-
Verfahren zum Herstellen und Aufbringen von Spinnzylinderbelägen aus
hydratisierter Zellulose Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und
Aufbringen von Spinnzylinderbelägen aus hydratisierter Zellulose.
-
Bei Kammgarnspinnmaschinen wurde bisher zumeist auf eine Filzunterlage
des Spinnzylinders ein Belag aus Pergamentpapier aufgewickeilt und an einzelnen
Stellen verklebt. Die Lebensdauer dieser Spinnzylinderbeläge ist nicht sehr groß.
Infolge des Anklebens mußte beim Auswechseln auch die Filzunterlage häufig erneuert
werden, wodurch neben zusätzlicher Arbeit noch erhebliche Kosten entstanden.
-
Beim Verspinnen von Baumwolle wird der Faden über einen Lederbelag
des Spinnzylinders, vorzugsweise aus Kalbsleder, geführt. Dieser Belag ist mechanisch
auf Hochglanz geschliffen und poliert. Diese Oberflächenglätte läßt bei laufender
Beanspruchung jedoch mach, so-daß .die faserige ,Struktur des Leders hervortritt,
die Fadenbrüche verursacht. Mithin ist die Weiterbenutzung solcher Lederbeläge unmöglich
gemacht. Sie müssen daher gegen neue ausgewechselt werden. Auch ,die Lederbeläge
sind auf Filzunterlagen angeordnet. Durch Verwalken der Lederbeläge werden die Filzunterlagen
jedoch stark beansprucht, so daß auch hier ein häufiger Wechsel erforderlich ist.
-
Für Kammgarnspinnereien kommen Lederbeläge nicht in Frage. Hier wird
nach wie vor, insbesondere in der Vorspinnerei, iin wesentlichen Pergamentpapier
als Werkstoff für die Beläge benutzt.
-
'-Man hat nun bereits versucht, die. Lederbeläge der Baumwollspinnerei
durch solche aus anderen 'Werkstoffen zu ersetzen, z. B. aus Papier mit glänzender
Oberfläche, Pergamenten, Kunststoffen auf der Basis von Polyvinylcblorid, Gummi
u. dgl. Diese Werkstoffe können jedoch die Lederbeläge nicht vollwertig ersetzen,
weil ihnen gewisse, nur den Lederbelägen eigene Eigenschaften fehlen. Sie
sind
- daher für * die Baumwollspinnerei nicht geeignet.
-
Die Anforderungen, die beim Verspinnen von Baumwolle an die S:pinnzylinderbeläge
gestellt werden, sind nämlich besonders hoch. Vor allem müssen die Beläge eine gute
Elastizität, d. h. eine für ihren besonderen, Verwendungszweck geeignete
nachgiebige Weichheit in Verbindung mit einer erheblichen Oberflächenfestigkeit
(Zähigkeit) besitzen. Diesen Bedingungen genügen Lederbeläge wegert ihrer physikalischen
Struktur bisher am besten, während Austauschwerkstoffe ,diesen Ansprüchen in der
einen oder anderen Richtung nicht voll genügen, weil sie entweder bei.. ausreichender
Oberflächenzähigkeit zu hart und zu unelastisch sind oder bei genügender Weichheit
eine zu geringe Oberflächenfestigkeit besitzen. -Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, einen Spinnzylind@r!belag aus hydratisierter 7ellülose zu schaffen, der
auf Grund seiner Beschaffenheit geeignet ist, insbesondere die bisher praktisch
unentbehrlichen Lederbeläge zu ersetzen und darüber hinaus deren Nachteile zu vermeiden:
-Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es möglich ist, hydratisierte Zellulose
:durch besondere Maßnahmen beim Hydratisieren,%veitgehend der physikalischen Struktur
des Leders unter gleichzeitigem Ausschalten seiner nachteiligen Eigenschaften anzupassen
und insbesondere die Schrumpfkraft sowie die Elastizität nach Wunsch zu regeln.
-
Die Erfindung besteht darin, .daß eine Stoffbahn aus hydratisierbarem
Rohstoff oder Rohstoffgemischen, z. B. Baumwollumpen, Linters und gebleichter Natron-
oder Sulfitzelluloise, mit sieh ändernder Geschwindigkeit durch ein Hydratisierungsbad,
z. B. Schwefelsäure, hindurchgeführt und anschließend auf einen Dorn gewickelt wird.
Der so aus mehreren Lagen gebildete Schlauch wird in plastischem Zustand, gegebenenfalls
unter Zusatz von Glucose, gehärtet, neutralisiert, gründlich gewässert, anschließend
im Überschuß mit Weichhaltungsmitteln imprägniert, getrocknet und dann in die Spinnzylinderbeläge
bildende Schlauchabschnitte zerschnitten. Ferner werden die Beläge vor einem Aufbringen
(Aufschrumpfen) auf. die Filzbeläge der Spinnzylinder so lange, z. B. in Wasser,
aufgequollen, bis durch Herauslösen eines bestimmten Anteils der Weichhaltungsmittel
die gewünschte Schrumpfkraft und der gewünschte Weichheitsgrad erreicht sind.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es zweckmäßig, zwecks
Bildeis eines Faservlieses an der Innenseite der Beläge den Anfang der Rohstoffbahn
urihydratisiert aufzuwickeln.
-
Zum Erzielen einer bestimmten chemischen Oberflächenglätte -kann gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung .die plastische Rohstoffbahn beim Aufwickeln
zwischen glatten Walzen, z. B. Glas oder geschliffenen Metallwalzen, hindurchgeführt
«-erden. Diese Walzen können stillstehen, oder ihre Drehrichtung kann. der Wickelrichtung
entgegengesetzt sein. Zur Erläuterung -der Erfindung ist im einzelnen noch folgendes
zu sagen: Dadurch, daß die Rohstoffbahn mit sich ändernder Geschwindigkeit durch
,ein Hydratisierungsbad hindurchgeführt wird, wird sie unterschiedlich hydratisiert.
Beim Aufwickeln auf den Wickeldorn tritt infolge der Gegenwart der Lösungs- und
Duellmittel des Hydratisierungsbades eine interne und: homogene Verbindung der einzelnen
Lagen der Rohstoffbahn ein. Je nach der Art der Durchführung des Hydratisierungsprozesses
ist es somit möglich, die Struktur des Schlauches in seinem Querschnitt beliebig
zu gestalten.
-
Es kann z. B. so hydratisiert werden, daß die inneren Lagen des Schlauches
in eine fast strukturlose, hochgelatinöse Hydratzellulose verwandelt werden, während
die weiter nach außen, liegenden -Schichten, langsam abklingend, bis zu einer stark,
fasermäßig . strukturierten Zellulose umgebildet werden. Ein aus einem derartigen
Schlauch hergestellter Spinnzylinderbelag besitzt einerseits die notwendige federnde
weiche Oberfläche und Elastizität sowie andererseits auch ein gutes Anhaftvermögen
auf dem Spinnzylinderkern.
-
Ebensogut ist es. jedoch ohne weiteres: möglich und für verschiedene
Verwendungszwecke, z. B. beim Verspinnen von Zell- und Glaswollen, auch erforderlich,
im umgekehrten Sinne zu arbeiten, d. h. die inneren unteren Schichten, Im Querschnitt
des Schlauches gesehen, stärker faserhaltig zu halten, also schwächer zu hydratisieren,
während die nach außen folgenden Schichten durch starke Hydratisierung gelatinöser
und strukturloser gehalten werden können.
-
Eine weitere Möglichkeit der willkürlichen Beeinflussung der unterschiedlichen
Struktur des Schlauchquerschnittes ergibt sich durch die ':Wahl des Ausgangsrohstoffes,
indem man mehr oder weniger hydratisierbare Fasern oder bestimmte Gennische solcher
Fasern verwendet. Hierdurch kann man zusätzlich zur Hydratisierung den Faseranteil
im Fertigprodukt beliebig bestimmen.
-
Der plastische Schlauch wird nach dem Abziehen vom Wickeldorn durch
entsprechende Bäder koaguliert, neutralisiert und gewässert.
-
Nach der Koagulation und Neutralisation wird der Schlauch mit hygroskopischen
Substanzen (Weichhaltungsmitteln) imprägniert undbei mäßiger Wärme getrocknet.
-
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung, besteht nun darin, daß die
Füllung mit Weichhaltungsmitteln im Übersohuß erfolgt, d. h. daß mehr Weichhaftungsmittel.
einverleibt werden, als dies an sich für den Endzweck notwendig wäre, um dem entsprechenden
Spinnzylinderbelag eine bestimmte Elastizität und Schrumpffähigkeit zu geben. Es
wurde nämlich gefunden, daß durch das Imprägnieren der Hydratzellulose mit Weichhaltungsmitteln
nicht nur, wie an sich bekannt, die Elastizität .dien tHydrat ellulose, sond@ern
auch ihre Schrumpfkraft unterschiedlich gestaltet werden kann. Darüber hinaus wurde
ferner gefunden, daß es möglich ist, eine bestimmtegewünschte Schrumpfkraft und
Weichheit dadurch zu erreichen, daß die
Weichhaltungsmittel aus
der trockenen Hydratzellulose, z. B. durch Wasser, wieder herausgelöst werden. Je
geringer der Anteil an Weichhaltungsmitteln in, der Hydratzellulose wird, um so
höher ist ihre Schrumpfkraft und um so geringer ihre Weichheit. Dadurch, daß man
dem Belag einen höheren Anteil an Weichhaltungsmitteln zuführt, als an sich für
den jeweiligen. Zweck notwendig ist, ist es somit möglich, die Schrumpffähigkeit
und den Weichheitsgrad des Spinnzylinderbelages durch eine einfache Maßnahme am
Verwendungsort beliebig zu bestimmen.
-
Der Belag wird zwecks Aufziehens auf den Spinnzylinderkern erfindungsgemäß
bis zum Erreichen des gewünschten Weichheitsgrades., z. B. in Wasser, erneut aufgequollen,
feucht auf den Spinnzylinderkern aufgebracht und dann wieder getrocknet. Durch das
Trocknen tritt infolge der Veränderung der makromolekularen Struktur ein Zusammenschieben
der einzelnen Zellulosemizellen, d.h. eine Schrumpfung, ein. Durch diese Schrumpfung
haftet der Belag fest auf dem Spinnzylinderkern.
-
Die Aufquellzeiten werden von Fall zu Fall durch Versuche in derjeweiligenSpinnerei
ermittelt. Ausführungsbeispiel Eine Rohstoffbahn aus Baumwollumpen, Linters und
gebleichter Natron- oder Sulfitzellulose wird in Längen geschnitten, die dem jeweiligen
Durchmesser des gewünschten Zylinderbelages entsprechen. Diese Rohstoffabschnitte
werden durch ein Zelluloszquellmittel in der Weise hindurchgeleitet, daß die erste
Lage auf dem Wickeldorn das Lösemittel nicht berührt. Die weiteren Längen auf dem
Dorn werden, mit wachsender Geschwindigkeit ansteigend, z. B. 3 bis 8! m
pro Minute, aufgewickelt und hierbei zweckmäßig über gegen die Wickelrichtung umlaufende
Glaswalzen oder geschliffene Metallwalzen geführt.
-
Die Konzentration des Zellulosequell.mittels, z. B. Schwefelsäure,
richtet sich einerseits nach detr Beschaffenheit des Rohstoffes und andererseits
nach der gewünschten Schrumpffähigkeit des Belages. Der Rohstoff soll im allgemeinen
eine Saughöhe von 5,o mm und einen Pergamentierungsgrad von mindestens i bis 2 besitzen.
Zweckmäßig wird bei einer Schrumpffähigkeit von 24% in der Querrichtung und 12%
in der Längsrichtung eine Schwefelsäure von 55 bis 56° Be verwendet.
-
Der fertiggewickelte Schlauch wird dann. in plastischem Zustand in
ein Koagulationsbad gebracht, z. B. io%ige Schwefelsäure mit einer Temperatur von
15°, dem gegebenenfalls schwache Anteile von Glucose zugefügt sind.
-
Anschließend wird der vorgehärtete Schlauch in Neutralisationsbäder
gebracht, die zweckmäßig schwach alkalisch, etwa 2 bis 3% Alkali, gehalten sein
sollen. In diesen Bädern wird die Schwefelsäure neutralisiert, worauf der Schlauch
gründlich mit Wasser gespült wird.
-
Der gehärtete und entsäuerte Schlauch wird dann mit hygroskopischen
Substanzen (Weichhaltungsmitteln) in einem Bad imprägniert. Das Imprägnierungsbad,
das aus einer Lösung von, hygroskopischen Substanzen, z. B. Glyzerin, Natriumla
ctat, Natriumformiat, Magnesiumchlorid u. dgl. bzw. Gemischen hiervon besteht, kann:
in seiner Dichte zwischen 6 und 12° Be schwanken.
-
Vom fertigen Schlauch werden dann die notwendigen Längen für die Spinnzylinderbeläge
abgeschnitten und getrocknet.
-
Um den so erhaltenen Zylinderbelag auf den Spinnzylinder aufzubringen,
wird er in der Spinnereierneuert, z. B. in, Wasser aufgequollen, nachdem die Aufquellzeit
mit z. B. io Minuten ermittelt wurde. In dieser Zeit löst sich ein Teil des Weichhaltungsmittels
aus dem Belag heraus, so d@aß in dem aufgeschrumpften Belag lediglich so viel Weichhaltun.gsmittel
verbleibt, als ob er nur mit einer Weichmacherlösung von etwa 4° Be Dichte imprägniert
worden wäre.
-
Die Schrumpfungsfähigkeit des Belages ohne Weichhaltungsmittel würde,
wie oben erwähnt, in der Ouerrichtung 24% und in der Längsrichtung etwa 12% betragen.
Durch den verbleibenden Rest von Weichhaltungsmitteln sinkt bei dem gewählten Beispiel
die Schrumpfkraft auf die Hälfte, d. h. i2% in der Ouerrichtung und 6% in der Längsrichtung.