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Verfahren zur Herstellung von Kunstfaser Kunstseide, künstlichem Rosshaar, Eunst- stroh, kÜnstlichen Schläuchen, Bändchen, Films und dgl. aus Viskose.
Es ist bekannt, beim Spinnen von Viskose dem Spinnbade allerlei Stoffe zuzufügen, die eine günstige Wirkung auf die Ausfällung der Viskose haben sollen, und eine glänzende und gute Faser herzustellen gestatten. Insbesondere wurde Wert darauf gelegt, bei sauren Spinnbädern die Dissoeiation der Spinn- säure zurückzudrängen und auf diese Weise ein mildes Spinnbad zu erhalten. Zu diesem Zwecke wurden der Spinnsäure alle möglichen Salze und Salzgemische, auch organische Säuren, nebst Zucker u. dgl. hinzugefügt.
Es hat sich nun gezeigt, dass man auf ganz anderem Wege, wie durch Zurückdrängung der Disso- eiation der Spinnsäure, ebenfalls eine glänzende, bläschenfreie Faser erzielen kann, nämlich dadurch, dass man solche Stoffe hinzufügt, die, ohne die Dissoeiation der Badsäure wesentlich zu verringern, sie am zu schnellen Eindringen in das halbfertige Fasergebilde hindern.
Es ist zwar schon darauf hingewiesen worden (französische Patentschriften Nr. 515491 und Nr. 515260), dass man als Spinnbäder Schwefelsäure verwenden kann, die ganz oder teilweise an aromatische Radikale gebunden ist. Die franz. Patentschrift Nr. 515260 gibt in ihrem Beispiel nur benzolsulfosaures Natrium (CGH5S03Na) an, eingehende Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass diese Verbindung ohne diffusionsmindernde Wirkung im Spinnbade ist, und dass auch andere aromatische Sulfosäuren in grosser Zahl die in der Patentschrift angegebenen Eigenschaft nicht besitzen. Überdies sind in der Patentschrift nur zwei Spinnbadkonzentrationen angegeben, und es muss aus dem Wortlaut entnommen werden, dass diese Konzentrationen für alle Spinnzwecke, einerlei welchen Titers, genügen.
Gegenstand der Erfindung ist es, mit diesem Irrtum aufzuräumen und anzugeben, in welcher Weise die Spinnbäder zusammengesetzt sein müssen, und welcher Art die zuzusetzenden Stoffe und insbesondere ihre Menge sein muss.
Hiebei kommen solche Stoffe in Betracht, die entweder die Bildung der Faseroberfläehe oder auch die Diffusionsgeschwindigkeit der Spinnsäure oder schliesslich beide Faktoren in einer solchen Weise beeinflussen, dass eine Verringerung der Einwirkungsgeschwindigkeit des Spinnbades, insbesondere auch auf das Innere der auszufällenden Fasser (od. dgl. ) stattfindet. Die hinzugefügt Menge muss so gross sein, dass eine Zurüekdrängung der Diffusionsgeschwindigkeit der Spinnsäure je nach der Dicke des auszufällenden Gebildes und der Konzentration der angewendeten Säure, z.
B. bei Verwendung von Schwefelsäure beim Verspinnen von ungereifter Viskose, um etwa 10-25 % stattfindet (verglichen mit der Diffusionsgesehwindigkeit der reinen Schwefelsäure, deren Konzentration der Säurekonzentration des verwandten Spinnbades gleich ist, wenn man den Säuregehalt des letzteren unter Berechnung als Schwefelsäure titriert).
Vielfach kommen als Badzusätze solche Stoffe in Betracht, die als künstliche Gerbstoffe bekannt geworden sind und eine schrumpfende Wirkung auf die ausgefällte Viskose ausüben. Auch bei diesen Stoffen kann man die hinzuzufügende Menge nach den oben auseinandergesetzten Grundsätzen bemessen.
Das Verfahren ist besonders wirkungsvoll beim Verspinnen von ungereifter Viskose aus ungereifter Alkalizellulose ; hier ist die Art des Spinnbades ganz besonders wichtig, und die Wirkung zeigt sieh viel deutlicher als bei Verwendung von gereifter Viskose. Aber auch für gereifte Viskose gelten die gleichen, oben auseinandergesetzten Grundsätze.
Zum Teil sind die hier genannten Stoffe als Verwendung zu Fällbadzwecken schon vorgeschlagen worden, jedoch hat man die ihnen innewohnende Wirkung nicht erkannt. Aus diesem Grunde war man auch nicht in der Lage, die richtige Dosierung dieser Stoffe für den beabsichtigten Zweck anzugeben.
Die vorliegenden Untersuchungen geben nun ein Mittel an die Hand für diese Dosierung und ermöglichen infolgedessen auch, soweit die Mittel schon bekannt gewesen sind, weitgehende Ersparnis, und, soweit die Stoffe noch nicht vorgeschlagen wurden, ein einfaches Mittel zu ihrer Feststellung.
Beispiele :
1. Ungereifte Viskose (aus ungereifter Alkalizellulose) wird aus einer Düsenöffnung von 0-10 min in ein Spinnbad gesponnen, welches so viel mit Formaldehyd kondensierte Naphthalinsulfosäure enthält, dass nach der üblichen Bestimmungsmethode 7% organische Substanz bestimmt werden. Ausserdem enthält das Bad so viel Schwefelsäure, dass bei Bestimmung der Gesamtsäure als Schwefelsäure zu titriert werden. Die Schlepplänge beträgt, etwa 50 ein, die Abzugsgeschwindigkeit etwa 50 m pro Minute.
Viskosetemperatur etwa + 100 C, Spinnbadtemperatur etwa + 16 oC. Die Viskosezufuhr wird so bemessen, dass ein Einzeltiter von 1-2 Deniers entsteht.
2. Normal gereifte Viskose von 6-10 Chlorammongraden (nach Hottenroth) wird zur Herstellung von künstlichem Rosshaar in ein Mineralsäurebad gesponnen, welches so viel mit Formaldehyd kondensierte Naphthalinsulfosäure enthält, dass nach der üblichen Bestimmungsmethode etwa 14% organische
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Substanz bestimmt werden. Die Menge der Mineralsäure wird so bemessen, dass beim Titrieren als Schwefelsäure die Gesamtsäurekonzentration etwa 13-14% beträgt. Die Schlepplänge schwankt zwischen 100-160 cm, die Abzugsgeschwindigkeit beträgt etwa 60-70 m. Die Viskosezufuhr wird so geregelt, dass ein Einzeltiter von etwa 400 Deniers aussteht. Man nimmt zweckmässig bei diesen hohen
Titern eine Nachkoagulation vor.
Spinnbadtemperatur zirka 45 , Viskosetemperatur etwa 10 .
3. Ungereifte Viskose aus ungereifter Alkalizellulose wird in einem Spinnbad gesponnen, das
14% titrierbare freie Säure (als Schwefelsäure berechnet) enthält. In das Bad ist vorher soviel durch
Behandeln mit Schwefelsäure löslich gemachtes Phenolholzharz gebracht, dass nach der üblichen
Bestimmungsmethode neben den oben erwähnten 14% freier Säure, 16% organische Substanz bestimmt werden. Es wird mit der üblichen Abzugsgeschwindigkeit von 40-60 m unter entsprechender Viskose- zufuhr ein Einzeltiter von etwa 4 Deniers bei einer zwischen 40 und 60 cm liegender Spinnbadlänge gesponnen. Spinnbadtemperatur etwa + 32 .
4. Ungereifte Viskose aus ungereifter Alkalizellulose wird in einem Schwefelsäurebad gesponnen, das 13% Schwefelsäure enthält, und dem ausserdem soviel entkalkte, neutralisierte und konzentrierte
Sulfitzelluloseablauge hinzugefügt ist, dass 16% organische Substanz im Bade bestimmt werden. Man spinnt unter Einhaltung der entsprechenden Viskosezuführung und Abzugsgeschwindigkeit einen Einzel- titer von 4 Deniers. Spinnbadtemperatur etwa + ab.
Ausser den in den Beispielen angegebenen Stoffen eignen sich auch viele andere Stoffe, die eine genügende Herabsetzung der Diffusionsgesehwindigkeit der Mineralsäure bewirken, für den angegebenen
Zweck, so z. B. die Salze der in den Beispielen angegebenen organischen Säuren, ferner Carbazolsulfosäure, sulfiertes Cumaronharz, sulfiertes Maschinenöl, ferner sulfiertes Braunkohlenteeröl bzw. Salze dieser
Säuren. Die Spinnbadtemperaturen können beliebig entsprechend dem gewünschten Effekt variiert werden, ebenso die Viskosetemperaturen.
Messmethode :
Die zu untersuchende Spinnsäure wird einmal mit und einmal ohne Zusatz der die Diffusions- geschwindigkeit herabsetzenden Substanz in ein auf beiden Seiten offenes Glasröhrehen gebracht, dessen unteres Ende durch eine halbdurchlässige Membran, z. B. einen Zellulosefilm abgeschlossen ist. Die
Säurekonzentration (als % SO, berechnet) muss in der reinen Säure und in der Säure einschliesslich Zusatz natürlieh gleich sein. Dieses Röhrchen wird in einem Gefäss mit einer bestimmten Menge reinen Wassers so weit eingetaucht, dass aussen und innen das gleiche Niveau herrscht.
Dann lässt man bei bestimmter
Temperatur (Thermostat) in der Zeiteinheit die in dem Röhrchen befindliche Säure in das sie umgebende reine Wasser diffundieren und bestimmt nach Unterbrechung des Versuches durch Titration die Menge der durch die Membran eine Zeitlang in das Wasser eingetretenen Säure. Zur Erreichung vergleichbarer
Versuehsergebnisse ist es notwendig, dass die geometrischen Abmessungen des Röhrchens und des Wasser- gefässes für alle Versuche gleich gehalten werden.
Es sind keineswegs nur Sulfosäuren, die die mitgeteilte Wirkung der Diffusionsverlangsamung der Spinnsäure zeigen, nur sind im allgemeinen die Sulfosäuren besser löslich als andere organische Stoffe ; durch Säure- oder Alkaliabbaulöslich gemachter Leim (Glutin) h at z. B. die gleiche diffusionsvermindernde
Wirkung.