AT210557B - Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern, Folien od. dgl. aus vernetzten Copolymerisaten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern, Folien od. dgl. aus vernetzten Copolymerisaten

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AT210557B
AT210557B AT493857A AT493857A AT210557B AT 210557 B AT210557 B AT 210557B AT 493857 A AT493857 A AT 493857A AT 493857 A AT493857 A AT 493857A AT 210557 B AT210557 B AT 210557B
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spinning
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Olof Ing Sunden
Sten Erik Arne Lennar Tunefors
Sven Hugo Dr Soennerskog
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Stockholms Superfosfat Fab Ab
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  Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern, Folien od. dgl. aus vernetzten Copolymerisaten 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Fäden, Fasern, Folien od. dgl. aus vernetzten Copolymerisaten. welche wenigstens 85 Mol-% Acrylnitril und bis zu 15 Mol-% eines monofunktionellen, ungesättigten Monomers enthalten, wobei als Vernetzungsmittel eine polyfunktionelle vernetzende Verbindung verwendet wird. Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht hiebei in der Schaffung eines Verfahrens, bei welchem die Nassverspritzung des Materials in der Weise ausgeführt werden kann, dass eine hohe Spritzgeschwindigkeit möglich ist,   d. h.   also, dass bei Fasern eine hohe Spinngeschwindigkeit möglich ist, wobei die Streckung der Fasern während der Koagulation durchgeführt werden kann, wodurch sich verbesserte Eigenschaften des Produktes ergeben. 



   Acrylnitrilfasern werden gewöhnlich durch Trockenverspinnung von Polymerlösungen in heisser Luft gewonnen, wobei das Polymerlösungsmittel verdampft wird und die Faser im Gelzustand erscheint. In den letzten Jahren ist jedoch auch die Nassverspinnung von Fasern angewendet worden, wobei eine Polymerlösung in ein Koagulationsbad ausgespritzt wird, in welchem das Polymerlösungsmittel freigesetzt wird. 



  Übliche Polymerlösungsmittel sind N, N-Dimethylformamid, N, N-Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxyd, Butyrolacton, Äthylenkarbonat und   N, N - Dimethylmethoxyacetamid.   Die üblichsten Koagulationsflüssigkeiten sind Wasser, konzentrierte wässerige Elektrolytlösungen, wässerige Lösungen der benutzten Polymerlösungsmittel, Isopropanol und Glyzerin. In neuerer Zeit sind auch aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Cymol, oder Kohlenwasserstoffmischungen mit aromatischen Kohlenwasserstoffen in einer Menge von mehr als   50 %   der Mischung als Koagulationsmittel vorgeschlagen worden. 



   Polymere, die 100 % Acrylnitril im Molekül enthalten, sind meist deshalb nicht verwendet worden, weil die hieraus gewonnenen Produkte mit üblichen Methoden schwer zu färben sind. Aus diesem Grunde werden Polymere mit bis zu 30   feiner ändern gleichzeitig   polymeren ungesättigten Verbindung, wie z. B. Vinylacetat, Methacrylnitril, Acrylat und Methacrylat, ungesättigte tertiäre Amine und ungesättigte Sulphone verwendet. 



   Es ist ferner bekannt, dass die erwähnten Koagulationsflüssigkeiten unterschiedliche Koagulationsfähigkeiten für Acrylnitrilpolymerlösungen haben. So haben reines Wasser und Glyzerin hohe Koagulationskraft, die jedoch die gebildete Faser brüchig und schwammig macht und ihr eine geringe Zerreissfestigkeit erteilt. Die Faser kann deshalb während der Koagulation nicht merklich gestreckt werden, ohne dass die Gefahr eines Faserbruches und einer Schädigung der mechanischen Eigenschaften der Faser besteht. 



   Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffmischungen haben verhältnismässig schwache Koagulationskraft, die eine allmähliche Koagulation ergibt und es ermöglicht, die geformte Faser in dem Koagulationsbad zum Zwecke einer Orientierung der Moleküle zu strecken. Die bisher verwendeten aromatischen Kohlenwasserstoffe rufen jedoch eine gewisse Porosität der Faser mit einem Verlust an Abriebfestigkeit hervor, obgleich ihre Reissfestigkeit hoch ist. Es ist deshalb erwünscht, die Koagulationskraft,   z. B.   durch Benutzung aliphatischer Kohlenwasserstoffe, weiter herabzusetzen. Wenn man langsame Koagulationmittel, wie Kohlenwasserstoffe mit mehr als 50   Gew.-% Aliphaten, z. B.

   Leuchtölkohlenwasserstoff,   mit einem Siedepunkt von 150 bis 3000C benutzt, ergibt sich jedoch der Nachteil einer sehr langsamen 
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Es wurde nun festgestellt, dass selbst sehr langsam wirkende   Kohlenwasserstoffkoagulationsmittel   beim Spinnen der Fasern ausAcrylnitrilpolymerenbenutzt werden können, wenn diese in gewissem Grad vernetzt 
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Wiein der Bedeutung der Vereinigung von 2 oder 3 (oder sogar mehr) Polymerketten zu einem dipolymeren oder einem   tripolymerenMolekularsystem   in einem Zentralpunkt durch eine polyfunktionelle Verbindung, die ein zentral verzweigtes polymeres Molekül mit mehreren statistisch gleichwertigen Zweigen bildet, benutzt worden.

   Die Erfindung bezieht sich jedoch nicht auf ein vollentwickeltes unlösliches kreuzweise 
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 jedoch zu einem begrenzten Masse bei niedrigerer Zimmertemperatur löslich ist. Es wurde weiter festge-   stellt, dass   reines aliphatisches Leuchtöl als Koagulationsmittel benutzt werden kann, wenn Dimethylform- amid als   Polymerlösungsmittel gebrauchtwird,   und dass die Spinngeschwindigkeit bei der Benutzung eines graduellen Koagulationsbades dieser Art beträchtlich gesteigert werden kann, wenn das benutzte Polymer zu einem gewissen Grade vernetzt ist.

   Es ist dadurch ein höherer Streckungsgrad in dem Koagulationsbad möglich und es können wesentlich verbesserte mechanische Eigenschaften der Faser erreicht werden, da solche Spinnlösungen eine elastische Struktur haben, die gewährleistet, dass die neugebildete Faser rasch eine verhältnismässig hohe Reissfestigkeit gewinnt, selbst wenn die Koagulation langsam ausgeführt wird. 



  Ein Vernetzungsgrad entsprechend einer   Grössenordnung   von 0, 001 bis 0, 3 Mol % polyfunktioneller Verbindung in dem Polymer verbessert, wie sich gezeigt hat, die Spinngeschwindigkeit auf praktisch brauch-   bare Werte. Das erfindungsgemässe Verfahrenbestehtsomitim wesentlichen darin, dass   die polyfunktionelle, vernetzende Verbindung in einer Menge von 0, 001 bis 0, 3 Mol % verwendet wird. Beispiele geeigneter polyfunktioneller Verbindungen sind   Divinylbenzol, Methylenbisacrylamid, Diallylphthalat, Diallylmaleat   und   Triacrylhydrotriazin   beschrieben in J. Am. Chem. Soc. 70   (1948), 3079].

   Bei   der Polymerisation des rohen Acrylnitrils verursachen die Verunreinigungen bisweilen die Bildung nichtlinearer Polymerer unter Vernetzung, die immer als   nachteilig für   den Spinnprozess sowie für die Faserbeschaffenheit Deschrieben worden ist. Es war daher   überraschend, festzustellen, dass   ein geregelter Vernetzungsgrad die vorerwähnten Vorteile zur Folge hat. 



   Der Nachteil bei der Benutzung eines derartig vernetzten Acrylnitrilpolymers besteht jedoch darin, dass die Vernetzung von einer   Löslichkeitsabnahme   in Dimethylformamid und andern Lösungsmitteln bei Zimmertemperatur begleitet ist. Die zur Auflösung des vernetzten Polymers erforderliche Temperatur liegt bei etwa   1250C.   Dies führt in der Regel zu einer schlechten Farbe der Spinnlösung wie auch der Faser und zu einer erhöhten Neigung zum Verstopfen der Spinnorgane und Filter. Wenn die Polymerlösung längere Zeit bei Zimmertemperatur gelagert   wird, fällt   ein Teil des Polymers aus.

   Die Viskosität der Lösung wird natürlich infolge der Vernetzung steigen, aber bei Benutzung nomineller Molekulargewichte von etwa 70000, auf viskosimetrischem Wege nach Staudinger bestimmt, wird eine Vernetzung im oben erwähnten Ausmass eine so schwache Viskositätserhöhung hervorrufen, dass   18 - 20%ige   Spinnlösungen ohne Schwierigkeiten aufgearbeitet werden können. Viskositätsprobleme erheben sich jedoch, wenn das Molekulargewicht und das Vernetzungsverhältnis beträchtlich angestiegen sind. 



   Es wurde nun gefunden, dass diese Schwierigkeiten beim Verspritzen von vernetzten Acrylnitrilpolymeren dann nicht auftreten, wenn man ein vernetztes Acrylnitrilpolymer mit   1 - 15 Mol-% Vinyl- oder   andern Acrylmonomeren benutzt, während die Vorteile der Vernetzung bestehen bleiben. Beispiele anderer Monomerer sind : Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylsäure, Acrylamid, Methacrylnitril,   Methacrylsäureamid,   Ester und andere Derivate von Acryl- und Methacrylsäure. Die Zusammensetzung des Copolymers soll vorzugsweise   2-8 Mol-%   des andern Monomers betragen, während der Rest Acrylnitril ist, ausser der kleinen Menge von Vernetzungsverbindung.

   Höhere Mengen des Comonomers in dem Copolymer sind gewöhnlich nicht erforderlich, um die verringerte Löslichkeit zu kompensieren, die durch den oben   erwähnten Vernetzungsgrad   verursacht ist. Gemäss der Erfindung können auch vernetzte Copolymere mit mehr als zwei Hauptbestandteilen in der beschriebenen Weise versponnen werden. 



   Es ist möglich, aus vernetzten Copolymeren, welche z. B. in Dimethylformamid gelöst sind und keine Neigung zum Verstopfen des Spinnorgans zeigen und auch keine andern Probleme bei der Lagerung her-   vorrufen,   selbst bei Zimmertemperatur transparente   18 - 200/oige   Polymerlösungen zu erhalten. Solche Polymerlösungen zeigen eine geeignete Viskosität für den Spinnprozess von etwa 10000 cP bei 1200C was in diesem Falle eine geeignete Arbeitstemperatur ist. 



   Das vernetzte Polymer kann eine Erweichungstemperatur haben, die sogar höher sein kann, als die gewöhnliche für nichtvernetzte Homopolymere, was von Vorteil ist. Die Geschwindigkeit, mit der die ? aser gesponnen werden kann, wird nicht durch Benutzung eines vernetzten Copolymers an Stelle eines 

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 vernetzten Homopolymers verringert. Ferner zeigen die aus einem vernetzten Polymer durch Nassspinnen in Leuchtöl erhaltenen Fasern viel bessere physikalische Eigenschaften als Fasern, die man durch Trokkenspinnen eines nichtvernetzten Polymers erhält.

   Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass durch die Erfindung ein neues Verfahren zur Erzielung guter Löslichkeit und Spinneigenschaften in Koh-   lenwasserstoffkoagulationsmitteln   mit niedriger Koagulationskraft geschaffen wurde, die im Ergebnis zu einer   Acrylnitrilfaser   mit stark verbesserten Eigenschaften führen. 



   Unter den copolymeren Bestandteilen in den oben erwähnten Acrylnitrilcopolymeren haben sich Acrylsäure, Acrylester, Acrylamid sowie Methacrylsäure, deren Ester und Methacrylsäureamid als am geeignetsten erwiesen. Der Vorteil dieser Verbindungen gegenüber den andern liegt darin, dass sie der Faser eine   gute Anfärbbarkeit, hauptsachlich   für basische Farbstoffe, bei so niedrigen Gehalten wie 2 - 8 Mol-% im Copolymer erteilen. Ausserdem machen ihre Copolymerisationsverhältnisse mit Acrylnitril die Zubereitung von Copolymer mit einer verhältnismässig homogenen Zusammensetzung leicht. 



  Das Comonomer kann, wie erwähnt, willkürlich in dem Polymer verteilt sein. Aber wirkliche Pfropfund Blockpolymere scheinen ebenfalls geeignet zu sein. 



   Beispiele von für das   erfindungsgemässe   Verfahren geeigneten polyfunktionellen Verbindungen sind Methylenbisacrylamid und Triacrylperhydrotriazin. Diese zwei Verbindungen können durch Umsetzung von Acrylnitril und Formaldehyd inGegenwart einer Säure zubereitet werden. Es ist wichtig, dass das Vernetzungsmittel gleichmässig in dem Polymer verteilt ist. Wenn die Vernetzung nicht homogen verteilt ist, werden hochvernetzte Polymerteilchen erhalten, die sich nicht in Dimethylformamid oder einem andern üblichen Lösungsmittel für Acrylnitrilpolymere auflösen und Gelklumpen bilden, wodurch störende Verstopfungen der Filter und   Spinngeräte   hervorgerufen werden. Die angegebenen Vernetzungsmittel haben den Vorteil der Löslichkeit in Acrylnitril und Wasser und bilden daher leichter homogen vernetzte Produkte. 



   Ein anderer Weg zur Gewinnung vernetzter Polymere besteht in der Copolymerisierung aktiver Säureoder Amingruppen in dem Polymer und darauf folgender Umsetzung dieser Gruppen mit einer zwei-oder mehrwertigen Base (Metall) oder Säure. Reaktionen zwischen andern aktiven Gruppen können natürlich auch für Vernetzungszwecke benutzt werden, z. B. Esterbildung zwischen copolymerisierenden Acrylsäuregruppen und Glykol usw. 



   Der günstigste Gehalt an Vernetzungsmittel kann für jedes einzelne Mittel bestimmt werden, wobei man den Erfordernissen des Polymerisationsprozesses und relativen Reaktionsverhältnisses von Acrylnitril mit dem Mittel seine Aufmerksamkeit schenkt. Vorzugsweise wurden eine   Lösungs- oder Emulsionspoly-   merisation in Wasser mit wasserlöslichen Katalysatoren verwendet. Die untere Konzentrationsgrenze, die 
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 digen Auflösung des Polymers in den Spinnlösungsmitteln und der Erhalt der genügend langanhaltenden niedrigen Viskosität einer Spinnlösung normaler Konzentration bestimmt, um ihre technische Filtration und Entlüftung zu gestatten. Mit Rücksicht auf das Vorstehende sind geeignete Konzentrationsbereiche einiger Vernetzer ermittelt worden, wie in der folgenden Tabelle gezeigt ist.

   Die Zahlen sind in Mol Vernetzer je 1000 Mol Acrylnitril angegeben. Sie beziehen sich ferner auf ein auf viskosimetrischem Wege bestimmtes Molekulargewicht von etwa 70000   (50000 - 100000).   
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<tb> 
<tb> 



  Divinylbenzol <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 3
<tb> Methylenbisacrylamid <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> vorzugsweise <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 
<tb> Diallylphthalat <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Diallylmaleat <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Tri <SEP> acryl <SEP> perhydrotriazin <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> vorzugsweise <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 
<tb> 
 
Aus den vorstehenden Zahlen für Methylenbisacrylamid und Triacrylperhydrotriazin, welche die geringsten Komplikationen bei der Polymerisation zusammen mit Acrylnitril ergeben, sowie aus andern Versuchen, liess sich folgendes errechnen : Der bevorzugte Grad echter Vernetzung liegt in der Grössenordnung von 1   bifunktioneller Vernetzungspunkt (Methylenbisacrylamid)   je   2 - 6   gerade Polymermoleküle. 



  Bei Benutzung des trifunktionellenTriacrylperhydrotriazins liegen die bevorzugten Konzentrationen echter Vernetzungspunkte bei etwa 1 je   3 - 12   geraden Polymermolekülen. Die oben errechneten Zahlen beziehen sich auf statistische Mittelwerte, bezogen auf Werte von Molekulargewichten, die man aus der 

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 viskosimetrischen Bestimmung erhalten hat, und der Menge dieser polyfunktionellen Verbindungen, die   erwartungsgemäss   beinahe vollständig reagieren können. Diese Tatsache zeigt, dass die Erfindung sich nicht mit einem vollentwickelten, unlöslichen Netzwerk vernetzter Polymermoleküle beschäftigt.

   Sie bezieht sich auf eine ganz neue Art polymerisierter Moleküle, die aus 2 oder 3 geraden polymeren Ketten bestehen, die in einem Punkt durch die polyfunktionelle Verbindung aneinander geknüpft sind und ein polymerisiertes Sternmolekül (oder Speichensternmolekül) mit 4 oder 6 statistisch gleichwertigen geraden Zahlen oder Zweigen bilden, die von einem Zentralpunkt (der ursprünglichen polyfunktionellen Verbindung) ausgehen, wobei jeder 100 - 1000 Monomereinheiten in der Länge hat. Diese dipolymeren oder   tripolymeren Sternmoleküle, vermischt   mit einer Menge gewöhnlicher geradkettiger, nicht zu Sternmolekülen oder Netzwerken miteinander vereinigten Molekülen, bilden das für die Verspinnung zu Fasern in Kohlenwasserstoffen mit niedriger Fällungskraft geeignete polymere Material.

   Der   Ausdruck"Ver-     netzung"bedeutet   jedoch nicht ein kreuzbares, verkettetes Netzwerk, das in Lösungsmitteln, wie Dimethylformamid, unlöslich ist. Durch das benutzte Verfahren wird kein verzweigtes Polymer mit vielen kurzen Ketten längs der   Rückgratmolekülkette   gebildet. 



   Bei der Erzeugung von Fasern durch dieses Verfahren können verschiedene bekannte Lösungsmittel für Acrylnitril. wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxyd, Äthylenkarbonat usw., benutzt werden. Der Gehalt des Leuchtöles an Aromaten muss dem benutzten Lösungsmittel angepasst werden, um eine vollständige Löslichkeit des polymeren Lösungsmittels in dem Leuchtöl bei Spinntemperatur zu erzielen. Wenn man jedoch Dimethylsulfoxyd und Äthylenkarbonat benutzt, muss Leuchtöl mit einem gewissen Gehalt an Aromaten gewählt werden, um eine Koagulation von genügender Stärke zu erzielen, selbst in Verbindung mit einem vernetzten Polymer und einer so   hohenspinntemperatur   wie 1300C. Diese Lösungsmittel sind sehr schwer in reinem aliphatischem Leuchtöl aufzulösen. 



   Wie oben   erwähnt,   muss die Zusammensetzung des Kohlenwasserstoffkoagulationsmittels auf das benutzte Polymerlösungsmittel   abgestimmt werdsnwas bedeutet,   dass das bevorzugte Verhältnis   von Alipha-   ten zu Aromaten für die einzelnen   Polymerlösungsmittel   verschieden ist. In der folgenden Tabelle ist die 
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 Brechungsindex 1, 42 für aliphatische, l, 43 für hydroaromatische und 1, 49 für aromatische Kohlenwasserstoffe.

   Deshalb kann der Brechungsindex zur Klassifizierung der Leuchtölqualität benutzt werden. 
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<tb> 
<tb> Polymerlösungsmittel <SEP> Grenze <SEP> des <SEP> Gehaltes <SEP> Bevorzugter <SEP> Gehalt
<tb> an <SEP> Aromaten <SEP> an <SEP> Aromaten
<tb> Dimethylformamid <SEP> 0- <SEP> 50 <SEP> 0- <SEP> 20 <SEP> 
<tb> Dimethylacetamid <SEP> 0- <SEP> 50 <SEP> 0- <SEP> 20 <SEP> 
<tb> Dimethylsulfoxyd <SEP> 40-100 <SEP> 60-100
<tb> Äthylencarbonat <SEP> 40-100 <SEP> 70-100
<tb> 
 
Je niedriger   die Spinntemperatur ist, desto hoher   muss der Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen gewählt werden. Um die unten beschriebene Wiedergewinnungsmethode zu sichern, wird jedoch die Spinntemperatur zwischen 80 und   150 C,   vorzugsweise zwischen 100 und   140 C,   gewählt. 



   Die   Koagulationsintensität   kann nicht nur durch den Gehalt des Leuchtöles an Aromaten und die Temperatur, sondern auch durch den Gehalt des   Polymerlösuugsmittels   in dem Leuchtöl während der Koagulaion geregelt werden. Dieser Gehalt wird durch das   Kreislaufverhältnis   des Leuchtöles in bezug zu der Menge ausgespritzte   Spinnlösung   ausgeglichen. 



   Die Verspinnung von Polyacrylnitrillösungen in Leuchtöl kann durch Gleichstrom oder Gegenstrom   Jes Koagulationsmittels   erreicht werden. Gleichstrom ist leichter zu betreiben, da die Koagulationskraft les reinen Koagulationsmittels nahe den Düsen dann höher ist und die Stärke der Faser sich rascher entwickelt. Gegenstrom des Koagulationsmittels verursacht dagegen eine niedrigere Koagulationskraft, da las Lösungsmittel nahe den Düsen eine grössere Menge Polymerlösungsmittel enthält. Wie früher erwähnt,   grind   die Beschaffenheit der gebildeten Fasern durch die Koagulationskraft beeinflusst. Aus diesem Grunde   gbt   ein Gegenstrom des Koagulationsmittels bessere Fasereigenschaften als ein Gleichstrom.

   Eine Polymer-   Lösung Molekulargewicht   70000) lieferte eine Faser (nach Koagulierung und folgender Streckung auf das 

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 Fünffache ihrer ursprünglichen Länge) mit einer Stärke von 3 g/denier und 40% Bruchdehnung, wenn ein Gegenstrom des Koagulationsmittels benutzt wurde und der Dimethylformamidgehalt an den Düsen etwa   15%   betrug. Wenn dieselbe Polymerlösung mit einem Dimethylformamidgehalt von 3% an den Düsen versponnen wurde, erhielt man dieselbe Faserstärke, aber die Dehnung beim Bruch war nur 25%. Besonders bei Benutzung des Gegenstromes des Koagulationsmittels zur Spinnrichtung hat sich die Benutzung eines vernetzten Polymers als notwendig erwiesen. Die geregelte Vernetzung bringt hiebei indirekt eine beträchtliche Verbesserung der Fasereigenschaften mit sich.

   Aufwärtsspinnen in senkrechten Rohren ist zu bevorzugen, da die spezifische Dichte für das Lösungsmittel höher als für Leuchtöl ist und da die Oberfläche des der Luft ausgesetzten Koagulationsmittels dann auf ein Mindestmass herabgesetzt ist. 



   Wie schon erwähnt, soll die Faser während der Koagulation eine Streckung in der Weise erfahren, dass die Aufnahmegeschwindigkeit nach der Koagulierung höher (1,   5 - 5-mal   höher) ist als die Ausspritzgeschwindigkeit in den Spinndüsen. Diese Streckung kann nur mit einem Netzpolymer erzielt werden, wenn die Spinngeschwindigkeit (Koagulationsgeschwindigkeit) in dem wirtschaftlich bevorzugten Bereich von 10 bis 50 m/min liegt. 



   Nach vollständiger Koagulation soll die gesponnene Faser noch auf das Drei- bis Zehnfache ihrer Länge bei   110 - 1500C   gestreckt werden, um die gewünschte   Molekularorientierung   zu erzielen. Diese Streckung wird der Faser vorzugsweise erteilt, wenn sie noch in restlichem Lösungsmittel von 3 bis   1,"o   und Kohlenwasserstoffen von 2 bis 15% aus dem Koagulationsbad gequollen ist. Die Geschwindigkeit der gestreckten Faser wird deshalb   30 - 500 m/min   sein, welche Zahlen innerhalb des praktisch üblichen Bereiches liegen. Diese Nachstreckung kann unmittelbar nach der Koagulation ohne jede Aufwicklung zwischen Koagulation und Streckung erfolgen.

   Dies hängt von der Tatsache ab, dass die in Kohlenwasserstoffen unter Spannung koagulierenden Fasern nicht brüchig, aber sehr weich sind und selbst bei hohen Geschwindigkeiten, hohen mechanischen Anforderungen und niedriger Temperatur, leicht zu handhaben sind. Wenn die Faser durch Waschen mit Wasser von Lösungsmittel und Kohlenwasserstoffen vor dem Strecken befreit ist, ist die Faser sehrschwer zu   handhabender Streckgrad   muss sehr gering und   dieStreck-   temperatur hoch, nämlich bei   160 - 2000C gegenüber 110 - 1400C   in gequollenem Zustand sein. 



   Das Spinnen von vernetztem Polymer in Leuchtöl ergibt einen weiteren Gewinn in der Streckung der Faser unmittelbar nach der Koagulation mit einer Geschwindigkeit, die früher für eine nassgesponnene Acrylfaser nicht angewendet wurde. 



   Die Streckung der Faser kann zwischen Walzen oder Walzengruppen mit höherer Geschwindigkeit auf der letzten Walze oder Walzengruppe erfolgen. Die Fasern sind unmittelbar nach der Koagulation mit 1300C heiss genug, um gestreckt zu werden, aber die erste Walze oder Walzengruppe soll entweder elektrisch oder durch Dampf auf der Innenseite oder auch durch heisses Leuchtöl (Koagulationsbad) auf der Aussenseite beheizt werden. Natürlich können auch andere Heizmittel angewendet werden. Versuche haben gezeigt, dass eine auf diese Weise hergestellte Faser   2-150/9 (z. B. 51o)   des Lösungsmittels und   2 - 15% (z. B. 5%)   andere flüchtige Verbindungen, hauptsächlich aromatische Kohlenwasserstoffe, aus dem Leuchtöl zurückhält.

   Die Faserfestigkeit ist abhängig von dem Molekulargewicht des benutzten Polyacrylnitrils und davon, um wieviel die Faser gestreckt worden ist. Wenn das auf viskosimetrischem Wege bestimmte Molekulargewicht des Polymers etwa 70000 beträgt und die Faser zwischen beheizten Walzen oder in dem Koagulationsleuchtöl um das Fünffache ihrer ursprünglichen Länge bei 1300C gestreckt worden ist, wird ihre Festigkeit nach dem Spinnen etwa 2,5 g/denier betragen. Die Faser wird auch plastische Eigenschaften, einen homogenen runden bis nierenförmigen Querschnitt und ausserdem eine Transparenz wie Nylon- oder Glasfasern haben. 



   Nachdem das Garn in Leuchtöl gesponnen und orientiert worden ist, sollen das restliche Lösungsmittel und die flüssigen Kohlenwasserstoffe entweder in einem Alkohol, in Heisswasser oder durch Dämpfe bei Temperaturen oberhalb   800C   (vorzugsweise beim Siedepunkt, d. h. 1000C bei Luftdruck) entfernt werden. Dies kann nicht rasch geschehen. Die   Innenteile   einer Faser zeigten Spuren von Lösungsmittel und Leuchtöl, selbst nach 15 Minuten langem Kochen. Derartige Spuren beeinflussen die mechanischen Eigenschaften des Garnes nicht, bedingen aber eine   ungleichmässige   Farbaufnahme. Nach einstündigem Sieden und Trocknen bleiben in der Faser keine Leuchtölspuren zurück. 



   Die Entfernung von Lösungsmittel und Koagulationsflüssigkeit aus der Faser steigert ihre Festigkeit von etwa 2, 5 g/denier auf etwa 3, 0 g/denier, und ihre Bruchdehnung beträgt dann 40%. Die anschliessende Trocknung der wasserbehandelten Faser ist von grosser Wichtigkeit für die Verbesserung ihrer Struktureigenschaften, die mit den Trocknungsbedingungen schwanken. Wenn die Faser bei einer Temperatur unter   1000C   oder vorzugsweise unter   900C   getrocknet wird, wird sie in der letzten Trocknungsstufe poröser und uneben, mehr oder weniger trübe und fähiger, Feuchtigkeit aufzunehmen. Wenn sie bei Tem- 

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 peraturen oberhalb 1000C oder vorzugsweise oberhalb 120 C getrocknet wird, was zweckmässig über einer grossen Metallfläche geschehen kann, wird die Faser durchsichtiger, glasiger und kompakter.

   Wenn die Faser vor dem Trocknen in einer   10%gen   wässerigen Salzlösung gekocht wird, wird sie selbst bei niedrigen Trockentemperaturen nicht trübe. 



   Ein besonderer Vorteil bei Benutzung von   Leucbtölkohlenwasserstoffen   der beschriebenen Art besteht darin, dass das Polymerlösungsmittel und das Koagulationsmittel leicht aus dem verbrauchten Koagulationsbad durch Kühlung abzutrennen sind, was zu einer Phasentrennung   in Polymerisierungsmittel   und Kohlenwasserstoff führt. Bei Zumischung einer geringen Menge eines dritten Bestandteiles, z. B. Wasser, wird die Phasentrennung erleichtert. Die abgetrennte Spinnlösungsmittelphase enthält jedoch in diesem Falle etwas Wasser und muss nochmals destilliert werden, während das Leuchtöl keiner Destillation bedarf, da es durch Lösungsmittelextraktion jedesmal, wenn es benutzt wird, raffiniert wird. 



   Die folgenden Beispiele erläutern bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens. 



   Beispiel 1 : Zwei verschiedene Copolymere wurden aus einer Mischung von 97 kg Acrylnitril, 3 kg Acrylsäure und 120 g Methylenbisacrylamid bzw. 95 kg Acrylnitril, 5 kg Methylacrylat, 60 g Tri-   acrylhydrotriazin in folgender Weise hergestellt. Die Monomermischung wurde vorsichtig während 3 Stunden in 400 l Wasser von 50 bis 550C gegossen, das 1 g Ammoniumpersulfat, 1, 5 g Natriumpyrosulfat und   1 g Natriumlaurylalkoholsulfat je Liter enthielt. Die Polymerisation wurde 4 Stunden fortgesetzt, dann wurde eine Ausbeute von 95 kg gefälltem und getrocknetem Polymer erhalten. Das Polymer hat ein Molekulargewicht von 60000 bis 65000 nach Staudinger. 



   Beispiel 2 : Eine   18'iige   Lösung in Dimethylformamid wurde aus Copolymeren nach Beispiel 1 zubereitet und ohne jede Vorwärmung durch eine 1000-Loch-Spinnvorrichtung mit einem Lochdurchmesser von 0, 15 mm, mit einer Geschwindigkeit von 250 cm je Minute ausgespritzt. Das Spinnorgan war am Boden eines senkrechten Rohres von 3 m Länge, mit Dampfmantel, angeordnet, durch das ein aromatenfreie Leuchtöl (Siedebereich   160-220 C)   bei einer Temperatur von 1300C von oben nach unten floss (Gegenstrom). Die Geschwindigkeit der Aufnahmehaspel oder-spule im oberen Teil des Rohres war 30 m je Minute.

   Hinter dieser Haspel oder Spule wurde die Faser in Leuchtöl von 1300C eingetaucht und die Faser auf das Fünffache ihrer   ursprünglichenLänge   durch Aufwickeln auf eine andere Spule mit der Umfangsgeschwindigkeit von 150 m je Minute gestreckt. Darauf liess man die Faser bei 1300C in Luft entspannen, dann wurde sie auf der Krempel in Stapelfasern geschnitten. Das Produkt wurde mit kochendem Wasser, das nichtionenaktive Seife enthielt, 30 Minuten bei PH 4 gewaschen, um 8% Dimethyl- 
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 war. Das Molekulargewicht des Polymers war 58000.

   Beim Faserspinnen dieser Lösung in derselben Weise wie im Beispiel 2 in Leuchtöl von 1300C mit   15ufo   Aromaten und einem Siedeintervall von 150 bis   210oC,   konnte keine höhere Spinngeschwindigkeit (Aufwickelgeschwindigkeit) als 3   m/min   ohne Fadenbruch durch den Leuchtölgegenstrom benutzt werden. Wenn aromatfreies Leuchtöl benutzt wurde, war überhaupt kein
Spinnbetrieb möglich. 



   Beispiel 5 : Eine Copolymeremulsion mit   30/0   Acrylsäure, die gemäss Beispiel 1 ohne Zusatz von
Methylenbisacrylamid zubereitet war, wurde mit 1 kg Aluminiumsulfat 30 Minuten bei   500C und PH6   behandelt. Das Copolymer zeigte nach dieser Behandlung einen Gehalt von 0, 04% Aluminium. Wenn ein derartiges Copolymer gemäss Beispiel 2 in Leuchtöl mit 50% Aromaten versponnen wurde, konnte eine
Aufwickelgeschwindigkeit von 50 m/min benutzt werden, oder wenn es fünfmal auf seine koagulierte
Lange gestreckt wurde, 250 m/min. Ähnliche Spinnwerte wurden bei der Behandlung mit Magnesiumsul- fat erhalten, jedoch war die Faser in diesem Fall stärker verfärbt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern, Folien   od. dgl.   aus vernetzten Copolymerisaten, welche wenigstens 85 Mol-% Acrylnitril und bis zu 15 Mol-% eines monofunktionellen, ungesättigten Monomers, beispielsweise Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylsäure, Acrylamid, Metha- crylnitril, Methacrylamid, von Estern oder andern Derivaten von Acrylsäure oder Methacrylsäure enthalten, wobei als Vernetzungsmittel eine polyfunktionelle vernetzende Verbindung verwendet ist, durch Ausfällung in langsam wirkenden Kohlenwasserstoff-Koagulationsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die polyfunktionelle, vernetzende Verbindung in einer Menge von 0, 001 bis 0, 3 Mol-% verwendet wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als polyfunktionelle, vernetzende Verbindung Divinylbenzol, Triacrylperhydrotriazin, Methylenbisacrylamid, Diallylphthalat, Diallylmaleat oder Äthylenacrylat verwendet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass als polyfunktionelle, vernetzende Verbindung eine mehrwertige Base, beispielsweise einer mehrwertigen Metallverbindung, ein Glykol oder eine mehrwertige Säure verwendet wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymerisat in einem Koagulationsbad ausgefällt wird, welches aus einem flüssigen aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoff oder vorzugsweise aus einer Mischung von aliphatischem und aromatischem oder hydroaromatischem Kohlenwasserstoff besteht.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Dimethylformamid oder Dimethylacetamid als Lösungsmittel für das vernetzte Copolymerisat als Koagulationsbad ein flüssiger Kohlenwasserstoff mit einem Gehalt von 50 bis 100 Mol-% an aliphatische Kohlenwasserstoff und einem Gehalt von 0 bis 5 Mol-% an aromatischem Kohlenwasserstoff verwendet wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Dimethylsulfoxyd oder Äthylenkarbonat als Lösungsmittel für das vernetzte Copolymerisat als Koagulationsbad ein flüssiger Kohlenwasserstoff mit einem Gehalt an 50 - 100 Mol-% aromatischem Kohlenwasserstoff und 0 - 60 Mol-% aliphatische Kohlenwasserstoff verwendet wird.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel für das vernetzte Copolymerisat und das Kohlenwasserstoff-Koagulationsmittel in dem verbrauchten Koagulationsbad durch Abkühlung und Phasentrennung voneinander getrennt und rückgewonnen werden, wobei die Phasentrennung vorzugsweise durch Zumischung einer geringen Menge eines dritten Bestandteiles, beispielsweise Wasser, durchgeführt wird.
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