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Verfahren zur Herstellung von festen Kunstfasern aus Viscose In dien
Anfängen der Kunstseidenindustrie hat man technisch mit Spinnbädern gearbeitet,
die neben geringen Mengen an freier Schwefelsäure noch Bisulfate im Bad ienthalben
(deutsche Patentschrift 187 947).
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Später wurde gefunden, daß die günstigsten Spinnbedingungen solchen
Bädern geigen .sind, die so viel Salz enthalten, daß neben Bisulfat noch freies
Sulfat vorhanden ist (deutsche Patentschrift/ 287 955).
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Alle Versuche, auch mit den Bädern der ersten Art, günstige Spinnbedingungen
zu erhalten, sind fehlgeschlagen, bis gefunden wurde, daß Bäder dieser Art ein störungsfreies
Spinnen dann -,erlauben, wenn man mit dem Säuregehalt* über 45 bzw. 55 Gewichtsprozrent
Schwefelsäure geht und daß diese Arbeitsweise sogar noch seinen erheblichen technischen
Fortschritt mit sich bringt, der darin besteht, daß die Festigkeit der Kunstfaser
ganz wesentlich -erhöht wird, so daß Festigkeiten von 2 bis 5 g und noch mehr pro
Denier erhalten werden..
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Es werden bei diesen Hierstellungsverfahren fester Viscosekunstseidefäden
einerseits Spinnbäder beliebiger Temperatur mit mehr als 55 Gewichtsprozent freier
Schwefelsäure, anderseits Spinnbäder mit 45 bis 55 Gewichtsprozent Schwefelsäure
verwendet; die Arbeitsweise mit -,einem Schwefelsäurespinnbad mit 45 bis 55 Gewichtsprozent
Schwefelsäure jedoch nur unter der Bedingung, daß Visao;se mit weniger als 5% Alkali
zur Anwendung kommt. Bei diesen Verfahren wird ausdrücklich nur die Säure in Anrechnung
gebracht, die in Form von freier Säure im Spinnbad vorhanden ist. Wenn neutrale
Sulfate dem Spinnbad zugesetzt werden, sollen jeweils diejenigen Mengen Säure, die
zur Bildung des Bisulfates verbrauc)dt'`#verden, durch weiteren Säurezusatz erg"nzt
werden, so daß im Spinnbad in allen Fällen wie-,der der erforderliche Gehalt an
freiem Menohydrat vorhanden ist.. Es war feiner bekannt, o bis 16' warmes
. Spinnbäder mit 38,5 % H2 S 04 und i 8,3 % N H4 H S 04 zur Her= stellung
von Visooseseide zu verwenden. Bei dieser Arbeitsweise wird aber eine Seide von
geringer Reißfiestigkeit erhalmn.
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Es wurde nun gefunden, daß man Fäden von .sehr gesteigerten Festigkeiten
erhalten kann, wenn man mindestens 3o' warme Spinnbäder mit mehr als 3o Gewichtsprozent
und weniger als 4o Gewichtsprozent freier Schwefelsäure verwendet, in denen eine
größere Menge Ammoniumbisulfat allein. oder in Mischung mit Natriumbisulfat Moder
anderen wasserlöslichen anorganischen Bisulfaten, wie Zinksulfat, Aluminiumsulfat
usw., gelöst ist. Derartige stark bisulfathaltige Bäder mit 3o bis 4o % Schwefelsäure
lassen bei den angegebenen .Temperaturen ein sehr gutes Spinnren von Viscose zu
und gestatten, Festigkeiten zu erzielen, die je nach der Streckung
der
Fäden und nach den Reifebedingungen der Viscose.über 2 und 3 g pro D.enier und noch
höher liegen. Bei Bädern mit der beanspruchten Konzentration von nur 3o biÄ 4o 0;'o
freier Schwefelsäure ist das Lösung; vermögen für Salze noch bedeutend grö13o, als
bei konzentrierten Säuren, wodurch dies': gute Wirkung des Salzzusatzes bei geringeren
Schwefelsäurekonzentrationenerst richtig ausgenutzt werden kann. Es hat sich bezeigt,
daß in dem Intervall voll 3o bis 40 0lo Schwefelsäure bei tieferen Temperaturen
höhere Konzentrationen an freier Säure günstiger sind, während bei höheren Temperaturen
infolge der mit der Temperatur ansteigenden Fällwirkung des Bades und infolge der
Möglichkeit, größere Bisulfatmengen in Wirkung zu bringen, mit geringeren Schwefelsäurekonzentrationen
gearbeitet werden kann.
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Es empfiehlt sich, den Faden noch einer besonderen Streckung zu unterwerfen,
die im Fällbad selbst, zwischen Fällbad und Aufnahrneorgan oder auch an beiden Stellen
erfolgen kann.
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Der im stark bisulfathaltigen Fällbad gesponnene Faden ist schon während
der Spinnoperation unter den gleichen Bedingungen stärker koaguliert als der in
hochprozentiger Schwefelsäure ohne oder mit nur geringem Bisulfatgebalt gesponnene
Faden. Die Spinnsicherheit ist deshalb bei dien Bädern nach der Erfindung günstiger.
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Das Verfahren kann auf gereifte oder urgereifte Viscose Anwendung
finden. Mit Vorteil werden Viscosen aus urgereifter Alkalicellulose verwendet. Auch
ist es nicht notwendig, weniger als 5 o`o Alkali in der Viscose zu haben, wie dies
bei Verwendung von Spinnbädern mit 45 bis 55 Gewichtsprozent freier Säure und weniger
als 2o o'o anorganischen Bisulfaten der Fall ist.
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In den Spinnbädern können die auch sonst üblichen Zusätze, wie Glucose,
Glycerin usw., gelöst werden.
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Beispiele i. Eine Viscose aus völlig urgereifter Alkalicellulose wird
auf einen Alkaligehalt von 6,5 0 `o Na O H und 6 0'o Zellstoff gestellt und
bei einer Badtemperatur von 45° mit einer Koclisalzreife 6 versponnen. Das Spinnbad
enthält 35 Gewichtsprozent freie Schwefelsäure und ist mit Ammoniumbisulfat nahezu
gesättigt. Die Fällbadstrecke beträgt 25 cm, die Luftstrecke i 8o cm. Die Abzugsgeschwindigkeit
ist 3o m.
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2. Eine aus zwei Tage gereifter Alkalicellul@ose hergestellte Viscose
wird mit 7,5 0!o Zellstoff und 6,5 0'o Alkali bei einer Kochsalzreife von 8,5 versponnen.
Das Spinnbad, enthält 4o Gewichtsprozent freie Schwefelsäure, 30 Gewichtsprozent
Amm.oniumbisulfat und i,4 Gewichtsprozent Magnesiumbisulfat. Spinntemperatur.-36'.
Abzugsgeschwindigkeit:3om.
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iNe Fällstrecke beträgt wieder 25 cm, die #P ;#1~e.tstrecke ist auf
75 cm verkürzt. Der aus 4m- Fällbad aufsteigende Faden ist sehr '#'plästisch
und kann über Stäbe oder sonst auf geeignete Weise sehr gut verstreckt werden.
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3. Es wird eine Viscose wie in Beispiel i verwendet und ein Spinnbad,
das neben 37 Gewichtsprozent freier Schwefelsäure .3o Gewichtsprozent Ammoniumbisulfat
und 12 Gewichtsprozent Natriumbisulfat enthält. Die Spinntemperatur beträgt 40°.
Die Badstrecke wird auf 8 cm und die Luftstrecke auf'
45 cm gehalten. Der
Faden wird durch einen kammartigen Fadenführer g@estreckt. Die Abzugsgeschwindigkeit
beträgt 55 m.
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4. Eitle Visc:ose wie in Beispiel i wird bei einer Kochsalzreife von
6j/; in ein Fällbad gesponnen, das aus 3o Gewichtsprozent freier Schwefelsäure,
15 Ge-,vichtsprozent Natriumbi.sulfat, 32 Gewichtsprozent Ammoniumbisulfat und 23
Gewichtsprozent Wasser bestellt. , Das Bad wird bei einer Spinntemperatur von 40
bis 45° gehalten. Es wird ein Faden von i 2o Deniers mit i 2o EinWlfäden gesponnen.
Der Abzug beträgt 30 m. Die Streckung des Fadens wird durch Führen über eine
Anzahl gegeneinander versetzter Glasstäbe durchgeführt. Die Festigkeit der erzielten
Fäden beträgt 35o bis 400 g pro ioo Deniers bei 6 bis 8 Klo Dehnung.
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Wird die gleiche Viscose unter denselben Bedingungen in ein Fällbad
gesponnen, das 3o Gewichtsprozent Schwefelsäure, aber kein Bisulfat enthält, so
liegen die Festigkeitswerte unter 200g pro i oo Deniers.
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Alle Angaben über die Säurekonzentration bezeichnen Gewichtsprozent
freier Schwefelsäure.
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Wie aus den vorstehenden Beispielen ersichtlich ist, gelangen in den
Spinnbädern größere Mengen von Ammoniumbisulfat und gegebenenfalls anderen anorganischen
Bisulfaten zur Anwendung. Es ist aber nicht nötig, daß die Bäder mit Bisulfat gesättigt
sind; für jeden Säuregehalt und jede Spinntemperatur ist jeweils der günstigste
Bisulfaxgehalt durch Versuche leicht festzustellen. Die Spinntemperatur kann wenigstens
bei dien geringeren Säurekonzentrationen auf 5o°, ja
sogar auf 6o° gesteigert
werden.
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Statt der Bisulfate können auch neutrale Salze und Schwefelsäure in
@entsprechiendien Mengen verwendet werden.
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Das Verfahren hat gegenüber dem Bekann. ten verschiedene stark ins
Gewicht fallende Vorzüge: Im Großbetrieb ist das Säune-Bisulfat-Gemisch gemäß vorliegendem
Verfahren
weniger aggressiv auf die, Apparatur; auch für die Bedienung
ist ein Bad mit geringerer Konzentration an freier Säure leichter zu handhaben.
Die Spinnsicherheit ist in Bä=-dern, die größere Mengen an Bisulfat enthalten, wesentlich
erhöht gegenüber Bädern, die nur geringe Mengen Bisulfat und viel: Säure !enthalten.
Mit den Bädern nach der Erfindung kann im allgemeinen mit hohen Temperaturen im-
Spinzibad gearbeitet werden, so daß besondere Maßnahmen zur Kühlhaltung des Bades
bei keiner der angegebenen BadkonzentratIonen erforderlich sind.