CH460243A - Verfahren zum Verstrecken von Polyacrylnitril-Filamenten - Google Patents

Description

      Verfahren    zum     Verstrecken    von     Polyacrylnitril-Filamenten       Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren zum     Verstrecken    von synthetischen     Filamenten     aus     Acrylnitril-Polymeren.     



  Die hier verwendete Bezeichnung      Filamente     be  zieht sich auf Mono- und     Multifilamente,    wie sie beim  Trocken- oder     Nassspinnen    erhalten werden, unabhän  gig von ihrer Verwendung oder eventuellen Umwand  lungen zu Stapelfasern.  



  Der Begriff      Acrylnitril-Polymere     umfasst Homo-,  Co- und     Pfropfpolymere    oder auch Mischungen davon,  die mindestens 80     Gew.-11/o        Acrylnitril    und bis zu 20       Gew.-%        eines        oder        mehrerer        äthylenisch        ungesättigter          copolymerisierbarer        Monomere    enthalten.  



  Es ist     bekannt,    dass     man        Filamente    aus syntheti  schen Polymeren zur     Verbesserung    ihrer physikalischen       und        mechanischen        Eigenschaften        bedeutend,        bis        1500%     oder mehr,     verstrecken    muss, wobei der     Verstreckungs-          grad    von den jeweiligen Eigenschaften des     Polymers,

       der     Ausgangsfilamente    oder den angestrebten Eigen  schaften der     Filamente    abhängt. Es ist auch bekannt,  dass bei so starken     Verstreckungen    die Geschwindig  keit der Spinnmaschine erhöht werden kann, was eine  bedeutende Reduktion der Kosten ergibt.  



  Ein solches     Verstrecken    kann in einem Arbeitsgang  vorgenommen werden, indem man eine Lösung eines       Acrylnitril-Polymers    in ein geeignetes     Koagulationsbad          extrudiert    und das erhaltene     Filament        gleichzeitig        ver-          streckt    und     anschliessend    jede Spur des Lösungsmittels  davon entfernt. Das     Verstrecken    kann     vorteilhafterwei-          se    in zwei oder mehr Arbeitsgängen bewerkstelligt wer  den.

   Gemäss diesem letzteren Verfahren wird das     Fila-          ment    koaguliert, gewaschen und anschliessend     ver-          streckt,    um die Moleküle des     Polymers    parallel zur       Filamentachse    zu orientieren, und     dann    getrocknet.  Erst dann wird das     Filament    entspannt und unter     er-          hitzung    einer plastischen     Nachverstreckung    unterwor  fen.

   Dessen ungeachtet wird im allgemeinen das Ver  fahren der zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Ver-         streckungen    bei verschiedenen Temperaturen, mit oder  ohne jeweilige Entspannung, dem Verfahren der einma  ligen     Verstreckung    bei hoher Temperatur vorgezogen,  da die Zahl der Fadenbrüche bei dem letzteren Ver  fahren grösser ist. Die Temperatur, auf welche das     Fi-          lament    erhitzt wird, muss so hoch sein, dass eine ge  nügende plastische Verformung möglich ist.

   Anderer  seits ist es notwendig, die Temperatur und die Ge  schwindigkeit, mit der das     Filament    durch die erhitzte  Zone     geführt    wird, so zu bemessen, dass keine wesent  liche Zersetzung des     Polymers    und keine nennenswerte  Verfärbung des     Filaments    auftreten kann.  



  Es ist bekannt, die     Verstreckung    durchzuführen, in  dem die     Filamente    zwischen zwei Rollenpaaren, die mit  verschiedenen Geschwindigkeiten rotieren, hindurchge  führt werden, wobei zwischen den Rollenpaaren eine  Heizvorrichtung angebracht ist. Die Heizvorrichtung  kann ein beheizter Stift, eine Heizplatte, ein beheizter  metallischer Stab mit einem Längsschlitz, ein mit elek  trischen Heizwiderständen beheizter Schlitz oder sonst  eine geeignete Einrichtung sein, oder die Zubringerrollen  können von innen her auf geeignete Weise beheizt sein  usw. Diese Heizvorrichtungen haben den Nachteil, dass  sie die     Multifilamente    nicht gut zu durchheizen vermö  gen.

   Es ist auch nicht möglich, die Temperatur des     Fila-          ments    genau zu messen. Deshalb gibt es im Falle eines       Multifilaments    von hohem     Titer    oft Reibungsbrüche.  



  Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein  Verfahren zum     Verstrecken    von synthetischen     Filamen-          ten    beliebigen     Titers    auf kontinuierliche oder diskonti  nuierliche Weise zu schaffen, bei welchem keine der  erwähnten Nachteile auftreten.  



       Erfindungsgemäss    wird dies dadurch erreicht, dass  das     Verstrecken    in einer Schmelze von mindestens ei  nem wasserlöslichen anorganischen     Salz    unter Bedin  gungen durchgeführt wird, die die     Filamente    plastisch  werden lassen, ohne jedoch deren Zersetzung oder Ver  färbung zu bewirken.      Es wird vorzugsweise eine Salzmischung     mit    einem       Schmelzpunkt    nicht über 160  C verwendet.

   Speziell  geeignet sind Mischungen von     Alkalimetallnitraten    und/  oder     -nitriten,    wie     Kalium-    und     Natrium-nitrit    und -Bi  trat und     Lithiumnitrat    und andere.  



  Der     hauptsächlichste    Vorteil dieses Verfahrens be  steht     darin,    dass nur kurze Zeiten notwendig sind, um  im     Filament    vor dem     Verstrecken    ein thermisches  Gleichgewicht zu     erreichen,    wodurch der ganze     Ver-          streckungsprozess    mit grosser Geschwindigkeit durch  geführt werden kann. Zusätzlich ist ein verbesserter  Wärmeübergang     möglich,    so dass alle     Filamente    einer  vollständigen und     gleichmässigen        Verstreckung    bei im  mer gleicher Temperatur unterworfen werden können.  



  Das beschriebene Verfahren bewirkt eine hohe  Gleichmässigkeit der     physikalisch-mechanischen    Eigen  schaften entlang und innerhalb von     Multifilamenten.     Die erzielten Eigenschaften sind daher um ein     Vielfa-          ches    besser als diejenigen von nicht     verstreckten        Fila-          menten.    Andere Vorteile sind die, dass die verwendeten  Salzbäder auf die damit in     Berührung    stehenden     Mate-          rialien    und auf das Polymer nicht korrosiv wirken;

   die  Salze können leicht durch blosses Waschen mit Wasser  von den     Filamenten        entfernt    werden.  



  Das     Verstrecken    kann     mehrfach    bei gleichbleiben  der oder     wechselnder    Temperatur wiederholt werden,  je nach gewünschtem     Titer    und je nach den sonstigen  endgültigen     Filamenteigenschaften,    die erzielt werden  sollen.  



  Das beschriebene     Verfahren    hat grosse Bedeutung  für die Herstellung von     Filamenten    feinen     Titers,    etwa  in der Grössenordnung von     1/z    den pro     Filament.    Solche       Titer    lassen sich beim blossen nassen oder trockenen  Verspinnen von     Polyacrylnitril    durch kein bisheriges       Verfahren    erzielen.  



       In    den     nachfolgendejn    Beispielen beziehen sich  Prozentangaben, wenn nichts anderes     angegeben    ist,  auf das Gewicht.         Vergleichsversuch            Eine        25%ige        Lösung        eines        Copolymers        aus        93%          Acrylnitril        und        7%        Vinylacetat        von        intrinsic        Viskosität       <RTI  

   ID="0002.0062">   (rl)    1,5     (dl/g)    in     Dimethylacetamid    wurde durch eine  Spinndüse mit 1000 Öffnungen von 0,075 mm Durch  messer in ein geeignetes     Koagulationsbad        extrudiert.     Das erhaltene     Filamentkabel    wurde mit einem Rollen  paar mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 6,5     m/min     gefasst,

   um ihm     unmittelbar    nach der Spinndüse im       Koagulationsbad        einen         Spinnverzug         von        85%        (Ver-          streckungsgrad    0,85) zu geben.

   Dieses     Filamentkabel     wurde in einem Heisswasserbad gleichzeitig gewaschen       und        um        weitere        554%        verstreckt,        indem        es        mit        einem     Rollenpaar mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 36       m/min    abgezogen wurde. Das     Filamentkabel    wurde  dann mit einer     Präparation    versehen und bei 130  C  getrocknet.

   Die     Einzelfilamente    dieses Kabels zeigten  die folgenden     Eigenschaften:     
EMI0002.0092     
  
    Titer <SEP> 2,2 <SEP> den
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 3,3 <SEP> g/den
<tb>  Knotenfestigkeit <SEP> 0,6 <SEP> g/den       Nach einer Dampfbehandlung im     Autoklaven    bei  3,6     at    zeigten die     Einzelfilamente    folgende Werte:

    
EMI0002.0096     
  
    Titer <SEP> 3 <SEP> den
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 2,5 <SEP> g/den
<tb>  Knotenfestigkeit <SEP> 2 <SEP> g/den
<tb>  Bruchdehnung <SEP> 36%       <I>Beispiel 1</I>  Ein     Filamentkabel    aus 1000     Einzelfilamenten    mit  einem     Gesamttiter    von 4500 den wurde wie im Ver  gleichsversuch beschrieben, jedoch mit einem      Spinn-          verzug         von        48%        (Verstreckungsgrad        0,48)        hergestellt     und durch Rollen mit einer Umfangsgeschwindigkeit  von 35     m/min    abgezogen.

   Die     Präparation    und Trock  nung     erfolgte    wie im Vergleichsversuch.  



       Darauf    wurde das     Filamentkabel    mittels einem Rol  lenpaar mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 70 m/  min in einer     Schmelze    von 160  C einer Mischung von       Kaliumnitrat    und     Natriumnitrit    im Verhältnis von 60:40       einer        weiteren        Verstreckung        um        200%        unterworfen.     



  Das     Filamentkabel    wurde dann mit Wasser gewa  schen, um die anhaftenden     Salze    zu     entfernen,    mit ei  ner     Präparation    versehen und getrocknet.  



  Die     Einzelfilamente    dieses Kabels zeigten die fol  genden Eigenschaften:  
EMI0002.0126     
  
    Titer <SEP> 2,25 <SEP> den
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 6,4 <SEP> g/den
<tb>  Knotenfestigkeit <SEP> 1,0 <SEP> g/den       Nach Dampfbehandlung im     Autoklaven    bei 3,5     at     zeigten die     Einzelfilamente    folgende Eigenschaften:

    
EMI0002.0130     
  
    Titer <SEP> 3 <SEP> den
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 4,4 <SEP> g/den
<tb>  Knotenfestigkeit <SEP> 3,5 <SEP> g/den
<tb>  Bruchdehnung <SEP> 40%       <I>Beispiel</I>     1I       Ein gleiches     Filamentkabel    wie in Beispiel I wurde  in einer     Schmelze    von 160  C aus     Kaliumnitrit    und       Natriumnitrat    im Verhältnis von 50:

  50 um weitere       300%        verstreckt        und        wie        in        Beispiel        I        beschrieben        fer-          tiggestellt.     



  Die     Einzelfilamente    dieses Kabels zeigten folgende       Eigenschaften:     
EMI0002.0148     
  
    Titer <SEP> 1,5 <SEP> den
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 7,6 <SEP> g/den
<tb>  Knotenfestigkeit <SEP> 1,1 <SEP> g/den       Nach Dampfbehandlung im     Autoklaven    bei 3,5     at     zeigten die     Einzelfilamente    folgende Eigenschaften:

    
EMI0002.0152     
  
    Titer <SEP> 2 <SEP> den
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 4,8 <SEP> g/den
<tb>  Knotenfestigkeit <SEP> 3,4 <SEP> g/den
<tb>  Bruchdehnung <SEP> 32%       <I>Beispiel</I>     III     Ein gleiches     Filamentkabel    wie in Beispiel I, wel  ches jedoch durch Abzug mit einem Rollenpaar mit  einer Umfangsgeschwindigkeit von 14     m/min    noch um           200%        verstreckt        worden        war,        und        einen        Gesamttiter     von<B>11000</B> den aufwies,

   wurde in einer     Schmelze    von  160  C aus Kalium- und     Natriumnitrat    und Natrium  nitrit im Verhältnis von 53:7:40 durch ein Rollenpaar  mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 70     m/min    um       weitere        500%        verstreckt.        Das        Filamentkabel        wurde     hierauf wie in Beispiel I beschrieben fertiggestellt.  



  Die     Einzelfilamente    dieses Kabels zeigten folgende  Eigenschaften:  
EMI0003.0018     
  
    Titer <SEP> 2,2 <SEP> den
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 6,5 <SEP> g/den
<tb>  Knotenfestigkeit <SEP> 0,9 <SEP> g/den       Nach Dampfbehandlung im     Autoklaven    bei 3,5     at     zeigten die     Einzelfilamente    folgende Eigenschaften:  
EMI0003.0022     
  
    Titer <SEP> 3 <SEP> den
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 4,3 <SEP> g/den
<tb>  Knotenfestigkeit <SEP> 3,0 <SEP> g/den
<tb>  Bruchdehnung <SEP> 41 <SEP> 0/0

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Verstrecken von synthetischen Fi- lamenten aus Acrylnitril-Polymeren, dadurch gekenn zeichnet, dass das Verstrecken in einer Schmelze von mindestens einem wasserlöslichen anorganischen Salz unter Bedingungen durchgeführt wird, die die Fila- mente plastisch werden lassen, ohne jedoch deren Zer setzung oder Verfärbung zu bewirken.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schmelze auf einer Temperatur von 140-200 C gehalten wird. 2. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schmelze aus einer binären Mi schung mit einem Schmelzpunkt nicht über 160 C be steht. 3.

   Verfahren gemäss Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die binäre Mischung aus Alkalime- tallnitraten oder -nitriten wie Kalium- und Natrium nitrat und -nitrit, oder aus Mischungen davon besteht. 4. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schmelze aus einer ternären Mi schung mit einem Schmelzpunkt nicht über 160 C besteht.

   5. Verfahren gemäss Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die ternäre Mischung Alkalimetall- nitrate oder -nitrite wie Kalium- und Natrium-nitrat und -nitrit oder Mischungen davon enthält. 6.

   Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass Filamente verstreckt werden, die durch Spinnen einer Lösung eines Acrylnitril-Polymers in ein Koagulierungsbad, Verstrecken in einem wässri- gen Bad bis auf 600% ihrer ursprünglichen Länge,

   Wa- schen und Trocknen erhalten wurden. 7. Verfahren gemäss Unteranspruch 1 und 6, da durch gekennzeichnet, dass die Filamente um 160- 600% verstreckt und nachher von Salz freigewaschen und getrocknet werden. B.

   Verfahren gemäss Unteranspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Filamente aus einem Acrylnitril- Copolymer aus mindestens 80 Gew.-% Acrylnitril und bis zu 20 Gew.-% mindestens eines anderen copolyme- risierbaren

   mono-olefinischen Monomers bestehen. 9. Verfahren gemäss Unteranspruch 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Copolymer aus 93 Gew.-% Acrylnitril und 7 Gew.-% Vinylacetat besteht.