DE1125585B

DE1125585B - Verfahren zur Herstellung von kuenstlichen Faeden aus Polyvinylalkohol

Info

Publication number: DE1125585B
Application number: DEK20878A
Authority: DE
Inventors: Tsukumo Tomonari
Original assignee: Kurashiki Rayon Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Rayon Co Ltd
Priority date: 1949-05-18
Filing date: 1952-06-25
Publication date: 1962-03-15

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung künstlicher Fäden aus Polyvinylalkohol mit verbesserter Wasser- und Hitzebeständigkeit.

Bekanntlich sind nach Trocken- oder Naßspinnverfahren hergestellte Polyvinylalkoholfäden für die meisten Verwendungszwecke nicht direkt verwendbar, da sie stark wasser- und wärmeempfindlich sind. Es sind daher eine Reihe von Verfahren vorgeschlagen worden, die auf dem Wege entsprechender Nachbehandlungen eine Verbesserung der Wasser- und Wärmebeständigkeit anstreben, beispielsweise durch Veresterung und Acetalisierung oder durch Erhitzung auf hohe Temperaturen unter dem Schmelzpunkt des Polyvinylalkohole. Die vollständig veresterten oder acetalisierten Fäden sind verhältnismäßig wasserfest, aber nicht hitzebeständig. Andererseits sind die teilweise veresterten oder acetalisierten Fäden und die hitzebehandelten Produkte verhältnismäßig wärmebeständig, aber nicht wasserfest, so daß sie in heißem Wasser sichtlich aufquellen oder schrumpfen. Nach einem anderen bekannten Verfahren werden die im Naßspinnverfahren gesponnenen Fäden in Salzlösungen unter Spannung auf Temperaturen über 50⁰C oder in einer Gasatmosphäre von Luft, Kohlendioxyd, Stickstoff od. dgl. auf Temperaturen über 130° C erhitzt und dann zur Acetalisierung mit einem Aldehyd behandelt. Durch diese Verfahrensweise werden sowohl die Wasser- als auch die Wärmebeständigkeit verbessert, jedoch nicht in einem solchen Ausmaß, daß die Fäden in der Textilindustrie allgemein verwendbar werden.

Gemäß der Erfindung kann die Wasser- und Hitzebeständigkeit weiter dadurch verbessert werden, daß die Fäden nach Verlassen des Koagulierungsbades in einem heißen gasförmigen Medium erhitzt und bei einer Eigentemperatur von über 140° C für eine kurze Zeitspanne dem Einfluß eines elektrischen Hochfrequenzfeldes ausgesetzt werden. Anschließend können die Fäden durch Einwirkung eines Aldehydes acetalisiert werden.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß im vorliegenden die Hochfrequenzbehandlung keinen Trockenvorgang bildet. Eine Hochfrequenztrocknung feuchter Fäden ist dem Stand der Technik nach bekannt, und zwar für Cellulosefäden und Polyamidfäden unter gleichzeitiger Erhitzung auf die Strecktemperatur. Im Gegensatz hierzu werden die Fäden gemäß einem unabdingbaren Merkmal der Erfindung unabhängig von der Hochfrequenzbehandlung durch Einwirkung eines heißen gasförmigen Mediums auf eine Eigentemperatur von über 140⁰C erhitzt. Die bei einer solchen Fadentemperatur durch Hochfrequenz-Verfahren zur Herstellung

von künstlichen Fäden

aus Polyvinylalkohol

Anmelder:

Kurashiki Rayon Company Limiited,
Okayama (Japan)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Albrecht, Patentanwalt,
Berlin-Frohnau, Edelhofdamm 26

Tsukumo Tomonari, Shinmorishoji, Asahiku,

Osaka (Japan),
ist als Erfinder genannt worden

behandlung erzielbare Wirkung liegt jenseits der Trocknung auf dem Gebiet der molekularen Änderung des Kristallisationszustandes der Fäden und führt zur angestrebten außerordentlichen Verbesserung der Wasser- und Wärmebeständigkeit derselben.

Die Hochfrequenzbehandlung hat auch nicht den Zweck oder die Wirkung, die Form der Fäden zu ändern und etwa eine Kräuselung zu erzielen, wie das bei frischgesponnenen Polyamidfäden ebenfalls bereits bekannt ist. Beim Verfahren der Erfindung bleiben die Fäden, und zwar ausschließlich Polyvinylalkoholfäden, glatt und ungekräuselt. Durch die gänzlich auf die dielektrischen Eigenschaften von Polyvinylalkohol abgestimmte Hochfrequenzbehandlung sollen und werden ausschließlich die Wasser- und Wärmebeständigkeit der Polyvinylalkoholfäden und die damit gekoppelten Eigenschaften verbessert, diese jedoch in einem solchen Ausmaß, daß die Anwendungsbreite von Polyvinylalkoholfäden auf dem Textilgebiet erheblich vergrößert wird.

Das Verfahren nach der Erfindung kann in zwei Ausführungsformen durchgeführt werden. Beiden sind jedoch die bestimmenden Merkmale einer

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Fremderhitzung der Fäden durch ein heißes Gas und sich gehen, aber das erscheint industriell unwirtder Hochfrequenzeinwirkung bei einer Fadeneigen- schaftlich. Beim Studium der thermischen Charaktemperatur von über 140° C gemeinsam. Nach der teristiken von ε und tang δ der Polyvinylalkoholfäden ersten Ausführungsform (vgl. die Beispiele 1 bis 4) wurde jedoch festgestellt, daß ε und tango mit steiwerden die Fäden in nur einer Kammer sowohl 5 gender Temperatur schnell anwachsen, wie es in erhitzt als auch hochfrequenzbehandelt; dabei können Fig. 2 dargestellt ist. Hieraus ist ersichtlich, daß eine die Fäden nach Wahl entweder im Anfangsabschnitt hohe Temperatur der Fäden für die dielektrische ausschließlich durch das Gas erhitzt und erst dann Behandlung sehr zweckmäßig ist. Wenn also die dem Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden. Die Hoch- Fäden vor Anwendung der Hochfrequenz auf eine frequenzeinwirkung kann aber auch während des io geeignete Temperatur erhitzt werden, ist eine lange gesamten Fadendurchlaufs erfolgen. In jedem Falle Welle von etwa 20 m bei geringer Feldstärke wirkungsist aber eine hinreichende Zeitspanne vorgesehen, voll anwendbar.

während der die Fäden eine Eigentemperatur von Gemäß den vorerwähnten Untersuchungen werden

über 140° C annehmen und das Hochfrequenzfeld nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Eigeneinwirkt. Nach der anderen Ausführungsform (vgl. 15 schäften der Polyvinylalkoholfäden verbessert, indem die Beispiele 5 bis 8) werden die Fäden zuerst in einer das Hochfrequenzfeld zur Einwirkung gebracht wird, gesonderten Vorkammer durch das Heißgas auf über während die Fäden in heißer Luft, überhitztem Dampf 140⁰C erhitzt und kufen dann durch eine ebenfalls od. dgl. auf eine geeignete hohe Temperatur erhitzt mit Heißgas gefüllte Hochfrequenzkammer. sind. Dann entsteht keine elektrische Entladung,

Die erfindungsgemäß erzielte Wirkung der Hoch- 20 weder zwischen den Fäden selbst noch zwischen frequenzbehandlung bei über 14O⁰C Fadentemperatur Fäden und Elektrode, so daß die Wirkung der Beberuht wahrscheinlich auf einer Änderung des Ge- handlung gleichmäßig und in kurzer Zeit erlangt wird, fügezustandes der Fäden, daß ein nennenswerter Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung

Anteil der amorphen Fadensubstanz mit vielen zu- besteht darin, daß die Fäden etwa 30 bis 60 Sekunden gänglichen hydrophilen Hydroxylgruppen einen höhe- 25 lang in dem gasförmigen Medium auf etwa 180 bis ren Ordnungs- bzw. Kristallisationsgrad annimmt, bei 225° C erhitzt und dabei etwa 6 bis 60 Sekunden lang dem ein Großteil der quell- und lösungsvermittelnden einem Hochfrequenzfeld einer Spannung von etwa Hydroxylgruppen unzugänglich ist. Diese Umwand- 1600 bis 2000 Volt und einer Wellenlänge von etwa lung wird offenbar durch die erfindungsgemäße 3 bis 20 m ausgesetzt werden. Anschließend können Hochfrequenzbehandlung besonders begünstigt. 30 die Fäden mit einem Aldehyd behandelt werden, um

Die Diagramme der Fig. 1 und 2 dienen zur Ver- einen wesentlichen Anteil der Hydroxylgruppen des anschaulichung der erfindungsgemäßen Hochfrequenz- Polyvinylalkohole zu acetalisieren. behandlung. Durch die erfindungsgemäße kombinierte Erhitzung

Fig. 1 zeigt die Kennlinien zwischen Frequenzen und Hochfrequenzbehandlung wird der Erweichungsund Wärmeverlust bei dielektrischer Behandlung und 35 punkt der Fäden in Wasser erheblich gesteigert.

Fig. 2 die Kennlinien der thermischen Eigen- Behandelt man Fäden mit Erweichungspunkten von schäften von Polyvinylalkohol als dielektrischem über 75 bis 80° C abschließend zur Acetalisierung mit Stoff. einem Aldehyd, so erhält man Fäden hervorragender

Bei der dielektrischen Behandlung wird die auf- textiltechnischer Eigenschaften von allgemeiner Vergenommene elektrische Leistung pro Raumeinheit 40 wendbarkeit in der Textilindustrie. Die Fäden sind (P) durch folgende Gleichung dargestellt: völlig farblos bzw. weiß, zeigen ausgezeichnete Wasser-

und Wärmebeständigkeit und schrumpfen selbst in P = ^B/₈ · E² · f · ε ■ tang δ. siedendem Wasser nicht.

E = Stärke des elektrischen Feldes, _r ?^ie ^H^ ^BeisP¥^ ^diei?f^{n z}f_u ^veranschau-

f — Frequenz ^4S "^cnun8 der Erfindung, nicht zu ihrer Abgrenzung.

ε = Dielektrizitätskonstante, Beispiel 1

tang <5 = dielektrischer Verlustwinkel. . _mm._n .

Em Polyvmylalkoholfadenbundel von 50 000 Denier

Die aufgenommene elektrische Leistung wächst mit einem Einzelfadentiter von 2 Denier wurde mit dem Quadrat der elektrischen Feldstärke, der 50 kontinuierlich unter folgenden Bedingungen behandelt:

Frequenz und ε · tang δ. e und tang δ sind temperatur- Temperatur des gasförmigen Me-

abhangig. j j-, , · u diums in der Kammer zur Hoch-

Bei eingehenden Untersuchungen der dielektrischen frequenzbehandlung 181⁰C

Charakteristiken von Polyvinylalkohol wurde ermit- Wellenlänge 20 m

telt, daß ε langsam und tang ö schnell wächst und 55 Elektrische Energiezuführung

dementsprechend/· ε · tango ebenfalls mit wachsender Anodenspannung 1600 V

Frequenz schnell zunimmt, wie es in Fig. 1 dargestellt Anodenstrom 590 mA ist. Deshalb wird mit steigender Frequenz die elek- Behandlungszeit im 'elektrischen irische Verlustleistung, selbst bei geringer Spannung, p_ej^ 75 Sekunden um so größer. Bei Anwendung der dielektrischen 60
Behandlung auf die Polyvinylalkoholfäden, welche Ergebnisse: nach dem Trocknen Salze des Koaguliemngsbades Erweichungstemperatur der beenthalten, wird die Endladungsspannung infolge der handelten Fäden in Wasser 82,2⁰C Gegenwart von Salzen erniedrigt werden Um die Erweichungstemperatur von Behandlung bei geringer Feldstarke wirkungsvoll 65 _{päden n} ⁶ _ach ^ _{ldcher ße}_ durchzufuhren, ist es notwendig, eine Mikrowelle handlung, aber ohne Hoch-

von beispielsweise Im oder einigen Dezimertern frequenzeinwirkung 27°C

anzuwenden; dann kann die Behandlung glatt vor

Beispiel 2

Ein Fadenbündel wie im Beispiel 1 wurde unter folgenden Bedingungen behandelt:

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Kammer zur Hochfrequenzbehandlung.... 200^c C

Wellenlänge 20 m

Elektrische Energiezuführung

Anodenspannung 1800 V

Anodenstrom 670 mA

Behandlungszeit im elektrischen Feld

Ergebnisse:

Erweichungstemperatur der behandelten Fäden in Wasser

50 Sekunden

82° C

Erweichungstemperatur von Fäden nach sonst gleicher Behandlung, aber ohne Hochfrequenzeinwirkung 46° C

Beispiel 3

Ein Fadenbündel wie im Beispiel 1 wurde unter folgenden Bedingungen behandelt:

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Kammer zur Hochfrequenzbehandlung .... 210⁰C

Wellenlänge 20 m

Elektrische Energiezuführung

Anodenspannung 1900 V

Anodenstrom 730 mA

Behandlungszeit im elektrischen Feld 36 Sekunden

Ergebnisse:

Erweichungstemperatur der behandelten Fäden in Wasser 84,5° C

Erweichungstemperatur von Fäden nach sonst gleicher Behandlung, aber ohne Hochfrequenzeinwirkung 33,5° C

Beispiel 5

Ein Polyvinylalkoholfadenbündel von 40 000 Denier wurde kontinuierlich unter folgenden Bedingungen behandelt:

Temperatur des gasförmigen Mediums in einer Vorkammer ... 200° C Erhitzungszeit in der Kammer .. 60 Sekunden Temperatur der Heißluft in der Kammer zur Hochfrequenzbehandlung 201°C

Wellenlänge 20 m

Elektrische Energiezuführung

Anodenspannung 1950 V

¹S Anodenstrom 700 mA

Behandlungszeit im elektrischen Feld 11 Sekunden

Ergebnisse:

so Erweichungstemperatur der behandelten Fäden in Wasser 82⁰C Erweichungstemperatur von , ; Fäden nach sonst gleicher Behandlung, aber ohne Hochfrequenzeinwirkung unter Zimmertemperatur

Beispiel 6

Ein Fadenbündel wie im Beispiel 5 wurde unter folgenden Bedingungen behandelt:

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Vorkammer .... 209°C

Erhitzungszeit in der Kammer .. 30 Sekunden

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Kammer zur

Hochfrequenzbehandlung 210° C

Wellenlänge 20 m

Elektrische Energiezuführung

Anodenspannung 1850 V

Anodenstrom 650 mA

Behandlungszeit im elektrischen

Feld 16 Sekunden

Beispiel 4

Ein Polyvinylalkoholfadenbündel von 20 000 Denier wurde kontinuierlich unter folgenden Bedingungen behandelt:

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Kammer zur

Hochfrequenzbehandlung .... 215°C

Wellenlänge 3,2 m

Kraftbedarf der Anode 65 Watt

Behandlungszeit im elektrischen

Feld 20 Sekunden

Ergebnisse:

Erweichungstemperatur der behandelten Fäden in Wasser 90,6⁰C

Erweichungstemperatur von Fäden, welche unter gleichen Bedingungen 30 Sekunden lang ohne dielektrische Einwirkung behandelt wurden 59° C

Ergebnisse:

Erweichungstemperatur der behandelten Fäden in Wasser

81⁰C

Erweichungstemperatur von Fäden, welche unter den gleichen Bedingungen nur bei 21O⁰C während 45 Sekunden ohne dielektrische Einwirkung behandelt wurden 37,5⁰C

Beispiel 7

Ein Fadenbündel wie im Beispiel 5 wurde unter folgenden Bedingungen erhitzt:

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Vorkammer ... 225 ⁰C

Erhitzungszeit in der Kammer .. 30 Sekunden

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Kammer zur

Hochfrequenzbehandlung .... 225°C

Wellenlänge 20 m

Elektrische Energiezuführung

Anodenspannung 1900 V

Anodenstrom 640 mA

Behandlungszeit im elektrischen Feld 6 Sekunden

Ergebnisse:

Erweichungstemperatur der behandelten Fäden in Wasser 8O⁰C

Erweichungstemperatur von Fäden, welche unter gleichen Bedingungen nur während 40 Sekunden bei 225° C ohne dielektrische Einwirkung behandelt wurden 52° C *5

Beispiel 8

Ein Polyvinylalkoholfadenbündel von 20 000 Denier _ao wurde kontinuierlich unter folgenden Bedingungen behandelt:

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Vorkammer .... 215°C

Erhitzungszeit in der Kammer 30 Sekunden

Temperatur des gasförmigen Mediums in der Kammer zur Hochfrequenzbehandlung .... 215⁰C

Wellenlänge 3,2 m

Kraftbedarf der Anode 80 Watt

Behandlungszeit im elektrischen Feld 8 Sekunden

Ergebnisse:

Erweichungstemperatur der behandelten Fäden in Wasser ... 89,8 ⁰C

Erweichungstemperatur von Fäden, welche unter gleichen Bedingungen bei 215 ° C während 40 Sekunden ohne dielektrische Einwirkung behandelt wurden 65⁰C

Die Acetalisierung mit Aldehyden kann nach der Hitzebehandlung gemäß den vorerwähnten Beispielen in bekannter Weise durchgeführt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Fäden aus Polyvinylalkohol mit verbesserter Wasser- und Hitzebeständigkeit, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fäden nach Verlassen des Koagulierungsbades in einem heißen gasförmigen Medium erhitzt und bei einer Eigentemperatur von über 14O⁰C für eine kurze Zeitspanne dem Einfluß eines elektrischen Hochfrequenzfeldes ausgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden nach der Hitzebehandlung und der Einbringung in ein Hochfrequenzfeld abschließend mit einem Aldehyd behandelt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 498 997; USA.-Patentschriften Nr. 2 542 301, 2 197 896.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen