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Verfahren zur Quellfestausrüstung von Fasern aus Cellulosehydrat Es
wurden bereits große Anstrengungen gemacht, um künstliche Cellulosehydratfasern
und -fäden, wie sie aus Viskose oder den Kupferoxydammoniaklösungen der Cellulose
hergestellt werden, in ihren Eigenschaften, insbesondere in ihrem Quellwert und
in ihrer Laugebeständigkeit, bei möglichster Beibehaltung der sonstigen, insbesondere
der textilen Eigenschaften, den Baumwollfasern anzunähern.
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Hierbei hatte sich die Einwirkung von Formaldehyd als besonders nützlich
erwiesen. Es hatte sich gezeigt, daß die Gebrauchswertsteigerung, die in der Verringerung
der Laugelöslichkeit und der Herabsetzung des Quellwertes ihren Ausdruck findet,
mit steigender Formaldehydkonzentration, mit fallendem pH-Wert und mit steigendem
Katalysatorgehalt in der Flotte zunimmt. Danach konnte man durch Einstellung des
PH-Wertes, der Katalysatorkonzentration und des Formaldehydgehaltes in der Flotte
die Eigenschaften der Faser weitgehend beeinflussen und durch richtige Abstimmung
dieser Faktoren gerade die Eigenschaften verbessern, auf die es bei einem bestimmten
Verwendungszweck besonders ankommt.
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Es wurde auch bereits festgestellt, daß schon ein geringer Formaldehydgehalt
der Bäder genügt, um eine für die Praxis ausreichende Verminderung des Quellvermögens
zu erreichen, das dem der natürlichen Baumwolle entspricht.
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Die Grundlagen für die Arbeitsmethoden sind der Literatur, z. B. J
e n t g e n s »Kunstseide und Zellwolle«, Jahrgang 2q., Novemberheft 1942, S.
520 ff ., sowie der dort genannten Literatur zu entnehmen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Quellfestausrüstung
von Fasern aus Cellulosehydrat, bei dem in bekannter Weise wäßrige
Lösungen
von Formaldehyd auf die Faser zur Einwirkung gebracht werden, die außer Formaldehyd
eine sauer reagierende Substanz und gegebenenfalls einen Katalysator enthält, und
bei dem die mit diesen Lösungen imprägnierten Fasern getrocknet und auf Temperaturen
über 7o' erhitzt werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Behandlungsflotte
eine Lösung verwendet wird, die neben Formaldehyd so viel Salpetersäure enthält,
daß der p11-Wert der Flotte zwischen 2,5 und i,i zu liegen kommt. Der Formaldehydgehalt
der Flotten wird in bekannter Weise zwischen i und 2 °/o gehalten. Selbstverständlich
können auch größere Mengen an Formaldehyd in den Flotten benutzt werden, doch sind
solche Bäder für die Praxis wegen des großen Aufwandes an Aldehyd und wegen der
Belästigung der Arbeiter durch die Formaldehyddämpfe nicht zweckmäßig. Als Katalysator
hat sich in der salpetersauren Lösung Ammoniumnitrat als besonders wertvoll erwiesen.
Zweckmäßig wird nicht mehr als o,5 °/o Ammoniumnitrat in den Bädern verwendet, weil
die Verwendung von größeren Mengen keinen ins Gewicht fallenden Vorteil mehr mit
sich bringt. Die Verwendung von Salpetersäure und Ammonnitrat in den angegebenen
Konzentrationen hat den Vorteil, daß die Säure- und Katalysatorreste, die nach der
Präparation und während des Trocknens und Erhitzens auf den nicht gespülten Fasern
bleiben, keine Faserschädigungen hervorrufen. Dabei ist die Wirkung von Salpetersäure
allein oder von Salpetersäure und Ammoniumnitrat in den formaldehydhaltigen Bädern
mindestens gleich der, die durch andere saure Behandlungsbäder, z. B. solche, die
andere Mineralsäuren oder stark saure organische Säuren enthalten, ausgelöst werden
kann. Da die Quellfestbehandlung nach der Erfindung daher auch ohne besondere Vorsichtsmaßregeln
jede Faserschädigung vermeiden läßt, ist sie die gegebene Arbeitsweise für die Technik
bei der Ausrüstung der Cellulose. Die Mitverwendung von Ammoniumnitrat iäßt dieselben
Resultate schon bei weniger sauren Flotten erreichen. Die Verwendung von erfindungsgemäßen,
salpetersauren, gegebenenfalls Ammoniumnitrat enthaltenden Bädern liefert leicht
reproduzierbare Werte, so daß das Verfahren sich besonders für den Großbetrieb empfiehlt
und sich vorteilhaft von der Verwendung von formaldehydhaltigen Bädern unterscheidet,
die andere Mineralsäuren oder stark saure organische Säuren enthalten, die unregelmäßige
Resultate liefern und häufig ohne erkennbare Ursache Faserschädigungen hervorrufen.
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Das Verfahren der Erfindung ist hauptsächlich dazu bestimmt, Zellwolle
aus Cellulosehydrat sogleich nach der Herstellung zu veredeln, obwohl es auch auf
Kunstseide oder Gewebe und Gewirke Anwendung finden kann. Bei der Anwendung des
Verfahrens auf Fasern hat es sich gezeigt, daß die Faser oberflächlich sehr glatt
wird, so daß die Verarbeitung auf den Kardiermaschinen nicht so einwandfrei verläuft
wie vor der Formaldehydbehandlung. Es hat sich deshalb als zweckmäßig erwiesen,
dem formaldehydhaltigen Quellfestbad noch Zusätze von wasserlöslichen Celluloseäthern,
z. B. Methylcellulose oder Oxyäthylcellulosen, in Mengen von weniger als 2 °/o zuzugeben.
Um die Fasern noch geschmeidiger und knickfester zu machen, hat es sich bewährt,
den Bädern außerdem noch einen Zusatz von sulfoniertem Öl, Türkischrotöl oder anderen
Avivagemitteln zuzufügen. Die Zusätze an oxyalkylcellulosen und an Avivagemitteln
können sich in sehr geringen Grenzen halten, lösen aber trotzdem einen sehr erheblichen
Einfluß auf die Verarbeitbarkeit der Fasern, aus. Ein Zusatz von o,oi °/o einer
Oxyalkylcellulose genügt z. B. bereits, um die Verarbeitbarkeit wieder auf die der
unbehandelten Faser zu bringen. Von den Avivagemitteln reicht beispielsweise ein
Zusatz von 0,05 °/o eines sulfonierten Öls zum Formaldehydbad aus. Die Trocknung
der Faser, welche die Reaktion der Cellulose mit dem Formaldehyd erst auslöst oder
vollendet, erfolgt zweckmäßig in der üblichen Trockenmaschine, wobei die auch sonst
gebräuchlichen Temperaturen von 7o bis iio' eingehalten werden. Die erhöhte Temperatur
wird nur so lange aufrechterhalten, bis die gewünschte Verminderung der Quellfähigkeit
erreicht ist.
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Beispiel i Eine aus endlos gesponnenen Viskosekunstfadenbändern hergestellte
Zellwolle wird auf einer Krempelmaschine zu einem lockeren Vlies aufgearbeitet und
dieses dann auf einem durchlässigen Förderband mit einer Flotte berieselt und dabei
vollständig durchtränkt, die 1,5 °/ö Formaldehyd und so viel Salpetersäure enthält,
daß der pH-Wert der Flotte 1,5 beträgt. Die Faser wird am Ende der Berieselungsstrecke
zwischen Quetschwalzen abgepreßt und nach Auflockern durch den Trockenschrank gegeben,
der auf eine bis zu ioo' ansteigende Temperatur eingestellt ist. Das Verfahren liefert
quellfeste Fasern, die in ihrer Alkalibeständigkeit und Quellfestigkeit den unter
Anwendung von anderen Katalysatoren hergestellten quellfesten Fasern nicht nachstehen.
Die so hergestellte Faser kann z. B. für die Herstellung von alkalifestem Filtermaterial
vorteilhaft Verwendung finden. Beispiel 2 Eine aus endlos gesponnenen Viskosekunstfadenbändern
hergestellte Zellwolle wird von einer Krempelmaschine zu einem lockeren Vlies aufgearbeitet
und dieses dann auf einem endlosen, durchlässigen Förderband, gegebenenfalls zwischen
Drahtnetzen aus Polyvinylchlorid oder anderen säurebeständigen Kunststoffen oder
Metallen, durch ein Bad geführt, das 1,5 °/o Formaldehyd, 0;5 °/o Ammoniumnitrat
und so viel Salpetersäure enthält, daß die Lösung einen pH-Wert von 2,3 aufweist.
Die Faser wird nach dem Herausführen aus dem Bad zwischen Walzen abgepreßt und durch
den Trockenschrank geführt, dessen Temperatur bis zu 1050 ansteigt. Es entsteht
eine quellfeste Faser, deren Duellwert bei 41 und deren Laugelöslichkeit bei 1,95
liegt.
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Bei der Präparation der Faser nach der Erfindung ist der Einfluß des
pH-Wertes der Flotte von ausschlaggebender Bedeutung, wie folgende Versuchsreihe
an einer Zellwolle, die unbehandelt einen Quellwert von 95 und eine Laugelöslichkeit
von io,2 hatte, zeigt.
Angewandt wurde eine Flotte, die 1,32 °/o
Formaldehyd und o,5 "/o Ammoniumnitrat enthielt.
| Pii Quellwert Laugelöslich- |
| keit % |
| 7 93 9129 |
| 6 9z 9,24 |
| 4,8 82 7,98 |
| 3,7 75 9,47 |
| 3,0 66 4,68 |
| 2,5 47,5 2,3 |
| 2,3 4z 1,94 |
| 1,7 40 1,54 |
| 1,3 42 z'71 |
| z,z 45 2,06 |
Die Versuchsreihe zeigt, daß nur in einem pH-Bereich zwischen z,z und 2,5 Quellwerte
und Laugelöslichkeiten erreicht werden, die denen der Baumwolle etwa entsprechen.
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Beispiel 3 Die von der Herstellung noch nasse Schnittfaser aus endlos
gesponnenen Viskosekunstfadenbändern wird nach der Entsäuerung und Entschwefelung
ohne Zwischentrocknung z. B. in einem Schwemmturm (Patentschrift 427 978) mit einer
Flotte behandelt, die 2,0 °/o Formaldehyd, o,5 °/o Ammoniumnitrat, o,oi °/o einer
Oxyalkylcellulose, o,o5 °/o eines sulfonierten Öls enthält und einen pH-Wert von
2,2 aufweist, der mit Salpetersäure eingestellt ist.
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Nach dem Trocknen bei zo5° entsteht eine quellfeste Faser (Quellwert
40, Laugelöslichkeit 2,5), die gut lagerbeständig, gut anfärbbar und einwandfrei
auf den Baumwollspinnmaschinen verarbeitbar ist. Für die textile Verarbeitung ist
eine anschließende Präparation mit einer Flotte, die o, z °/o Natriumbicarbonat
und 0,2 °/a eines sulfonierten Öls enthält, sehr vorteilhaft.