DD157810A1 - Verfahren zur herstellung von hydrophilen acrylfaserstoffen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Acrylfaserstoffen mit poroeser Struktur im Rahmen eines Nassspinnverfahrens aus Loesungen von Acrylnitrilpolymeren oder entsprechender Polymermischungen in organischen Polymerloesungsmitteln unter Verwendung waessriger Faellbaeder. Ziel ist die Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften bei Erhaltung eines hohen Wasseraufnahmevermoegens. Es war eine neue Behandlung poroeser Fasern in den kontinuierlichen Herstellungsgang des Spinnverfahrens einzugliedern, die neben einer Strukturfixierung eine Verminderung der Oberflaechenporositaet bewirkt. Die verstreckten, noch gelfeuchten Faeden werden durch ein Schrumpfbad aus Wasser und dem verwendeten organischen Polymerloesungsmittel bei Temperaturen von mindestens 45 Grad C gefuehrt. Die Behandlungsdauer betraegt maximal 20 s. Die Erfindung kann bei der Herstellung poroeser Acrylfaserstoffe angewendet werden, die zur Herstellung von Textilien mit verbesserten bekleidungshygienischen Eigenschaften vorgesehen sind.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Acrylfaserstoffen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Acrylfaserstoffen mit poröser Struktur durch ein Naßspinnverfahren. Die aus organischen Polymerlösungsmitteln in wäßrige Pällbäder ersponnenen Acrylfaserstoffe können aus Copolymeren des Acrylnitrils bestehen oder auch aus Polymermiscüungen zusammengesetzt sein.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Acrylfasern mit poröser Struktur herzustellen, um deren erhöhtes reversibles Wasseraufnahmevermögen zur Verbesserung bekleidungshygienischer Eigenschaften entsprechender Textilerzeugnisse auszunutzen. Der Idealfall einer derartigen Faserstoffstruktur im Rahmen des bisher bekannten Standes der Technik sind sogenannte Kern-Mantel-Päden, deren poröser Kern von einer dichteren Mantelzone umschlossen ist. Zur Erzeugung solcher Strukturen sind allerdings besondere Vorkehrungen hinsichtlich einer Spinnlösungsmodifizierung mit bestimmten Spinnzusätzen und anschließender Wiederentfernung der Zusatzstoffe erforderlich (z. B. nach DD - PS 130 361). Andere bekannte Möglichkeiten zur Erzeugung poröser Faserstrukturen durch Haßspinnen gehen entweder von Copolymeren bestimmter Zusammensetzungen aus

(z. B. Copolymeren mit hohem Anteil -an hydrophoben und mit niedrigem Anteil an hydrophilen Comonomeren gemäß DD - PS 138 430), oder aber von bestimmten Polymermischungen, z. B. unter Verwendung bestimmter Anteile an Polyvinylacetat, Polyurethanen u. dgl. (DD - PS " 132 505). Die nach diesen Methoden erhaltenen Fäden weisen eine durchgehende Porosität auf, die bis zur Paseroberfläche vorhanden ist. Hieraus ergeben sich bestimmte Nachteile, die die Verwendbarkeit

derartiger.Fasermaterialien in Präge stellen. Sie betreffen vor allem die Qualität und Egalität der erzielbaren Anfär™ bung, weiterhin die Verarbeitbarkeit des Paserstoffs, die auf Grund der rauhen Oberfläche und des hierdurch bedingten schlechten'Haft-Gleit·»Verhaltens der Pasern auf bestimmten Textilmaschinen nicht gegeben ist. Es. wurden daher verschiedene Verfahren entwickelt, um die Oberflächenporosität

D solcher hydrophiler Paserstoffe zu verringern.

So sind verschiedene zweistufige Koagulationsverfahren in verschiedenen sukzessiv aufeinanderfolgenden Medien.bekannt, bei denen dem üblichen Fällbad eine Luftstrecke oder aber ein aus zwei Phasen bestehendes Pällbad mit verschiedenen

i organischen Flüssigkeiten vorgeschaltet ist (DD- PS 134 367)> oder bei denen wäßrige:Fällbäder mit abnehmender Lösungsmittelkonzentration 'verwendet werden (DD - PS 136 753)· Die Anwendung dieser Methoden zur Erzielung einer dichteren Oberflächenstruktur setzt allerdings umfangreiche technolo-

) gisehe Änderungen voraus, die das Verfahren sehr aufwendig gestalten und die eine Nutzung der Bandstraße zur Produktion des normalen AcrylfaserSortimentes ausschließen. Da die Porenstruktur der Acrylfaser während des Trocknungsprozesses einer gewissen Sinterung unterliegt, hat ein anderes

j bekanntes Verfahren die Fixierung der porösen Struktur im Gelzustand zum Ziel. Dieses besteht in einer hydrothermisehen Behandlung der Paser vor dem Trocknen. Hierzu werden die Fäden im Anschluß an die Verstreckung im spannungsiοsen Zustand einer Kochwasserbehandlung unterworfen, anschließend

) gewaschen und getrocknet (DD - PS 136 275). Um die notwendige Dauer der Kochwasserbehandlung zu verkürzen, wurde bereits vorgeschlagen, zusätzlich eine Dampfbehandlung anzuwenden (DDR --WP-Anmeldung D 01 P/213 067).

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch eine einfach anzuwendende Technologie hydrophile Acrylfaserstoffe zur Verfügung .zu stellen, die bei hohem reversiblen Wasserauf-

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nahmevermögen gute koloristische .und textile Verarbeitungseigenschaften aufweisen. -

70'Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung-liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Behandlung poröser Acrylfasern zu finden, die auf einfache Weise in den kontinuierlichen Herstellungsgang der Faser eingebaut werden kann und die neben einer Strukturfixierung eine Verminderung der Oberflächenporosität durch Verdichtung der Randzone der Paser bewirkt.

Erfindungsgemäß werden naßersponnene Acrylfaserstoffe mit poröser Struktur nach ihrer Koagulation im wäßrigen Fällbad und nach ihrer Verstreckung noch im gelfeuchten Zustand.

durch ein Schrumpfbad geführt, das aus Wasser und einem organischen Polymerlösungsmittel zusammengesetzt ist und das eine Temperatur von mindestens 45 ⁰C aufweist.

Die zu behandelnden Faserstoffe bestehen im wesentlichen aus Polymeren oder Copölymeren des Acrylnitrils, deren Anteil an Acrylnitrileinheiten im Polymeren mehr als 50 Masse-$, insbesondere mehr als 80 Masse-^ beträgt. Die nach der Erspinnung vorliegende poröse Struktur der Faserstoffe ist dabei durch hierzu bekannte Maßnahmen der Copolymerzusammensetzung, der Spinnlösungsmodifizierung oder der Spinnbadparameter-Einstellung erzeugt worden. Beispielsweise können die porösen Fäden durch Spinnen in Koagulationsbäder mit hohem Wassergehalt und/oder hoher Temperatur erzeugt worden sein. Sie können.ferner durch Wahl· geeigneter chemischer Zusammensetzungen der versponnenen copolymeren erzeugt worden sein, wie z. B. durch Verspinnen von Acrylnitrilcopölymeren mit hohem Gehalt an Acrylsäureestern und niedrigem Gehalt an Sulfonsäuregruppen. Weiterhin kann es sich um Faserstoffe handeln, die durch Verspinnen hierzu geeigneter Polymermischungen erhalten wurden. Solche neben dem Acrylnitrilpolymeren verwendeten, im Polymerlösungsmittel-löslichen bekannten Mischung-skompbnenten sind z. B. Polyvinylchlorid,

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Polyvinylacetat, Polyurethane, Bl'ockcopolyätherester u. a., die bis zu etwa 30 % in der Polymermischung enthalten sein .können.

Als Spinnlösungsmittel werden organische Polymerlösungsmittel

• verwendet, wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder Dimethylsulfoxid. Die Erspinnung der Faserstoffe erfolgt nach bekannten Naßspinnverfahren, bei denen'die Polymerlösung in wasserhaltige Koagulationsbäder gespritzt wird.

Anschließend werden die Fäden in bekannter Ysfeise in einer oder mehreren Stufen an der Luft und/oder in wäßrigen Bädern verstreckt. Das Gesamtreckverhältnis beträgt dabei in der Regel etwa 1:3 bis 1:10, vorwiegend 1:5 bis 1j7. Die Koagulation und Verstreckung kann ohne Rücksicht auf die nachfolgende erfindungsgemäße Behandlung durchgeführt werden, eine besondere Anpassung der Verfahrensbedingungen ist in keiner Weise erforderlich. '· . Die erfindungsgemäße Behandlung kann vor oder nach dem Waschen der verstreckten Fäden durchgeführt werden. ITorteilhafterweise geschieht die Behandlung vor dem Waschen,.da hierbei der Effekt der 'Verminderung der Oberflächenporosität am stärksten ausgeprägt ist und die Faser' die besten Verarbeitungseigenschaften zeigt. Andererseits muß hierbei gegebenenfalls ein geringfügiger Rückgang des Wasseraufnahmevermögens in Kauf genommen werden. Steht daher die Erhaltung oder weitere Erhöhung dieser Eigenschaft im Vordergrund, so wird man die Schrumpfbehandlung erst nach erfolgter Wäsche der Faser vornehmen, Die anzuwendende Reihenfolge der Verfahrensschritte wird sich daher nach der jeweils vorgegebenen Aus- gangsporosität der Gelfaser richten und ist in das Ermessen des Anwenders gestellt.

Die verstreckten, noch gelfeuchten Fäden werden durch ein Schrumpfbad geführt, das aus Wasser und dem für das Naßspinnverfahren verwendeten organischen Poljasexlösungsmittel besteht. Die Konzentration des organischen Losungsmittels im Bad- beträgt 10 bis 90 Masse-%, vorzugsweise 55 bis 75 Masse-%. Die Tem-pera-tur des Bades, wird aiaf mindestens

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45 C gehalten und beträgt vorzugsweise 70 bis 100 £. Sie kann bis zur Kochtemperatur der Badflüssigkeit angehoben werden. Die Länge des Bades bzw. die von den Fäden innerhalb des Bades zu passierende Strecke wird so bemessen, daß die Verweilzeit der Fäden im Bad maximal 20 s beträgt. Im allgemeinen sind Verweilzeiten von 1 bis 10 s ausreichend, abhängig von der angewandten Badtemperatur.

Außer durch Einstellung der Badkonzentration, der Badtemperatur und der Verweilzeit kann die Höhe der eintretenden Schrumpfung durch das Verhältnis der Umdrehungsgeschwindigkeiten von Einlauf- und Abzugsaggregat gesteuert werden. . Durch die Voreilung des Einlauf aggregate s., die im Bereich von etwa 10 bis 150 % gegenüber dem A.bzugsaggregat variiert wird', kann die erzielte Schrumpfung sehr genau vorgegeben . werden. Im Anschluß an die Schrumpfbehandlung werden die Fäden gewaschen und getrocknet und können weiteren bekannten Nachbehandlungsoperationen unterworfen werden.

Durch die erfindungsgemäße Behandlung tritt eine schnelle Verdichtung der Randzone der im Querschnitt betrachteten verstreckten Fäden ein. Diese verdichtete Randzone umschließt den weiterhin porösen Faden wie eine Haut und verleiht den Fäden durch die Glättung der Oberfläche günstige Verarbeitungseigenschaften und einen höheren Glanz. Der rauhe, stumpfe Eindruck der vorher durchgängig porösen Fäden verschwindet. Der Effekt ist annähernd mit' den nach anderen Spinnverfahren direkt erzeugten sogenannten Kern-Mantel- Fäden vergleichbar.

Daneben bleibt das hohe Wasseraufnahmevermögen der porösen Fäden erhalten oder aber wird nur unwesentlich beeinflußt. Die Faserstoffe sind daher zur Herstellung von Textilien auf Acrylbasis mit verbesserten bekleidungshygienischen Eigenschaften geeignet. ' :

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Beispiel. 1

50 kg einer Spinnlösung eines Polymeren aus 89,35 Masse-% Acrylnitril, 10 Masse-% Methylacrylat und 0,65 Masse~% Natriumallylsulfonat in Dimethylformamid mit einem Polymergehalt von 22,9 % werden mit 2,1 kg einer Lösung von 20 Masse-% Polyesterurethan in Dimethylformamid vermischt und bei 50 ⁰C homogenisiert. Nach der Entgasung der erhaltenen Spinnlösung wird diese durch eine 1200-Lochdüse zu Fäden mit einer Feinheit von 0,17 tex in ein wäßriges Koagulationsbad von 23 C versponnen. Das Koagulationsbad besteht aus 53 % Dimethylformamid und 47 % Wasser. Die Fäden werden von Abzugswalzen mit einer Geschwindigkeit von 6 m/min abgezogen und in zwei nachfolgenden, aus 50 % Dimethylformamid und 50 % Wasser bestehenden Bädern bei einer Badtemperatur von 100 ⁰C um das 7fache -ihrer Länge.' verstreckt. Das Reckverhältnis beträgt im ersten Bad 1:5, im zweiten Bad 1:1,4. Das verstreckte Fadenkabel wird anschließend durch ein Schrumpfbad aus 68 % Dimethylformamid und 32 % Wasser bei einer Temperatur von 95 C geführt.

Die Verweilzeit des Kabels im Schrumpfbad beträgt 1,7 s. . Mit Hilfe der Abzugswalzen wird die Kabelspannung so eingestellt, daß das Kabel frei schrumpfen kann und das Bad gerade ohne Schlaufenbildung passiert. Die Fäden, werden in anschließenden Bädern lösungsmittelfrei.gewaschen, in üblicher Weise präpariert" und getrocknet.

Die erhaltenen Fäden besitzen ein Wasserrückhaltevermögen von 22 % und eine Glanzzahl von 2,-5.

Für die Verarbeitung in der Spinnerei wurde, die Entkräuselung einer erfindungsgemäß behandelten Faserprobe mit 20 % be-

Ό stimmt, die Präparationsmittelauflage mit-1,1 %. Mit einer Bandhaftlänge von 18 m ließ sich die Faser ohne Schwierigkeimten zu einem Garn der Feinheit I4 tex verarbeiten.

Vergleichsweise wurde die unter gleichen Bedingungen ersponneiie und verstreckte Faser unter Auslassung des erfin-

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dungsgemäßen Schrumpfbades in bisher bekannter Weise einer hydrothe rauschen Behandlung unterworfen, indem sie mit einer Verweilzeit von 1,3 s durch ein kochendes Wasserbad •gezogen -wurde. Die hierbei erhaltenen Fäden' besitzen ein Wasserrückhaitevermögen von 25 % und eine Glanzzahl von 1j3· Die Entkräuselung liegt bei 19,7 % , die Präparationsmittelauf lage ebenfalls bei 1,1 %. Der Verarbeitungsversuch dieser Paser mußte wegen Verzugsschwierigkeiten auf der Strecke abgebrochen werden.

Beispiel 2

Eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Spinnlösung wird unter den dort angegebenen Bedingungen ausgesponnen, abgezogen und verstreckt. Nach Beendigung der Verstreckung wird das Fadenkabel zunächst mit kaltem Wasser lösungsmittelfrei gewaschen und anschließend durch das Schrumpfbad geführt. Die Bedingungen während der Schrumpfbehandlung entsprechen denen im Beispiel 1. Das Fadenkabel wird dann noch einmal mit kaltem. Wasser nachgewaschen, präpariert und getrocknet. Die hierbei erhaltenen Fäden besitzen ein ?/asserrückhaltevermögen von 32 % und eine .Glanzzahl von 2,1. Mit einem Entkräuselungswert von 19,8 %, einer Präparationsmittelauflage von 1,2 % und einer Bandhaftlänge von 15 m ließ sich die Faser in der Spinnerei ohne Beanstandungen zu einem Garn der Feinheit 14 tex verarbeiten.

Claims (8)

1. - 8 - . d. '<£. U O 9 a

   Erfindungsanspruch '· .

   O 1» Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Acrylfaserstoffen mit poröser Struktur durch Naßspinnen von Lösungen von Acrylnitrilpolymeren oder Acrylnitrilcopolymeren oder überwiegend 'Acrylnitrilpolymere oder -copolymere enthaltenden Polymergemisehen in organischen Polymer!ösungsmittein in wäßrige Fällbäder nach einer zur Erzeugung einer porösen Faserstruktur bekannten Methode und anschließendes Verstrecken, Waschen, Relaxieren und Trocknen der erhaltenen Fäden, gekennzeichnet dadurch, daß die Fäden nach Ihrer Verstrickung im gelfeuchten Zustand durch ein Schrumpfbad geführt werden, welches aus einem Gemisch von Wasser und dem zur Fasererspinnung verwendeten organischen Polymerlösungsmittel besteht und das auf eine Temperatur von mindestens 45 ⁰C eingestellt wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fäden nach ihrer VerStreckung durch ein Schrumpfbad aus 10 bis 90. Masse-SS Wasser und 10 bis 90 Masse-SS-des zur Fasererspinnung verwendeten organischen Polymerlösungsmittels bei einer Badtemperatur von 45 C bis . · zur Kochtemperatur der Badflüssigkeit und mit einer Verweilzeit von 1 bis 20 s geführt werden.
3. 3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Fäden nach ihrer VerStreckung durch ein Schrumpfbad aus 10 bis 90 Masse-% Wasser und 10 bis 90 Masse-% Dimethylformamid bei einer Badtemperatur von 45 ⁰C bis zur Kochtemperatur der Badflüssigkeit und mit einer Verweilzeit von 1 bis 20 s geführt werden«,

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4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Fäden nach ihrer Verstrickung durch ein Schrumpfbad aus 25 bis 45 Masse-% -V/asser und 55 bis 75 Masse-% Dimethylformamid bei einer Badtemperatur von 70 C bis zur Kochtemperatur der Badflüssigkeit mit einer Verweilzeit von 1 bis 10 s geführt werden. ·
5. 5.Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fäden unmittelbar im Anschluß an ihre in einer oder mehreren Stufen erfolgte VerStreckung durch das Schrumpf-. bad geführt, anschließend mit Wasser gewaschen und getrocknet werden.
6. 6. Verfahren nach Punkt 1, ,'gekennzeichnet dadurch, daß die Fäden nach ihrer in einer oder mehreren Stufen erfolgten Verstreckung zunächst gewaschen, dann durch"das Schrumpfbad geführt und abschließend nochmals gewaschen und dann getrocknet werden. .
7. 7· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die verstreckten Fäden spannungslos durch das Schrumpfbad geführt werden. . · '
8. 8. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Höhe des Schrumpfes der Fäden im Schrumpfbad durch Einstellen der Umdrehungsgeschwindigkeiten des Einlauf- und Abzugsaggregates gesteuert wird.