Kunstfaden und Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung. Die Erfindung betrifft einen besonders reissfesten Kunstfaden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung nach dem Streckspinnverfahren, insbesondere dem Kupferoxydammoniakstre.okspinnver- fahren. Man hat nach diesem Verfahren un ter .anderem .derart gearbeitet, dass man den Faden nach Verlassen des Trichters unter Spannung und Streckung abgesäuert hat.
Dabei ist man so vorgegangen, dass die Ab zugsvorrichtung sowohl die :Spannung wäh rend des Aibsäuerns wie die Spannung beim Ausziehen der Fäden im Spinntrichter er zeugte, wobei der Strom der Fällflüssigkeit im Spinntrichter unterstützend wirkte.
Der Kunstfaden nach der Erfindung, welcher aus praktisch endlosen Einzelfäden von weniger als 11/2 Denier Titer besteht, zeichnet sieh Üadurch aus, dass die Kristalle, aus denen die Einzelfäden bestehen, gerich tet sind, so dass im Röntgendiagramm die In terferenzringe verschwunden und zu einzel- neu Interferenzfleoken zusammengeschrumpft sind.
Diese Kunstfaser zeigt eine besondere Reissfestigkeit und .der vorzugsweise aus Kupferoxydammoniakzellulose erzeugte. nach dem Streckspinnverfahren hergestellte Kunst faden kann mehr als 220 gr Reissfestigkeit auf<B>100</B> Denier in trockenem Zustand be sitzen. In nassem Zustand kann. der gleiche Faden eine Reissfestigkeit von über 140 gr auf 100 Denier aufweisen.
Denier ist lein Mass der Fadenstärke, das in der iSeidenindustri.e üblich ist. Die An zahl der Denier ist .gleich der Anzahl Gramm, die ein Faden von 9000 m Länge wiegt.
Man kann aus den gleichen Einzelfäden, wie sie zur Herstellung von Garnen Verwen dung finden. auch Fasern sogenannte Stapel fasern herstellen. Auch die daraus her gestellten Garne besitzen gegenüber den bis her aus Stapelfasern hergestellten Garnen eine erhöhte Festigkeit. Die bisher bekannten Garne der geschil derten Art aus Kupferoxydammoniakzellu- lose besassen in der Regel höchstens eine Reissfestigkeit von 170 bis 185 gr in trockenem und 85 bis 95 gr in nassem Zu stand.
Der technische Fortschritt gegenüber den -bekannten Garnen liegt also in der Er höhung der Reissfestigkeit und damit in einer weitergehenden Angleichung an die Festig keit der aus natürlichen Zellulosefasern her gestellten Garne.
Zur Herstellung dieses Fadens verfährt man so, dass die Fäden durch die Fällflüssig- keit im Spinntrichter nur vorgeformt (vor gestreckt) und so weit koaguliert werden, d'ass sie beim Austritt aus dem Spinntrichter noch plastisch sind, worauf die Fäden nach Austritt aus dem Spinntrichter und vor der endgültigen Erhärtung einer abermaligen er heblichen Streckung unterworfen werden. Das Verhältnis der endgültigen Streckung ausserhalb des ,Spinntrichters zur vorläufigen Streckung im Spinntrichter kann so gross ge wählt werden, dass .der Faden eine erhöhte, bisher unerreichte Festigkeit erhält.
Die völlige Erhärtung des Fadens ausser lia.lb des Spinntrichters kann in 'üblicher \eise durch Absäuern stattfinden. Das Ab säuern kann stattfinden, nachdem die Fäden den Spinntrichter verlassen haben. Dann muss die Streckung jedoch so eng an die Säurebehandlung anschliessen, d,ass sie be wirkt ist, bevor .die völlige Erhärtung der Fäden unter der Einwirkung der -Säure stattfindet. Man kann auch die Absäuerung erst nasch der endgültigen zweiten Streckung vornehmen.
Es ist gelegentlich bekannt geworden, Kunstseide nach .dem Verlassen des Spinn trichters zwischen diesem und der Sammel- vorrichtung etwas nachzustrecken, jedoch ohne die Absicht einer Festigkeitserhöhung und ohne @Erfol:g. In den bekann ten Fällen betrug die Nachstreckung etwa <B>10%,</B> höchstens<B>15%.</B> Nach dem vorliegen den Verfahren kann jedoch die Nach streckung 20 bis<B>100%</B> und mehr betragen, je nachdem, welche Festigkeitserhöhung er- 2-trebt wird.
Im Einzelfalle ist der Grad der Na.chstrecl-Iung und der Festigkeitser höhung auch von dem angewendeten Spinn verfahre n und der Zusammensetzung des Fällbades abhängig.
Zur Ausführung des Verfahrens iiaeh der Erfindung kann man eine Vorrichtung benutzen, gekennzeichnet durch die Anord nung einer Spinnvorrichtung, in welcher der Faden in strömender Fällflüssigkeit vorkoa- guliert wird, eine und eine dazwischen geschaltete, die Fadenge schwindigkeit herabsetzende Vorrichtung, welche eine erhebliche iStreckung des Fadens zwischen ihr und der Abzugsvorrichtung verursacht.
Man kann auch hinter dem Spinntrichter an .Stelle der ersten Abzugsvorrichtung einen Fadenführer oder ein System von Fa:den- fÜ:hrern anordnen und die Reibungsverhält nisse an ihnen so wählen, dass sieh die .Streckung durch die Abzugsvorrichtung nicht rückwärts bis in den Spinntrichter hin ein fortpflanzt, .mit andern Worten so, dass die Streckung im Spinntriehter allein durch die Geschwindigkeit der durchfliessenden Fällflüssigkezt stattfindet.
In allen geschilderten Fällen kann die A bsäuerung entweder kurz vor oder in der zweiten Zugvorrichtung oder auf dem Wege von dieser zur Spule, 'Haspel, ,Spinnschleu der oder dergleichen stattfinden. Es können auch eine Spule oder eine Haspel unmittel bar als zweite Abzugsvorrichtung benutzt werden. Dann findet die Absäuerung auf ihnen statt. Man kann auch den Kunstfaden im Strang nachstrecken, nur muss er sich noch in ausreichend plastischem Zustande befinden.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Spinnvorrichtung mit zwei Abzugsrollen und einer Spinnschleuder. Fig. 2 eine Spinnvorrichtung mit einer Abzugsrolle und einer Auflaufspule; Auf der Zeichnung ist in Fig. 3 ein Rönt gendiagramm von Kunstseide bekannter Güte und Festigkeit wiedergegeben; Fig. 4 zeigt ein Röntgendiagramm hoch reissfester Seide nach der Erfindung, Fig. 5 ein vergrössertes Querschnittsbild hochreissfester Seide nach der Erfindung. Es handelt sich um den Querschnitt durch einen Faden von 120 Denier mit 180 Fasern.
Nach Fig. 1 werden zunächst in einem Spinntrichter 1 üblicher Beschaffenheit die Fäden in strömender Fällflüssigkeit bis zu einem gewissen Grade ausgefällt und aus gezogen. Die Bewegung des Fadens im Spinntrichter wird einmal durch die strö mende Fällflüssigkeit und dann durch die mit bestimmter Geschwindigkeit angetrie bene Rolle 2 .bewirkt, die hinter üblichen Umlenkstangen 9 angeordnet ist.
Hinter der Rolle 2 ist eine ebenfalls mit bestimmter, aber grösserer Geschwindigkeit angetriebene Abzugsralle 3 angeordnet, auf die die Ab- säuerflüssigkeit aus einer Rinne 4 auffliesst. Eine Leitrolle 5 führt dann den Faden zur Spinnschleuder 6. Die Rolle 5 kann je nach der Beschaffenheit des Fadens angetrieben sein oder nicht. Unter der Rolle 3 befindet sich eine Fangschale 7 für die Absäuerflüs- sigkeit, die durch einen Stutzen 8 abgeleitet wird.
In Fig. 2 ist der Spinintrichter wiederum mit 1 bezeichnet. Hinter dem Spinntrichter 1 ist unmittelbar die Abzugsrolle 2 angeord net. Die Rolle kann mit einer Umfangs- geschwindigkeit laufen, die der dem Faden von der Fällflüssigkeit mitgeteilten Aus- trittsgeschwindigkeit aus dem Spinntrichter gleich ist. Der Faden läuft dann auf die ,Spule 10 auf, die in einem mit verdünnter Säure gefüllten Trog 11 umläuft. Der Fa den kann auch schon auf dem Wege von der Rolle 2 zur Spule 10 ein Stück vor letzterer mit Säure berieselt werden.
An Stelle der Umlenkstange 9 und der Rolle 2, Fig. 1, oder nur der Rolle 2, Fig. 2, kann ein ,System von zum Beispiel versetzt angeordneten Fadenführern, zum Beispiel voll Stangen treten die den Faden im Zick zack führen.
Gewöhnliche nach dem Streekspinnver- fahrernhergestellte Kupferseide hat zum Bei spiel trocken eine Reissfestigkeit von 160 gr. Nass :beträgt die Reissfestigkeit 85 gr. Un terwirft man die Seide einer Nachstreckung von<B>60%</B> so werden im Einzelfalle Reiss- festigkeiten von 222 bis 268 gr in trockenem Zustand und 14,6 bis<B>183</B> gr in nassem Zu- stand erzielt.
Mit dem beschriebenen Herstellungsver fahren ist es möglich, bei einer Seide mit derart erhöhter Festigkeit die Einzelfäden des Garnes, ohne dass die Gefahr des Bruches und die Bildung von Flusen und, Borsten - das sind die hervorstehenden Enden ge brochener Fäden, die ,je nach dem zur Zeit des Bruches bereits erzielten Streckungsgrad noch stärker (Borsten) oder schwächer (Flu- sen) sind - entsteht, unter ein Denier für den Einzelfaden herabzusetzen, das heisst also ein Zelluloseseidegarn aus Einzelfäden ,
von erhöhter Festigkeit und weniger als ein Denier Titer zu bilden. Dabei weist ein sol ches Garn den gleichen milden Glanz wie Naturseide auf und erreicht oder übertrifft diese in bezug auf Griff und Festigkeit, da die Einzelfäden feiner wie die der Natur seide sind. Derartige Garne sind neu und bilden ein Produkt von bisher nicht .gekann ter Güte in bezug auf Weichheit, Schmieg samkeit und Festigkeit sowie Fülligkeit.
Ein solches Garn ist zum Beispiel ein aus Kupferoxydammoniakzelluloselösung nach dem Nassstreckspinnverfahren hergestelltes Garn von einem Titer von 0,7 Denier für den Einzelfaden bei einer Reissfestigkeit von 264 g r auf<B>100</B> Denier in trockenem Zustande und 190 gr auf 100 Denier in nassem Zu stande.
Die Reissversuche, auf Grund deren die vorliegenden Zahlen festgestellt werden, ha ben bei einer Faserfeuchtigkeit von 11 % für den trockenen Zustand und in völlig durch- nässtem Zustand bei Zimmertemperatur statt gefunden. Verwendet wurde der sogenannt;@ ,Schoopersche Zerreissapparat mit. einer Ein- spannlänge von 50 ein. Die Reissgeschwin digkeit betrug 50 cm pro Minute. Die Garn nummer wurde auch bei 11 % Faserfeuchtig- heit ermittelt.
Auf dem Röntgendiagramm nach Fig. 3 und 4 rührt der mittlere weisse Fleck nur von einer Lochung im Film zur Vermeidung der von den direkten ;Strahlen erzeugten übermässigen .Schwärzung. Diese erbeben.
auch die dunkle Sehwärzung rund um den weissen Fleck. Massgebend sind' die ausserhalb der -mittleren Schwärzung @diametral: gegen- überliegenden Interferenzfle.cke. Man erkennt ,. 1 dass diese Interferenzflecke als in Fig Reste von schwächer ausgeprägten, rund um laufenden Kreisen aufzufassen sind,
während in Fig. 2 die Interferenzflecke selbst zu Bögen von noch kleinerem Zentriwinkel zu sammengeschrumpft sind und die schatten artigen Kreisreste nicht mehr zu sehen sind.
Fig. 3 beweist, dass in .den Fäden bekann ter Beschaffenheit und Festigkeit die Kri stalle noch verhältnismässig ungeordnet durcheinander liegen, während die Kristalle bei dem hochreissfesten Faden nach der Er findung .durch das Nachstrecken gerichtet worden sind. Liegen alle Kristalle regellos durcheinander, so ergeben sich vollständige Interferenzringe. ;(e weiter die Richtung der Kristalle geht, desto mehr verschwinden die Ringe, um schliesslich zu Flecken kleinen Zentrivs-inkels zusammenzuschrumpfen.
Das Querschnittsbild nach Fig. 5 lässt er kennen, dass die Einzelfäden im wesentlichen kreisrunden Querschnitt haben.
Die Abweichungen sind nichterheblich. Diese Querschnittform ist kennzeichnend für ,den Faden nach der Erfindung. Anderer Kunstfaden hat mehr oder weni"er unregel tnässigen, unter Umständen sogar nierenförmi gen Querschnitt.
Artificial thread and method and device for its manufacture. The invention relates to a particularly tear-resistant synthetic thread and a method and a device for its production by the draw spinning process, in particular the copper oxide ammonia stre.ok spinning process. One has worked according to this method, among other things, in such a way that the thread has been acidified under tension and stretching after leaving the funnel.
The procedure was such that the take-off device generated both the tension during acidification and the tension when the threads were pulled out in the spinning funnel, with the flow of precipitating liquid in the spinning funnel having a supporting effect.
The artificial thread according to the invention, which consists of practically endless single threads of less than 11/2 denier, is characterized by the fact that the crystals from which the single threads are made are straightened so that the interference rings disappeared and closed in the X-ray diagram individual new interference flecks have shrunk.
This synthetic fiber shows a special tensile strength and is preferably produced from copper oxide ammonia cellulose. Synthetic thread produced using the stretch spinning process can have a tear strength of more than 220 g at <B> 100 </B> denier when dry. Can when wet. the same thread has a tensile strength of over 140 gr per 100 denier.
Denier is a measure of the thread thickness that is common in the silk industry. The number of deniers is equal to the number of grams that a thread 9,000 m long weighs.
You can find the same filaments as they are used to make yarns. also produce so-called staple fibers. The yarns made therefrom also have increased strength compared to the yarns made up to now from staple fibers. The previously known yarns of the type described, made of copper oxide ammonia cellulose, generally had a maximum tensile strength of 170 to 185 g when dry and 85 to 95 g when wet.
The technical progress compared to the known yarns therefore lies in the increase in the tensile strength and thus in a further adjustment to the strength of the yarns made from natural cellulose fibers.
To produce this thread one proceeds in such a way that the threads are only preformed (before stretched) by the precipitating liquid in the spinning funnel and coagulated to such an extent that they are still plastic when they exit the spinning funnel, whereupon the threads after leaving the spinning funnel Spinning funnel and before the final hardening of another substantial stretching are subjected. The ratio of the final stretching outside the spinning funnel to the preliminary stretching in the spinning funnel can be chosen so large that the thread receives an increased, previously unattained strength.
The complete hardening of the thread outside of the lia.lb of the spinning funnel can usually take place by acidification. The acidification can take place after the threads have left the spinning funnel. Then, however, the stretching must follow the acid treatment so closely that it is effected before the threads completely harden under the action of the acid. The acidification can also be carried out after the final second stretching.
It has occasionally become known to stretch rayon a little after leaving the spinning funnel between this and the collecting device, but without the intention of increasing the strength and without @success: g. In the known cases, the post-stretching was about <B> 10%, </B> at most <B> 15%. </B> According to the present method, however, the post-stretching can be 20 to <B> 100% </ B > and more, depending on which increase in strength is achieved.
In individual cases, the degree of stretching and the increase in strength also depend on the spinning process used and the composition of the precipitation bath.
To carry out the method iiaeh of the invention, one can use a device characterized by the arrangement of a spinning device in which the thread is precoagulated in flowing precipitating liquid, one and an interposed device which reduces the thread speed and which has a considerable stretch of the Between her and the trigger.
You can also place a thread guide or a system from Fa: den- guides behind the spinning funnel in place of the first take-off device and choose the friction conditions on them so that the stretching through the take-off device does not look backwards into the spinning funnel a propagates, in other words, in such a way that the stretching in the spinning belt takes place solely through the speed of the precipitating liquid flowing through it.
In all the cases described, the acidification can take place either shortly before or in the second pulling device or on the way from this to the bobbin, reel, spin dryer or the like. A spool or a reel can also be used as a second take-off device. Then acidification takes place on them. You can also stretch the artificial thread in the strand, but it must still be in a sufficiently plastic state.
In the drawing, two Ausfüh approximately examples of a device according to the invention are shown.
Fig. 1 shows a spinning device with two take-off rollers and a spinneret. 2 shows a spinning device with a take-off roller and a winding bobbin; In the drawing, a X-ray diagram of rayon of known quality and strength is shown in FIG. 3; FIG. 4 shows an X-ray diagram of highly tear-resistant silk according to the invention, FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional image of highly tear-resistant silk according to the invention. It is the cross-section through a thread of 120 denier with 180 fibers.
According to Fig. 1, the threads are initially precipitated in flowing precipitating liquid to a certain extent in a spinning funnel 1 of conventional nature and pulled out. The movement of the thread in the spinning funnel is effected once through the flowing precipitating liquid and then through the roller 2 which is driven at a certain speed and which is arranged behind the usual guide rods 9.
Arranged behind the roller 2 is a take-off rail 3, which is likewise driven at a certain but greater speed and onto which the acidic liquid flows from a channel 4. A guide roller 5 then guides the thread to the spin dryer 6. The roller 5 may or may not be driven depending on the nature of the thread. Under the roller 3 there is a collecting tray 7 for the acidic liquid, which is discharged through a nozzle 8.
In FIG. 2 the spin funnel is again designated by 1. Behind the spinning funnel 1, the take-off roller 2 is net angeord immediately. The roll can run at a circumferential speed which is the same as the exit speed communicated to the thread by the precipitating liquid from the spinning funnel. The thread then runs onto the bobbin 10, which revolves in a trough 11 filled with dilute acid. The Fa can also be sprinkled with acid on the way from the roll 2 to the spool 10 a little before the latter.
Instead of the deflecting rod 9 and the roller 2, FIG. 1, or only the roller 2, FIG. 2, a system of, for example, offset thread guides, for example full rods, which guide the thread in a zig zag, can occur.
Ordinary copper silk produced according to the stretch spinning process has, for example, a dry tensile strength of 160 g. Wet: the tensile strength is 85 g. If the silk is subjected to a post-stretching of <B> 60% </B>, then in individual cases tear strengths are achieved from 222 to 268 g when dry and 14.6 to <B> 183 </B> g when wet.
With the production method described, it is possible, in a silk with such increased strength, the individual threads of the yarn without the risk of breakage and the formation of lint and bristles - these are the protruding ends of broken threads that, depending on the At the time of the breakage, the degree of stretching already achieved is even stronger (bristles) or weaker (fluff) - results in lowering a denier for the single thread, i.e. a cellulose silk yarn made of single threads,
of increased strength and less than one denier to form. Such a yarn has the same mild sheen as natural silk and reaches or exceeds this in terms of grip and strength, since the individual threads are finer than those of natural silk. Such yarns are new and form a product of a previously unknown quality in terms of softness, pliability and strength as well as bulk.
Such a yarn is, for example, a yarn produced from copper oxide ammonia cellulose solution by the wet draw spinning process with a titer of 0.7 denier for the single thread with a tensile strength of 264 g to 100 denier in the dry state and 190 g to 100 denier in wet condition.
The tear tests, on the basis of which the present figures are established, took place with a fiber moisture content of 11% for the dry state and in a completely wet state at room temperature. The so-called; @, Schoopersche Zerreissapparat was used. a clamping length of 50. The Reissgeschwin speed was 50 cm per minute. The yarn number was also determined at 11% fiber moisture.
On the X-ray diagram according to FIGS. 3 and 4, the middle white spot is due only to a perforation in the film to avoid the excessive blackening produced by the direct rays. This tremble.
also the dark visual blackening around the white spot. The interference spots on the opposite side outside of the middle blackening @diametral: are decisive. One notices ,. 1 that these interference spots are to be understood as residues of less pronounced circles running around in Fig.
while in Fig. 2 the interference spots themselves are shrunk to arcs of even smaller central angle and the shadow-like remnants of a circle can no longer be seen.
Fig. 3 shows that in the threads of known quality and strength the crystals are still relatively disordered, while the crystals in the highly tear-resistant thread according to the invention have been straightened by the stretching. If all the crystals are randomly mixed up, complete interference rings result. ; (The further the direction of the crystals goes, the more the rings disappear, and finally they shrink into spots of small centrifugal incels.
The cross-sectional image according to FIG. 5 shows that the individual threads have an essentially circular cross-section.
The deviations are insignificant. This cross-sectional shape is characteristic of the thread according to the invention. Other synthetic threads have a more or less irregular, possibly even kidney-shaped cross-section.