DE886370C - Verfahren zur Herstellung von kuenstlichen Gebilden durch Verspinnen von Kupferoxydammoniak-Celluloseloesungen - Google Patents

Description

Die steigende Verwendung künstlicher Faserstoffe an Stelle der Naturfaser hat es mit sich gebracht, daß alle Verfahren, welche das Ziel haben, diesen künstlichen Gebilden die Eigenschaften der Naturfaser zu verleihen, eine große Bedeutung gewonnen haben. Die Möglichkeiten, durch Beeinflussung des Herstellungsvorganges gewisse Eigenschaften der Naturfaser auch an Cellulosefasern zu entwickeln und den späteren Bedürfnissen des Gebrauchs anzupassen, hat zu einer großen Zahl von Verfahren geführt, die versuchen, die Eigenschaften der Naturfaser auch den künstlichen Fasern zu verleihen. Es ist in erster Linie das Bestreben der Kunstfaserherstellung, jene Eigenschaften zu entwickeln, die einerseits die Verarbeitbarkeit der Fasern auf den Textilmaschinen erleichtern, z. B. Kräuselung und Reißfestigkeit, und andererseits den fertigen Garnen und Geweben ein größtmögliches Maß an Gebrauchstüchtigkeit verleihen, z. B. Scheuerfestigkeit, Kräuselung, Waschbeständigkeit usw. Hieraus geht hervor, daß es erwünscht ist, den Fasern eine besonders stabile und feinbogige Kräuselung, wie sie z. B. Wolle zeigt, zu geben, da hierdurch sowohl die Verarbeitbarkeit, wie auch die Festigkeit der Garne und Gewebe verbessert wird.

Das Verfahren beschäftigt sich nun mit der Herstellung von Fasern, Fäden und Bändchen aus Kupferoxydammoniak-Celluloselösungen mit besonders regelmäßiger und feinbogiger Kräuselung, die durch die Eigenart des Herstellungsverfahrens so beständig ist, das sie nicht nur den Herstellungsprozeß zu Garn und Geweben übersteht, sondern

auch bei längerem Gebrauch der Textilwaren erhalten bleibt und auch durch die üblichen Maßnahmen, wie Dämpfen u. dgl., verstärkt werden kann.

Auf dem Gebiet der Kräuselungserzeugung an Fäden oder Fasern aus regenerierter Cellulose sind bereits eine große Zahl von Verfahren bekannt. Man kann die bisherigen Verfahren im wesentlichen in folgende Gruppen zusammenfassen:

1. Die Kräuselung wird erzeugt durch Beeinflussung der Spinnlösung bei der Fadenbildung an oder in der Spinndüse durch Druckwellen, Ultraschall und dergleichen.

2. Man stellt Fäden nach den bekannten Verfahren, z. B. Streckspinnverfahren oder Viscosebadverfahren, her und gibt den Fäden von einem bestimmten Punkt an, bevor sie jedoch völlig regeneriert sind, Gelegenheit zu schrumpfen. Meist geschieht dies so, daß man sie vor der endgültigen Überführung in regenerierte Cellulose in Stapel schneidet und dann erst endgültig thermisch oder chemisch, meist beides zusammen, zu Ende behandelt.

Während oder nach dieser Behandlung darf, insbesondere im nassen Zustand, der Faden nicht streckend oder umlenkend beansprucht werden. Erst nach dem Trocknen ist dann die Kräuselung stabil genug, um beansprucht werden zu können. Ein wesentlicher Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß das Schrumpfen im noch nicht völlig regenerierten Zustand mit einer Desorientierung der Cellulose verbunden ist, wobei die Fäden eine Einbuße an Festigkeit erleiden.

3. Weiter ist es bekannt, während der endgültigen Regeneration, insbesondere aber nach dieser im nassen und auch schon im getrockneten Zustand die Fäden durch Behandlung mit Riffelwalzen, Stauchapparaten oder durch Schabmesser, Zwirnen und Wiederaufdrehen u. dgl. zu krausem.

Diese Kräuselungsmethoden vermindern zwar nicht immer die Reißfestigkeit der Fäden oder der zu Stapel geschnittenen Fasern, ergeben jedoch bei zufriedenstellender Reißfestigkeit eine Kräuselung von so geringer Beständigkeit, daß diese bereits in den ersten Verarbeitungsstadien auf den Textilmaschinen verlorengeht.

4. Erst wenn zusätzlich durch chemische Hilfsmittel, z. B. Aufbringen von Harzen u. dgl., die nach den unter 3. beschriebenen Verfahren erhältliche Kräuselung stabilisiert werden kann, sind diese Verfahren zur Kräuselungserzeugung technisch brauchbar. Diese Verfahren sind aber besonders umständlich und verschlechtern in den allermeisten Fällen die Reißfestigkeit und Knickfestigkeit.

Im Gegensatz hierzu wird nun erfindungsgemäß die Kräuselung allein durch starkes Strecken der bereits

völlig regenerierten Cellulosefäden erzeugt. Üblicherweise wird man die Streckung unmittelbar im Anschluß an die Regeneration, z. 13. in einem der folgenden Wasserbäder, vornehmen; man kann die Kräuselung aber auch durch Streckung der schon getrockneten und wieder naß gemachten Gebilde erzeugen.

Während der Regenerierung kann der Faden in der üblichen Weise durch die Behandlungsbäder hindurchgezogen werden. Die starke Schrumpfung, wie sie die bekannten, unter 2. genannten Verfahren erfordern, unterbleibt, so daß die Fäden von vornherein eine relativ hohe Reißfestigkeit erhalten.

Gebilde von besonders vorteilhaften Eigenschaften werden nach dem neuen Verfahren erhalten, wenn man dem Fällwasser Ammonsalze, vorzugsweise Ammonsulfat, in bestimmten geringen, überraschenderweise sehr geringen Mengen zugesetzt hat. Ammonsalze üben nämüch eine eigenartige Wirkung auf die Beschaffenheit der Fäden aus Kupferoxydammoniak-Cellulose aus. Besonders deutlich sind die Erscheinungen bei Zusatz von Ammoniumsulfat zu beobachten. Fügt man dem Fällwasser steigende Mengen Ammoniumsulfat zu, so beobachtet man bei Erspinnung der gebräuchlichsten Einzelfadenstärken (Nm 1500 bis Nm 9000) bis zum Zusatz von etwa 500 mg Salz eine mit dem Salzgehalt steigende Verklebung der Einzelfäden. Überschreitet nian diesen Konzentrationsbereich durch weitere Zugabe von Ammoniumsulfat, dann verschwindet diese Verklebungsneigung vollständig, und man erhält im Bereich zwischen 700 und 1500 mg Ammoniumsulfat pro Liter einen völlig verklebungsfreien Faden. Überschreitet man auch diesen Bereich, so beginnt der Faden wieder zu verkleben, und man beobachtet gleichzeitig eine Mattierung, welche durch ein Rauherwerden der Fadenoberfiäche hervorgerufen ist. Diese Mattierungswirkung im Bereich von go etwa 2500 bis 8000 mg Ammoniumsulfat pro Liter ist in der Patentschrift 657 891 beschrieben. Das Produkt, welches im Bereich von etwa 600 bis 2000 mg/1 Ammoniumsulfatzusatz gesponnen wird, also einer Konzentration, an deren unterer Grenze praktisch keine Verklebung mehr und an deren oberer Grenze noch keine Mattierung auftritt, hat sehr vorteilhafte Eigenschaften. Die Neigung zum Verkleben ist weit geringer als sie bei Streckspinn verfahren im allgemeinen üblich ist; die Reißfestigkeit der Gebilde ist deutlich gesteigert, und die Scheuerfestigkeit gegen reibende Beanspruchung im nassen Zustand ist ganz wesentlich verbessert. Da nun das vorliegende Verfahren die Kräuselung durch starke Streckung erzeugt, müßte man mit einer geringen Scheuerfestigkeit rechnen, denn bekanntlich zeigen Cellulosefäden, insbesondere solche, deren Reißfestigkeit durch starke Streckung erhöht wurde, geringe Beständigkeit gegen reibende Beanspruchung im nassen Zustand. Die Fäden spleißen. Durch die Wirkung des Ammoniumsalz-, insbesondere Ammoniumsulfatzusatzes in den angegebenen Konzentrationen tritt dieser Nachteil der hochgestreckten Fäden nicht in Erscheinung, da die Wirkung des Ammoniumsulfates die der Streckung in bezug auf Scheuerfestigkeit bei weitem überwiegt. Die nach einer bekannten Methode ermittelte Spleißfestigkeit erhöht sich auf den etwa 5- bis iof achen Betrag der Werte, wie sie bei den Fäden gemessen werden, die nach den bisher üblichen Verfahren hergestellt sind.

Die nach dem vorliegenden Verfahren erhältliche Kräuselung der Fäden oder Fasern ist durch den Grad der Streckung zu beeinflussen* Je höher die Streckung ist, desto feinbogiger wird die Kräuselung. Während nach den Verfahren, bei denen die Kräuselung durch Schrumpfung noch nicht oder nicht völlig regenerierter Fäden erzeugt wird, die Kräuselung unregelmäßig ist,

ist die Kräuselung nach dem vorliegenden Verfahren merinoartig, d. h. regelmäßig, und in den Faserbündeln liegen die Bogen in großen Gruppen parallel nebeneinander. Ein solches Faserbündel gleicht damit im Aussehen und dementsprechend in seinen technologischen Eigenschaften weitgehend dem Wollhaarbündel frisch geschorener Schafwolle.

Beispiele

ίο i. Eine Kupferoxydammoniaklösung mit 9 % Cellulose, 8 ⁰J₀ Ammoniak und 4 °/₀ Kupfer, wird nach dem Streckspinnverfahren in ein weichgemachtes Fällwasser von 35° gesponnen. Unter Verwendung einer Düse von 750 Loch, Lochdurchmesser 1 mm, wird die Fadenstärke Nm "2400 ersponnen. Der Spinntrichter und das Fallrohr sind zusammen etwa 1,80 m lang. Der Wasssrdurchlauf beträgt etwa 15 l/Min. Das den Fälltrichter verlassende Fadenkabel wird über eine angetriebene Umlenkrolle mit 70 m Umfangsgeschwindigkeit abgezogen und durch zwei 6 m lange Bäder geführt. Die Bäder enthalten 1 % Schwefelsäure. Die Spannung in den Bädern wird so eingestellt, daß die Fäden gerade unter der Spannung des eigenen Widerstandes hindurchgezogen werden. Nach der Entkupferung wird die Säure durch Wasser ausgewaschen. In diesem oder in einem folgenden Wasserbad, dessen Temperatur beliebig gewählt werden kann, werden die bereits völlig regenerierten, also aus Cellulosehydrat bestehenden Fäden einer Spannung von wahlweise 10 bis 30 % unterworfen und anschließend entspannt. Die Entspannung kann z. B. durch Stapelschneiden und Frei-Schwimmen-Lassen in Wasser beliebiger Temperatur erfolgen. Die so erhaltene Faser besitzt eine feinbogige, regelmäßige Kräuselung.

2. Eine Kupferoxydammoniaklösung von 9 °/₀ Cellulose, 8 °/₀ Ammoniak und 4 °/₀ Kupfer wird in Spinntrichter in Weichwasser gesponnen, dem 1 g/l Ammoniumsulfat zugegeben wird. Die übrigen Bedingungen entsprechen dem Beispiel 1. Die Faser besitzt eine Trockenfestigkeit von 2,3 g/den, eine Naßfestigkeit von 1,2 g/den und eine Dehnung von 15 bis 20 °/₀ trocken bei sehr guter kleinbogiger Kräuselung.

3. Eine Kupferoxydammoniak-Celluloselösung nach Beispiel 1 wird in ein Fällwasser gesponnen, welches bereits schon einmal zur Erspinnung von Fasern verwendet wurde. Das Fällwasser enthält von vornherein etwa 80 mg Kupfer und 300 bis 500 mg Ammoniak. Diesem Fällwasser wird ebenfalls 1 g/l Ammoniumsulfat zugegeben. Die Spinntemperatur beträgt 37⁰.

Die übrigen Bedingungen entsprechen 1 und 2.

4. Eine Kupferoxydammoniak-Celluloselösung nach Beispiel 1 wird in ein Fällwasser gesponnen, welches schon einmal zur Erspinnung von Kupferoxydammoniakfaser verwendet und aus dem das Kupfer durch ein beliebiges Verfahren entfernt wurde, so daß lediglich noch etwa 500 mg Ammoniak außer den üblichen Salzgehalten solcher gebrachter Wässer vorhanden sind. Im übrigen entspricht das Verfahren den Beispielen ι bis 3.

5. Eine Kupferoxydammoniaklösung von 9 % Cellulose, 8 % Ammoniak und 4 °/₀ Kupfer wird mit einer Düse mit 1100 Loch, Lochdurchmesser 0,8 mm, auf Nm 4500 (2 den) gesponnen. Die Spinntemperatur beträgt 32°. Das Fällwasser ist ein Weichwasser. Die durchströmende Wassermenge beträgt 15 l/Min. Die Streckungsbedingungen entsprechen Beispielen 1 bis 4. Die erhaltene Faser besitzt eine äußerst feinbogige Kräuselung.

6. Die allgemeinen Spinnbedingungen entsprechen dem Beispiel 5, jedoch wird dem Fällwasser wiederum ι g/l Ammoniumsulfat zugesetzt. Die Spinntemperatur beträgt 30⁰. Es wird gestreckt wie in den vorhergehenden Beispielen. Die so erhaltene Faser ist völlig frei von Verklebungen und besitzt eine äußerst feinbogige Kräuselung. Die Scheuerfestigkeit beträgt etwa das 4ofache der ohne Ammoniumsulfat ersponnenen Faser.

7. Unter Verwendung einer Düse von 1600 Loch, Lochdurchmesser o,8 mm, wird Nm 6500 ersponnen. Die Fällwassermenge beträgt 16 l/Min. Die Spinntemperatur beträgt 28⁰. Dem Fällwasser wird 1 g/l Ammoniumsulfat zugesetzt. Streckung wie in den anderen Beispielen.

8. Eine Kupferoxydammoniak-Spinnlösung wird nach den Bedingungen des Beispiels 1 hergestellt. Nach der Streckung im bereits regenerierten Zustand wird der Faden nun nicht geschnitten, sondern das Fadenbündel wird in eine Rinne fallen gelassen, in welcher kaltes oder wairm.es Wasser oder an Stelle des Wassers eine Präparations- oder Weichmachungsflüssigkeit mit solcher Geschwindigkeit strömt, daß das endlose Kabel Gelegenheit hat zu entspannen ohne zu verwirren. Nach Verlassen dieses Bades werden die gekräuselten Fäden getrocknet.

9. Eine Kupferoxydammoniaklösung wird nach Beispiel ι versponnen, nun aber im durchregenerierten Zustand nicht gestreckt, sondern nur unter der durch den Flüssigkeitswiderstand gegebenen Spannung durch das Bad geführt, abgequetscht und dann getrocknet. Nach dem Trocknen wird das Fadenband wieder naßgemacht und auf einer Strecke von etwa 10 m zwischen zwei Walzenaggregaten, welche eine Umfangsgeschwindigkeit von 50 m besitzen, um 10, 20 oder 30 % gestreckt und anschließend entspannt. Auch bei diesem Faden ist die Reißfestigkeit durch diese Behandlung um etwa 5 °/₀ erhöht, und man hat eine regelmäßige Kräuselung erzielt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Gebilden, wie Fäden oder Fasern, durch Verspinnen von Kupferoxydammoniak-Celluloselösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man in üblicher Weise hergestellte Fäden nach dem Entkupfern in nassem Zustand spannt, schließlich entspannt und fertigbehandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von solchen Fäden ausgeht, bei deren Herstellung als erste Fällflüssigkeit ein Spinnwasser mit einem Gehalt an Ammoniumsalzen, insbesondere Ammoniumsulfat, in einem solchen Konzentrationsbereich verwendet wurde, daß weder Mattierung (bei etwa 2,5 g/l und mehr) noch Verklebung (bei etwa 0,5 g/l und weniger) der Gebilde eintritt.

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