Kunstseide und Zellwolle nach dem Viskose-Verfahren

655 Pages·1940·38.847 MB·German

by  Dr. Kurt Götze (auth.)

Kunstseide und Zellwolle
nam dem Viskose-Verfahren
Von
Dr. Kurt Gotze
Krefeld
Mit 349 Abbildungen
Berlin
Verlag von Julius Springer
1940
ISBN-13: 978-3-642-89768-9 e-ISBN-13: 978-3-642-91625-0
DOl: 10.1007/978-3-642-91625-0
AIle Remte, insbesondere das der Dbersetzung
in fremde Spramen, vorbehalten.
Copyright 1940 by Julius Springer in Berlin.
Reprint of the original edition 1940
Vorwort.
In den letzten Jahren ist auf dem Gebiete der Herstellung kiinst
licher Fasern eine lebhafte Entwicklung zu verzeichnen: Die gewaltige
Steigerung der Produktionshohe von Kunstseide und besonders von Zell
wolle hatte eine "Oberpriifung der technischen Herstellungsweisen zur
Folge, was zu zahllosen Neuerungen, wenn nicht gar zu grundlegenden
Wandlungen im Herstellungsgang der Kunstfasern fiihrte. Gleichzeitig
setzte in wissenschaftlicher Hinsicht ein Ausbau unserer Erkenntnisse
auf dem Gebiete der makr6moleltularen Stoffe ein, der gleichfalls befruch
tend auf die Herstellungsmethoden, aber auch auf die Eigenschaften der
Kunstfasern wirkte. Wahrend friiher nur sparlich ein Eindringen wissen
schaftlicher Erkenntnisse in die Produktionsbetriebe zu verzeichnen war,
laBt sich heute die wissenschaftliche Forschung und die Auswertung
ihrer Ergebnisse aus der Kunstseiden- und Zellwollfabrik nicht mehr
fortdenken. Weit mehr als bisher konnten so die Fabrikationsmethoden
mit den neuen Vorstellungen iiber die Konstitution der Zellulose sowie
den Aufbau der Faser in Einklang gebracht werden, so daB die friiher
vorherrschende Empirie aus den Produktionsstatten mehr und mehr ver
drangt werden konnte.
Es ist nun annahernd ein Jahrzehnt verflossen, seit das Gebiet der
Kunstseide zum letztenmal eine umfangreichere, zusammenfassende
Darstellung erfahren hat. Lediglich ZART gab eine neuere Zusammen
fassung in einem Sammelwerk. Das Gebiet der Zellwolle hat durch
BODENBENDER eine Beschreibung erfahren, der sowohl die wirtschaft
lichen Zusammenhange als auch die Herstellung, Verarbeitung und Ver
edlung zugrunde liegen.
Der Wunsch nach einem Buch, das unter Beriicksichtigung der neueren
Erkenntnisse auf dem Gebiete der hochmolekularen Chemie im allgemei
nen und der Zellulose im besonderen ausschlieBlich eine Wiedergabe des
neuesten technischen Standes der Herstellung von Kunstseide und Zell
wolle gibt, ist daher von vielen Seiten laut geworden; mit dem vorliegenden
Buche habe ich den Versuch unternommen, diesen Wiinschen nach
zukommen.
Die Tatsache, daB die Viskosefasern mit iiber 90% an den kiinstlichen
Spinnfasern beteiligt sind, lieB es zweckmaBig erscheinen, die wissen-
IV Vorwort.
schaftlichen Zusammenhange sowie die Beschreibung der Herstellungs
weisen und Eigenschaften der Kunstfasern auf das Viskoseverfahren zu
beschranken. Hierdurch wurde es moglich, auch technische Einzelheiten
wiederzugeben, die sonst iiber den Rahmen einer zusammenfassenden
Darstellung der Kunstseide und Zellwolle hinausgehen wiirden.
Auch die Zellstoffabrikation mu6te einer eingehenderen Behandlung
gewiirdigt werden, da, besonders in Deutschland, die Zellwollfabrikation
eng an die Zellstoffabrikation gekuppelt wurde und da, insbesondere
durch die wissenschaftlichen Arbeiten der letzten Jahre, tiefere Zusam
menhange zwischen den Eigenschaften der Zellstoffe und denen der
Kunstfasern aufgedeckt werden konnten. Dies fiihrte u. a. zur Aus
bildung zahlreicher neuer Zellstoffveredlungsverfahren, die infolgedessen
in dem Buche gleichfalls beriicksichtigt wurden. Hierbei war auch Ge
legenheit, auf die neuen Arbeiten auf dem Gebiete der Zellstoffherstellung
aus Buchen- und Kiefernholz einzugehen.
Bei der Abfassung des Manuskriptes bin ich in selbstloser Weise
unterstiitzt worden: So habe ich Herrn Prof. Dr. STAUDINGER und seiner
Mitarbeiterin, Frl. Dr. HUSEMANN, Freiburg i. Br., herzlichst fiir die
Durchsicht vornehmlich der wissenschaftlichen Teile des Buches sowie
fiir viele wertvolle Hinweise zu danken. Der Vorstand der Phrix-Gesell
schaft m. b. H., Hirschberg, stellte mir umfangreiches Material iiber
Strohzellstoff zur Verfiigung; die Direktion der I. G. Farbenindustrie
Aktiengesellschaft-Filmfabrik, Wolfen, Kr. Bitterfeld, unterrichtete mich
weitgehend iiber den Buchenhoizzellstoff. Vielen Fachgenossen bin ich
fiir Aussprachen und Hinweise auf technischem Gebiete zu Dank ver
pflichtet.
Besonders dankbar bin ich ferner Herrn W.ODRICH, Wuppertal
Elberfeld, fiir die Erlaubnis, das schone Bildmaterial aus den von der
Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A.G. herausgegebenen Schriften benutzen
zu diirfen. Die technische Verwaltung dieser Firma stellte mir dariiber
hinaus eine Reihe charakteristischer mikrophotographischer Aufnahmen
von Fasern und Faserquerschnitten zur Verfiigung. Herr Prof. Dr.
SCHRAMEK, Dresden, fertigte liebenswiirdigerweise einige Rontgen
diagramme fiir das Buch an. Von der Direktion der I.G. Farbenindustrie
Aktiengesellschaft, Wolfen, sowie dem Vorstand der Thiiringischen Zell
wolle Aktiengesellschaft, Schwarza-Saale, erhielt ich eine Anzahl schoner
Werksaufnahmen.
Ich habe weiter zahlreichen Maschinenfabriken und Apparatebau
a;nstalten Dank zu sagen fiir die V'berlassung von Abbildungen, Druck
stocken und Unterlagen iiber Maschinen und Apparaturen. In besonders
Vorwort. v
groBziigiger Weise hat mich in dieser Hinsicht die Maschinenfabrik Carl
Hamel Aktiengesellschaft, Siegmar-Schonau bei Chemnitz, unterstiitzt.
SchlieBlich bin ich Herm Dr. L. PLATZ sowie Frau A. TOEPPER von
der Literatur- und Patentabteilung der Chemischen Fabrik Stockhausen
& Cie., Krefeld, zu Dank verpflichtet fiir die Hille bei der Auffindung
und Durchsicht des vorliegenden, umfangreichen Schrifttums sowie der
Patente. Frau A. TOEPPER hat auBerdem das Patent- und Namenver
zeichnis angefertigt.
Der Verlagsbuchhandlung danke ich fiir das bereitwillige Eingehen
auf den Plan, dieses Buch herauszugeben, sowie fiir seine gute Ausstattung.
Wenn ich nun die vorliegende Arbeit der {)ffentlichkeit iibergebe, so
bin ich mir dessen bewuBt, daB sie Liicken und Schwachen aufweist und
nicht aIle Wiinsche erfiilIen wird. FUr Anregungen zu Verbesserungen
werde ich stets dankbar sein.
Krefeld, im Juli 1940.
Dr. KURT GOTZE.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1. Kapitel. Geschichtlicher Riickblick und wirtschaftliche Entwicklung 4
A. Geschichtlicher Riickblick . 4
I. Kunstseide. . . . . . 4
II. Zellwolle. . . . . . . 7
B. WirtschaItliche Entwicklung 9
I. Kunstseide. .. . . . . 9
a) Die Zeit bis zum Ausbruch des Weltkrieges 9
b) Die Kriegsjahre . . 15
c) Die Nachkriegsjahre . . . . . . . . 17
II. Zellwolle. . . . . . . . . . . . . . . 26
2. Kapitel. Die Zellulose und der Aufbau der Faser. 30
I. Die Zellulose als Molekiilkolloid . . . . 30
II. Die chemische Zusammensetzung 37
III. Die Abmessungen des Zellulosemolekiils. 41
IV. Die Bestimmung des Molekulargewichtes 42
V. Der AuIbau der Faser . . . . . . . . 46
3. Kapitel. Die Ausgangsmaterialien fUr die Zellstoffabrikation . 64
A. Das Holz . . . . . . . . . . 64
I. Die Anatomie des Holzes 67
Tropisches Holz S. 75.
II. Die Chemie des Holzes 75
a) Das Lignin . . . 79
b) Die Kohlehydrate . . 84
Mannan S. 84. - Galaktan S. 85. - Xylan S. 86. -
Methylpentosane S. 87.
c) Die Pektine. . . . . . . 88
d) Harze, Fette und Wachse 89
e) Proteine . . . . . . . . 89
I) Farbstoffe. . . . . . . . 90
g) Mineralische Bestandteile . 90
B. Das Stroh. . . . . 91
C. Das Kartoffelkraut . 92
D. Das SehilI. . . . . 92
E. Die Baumwolle . . 92
I. Die Anatomie der Baumwolle 93
II. Die Chemie der Baumwolle . 95
4. Kapitel. Die Fabrikation der Zellstoffe 96
A. Holzzellstoff. . . . . . . . . . . 96
I. Die Vorbereitung der Holzer 96
II. Das Sulfitverfahren. . . . . 99
Inhaltsverzeichnis. VII
Seite
III. Das Salpetersaureverfahren 106
IV. Das Natronverfahren ... 109
V. Das Sulfatverfahren . . . 112
VI. Die Fertigstellung der Zellstoffe 112
B. Strohzellstoff . . . . . . . . 122
C. Zellstoffveredlungsverfahren . . . . . 123
I. Behandlung mit Alkalien . . . 124
II. Behandlung mit Sauren oder sauren Salzen. 127
III. Behandlung mit Chlor . . . . . . 127
D. Baumwollzellstoff. . . . . . . . . . . . 127
5. Kapitel. Eigenschaften und Priifung der Zellstoffe 132
A. Eigenschaften der Zellstoffe. . . . . . . . . 132
B. Priifung der Zellstoffe . . . . . . . . . . . 140
Priifung des Bleichgrades S. 141. - Bestimmung des Wasser·
gehaltes S. 141. - Bestimmung der oc·Zellulose S. 141. - Be·
stimmung des Gesamtalkaliloslichen S. 143. - Bestimmung der
y.Zellulose S. 143. - Bestimmung der p.Zellulose S. 143. - Be·
stimmung der Xanthogenatviskositat S.144. - Bestimmung
der Kupferamminviskositat S.146. - Bestimmung der Saug.
hOhe S. 148. - Bestimmung der Quellfahigkeit S. 148. - Be·
stimmung der linearen Ausdehnung S. 148. - Bestimmung der
Quellmittelaufnahme S. 149. - Bestimmung der Bogendichte
S. 149. - Bestimmung der Kupferzahl S. 149. - Bestimmung
der Silberzahl S. 150. - Bestimmung des Aschegehaltes S. 151.
Bestimmung des Ligningehaltes S.15I. - Bestimmung der
Pentosane S. 153. - Nachweis der Harze S. 153. - Bestimmung
des Harz· und Fettgehaltes S. 154.
6. Kapitel. Allgemeine technische Grundlagen der Kunstseiden- und Zell-
wollspinnerei . . . . . . . . . . . . 155
I. Die Herstellung der Viskose . 155
II. Das Spinnen. . . . . . . . 157
III. Die Textilbetriebe . . . . . 158
IV. Direkte oder abgekiirzte Spinnverfahren 161
7. Kapitel. Die Herstellung und Regenerierung der Natronlaugen . 167
I. Die Stark. oder Frischlauge . 168
II. Die Tauchlauge 173
III. Die Gelblauge . . . . . . . 174
IV. Die PreBlauge . . . . . . . 175
V. Die Regenerierung der PreBlauge 176
VI. Die Loselauge . . . . . . . . . 180
8. Kapitel. Die Quellung der Zellulose in Wasser. 180
A. Das Verhalten der Zellulose gegeniiber Wasser 180
I. Quellung . . . . . . . . . . . . 180
II. Anisotropie der Quellung . . . . . 185
III. Eigenschaften des Quellungswassers 186
IV. Warmetonung . . . . . . . . . . 187
V. Sorption und Desorption . . . . . 187
VI. Anderung der Faserfestigkeit durch die Quellung 192
B. Das Verhalten der Zellulose gegeniiber verdiinnten Salzlosungen 193
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
9. Kapitel. Die Alkalizellulose. . . . . . . . . 194
I. Die Aufnahme von Natronlauge durch Zellulose 194
II. Die Quellung der Natronzellulose. . . . . . . 205
III. Warmetonung. . . . . . . . . . . . . . . . 209
IV. Die Alkaliloslichkeit der Z~l1ulose. . . . . . . 210
V. Sorption und Desorption der regenerierten Zellulose 212
VI. Das Verhalten der Zellulose gegenuber Alkalien 213
VII. Die technische Herstellung der Aikalizellulose . . . 214
a) Tauchen des Zellstoffes in Blattform . . . . . . 215
b) Das Zerfasern der in Blattform getauchten Aikalizellulose 223
c) Tauchen des Zellstoffes in zerfaserter Form oder in Form von
Flocken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 227
d) Abpressen der zerfaserten oder flockigen Alkalizellulose .. 227
VIII. Priifung der Aikalizellulose. . . . . . . . . . . .. .. 228
Zellulosegehalt S. 228. - Alkaligehalt S.228. - Gleich
maBigkeit S. 228. - Litergewicht S. 228.
10. Kapitel. Die Alterung der Alkalizellulose (Vorreife) . . . . . . . . . . 229
I. Der Einflu.B der Vorreife auf die Viskositat der regenerierten
Zellulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 229
II. Der Einflu.B der Vorreife auf die LOslichkeit der Zellulose. 231
III. Die Einwirkung von Sauerstoff auf die Alkalizellulose. 232
IV. Zur Theorie der Vorreife. . . . . . . . . . . . . . . 238
V. Beeinflussung der Vorreife durch praktische Ma.Bnahmen 239
VI. Die technische Durchfiihrung der Vorreife . . . . 242
11. Kapitel. Das Xanthogenat und die Herstellung der Viskose 245
I. Der Schwefelkohlenstoff . 245
II. Die Xanthogenatreaktion. . . . . 247
III. Nebenreaktionen. . . . . . . . . 253
IV. Die Herstellung des Xanthogenates 255
V. Das Xanthogenat . . . . . . . . 258
VI. Priifung des Xanthogenates. . . . 258
VII. Das AuflOsen des Xanthogenates zur Viskose 258
VIII. Die Priifung der XanthogenatlOsung 262
12. KapiteI. Die Alterung der Viskose (Nachreife) 263
I. Chemische Vorgange bei der Reife . 263
II. Nebenreaktionen. . . . . . . . . . 269
III. Die Anderungen der Viskositat bei der Reife 270
IV. Die Spinnbarkeit der Viskose. . . . . . . . 278
V. Untersuchung und Priifung der Viskose . . . 284
Xanthogenatalkali S. 285. - Gesamtalkali S. 287.
Schwefelgehalt S.287. - Phenolphthaleinzahl S.287. - Vis
kositat S. 288. - Chlorammonreife S. 288. - Salzpunkt S. 289.
Gerinnungsdauer S.290.
VI. Reife und Reinigung der Viskose im Betrieb ......... 290
VII. Beeinflussung der Viskosereife durch technische Ma.Bnahmen. . 297
13. Kapitel. Die Herstellung von Viskosen mit Zusiitzen liir besondere Zwecke299
A. Anderung der physikalischen Eigenschaften . 300
I. Verbesserung der Rei.Bfestigkeit . 300
II. ErhOhung der Weichheit . . . 301
III. ErhOhung der Knitterfestigkeit . 302
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
IV. ErhOhung der Warmehaltung und Fiilligkeit (Luftseiden) 304
V. Herabsetzung des Glanzes (Mattseiden, Tiefmattseiden) 308
a) Mattieren mit Fliissigkeiten . . . . . 311
b) Mattieren mit duktilen Korpern .... 314
c) Mattieren mit organischen Pigmenten. . 315
d) Mattieren mit anorganischen Pigmenten. 316
Mattieren mit Titandioxyd S. 317.
e) Mattieren mit Gemischen und Korpern verschiedener Art. 323
VI. Spinnfarben .......... . 324
VII. Hydrophobieren. . . . . . . . . 326
B. .Anderung der chemischen Eigenschaften 330
I. Animalisieren . . . . . . . . . . 330
II. Verschiedenes . . . . . . . . . . 332
C. Die praktische Herstellung von mit Zusatzen versehenen Viskosen 332
14. KapiteI. Kontinuierliehe und abgekiirzte Verfahren zur HersteIIung von
Viskose. . . . . . . . . . . 334
A. Kontinuierliche Verfahren. 335
I. Alkalisierung . . . . 335
II. Sulfidierung. . . . . 346
III. Kontinuierliche Behandlung der Viskose . 347
B. Abgekiirzte Verfahren . . . . . . . . . . 347
15. KapiteI. Die Spinnbiider und ihre Regenerierung . 351
I. Die Zusammensetzung der Spinnbader. . 351
II. Die Herstellung und Behandlung der Spinnbader . 357
III. Die Regenerierung der Spinnbader . . . . . 362
IV. Analyse der Spinnbader . . . . . . . . . . 366
Bestimmung des spez. Gewichtes S. 366. Bestimmung
der freien Saure S. 366. - Bestimmung des Gesamtsalzes
S. 367. - Bestimmung des Sulfatgehaltes S. 367. - Bestimmung
des Ammonsulfates S. 367. - Bestimmung der Glukose S. 367. -
Bestimmung des Zinksulfates S. 368. - Bestimmung des Magne
siumsulfates S.368.
16. Kapite). Die Spinnmaschinen 369
I. Die Spinnpumpen 369
II. Die Filter 374
III. Die Spinnstutzen 376
IV. Die Diisenverschraubung 376
V. Die Spinndiisen . . . . 376
VI. Die Spinnbadwanne . . . 381
VII. Die Fadenaufnahmeorgane 383
Walze S.383. - Spinnspule S.385. - Spinnzentrifuge
S.393. - Haspelformige Vorrichtungen S.397. - Transport
bander S. 398. - Schwemmrinnen S. 398.
VIII. Die Fadenfiihrer. 398
17. KapiteI. Der Spinnvorgang 409
I. Normales Spinnen . 410
II. Streckspinnen. . . 413
III. Chemische Vo rgange beim Spinnen 423
x Inhaltsverzeichnis.
Selte
IV. Luftbehandlung in der Spinnerei. . 424
V. Analyse der Spinnsaalluft. . . . . . 427
VI. PhysikaliBche Vorgange beim Spinnen . 428
18. Kapitel. Die Nachbehandlung (Wiische) der Gespinste sowie das Schnelden
der ZeUwoUe . . . . . . . . . . 435
I. Das Wasser . . . . . . 436
ll. Das Entschweflungsbad . 437
Ill. DaB Bleichbad . 438
IV. Weitere Bader. . . . . 440
V. Die Badanlage. . . . . 441
VI. UnterBuchung der Bader 443
Wasser S.443. - Entschweflungsbad S.444. - Bleichbad
S.445.
VII. Die Durchfiihrung der Wasche . . . . . . . . . . 445
a) Die Wasche der KunstBeide .......... 446
Walze S.446. - Spule S.447. - Strange S.449. -
Direkte Spinnverfahren S. 455.
b) Die Wasche der Zellwolle 464
Vill. Das Schneiden der Zellwollkabel. . . 472
19. Kapitel. Das Avlvieren und Priiparieren der Kunstlasern 476
A. Die Avivage- und Praparationsmittel. 479
I. Fettumwandlungsprodukte. . . . . . . . 481
a) Seifen und Softenings . . . . . . . . 481
Seifen S. 48l. - SofteningB S. 484.
b) Sulfonierte Fette und Ole ... 486
c) Sulfitierte Fette und Ole. . . . 490
d) Fettalkoholsulfonate . . . . . . 491
e) FettBaurekondensationsprodukte . 491
II. EiweiBabkammlinge. . . . . . 494
Ill. Mineralalhaltige Kompositionen . . 494
IV. Synthetische Karper . . . . . . . 494
B. Das Avivieren und Praparieren der Kunstseide . 494
C. Die Avivage der Zellwol1e .......... . 500
20. Kapitel. Die Entwiisserung und Trocknung der Kunstlasern . 502
I. Das Entwassern der Kunstseide . . . . . . . . 502
ll. Das Entwassern der Zellwolle.. . . . . . . . . 505
ITI. Die Einwirkung von Warme auf Zellulosefasern . 506
IV. Die Trocknung der Kunstfasern . . . . . 510
21. KapiteL Die textile FertigsteUung der Kunstfasern . 521
A. Das Zwirnen 522
I. Die Zwirnung im Spinntopf . 522
ll. Zwirnen durch Flugelspindeln 525
Ill. Zwirnen durch Drehdiisen. . 525
IV. Das Zwirnen auf RingzwirnmaBchinen 528
V. Das Zwirnen auf Etagenzwirnmaschinen 530
VI. Das Zwirnen auf Doppeldrahtzwirnmaschinen . 533
VIT. Das Kreppzwirnen . . . . . . . . . 535
VllI. Das direkte Zwirnen von Kreppgarn . 544
IX. Das Fineren des Zwirns ..... . 545