DE1112604B

DE1112604B - Vorrichtung zur Herstellung von Viskosekunstseidefaeden nach dem Rohrspinnverfahren

Info

Publication number: DE1112604B
Application number: DEA23723A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Frans Hesselink
Original assignee: Algemene Kunstzijde Unie NV
Current assignee: Akzo NV
Priority date: 1955-01-11
Filing date: 1955-11-04
Publication date: 1961-08-10
Also published as: US2908937A; NL84656C; GB816687A; FR70444E; CH337977A; DE1123795B; BE550120A; BE542542A; GB784896A; CH341597A; FR1144219A

Description

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Viskosekunstseidefäden nach dem sogenannten Rohrspinnverfahren auch ohne erzwungene Flüssigkeitsströmung zu arbeiten, wobei also in der Spinnbadwanne weder eine Fördereinrichtung noch ein Niveauunterschied zur Bewegung des koagulierenden Spinnbades vorgesehen sind, sondern die Flüssigkeitsströmung allein durch die sich fortbewegenden frisch gesponnenen Fäden selbst hervorgerufen wird. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung weist in der Spinnbadwanne zwischen der Spinndüse und dem Fadenführer, mit dem der frisch gesponnene Faden zuerst in Berührung kommt, ein gerades und an beiden Enden offenes, unbeweglich angeordnetes Fadenführungsrohr auf, dessen Mittellinie mit der Auspreßrichtung der Spinndüse zusammenfällt und dessen Querschnitt über die ganze Länge gleich ist. Das eine Ende des offenen Rohres liegt nahe der Spinndüse, während sein anderes offenes Ende unter dem oberen Rand der Spinnbadwanne mündet.

Entgegen den Verhältnissen beim Rohrspinnen mit erzwungener Flüssigkeitsströmung ist es bei dieser Arbeitsweise im allgemeinen nicht möglich, die Strömungsgeschwindigkeit der Koagulierungsflüssigkeit nach Belieben zu beeinflussen und es insbesondere zu erreichen, daß etwa die Strömungsgeschwindigkeit der Fadengeschwindigkeit selbst entspricht. Vor allem hat es sich in der Praxis bei langsam koagulierenden Fäden als nachteilig erwiesen, wenn dieser Unterschied in den Geschwindigkeiten sehr groß ist.

Beim Rohrspinnen mit erzwungener Strömung wird dagegen in den meisten Fällen, durch Vorschalten eines Spinntrichters, dessen erweiterter kegelförmiger Teil der Spinndüse zugewendet ist und dessen zylindrischer Rohrteil die fertig koagulieren Fäden umgibt, dafür Sorge getragen, daß die Anfangsgeschwindigkeit der zuströmenden Koagulierungsflüssigkeit ziemlich gering ist und erst mit der fortschreitenden Verfestigung der Fäden laufend zunimmt, so daß gerade in den Anfangsstadien des Spinnvorganges der Unterschied zwischen der Eigengeschwindigkeit der Fäden und der Flüssigkeitsströmung ziemlich erheblich ist.

Das Rohrspinnen ohne erzwungene Flüssigkeitsströmung bietet jedoch den Vorteil, daß höhere Spinngeschwindigkeiten ohne die Gefahr von Fadenbrüchen angewendet werden können.

Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten bei dieser Arbeitsweise behoben werden können und damit noch größere Spinngeschwindigkeiten als bisher möglich sind, wenn ein gerades, an beiden Seiten offenes Vorrichtung zur Herstellung

von Viskosekunstseidefäden

nach dem Rohrspinnverfahren

Anmelder:

Algemene Kunstzijde Unie N. V.,
Arnheim (Niederlande)

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt,
München 19, Romanplatz 9

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 11. Januar 1955

Dipl.-Ing. Frans Hesselink, Arnheim (Niederlande), ist als Erfinder genannt worden

Spinnrohr verwendet wird, das aus zwei zylindrischen Teilen von verschiedenem Durchmesser besteht, wobei die lichte Weite des ersten, nächst der Spinndüse gelegenen Rohrteiles nur wenig größer ist als diejenige des äußeren Kranzes der Spinndüsenöfmungen, während die lichte Weite des zweiten Rohrteiles größer als die des ersten Rohrteiles ist. Beide Rohrteile sind erfindungsgemäß durch einen sich allmählich erweiternden Rohrteil miteinander verbunden.

Auf diese Weise ist es erstmals möglich geworden, den Geschwindigkeitsunterschied zwischen den aus der Spinndüse austretenden und noch in Koagulation befindlichen Fäden und der durch ihre Fortbewegung hervorgerufenen Strömung derart zu verringern, daß praktisch keine unerwünschten Kräfte von außen auf die Fäden einwirken und sich die Koagulation ungestört vollenden kann. Dabei wird die Bewegungsenergie der bereits durchkoagulierten und verfestigten Fäden in Kombination mit der trichterartigen Ausweitung des Spinnrohres dazu ausgenutzt, um auf den der Spinndüse benachbarten Teil desselben eine Saugwirkung auszuüben, welche eine Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit gerade an der Stelle begünstigt, wo die Fäden noch weich und empfindlich sind.

Für einen bestimmten Fall ist es einfach, den Querschnitt und die Länge des zweiten Rohrteiles derart zu wählen, daß die Koagulationsflüssigkeit im ersten Rohrteil mit der gleichen Geschwindigkeit wie der

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Faden strömt, so daß die Spinnbadflüssigkeit keine schädigende mechanische Wirkung auf den.Faden ausüben wird.

Beim Kupferseidespinnen ist es an sich bekannt, die Spinndüse im Innern eines beidseitigen offenen Rohres münden zu lassen, das unter dem Spiegel des-Spinnbades angeordnet ist und sich in der Richtung der Fadenfortbewegung verengen oder erweitern kann, wobei unverbrauchte Badflüssigkeit dem Spinnrohr gleichfalls in der Bewegungsrichtung des Fadens zugeführt wird. Die Verhältnisse beim Viskosespinnen unterscheiden sich aber in vieler Hinsicht vom Kupferseideverfahren, so daß aus den bekannten Maßnahmen auch keine Anregungen im Hinblick auf das eingangs erwähnte technische Problem abgeleitet werden konnten.

Insbesondere werden bei der bekannten Vorrichtung die aus der Spinndüse austretenden Fäden von dem betreffenden Rohrteil nicht eng anschließend umgeben, so daß die darin befindliche Flüssigkeit auch nicht allein auf Grund der Saugwirkung der sich im anschließenden erweiterten Rohrteil fortbewegenden Fadenteile über den ganzen Querschnitt eine Geschwindigkeit erhalten kann, welche der Fadengeschwindigkeit praktisch entspricht. Vielmehr muß frische Badflüssigkeit unter Verwendung einer Pumpe oder einer ähnlichen Vorrichtung dem Anfangsteil des Rohres zwangsweise zugeführt werden. Unter diesen Umständen ist aber mit einer mechanischen Beschädigung der Fäden zu rechnen.

Für das Erreichen der günstigsten Resultate ist es erwünscht, nachfolgende zusätzliche Maßnahmen zu treffen:

Der Innendurchmesser des engen ersten Spinnrohrteiles wird vorzugsweise 20 bis 40% größer als der Durchmesser des äußeren Kranzes der Spinndüsenöffnungen gewählt.

Um die Eintrittsöffnung des Rohres möglichst dicht an die Spinndüse zu bringen und um Wirbelbildung beim Ansaugen des Spinnbades in das Rohr zu vermeiden, wird dieser Eintrittsöffnung die Form einer kurzen flachen Trompete gegeben.

Um einer Turbulenz beim Übergang zwischen dem engen und dem weiten Rohrteil vorzubeugen, wird der enge Rohrteil vorzugsweise über ein kegelförmiges Zwischenstück mit kleinem Scheitelwinkel mit dem weiten Rohrteil verbunden. Die Saugwirkung wird demzufolge maximal, während das Fadenbündel sich im Rohr ausbreitet.

In diesem Zusammenhang wird noch bemerkt, daß es an sich bereits bekannt ist, die Fäden nach Austritt aus der Spinndüse mittels einer strömenden Spinnbadflüssigkeit durch ein zylindrisches Rohr zu leiten. Dabei wird jedoch die Koagulationsflüssigkeit unter Druck zugeführt und an der Spinndüse entlang zum eigentlichen Spinnrohr gepreßt, so daß die Flüssigkeit den frisch gesponnenen Faden durch Reibung mit sich führt. ,

In diesem Fall wäre es theoretisch zwar möglich, durch eine gewisse Einstellung des Druckverhältnisses die Geschwindigkeit der Koagulationsflüssigkeit im ersten Teil der Spinnstrecke der Geschwindigkeit des frisch gesponnenen Fadens derart anzupassen, daß sich keine beschleunigende oder verzögernde Reibung ergibt. Dieses Verfahren bringt jedoch beträchtliche Komplikationen sowohl in bezug auf die Bedienung der Spinndüse als auch auf die Konstruktion der Vorrichtung mit sich. -

Eine Ausführungsf orm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich in der Praxis gut bewährt hat, wird an Hand einer Figur näher erläutert.

In einer bis zu einem Niveau 1 mit Koagulations-■5 flüssigkeit gefüllten Spinnbadwanne 2 ist ein Rohr 3 mittels Stützen 4 und 5 fest angeordnet. Dieses Rohr besteht aus einem engen Teil 6, einem weiten Teil 7 und einem konischen Teil 8, der den engen Rohrteil 6 mit dem weiten Teil 7 verbindet.

ίο Der enge Rohrteil 6 hat eine trompetenförmige Eintrittsöfmung 9. Das Rohr 3 ist in kurzem Abstand von einer Spinndüse 10 und koaxial mit dieser in der Spinnbadwanne 2 angeordnet. Die Spinnlösung wird der Spinndüse 10 durch ein Rohr 11 zugeführt.

Ein durch die Spinndüse 10 gebildeter, aus vielen Einzelfäden bestehender Faden 12 wird mit Hilfe eines Fadenführers 13 koaxial durch das Rohr geführt und läuft schließlich zu einem außerhalb der Spinnbadwanne angeordneten Fadenführer 14.

Die Dimensionen des Rohres werden dem Gesamttiter des Fadens und der zu verwendenden Spinndüse angepaßt.

Der Querschnitt des engen Rohrteiles 6 ist dabei nur wenig größer als der Durchmesser des äußeren Kranzes der Spinndüsenöfmungen zu wählen. Versuche haben nämlich ergeben, daß es zur gleichförmigen Koagulation sämtlicher Einzelfäden erforderlich ist, daß letztere den engen Rohrteil möglichst ausfüllen und daß sie sich getrennt fortbewegen. Dies erreicht man durch die geschilderten Maßnahmen.

Bei der Herstellung von Kunstseide mit einem Titer von 80 bis 120 den, wobei der äußere Kranz der Spinndüsenöffnungen ζ. Β. einen Durchmesser von etwa 9 mm aufweist, ist ein Innendurchmesser des engen Rohrteils von ungefähr 10 bis 12 mm sehr zweckmäßig.

Der Innendurchmesser des weiten Rohrteiles 7 wird etwa 20 bis 50% größer als der Durchmesser des engen Rohrteiles gewählt, was im Beispiel 13 bis 17 mm entspricht.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß eine Länge von 25 bis 40 cm für den weiten Rohrteil erforderlich ist, um eine befriedigende Saugkraft auszuüben.
Bei der HersteUung von Fäden mit einem hohen Titer, z. B. von 1600 den, die zur Erzeugung von Autoreifencord verwendet werden, ist der Durchmesser des äußeren Kranzes der Spinndüsenöffnungen etwa 16 mm. Der Innendurchmesser des engen Rohrteiles 6 muß dann ungefähr 20 bis 22 mm sein.

Bei einer primären Fadengeschwindigkeit von 30 m/Min, und einer Geschwindigkeit nach dem Strecken von 60 m/Min, kann ein Spinnrohr verwendet werden, dessen erster Teil eine Länge von 30 cm bei einem Durchmesser von 21 mm und dessen zweiter Teil eine Länge von 20 cm bei einem Durchmesser von 27 mm aufweist, während der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Rohrteil eine Länge von 5 cm hat.

Die Eintrittsöffnung des engen Rohrteiles, der vorzugsweise mit einem flachen Einsaugetrichter versehen ist, wird möglichst nahe an dem Spinndüsenboden angeordnet. Der Abstand wird in Abhängigkeit von dem Titer des Fadens, den Dimensionen des Spinndüsenbodens und vor allem auch von der Spinngeschwindigkeit kleiner oder größer gewählt. In der Regel arbeitet man vorteilhaft bei einem Abstand von 5 bis 20 mm.

Die Länge der Übergangszone zwischen dem engen und weiten Rohrteil, d. h. die Höhe des entsprechenden abgestumpften Kegels, soll etwa das Doppelte des Innendurchmessers des weiten Rohrteiles betragen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das sich auf die Herstellung von Kunstseidefäden aus Viskose bezieht.

Beispiel

Eine aus Lintercellulose hergestellte Viskose mit einem Cellulosegehalt von 7,7 Gewichtsprozent, einem Alkaligehalt von 5,5 Gewichtsprozent, einem Xanthogenatverhältnis von 0,47 und einer Kugelfallviskosität von 60 Sekunden, der 0,16 Gewichtsprozent Chinolin zugesetzt worden war, wurde mittels einer Vorrichtung des obenbeschriebenen Typs in einem 6 Gewichtsprozent Schwefelsäure, 19 Gewichtsprozent Natriumsulfat und 3,8 Gewichtsprozent Zinksulfat enthaltenden Spinnbad von 60° C versponnen. Es wurde eine Gold-Platin-Spinndüse mit 1060 kleinen Öffnungen je mit einem Durchmesser von 60 Mikron verwendet. Der Durchmesser des Außenkranzes der Spinndüsenöffnungen betrug 16 mm. Der enge Rohrteil des Spinnrohres hatt einen Innendurchmesser von 21 mm, der weite Rohrteil einen Innendurchmesser von 27 mm, während der enge Rohrteil 30 cm und der weite Rohrteil 19 cm lang war. Der Übergang zwischen diesen beiden Teilen hatte eine Länge von 4 cm. Der Außendurchmesser der trompetenförmigen Eintrittsöffnung betrug 4 cm. Diese Eintrittsöffnung befand sich in einem Abstand von 2 cm von der Spinndüse. Die primäre Abzugsgeschwindigkeit betrug 40 m/Min, und die Aufwickelgeschwindigkeit 80 m/Min. Es wurde also um 100% gestreckt. Diese Streckung erfolgte in einem etwa 3 Gewichtsprozent H₂SO₄ enthaltenden Bad von 90° C.

Die so hergestellten Fäden hatten einen Titer von 1815 den, die Trockenfestigkeit betrug 392 g/100 den und die Dehnung im trockenen Zustand 22,8 %. Wenn kein Spinnrohr verwendet wurde, erwies sich infolge vielfachen Fadenbruches ein Spinnen mit der erwähnten Geschwindigkeit als unmöglich.

Außer für das Spinnen von Fäden aus Chinolin enthaltenden Viskosen ist die Erfindung auch für das Verspinnen von Viskosen von Wichtigkeit, in denen andere die Koagulation verzögernde Stoffe vorhanden sind. Als Beispiele können solche organische Stoffe genannt werden, die bei der Koagulation der Viskose mit den im verwendeten sauren Spinnbad vorhandenen Zinksalzen vorübergehend stabile Chelate bilden können.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Vorrichtung zur Herstellung von Viskosekunstseidefäden, bei der in der Spinnbadwanne zwischen der Spinndüse und dem Fadenführer, mit dem der frisch gesponnene Faden zuerst in Berührung kommt, ein gerades, an beiden Seiten offenes Fadenführungsrohr unbeweglich angeordnet ist, dessen Mittellinie mit der Auspreßrichtung der Spinndüse zusammenfällt, dessen eines Ende nahe an der Spinndüse und dessen anderes Ende unter dem oberen Rand der Spinnbadwanne liegt, wobei weder eine Fördervorrichtung noch ein Niveauunterschied zur Bewegung des Spinnbades vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) aus zwei zylindrischen Teilen (6, 7) von verschiedenem Durchmesser besteht, die lichte Weite des ersten, nächst der Spinndüse gelegenen Rohrteiles (6) nur wenig größer ist als diejenige des äußeren Kranzes der Spinndüsenöffnungen, die lichte Weite des zweiten Rohrteiles (7) größer ist als die des ersten und die beiden Rohrteile durch ein sich allmählich erweiterndes Zwischenstück (8) miteinander verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 220 051, 509 294,
644786;

schweizerische Patentschrift Nr. 275 752;

französische Patentschrift Nr. 1026 847;

britische Patentschrift Nr. 504 132;

USA.-Patentschriften Nr. 827434, 2386 411,
550 808.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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