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procédé de fabrication de fils artificiels selon le procédé de filage à sec.
@ Lors du filage de solutions de dérivés de cellulose, par exemple de l'acétate de cellulose, dans dedissolvants volatils, selon le procédé de filage à sec, on obtient généralement des fils à section aplatie, peu articulée, de forme lamellaire ou osseuse. On a aussitôt reconnu que pareille forme de section amène de gros désavantagesau point de vue textile.
Les tissus fabriqués au moyen de ces fils présentent, particulièrement pour les teintes foncées, une apparence parfaitement instable, /'scintillante". et pareillement au point de vue mécanique, ces
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tissus sont moins r éSista±ts, partigulièrement contre la frot- tement, que les étoffes faites en matière première semblable ayant une section de fibre pleine et compacte. par la suite il a été connu une série de procèdes qui ont pour but de remédier à cet inconvénient et d'influencer la sec- tion dans le sens désiré.
De ces propositions respectives ont peut citer les suivantes, à titre d'exemple :
Il Emploi de solutions de filage de haute concentration avec, par exemple, au delà de 20 et même, en certaines circonstan- ces, au delà de 25 pourcentages en poids en acétate de cellulose.
2 ) Emploi d'une atmosphère de filage chargée d'une manière
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particulièrement rîghe en vape de iasalvants.
3-) Réchauffage préalable de la solut ion de filage avant l'expulsion sous pression des fils à travers-les filières. pas ces moyens on obtint des fils de section plus ou
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moins parfaite, qui montrent le détrizent appelé "scintillement" seulement à un degré subordonné, particulièrement pour un ti- trage singulier réduit des fibres.
Dans la fig.l il a été il- lustré des formes de section typiques telles qu'on peut les obtenir par les moyens précitée Du point de vue de l'opérateur travaillant la soie artificielle, ces sections ne peuvent cepen- dant pas encore être considérées comme un idéal, indépendamment d'un "seintillement" que l'on peut cependant encore reconnaître entre autres, ces fils, de par leur lobage grossier, n'ont qu' une puissance couvrante relativement faible et, de par leur grand poli, ils ont une tendance à se déplacer dans les tissus.
Il y avait dono lieu de rechercher, pour atteindre une forme encore plus parfaite, Boit arondie ou ovale sur les bords de la section ayant une articulation (dentelure)plus forte mais non pas plus rossière. quelque peu dans la forme telle qu'illustrée dans la fig.2.
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L'objet de la présente demande de brevet est un nouveau procédé de filage qui permet d'obtenir une forme de section inconnue jusqu'à ce jour dans la soie filée à sec, et cela dans des conditions qui rendent possible un travail de bon rendement en exploitation continue. On utilise ici des solutions de la matière à filer dans des mélanges de dissolvants connus par eux- mêmes, qui sont constitués par deux composants principaux ayant une volatilité différente et dans lesquels on peut introduire, en moindre quantité, des agents dissolvants, de gonflement ou d'amolissement, à point d'ébullition plus élevé ou pratiquement non volatils, ou tout autre agent additionnel.
Au moins l'un desdeux composants, et notamment celuqui est le moins volatil, sera un non dissolvant pour le produit à filer et exercera au cours de l'évaporation un effet de coagulation activant la soli- dification; l'agent dissolvant très volatil peut aussi bien être par lui-même un dissolvant poux le dérivé de cellulose à filer, de dans le cas de l'acétate cellulsoe par exemple l'acétate de méthyle ou pareillement un non dissolvant, qui, en combinaison avec le deuxième agent par dissolution, forme un mélange dissol- vant facile, lors du filage de la nitrocellulose, par exemple ;
de l'éther - de l'alcool, D'autresmélanges de ce genre, par- ticulièrement pour les acétates de cellulose, sont par example chlorure de méthylène -= alcool, formiate de méthyle - méthanol, d'chloréthylène- alcool.
Conformément à l'invention, les fils obtenus par filage de pareilles solutions et avantageusement à l'état chaud, sont fortement arosés. immédiatement après qu'ils ont quitté la filière, par une atmosphère gazeuse débarrassée des vapeurs de dissol- vants, ou libérée autant que possible de mélanges de vapeurs de dissolvants particulièrementdu composant principal à point d'
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ébullition élevé et des agents additionnels à point d'ébullition élevé qui sont éventuellement présents;
lors d'un choix correct dès conditions de filage (quantité et température du Courant gazeux de séchage, température de la solution de filage, etc. ) il se présente ainsi une coagulation suffisamment rapide avec formation de la section désirée.. le mélange gazeux barbotant autour desfils, dans le cas le plus simple l'air atmosphérique, peut être. introduit dans la cellule à l'endroit de la filière, sans aucun réchauffage parti- culier préalable. Il peut cependant également être spécialement et avantageusement réchauffé à une température appropriée à la tension de vapeur des dissolvants employés.
Afin d'augmenter au- tant que possible l'action favorable des gaz de séchage sur la formation des fils, on travaille avantageusement de façon telle que le courant gazeux arrive sous l'effet de dispositifs appro- pries selon un courant dirigé venant de l'extérieur. Cette uti- lisation la meilleure possible de l'agent de séchage pour 1' évacuation des vapeurs de dissolvants, permet de diminuer la con- centration de la solution de filage, de façon telle que l'on peut obtenir, sans renoncer à la section prédéterminée, les fils. uniques les plus fins de 2 à 3 den. et moins, sans que, même lors du filage de fils plusgros avecun nombrecorrespondant plus grand de fils uniques, on n'ait besoin de quantités de gaz de séchage qui dépassent l'ordinaire.
Ceci est d'importance d'une part, attendu que pour les gran- des quantités d'air et les charges réduites conformément en va- peurs de dissolvants on met en question une récupération simple et industrielle, et d'autre part, attendu que lors de la fabri- cation de fils ayant un titre global plus fort, il fallait des quantités d'air qui pouvaient avoir une influence sur la sécurité du filage.
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Le gaz de séchage introduit à l'endroit des filières, con- formément à la tension naturelle des vapeurs de dissolvants qui se refroidissent et qui sont spécifiquement lourdes, est éconduit au mieux dans le même sens que l'écoulement des fils vers le bas, et il peut être évacué soit à l'extrémité inférieure de la co- lonne ou en une autre zone quelconque de la cellule de filage.
Le nouveau procédé est particulièrement d'importance et de grande valeur quand on travaille de manière connue avec un cou- rant de gaz de séchage circulatoire dont on soustrait continuel- lement les vapeurs de dissolvants, en vue de la récupération et de la condensation, Ici il convient de prendre attention pour que la teneur en dissolvants du gaz introduit à l'endroit des filières soit maintenue relativement basse. Avant tout il est nécessaire que le composant principal à point d'ébullition élevé soit écarté le plus possible, sinon l'évaporation de cet agent dissolvant des fils et par le fait la coagulation finale de ceux-ci serai ent fortement retardées.
Autrement les fils ont 1' occasion d'adopter une forme moins parfaite et à articulations plus grossières et, dans certaines circonstances, de prendre aussi la forme lamellée particulièrement désavantageuse.
La teneur en agents dissolvants, particulièremant la teneur en composants à point d'ébullition élevé, opère ainsi à l'encontre de l'influence du mélange de gaz de séchage. De ce fait on a en mains, à un certain degré, la possibilité d'équilibrer le retard de la coagulation par suite de la charge restante, tel qu'il est inévitable dans le travail en cycle spécifiquement avec récupé= ration par condensation, par un arosage plus intensif des fila avec le gaz de séchage.,
La teneur en composant ou composants à point d'ébullition plus élevé dans le mélange de gaz de séchage introduit dépend uniquement d.u choix de la température de réfrigération, quand il
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s'agir de simples procédés de condensation.
Une diminution qui- conque de cette température n'est pas possible poux des raisons industrielles, attendu que la consommation de froid et du fait la±raie d'une calorie de froid augmentent rapidementpour une température tombante. Il est d'ailleurs particulièrement avanta- geux dans le procédé de condensation, de mettre l'agent de Bêchage au mieux en contact avec les fils. On peut réaliser ceci d'une manière très simple, par exemple, en soufflant le gaz d'un en- droit approprie prévu aux orifices de filières, dans une direo- tion horizontale, sur les fils de filage.
Une autre élimination complète plus étendue, éventuellement plus pratique des vapeurs de dissolvants peut avoir lieu à 1' aide d'un procédé d'absorption respectivement d'adsorption connu par lui-même.
Afin de pouvoir travailler en vue de l'amélioration et d'une réduction des frais dans la récupération, avec la charge le plus haute possible et une traversée à travers les appareils d'absorp- tion réduite conformément, sans renoncer pour gela à la gestion perfectionnée, on choisit les appareils d'absorption ou d'adsorp- tion, en conformité avec l'invention, de façon qu'une élimination sélective desvapeurs de dissolvants se produise dans le courant de gaz de séchage, de façon que le composant à point d'ébulli- tion plus élevé ou les composants de cette espèce soient enlevés avantageusement, éventuellement d'une façon pratiquement complète, cependant qu'une partie plus ou moins considérable de solvant principal à point d'ébullition faible reste dans le courant gazeux.
A titre d'exemple, lors de l'emploi d'un mélange de dichlor- éthylène et d'alcool comme dissolvant, on peut utiliser comme agent d'absorption, un mélange de crésol et de téraline. lequel,
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poux un rapport de sélectionapproprié, enlève complètement 1' alcool, tout en enlevant seulement une partie du dichloréthylène.
Dans des mélanges de ce genre on peut également combiner d'une manière avantageuse la condensation et l'absorption sélective, par exemple de l'acide sulfurique, du crésol, etc. On arrive' ainsi à une température de réfrigération réellement réduite dans le condensateur.
D'une manière générale, il y a lieu de préférer le procédé absorption au procédé d'adsorption, étant donné qu'on réussit mieux à maintenir une composition constante des mélangesgaz-eux évacués.
Exemple.- 17 parties en poids d'une acétate de cellulose à teneur en acide acétique d'environ 54 j,1 et d'une viscosité relative déterminée par la méthode est dans une solution d'acétone à 2 viscosité d'environ 9, sont dissoutes dans 83 parties en poids d'un mélange de chlorure de méthylène -= alcool, dans une propor- tion de 7:
3. Cette solution est filée à travers une filière à 20 perforations de 0,07 mm. de diamètre dans une cellule de filage cylindrique de dimensions ordinaires" La température de la solution avant sa sortie de la filière de filage est d'environ 48 , la tem- pérature dans la cellule de filage est maintenue à hauteur de la, filière à environ 30 , et à la partie inférieure, par un réchauffa- ge complémentaire, à environ 50 ; L'alimentation de la solution à la filière est réglée de façon telle que pour un débit de 225 m/M. on obtient un fil d'un titrage global de 50 den..
On amène au fil de filage,immédiatement après sa sortie de la filière, une atmos- phère de séchage circulant en un cycle fermé et dirigé dans le même sens que le passage des fils, avec une vitesse de 3,5 mcb/h. , cette atmosphère étant fournie par des ajutages annulaires convenablement disposés; de cette atmosphère circulatoire on retire, avant sa ren- trée dans les. cellules,jusque 220 gr. de chlorure de méthylène et
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6 gr.d'alcool par mob. d'air. On obtient ainsi un. fil de section arondie et fortement articulée, conformément à la forme illustrée dans la fig.2, ayant une solidité d'environ 1,5 gr/den. pour un allongement de rupture d'environ 28 %.
(La donnée de viscosité se rapporte à un viscosimètre selon OBtwald avec un temps d'écoule- ment de 20 secondes par 25 cme. d'acétone pure à 20 )
R e v e n d ic a t ions. l.- accédé pour le filage à sec de soie artificielle à fils que l'on file fins de section parfaite à lobes fine, caractérise par le fait une solution à filer préalablement réchauffée et constituée d'un dé- rivé cellulosique et d'un mélange de dissolvants seyant deux compo- sants principaux, dont au moins celui à point d'ébullition plus élevé ne dissout pas en lui-même le dérivé cellulosique considéré,
le filage s'effectuant de manière qu'un agent d'évaporât ion gazeux arrive dans un. courant dirigé sur les fils sortants,peu après que ces derniers quittent la filière .
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process for manufacturing artificial threads using the dry spinning process.
@ When spinning solutions of cellulose derivatives, for example cellulose acetate, in volatile solvents, according to the dry spinning process, yarns are generally obtained with a flattened section, not very articulated, of lamellar or bone shape. It was immediately recognized that such a shape of section brings great disadvantages from a textile point of view.
Fabrics made from these yarns exhibit, particularly for dark shades, a perfectly unstable, "scintillating" appearance. And likewise from a mechanical point of view these
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Fabrics are less resistant, particularly to rubbing, than fabrics made of a similar raw material having a full and compact fiber section. subsequently, a series of procedures were known which aim to remedy this drawback and to influence the section in the desired direction.
Of these respective proposals we can cite the following, by way of example:
Use of high concentration spinning solutions with, for example, above 20 and even, in certain circumstances, above 25 percentages by weight of cellulose acetate.
2) Use of a charged spinning atmosphere
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particularly rîghe in vape of iasalvants.
3-) Preheating the spinning solution before expelling the threads under pressure through the dies. not these means we obtained more or
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less perfect, which show the detrizent called "sparkle" only to a subordinate degree, especially for reduced singular titer of fibers.
In fig. 1 it has been illustrated typical section shapes as can be obtained by the aforementioned means. From the point of view of the operator working the artificial silk, these sections cannot however be yet considered as an ideal, independently of a "shimmering" which one can however still recognize among others, these threads, by their coarse lobing, have only a relatively weak covering power and, by their high polish, they have a tendency to move in the tissues.
It was therefore necessary to seek, in order to achieve an even more perfect shape, a rounded or oval box on the edges of the section having a stronger articulation (serration) but not more rossier. somewhat in the form as shown in fig. 2.
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The subject of the present patent application is a new spinning process which makes it possible to obtain a shape of section hitherto unknown in dry-spun silk, and this under conditions which make work of good performance possible. in continuous operation. Here, solutions of the spinning material are used in mixtures of solvents known per se, which consist of two main components having different volatility and into which it is possible to introduce, in smaller quantities, dissolving, swelling or blowing agents. softening, higher boiling or substantially non-volatile, or any other additional agent.
At least one of the two components, and in particular that which is the least volatile, will be a non-dissolving product for the product to be spun and will exert during evaporation a coagulation effect which activates solidification; the highly volatile dissolving agent may as well be by itself a dissolver for the spinning cellulose derivative, in the case of cellulose acetate for example methyl acetate or similarly a non-dissolving agent, which in combination with the second agent on dissolution, forms an easy dissolving mixture, when spinning nitrocellulose, for example;
ether - alcohol, Other mixtures of this kind, especially for cellulose acetates, are for example methylene chloride - = alcohol, methyl formate - methanol, chlorethylene - alcohol.
In accordance with the invention, the yarns obtained by spinning such solutions and advantageously in the hot state, are heavily sprayed with water. immediately after they have left the die, by a gaseous atmosphere freed from solvent vapors, or liberated as much as possible from mixtures of solvent vapors particularly from the main component at the point of
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high boiling and additional high boiling agents which may be present;
when making a correct choice of the spinning conditions (quantity and temperature of the drying gas stream, temperature of the spinning solution, etc.) there is thus a sufficiently rapid coagulation with formation of the desired section .. the bubbling gas mixture around the wires, in the simplest case atmospheric air, can be. introduced into the cell at the location of the die, without any special preheating. However, it can also be specially and advantageously reheated to a temperature appropriate to the vapor pressure of the solvents employed.
In order to increase as much as possible the favorable action of the drying gases on the formation of the threads, it is advantageous to work in such a way that the gas stream arrives under the effect of suitable devices according to a directed stream from the wire 'outside. This best possible use of the drying agent for the removal of solvent vapors makes it possible to reduce the concentration of the spinning solution, in such a way that one can obtain without sacrificing the cross-section. predetermined, the wires. finest single pieces from 2 to 3 den. and less, without even when spinning coarser yarns with a corresponding greater number of single yarns, excess amounts of drying gas are required.
This is important on the one hand, given that for the large quantities of air and the loads reduced in accordance with solvent vapors a simple and industrial recovery is called into question, and on the other hand, since when manufacturing yarns with a higher overall count, quantities of air were required which could have an influence on the safety of the spinning.
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The drying gas introduced at the location of the dies, in accordance with the natural tension of the solvent vapors which cool and which are specifically heavy, is discharged at best in the same direction as the downward flow of the threads, and it can be discharged either at the lower end of the column or at any other area of the spinning cell.
The new process is particularly important and of great value when working in a known manner with a circulatory drying gas stream from which the solvent vapors are continuously subtracted for the purpose of recovery and condensation. care should be taken so that the content of solvents in the gas introduced at the location of the dies is kept relatively low. First of all, it is necessary that the main component with a high boiling point is removed as far as possible, otherwise the evaporation of this dissolving agent from the threads and therefore the final coagulation of the latter would be greatly delayed.
Otherwise the yarns have the opportunity to adopt a less perfect shape and with coarser articulations and, in certain circumstances, also to take the particularly disadvantageous laminate shape.
The content of dissolving agents, especially the content of high-boiling components, thus operates against the influence of the drying gas mixture. As a result, we have in our hands, to a certain degree, the possibility of balancing the delay of coagulation as a result of the remaining load, such as is inevitable in the work in cycle specifically with recovery = ration by condensation, by more intensive watering of the fila with the drying gas.,
The content of the component or components with a higher boiling point in the introduced drying gas mixture depends only on the choice of the refrigeration temperature, when it
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these are simple condensation processes.
Any decrease in this temperature is not possible for industrial reasons, since the consumption of cold and because of the ± line of a cold calorie increase rapidly for a falling temperature. It is also particularly advantageous in the condensation process, to put the digging agent in contact with the strands as well as possible. This can be done in a very simple manner, for example, by blowing the gas from a suitable location provided at the die orifices, in a horizontal direction, onto the spinning threads.
A further more extensive, possibly more practical, complete removal of solvent vapors can take place by means of a per se known absorption or adsorption process.
In order to be able to work with a view to improving and reducing costs in the recovery, with the highest possible load and a passage through the absorption devices reduced in accordance, without renouncing for freezing the management The improved absorption or adsorption apparatus, in accordance with the invention, is selected such that selective removal of solvent vapors occurs in the drying gas stream so that the component The higher boiling point or components thereof are advantageously removed, possibly substantially completely, while a greater or lesser part of the low boiling point main solvent remains in the gas stream.
For example, when using a mixture of dichlorethylene and alcohol as a solvent, a mixture of cresol and tereraline can be used as the absorption agent. which,
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Lice an appropriate selection ratio, completely removes the alcohol, while removing only a part of the dichlorethylene.
In mixtures of this kind it is also possible to advantageously combine condensation and selective absorption, for example of sulfuric acid, cresol, etc. This results in a truly reduced refrigeration temperature in the condenser.
In general, the absorption process is to be preferred over the adsorption process, since it is more successful in maintaining a constant composition of the gas mixtures discharged.
Example.- 17 parts by weight of a cellulose acetate with an acetic acid content of about 54 days, 1 and a relative viscosity determined by the method is in an acetone solution with a viscosity of about 9, are dissolved in 83 parts by weight of a mixture of methylene chloride - = alcohol, in a proportion of 7:
3. This solution is spun through a die with 20 0.07 mm perforations. in diameter in a cylindrical spinning cell of ordinary dimensions "The temperature of the solution before it leaves the spinning die is about 48, the temperature in the spinning cell is kept at the height of the die at about 30, and at the bottom, by additional heating, to about 50; The supply of the solution to the die is regulated in such a way that for a flow rate of 225 m / M. overall titration of 50 den.
Immediately after leaving the die, a drying atmosphere is brought to the spinning thread which circulates in a closed cycle and directed in the same direction as the passage of the threads, with a speed of 3.5 mcb / h. , this atmosphere being provided by suitably arranged annular nozzles; from this circulatory atmosphere one withdraws, before its re-entry into the. cells, up to 220 gr. methylene chloride and
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6 gr. Of alcohol per mob. of air. We thus obtain a. Wire of rounded section and strongly articulated, in accordance with the shape illustrated in fig.2, having a strength of about 1.5 gr / den. for an elongation at break of about 28%.
(The viscosity data refers to a viscometer according to OBtwald with a flow time of 20 seconds per 25 cm of pure acetone at 20)
R e v e n d ic a t ions. l.- Accessed for dry spinning of artificial silk with fine threads of perfect section with fine lobes, characterized by the fact that a spinning solution previously reheated and consisting of a cellulosic derivative and a mixture of solvents consisting of two main components, of which at least the one with a higher boiling point does not dissolve the cellulose derivative under consideration in itself,
the spinning being carried out so that a gaseous evaporating agent arrives in a. current directed to the outgoing wires shortly after the latter leave the die.