CH301759A - Zur Herstellung von synthetischen Fasern geeignetes Produkt. - Google Patents

Zur Herstellung von synthetischen Fasern geeignetes Produkt.

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CH301759A
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Description


  Zur Herstellung von synthetischen Fasern geeignetes Produkt.    Die vorliegende Erfindung hat ein zur  Herstellung von synthetischen Fasern geeig  netes Produkt zum Gegenstand, das dadurch  gekennzeiehnet ist, dass es aus einem homoge  nen Gemisch eines zu mindestens 75 % aus  Acrylnitril aufgebauten Polymers und von  N.N'-Dimethyl-acetamid besteht.  



  Es ist bekannt, dass Polyacrylnitril und  gewisse Mischpolymere des Acrylnitrils ein  ausgezeichnetes Faserbildungsvermögen besit  zen. Die übliche Methode der Herstellung von  Fasern aus Acrylnitilpolymeren besteht  darin, das Polymer in einem Lösungsmittel  zu lösen und die Lösung anschliessend in ein  Nedium auszustossen, welches das Lösungsmit  tel aus der Lösung entfernt und das Polymer  in kontinuierlicher Form ausfällt. Es sind  zahlreiche Lösungsmittel bekannt, die die  Acrylnitrilpolymere zu lösen vermögen, bei  spielsweise N,N-Dimethyl-formamid, das oft  verwendet und gewöhnlich als das geeignetste  dieser Lösungsmittel betrachtet wurde. Es  wurde bisher allgemein angenommen, dass  höher molekulare N,N-Dimethylamide unge  eignet seien.  



  Es wurde nun überraschenderweise gefun  den, dass N,N-Dimethyl-acetamid ein unge  wöhnlich wirksames Lösungsmittel zum Lösen  der Acrylnitrilpolymere ist. Der niedrigere  Damppdruck des Acetamids ermöglicht eine  Einsparung infolge Verminderung der Ver  dampfungsverluste. Die Spinnlösung lässt sieh  leichter verspinnen, da höhere Temperaturen  angewendet werden können, als dies gewöhn    lieh der Fall ist, wenn     N,N-Dimethyl-form-          amid    das Lösungsmittel ist.

   Ausserdem ist das  N,N-Dimethyl-acetamid insofern geeigneter  als das N,N-Dimethyl-formamid, als der  Spinnprozess infolge der Möglichkeit, höhere  Konzentrationen des Polymers in der Spinn  lösung     zu    erzielen, und infolge des     geringeren     Preises des Lösungsmittels wirtschaftlicher  wird. Ferner hat auch die Möglichkeit, mit  höheren Ausstossgeschwindigkeiten zu arbei  ten, eine Verminderung der Gesamtherstel  lungskosten für die synthetischen Fasern zur  Folge.  



  Als Acrylnitrilpolymere eignen sieh z. B.  Polyacrylnitril und Mischpolymere des     Acryl-          nitrils    mit kleineren Mengen anderer     mono-          olefiniseher    Verbindungen, welche dem Poly  merisat eine erhöhte Plastizität verleihen, bei  spielsweise die llisehpohznere aus 95%     Acryl-          nitril    und 5 % einer oder mehrerer der fol  genden Verbindungen:

   Vinylacetat,     Vinyliden-          chlorid,    Dimethylfumarat und     Methylmetha-          erylat.    Sehr brauchbare Mischpolymere sind  die in     der    amerikanischen Patentanmeldung  Nr. 786153 (14. Nov. 1947, Reid G. Fordyce  und George E.Ham) beschriebenen Misch  polymere aus 75-97 % Acivlnitril, 2-18 %       lietliaxei-ylnitril        und        1.-l0        %,        Vinylacetat.     



  Wie bekannt, ist das     Molekulargewicht    de,,       Polymerisates    von grosser Wichtigkeit. Die       Polymerisate    besitzen     vorzugsweise    ein 10 000,  am besten 25 000     übersteigendes        Molekular-          gewicht.    Das     Molekulargewicht    kann durch  Messung .der Viskosität in     Lösungsmitteln         nach bekannten Methoden ermittelt werden.  Es ist ferner ratsam, Mischpolymere zu ver  wenden, die hinsichtlich der Zusammenset  zung und des Molekulargewichtes praktisch  homogen sind.

   Spinnlösungen, welche homo  gene Polymerisate enthalten, lassen sich in  besonders wirtschaftlicher Weise verspinnen,  indem das Spinnen infolge Verminderung  der Faserbrüche und, der Verstopfung der  Spinndüsen in kontinuierlicher, ununter  brochener     Arbeitsweise        durchgeführt    werden  kann.  



  Zur Herstellung der Lösungen geht man  am besten von fein zerteilten Polymerisaten  aus, wie sie z. B. bei der     Emulsionspolymeri-          sation    direkt anfallen. Es können aber auch  massive Polymere auf die gewünschte Teil  chengrösse zermahlen werden. Das fein zer  teilte Polymer kann in einer beliebigen Misch  vorrichtung, beispielsweise in einem Kneter  oder in einem Banbury-Mischer, mit dem     N,N-          Dimethyl-acetamid    vermischt werden. Im all  gemeinen ist es zweckmässig, auf eine Tem  peratur von 50-150  C zu erhitzen, um den  Lösungsvorgang zu beschleunigen. Um die  Bildung homogener Lösungen zu fördern, ist  es oft zweckmässig, die Gemische während  längerer Zeit zu erhitzen und in Bewegung  zu halten, beispielsweise durch Umwälzen.

    



  Die     Lösung    weist zweckmässig eine     mög-          lichst    hohe Konzentration an Polymer auf.  Die praktisch in Betracht fallende obere  Grenze der Konzentration ist abhängig vom  Molekulargewicht des Polymers und der Vis  kosität des Gemisches von Polymer und Lö  sungsmittel. Fasern mit optimalen physikali  schen Eigenschaften werden aus Polymere  mit bei über 25000 liegenden Molekularge  wichten enthaltenden Spinnlösungen erhal  ten. Bei Verwendung solcher Polymere kann  allerdings nur eine verhältnismässig kleine  Menge des Polymers im     N,N-Dimethyl-acet-          amid    gelöst werden, wenn die zulässigen Vis  kositätswerte nicht überschritten werden sol  len. Die Spinnlösung kann z. B. nur 5%  Polymer enthalten.

   Solche Konzentrationen       sind    allerdings unzweckmässig, da nachher  eine zu grosse Menge Lösungsmittel entfernt    werden muss und dadurch die Kosten für die  Rückgewinnung des Lösungsmittels erhöht,  die Spinngeschwindigkeit vermindert und die  für die Koagulation     erforderliche    Zeit ver  längert wird. Die Konzentration des     Poly-          mers    in der Spinnlösung wird zweckmässig  auf 8-20 % eingestellt. Von der Konzentra  tion des Polymers und der Viskosität der Lö  sung hangen bis zu einem gewissen Grad die  physikalischen Eigenschaften der Faser und  die Spinngeschwindigkeit ab.  



  Die Fasern können durch Ausstossen der  Polymerlösung durch eine einzige Öffnung  oder eine Spinndüse mit einer Mehrzahl von  Öffnungen in ein Medium, welches das     N,N-          Dimethyl-acetamid    entfernt, gesponnen wer  den. Das durch die Spinndüse hindurchge  hende Volumen der Losung' sollte konstant  sein, damit. eine Faser von gleichmässiger  Dicke erhalten wird. Es wird dies am besten  durch Verwendung einer Zahnradpumpe er  durch Verwendung einer Zahnradpumpe er  reicht, die derart ausgebildet ist, dass sie die  Lösung unbeeinflusst durch kleine Viskosi  tätsschwankungen und den veränderlichen  Widerstand, den die Spinndüse entgegensetzt,  in konstantem Strom abgibt.

   Es ist     zweek-          mässig,    die einer Vorfiltration unterworfene  L ösung durch ein oder mehrere zusätzliche  Filter hindurehzulassen, bevor sie durch die  Spinndüse getrieben wird, um die letzten  Spuren von Fremdmaterial und Teilchen von  unvollständig gelöstem Polymer zu beseitigen.  Die Lösung kann der Zahnradpumpe unter  Druck, der durch ein inertes Gas im Vorrats  behälter der Lösung erzeugt wird, zugeführt  werden. Der Vorratsbehälter kann, wenn  nötig erhitzt werden, um die Lösung für  ihren Durchgang durch die Leitunken genü  gend flüssig zu machen.

   Das Spinnen wird  am besten bei erhöhter Temperatur,     jedoeli          erlieblieli    unterhalb     cles    Siedepunktes des<B>Lö-</B>  sungsmittels     durchgeführt,        uni    den Betrieb       der        Apparatur    zu     erleichtern.     



  Das     Meditnii,    in     welelies    die     Lösttn-,    aus  gestossen wird und      -elches    das     l,östingsinittel     entfernt, kann entweder     flüssig    odergasför  mig sein. Beim     Nassspinnen    können Wasser,  Alkohol,     Salzlösungen    oder     andere    Flüssig-      keiten, die das N,N-Dimethyl-aeetamid lösen,  in welchen jedoch das Polymerisat unlöslieh  ist, verwendet werden. Wird eine Spinndüse  mit mehreren Öffnungen verwendet, so laufen  die verschiedenen Polymerstrahlen unter Bil  dung eines einzigen Fadens zusammen.

   Das  Spinnbad sollte genügend gross sein, um die  vollständige oder praktisch vollständige Ent  fernung des N,N-Dimethyl-aeetamides zu     er-          Es    tritt     häufig    der Fall ein, dass für die       angewendeten    Produktionsgeschwindigkeiten  Bäder erforderlich sind, die für industrielle  Verhältnisse zu lang sind. Unter diesen Um  ständen wird das Spinnen vorzugsweise in  einem gasförmigen Medium durchgeführt. Bei  dieser Arbeitsweise eignen sieh als Medium  Luft, Wasserdampf, Stickstoff oder andere  Gase oder Gasgemische, die bei den Spinn  temperaturen gegenüber der     Spi        nlösung     inert sind.

   Bei dieser Methode wird höhe  ren Temperaturen gearbeitet, wobei das     N,N-          Dimethyl-aeetamid    von der Oberfläehe der  Faser verdampft. Die Temperatur, der die  Fasern ausgesetzt werden, sollte den Siede  punkt des N,N - Dimethyl-acetamids nicht       überschreiten,    da sonst die Verdampfung im  Tunern     der    Faser die Bildung von Blasen be  wirkt, was unerwünscht isst. Die Faser kann  durch Konvektion durch das heisse, gasförmige  Medium oder durch Strahlung von den Wän  den des Behälters erhitzt werden. Im allge  meinen wirken Konvektion und Strahlung  kombiniert.

   Das Erhitzen durch     Strahlun-          ist    wirksamer und ermöglicht     Wandtempera-          fraren,    die erheblich höher liegen als der  Siedepunkt des N,N-Dimethyl-aeetamids.  Durch die Verdampfung des     N,N-Dimethyl-          acetamids    von der Oberfläche der Faser und  die Laufgesehwindigkeit der Faser wird ver  hindert, dass der Faden eine Temperatur     er-          hangt,    die den Siedepunkt des     N,N-Dimethyl-          acetamids    übersteigt.

   Das Trockenspinnen  eignet sich besonders für hohe Ausstossge  schwindigkeiten und besitzt den Vorteil, dass  die Kosten für die Rückgewinnung des Lö  sungsmittels geringer sind. In der Spinnkam  mer kann ein Vakuum erzeugt werden, um    die Verdampfung des verhältnismässig hoch  siedenden N,N-Dimethyl-acetamids zu be  schleunigen. Durch genaue Regulierung kann  die     Blasenbildung    im Innern der Faser je  nach Bedarf vermieden oder hervorgerufen  werden.  



  Wie im Fall der meisten synthetischen  Fasern, müssen die Polymere des Acrylnitrils,  die aus einer N,N-Dimethyl-acetamidlösung  gesponnen werden, durch Verstrecken gerich  tet werden, wenn man optimale physikalische  Eigenschaften erzielen will. Wein gewünscht,  kann dieses Verstrecken teilweise im Spinn  bad     ausgeführt    werden, indem die Faser mit.  einer Geschwindigkeit aus dem Bad gezogen  wird, die grösser ist als die Ausstossgeschwin  digkeit.  



  Die Verwendung von     N,N-Dimethyl-acet-          amid    ergibt ferner gegenüber der Verwen  dung von N,N-Dimethyl-formamid folgen  den Vorteil: Bei der Herstellung von Spinn  lösungen unter Verwendung von     N,N-Dime-          thyl-formamid    entstehen bekanntlich häufig  schwer lösliche Gele. Um diese Erscheinung  zu unterdrücken, werden das     Dimethyl-form-          amid    und das Polymer zuerst auf etwa 0  C  abgekühlt. und hierauf gemischt. Das     N,N-Di-          methyl-acetamid    kann hingegen ohne weiteres  bei Raumtemperatur dispergiert werden, wo  bei keine oder höchstens eine geringfügige  Gelbildung eintritt.

   Die Neigung der     N,N-Di-          methyl-formamidlösungen,    in Gele überzuge  hen, ist besonders stark, wenn sie in Berüh  rung mit Eisen und Kupferlegierungen ste  hengelassen werden. Diese Erscheinung tritt  bei Verwendung von     Dimethyl-acetamnd    prak  tisch nicht. auf. Bei Versuchen mit Kupfer  legierungen erfolgte     Gelierung    von     N,N-Di-          inethyl-forma.midlösungen    bei 20  C in 24  Stunden, wogegen     N,N-Dimethyl-acetamid-          lösungen    während 48 Stunden flüssig blieben.

           Beispiel:     Ein durch     Emulsionspalymerisat.ion    von       83%        Aery        lnitil,        11%        Methacrylnitril        und     7     %        Vinylacetat        hergestelltes        Mischpolymeri-          sat    wurde in     N,N-Dimethyl-acetamid        gelöst,

           indem gemischt und anschliessend unter     An-          wendung    von Wärme     gerührt    wurde, bis     eine     völlig homogene und durchsichtige Lösung  entstanden war. Diese Lösung, die     Gew.-          Prozente    des Misehpolymers enthielt, wurde  durch eine Spinndüse mit 10 Öffnungen von  0,127 mm Durchmesser in eine auf 70  C ge  haltene Lösung von 0,3 Gew.-Prozent eines  Natriumsalzes eines sulfonierten Alkylbenzols  in destilliertem Wasser ausgestossen. Die auf  diese Weise erhaltenen Fasern wurden ge  trocknet und anschliessend in einem Gly     eerin-          bad    bei 160 C um 600 % verstreckt.

   Die auf  diese Weise gerichtete Faser wies eine Zug  festigkeit von 4,6 g pro Denier auf.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Zur Herstellung von synthetischen Fasern geeignetes Produkt, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem homogenen Gemisch eines zu mindestens 75 % aus Acrylnitril aufgebau ten Polymers und von N,N-Dimethyl-acetamid besteht. UNTERANSPRÜCHE 1. Produkt nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Lösung eines Misehpolymerisates aus 95 % Acrylnitril und 5 o/o Vinylacetat besteht. ?. Produkt nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Lösung von Polyaerytnitril besteht..
CH301759D 1951-06-16 1951-06-16 Zur Herstellung von synthetischen Fasern geeignetes Produkt. CH301759A (de)

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