Schwach gekräuselte, unveredelte Polyacrylnitrilfilamente, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung davon zur Herstellung von potentiell bauschbarem Stapelfasergarn
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf unveredelte Polyacrylnitrilfilamente mit 1,2-6 Kräuseln/cm, auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung und auf deren Verwendung zur Herstellung von potentiell bauschbaren Stapelfasergarnen mit verbesserten Pillingeigenschaften.
Verschiedene Tierfasern besitzen einen überlegen glatten Griff, welcher zur Hauptsache auf dem Fehlen von Knickstellen oder Kräuselung beruht. Solche Fasern sind auf die übliche Art schwer verarbeitbar, da die Faser/Faser-Bindekräfte fehlen, die in den Frühstadien der Stapelfaserverarbeitung, wie Krempeln, Kardieren und erstes Verstrecken, benötigt werden. Aus demselben Grund gehen solche Fasern aus damit hergestellten Textilmaterialien häufig in übermässigem Ausmass verloren. Darüber hinaus weisen die edelsten Fasern mit glattem Griff, wie Mohair und Kaschmir, natürliche Oberfläche-Modifizierungsmittel auf, welche die Faser weich machen, woraus sich ein etwas schlüpfriger Griff ergibt.
Aus dieser Kombination von Geradheit und Oberflächenmodifizierung erklärt sich der wesentliche Vorteil, den bestimmte Naturfasern gegenüber Kunstfasern auf kommerziell bedeutsamen Edelproduktmärkten trotz der praktischen Nachteile haben, die sich aus der geringen Faser/Faser-Bindekraft ergeben.
Fasern aus Acrylnitrilpolymeren sind wollartiger als die meisten anderen Kunstfasern. Sie bieten gegenüber der Wolle viele Vorteile, wie die Möglichkeit des Waschens ohne Schrumpfen, ihre lnsektenbeständigkeit und ihre leichte Anfärbbarkeit in leuchtenden und echten Farbtönen.
Die bisher in klassischen, gewirkten Pullovern eingesetzten Acrylnitrilfasern haben jedoch Kleidungsstücke ergeben, die aufgrund der Abscheuerwirkung beim Tragen an der Oberfläche durch Pilling verunstaltet werden. Mit Pilling werden hier kleine Faserbällchen oder -bäuschchen bezeichnet, die ziemlich fest an der Oberfläche des Kleidungsstücks festgehalten werden und dessen Aussehen schaden. Die Acrylnitrilpolymer-Fasern ermangeln auch des glatten, gleitenden Griffs verschiedener Naturfasern.
Man hat viele Versuche unternommen, das Pilling von Kunstfasern zu überwinden. Das Pilling lässt sich durch Hochdrehen der Garne herabsetzen, was aber wiederum die Bauschigkeit und Deckkraft stark vermindert und die ästhetischen Eigenschaften von Wirkwaren stark modifiziert. Versuche mit Gleit- wie auch Antigleit-Präparationen haben nur eine geringe Verbesserung gebracht. Jegliche so erreichte Verbesserung ist auch nur vorübergehend, da allgemein verfügbare Präparationen mit solchen Eigenschaften schon durch wenige Wasch- oder Chemischreinigungs-Behandlungen entfernt werden.
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, Fasern zu schaffen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweisen.
Erfindungsgemäss wird dies durch Filamente erreicht, welche eine Schrumpfungs-Anfangstemperatur (SA) von mindestens 145 "C, einen maximalen Schrumpfkraft-Faktor (mSF) von nicht mehr als 0,9 und einen Geradheits-Faktor (GF) nach spannungsloser Behandlung in siedendem Wasser und Trocknen von 0,7-1,5 aufweisen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Filamente zu schaffen, wobei frischgesponnene Poylacrylnitrilfilamente gewaschen, auf 120-450 /0 ihrer Länge im frischgesponnenen Zustand verstreckt und anschliessend unter Einwirkung plastifizierender Bedingungen während mindestens 0,5 Sekunden unter einer Belastung von mindestens 5 mg/den um 2-40 /o ihrer verstreckten Länge geschrumpft und danach mechanisch auf 1,2-6 Kräusel/cm gekräuselt werden.
Vorzugsweise werden die Filamente im beschriebenen Verfahren bei mindestens 20 "C unterhalb der Übergangstemperatur zweiter Ordnung des Polymers gekräuselt.
Unter dem hier verwendeten Begriff Polyacrylnitrilfilamente sind solche zu verstehen, die mindestens 85 Gew.-0/o polymerisiertes Acrylnitril im Polymer aufweisen.
Die Eigenschaften der beschriebenen Filamente werden wie folgt bestimmt:
1. Ungefähr 1 g der zu prüfenden Filamente werden auf eine Stapellänge von ungefähr 7,6 cm geschnitten und von Hand kardiert.
2. Man wägt genau 0,5 Stapelfasern ab.
3. Man gibt ungefähr 250 ml destilliertes Wasser in ein 400-ml-Becherglas und lässt die ausgewogene Faserprobe möglichst offen auf die Wasseroberfläche fallen. An diesem Punkt kann, besonders in Gegenwart eines hydrophoben Oberflächen-Modifizierungsmittels, ein Zusatz einiger Tropfen Netzmittel notwendig sein, um eine vollständige Benetzung der Probe zu sichern.
4. Das Becherglas wird mit einem Uhrglas bedeckt und 40 Minuten vollständig in ein Wasserdampfbad getaucht.
5. Man entnimmt das Becherglas aus dem Wasserdampfbad und lässt es auf mindestens 30 "C abkühlen.
6. Die Probe wird mit einem Glasstab aus dem Becherglas entnommen, ohne Veränderung ihrer Gestalt auf ein Papierhandtuch gelegt und trocknen gelassen.
7. Man wählt aus dem getrockneten Fasermaterial willkürlich 8 Faserklümpchen und legt sie auf eine schwarze Samtfläche und entnimmt aus jedem eine Faser.
8. Abdeckbandstücke werden auf eine solche Grösse zurechtgeschnitten, dass ihr Gewicht 2 mg/den beträgt (berechnet auf die zu prüfende Faser), und an jedem Ende aller acht gewählten Fasern wird ein solches Bandstück befestigt.
9. Eines der Bandstücke mit der daran klebenden Faser wird am einen Ende eines senkrecht stehenden Objektträgers befestigt. Man lässt die Faser unter dem Gewicht des zweiten Bandstückes frei hängen und klebt dieses Bandstück dann an den Objektträger. Auf die Faser wird ein Stück einer ebenen, flexiblen Folie mit in Abständen von 2,54 cm angebrachten Markierungen aufgebracht und die Faser unter dem Mikroskop mit Partialkreisen mit Radien von 6,35, 3,18, 1,59, 0,794, 0,397, 0,198, 0,099 und 0,05 mm (bezeichnet mit Kennzahlen 8-1) auf einem transparenten, dar überliegenden Massstab, verglichen.
10. Jede auf einem 2,54 cm Längsstück der Faserprobe festzustellende Kräuselung wird mit einem der Standardbögen auf dem darüberliegenden Massstab in Übereinstimmung gebracht und mit der Kennzahl bezeichnet.
11. Man errechnet die durchschnittliche Kräuselung jeder faser-Einzelprobe als Durchschnittswert von einer oder mehreren Kennzahlen, die den festgestellten Kräuselungen entsprechend ermittelt wurden; ferner wird die Zahl der bei jeder Probe festgestellten Kräusel aufgezeichnet.
12. Aus den durchschnittlichen Kräuselungen der 8 Fasern wird die durchschnittliche Kräuselung (R) der Gesamtprobe errechnet.
13. Aus der Anzahl Kräusel/2,54 cm Faser der 8 Fasern wird die durchschnittliche Kräuselfrequenz (f) der Gesamtprobe errechnet.
-. 14. Der Geradheitsfaktor GF wird nach der Formel
EMI2.1
errechnet.
Zur Bestimmung der Schrumpfungs-Anfangstemperatur SA befestigt man ein Faserbündel von etwa 100 den Gesamttiter zwischen den Klemmen eines lnstron -Prüfgerätes und lässt die Klemmen auseinanderlaufen, bis das Gerät eine Zugspannung von etwa 0,3 g anzeigt. Während die Klemmen in dieser Lage gehalten werden, erhöht man die Temperatur der das Faserbündel umgebenden Luft mit ungefähr 10 *C/min. Man zeichnet die Spannung und die Temperatur als Funktion der Zeit und ferner die Temperatur (t) gegen die Spannung auf. Auf der Kurve wird die Temperatur (T) festgehalten, bei welcher erstmalig eine zusätzliche Spannung eintritt.
Die Schrumpfungs-Anfangstemperatur (SA) wird dann wie folgt errechnet:
EMI2.2
Es ist weiter zu beobachten, dass die sich mit der Erhöhung der Temperatur entwickelnde Spannung ein Maximum erreicht, worauf eine weitere Temperaturerhöhung, wahrscheinlich aufgrund intermolekularer Umlagerungen, zu einer geringeren Spannung führt. Der Wert der Spannung beim Maximum dient zur Errechnung des maximalen Schrumpfkraftfaktors mSF, nach der Formel: mSF = Maximalspannung (g) 100.
Gesamttiter (den)
Die beschriebenen Filamente zeigen eine bemerkenswerte Beständigkeit gegen Kräuselbildung. Wenn man die Schrumpfung unter Einwirkung einer Haltekraft von mindestens 5, vorzugsweise 5-30 mg/den, und bei plastifizierend wirkenden Bedingungen, beispielsweise mittels beheizten Walzen, Heissluft, Wasserdampf oder unter Rückfluss mittels Dämpfen organischer Lösungsmittel ablaufen lässt, werden innere Spannungen vermindert oder beseitigt, und es ergibt sich eine gerade Faser. Selbst bei der mechanischen Kräuselung behalten die Fasern ihre Fähigkeit, diese Kräuselung bei einer folgenden Heiss/Nass-Behandlung zum grössten Teil oder vollständig aufzugeben. Die beschriebenen, entspannten Filamente zeigen ferner geringe Schrumpfbarkeit, vorzugsweise weniger als 5 /0.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die beschriebenen unveredelten Filamente, unter Ausnutzung ihrer einzigartigen Eigenschaft, bei einer Heiss/Nass Behandlung eine im wesentlichen gerade Gestalt anzunehmen, zur Herstellung von potentiell bauschbaren Stapelfasergarnen mit wesentlich verbesserten Pillingeigenschaften und glattem, gleitendem Griff,-wie er für verschiedene tierische Fasern typisch ist, zu verwenden.
Erfindungsgemäss wird dies erreicht, indem die Filamente zu Stapelfasern geschnitten, und diese mit mindestens 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des herzustellenden Garns, Stapelfasern von höherer potentieller Schrumpfbarkeit gemischt werden, und indem aus diesem Fasergemisch ein Stapelfasergarn gesponnen wird.
Die beschriebenen Filamente, und somit auch die daraus hergestellten Stapelfasern, weisen eine mechanische Anfangskräuselung auf. Dies ist bei textilen Verarbeitungen, wie Kardieren und Spinnen, von Wert. Wenn aber ein solche Stapelfasern enthaltendes Mischgarn Heiss/Nass-Behandlungen unterworfen wird, beispielsweise beim Färben, lagern sich die beschriebenen Stapelfasern von selbst als kräuselfreie Fasern vorwiegend an und nahe der Oberfläche des Garns an, das dann durch die Retraktion der stärker schrumpfenden Fasern gebauscht wird. Da sich die geraden Fasern an der Oberfläche des Garns anlagern, haben aus solchen Garnen hergestellte Textilmaterialien einen glatten, gleitenden Griff; und da die Fasern praktisch gerade sind, neigen sie beträchtlich weniger zu Verwicklungen und Pilling als gekräuselte Fasern.
Die höher schrumpfenden Fasern in der Mischung können jegliche hochfesten Fasern von verhältnismässig hoher Schrumpfbarkeit sein. Beispiele für brauchbare Fasern finden sich bei den Acryl- und Modacrylfasern, die nach dem Verstrecken nur teilentspannt oder so behandelt wurden, dass praktisch ihr gesamtes, während der Verstreckung entwickeltes Schrumpfvermögen, erhalten geblieben ist. Man kann andererseits auch ein vollständig entspanntes Filamentkabel auf dem Turbostapler , dem Pacific-Converter oder einer anderen Vorrichtung dieser Art, zu einem hochschrumpfenden Kardenband aus Stapelfasern verarbeiten und dieses ohne vorherige Entspannung mit den beschriebenen Stapelfasern mischen.
Besonders geeignet sind beispielsweise Fasern aus Copolymeren von Acrylnitril und Natriumstyrolsulfonat im Verhältnis von 94:6 bis 99:1; Copoly neren von Acrylnitril und einem Vinylpyridin; Terpolyme en von Acrylnitril, Methylacrylat und Natriumstyrolsulfo laut; Modacrylpolymere, die wesentlich mehr als 15 Gew.-0/o ichtionogene Modifizierungsmittel, wie Vinylacetat, Methy acrylat, Vinylidenchlorid, Styrol und andere vinylaktive, co volymerisierbare Monomere, oder ionogene Modifizierungsnittel, wie Natriumstyrolsulfonat oder ein Vinylpyridin, entalten; und Heterofasern, die so hergestellt werden und eine solche Zusammensetzung haben, dass sie beim Einwirken iner kochenden Waschflotte spontan kräuseln, können ebenfalls verwendet werden.
Das wesentliche Erfordernis besteht darin, dass die höherschrumpfende Faser in der Form, in der sie in der Mischung vorliegt, ein genügendes Schrumpfvermögen zur Erzeugung des gewünschten Bauschigkeitsgrades aufweist.
Der Anteil an höherschrumpfenden Fasern im Fasergemisch beträgt mindestens 25 Gew.-0/o und mit bis zu 50 Gew.- /0 erhält man besonders gute Ergebnisse.
Die höherschrumpfende Faser zeigt vorzugsweise eine Schrumpfbarkeit um mindestens 15 /0, wobei man sie zur Bestimmung der Schrumpfung während mindestens 15 Minuten spannungslos in siedendes Wasser taucht und dann trocknet. Bei Heterofasern beruht die Schrumpfung auf der Auswirkung der Verkürzung durch Kontraktion zuzüglich der Verkürzung, die sich durch die Entwicklung der für solche Fasern charakteristischen Spiralkräuselung ergibt.
Wie in den Beispielen erläutert, können die erwünschten Griffeigenschaften der Fasern, Garne und Textilmaterialien durch Verwendung von Weichmachern weiter verbessert werden. Das Aufbringen von Mitteln dieser Art, die durch Waschen oder Chemischreinigen verhältnismässig leicht entfernbar sind, ist bekannt. Vorzugsweise wählt man Weichmacher, welche während der textilen Verarbeitung der Fasern und während des Waschens und Chemischreinigens der aus den Fasern hergestellten Textilmaterialien nicht entfernt werden. Durch Kombination der beschriebenen, aussergewöhnlich geraden, an der Garnoberfläche liegenden Fasern, mit einem zweckentsprechenden, waschechten Weichmacher, der einen glatten, gleitenden Griff ergibt, kann eine sehr starke Annäherung an die Griffeigenschaften von Tierfasern erhalten werden.
Die beschriebenen Filamente bzw. Stapelfasern daraus können jeden beliebigen Querschnitt aufweisen, wie z. B.
den üblichen hantelförmigen, oder einen Rundquerschnitt mit feinen Einkerbungen, aber es hat sich gezeigt, dass durch trilobalen oder kleeblattförmigen Querschnitt eine zusätzliche Verbesserung ästhetischer Eigenschaften ermöglicht wird.
Der Begriff Elastizität ist hier im Sinne von Sprungelastizität zu verstehen.
In den nachstehenden Beispielen sind Prozent- und Teilangaben, soweit es sich nicht anders ergibt, auf das Gewicht bezogen.
Beispiel 1
1. Es wird ein Copolymer mit einem Gehalt von 96 0/0 Acrylnitril (AN) und 4 % Natriumstyrolsulfonat (SSS) hergestellt. Eine 270/obige Lösung dieses Copolymers in Dimethylformamid (DMF) wird, wie in der US-Patentschrift 2 615 198 beschrieben, trockengesponnen. Die anfallenden Filamente werden unter Verstreckung auf das 2,5fache ihrer ersponnenen Länge in Wasser von 95 "C gewaschen und dann durch eine überhitzten Wasserdampf von 130 "C enthaltende Kammer geführt, in welcher innert 3,75 Sekunden unter einer Belastung von 10 mg/den eine Schrumpfung um 33 %, unter Bildung eines Filamenttiters von 12 den, eintritt.
Im fortlaufenden Arbeitsgang wird ein Kabel dieser Filamente mit einem Gesamttiter von 470 000 den dann in einer Stauchkammer mechanisch auf 2 Kräusel/cm und einen Kräuselindex von 3,7 gekräuselt und danach mit einer Gleitpräparation des Handels behandelt und auf eine Stapellänge von 7,5-12,5 cm geschnitten. Die Stapelfasern werden bei 130 "C getrocknet und auf einer Kammgarn-Krempel zu einem Kardenband von 9,8 g/m verarbeitet.
Die erhaltene Faser (A) hat folgende Eigenschaften:
Geradheitsfaktor (GF) 0,82
Schrumpfungs-Anfangstemperatur (SA) 165 "C maximaler Schrumpfkraftfaktor (mSF) 0,3
In den gleichen Behandlungsstufen wie bei Faser A, jedoch unter Weglassung der Entspannungsstufe, wird eine Faser mit den folgenden Eigenschaften erhalten:
Geradheitsfaktor (GF) 0,58
Schrumpfungs-Anfangstemperatur (SA) 140 "C maximaler Schrumpfkraftfaktor (mSF) 1,3
2. In ähnlicher Weise werden Filamente aus einem Terpolymer aus 89,6 0/0 Acrylnitril, 5,7 0/0 Methylacrylat (MA) und 4,7 /o 2-Methyl-5-vinylpyridin gesponnen.
Man verstreckt die gewaschenen Filamente auf das Vierfache ihrer ersponnenen Länge, wobei Filamente von 3 den erhalten werden, kräuselt die Filamente anschliessend als Kabel in einer Stauchkammer, trocknet dann in einem Tunnelofen 15 Minuten bei 150 "C, verarbeitet das getrocknete Kabel auf dem Turbostapler unter Warmverstreckung bei 138 "C auf das 1,78fache, Abkühlung, Spannungszerreissen und mechanischer Kräuselung zur Bildung eines Kardenbandes von 8,3 g/m aus Stapelfasern (B).
Die Schrumpfung bei der vorstehend beschriebenen Abkoch-Behandlung beträgt von Faser A 1 /o und von Faser B 40 olo.
3. 10 Kardenbänder aus Faser A werden mit 5 Kardenbändern aus Faser B vereinigt und die vereinigten Bänder auf einem Hood-Doubler auf eine maximale Stapellänge von höchstens 15 cm reduziert. Vier der anfallenden Kardenbänder werden vereinigt und auf einer Stabstrecke zu einem Vorgarn verarbeitet und vier der so erhaltenen Vorgarne durch eine weitere Stabstrecke geführt und schliesslich zu einem 2fach-100-tex-Garn mit 2 Z-Drehungen/cm der Einzelgarne und 1 S-Drehung/cm des Gesamtgarns verspon nen und doubliert. Stränge dieses Garns werden bei Siede temperatur gefärbt, wobei man zur Färbung beider Faserar- ten sowohl Säure- als auch basischen Farbstoff verwendet.
Nach dem Trocknen wird dieses Garn auf einer Stoll
Wirkmaschine zu einem Pullover-Rippengewirk verarbeitet.
Durch das Färben bei Siedetemperatur kommt die Faser
B zum Schrumpfen und wandert zum Kern des Garns, wäh rend die Faser A an der Oberfläche gebauscht wird. Das ausgerüstete Gewirk ist elastisch und bauschig und hat einen glatten gleitenden Griff. Die Oberflächenfasern sind bei nur sehr geringer Kräuselung praktisch gerade. Die Prü fung auf Pillingbeständigkeit nach ASTM-Prüfnorm D-1375 ( ASTM-Standards , Ergänzung 1959, Teil 10, S. 173) ergibt eine Bewertung von 3,5. (Bei dieser Prüfung wird die Zahl der Pills je 6,45 cm2 bestimmt und das Aussehen des Prüfmu sters nach einer Skala von 1-5 bewertet, bei welcher 5 kein
Pilling und 1 starkes Pilling bedeutet; eine Bewertung von 3 oder besser gilt als zufriedenstellend.)
4.
Auf das Filamentkabel des vorliegenden Beispiels wird ein Oberflächen-Modifizierungsmittel wie folgt aufgebracht:
Man gibt 10 Teile 1000/0 Handelsepoxid zu 257 Teilen Was ser hinzu und rührt, bis die Auflösung bis auf eine leichte
Trübung vollständig ist, worauf 133 Teile eines 30zeigen Sili con-Handelsharzes (in wässriger Dispersion) eingerührt wer den. Diese Emulsion wird auf das gekräuselte 470 000 den Filamentkabel A aufgebracht, wobei die aufgebrachte Emulsionsmenge ungefähr 1 Teil Emulsion/10 Teile Kabel entspricht (so berechnet, dass auf der Faser 1 0/0 Silicon und 0,25 /O Epoxid verbleiben).
Das nasse Kabel wird dann auf Stapellänge von 7,5-12,5 cm geschnitten und durch 15 Minuten Erhitzen auf 130 "C zu Stapelfasern (A-M) getrocknet.
Textilmaterialien aus den oberflächenmodifizierten Fasern (A-M) sind solchen aus tierischen Edelfaserrr in den Griffeigenschaften noch stärker angenähert. Diese erwünschten, ästhetischen Eigenschaften erweisen sich bei mehrfachem Chemischreinigen und/oder Waschen als dauerhaft.
Beispiel 2
1. Es wird ein Copolymer hergestellt, das 96 0/0 Acrylnitril und 4 0/0 Natriumstyrolsulfonat enthält. Eine 270/oigeLQ sung dieses Copolymers in Dimethylformamid wird wie in Beispiel 1 versponnen. Man wäscht die erhaltenen Filamente unter Verstrecken auf das 1,8fache der ersponnenen Länge in Wasser von 95 "C, führt sie durch eine überhitzten Wasserdampf von 130 "C enthaltende Kammer, in der unter einer Belastung von 10 mg/den innert 1,04 Sekunden eine Schrumpfung um 28 /0, unter Bildung uines Filamenttiters von 3,5 den eintritt, kräuselt die Filamente anschliessend in Form eines Kabels mit einem Gesamttiter von 470 000 den wie in Beispiel 1, Teil 1,
in der Stauchkammer auf 3,4 Kräusel/cm und einen Kräuselindex von 4,8 und unterwirft sie der Oberflächenmodifizierung nach Teil 4 von Beispiel 1.
Das Kabel wird auf eine Stapellänge von 7,5-12,5 cm geschnitten, die Stapelfasern getrocknet und auf einer Kammgarnkrempel zu einem Kardenband von 9,8 g/m aus Stapelfasern (C-M) verarbeitet.
Eine ähnliche Faser wird mit der Abänderung hergestellt, dass die Schrumpfung unter Belastung wegfällt, und bei 130 "C getrocknet, wobei sich eine Schrumpfbarkeit von weniger als 4 /o ergibt. Fasereigenschaften:
Faser C-M Nichtgeschrumpfte Faser Geradheitsfaktor (GF) 099 0,60 Schrumpfungs-Anfangs- 145 "C 125 "C temperatur (SA) Maximaler Schrumpfkraftfaktor (mSF) 0,8 1,5
2. In ähnlicher Weise werden Filamente aus einem Copolymer aus 96 % Acrylnitril und 4 /o Natriumstyrolsulfonat gesponnen.
Man wäscht die Filamente und verstreckt sie auf das 2,3fache der ersponnenen Länge, wobei Filamente von 6 den anfallen, kräuselt die Filamente als Kabel in der Stauchkammer, unterwirft sie der Oberflächen-Modifizierung nach Beispiel 1, Teil 4, schneidet auf 7,5-12,5 cm Stapellänge, trocknet im Tunnelofen 15 Minuten bei 70-75 "C und verarbeitet die getrockneten Stapelfasern auf einer-Kammgarnkrempel zu einem Kardenband von 8,3 g/m aus Stapelfasern (D-M).
Die Faser C-M zeigt eine Schrumpfbarkeit um 1 0/0 und die Faser D-M eine solche um 27 /o und einen Geradheitsfaktor von 0,58.
3. Man vereinigt zehn Kardenbänder der Faser C-M mit 5 solchen der Faser D--M4-führt die vereinigten Bänder durch eine Stabstrecke, vereinigt vier der erhaltenen Kardenbänder und überführt sie auf einer Stabstrecke zu einem Kardenband, führt vier der dabei erhaltenen Bänder durch eine weitere Stabstrecke und verspinnt schliesslich zu einem Garn von 50 tex und 3 Z-Drehungen/cm. Das Garn wird auf jacquard-Wirkmaschine in einer lockeren Bindung (4 Maschinenreihen/cm) verarbeitet. Das Gewirk wird bei Siede temperatur stückgefärbt, wobei man zur Färbung beider
Faserarten basische Farbstoffe einsetzt.
Durch das Färben bei Siedetemperatur schrumpft die
Faser D-M und wandert zum Garnkern, während sich die
Faser C-M an der Garnoberfläche bauscht. Das ausgerü stete Gewirk ist elastisch und bauschig bei einem glatten, gleitenden Griff. Die Oberflächenfasern weisen nur eine sehr geringe Kräuselung auf. Die Prüfung auf Pillingbeständigkeit (ASTM-Prüfnorm D-1375) ergibt eine Bewertung von 3,0.
Ein weiteres in der gleichen Weise, jedoch unter Verwendung der Faser, die nicht unter Belastung geschrumpft wurde, anstelle der Faser C-M hergestelltes Gewirk, ist weniger elastisch und bauschig, hat einen weniger glattgleitenden Griff und kann bei der Prüfung auf Pillingbeständigkeit nur mit 2,0 gewertet werden.
Beispiel 3
1. Wie in Beispiel 2, Teil 1, werden Filamente mit der Ab änderung hergestellt, dass man die ersponnenen Filamente auf 2100/0 ihrer ersponnenen Länge verstreckt. Der Einzelfilamenttiter beträgt,danach 6 den, die Kräuselfrequenz 2,3/cm und der Kräuselindex 4,5. Die Schrumpfung unter Belastung erfolgt innert 1,8 Sekunden.
Dieses Produkt (Faser E) und eine ähnliche, nicht unter Belastung geschrumpfte Faser, haben folgende Eigenschaften:
Faser Nichtgeschrumpfte
E Faser Geradheitsfaktor (GF) 0,03 . 0,55 Schrumpfungs-Anfangs- 150 123 temperatur (SA)
Maximaler Schrumpfkraft- 0,6 2,4 faktor (mSF)
2. Entsprechend Beispiel 2, Teil 2 (Faser D.-M).
3. Wie in Beispiel 2, Teil 3, werden Kardenbänder vereinigt und wie in Beispiel 1, Teil 3 versponnen, verarbeitet und gefärbt, wobei jedoch nur basische Farbstoffe verwendet werden. Durch die Färbebehandlung schrumpft die Faser D-M und wandert zum Garnkern, während sich die Faser E an der Garnoberfläche bauscht. Das ausgerüstete Gewirk ist weich, bauschig und elastisch.
Beispiel 4
Die Herstellung von Polyacrylnitrilfasern, die von Natur aus gerade sind, d. h. bei normaler Nass- und Trockenbehandlung keine Kräuselung entwickeln, erfordert eine Lenkung der Faserspannung, Behandlungszeit und Plastifizierungsbe- dingungen bei der Schrumpfung unter Belastung. Die Zusammensetzung des zur Erzeugung der beschriebenen Filamente verwendeten Polymers beeinflusst die vorstehend zur Erzielung von Bauschgarn genannten Behandlungsbedingungen.
Alle in den folgenden Versuchen (vgl. Tabelle I) eingesetzten Fasern werden nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 unter Anwendung der genannten Polymere hergestellt. Vor der Schrumpfung unter Belastung werden die Filamente unter Verstrecken im genannten Verhältnis in Wasser von 95 "C gewaschen. Bezüglich des Verstreckens bedeutet der Begriff fach hier wie auch in der übrigen Beschreibung das Verstreckungsverhältnis; 3fach z. B. bedeutet, dass die Filamente auf 300 0/0 ihrer Länge im nichtverstreckten Zustand verstreckt werden.
Nach der Schrumpfung unter Belastung werden die Filamente in einer Stauchkammer schwach mechanisch gekräuselt, dann zu Stapelfasern ge schnitten und im Tunnelofen bei 130 "C getrocknet
Tabelle I Polymer Ver- Fila- Schrumpfungsbedingungen Fasereigenschaften strek- ment- Wasser- Bela- Zeit Schrump- Gerad- Schrump- maximaler kungs- titer dampf- stung fung heits- fungs-An- Schrumpf verhält- den temp. mg/den sek faktor fangstemp.
kraftfaktor nis C /o GF SA mSF AN/SSS96/4 3 12 102 5 300 0,109 AN/SSS96/4 3 12 102 10 300 1,37 AN/SSS 96/4 3 12 102 30 300 1,27 AN/SSS96/4 3 12 108 5 300 1,09 AN/SSS96/4 3 12 108 10 300 1,14 AN/SSS 96/4 3 12 108 30 300 1,27 AN/SSS96/4 3 12 130 5 300 23 1,09 AN/SSS96/4 3 12 130 10 300 18 1,23 AN/SSS96/4 3 12 130 30 300 17 0,88 AN/SSS 96/4 3 12 148 5 300 30 0,84 AN/SSS 96/4 3 12 148 10 300 28 0,84 AN/SSS96/4 3 12 148 30 300 12 0,40 AN/SSS96/4 2,5 12 130 10 1 0,82 165 0,3 AN/SSS 96/4 2,5 12 ohne - - 0,58 140 1,3 AN/SSS 96/4 2,1 6 130 10 1 0,71 153 0,7 AN/SSS
96/4 2,1 6 ohne - - 0,55 123 2,4 ANIMA/SSS 93,61610,4 2,5 12 130 10 1 0,58 140 1,2 ANIMAIMVP 1,8 12 130 15 3,75 18 0,92 170 0,3 89,615,7/4,7 1,8 12 110 5 1,83 21 0,59 135 0,3 *) AN = Acrylnitril MA = Methylacrylat SSS = Natriumstyrolsulfonat MVP= Methylvinylpyridin Beispiel 5
Wie mit den ersten Terpolymeren in Beispiel 4 erläutert, sprechen einige Polyacrylnitrilfilamente mit geringem Gehalt an gebundenem, hydrophilem Monomer auf die dort angewandten, begrenzten Wasserdampf-Schrumpfungsbehandlungen nicht an. Als geeignetes Verfahren zur Schrumpfung solcher Filamente hat sich die Anwendung von Dämpfen eines Gemisches von Wasser und eines Lösungsmittels für das Polymer ergeben.
Die Filamente für die Prüfungen (Tabelle II) werden wie in Beispiel I gesponnen und jeweils auf das 2,5fache ihrer ersponnenen Länge verstreckt. Kabel mit einem Gesamttiter von etwa 1000 den werden durch Anhängen von Gewichten gespannt und dann während 5 Sekunden den Dämpfen eines siedenden, gleichteiligen Gemischs von Dimethylformamid und Wasser oder von 80 T Dimethylformamid und 20 T Wasser ausgesetzt. Man schneidet die behandelten Filamentbündel auf Stapellängen von etwa 1,2 cm und trocknet bei 130 "C. Die getrockneten Stapelfasern werden auf den Geradheitsfaktor geprüft; Ergebnisse siehe Tabelle II. Wie die Tabellenwerte zeigen, reicht eine Belastung von 1 mg/den nicht in allen Fällen aus, um die Faser gerade zu halten.
Tabelle II Polymer Belastung beim Geradheitsfaktor
Schrumpfen ohne Schrumpfung nach 5 Sekunden Einwirkung des Dampfes über siedendem mg/den unter Belastung DimethylformamidlWasser DimethylformamidlWasser
50/50 80/20 Polyacrylnitril 0,56 (AN 1000/0) 1 0,65 0,56
7 0,85 1,03
15 0,79 0,88
30 0,76 0,79 ANIMA/SSS 0,49 (93,6/6,0/0,4) 1 0,61 0,62*
7 0,76 0,82
15 0,82 0,77** *) Schrumpfungs-Anfangstemperatur 120 "C Maximaler Schrumpfkraftfaktor 0,5 **) Schrumpfungs-Anfangstemperatur 145 "C Maximaler-Schrumpfkraftfaktor 0,3 Beispiel 6
Zur Erläuterung des Einflusses des hochschrumpfenden Faseranteils auf die ästhetischen und Griffeigenschaften von Textilmaterialien wird die Faser C-M von Beispiel 2, Teil 1, zum Vergleich in zwei Mischungen eingesetzt.
Man mischt diese Faser mit einer Faser mit einem Einzelfilamenttiter von 6 den, die im übrigen der Faser mit einem Einzelfilamenttiter von 3 den von Beispiel 1, Teil 2, entspricht, und stellt aus dieser Fasermischung wie in Beispiel 2, Teil 3, ein Gewirk her. Das Gewirk hat zu Anfang einen erwünschten weichen und gleitenden Griff, der aber nach kurzzeitigem Tragen (25 h) wieder verschwunden ist. Die Überlegenheit der hochschrumpfenden Faser von Beispiel 2 ergibt sich daraus, dass das Gewirk jenes Beispiels seine attraktiven ästhetischen Eigenschaften in Trage-Zeiträumen von bis zu 350 h nicht verliert.
Bei den schwachgedrehten, bauschigen Garnen, mit denen die Gewirke von Beispiel 2 und das obige Gewirk hergestellt werden, arbeitet sich während des Tragens ein Teil der Enden der geschrumpften Kernfasern zur Gewirkoberfläche vor. Diese Kernfaserenden haben eine Verdünnung der geraden Oberflächenfasern zur Folge. Wenn die Kernfasern selbst verhältnismässig gerade, insbesondere wenn sie auch oberflächenmodifiziert worden sind, ändert sich der Griff wenig; wenn dagegen die Kernfasern nicht gerade sind, tritt bei ihrem Vordringen zur Oberfläche eine rasche Veränderung des Griffs ein.
Messungen des Geradheitsfaktors GF ergeben bei der Faser, die der Faser B von Beispiel 1 entspricht, aber einen Titer von 6 den hat, 0,43 und bei der Faser, die der Faser D-M von Beispiel 2 entspricht, jedoch einen Titer von 6 den hat, 0,58.
Beispiel 7
1. Man spinnt aus einem Terpolymer aus 89,6 0/0 Acrylnitril, 5,7 0/0 Methylacrylat und 4,7 /O 2-Methyl-5-vinylpyridin Filamente, wäscht und verstreckt diese auf das 1,8fache der ersponnenen Länge, führt sie durch eine überhitzten Wasserdampf von 130 "C enthaltende Kammer, wobei innert 3,75 Sekunden unter einer Belastung von 15 mg/den eine Schrumpfung um 18 0/0 unter Bildung eines Filamenttiters von 12 den eintritt, kräuselt das 470 000 den Filatmentkabel dann in einer Stauchkammer.
schneidet hierauf auf Stapellänge 7,5-12,5 cm und trocknet bei 130 "C. Die so erhaltene Stapelfaser (F) hat einen Geradheitsfaktor von 0,92, eine Schrumpfungs-Anfangstemperatur von 170 0C und einen maximalen Schrumpfkraftfaktor von 0,3.
In weiteren Versuchen werden weitere Fasern bei anderen Zeit-, Temperatur- und Belastungsbedingungen hergestellt, wobei die Bedingungen und sich ergebenden Fasereigenschaften in der Tabelle III zusammengestellt sind.
Tabelle III Zeit Temp. Bela- Schrump- Gerad- Schrumpfungs- Maximaler sek C stung fung heits- Anfangs- Schrumpfen mg/den /o faktor temperatur kraft
GF SA faktor mSF 3,75 110 5 13,9 0,65 3,75 110 15 13,1 0,65 3,75 130 5 20,3 0,71 1,83 110 5 13,1 0,59 135 0,3 1,83 110 15 11,9 0,59 1,83 130 5 22,7 0,71 1,83 130 15 24,9 0,73 2,5 120 10 23,6 0,68 Keine Schrumpfung unter 0,49 Belastung
2. Andere Filamente werden in ähnlicher Weise aus einem Terpolymer aus 93,6 0/0 Acrylnitril, 6,0 0/0 Methylacry lat und 0,4 0/0 Natriumstyrolsulfonat hergestellt.
Man ver streckt die gewaschenen Filamente auf das 4,5fache ihrer er sponnenen Länge, wobei Filamente von 3 den erhalten wer den, kräuselt in der Stauchkammer, trocknet im Tunnelofen
15 Minuten bei 130 "C, verarbeitet das getrocknete Kabel auf dem Turbostapler unter Warmverstreckung bei 132 "C auf das 1,58fache, Abkühlung, Spannungszerreissen und leich ter mechanischer Kräuselung zu einem Kardenband von 8,3 g/m aus Stapelfasern (G) einer potentiellen Schrumpfung in siedendem Wasser von 30 %.
3. Kardenbänder aus Faser F und G werden getrennt in drei Stufen auf der Stabstrecke verzogen, wobei man beim letzten Durchgang die Bandgewichte so einstellt, dass das
Kardenband aus Faser F ein Gewicht von 0,83 g/m und dasjenige aus Faser G ein Gewicht von 0,35 g/m hat. Diese bei den Kardenbänder werden unter Zuführung zur Spinnma schine vereinigt und zu einem 100-tex-Kammgarn mit 2
Z-Drehungen/cm verarbeitet. Zwei solche Garne werden mit
1 S-Drehung/cm gefacht. Das erhaltene, gefachte Garne wird bei Siedetemperatur im Strang gefärbt, wobei man sowohl Säure- als auch basischen Farbstoff einsetzt, um beide
Faserarten zu färben. Nach dem Trocknen wird das Garn auf einer Stoll -Wirkmaschine in einer lockeren Effektbindung verarbeitet.
Als Folge der Strangfärbung bei Siedetemperatur schrumpft Faser G und wandert zum Garnkern, während sich Faser F bauscht und auf der Garnoberfläche Schlingen bildet. Das ausgerüstete Gewirk ist bauschig und elastisch und hat einen glatten gleitenden Griff.
Beispiel 8
Man spinnt Filamente aus einem Copolymer von 96 0/0 Acrylnitril und 4 /o Natriumstyrolsulfonat, vereinigt die Filamente zu einem Kabel von etwa 10 000 den und führt das Kabel durch eine Reihe von Tanks, die Wasser von 95-98 "C enthalten. Während des Durchlaufs durch die ersten sieben Tanks wird das Kabel auf einen Lösungsmittelgehalt von unter 5 % gewaschen und auf 250 0/0 seiner ersponnenen Länge verstreckt und während des Durchlaufs durch die beiden letzten Tanks und eine angeschlossene Wasserdampfkammer von 100-105 "C sich um verschiedene Beträge zwischen etwa 3 und 22 0/0 seiner Länge im verstreckten Zustand schrumpfen gelassen.
Die Belastung des Kabels liegt bei diesen Bedingungen im Bereich von 10-15 mg/den (Erfahrungswert). Anschliessend kräuselt man das Kabel in einer Stauchkammer, schneidet auf Stapellänge von 7,5-12,5 cm und trocknet bei 130 C. Die anfallenden Stapelfasern, die einen Geradheitsfaktor zwischen 0,82 und 1,05 aufweisen, werden im Verhältnis von 70:30 mit der Faser B von Beispiel 1 gemischt und wie in Teil 3 von Beispiel 1 zu Gewirken verarbeitet. Die Gewirke haben erwünschte Bauschigkeits-, Elastizitäts- und ästhetische Eigenschaften und einen glatten gleitenden Griff.
Beispiel 9
Man spinnt Filamente aus einem Copolymer von 96 /o Acrylnitril und 4 % Natriumstyrolsulfonat, verstreckt die gewaschenen Filamente auf das 1,5fache ihrer ersponnenen Länge und unterteilt die nassen, verstreckten Filamente in drei Teile. Ein Teil wird unter einer Belastung von 10 mg/den durch eine Kammer geführt, die überhitzten Wasserdampf von 130 "C enthält, wobei eine Schrumpfung von 27 0/0 eintritt.
Der zweite Teil wird durch eine Vorrichtung geführt, die sich aus einem Satz Dosier-Zuführwalzen, sechs geschwindigk4itsregelbaren, beheizten Walzen und einer Aufspulvorrichtung zusammensetzt, wobei man nach Einstellung der Walzentemperatur auf 175 "C die Geschwindigkeiten so einstellt, dass eine Schrumpfung unter der eingestellten Belastung um 26 /o eintritt. Der dritte Teil wird keiner Schrumpfung im belasteten Zustand unterworfen. Alle 3 Teile werden in einer Stauchkammer schwach gekräuselt, auf Stapellänge von etwa 10 cm geschnitten und bei 130 "C getrocknet.
Die Stapelfasern haben folgende Geradheitsfaktoren:
GF ohne Schrumpfung 0,62 Wasserdampf-Schrumpfung 0,94 Schrumpfung auf beheizten Walzen 0,79
Wie in Teil 3 von Beispiel 1 werden aus diesen Fasern im Gemisch mit der hochschrumpfenden Faser von Beispiel 1 Gewirke hergestellt. Die Gewirke, die mit den im Wasserdampf oder auf den beheizten Walzen geschrumpften Fasern erhalten werden, sind glatter und gleitender und haben eine bessere Bauschigkeit und Elastizität als das mit der im unbelasteten Zustand geschrumpften Faser hergestellte Gewirk.
Beispiel 10
1. Nach der in der US-Patentschrift 3 038 236 beschriebenen Arbeitsweise werden Heterofilamente unter Verwendung von (I) 100 0/0 Polyacrylnitril, (I1) einem Copolymer aus 96 0/0 Acrylnitril und 4 /0 Natriumstyrolsulfonat gesponnen.
Man spinnt die beiden Polymermassen zusammen Seite an Seite in etwa gleichen Gewichtsanteilen zu Heterofilamenten, wäscht diese unter Verstreckung auf das 4fache ihrer ersponnenen Länge in heissem Wasser und trocknet.
Das getrocknete Kabel (Einzelfilamenttiter 6 den, Gesamttiter 470 000 den) wird auf dem Turbostapler auf das 2,12fache seiner Länge im verstreckten Zustand warmverstreckt. Die so erhaltene Stapelfaser (H) schrumpft beim spannungslosen Eintauchen in siedendes Wasser um 20 /o.
2. Entsprechend Beispiel 2, Teil 1.
3. Man vereinigt ein Kardenband der Faser H und ein solches der Faser C-M und führt das doublierte Band zur Mischung und zum Zerreissen auf eine Stapellänge unter 15 cm durch den Hood-Doubler . Das anfallende Kardenband aus 60 T Faser C-M und 40 T Faser H wird mit gleichen
Kardenbändern vereinigt und durch vine Stabstrecke geführt. Man vereinigt dann erneut vier der erhaltenen Kardenbänder, führt sie durch die Stabstrecke und verspinnt schliesslich zu 30-tex-Garnen mit 4,4 Z-Drehungen/cm, facht zwei solche Garne mit 1,9 S-Drehungen/cm und wirkt auf einer 21 Gauge Cottonmaschine ein Gewirk. Das ausgerüstete Gewirk hat ein Flächengewicht von 234 g/m2 und weist 25 Maschinenreihen x 17 Stäbchenreihen auf.
Die Pillingbeständigkeit dieses Gewirks beträgt nach
ASTM-Prüfnorm D-1375 4,6. Das Gewirk hat einen gefälligen, glatten, gleitenden Griff.
Beispiel 11
Nach der Arbeitsweise von Beispiel 10 werden Heterofilamente aus (I) 100 0/0 Polyacrylnitril und (II) einem Copolymer aus 94,45 0/0 Acrylnitril und 5,55 0/0 Natriumstyrolsulfonat gesponnen.
Man spinnt die beiden Polymermassen zusammen Seite an Seite im Verhältnis von etwa 3 T I zu 1 T II zu Heterofilamenten, die man in heissem Wasser wäscht, auf das 2,1fache ihrer ersponnenen Länge verstreckt, auf Stapellänge 7,5-12,5 cm schneidet und bei 140 "C trocknet. Weitere der ersponnenen Heterofilamente werden gleich verarbeitet, jedoch auf das 2,5fache ihrer ersponnenen Länge verstreckt. In allen Fällen beträgt der Filamenttiter 3 den.
Ein Teil der Filamente wird nach dem Verstrecken durch eine Kammer geführt, die überhitzten Wasserdampf von 130 "C enthält, wobei man eine gelenkte Schrumpfung von 25 % eintreten lässt.
Diese Variationen beim Verstrecken und beim Wasserdampf-Schrumpfen im belasteten Zustand führen zu Heterofilamenten, die nach spannungslosem Eintauchen in siedendes Wasser verschiedene Kräuselfrequenz- und Kräuselindex Werte ergeben.
Die Kräuselfrequenz bedeutet die Anzahl Kräusel/cm (K/cm). Der-Kräuselindex (Kl) ist wie folgt definiert:
Faserlänge im aus- Faserlänge im ent .. . gestreckten Zustand- spannten Zustand Kräuselindex = gestreckten Zustand - spannten Zustand
Faserlänge im ausgestreckten Zustand 100
Man stellt Mischungen dieser Hetero-Stapelfasern mit der Faser C-M von Beispiel 2 mit einem Heterofaser-Gehalt von 30 0/0 her und verarbeitet diese wie in Beispiel 2 zu 60-tex-Garnen mit 2,8 Z-Drehungen/cm, die wiederum auf einer Wildman -Wirkmaschine mit 6 Maschinenreihen/cm verarbeitet werden. Die erhaltenen Gewirke werden bei Siedetemperatur unter Verwendung von basischen Farbstoffen stückgefärbt. Durch die Färbebehandlung entwickeln die Heterofasern eine Kräuselung, die eine ähnliche Auswirkung wie die Schrumpfung in den Mischgarnen hat.
Die ausgerüsteten Gewirke werden von einem Prüfergremium verglichen und auf Weichheit und Elastizität bewertet (Ergebnisse siehe Tabelle IV). Alle Prüfmuster haben ein Flächengewicht von 217-234 g/m2.
Tabelle IV Fasern in der Mischung Heterofaser-Herstellungsvariable Gewirk-Bewertungen
Spinnge- Verstrek- Wasserdampf- Weichheit *) Elastizität **) schwindigkeit kungsver- schrumpfung m/min hältnis im belasteten
Zustand 70/30 Faser D-M Beisp. 2/Heterofaser 366 2,1 keine 5 4 K/cm = 4,8, Kl = 14 70/30 Faser C-M Beispiel 2/Heterofaser 275 2,1 25 0/0 bei 130 0C 5 3 K/cm = 3,2, Kl = 8 70/30 Faser C-M Beispiel 2/Heterofaser 412 2,5 keine 2 5 K/cm = 6,8, Kl = 19 Fasermischung von Beispiel 2 - - 5 0 *) Bezugswerte: Weichheit von Wolle = 0, von Kaschmir = 4 **) Bezugswerte:
Elastizität von Wolle = 5, Kaschmir = 2, Baumwolle = 0 Beispiel 12
Aus Lösungen von Acrylnitril-Copolymeren in Dimethylformamid werden Filamente ersponnen, deren Querschnittsform etwa einem flachgedrückten Schlauch mit einem Verhältnis von Breite zu Dicke von etwa 3:1 entspricht. Diese Filamente weisen eine bevorzugte Biegeebene auf und zeigen daher nicht die Steifheit und Elastizität von Filamenten mit mehr symmetrischen Querschnittsformen.
Zur Erzielung von Filamenten verbesserter Steifheit und Elastizität werden Spinndüsen hergestellt, die für jedes Filament eine Gruppe von vier feinen Bohrungen aufweisen, wovon eine mittig und die anderen drei in gleichen Abständen und symmetrisch um diese herum angeordnet sind.
Dabei werden Spinndüsen mit verschiedenen Durchmessern der Einzelbohrungen, verschiedenem Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Bohrungen und verschiedenen Abständen der Bohrungen hergestellt. Mit diesen Spinndüsen werden Filamente aus einer 27zeigen Lösung eines Copolymers aus 96 0/0 Acrylnitril und 4 /0 Natriumstyrolsulfonat mit intrinsic Viskosität 1,5 in Dimethylformamid hergestellt, wobei man die Spinnbedingungen variiert und die Zahl der Filamente ermittelt, die in trilobaler Querschnittsform durch Zusammenfliessen der vier Einzelströme jeder Gruppe von Bohrungen erhalten werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle V angeführt.
Tabelle V Spinndüse 30 Bohrungsgruppen Prozentsatz an trilobalen Filamenten bei Spinnbedingung,en-) Bezeichnung Durch- Ab- Länge/Durch messer stand messer-Ver mm mm hältnis der Lösungstemperatur. "C 80 80 90 90 100 100 der Bohrungen Bohrung Inertes Sauggas,kg/h 17 23 17 23 17 23 a 0,102 0,51 2/1 26 73 97 90 47 62 b 0,102 0,38 2/1 53 70 90 73 33 17 c 0,076 0,51 2/1 60 90 90 80 97 33 d 0,076 0,38 2/1 20 60 83 67 50 57 e 0,102 0,51 4/1 30 33 90 63 0 0 f 0,102 0,38 4/1 23 33 77 87 84 60 g 0,076 0,51 4/1 30 37 93 67 67 53 h 0,076 0,51 4/1 33 47 63 83 73 ¯ 63 3) Konstant gehalten:
: Spinngeschwindigkeit 275 m/min Temperatur Spinndüse 320 "C Temperatur Spinnschacht 210 "C Ersponnener Gesamttiter 525 den
Die ersponnenen Multifilamente mit mehr als 90 0/0 trilobalen Filamenten werden unter Verstrecken auf das 2,5fache ihrer ersponnenen Länge in Wasser von 95 "C gewaschen, durch eine Kammer geführt, die überhitzten Wasserdampf von 130 "C enthält, wobei innert 3,75 Sekunden unter einer Belastung von 10 mg/den eine Schrumpfung um 32 0/0 unter Bildung eines Filamenttiters von 12 den eintritt, in Form eines Kabels in 10 cm Stapellänge geschnitten und bei 130 "C getrocknet.
Verarbeitung einer Mischung mit Faser B zu Garn und dann zu Gewirk in Beispiel 1 ergibt Gewirke, die elastischer sind als diejenigen von Beispiel 1.
PATENTANSPRÜCH E
1. Unveredelte Polyacrylnitrilfilamente mit 1,2-6 Kräuseln/cm, gekennzeichnet durch eine Schrumpfungs-Anfangstemperatur (SA) von mindestens 145 "C, einen maximalen Schrumpfkraft-Faktor (mSF) von nicht mehr als 0,9 und einen Geradheits-Faktor (GF) nach spannungsloser Behandlung in siedendem Wasser und Trocknen von 0,7-1,5.
II. Verfahren zur Herstellung von Filamenten gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass frischgesponnene Polyacrylnitrilfilamente gewaschen, auf 120-450 0/0 ihrer Länge im frischgesponnelien Zustand verstreckt und anschliessend unter Einwirkung plastifizierender Bedingun
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Slightly crimped, unfinished polyacrylonitrile filaments, process for their manufacture and use thereof for the manufacture of potentially bulkable staple fiber yarn
The present invention relates to unfinished polyacrylonitrile filaments with 1.2-6 crimps / cm, to a process for their production and to their use for producing potentially bulkable staple fiber yarns with improved pilling properties.
Various animal fibers have a superior smooth handle, which is mainly due to the absence of kinks or crimps. Such fibers are difficult to process in the usual way because the fiber / fiber binding forces that are required in the early stages of staple fiber processing, such as carding, carding and initial drawing, are lacking. For the same reason, such fibers from textile materials produced with them are often lost to an excessive extent. In addition, the finest smooth handle fibers, such as mohair and cashmere, have natural surface modifiers that soften the fiber, resulting in a slightly slippery feel.
This combination of straightness and surface modification explains the essential advantage that certain natural fibers have over synthetic fibers on commercially important premium product markets despite the practical disadvantages resulting from the low fiber / fiber binding force.
Acrylonitrile polymer fibers are more wool-like than most other synthetic fibers. They offer many advantages over wool, such as the possibility of washing without shrinking, their insect resistance and their easy dyeability in bright and genuine shades.
The acrylonitrile fibers previously used in classic, knitted sweaters, however, have resulted in garments that, due to the abrasive effect, are defaced by pilling when worn on the surface. Pilling is used here to refer to small fiber balls or tufts that are held tightly to the surface of the garment and damage its appearance. The acrylonitrile polymer fibers also lack the smooth, sliding feel of various natural fibers.
Many attempts have been made to overcome the pilling of synthetic fibers. Pilling can be reduced by turning up the yarn, which in turn greatly reduces the bulkiness and coverage and greatly modifies the aesthetic properties of knitted fabrics. Attempts with both anti-slip and anti-slip preparations have only brought about a slight improvement. Any improvement achieved in this way is only temporary, as generally available preparations with such properties are removed by just a few washing or dry cleaning treatments.
The object of the present invention is to create fibers which do not have the disadvantages described above.
According to the invention, this is achieved by filaments which have an initial shrinkage temperature (SA) of at least 145 ° C., a maximum shrinkage force factor (mSF) of not more than 0.9 and a straightness factor (GF) after stress-free treatment in boiling water and drying from 0.7-1.5.
Another object of the present invention is to provide a process for producing the filaments described, wherein freshly spun polyacrylonitrile filaments are washed, stretched to 120-450 / 0 of their length in the freshly spun state and then under the action of plasticizing conditions for at least 0.5 seconds under a Load of at least 5 mg / the shrunk by 2-40 / o of their stretched length and then mechanically crimped to 1.2-6 crimps / cm.
In the process described, the filaments are preferably crimped at at least 20 ° C. below the second-order transition temperature of the polymer.
The term polyacrylonitrile filaments used here are to be understood as meaning those which have at least 85% by weight of polymerized acrylonitrile in the polymer.
The properties of the filaments described are determined as follows:
1. Approximately 1 g of the filaments to be tested are cut to a staple length of approximately 3 inches and carded by hand.
2. Weigh out exactly 0.5 staple fibers.
3. Place approximately 250 ml of distilled water in a 400 ml beaker and allow the weighed fiber sample to fall as openly as possible onto the surface of the water. At this point, especially in the presence of a hydrophobic surface modifier, it may be necessary to add a few drops of wetting agent to ensure complete wetting of the sample.
4. The beaker is covered with a watch glass and completely immersed in a steam bath for 40 minutes.
5. Remove the beaker from the steam bath and let it cool to at least 30 ° C.
6. The sample is removed from the beaker with a glass rod, placed on a paper towel without changing its shape and allowed to dry.
7. From the dried fiber material one chooses 8 fiber clumps at random and places them on a black velvet surface and removes a fiber from each one.
8. Pieces of masking tape are cut to a size such that their weight is 2 mg / den (calculated on the fiber to be tested) and one piece of tape is attached to each end of all eight selected fibers.
9. One of the pieces of tape with the fiber stuck to it is attached to one end of a perpendicular slide. The fiber is allowed to hang freely under the weight of the second piece of tape and this piece of tape is then glued to the slide. A piece of a flat, flexible film with markings at intervals of 2.54 cm is applied to the fiber and the fiber is placed under the microscope with partial circles with radii of 6.35, 3.18, 1.59, 0.794, 0.397, 0.198 , 0.099 and 0.05 mm (designated with reference numbers 8-1) on a transparent scale above.
10. Each crimp to be found on a 2.54 cm length of the fiber sample is matched to one of the standard sheets on the scale above and labeled with the number.
11. The average crimp of each individual fiber sample is calculated as the average value of one or more parameters which were determined according to the crimps found; the number of puckers observed for each sample is also recorded.
12. The average curl (R) of the entire sample is calculated from the average crimps of the 8 fibers.
13. The average crimp frequency (f) of the total sample is calculated from the number of crimps / 2.54 cm fiber of the 8 fibers.
-. 14. The straightness factor GF is calculated according to the formula
EMI2.1
calculated.
To determine the initial shrinkage temperature SA, a fiber bundle with a total denier of about 100 is attached between the clamps of an Instron tester and the clamps are allowed to diverge until the device shows a tensile stress of about 0.3 g. While the clamps are held in this position, the temperature of the air surrounding the fiber bundle is increased at approximately 10 ° C./min. The voltage and the temperature are recorded as a function of time and also the temperature (t) against the voltage. The temperature (T) at which an additional voltage occurs for the first time is recorded on the curve.
The initial shrinkage temperature (SA) is then calculated as follows:
EMI2.2
It can also be observed that the tension that develops with the increase in temperature reaches a maximum, whereupon a further increase in temperature, probably due to intermolecular rearrangements, leads to a lower tension. The value of the tension at the maximum is used to calculate the maximum shrinkage force factor mSF, according to the formula: mSF = maximum tension (g) 100.
Total titer (den)
The filaments described show a remarkable resistance to curling. If the shrinkage is allowed to take place under the action of a holding force of at least 5, preferably 5-30 mg / den, and under plasticizing conditions, for example by means of heated rollers, hot air, steam or under reflux by means of steaming organic solvents, internal stresses are reduced or eliminated and the result is a straight fiber. Even with mechanical crimping, the fibers retain their ability to largely or completely abandon this crimp in a subsequent hot / wet treatment. The relaxed filaments described also show low shrinkability, preferably less than 5/0.
Another object of the present invention is to use the described unfinished filaments, taking advantage of their unique property to assume an essentially straight shape in a hot / wet treatment, for the production of potentially bulkable staple fiber yarns with significantly improved pilling properties and a smooth, gliding handle. as is typical for various animal fibers.
According to the invention, this is achieved by cutting the filaments into staple fibers and mixing them with at least 25% by weight, based on the weight of the yarn to be produced, of staple fibers of higher potential shrinkability, and by spinning a staple fiber yarn from this fiber mixture.
The filaments described, and thus also the staple fibers produced from them, have a mechanical initial crimp. This is of value in textile processing such as carding and spinning. If, however, a mixed yarn containing such staple fibers is subjected to hot / wet treatments, for example during dyeing, the staple fibers described accumulate by themselves as frizz-free fibers mainly on and near the surface of the yarn, which is then bulked up by the retraction of the more shrinking fibers . Since the straight fibers attach to the surface of the yarn, textile materials made from such yarns have a smooth, gliding feel; and since the fibers are essentially straight, they are considerably less prone to tangling and pilling than curled fibers.
The higher shrinkage fibers in the blend can be any high strength fibers of relatively high shrinkability. Examples of useful fibers are found in the acrylic and modacrylic fibers which, after stretching, have only been partially relaxed or have been treated in such a way that practically all of their shrinkage capacity developed during the stretching is retained. On the other hand, a completely relaxed filament cable can also be processed on the turbo stacker, the Pacific converter or another device of this type into a highly shrink card sliver made of staple fibers and mixed with the staple fibers described without prior relaxation.
Fibers made from copolymers of acrylonitrile and sodium styrene sulfonate in a ratio of 94: 6 to 99: 1, for example, are particularly suitable; Copolymers of acrylonitrile and a vinyl pyridine; Terpolymers of acrylonitrile, methyl acrylate and sodium styrene sulfo; Modacrylic polymers which contain significantly more than 15% by weight of ichtionogenic modifiers, such as vinyl acetate, methacrylate, vinylidene chloride, styrene and other vinyl-active, co-polymerizable monomers, or ionogenic modifiers, such as sodium styrene sulfonate or a vinyl pyridine; and heterofibers which are made and are of such a composition that they curl spontaneously upon exposure to a boiling wash liquor can also be used.
The essential requirement is that the higher-shrinkage fiber, in the form in which it is present in the mixture, has a sufficient shrinkage capacity to produce the desired degree of bulkiness.
The proportion of more rapidly shrinking fibers in the fiber mixture is at least 25% by weight and particularly good results are obtained with up to 50% by weight.
The higher-shrinkage fiber preferably shows a shrinkability of at least 15/0, where it is immersed in boiling water without tension for at least 15 minutes and then dried to determine the shrinkage. In the case of heterofibers, the shrinkage is based on the effect of the shortening due to contraction plus the shortening that results from the development of the spiral crimp characteristic of such fibers.
As explained in the examples, the desired grip properties of the fibers, yarns and textile materials can be further improved by using plasticizers. The application of agents of this type, which can be relatively easily removed by washing or dry cleaning, is known. It is preferable to choose plasticizers which are not removed during the textile processing of the fibers and during the washing and dry cleaning of the textile materials made from the fibers. By combining the described, exceptionally straight fibers lying on the yarn surface, with an appropriate, washable softener, which gives a smooth, sliding handle, a very close approximation of the handle properties of animal fibers can be obtained.
The filaments or staple fibers described therefrom can have any cross-section, such as. B.
the usual dumbbell-shaped, or a round cross-section with fine notches, but it has been shown that an additional improvement in aesthetic properties is possible with a trilobal or clover-leaf cross-section.
The term elasticity is to be understood here in the sense of elasticity.
In the examples below, percentages and parts are based on weight, unless otherwise stated.
example 1
1. A copolymer with a content of 96% acrylonitrile (AN) and 4% sodium styrene sulfonate (SSS) is produced. A 270 / above solution of this copolymer in dimethylformamide (DMF) is dry spun as described in US Pat. No. 2,615,198. The filaments obtained are stretched to 2.5 times their spun length and washed in water at 95 "C and then passed through a chamber containing superheated steam at 130" C, in which within 3.75 seconds under a load of 10 mg / den a shrinkage of 33% occurs with formation of a filament denier of 12 den.
In the continuous process, a tow of these filaments with a total titer of 470,000 denier is then mechanically crimped in a stuffer box to 2 crimps / cm and a crimp index of 3.7 and then treated with a commercial slip preparation and cut to a staple length of 7.5 12.5 cm cut. The staple fibers are dried at 130 "C and processed on a worsted card to a card sliver of 9.8 g / m.
The fiber (A) obtained has the following properties:
Straightness factor (GF) 0.82
Shrinkage start temperature (SA) 165 "C, maximum shrinkage force factor (mSF) 0.3
In the same treatment stages as for fiber A, but omitting the relaxation stage, a fiber with the following properties is obtained:
Straightness factor (GF) 0.58
Shrinkage start temperature (SA) 140 "C maximum shrinkage force factor (mSF) 1.3
2. Filaments of a terpolymer of 89.6% acrylonitrile, 5.7% methyl acrylate (MA) and 4.7% 2-methyl-5-vinylpyridine are spun in a similar manner.
The washed filaments are drawn to four times their spun length, filaments of 3 denier being obtained, the filaments are then crimped as tow in a stuffer box, then dried in a tunnel oven at 150 ° C. for 15 minutes, and the dried tow is processed on the turbo stacker Hot drawing at 138 "C to 1.78 times, cooling, tension breaking and mechanical crimping to form a card sliver of 8.3 g / m from staple fibers (B).
The shrinkage during the boiling-off treatment described above is 1 / o for fiber A and 40 for fiber B.
3. 10 card slivers made from fiber A are combined with 5 card slivers made from fiber B, and the combined slivers are reduced on a hood doubler to a maximum stack length of at most 15 cm. Four of the resulting card slivers are combined and processed into a roving yarn on a rod section and four of the roving yarns thus obtained are passed through another rod section and finally to a 2-fold 100-tex yarn with 2 Z-twists / cm of the individual yarns and 1 S-twist / cm of the total yarn spun and relined. Strands of this yarn are dyed at the boiling point, using both acid and basic dyes to dye both types of fiber.
After drying, this yarn is put on a stoll
Knitting machine processed into a sweater rib knit.
The fiber comes from dyeing at boiling temperature
B to shrink and migrate to the core of the yarn, while fiber A is bulked on the surface. The finished knitted fabric is elastic and puffy and has a smooth, sliding handle. The surface fibers are practically straight with only very little crimp. The test for pilling resistance according to ASTM test standard D-1375 (ASTM standards, amendment 1959, part 10, p. 173) gives a rating of 3.5. (In this test, the number of pills per 6.45 cm2 is determined and the appearance of the test sample is rated on a scale of 1-5, with 5 none
Pilling and 1 means heavy pilling; a rating of 3 or better is considered satisfactory.)
4th
A surface modifier is applied to the filament tow of the present example as follows:
10 parts of 1000/0 commercial epoxy are added to 257 parts of water and the mixture is stirred until it dissolves to a slight extent
Turbidity is complete, whereupon 133 parts of a silicone commercial resin (in aqueous dispersion) are stirred in. This emulsion is applied to the crimped 470,000 filament tow A, the amount of emulsion applied being approximately 1 part emulsion / 10 parts tow (calculated so that 1 0/0 silicone and 0.25 / 0 epoxy remain on the fiber).
The wet tow is then cut to staple lengths of 7.5-12.5 cm and dried to staple fibers (A-M) by heating at 130 "C for 15 minutes.
Textile materials made from the surface-modified fibers (A-M) are even closer to those made from precious animal fibers in terms of their grip properties. These desirable, aesthetic properties prove to be permanent after repeated dry cleaning and / or washing.
Example 2
1. A copolymer is made containing 96% acrylonitrile and 4% sodium styrene sulfonate. A 270% solution of this copolymer in dimethylformamide is spun as in Example 1. The filaments obtained are washed while drawing to 1.8 times the spun length in water at 95 "C., they are passed through a chamber containing superheated steam at 130" C., in which, under a load of 10 mg / denier, within 1.04 seconds a shrinkage of 28/0, with the formation of a filament titer of 3.5 den, then crimps the filaments in the form of a cable with a total denier of 470,000 den as in example 1, part 1,
in the stuffer box to 3.4 crimps / cm and a crimp index of 4.8 and subject them to the surface modification according to Part 4 of Example 1.
The tow is cut to a staple length of 7.5-12.5 cm, the staple fibers are dried and processed on a worsted card to form a card sliver of 9.8 g / m made of staple fibers (C-M).
A similar fiber is produced with the modification that the shrinkage is eliminated under load, and is dried at 130 "C, resulting in a shrinkability of less than 4 / o. Fiber properties:
Fiber C-M Unshrunk Fiber Straightness Factor (GF) 099 0.60 Initial Shrinkage 145 "C 125" C Temperature (SA) Maximum Shrink Force Factor (mSF) 0.8 1.5
2. Filaments made of a copolymer of 96% acrylonitrile and 4 / o sodium styrene sulfonate are spun in a similar manner.
The filaments are washed and stretched to 2.3 times the spun length, with filaments of 6 denier, the filaments are crimped as tow in the stuffer box, subjected to the surface modification according to Example 1, Part 4, cut to 7.5 -12.5 cm staple length, dries in a tunnel oven for 15 minutes at 70-75 "C and processes the dried staple fibers on a worsted card to a card sliver of 8.3 g / m made of staple fibers (DM).
The fiber C-M shows a shrinkability of 1 0/0 and the fiber D-M such a shrinkability of 27/0 and a straightness factor of 0.58.
3. Ten card slivers of fiber CM are combined with 5 of those of fiber D - M4 - the combined slivers are fed through a rod section, four of the card slivers obtained are combined and transferred on a rod section to a card sliver, four of the slivers obtained in this way are passed through a further rod stretch and finally spun into a yarn of 50 tex and 3 Z-twists / cm. The yarn is processed on a jacquard knitting machine in a loose weave (4 machine rows / cm). The knitted fabric is piece-dyed at the boiling point, both of which are dyed
Types of fiber use basic dyes.
Dyeing at the boiling point causes the
Fiber D-M and migrates to the yarn core while the
Fiber C-M bulges on the yarn surface. The equipped knitted fabric is elastic and fluffy with a smooth, gliding handle. The surface fibers have very little crimp. The test for pilling resistance (ASTM test standard D-1375) gives a rating of 3.0.
Another knitted fabric produced in the same way, but using the fiber that has not shrunk under load instead of the fiber CM, is less elastic and bulky, has a less smooth-sliding handle and can only score 2.0 when tested for pilling resistance get ranked.
Example 3
1. As in Example 2, Part 1, filaments are produced with the modification that the spun filaments are drawn to 2100/0 of their spun length. The single filament denier is then 6, the crimp frequency 2.3 / cm and the crimp index 4.5. The shrinkage under load takes place within 1.8 seconds.
This product (fiber E) and a similar fiber that has not shrunk under load have the following properties:
Fiber unshrinked
E fiber straightness factor (GF) 0.03. 0.55 Initial shrinkage 150 123 temperature (SA)
Maximum shrinkage force - 0.6 2.4 factor (mSF)
2. According to example 2, part 2 (fiber D.-M).
3. As in example 2, part 3, card slivers are combined and spun, processed and dyed as in example 1, part 3, but only basic dyes are used. As a result of the dyeing treatment, the fiber D-M shrinks and migrates to the yarn core, while the fiber E bulges on the yarn surface. The finished knitted fabric is soft, fluffy and elastic.
Example 4
The manufacture of polyacrylonitrile fibers that are naturally straight, i.e. H. Do not develop crimps with normal wet and dry treatment, requires control of the fiber tension, treatment time and plasticizing conditions for the shrinkage under load. The composition of the polymer used to produce the filaments described influences the treatment conditions mentioned above for obtaining bulky yarn.
All the fibers used in the following experiments (cf. Table I) are produced according to the procedure of Example 1 using the polymers mentioned. Before the shrinkage under load, the filaments are washed with drawing in the stated ratio in water at 95 ° C. With regard to drawing, the term fold means the draw ratio here as well as in the rest of the description; 3-fold, for example, means that the filaments are at 300 ° C 0/0 of their length in the non-stretched state.
After shrinking under load, the filaments are weakly mechanically crimped in a stuffer box, then cut into staple fibers and dried in a tunnel oven at 130 ° C
Table I Polymer Ver Fila Shrinkage Conditions Fiber Properties Stretch- Water- Load- Time Shrink- Straight- Shrink- Maximum K- titer Damping heat- shrinkage- related temp. mg / the sec factor catch temp.
force factor nis C / o GF SA mSF AN / SSS96 / 4 3 12 102 5 300 0.109 AN / SSS96 / 4 3 12 102 10 300 1.37 AN / SSS 96/4 3 12 102 30 300 1.27 AN / SSS96 / 4 3 12 108 5 300 1.09 AN / SSS96 / 4 3 12 108 10 300 1.14 AN / SSS 96/4 3 12 108 30 300 1.27 AN / SSS96 / 4 3 12 130 5 300 23 1.09 AN / SSS96 / 4 3 12 130 10 300 18 1.23 AN / SSS96 / 4 3 12 130 30 300 17 0.88 AN / SSS 96/4 3 12 148 5 300 30 0.84 AN / SSS 96/4 3 12 148 10 300 28 0.84 AN / SSS96 / 4 3 12 148 30 300 12 0.40 AN / SSS96 / 4 2.5 12 130 10 1 0.82 165 0.3 AN / SSS 96/4 2.5 12 without - - 0.58 140 1.3 AN / SSS 96/4 2.1 6 130 10 1 0.71 153 0.7 AN / SSS
96/4 2.1 6 without - - 0.55 123 2.4 ANIMA / SSS 93.61610.4 2.5 12 130 10 1 0.58 140 1.2 ANIMAIMVP 1.8 12 130 15 3.75 18 0.92 170 0.3 89.615.7 / 4.7 1.8 12 110 5 1.83 21 0.59 135 0.3 *) AN = acrylonitrile MA = methyl acrylate SSS = sodium styrene sulfonate MVP = methyl vinyl pyridine Example 5
As explained with the first terpolymers in Example 4, some polyacrylonitrile filaments with a low content of bound, hydrophilic monomer do not respond to the limited steam shrinkage treatments used there. The use of vapors of a mixture of water and a solvent for the polymer has been found to be a suitable method of shrinking such filaments.
The filaments for the tests (Table II) are spun as in Example I and each stretched to 2.5 times their spun length. Cables with a total titer of about 1000 denier are tensioned by hanging up weights and then exposed to the vapors of a boiling mixture of equal parts of dimethylformamide and water or of 80 parts of dimethylformamide and 20 parts of water for 5 seconds. The treated filament bundles are cut to staple lengths of about 1.2 cm and dried at 130 "C. The dried staple fibers are tested for the straightness factor; for results see Table II. As the table values show, a load of 1 mg / den is not sufficient in all Cases out to keep the fiber straight.
Table II Polymer loading at straightness factor
Shrinkage without shrinkage after 5 seconds of action of steam over boiling mg / den under load dimethylformamide / water dimethylformamide / water
50/50 80/20 polyacrylonitrile 0.56 (AN 1000/0) 1 0.65 0.56
7 0.85 1.03
15 0.79 0.88
30 0.76 0.79 ANIMA / SSS 0.49 (93.6 / 6.0 / 0.4) 1 0.61 0.62 *
7 0.76 0.82
15 0.82 0.77 ** *) Initial shrinkage temperature 120 "C Maximum shrinkage force factor 0.5 **) Initial shrinkage temperature 145" C Maximum shrinkage force factor 0.3 Example 6
To explain the influence of the high-shrinkage fiber content on the aesthetic and grip properties of textile materials, the fiber C-M from Example 2, Part 1, is used in two mixtures for comparison.
This fiber is mixed with a fiber with a single filament denier of 6 denier, which otherwise corresponds to the fiber with a single filament denier of 3 that of Example 1, Part 2, and a knitted fabric is produced from this fiber mixture as in Example 2, Part 3 . At the beginning, the knitted fabric has a desired soft and gliding feel, but this has disappeared after being worn for a short time (25 hours). The superiority of the high-shrinkage fiber of Example 2 results from the fact that the knitted fabric of that example does not lose its attractive aesthetic properties in periods of wear of up to 350 hours.
In the lightly twisted, bulky yarns with which the knitted fabric of Example 2 and the above knitted fabric are produced, part of the ends of the shrunk core fibers work their way towards the surface of the knitted fabric while they are being worn. These core fiber ends result in a thinning of the straight surface fibers. If the core fibers themselves are relatively straight, especially if they have also been surface modified, the handle changes little; on the other hand, if the core fibers are not straight, the grip changes rapidly as they advance to the surface.
Measurements of the straightness factor GF give 0.43 for the fiber which corresponds to fiber B of Example 1 but has a denier of 6 and, however, a denier of 6 denier for the fiber which corresponds to fiber DM of Example 2 , 0.58.
Example 7
1. Filaments are spun from a terpolymer of 89.6% acrylonitrile, 5.7% methyl acrylate and 4.7% 2-methyl-5-vinylpyridine, washed and drawn to 1.8 times the spun length , leads it through a chamber containing superheated steam at 130 "C, whereby within 3.75 seconds under a load of 15 mg / den a shrinkage of 18% occurs with formation of a filament titer of 12 den, the 470 000 curls the filament tow then in a stuffer box.
then cuts to a staple length of 7.5-12.5 cm and dries at 130 "C. The staple fiber (F) thus obtained has a straightness factor of 0.92, an initial shrinkage temperature of 170 ° C. and a maximum shrinkage force factor of 0.3.
In further experiments further fibers are produced under different time, temperature and load conditions, the conditions and resulting fiber properties being summarized in Table III.
Table III Time Temp. Load Shrink Straight Shrink Maximum sec C stung heat initial Shrink mg / the / o factor temperature force
GF SA factor mSF 3.75 110 5 13.9 0.65 3.75 110 15 13.1 0.65 3.75 130 5 20.3 0.71 1.83 110 5 13.1 0.59 135 0 , 3 1.83 110 15 11.9 0.59 1.83 130 5 22.7 0.71 1.83 130 15 24.9 0.73 2.5 120 10 23.6 0.68 No shrinkage below 0 , 49 strain
2. Other filaments are similarly made from a terpolymer of 93.6% acrylonitrile, 6.0% methyl acrylate, and 0.4% sodium styrene sulfonate.
The washed filaments are stretched to 4.5 times their spun length, filaments of 3 denier being obtained, curling in the stuffer box, drying in the tunnel oven
15 minutes at 130 "C, processes the dried cable on the turbo stacker with hot stretching at 132" C to 1.58 times, cooling, tension breaking and slight mechanical crimping to a card sliver of 8.3 g / m made from staple fibers (G) potential shrinkage in boiling water of 30%.
3. Card slivers made of fibers F and G are drawn separately in three stages on the rod section, whereby the sliver weights are set in the last pass so that the
Card sliver made of fiber F has a weight of 0.83 g / m and that of fiber G has a weight of 0.35 g / m. These in the card slivers are combined while being fed to the spinning machine and form a 100-tex worsted yarn with 2
Z twists / cm processed. Two such yarns are made with
1 S-twist / cm folded. The plied yarn obtained is dyed in the skein at boiling point, using both acid and basic dyes to create both
To dye types of fiber. After drying, the yarn is processed on a Stoll knitting machine in a loose effect weave.
As a result of the strand dyeing at boiling temperature, fiber G shrinks and migrates to the yarn core, while fiber F bulges and loops on the surface of the yarn. The finished knitted fabric is puffy and elastic and has a smooth, sliding handle.
Example 8
Filaments are spun from a copolymer of 96% acrylonitrile and 4 / o sodium styrene sulfonate, the filaments are combined into a tow of about 10,000 denier, and the tow is passed through a series of tanks containing water at 95-98 ° C After passing through the first seven tanks, the cable is washed to a solvent content of less than 5% and stretched to 250% of its spun length and during the passage through the last two tanks and an attached water vapor chamber of 100-105 ° C it is different Amounts between about 3 and 22% of its length when stretched are allowed to shrink.
The load on the cable under these conditions is in the range of 10-15 mg / den (empirical value). The cable is then crimped in a stuffer box, cut to a staple length of 7.5-12.5 cm and dried at 130 C. The resulting staple fibers, which have a straightness factor between 0.82 and 1.05, are in a ratio of 70: 30 mixed with fiber B from Example 1 and processed into knitted fabrics as in Part 3 of Example 1. The knitted fabrics have desirable bulk, elasticity and aesthetic properties and a smooth, sliding feel.
Example 9
Filaments are spun from a copolymer of 96 / o acrylonitrile and 4% sodium styrene sulfonate, the washed filaments are drawn to 1.5 times their spun length and the wet, drawn filaments are divided into three parts. A part is passed under a load of 10 mg / den through a chamber which contains superheated water vapor at 130 ° C., with a shrinkage of 27%.
The second part is fed through a device that consists of a set of metering feed rollers, six speed-adjustable, heated rollers and a winding device, whereby after setting the roller temperature to 175 "C, the speeds are set so that a shrinkage under the set load The third part is not subjected to any shrinkage in the loaded state. All 3 parts are gently crimped in a stuffer box, cut to a stack length of about 10 cm and dried at 130 "C.
The staple fibers have the following straightness factors:
GF without shrinkage 0.62. Water vapor shrinkage 0.94. Shrinkage on heated rollers 0.79
As in Part 3 of Example 1, knitted fabrics are produced from these fibers in a mixture with the high-shrinkage fiber from Example 1. The knitted fabrics that are obtained with the fibers shrunk in the steam or on the heated rollers are smoother and more gliding and have better bulkiness and elasticity than the knitted fabric produced with the fibers that have been shrunk in the unstressed state.
Example 10
1. According to the procedure described in US Pat. No. 3,038,236, heterofilaments are spun using (I) 100% polyacrylonitrile, (I1) a copolymer of 96% acrylonitrile and 4/0 sodium styrene sulfonate.
The two polymer masses are spun together side by side in approximately equal proportions by weight to form heterofilaments, these are washed in hot water while stretching to four times their spun length and dried.
The dried cable (single filament denier 6 denier, total denier 470,000 denier) is hot-drawn on the turbo stacker to 2.12 times its length in the drawn state. The staple fiber (H) thus obtained shrinks by 20% when immersed in boiling water without tension.
2. According to example 2, part 1.
3. A card sliver of fiber H and one of fiber C-M are combined and the doubled sliver is passed through the hood doubler to a staple length of less than 15 cm for mixing and tearing. The resulting card sliver from 60 T fiber C-M and 40 T fiber H is made with the same
Card slivers combined and guided through vine rod section. Four of the card slivers obtained are then combined again, passed through the rod section and finally spun into 30-tex yarns with 4.4 Z-twists / cm, two such yarns pinned with 1.9 S-twists / cm and acted on one 21 gauge cotton machine a knitted fabric. The finished knitted fabric has a basis weight of 234 g / m2 and has 25 rows of machines x 17 rows of crochets.
The pilling resistance of this knitted fabric is after
ASTM test standard D-1375 4.6. The knitted fabric has a pleasing, smooth, gliding handle.
Example 11
Following the procedure of Example 10, heterofilaments of (I) 100% polyacrylonitrile and (II) a copolymer of 94.45% acrylonitrile and 5.55% sodium styrene sulfonate are spun.
The two polymer masses are spun together side by side in a ratio of about 3 TI to 1 T II to give heterofilaments which are washed in hot water, drawn to 2.1 times their spun length, cut to a staple length of 7.5-12.5 cm and dries at 140 ° C. Further of the spun heterofilaments are processed immediately, but drawn to 2.5 times their spun length. In all cases the filament denier is 3 den.
After drawing, a portion of the filaments is passed through a chamber which contains superheated steam at 130 ° C., allowing a directed shrinkage of 25% to occur.
These variations in stretching and in water vapor shrinkage in the loaded state lead to heterofilaments which, after tension-free immersion in boiling water, result in different crimp frequency and crimp index values.
The crimping frequency means the number of crimps / cm (K / cm). The crimp index (Kl) is defined as follows:
Fiber length in the fiber length in the ent ... stretched condition - tensioned condition curl index = stretched condition - tensioned condition
Fiber length in the extended state 100
Mixtures of these hetero staple fibers with the fiber CM from Example 2 with a hetero fiber content of 30% are produced and these are processed as in Example 2 to give 60-tex yarns with 2.8 Z-twists / cm, which in turn processed on a Wildman knitting machine with 6 machine rows / cm. The resulting knitted fabrics are piece-dyed at the boiling point using basic dyes. As a result of the dyeing treatment, the hetero fibers develop a crimp, which has an effect similar to that of the shrinkage in the mixed yarns.
The finished knitted fabrics are compared by a panel of examiners and evaluated for softness and elasticity (for results see Table IV). All test samples have a basis weight of 217-234 g / m2.
Table IV Fibers in the Blend. Heterogeneous Fiber Manufacturing Variable Knitted Fabric Ratings
Spinning, stretching, water vapor softness *) elasticity **) speed shrinkage m / min ratio in the loaded
Condition 70/30 fiber DM example 2 / hetero fiber 366 2.1 none 5 4 K / cm = 4.8, Kl = 14 70/30 fiber CM example 2 / hetero fiber 275 2.1 25 0/0 at 130 0C 5 3 K / cm = 3.2, Kl = 8 70/30 fiber CM example 2 / hetero fiber 412 2.5 none 2 5 K / cm = 6.8, Kl = 19 fiber mixture from example 2 - - 5 0 *) reference values : Softness of wool = 0, of cashmere = 4 **) Reference values:
Elasticity of wool = 5, cashmere = 2, cotton = 0 Example 12
Filaments are spun from solutions of acrylonitrile copolymers in dimethylformamide, the cross-sectional shape of which corresponds approximately to a flattened tube with a ratio of width to thickness of about 3: 1. These filaments have a preferred bending plane and therefore do not show the stiffness and elasticity of filaments with more symmetrical cross-sectional shapes.
To achieve filaments of improved stiffness and elasticity, spinnerets are produced which have a group of four fine bores for each filament, one of which is in the center and the other three are arranged equally spaced and symmetrically around them.
Spinning nozzles with different diameters of the individual bores, different ratios of length to diameter of the bores and different distances between the bores are produced. These spinnerets are used to produce filaments from a solution of a copolymer of 96% acrylonitrile and 4/0 sodium styrene sulfonate with an intrinsic viscosity of 1.5 in dimethylformamide, varying the spinning conditions and determining the number of filaments which flow together in a trilobal cross-sectional shape of the four individual streams of each group of holes can be obtained. The results obtained are shown in Table V.
Table V Spinneret 30 hole groups Percentage of trilobal filaments under the spinning condition, en-) Designation diameter- distance- length / diameter stand-meter-Ver mm mm ratio of the solution temperature. "C 80 80 90 90 100 100 of the bores Bore Inert suction gas, kg / h 17 23 17 23 17 23 a 0.102 0.51 2/1 26 73 97 90 47 62 b 0.102 0.38 2/1 53 70 90 73 33 17 c 0.076 0.51 2/1 60 90 90 80 97 33 d 0.076 0.38 2/1 20 60 83 67 50 57 e 0.102 0.51 4/1 30 33 90 63 0 0 f 0.102 0.38 4 / 1 23 33 77 87 84 60 g 0.076 0.51 4/1 30 37 93 67 67 53 h 0.076 0.51 4/1 33 47 63 83 73 ¯ 63 3) kept constant:
: Spinning speed 275 m / min Spinneret temperature 320 "C Spinning chimney temperature 210" C Spun total denier 525 den
The spun multifilaments with more than 90 0/0 trilobal filaments are washed in water at 95 "C while drawing to 2.5 times their spun length, passed through a chamber which contains superheated water vapor at 130" C, with a temperature of 3.75 Seconds under a load of 10 mg / den a shrinkage by 32 0/0 with formation of a filament titer of 12 den occurs, cut in the form of a cable in 10 cm stack length and dried at 130 ° C.
Processing a mixture with fiber B into yarn and then into knitted fabric in example 1 results in knitted fabrics which are more elastic than those of example 1.
PATENT CLAIMS E.
1. Unfinished polyacrylonitrile filaments with 1.2-6 crimps / cm, characterized by an initial shrinkage temperature (SA) of at least 145 "C, a maximum shrinkage force factor (mSF) of not more than 0.9 and a straightness factor ( GF) after stress-free treatment in boiling water and drying from 0.7-1.5.
II. A method for the production of filaments according to claim 1, characterized in that freshly spun polyacrylonitrile filaments are washed, stretched to 120-450% of their length in the freshly spun state and then under the action of plasticizing conditions
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