on its way to the spinneret and then spun through capillaries 0.07 to 0.1 mm wide in an air space from ao to 70 °. If you regulate the supplied spinning solution and take-off speed so that the finished thread has a single titer of about 4 den. the result is a silk with the character of a crumpled tube, ie the cross-section shows in its outer shape a multi-lobed, but rounded structure of great fullness, which contains an air-filled cavity inside.

An Stelle von Aceton können auch andere Löser, wie Methylenchlorid, Chloräthyl u. dgl. und Mischungen dieser, verwendet werden. An Stelle von Toluol kommen Benzol, Xylol, hydroaromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, Äther sowie Mischungen solcher Nichtlöser in Betracht. Alkohole, wie z. B. Methyl- und Äthylalkohol, sind in kleinen Mengen allein verwendet weniger günstig. Setzt man sie dagegen in nicht zu großen Mengen in Verbindung mit einem anderen Fäller zu, so kann man die Temperatur der Spinnatmosphäre erheblich ermäßigen.Instead of acetone, other solvents such as methylene chloride, Chloroethyl and the like and mixtures thereof can be used. Instead of toluene come benzene, xylene, hydroaromatic and aliphatic hydrocarbons, ethers as well as mixtures of such nonsolvents. Alcohols such as B. methyl and Ethyl alcohol, used alone in small amounts, are less beneficial. If you set on the other hand, in not too large quantities in connection with another Fellers to, the temperature of the spinning atmosphere can be reduced considerably.

Löst man z. B. eine acetonlösliche Acetylcelltilose -2.I°/oig in einem Gemisch von 6o Gewichtsteilen Aceton, 3o bis 35 Gewichtsteilen Benzol und io bis 5 Gewichtsteilen Methylalkohol, erwärmt diese Lösung vor ihrem Austritt aus der Düse auf 6o bis 65° und verspinnt sie mit einer Abzugsgeschwindigkeit von ioo m/Min. in eine entgegenströmende Spinnluft von 35° auf einen Einzeltiter von .h/2 bis 6 den., so erhält man eine Seide von viellappigem, beinahe gezahntem Ouerschnitt mit durchgehenden Hohlräumen im Innern. Ändert man in dem Lösungsmittelgemisch das Verhältnis der Komponenten auf 6o .2o: 2o, so entstehen unter denselben Bedingungen keine hohlen Fäden.If you solve z. B. an acetone-soluble acetyl cell silose -2.I% in one Mixture of 6o parts by weight of acetone, 3o to 35 parts by weight of benzene and io to 5 parts by weight of methyl alcohol, this solution is heated before it leaves the Set the nozzle to 6o to 65 ° and spin it at a take-off speed of 100 m / min. in a counter-flowing spinning air of 35 ° to a single titer of .h / 2 to 6 den., a silk with a multi-lobed, almost serrated cross-section is obtained continuous cavities inside. If you change the ratio in the solvent mixture of the components to 6o .2o: 2o, no hollow arises under the same conditions Threads.

Um einen Faden von nicht zu hohem Einzeltiter und doch genügend ausgeprägtem Hohlraum zu erhalten, müssen die Art und Zusammensetzung des Lösungsmittelgemisches, die Temperaturen der Spinnlösung und der Spinnluft, die Luftführung und ihre Menge, die Abzugsgeschwindigkeit, die Düsenweite usw. so aufeinander abgestimmt sein, daß einerseits die aus den Düsen austretenden Flüssigkeitssäulen genügend ausgestreckt werden, um zum Schluß Fäden von hinreichender Feinheit zu erhalten, und daß andererseits die Koagulation der Oberfläche, begünstigt durch die raschere Verdampfung des Lösers und Verschiebung der Lösungsmittelzusammensetzung bis zum Koagulationspunkt zur Bildung einer harten und genügend dicken Haut führt, damit der inzwischen gebildete Schlauch in den späteren Stadien unter Einfluß des äußeren Überdrucks und der Abzugskraft nicht vollkommen zusammenklappt und der Hohlraum durch Verschmelzung der Innenwände verlorengeht.Around a thread of not too high an individual titer and yet sufficiently pronounced To obtain a cavity, the type and composition of the solvent mixture, the temperatures of the spinning solution and the spinning air, the air flow and its quantity, the withdrawal speed, the nozzle width, etc. be coordinated so that on the one hand, the columns of liquid emerging from the nozzles are sufficiently stretched out in order to obtain threads of sufficient fineness in the end, and that on the other hand the coagulation of the surface, promoted by the faster evaporation of the solvent and shifting the solvent composition to the point of coagulation Formation of a hard and sufficiently thick skin leads to the fact that the meanwhile formed Hose in the later stages under the influence of external overpressure and pull-off force does not completely collapse and the cavity due to fusion of the inner walls get lost.

Demgemäß richtet sich die Art des am bestem geeigneten Lösers und N ichtlösers nach den Löslichkeitseigenschaften der zu verspinnenden Acidylcellulose. Auch das Mengenverhältnis zwischen Löser und Fäller hat einen gewissen Einfluß; das Verhältnis von 9 Aceton zu i Toluol genügt z. B. für höhere Titer, während für feinere Titer eine stärkere Fällkonzentration bis nahe an die Löslichkeitsgrenze vorteilhaft ist. In diesem Falle ist die Verwendung von wasserfreien Spinnlösungen in Vexbindung mit einer Spinnluft von nicht zu hohem Feuchtigkeitsgehalt zu empfehlen, damit sich kein Wasserdampf auf den durch die Verdunstung des Acetons stark abgekühlten Faden niederschlägt, evtl. kann man auch die Aufwickelvorrichtung in einem Raum von erhöhter Temperatur und geringer Feuchtigkeit laufen lassen. Die Art der Luftführung kann ebenfalls die Stärke des Fadens und die Bildung des Hohlraums beeinflussen. Im allgemeinen wird man in eine geschlossene, lange, schachtartige Zelle spinnen und die Luft dem Faden entgegenführen finit leicht ansteigender Temperatur vom Fadenaustritt bis zur Düse und damit bei richtiger Wahl des Lösungsmittels und der Temperaturen von Spinnlösung und Spinnluft genügend gut ausgebildete Hohlfäden erzielen. Man kann aber auch im Gleichstrom arbeiten oder mit Gleich- und Gegenstrom gleichzeitig, wobei man im letzteren Falle vorteilhafterweise die für beide Luftströme gemeinsame Abzugsstelle in die Nähe der Fadenzone verlegt, wo die eigentliche Hohlbildung stattfindet, und dem Gegenstrom eine höhere Temperatur gibt als dem Gleichstrom, um die Verdunstung des Lösungsmittels des äußerlich schon trockenen Fadens zu beschleunigen und eine Gegenkraft gegen das Zusammendrücken des Schlauches hervorzurufen. Zu demselben Zwecke kann man auch die Luftführung im Schacht durch besondere Vorrichtungen, z. B. durch Einschnürungen, so leiten, daß an den für die Hohlbildung bevorzugten Fadenstellen eine besonders starke Luftströmung verbunden mit Luftwirbeln entsteht, welche die Verdunstung des Lösungsmittels und den Wärmeübergang aus der warmen Luft auf den kalten Faden beschleunigt. Einen ähnlich begünstigenden Effekt kann man auch durch besondere Wärmestrahlungsvorrichtungen erzielen.Accordingly, the nature of the most suitable solver and Non-solvent according to the solubility properties of the acidyl cellulose to be spun. The quantity ratio between solver and feller also has a certain influence; the ratio of 9 acetone to 1 toluene is sufficient z. B. for higher titers, while for finer titers a higher precipitation concentration close to the solubility limit is advantageous. In this case, the use of anhydrous spinning solutions recommended in vex connection with a spinning air with a moisture content that is not too high, so that there is no water vapor on the strongly cooled by the evaporation of the acetone Thread is reflected, possibly you can also use the winder in one room run from elevated temperature and low humidity. The type of air flow can also affect the strength of the thread and the formation of the cavity. Generally one will spin into a closed, long, shaft-like cell and lead the air towards the thread, finite slightly increasing temperature from the thread outlet up to the nozzle and thus with the right choice of solvent and temperatures achieve sufficiently well-formed hollow fibers from the spinning solution and the spinning air. Man but can also work in cocurrent or with cocurrent and countercurrent at the same time, in the latter case advantageously the common for both air streams The take-off point relocated near the thread zone where the actual hollow formation takes place, and the countercurrent gives a higher temperature than the cocurrent to evaporate to accelerate the solvent of the externally already dry thread and a To cause counterforce against the compression of the hose. To the same Purposes can also be the air duct in the shaft by special devices, such. B. by constrictions, so that at the thread locations preferred for the hollow formation a particularly strong air flow combined with air eddies is created, which the Evaporation of the solvent and the transfer of heat from the warm air to the cold thread accelerates. A similar beneficial effect can also be achieved through achieve special heat radiation devices.

Beispiel i Eine acetonlösliche Acetylcellulose mit 5.I°/0 Essigsäure wird 24°/oig in einem Gemisch von 8o Gewichtsteilen Aceton und 2o Gewichtsteilen Toluol gelöst. Nach der üblichen Vorbereitung, wie Filtrieren, Entlüften usw., wird die Lösung vor ihrem Austritt aus der Düse auf 6o° vorgewärmt, dann durch eine Düse mit 18 Loch von je 0,075 mm Lochdurchmesser in eine Spinnzelle ausgepreßt, deren Temperatur 20° beträgt. Die Fäden werden zu einem Einzeltiter von 5 den. ausgezogen. Die Spinnluft strömt durch den Schacht mit einer Menge von fio 1 pro Minute den Fäden entgegen. Das Aussehen der erlialtenen Seide ist matt. Der (Querschnitt ist aus Abb. i, Blatt I ersichtlich.EXAMPLE 1 An acetyl cellulose soluble in acetone containing 5% acetic acid is dissolved at 24% in a mixture of 80 parts by weight of acetone and 20 parts by weight of toluene. After the usual preparation, such as filtration, venting, etc., the solution is preheated prior to its exit from the nozzle at 6o °, then extruded through a die with 1 8 holes, each 0.075 mm hole diameter into a spinning cell, the temperature is 20 °. The threads become a single titer of 5 den. moved out. The spinning air flows through the shaft at a rate of fio 1 per minute towards the threads. The appearance of the grown silk is dull. The (cross-section can be seen from Fig. I, Sheet I.

Beispiel Eine =o °/oige Lösung derselben Acetylcellulose in demselben Lösungsmittelgemisch wie im Beispiel i wird auf 6o° vorgewärmt und analog Beispiel i in einem Luftraum von 6o° auf einen Einzeltiter von 3 den. gesponnen. DieTrockenluft strömt durch den Schacht mit dem Faden mit einer Menge von 5 1 pro Minute. Die so gesponnene Seide besitzt ebenfalls ein mattes Aussehen und zeigt den aus Abb. 2, Blatt I ersichtlichen Querschnitt. Beispiel 3 Dieselbe Spinnlösung wie in Beispie12 wird unter denselben Bedingungen auf einen Kapillartiter von 5 den. gesponnen, nur strömt die Spinnluft mit einer Menge von i 2o 1 pro Minute mit den Fäden durch die Spinnzelle. Die nach diesem Beispiel hergestellte Seide hat einen edlen Mattglanz. Der Querschnitt ist aus Abb. 3, Blatt I ersichtlich. Beispiel q.Example A = 0% solution of the same acetyl cellulose in the same Solvent mixture as in example i is preheated to 60 ° and analogously to example i in an air space of 60 ° to a single titer of 3 den. spun. The dry air flows through the shaft with the thread with an amount of 5 1 per Minute. The silk spun in this way also has a matt appearance and shows the cross-section shown in Fig. 2, Sheet I. Example 3 The same spinning solution As in Example12, under the same conditions a capillary titer of 5 the. spun, only the spinning air flows with an amount of i 2o 1 per minute the threads through the spinning cell. The silk made according to this example has a noble matt gloss. The cross-section is shown in Fig. 3, Sheet I. example q.

Eine 2q.°/oige Lösung einer Acetylcellulose wie in Beispiel i in einem Gemisch von 6o Gewichtsteilen Aceton, 3o Gewichtsteilen Benzol und io Gewichtsteilen Sprit wird auf dem Weg zur Spinndüse auf 6o° vorgewärmt und dann in bekannter Weise in einer Spinnzelle von 45° auf einen Einzeltiter von 61/_ den. versponnen. Die Trockenluft strömt dem Faden mit einer Menge von 5 1 pro Minute entgegen. Die so erhaltene Seide besitzt ebenfalls einen nur wenig verminderten Glanz und zeigt den in Abb. ,4, Blatt I enthaltenen Querschnitt.A 2q.% Solution of an acetyl cellulose as in Example i in one Mixture of 60 parts by weight of acetone, 30 parts by weight of benzene and 10 parts by weight Fuel is preheated to 60 ° on the way to the spinneret and then in a known manner in a spinning cell of 45 ° to a single titer of 61 / _ den. spun. the Dry air flows towards the thread at a rate of 5 liters per minute. The so The silk obtained also has only a slightly reduced gloss and shows the Cross-section contained in Fig. 4, Sheet I.

Beispiel 5 Dieselbe Spinnlösung wie in Beispiel 3 wird wie dort auf einen Einzeltiter von 5 den. versponnen. Nur werden die Fäden kurz nach ihrem Austritt aus der Düse mit ioo° warmer Luft in einer Menge von 2o 1 pro Minute angeblasen und so eine besonders starke Luftströmung verbunden mit Luftwirbeln erzeugt. Die auf die Fäden aufgeblasene Luft begleitet dieselben entweder ganz oder nur teilweise auf ihrem Wege durch die Spinnzelle, die ebenfalls auf ioo° gehalten wird. Die auf diese Art hergestellte Seide hat einen edlen Mattglanz, ebenso wie die nach Beispiel 3 hergestellte Seide. Der Querschnitt ist aus Abb. i, Blatt 1I ersichtlich. Beispiel 6 Arbeitet man wie in Beispiel 5, heizt aber die Spinnlösung vor ihrem Austritt aus der Düse auf 7o° vor, dann besitzt die so gesponnene Seide einen nur sehr wenig verminderten Glanz und kommt einem hochglänzenden Seide fast gleich. Der Querschnitt zeigt die Form eines dünmvan.digen Schlauches mit sehr großem Hohlraum im Innern (s-. Abb. 2, Blatt II). Das Zusammendrücken vieler Ringe ist auf Schnittfehler zurückzuführen.Example 5 The same spinning solution as in Example 3 is used as there a single titer of 5 den. spun. Only the threads are released shortly after they emerge Blown from the nozzle with 100 ° warm air at a rate of 2o 1 per minute and thus generates a particularly strong air flow combined with air eddies. the Air blown onto the threads either wholly or partially accompanies them on their way through the spinning cell, which is also kept at 100 °. The on This type of produced silk has a noble matt luster, just like that according to Example 3 manufactured silk. The cross-section can be seen from Fig. I, Sheet 1I. example 6 If one works as in example 5, but heats the spinning solution before it emerges out of the nozzle to 70 °, then the silk spun in this way has very little effect on you reduced gloss and is almost the same as a high-gloss silk. The cross section shows the shape of a thin tube with a very large cavity inside (s-. Fig. 2, sheet II). The compression of many rings is due to cutting errors.

Beispiel ? Eine Seide von demselben Charakter, wie in Beispiel 6 beschrieben, kann man auch dadurch erhalten, daß man nur 7o° warme Luft verwendet, diese dem Faden entgegenführt und die Luft durch eine Einschnürung des Schachtes unterhalb der Düse hindurchfährt und so eine besonders starke Luftströmung verbunden mit Luftwirbeln erzeugt. Die Einschnürung kann z. B. dadurch erfolgen, daß man eine Blende, deren Öffnung einen Durchmesser von etwa 5 cm hat, etwa 5 cm unterhalb der Düse in den Schacht einführt. Vorteilhaft kann man auch die Blendenöffnung durch ein angesetztes Rohr von derselben Weite auf einige Zentimeter verlängern.Example ? A silk of the same character as described in Example 6, can also be obtained by using only 70 ° warm air, this dem Thread leads towards and the air through a constriction of the shaft below the nozzle passes through and thus a particularly strong air flow combined with air vortices generated. The constriction can, for. B. be done by having an aperture whose The opening is about 5 cm in diameter, about 5 cm below the nozzle in the Introduces shaft. It is also advantageous to use an attached aperture to open the aperture Extend the pipe from the same width to a few centimeters.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of hollow rayon threads from acidyl celluloses using mixtures of solvents and non-solvents, characterized in that nonsolvents are used which boil higher than those Solvent, and that the spinning solution before it emerges from the nozzle in addition and preferably warms up as high as possible and spins in a gaseous or airy medium, whose temperature is below the boiling point of the nonsolvent.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the spinning solution is also added adds small amounts of an alcohol and spins it in a gaseous or air-like medium, whose temperature is lower than that of the spinning solution.

3. The method according to claim i, characterized in that one accelerated by specially adapted measures, but causes localized evaporation processes on the thread.