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Verfahren zur Herstellung von Kunstseide und Zellwolle Bei der Herstellung
von Viscose für die Erzeugung von Kunstfasern wird im allgemeinen in der Weise vorgegangen,
daß der Zellstoff bei einer Temperatur von etwa 2o° in einer Natronlauge von aao
bis 24o g/r hTa O H getaucht wird. Das Tauchen des Zellstoffs kann in der Tauchpresse
in Form von Platten oder in kührgefäßen, in denen der Zellstoff in der Lauge durch
Schlagarme in Breiform übergeführt wird; erfolgen.
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Man hat auch schon bei höheren Temperaturen, beispielsweise Temperaturen
von 5o bis 9o°, getaucht, um die beim normalen Viscoseherstellungsprozeß zur Herabsetzung
der Xanthogenat-Viscosität notwendige Vorreife abzukürzen oder ganz einzusparen.
Man, hat jedoch das Tauchen bei Temperaturen über 5o°, insbesondere über 7o bis
9o°, verworfen, weil man annahm, daß das bei höherer Temperatur gesteigerte Inlösunggehen
von Zellstoff in der Lauge zu große Ausbeuteverluste nach sich ziehen würde. "Außerdem
glaubte man, festgestellt zu haben, daß durch das Tauchen bei hoher Temperatur die
Qualität der ersponnenen Fäden in bezug auf ihre physikalischen Konstanten herabgemindert
würde.
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Es wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, daß es beim Mercerisieren
von Zellstoff in Breiform in einem Tauchtemperaturinterv all von 65 bis 8o° gelingt,
die Viscosität der Viscose stark zu senken, ohne
daß eine erhebliche
Senlzung des Polymerisationsgrades des in der Viscose gelösten Zellstoffs eintritt,
und daß bei dieser Arbeitsweise auch die Celluloseverluste im Kunstfaserherstellungsprozeß
unerheblich sind.
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Nimmt man, wie bei einem ebenfalls bereits bekannten Verfahren, die
Alkalisierung in Breiform bei Temperaturen zwischen 8o und 15o° vor, so tritt ein
merklicher Verlust an fadenbildender Substanz und ein erheblicher Abbau des Zellstoffs
ein.
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Beispielsweise wurde festgestellt, daß beim Alkalisieren eines Fichtensulfitzellstoffs
mit Lauge von 70° in Breiform und Lösen des nach dein Abpressen und Sulfidieren
erhaltenen Xanthogenats zu einer Viscose von 7,0 0/0 Zellstoff und-7,o % Alkali
eine Viscose von einem Polymerisationsgrad von ¢5o und einer Viscosität von 48 Sekunden
erhalten wurde, wobei der Gehalt an ausfällbarer Cellulose ebenfalls 7,0 % war,
während bei einem Vergleichsversuch beim Tauchen ebenfalls in Breiform in einer
Lauge von go° die erhaltene Viscose nur noch 6,7% ausfällbaren Zellstoffs enthielt
und bei einem Polymerisationsgrad von 320 eine Viscosität von ig Sekunden
aufwies. Bei einer Tauchtemperatur voii 2o° war der Polymerisationsgrad der Viscose
.47o, die Viscosität 95 Sekunden und der Gehalt an ausfällbarem Zellstoff wie bei
dem 7o°-Versuch 7,00/0.
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Wird die Mercerisierung des Zellstoffes nicht gemäß der Erfindung
in Breiform, sondern in Pappenform vorgenommen, so liegt die Viscosität der erhaltenen
Viscoselösung erheblich höher.
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Beispielsweise wies eine unter Alkalisieren des Zellstoffes in Breiform
bei 65 bis 70° erhaltene Viscose von einem Cellulosegehaltvon 7,5 % und einem 2,-,a
O H-Gehalt von 7,0 % eine Viscoseviscosität von 44 Sekunden gegenüber 1:1o Sekunden
bei einem Vergleichsversuch, bei dem die Tauchung in Blattform erfolgte, auf. Weiterhin
wurde festgestellt, daß nach der Arbeitsweise der Erfindung sogar eine Viscose erhalten
wird, in der der gelöste Zellstoff im Polymerisationsgrad nicht wesentlich tiefer
liegt als der einer durch Tauchen des Zellstoffes bei 2o° hergestellten Viscose.
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Es kann nach der Verfahrensweise der Erfindung eine Spinnlösung hergestellt
werden, die bei gleicher Viscosität und bei gleichem Zellstoff- und NaOH-Gehalt
einen höheren Polymerisationsgrad des in ihr gelösten Zellstoffes aufweist als eine
Spinnlösung gleicher Viscosität, die durch Tauchen bei 2o° und durch Vorreifen der
abgepreßten Alkalicellulose hergestellt wurde.
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Es können erfindungsgemäß Fasern von einem Polymerisationsgrad von
400 bis 500
und mehr im normalen Viscosespinnverfahren erzeugt werden.
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Beispiel i Normaler Fichtensulfitzellstoff wird in einem Rührgefäß
mit einer Natronlauge von etwa i8 Gewichtsprozent NaOH bei 7o° während i Stunde
alkalisiert. Hernach wird ,,die überschüssige Natronlauge durch Schleurlern oder
Pressen entfernt, so daß eine _@lkalicellulose mit 30 % Alphacellulose und 16% NaOH
erhalten wird. Diese Alkalicellulose wird zerfasert und nach einer Vorreife von
12 Stunden bei 28° mit .io % C S_. bezogen auf das Cellulosegewicht, in bZkannter
Weise sulfidiert. Das Xanthogenat wird mit verdünnter Natronlauge zu einer Viscose
so gelöst, daß die Spinnlösung 7,0');', Cellttlc,e und 8,5 0/0 -Na O H enthält.
Die V iscosität dieser Lösung beträgt 53,0 Sekunden. gemessen nach der Kugelfallmethode.
Die in der Viscose gelöste Cellulose weist einen Polvmerisationsgrad von ,46o auf.
Die Viscosc wird filtriert: entlüftet und dann nach Reifen auf 2o° Hottenroth in
ein Fällbad mit i 25 ,/i H..S04, 3209/1 1 a=SO, und 3 g71 ZnS04 und einer
Temperatur von 45 bis 5o"= unter Verstreckung versponnen. Die erhaltenen Fasern
werden entsäuert, entschwefelt, gewaschen, gebleicht, wieder gewaschen und geseift
und dann getrocknet.
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Die textile Prüfung dieser Wolle ergibt eine Festigkeit von -a9,7
Rkm trocken und 16,2 Rkm naß bei 17 % Trockendehnung und 20 0I0 Maßdehnung. Der
Polvmerisationsgrad der Faser war 4.5o. und der in 6%iger Lauge lösliche Anteil
der Faser beträgt 3,7 0!0. Eine vergleichsweise durch Tauchen bei 20° hergestellte
Viscose, deren Cellulose ebenfalls den Polvinerisationsgrad von 4.6o aufwies. hatte
eine Viscosität von 1o7 Sekunden. Reifte man eine vergleichsweise durch Tauchen
bei 20° gewonnene Alkalicellulose bei 25° so lange vor, bis man bei der Sulfidierung
eine Viscose von einer Viscosität von ;4 erhielt, so wurde beim Verspinnen dieser
Viscose eine Faser erhalten, die einen Polvtnerisationsgrad von nur 330 aufwies.
Beispiel Ein Fichtenstilfitzellstoff wird mit einer Natronlauge von 240 gli \a01-1
bei 75° «-älirend i Stunde in einem Rührgefäß inercerisiert. Durch Absaugen der
überschüssigen Natronlauge und nachfolgendes Pressen wird eine Alkalicellulose hergestellt
mit 31% Alphacellulose und f,5,701" NaOH. Diese wird dann zerfasert und ohne
Vorreife mit 35 01o C S., bezogen auf Alpliacellulose, sulfidiert. Das Xanthogenat
wird ztt einer Viscose
mit 6,5 % Cellulose und 6,o °,/a NaOH gelöst.
Die Viscosität der so erhaltenen Spinnlösung beträgt 35 Sekunden. Die daraus hergestellte
Kunstfaser weist bei * guten Textilendaten einen Polymerisationsgrad von q.40 auf.
Eine aus demselben Zellstoft durch Tauchen bei 20° hergestellte Spinnlösung zeigte
bei sönst gleicher Zusammensetzung eine Viscosität von zioSekunden und einen Polymerisationsgrad
von q.50. Der Polymerisatibnsgrad des Ausgangszellstoffes betrug, ebenso wie bei
Beispiel i, 80o.
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Beispiel 3 Ein aus Stroh hergestellter Sulfatzellstoff wird in einem
Rührgefäß mit 19,5%iger Natronlauge 30 Minuten lang bei. 8o° alkalisiert..
Der Alkalicellulosebrei wird durch Saugen und nachfolgendes Pressen auf eine Alkalicellulose
von 32 01o Alphacellulose und 160/0 NaOH gebracht. Die Alkalicellulose wird unmittelbar
nach der Zerfaserung mit 50 % C S2 sulfidiert und zu einer Viscose von 6,6 % Cellulose
gelöst. Der Polymerisationsgrad der daraus hergestelltenZellwolle war 50o.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, der Mercerisierlauge
-geringe Mengen eines Netzmittels, beispielsweise 5 g/i Prästabitöl, zuzusetzen.
Durch diesen Zusatz konnte die Viscosität bis auf 54 Sekunden gesenkt werden gegenüber
73 Sekunden ohne Netzmittelzusatz.
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Beispiel 4 -Fichtensulfitzellstoff wird bei 7o° in einem Rührgefäß
mit einer i8%igen Natronlauge alkalisiert. Durch Schleudern oder Pressen wird die
überschüssige Natronlauge abgetrennt, so daß eine Alkalicellulose von 30 11, Alphacellulose
und 15,5 01o Na OH erhalten wird. Nach der Zerfaserung dieser Alkalicelliilose wird
sofort mit 40 % C S2, bezogen auf das Zellstoffgewicht, sulfidiert und zu einer
V iscose mit 7,0 % Cellulose gelöst. Beim Verspinnen'dieser Lösungwirdrgewichtsmäßig
genau die gleiche Menge an Kunstfasern erhalten wie bei einer Viscose, die durch
Tauchen bei 2o° und anschließender Vorreife der Alkalicellulose hergestellt wurde.
Die Menge des eingesetzten absolut trockenen Zellstoffs war in beiden Fällen gleich.
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Außer dem im Beispiel aufgeführten Fällbad können Müller-2 Bäder anderer
Zusammensetzung Verwendung finden. Es können aber auch Müller-i-Bäder und andere
bekannte Fällbäder benutzt werden, zu denen in üblicher Weise Zusätze gemacht werden
können. Erforderlichenfalls kann die Alkalicellulose nach der Abpressung der überschüssigen
Lauge und nach dem Zerfasern noch einer Vorreife unterworfen werden.
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Die angegebenen Kugelfallviscositäten wurden in der Weise ermittelt,
daß die Fallzeit einer Nickelkugel von 3,1 mm -Or und einem Gewicht von 0,130o g
durch eine Viscosesäule von 2o cm bei 2o° in Sekunden gemessen wurde.
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Die'Bestimmung des Polymerisationsgrades erfolgte nach der Methode
von Staudinger, Vorschrift F, Chem. 2, der Fachgruppe Chemische Herstellung von
Fasern.
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Beispiel Fichtensulfitzellstoff wird mit Natronlauge von 19,7 % bei-7,5'
6o Minuten lang in einem Rührgefäß alkalisiert.
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Durch Absaugen der überschüssigen Lauge und nachfolgendes Pressen
wird eine Alkalicellulose mit 310,1o Alphacellulose und 15,04 NaOH- erhalten.
Diese wird dann zerfasert und 24 Stunden bei 33° vorgereift. Hernach wird mit 32
01o C S2, bezogen auf Alphacelfulose, sulfidiert und das Xanthat zu einer Viscose
mit 11,5 % Cellulose und 8,5 °/0 NaOH gelöst. Die Viscosität der -so erhaltenen
Spinnlösung beträgt 29 Sekunden. Die Viscose wird filtriert, entlüftet und in bekannter
Weise auf Kunstfasern versponnen. Die hergestellte Zellwolle wies sehr gute textile
Daten auf, ihr Polymerisationsgrad beträgt 220. Eine auf übliche Weise hergestellte
Spinnlösung, also durch Tauchen bei 20° und nachfolgende Vor reife von 24 Stunden
!bei 33°, hatte bei 9,5 01o Zellstoffgehalt gine Viscosität von 3q. Sekunden bei
einem Polymerisationsgrad von 230.