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Verfahren zur Herstellung von Fasern aus acetonlöslichen
Copolymeren von Acrylonitril und Vinylidenchlorid
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von synthetischen Fasern und betrifft insbesondere die Herstellung von Fasern aus den Copolymeren von Acrylonitril und Vinylidenchlorid, welche in Aceton löslich sind. Die Erfindung ist für acetonlösliche binäre Copolymeren von Acrylonitril und Vinylidenchlorid sowie auch für acetonlösliche Copolymeren der beiden Komponenten mit kleinen Mengen, z. B. bis zu etwa 5 Gew.-%, anderer Monomere, z. B. Vinylpyridin oder Itaconsäure. anwendbar, welche zur Änderung der Färbeeigenschaften des Copolymer verwendet werden können.
Es wurden bereits Vorschläge zur Herstellung von acetonlöslichen Copolymeren von Acrylonitril und Vinylidenchlorid erstattet, siehe beispielsweise die brit. Patentschriften Nr. 643, 198 und Nr. 849, 029. Die Acetonlösungen der Copolymeren können nass oder trocken zu Fasern gesponnen werden, wie dies z. B. in der brit. Patentschrift Nr. 674, 323 beschrieben ist. Letztere Patentschrift beschreibt auch die Stufe) des Streckens der erhaltenen Fasern in durch Wärme erweichtem Zustand, beispielsweise in einem heissen Wasserbad oder in gesättigtem Wasserdampf : dem Verstrecken kann eine Behandlung, ähnlich einem "Schrumpfen", folgen, um die Schrumpfneigung der Fasern bei Erwärmung auf mässig hohe Temperaturen, etwa 60-10J C, zu verringern.
Eine weitere Art des Streckens von Acrylonitril-Vinylidenchlorid- Copolymerfasern ist in der brit. PatentschriftNr. 709, 995 beschrieben, gemäss welcher die Fasern bei einer TemperatuL über 1200C beispielsweise in Wasserdampf oder in heissem Wasser unter Druck verstreckt werden.
Erfindungsgemäss wurde nun gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die frisch gesponnenen Fasern in trockenem Zustand bei einer Temperatur im Bereich von 15 bis 400C um 75 bis 300% gestreckt und dann bei höherer Temperatur in an ich bekannter Weise, vorzugsweise in gesättigtem Wasserdampf bei höherem Druck nochmals einer Verqlreckung unterworfen werden. Die Streckung der Fasern bei einer 400C nicht übersteigenden Temperatur wird als"Kaltstreckung"bezeichnet. Im allgemeinen werden aus wirtschaftlichen Gronden die Fasern bei gewöhnlichen Temperaturen gestreckt.
Das Mass der Streckung oll mindestens i-ija, zweckmässig 100-300% betragen. In der Beschreibung ist das Mass der Streckung
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: alh das Perwerkstellige und die von der Spinndüse kommenden Fasern werden um die erste Streckwalze und dann um eine zweite Streckwalze herumgeführt, deren Umfangsgeschwindigkeit so gewählt ist, dass den Fasern das erforderliche Mass an Streckung erteilt wird. Es können aber auch andere bekannte Streckverfahren, z. B. unter Verwendung von Haspeln oder Walzen oder von Kombinationen von Streckwalzen und Haspeln, benutzt werden.
Wenn einmal die Fasern knapp nach ihrem Spritzen kaltgestreckt worden sind, werden sie vorzugsweise auf Spulen, entweder als gezwirnte oder ungezwirnte Garne zu weiterer Behandlung gesammelt, aber sie können auch in einem ununterbrochenen Arbeitsgang weiterbehandelt werden.
Die Kaltstreckung wird vorzugsweise an der Luft durchgeführt, doch kann diese auch in Wasser oder in andern, nichtlösenden Mitteln bei 15 bis 400C durchgeführt werden ; die Flüssigkeit kann dabei ein Textilschmiermittel enthalten.
Eine Wirkung des Kaltstreckens besteht darin, dass die Fasern weniger kautschukartig werden ; eine zweite Wirkung ist die, dass die Gefahr klebender Fäden im gewonnenen Garn erheblich oder zur Gänze beseitigt ist.
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Die nach dem Kaltstreckverfahren erzeugten Fasern sind jedoch zu allgemeiner Verwendung als Textilien nicht geeignet, und man unterzieht sie daher einer weiteren Streckbehandlung bei höherer Temperatur. Diese weitere Streckung soll zwischen 500 bis 2000So, vorzugsweise zwischen 700 und 1500% betragen. Geeignete höhere Temperaturen sind jene nicht unter 950C. Dieses Heissstrecken kann in heisser Luft, Wasserdampf oder heissem Wasser unter Druck ausgeführt werden, wie dies in den vorhin erwähnten brit. PatentschriftenNr. 674,323 und Nr. 709,995 beschrieben ist, und diesem Heissstrecken kann eine Nachbehandlung folgen, um das Schrumpfen der Fasern beim Erhitzen zu vermindern. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Heissstrecken bei Temperaturen über 1000C unter Verwendung von gesättigtem Wasserdampf beiüberatmosphärischem Druck, z.
B. 3,5 kg/cm2, als Erhitzungsmittel ausgeführt. Die Fasern, welche durch das nochmalige Strecken der kaltgestreckten Fasern in gesättigtem Wasserdampf bei überatmosphärischem Druck erhalten werden, sind gegen feuchte und trockene Wärme weitgehend schrumpffest und entsprechen sohin vielen Zwecken von Textilien. Im allgemeinen ziehen sich so gestreckte Fasern in kochendem Wasser oder in Luft von 1360C nur um wenige Prozent zusammen ; weiters wird auch eine ausgesprochene Verbesserung der Farbfestigkeit bei trockener Wärme erreicht.
Wenn gewünscht, kann eine weitere Beständigkeit durch ein Verfahren ähnlich einem "Schrumpfen" er- zielt werden, das durch Tauchen der Fasern in heisses oder kochendes Wasser, in offenen Wasserdampf oder in Wasserdampf unter Druck sowie auch in heisser Luft ausgeführt wird, wobei eine freie, natürliche Kontraktion der Fasern zugelassen wird. Beispielsweise können die Fasern nach dem Strecken in gesättigten Wasserdampf bei überatmosphärischem Druck unter ungehindeter Beweglichkeit durch ein Wasserbad, welches auf oder nahe seinen Siedepunkt (d. h. auf etwa 90 bis 100 C) erhitzt wurde. oder durch ein Rohr hindurchgeschickt werden, das gesättigten Wasserdampf bei atmosphärischem Druck enthält. Die gewonnenen Fasern zeigen bei späterem Tauchen in kochendes Wasser virtuell keine Zusammenziehung.
Beispiel l : Ein nach dem in der brit. PatentschriftNr. 849, 029 beschriebenen Verfahren herge- gestelltes Copolymer von Acrylonitril und Vinylidenchlorid mit einem Acrylonitrilgehalt von 51% und einer inhärenten Viskosität von 1,47 in Dimethylformamidlösung wurde in Aceton zu einer 22 Gew. -%igen Lösung gelöst. Diese Lösung wurde in einer Trockenspinneinrichtung trocken gesponnen und die entstandenen, den Spinnraum verlassenden Fäden wurden zwischen Streckwalzen um 100% kaltgestreckt und dann ungezwirnt auf einer Spule gesammelt. Die Geschwindigkeit hiebei war 40m/min und das Denier war 266.
Eine Prüfung des Garnes zeigte keine klebrigen Fäden. und das Garn konnte ohne Schwierigkeit selbst nach längerer Lagerung von der Spule abgezogen werden.
Das Garn wurde dann von der Spule abgezogen und unter Streckung kontinuierlich durch gesättigten
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und wurde schliesslich als gezwirntes Garn gewonnen. Das Garn wurde durch eine Platte mit einem feinen Loch hindurch in Wasser und durch eine zweite Öffnung vom Wasser in Wasserdampf eingeführt und aus dem Dampf durch eine dritte Öffnung abgezogen. Eine Streckwalze führte das Garn der Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 2m/min zu und eine zweite Streckwalze führte es mit 20m/min ab und verlieh auf diese Weise dem Garn eine 900% igue Streckung. Die Streckspannung war 2 g.
Das Denier des gewonnenen Garnes betrug 26, seine Reissfestigkeit war 4,35 g/den, seine Dehnbarkeit 10, 7% und seine Kontraktion bei Eintauchen in kochendes Wasser in der Dauer von 15 sec war 4, 6%. Das kaltgestreckte Garn hatte vor dem Heissstreckverfahren eine Reissfestigkeit von 1, 47 g/den, eine Dehnbarkeit von 53, 8% und eine Kontraktion in kochendem Wasser von 37%.
Das Garn wurde schliesslich kontinuierlich durch ein Bad aus kochendem Wasser unter freier Relaxation hindurchgeführt ; die Eintauchzeit war 11 sec. Die Reissfestigkeit war alsdann 3,40 g/den, seine Dehnbarkeit 13, 8% und seine Kontraktion in kochendem Wasser etwa 0, 5%. Das Garn zeigte bei Erhitzung in Luft auf 1360C in der Dauer einer Stunde keine Kontraktion.
Beispiel 2 : Ein Copolymer aus Acrylonitril und Vinylidenchlorid, gewonnen nach dem Verfahren der vorhin genannten britischen Patentschrift, enthielt 47 Gew. -0/0 Acrylonitril und besass eine inhärente Viskosität von 1, 73, gemessen in Dimethylformamid. Es wurde in Aceton zu einer 22 Gew.-% igen Lösung gelöst, sodann durch eine Düse mit 40 Lochungen, wie in Beispiel 1 trocken gesponnen, um Fasern zu gewinnen, welche bei gewöhnlichen Temperaturen zwischen einer Streckwalze und einer den Faden vorschiebenden Haspel um 1000/0 gestreckt und dann ohne Zwirnung auf Spulen gesammelt wurden. Das gewonnene Garn war ein solches von 900 Denier/40 Faden.
Das Garn wurde von der Spule durch eine Streckwalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 4m/min abgezogen und in gesättigtem Wasserdampf von 1, 4 kg/cml um 1150% durch eine zweite Streckwalze mit Umfangsgeschwindigkeit von 50m/min gestreckt. Das Garn wurde dannkontinuierlich mit 50m/min durch
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eine Atmosphäre von gesättigtem Wasserdampf von atmosphärischem Druck zu einer Streckwalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 47m/min geführt und schliesslich als gezwirntes Garn auf einer Ringzwirnmaschine gesammelt.
Das Garn hatte eine Reissfestigkeit von 4g/den und eine Dehnfähigkeit von 14%. Es war gegen trockene und feuchte Wärme abmessungsfest. Es wurde zu einem Gewebe verwebt, das sich nach den britischen Normen als entflammfest erwies. Muster des Gewebes blieben bei Kontakt mit einem Bügeleisen in der Dauer von 5 sec und einer Temperatur bis zu 2200C ungeschädigt.