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Verfahren zur Herstellung von Viscose Bei der Einwirkung von Ätzalkalilaugen
auf Cellulosefasern zur Herstellung von Alkalicellulosen bzw. bei der Reifung der
Alkalicellulosen tritt infolge der Anwesenheit von Luftsauerstoff ein teilweiser
Abbau der langen Cellulosekettenmoleküle ein. Dieser Abbau ist aber nur bis zu einem
gewissen Grade erwünscht, und zwar nur so weit, als dadurch eine #ür die spätere
Xanthogenierung und Auflösung des Cellulo#sexanthogenates notwendige Aufteilung
der groben Strukturelemente der Cellulosefasern (Lamellen, Fibrillen) erreicht wird.
Un#erwünscht ist die hiermit Hand in Hand erfolgende weitgehende Herabsetzung des
Polymerisationsgrades der Cellulosemoleküle.
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Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um diesen Abbau nach Möglichkeit
einzuschränken, d. h. also, den sog. Reifeprozeß der Alkalicellulose so schonend
wie möglich zu gestalten, z. B. durch Zusatz von r.eduzierend wirkenden Chemikalien
zu den Ätzalkalilau-en oder durch Abkürzung des Reifevorganges, da der Abbau der
Celluloseinoleküle desto weiter fortschreitet, je länger die starken Ätzalkalilaugen
einwirken-.
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Andere Versuche gingen dahin, die Konzentration der Tauchlauge möglichst
weitgefiend herabzusetzen, da mit zunehmender Konzentration der allgemeine Abbau
der Cellulosernoleküle mit wachsender Geschwindigkeit vor sich geht.
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Diesen letzteren Bemühungen. ist eine Grenze dadurch gesetzt, daß
unterhalb einer bestimmten Konzentration der Tauchlauge (etwa 17"/, bei _Ätznatron)
eine genügend gleichmäßige Umsetzung der Cellulose in Alkalicellulose nicht erreicht
werden kann. Die vollständige Umsetzung ist aber notwendig, um eine gleichmäßige
Einwirkung des Schwefelkohlenstoffes bei der Xanthogenierung zu erreichen, was als
Voraussetzung für eine vollständige Lösung der xanthogenierten Cellulosefasern zur
Viscosespinnlösung gilt.
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Die üblichen Tauchlaugenkonzentrationen liegen
demnach heute zwischen 17'/, und etwa :28 % Ätznatron.
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Eine weitgehende Herabsetzung der Tauch'_, laugenkonzentration ist
aber außerdein au41 erwünscht, um Verunreinigungen der Cel-l# ' i# losefasern,
die im wesentlichen aus Herni-, cellulosen bestehen, gleichzeitig herauszulösen
und so das angewendete Cellulosernaterial (.Zellsto-ff, Linters, Strohstoff usw.)
zu veredeln.
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Zu dem letzteren Zwecke ist eine vorbereitende Tauchung in Ätznatronlaugen
von Konzentrationen unter 170/, bekannt, um das so veredelte Cellulosematerial dann
erst in höher konzentrierte Laugen, die Umsetzungslaugen, zu bringen. Dieses letztere
Verfahren hat den Nachteil, daß der Austausch der Langen nur sehr langsam vor sich
geht und in der technisch notwendig kurzen Zeit die Vollständigkeit der Umsetzung
der Cellulose in Alkalicellulose nicht erreicht wird, was zu unvollkommener Auflösung
der Cellulose nach der Xanthogenierun,- führt.
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Man hat auch z. B. die Cellulose entweder mehrmals mit ioll/
. Oiger Lauge behandelt oder nach Tauchung in i8'/oiger oder stärkerer Lauge
mit niedriger prozentigen Laugen ausgewaschen oder mit Wasser vollständig vom Alkali
befreit, um dann wieder vor dein Zerfasern, Reifen und Xanthogenieren mit i8'/,iger
Natronlange zu alkalisieren, d. h. in Natroncellulose überzuführen. Die Alkalireifung
und die Xanthogenierung finden nach diesern Vorschlage jedoch in der bekannten Umhüllung
einer i80/,igen Lauge statt, Im Gegensatz zu diesem und zu den übrigen bisher bekannten
Verfahren wird nach der Erfindung die zunächst mit konzentrierter Natronlauge zwischen
17O/o und 30% Ätznatrongehalt imprägnierte und in Natroncell-ulose übergeführte
Cellulose ab,- reßt, ,ep mit Natronlauge von io bis 160/0 Ätznatroilgehalt nachbehandelt
und nach dem üblicheii Abpressen, in Gegenwart dieser geringeren Natronlaugekonzentration
zerfasert, geteift und xanthogeniert.' Da die Umsetzung der Cellulose in Alkalicellulose
durch die konzentrierten Laugen bereits erfolgt ist und durch die Laugenverdünnung
in.den angegebenenKonzentrationsgrenzen, die bei der ersten Tauchung gebildete Natroncellulose
nicht verändert wird, wird der Umsetzun#gsprozeß durch die Laugenverdünnung nicht
gestört. Es tritt aber die erwünschte Herabsetzung der Konzentration der die Celltilosefasern
umhüllenden Ätznatronlauge und im gewissen Umfangge auch ein. lonenaustausch mit
der in der Faser befindlichen Quellungslauge ein. Durch die Vornahme der Alkalireifung
und der Xanthogenierung in Gegenwart niedrig prozentiger Natronlauge wird ein schonend-er
und gleichmäßiger Reifungsprozeß der Alkalicellulose erreicht, was besonders dadurch
zuni A45druck kommt, daß der Polymerisations-#d infolge der Nachtauchung in einer
74auge geringerer Konzentration höher ist als bei Fortfall dieser Nachtauchung.
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. So hatte z. B. eine Cellulose, die in 271/oiger Natronlauge
getaucht wurde, nach 3tägiger Reifung bei 25' den Polyrnerisationsgrad von
igg, während eine Natroncellulose, die in -'7%iger Natronlauge vorgetaucht und in
160/,iger Natronlauge nachgetaucht wurde, nach 3tägiger Reifung bei 25' noch
den Pol.vin merisationsgrad i8%iger Natronlauge 224 aufwies. getaucht, Eine Cellulose
hatte bei '
3tägiger Reifung bei :25' den Polymerisationsgrad 316. Eine Cellulose,
die in i8'/,iger Natronlauge vorgetaucht und in 121/oiger Natronlauge nacligetaucht
wurde, hatte nach 3tägiger Reifung bei 25' noch den Polymerisationsgrad
331. Neben dem so hervorgerufenen schonenden Verlauf des Reifevorganges wird
aber auch durch die bei der Laugenverdünnung eintretendc zusätzliche Otiellun- der
Fasern, die sich folgerichtig ZD nicht nur auf die Cellulose, sondern auch auf deren
Verunreinigungen erstreckt, eine bessere Auflösung der Begleitsubstanzen der Cellulose
erreicht und so eine gleichzeitige Veredelung der Natroncellulose herbeigeführt.
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Man erhält auf diese Weise unter Auswahl geeigneter Reifezeiten besonders
bei Anwendung sehr hoher Alkalikonzentrationen für die erste Tauchung reine und
gleichmäßig umgesetzte Alkalicellulosen unter besserer Schonung des Cellulosernoleküles,
als diese bei den bisher üblichen Tauchverfahren möglieh war. Technisch wirkt sich
diese im besonderen auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften der aus derartigen
Viscosen gesponnenen Cellulosefasern aus, wie ans
fol-
gender Tabelle liervorgeht:
| Faserfestigkeiten und Faser- |
| dehnungen in Beziehung zu den |
| Alkalitauchungen |
| Vor- Nach- Festigkeit Bruch- |
| tauchung tauchung dehnung |
| 07. in Graden in |
| 27 2,4 10,1 |
| 27 16 2,7 11,8 |
| 27 14 3,05 i2,z |
| 18 2, 26,5 |
| 18 16 2,:z 29,5 |
| 18 14 24 35,0 |
Beispiel I Holzzellstoff wird in der üblichen Weise in i80/,iger
Ätznatronlauge getaucht und nach vollständiger Durchtränkung gut abgepreßt. Darauf
wird die so erhaltene Alkalicelltilose in eine i2'/,ige Natronlauge gebracht und
nach vollständiger Durchtränkung mit dieser Lange abgepreßt, nach den üblichen Methoden
zerfasert, gereift, xanthogeniert, gelöst und die Viscosespinn16sung im geeigneten
Reifezustande und geeignetem Fällbade versponnen.
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Man erhält so Cellulosefasern von, guten Festigkeits- und hohen Elastizitätseiggenschaften.
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Beispiel 2 Holzzellstoff wird in üblicher Weise in :271/,iger Ätznatronlauge
getaucht und nach vollständiger Durchtränkung gut abgepreßt. Die so erhaltene Alkalicellulose
wird sofort mit i4P/oiger Natronlauge durchtränkt und abgepreßt, abermals mit der
gleichen Lauge durchtränkt und nochmals abgepreßt. Darauf wird in üblicher Weise
verfahren wie in Beispiel i.
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Die erhaltenen Fasern zeigen wesentlich bessere Festigkeiten, und
Elastizitätseigenschaft,en als Fasern, die nicht in iefgiger Natronlauge nachgetaucht
werden.