DE3100368C2

DE3100368C2 -

Info

Publication number: DE3100368C2
Application number: DE3100368A
Authority: DE
Inventors: Tommaso Rieti It Benai; Ugo Monza It Paoletti; Novello Limbiate It Leoncini
Original assignee: SNIA VISCOSA NAZIONALE INDUSTRIA APPLICAZIONI VISCOSA SpA MAILAND/MILANO IT Soc
Current assignee: SNIA VISCOSA NAZIONALE INDUSTRIA APPLICAZIONI VISCOSA SpA MAILAND/MILANO IT Soc
Priority date: 1980-01-09
Filing date: 1981-01-08
Publication date: 1989-10-05
Also published as: BR8007082A; FR2473562B1; DE3100368A1; IT8019108A0; IN153945B; IT1129651B; FR2473562A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Spinnen von Viskosereyon, bei dem die extrudierten Filamente (Spinnfäden) teilweise koaguliert und vollständig gestreckt und anschließend ohne weiteres Strecken einer Nachkoagulationsbehandlung in zwei Stufen unterzogen werden, bis ein Koagulationsindex von 0 bis 1 erreicht ist, wobei die Filamente in der ersten Stufe nicht behandelt werden und in einer zweiten Stufe bei Temperaturen zwischen 50 und 100°C mit einem sauren Bad, das Schwefelsäure, Zink- und Natriumsulfat enthält, in Kontakt gebracht werden, und bei dem sie schließlich allen weiteren Operationen unterzogen werden, die zur Vervollständigung des kontinuierlichen Spinnverfahrens erforderlich sind.

Es sind bereits Verfahren zum kontinuierlichen Spinnen von Viskosereyon bekannt, bei denen die aus geeigneten Spinndüsen in ein Koagulationsbad extrudierte Viskose in dem gleichen Bad oder in aufeinanderfolgenden Bädern koaguliert und gestreckt und anschließend über einen Träger und einer Transporteinrichtung geführt wird, die bewirkt, daß sie auf einem im wesentlichen helixartigen (schraubenlinienförmigen) Weg, d. h. auf einem Weg, der aus einer Reihe von aufeinanderfolgenden Wendeln besteht, die nicht genau, jedoch fast helixartig sind, wandert, wobei das Garn einer Reihe von Behandlungen unterzogen wird, während es auf diesem Weg wandert, bis die gewünschten Endeigenschaften erreicht sind. Ein Typ einer Einrichtung, die zum Transportieren des koagulierten und gestreckten Garns entlang eines im wesentlichen helixartigen Weges geeignet ist und auf die nachfolgend Bezug genommen wird, beteht aus einer Hauptrolle mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser und einer Reihe von sekundären Rollen mit einem viel kleineren Durchmesser, deren Achsen gegenüber der vorangehenden versetzt sind. Diese zuletztgenannten Rollen werden normalerweise als Transportrollen bezeichnet. Die Hauptrolle wird auch als Behandlungsrolle bezeichnet, weil die chemischen und thermischen Behandlungen darauf ablaufen. Da in Einrichtungen dieser Art jede Transportrolle einem Garn entspricht, d. h. eine Vielzahl von Garnen gleichzeitig in der Einrichtung wandern und alle über den Umfang der Behandlungsrolle wandern und jedes getrennt über den Umfang einer anderen Transportrolle wandert, wird bei der nachfolgenden näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Einrichtung mit einer einzelnen Transportrolle Bezug genommen und das erfindungsgemäße Verfahren wird daher nachfolgend unter Bezugnahme auf nur ein Garn erläutert, wobei es jedoch selbstverständlich ist, daß bei der praktischen Durchführung im allgemeinen eine Vielzahl von Garnen gleichzeitig behandelt wird und infolgedessen mehr als eine Transportrolle vorhanden ist.

Die Hauptrolle oder Behandlungsrolle und demzufolge der im wesentlichen helixartige Weg des Garns ist in mehrere Zonen unterteilt, die in Richtung der Wanderung des Garns selbst, d. h. in der Längsrichtung der Behandlungsrolle aufeinanderfolgen, wobei jeder dieser Zonen eine andere Behandlungsstufe entspricht. Diese verschiedenen Zonen sind normalerweise durch geeignete, beispielsweise mechanische, Einrichtungen voneinander getrennt und eine sehr einfache Trenneinrichtung besteht aus Flanschen oder Flanschpaaren, die zwischen jeder Zone und den dazu benachbarten Zonen angeordnet sind. Bei der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf eine Einrichtung dieser Art Bezug genommen, wobei es jedoch selbstverständlich ist, daß das Verfahren unabhängig von der jeweiligen mechanischen Einrichtung ist, die zu ihrer Durchführung verwendet wird.

Bei den bereits bekannten kontinuierlichen Verfahren dieses Typs wird das Garn, wie bereits erwähnt, koaguliert und gestreckt in dem Bad, in das es extrudiert wird, oder in diesem Bad und in anderen darauffolgenden Bädern oder in einem Führungsrohr, das in das Bad eintaucht und durch welches das Garn geführt wird und welches das Bad durchströmt.

Anschließend beginnt das Garn seine helixartige Wanderung, und die erste Behandlung, der es während dieser Wanderung unterzogen wird, ist eine Säurefixierung, woran sich in der Regel ein Waschen anschließt. Weitere Behandlungszonen folgen, die im allgemeinen Desulfurierungs-, Bleich- und Appretierzonen, getrennt voneinander durch Waschzonen und Trocknungszonen umfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren hängt jedoch von den auf das Fixieren folgenden Behandlungen nicht ab, wie nachfolgend näher erläutert wird. Die obengenannte Behandlung wird normalerweise bei Garnwanderungsgeschwindigkeiten von nicht mehr als 90 m/min im allgemeinen zwischen 50 und 80 m/min durchgeführt. Unter diesen Arbeitsbedingungen ist der konventionelle Zyklus anwendbar und zufriedenstellend.

Die DE-OS 14 94 749 und die DE-AS 10 07 943 beschreiben Verfahren zum kontinuierlichen Spinnen von Viskosereyon, bei denen die extrudierten Filamente teilweise koaguliert, vollständig gestreckt und ohne weiteres Strecken einer "Nachkoagulationsbehandlung" bis zu einer Gammazahl um 0 unterzogen werden. Anschließend durchlaufen sie die zur Vervollständigung des kontinuierlichen Spinnverfahrens erforderlichen weiteren Operationen. Die Nachkoagulationsbehandlung erfolgt nach der DE-AS 10 07 943 in 2 Stufen, wobei die Filamente in einer ersten Stufe nicht behandelt werden und in einer zweiten Stufe in einem heißen Wasserbad vollständig regeneriert werden. Vor der abschließenden Regeneration weisen die Filamente Gammazahlen zwischen 1,5 und 9 auf.

Die US-PS 26 11 928 beschreibt ein Verfahren zum kontinuierlichen Spinnen von Viskosereyon, bei dem die Nachkoagulationsbehandlung bis zur vollständigen Regeneration nach dem Vorstrecken durchgeführt wird und hierfür Bäder mit Schwefelsäure, Zink- und Natiumsulfat eingesetzt werden.

Seit einiger Zeit ist man jedoch bestrebt, die Garntransportgeschwindigkeit zu erhöhen, um die Produktion zu erhöhen und dadurch die Kosten für das Garn zu senken. Dies kann dadurch erzielt werden, daß man die Dimensionen der Apparatur in der Weise vergrößert, daß die verschiedenen Behandlungen in die gleiche Zeitspanne benötigen wie in dem traditionellen Zyklus. Eine solche Lösung ist jedoch aus Kostengründen und aus räumlichen Gründen sowie wegen der Schwierigkeiten des Betriebs und der Instandhaltung einer Apparatur, die bestimmte Dimensionen übersteigt, nicht erwünscht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum kontinuierlichen Spinnen von Viskosereyon zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Filamente vor der Nachkoagulation einen Koagulationsindex von 15 bis 10 aufweisen und nach der ersten Nachkoagulationsstufe einen Koagulationsindex von 5 bis 8 erreichen.

Gemäß dem Stand der Technik geht die Koagulation im wesentlichen dem Strecken voraus oder beide Arbeitsgänge laufen zum Teil praktisch gleichzeitig ab.

Das in der flüssigen Phase extrudierte Garn (weil es geschmolzen ist wie im Falle der thermoplastischen Filamente (Spinnfäden) oder weil es in Lösung vorliegt wie im Falle von Cellulosefilamenten, wie Viskosereyon- Filamenten, auf die hier Bezug genommen wird) muß zuerst in den festen Zustand überführt werden unter Anwendung von Maßnahmen, die je nach den Spinnverfahren von einander verschieden sind und bei denen es sich um das Abkühlen, Lösungsmittelverdampfen und dgl. handeln kann, die jedoch im Fall von durch das Naßspinnverfahren gesponnenem Viskosereyon in einer Koagulation in einem sauren Salzbad besteht. Die koagulierten polymeren Filamente (Spinnfäden) sind jedoch nicht orientiert (ausgerichtet), deshalb wird die Streckung durchgeführt, welche die Orientierung der Makromoleküle entlang der Achse der Filamente umfaßt. Im Idealfall geht daher die Koagulation der Streckung voraus. In der Praxis verlaufen jedoch die beiden Arbeitsgänge mindestens zum Teil gleichzeitig, da die Streckung beginnt, bevor die Koagulation beendet ist und bis zum Ende derselben und danach fortgesetzt wird, bis das Filament den gewünschten Grad der Orientierung erreicht hat. Die Entwicklung und das Ende der Koagulation können durch Messung des sogenannten "Koagulationsindex" oder "γ-Index", überprüft werden, der den Grad mißt, bis zu dem die Koagulation fortgeschritten ist. Dieser Index ist definiert und wird berechnet als Anzahl der Mole CS₂ auf 100 Mol Glycosidgruppen der Cellulose. Ein Garn, das einen γ-Index von 0 bis 1 erreicht hat, wird als vollständig koaguliert angesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Garn einer partiellen Koagulation und einer Streckung unterworfen wird, die mindestens teilweise gleichzeitig ablaufen, bis der vorgegebene Grad der vollständigen Streckung erreicht ist - der bei Viskosereyon- Garnen normalerweise zwischen 20 und 50% liegt - und bis ein Koagulationsgrad, ausgedrückt durch den γ-Index, zwischen 14 und 18 erzielt ist, wobei das Garn anschließend ohne weiteres Strecken einer Behandlung unterzogen wird, die als "Nachkoagulation" bezeichnet wird, während der eine vollständige Koagulation erzielt wird, ausgedrückt durch einen Endkoagulationsindex zwischen 0 und 1, ohne daß eine weitere Streckung erfolgt, und wobei danach das Garn allen übrigen Behandlungen unterzogen wird, die für die jeweilige Bearbeitung erforderlich sind, wobei es sich bei diesen Behandlungen in einem kontinuierlichen Spinnverfahren des konventionellen Typs um das Fixieren, Desulfurieren (Entschwefeln), Bleichen und Appretieren sowie um mehrere Waschvorgänge und um eine Schlußtrocknung handelt. Die Nachkoagulationsbehandlung wird vorzugsweise in zwei Stufen durchgeführt. In der ersten Stufe unterliegt das Garn keiner Behandlung, sein γ-Index nimmt jedoch im allgemeinen spontan ab bis auf einen Wert innerhalb des Bereiches von etwa 8 bis etwa 5. In der zweiten Stufe wird das Garn bei Temperaturen zwischen 50 und 100°C mit einem Fixierbad in Kontakt gebracht, das sauer ist, weil es Schwefelsäure enthält und das viele Salze, wie Zinksulfat und Natriumsulfat, enthalten kann. Eine typische Zusammensetzung des Bades umfaßt die folgenden Komponenten:

Schwefelsäure
30 bis 70 g/l
Zinksulfat	1,8 bis 4,2 g/l
Natriumsulfat	60 bis 140 g/l

Am Ende der zweiten Stufe ist der γ-Index auf einen Endwert von 0 bis 1 gesunken.

Die Dauer der Nachkoagulationsbehandlung hängt offensichtlich von den Koagulationsindices am Beginn und am Ende derselben ab. In der Praxis liegt sie jedoch in den meisten Fällen zwischen 15 und 40 s.

Die beiden Stufen der Nachkoagulation laufen in zwei aufeinanderfolgenden Zonen des helixartigen Weges ab, der in der Praxis durch die Behandlungsrolle und durch eine Transportrolle definiert ist.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Nachkoagulationsbehandlung durchgeführt, während das Garn noch entlang seines helixartigen Weges wandert, entlang dessen es dann den nachfolgenden Behandlungen unterzogen wird, die in jedem Einzelfall erforderlich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt den völlig überraschenden Effekt, daß es das Spinnen von Viskosereyon im Rahmen eines kontinuierlichen Verfahrens des beschriebenen Typs mit beträchtlich höheren Geschwindigkeiten als bisher erlaubt, ohne die Dimensionen der Behandlungszonen zu vergrößern und damit innerhalb kürzerer Einzel- und Gesamtzeitspannen, wie aus den weiter unten folgenden Beispielen eindeutig hervorgeht.

Der damit erzielbare Fortschritt ist völlig unerwartet und überraschend nicht nur deshalb, weil bisher eine Behandlung dieser Art nirgends vorgeschlagen worden ist, sondern auch deshalb, weil das Prinzip, daß die Koagulation der Streckung vorausgeht und gegebenenfalls während der Streckung selbst vervollständigt wird, die Koagulation bisher aber niemals nach der Streckung durchgeführt wurde, ein Grundprinzip des Verfahrens zum Spinnen von Viskosereyon und in der Praxis von linearen Polymeren allgemein ist. Die Unterteilung der Koagulationsarbeitsgänge in mehrere Stufen von denen eine nach der Streckung durchgeführt wird, stellt eine drastische und höchst originelle Neuerung auf diesem speziellen Gebiet der Technik dar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Reihe von spezifischen Ausführungsformen, die der Erläuterung der Erfindung dienen, unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, die in schematischer Form eine Ein richtung erläutert, die zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden kann, in der alle Teile, die sich auf die Behandlungen beziehen, die auf das Waschen nach der Nachkoagulation folgen, weggelassen wurden, da diese Behandlungen unter Anwendung bekannter Methoden oder auf andere Weise durchgeführt werden können.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht der Einrichtung, von dem Spinndüsenende her gesehen; und

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils der Rollen, auf denen das Garn entlang eines im wesentlichen helixartigen Weges wandert.

In der Fig. 1 bezeichnet die Ziffer 10 die Spinndüse, aus der ein Bündel von Filamenten 11 austritt, die miteinander vereinigt werden unter Bildung eines Garns 12. Die Filamente werden in ein Koagulationsbad 13 extrudiert, und das Garn passiert ein Führungsrohr 14, in dem das Bad in der gleichen Richtung wie das Garn strömt. Das Garn verläßt das Bad 13 und das Führungsrohr 14 und gelangt, geführt durch eine Garnführung 20, zu einer Transportrolle 22 und einer Behandlungsrolle 21, die Achsen aufweisen, die gegeneinander versetzt sind. Wie bereits angegeben, werden in der Praxis mehrere Transportrollen verwendet, und auf jeder Transportrolle wandert ein anderes Garn, das aus einer anderen Spinndüse austritt und getrennt koaguliert und gestreckt wird. Die Behandlungszonen der Rolle 21 sind durch Flanschenpaare 23 voneinander getrennt. Durch diesen Vorgang werden eine erste Nachkoagulationszone 24, eine zweite Nachkoagulationszone 25, eine Zone 26, in welcher das Garn nach der Nachkoagulation gewaschen wird, wonach das Garn allen übrigen Behandlungen unterzogen wird, die in der Zone 27, die in unterbrochener Form dargestellt ist, und in den nachfolgenden Zonen, die nicht dargestellt sind, erwünscht sind, definiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Durchführung des Spinnens von Viskosereyon mit einer Steigerung der Geschwindigkeit zwischen 20 und 50%, bezogen auf das bekannte Verfahren bei gleichen übrigen Bedingungen, so daß Spinngeschwindigkeiten zwischen 110 und 140 m/min erzielt werden.

Das Streckenverhältnis wird bestimmt durch das Verhältnis zwischen der linearen Geschwindigkeit der Anordnung von Behandlungsrolle und Transportrollen und den linearen Geschwindigkeiten der Filamente zu Beginn der Koagulation in der Nähe der Spinndüse 10. Ein Teil der Streckung erfolgt hydraulisch in dem Führungsrohr 14. Der Koagulationsindex oder γ-Index, der den Grad der Gesamtkoagulation ausdrückt, den das Garn vor und während der Streckung erfährt, wird an dem Garn selbst vor den Nachkoagulationszonen gemessen, während der Endkoagulationsindex, welcher dem Zustand der Filamente nach der Nachkoagulation entspricht, am Ende der Zone 24 gemessen wird.

Nachfolgend werden einige spezifische Beispiele für die Herstellung von Garnen unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben, in denen alle Garne nach der Nachkoagulation und dem Waschen derselben einer Desulfurierung, einem Bleichen und Appretieren und anschließenden Waschen und Trocknen in bekannter Weise unterzogen werden.

Beispiel 1

Eine Viskose mit 8% Cellulose und 6% Soda wurde nach einer ausreichenden Reifung in einem Koagulationsbad mit der nachfolgenden angegebenen Zusammensetzung bis zu einem γ = 37 bei einer Temperatur von 57°C gesponnen:

H₂SO₄: 135 g/l
ZnSO₄: 10 g/l
Na₂SO₄: 260 g/l

Das Spinnen der Viskose wurde in einem in das Koagulationsbad eingetauchten Glasrohr bei einem Druckgefälle von etwa 980,7 Pa durchgeführt. Die Spinngeschwindigkeit betrug 100 m/min. Der Koagulationsindex oder q-Index des Garns entlang des Weges in der Vorrichtung war der folgende:

Beginn des Nachkoagulations-Sektors:
15
Ende des ersten Nachkoagulations-Sektors:	5
Ende des zweiten Nachkoagulations-Sektors:	0 bis 1

Die Zeiträume, innerhalb der das Garn in den Behandlungszonen und in den jeweiligen Behandlungsflüssigkeiten verblieb, waren folgende:

Beispiel 2

Eine Viskose mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde in ein Koagulationsbad der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 beschrieben, und unter den gleichen Bedingungen gesponnen, wobei diesmal jedoch die Spinngeschwindigkeit 110 m/min betrug. Der Koagulationsindex oder γ-Index des Garns entlang des Weges in der Vorrichtung war der folgende:

Am Beginn des Nachkoagulationssektors: 16
Am Ende des ersten Nachkoagulationssektors: 6
Am Ende des zweiten Nachkoagulationssektors: 0 bis 1

In den verschiedenen Garnbehandlungszonen betrug die Garnwanderungszeit, während der die Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeiten konstant blieb, die folgende:

Das dabei erhaltene Garn hatte die folgenden Eigenschaften:

Titer (Feinheit)\|1080 tex
Reißfestigkeit im konditionierten Zustand	0,21 g/tex
Dehnung im konditionierten Zustand	17%
Reißfestigkeit im nassen Zustand	0,09 g/tex
Dehnung im nassen Zustand	32%
Aschegehalt	0,2%
Schwefelgehalt	0,14%

Beispiel 3

Eine Viskose mit der gleichen Zusammensetzung wie in dem vorausgegangenen Beispiel wurde in das gleiche Koagulationsbad und unter den gleichen Spinnbedingungen so gesponnen, daß ein Garn mit einem Titer (einer Feinheit) von 675 tex erhalten wurde. Der Koagulationsindex oder γ- Index des Garns entlang des Weges in der Vorrichtung war der folgende:

Am Beginn des Nachkoagulationssektors
16
Am Ende des ersten Nachkoagulationssektors	6
Am Ende des zweiten Nachkoagulationssektors	0 bis 1

Die Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeiten und die Zeitspannen, während der das Garn in den verschiedenen Sektoren verblieb, waren die gleichen wie in dem vorausgegangenen Beispiel. Die Eigenschaften des dabei erhaltenen Garns waren folgende:

Titer (Feinheit)\|675 tex
Reißfestigkeit im konditionierten Zustand	0,21 g/tex
Dehnung im konditionierten Zustand	16%
Reißfestigkeit im nassen Zustand	0,09 g/tex
Dehnung im nassen Zustand	30%
Aschegehalt	0,2%
Schwefelgehalt	0,14%

Claims

1. Verfahren zum kontinuierlichen Spinnen von Viskosereyon, bei dem die extrudierten Filamente (Spinnfäden) teilweise koaguliert und vollständig gestreckt und anschließend ohne weiteres Strecken einer Nachkoagulationsbehandlung in zwei Stufen unterzogen werden, bis ein Koagulationsindex von 0 bis 1 erreicht ist, wobei die Filamente in der ersten Stufe nicht behandelt werden und in einer zweiten Stufe bei Temperaturen zwischen 50 und 100°C mit einem sauren Bad, das Schwefelsäure, Zink- und Natriumsulfat enthält, in Kontakt gebracht werden, und bei dem sie schließlich allen weiteren Operationen unterzogen werden, die zur Vervollständigung des kontinuierlichen Spinnverfahrens erforderlich sind dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente vor der Nachkoagulation einen Koagulationsindex von 15 bis 18 aufweisen und nach der ersten Nachkoagulationsstufe einen Koagulationsindex von 5 bis 8 erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachkoagulationsbehandlung durchgeführt wird, während das Garn entlang eines helixartigen (schraubenlinienförmigen) Weges wandert.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachkoagulationsbehandlung innerhalb eines Zeitraumes von 15 bis 40 s durchgeführt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Koagulation folgenden Behandlungen mindestens einige der folgenden Behandlungen umfassen: Fixieren, Desulfurieren (Entschwefeln), Bleichen, Appretieren, Waschen und Trocknen.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Garnwanderungsgeschwindigkeit bzw. -transportgeschwindigkeit zwischen 100 und 120 m/min durchgeführt wird.