DD159090A1 - Verfahren zur herstellung von acrylnitrilfaserstoffen mit erhoehtem heissluftschrumpf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acrylnitrilfaserstoffen mit erhoehtem Heissluftschrumpf und grosser Gleichmaessigkeit der Schrumpfwerte, wobei die Schrumpfausloesung bereits bei der Behandlung mit heisser, trockner Luft erreicht wird. Sie werden durch Erspinnen von Faeden aus Loesungen von Copolymeren des Acrylnitrils nach dem Nassspinnverfahren mit anschliessendem Recken, Waschen, Faerben, Praeparieren, Trocknen und Nachrecken hergestellt. Die Faeden werden vor der Trocknung im Verhaeltnis 1:3,5 bis 1:8 gereckt, die gereckten Faeden unter Spannung getrocknet und die getrockneten Faeden ueber polierte bewegte Heizflaechen gefuehrt, deren Geschwindigkeit waehrend des Aufheiz- und Nachreckvorganges im wesentlichen mit der Geschwindigkeit des Faserkabels uebereinstimmt. Durch ein nachgeschaltetes Walzenwerk werden die Fasern bis zum 2fachen ihrer urspruenglichen Laenge nachgereckt. Die Erfindung ist zur Herstellung von Spezialfasern fuer die Fertigung von Florwaren, wie z.B. Edelpelzimitationen und anderer textiler Erzeugnisse geeignet.

Description

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Titel der Erfindung;

Verfahren zur Herstellung von Acrylnitrilfaserstoffen mit erhöhtem Heißluft schrumpf

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fasern, Fäden und ähnlichen für die textile Anwendung geeigneten Formkörpern aus Acrylnitrilcopolymerisaten, die sich durch ein hohes Schrumpfvermögen, insbesondere durch einen hohen Heißluftschrumpf auszeichnen und die z. B. vorteilhaft

> bei der Herstellung von Florwaren und anderer textiler Erzeugnisse verwendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Herstellung hochschrumpfender Acrylfasern sind Verfahren bekannt, die ausgehen von der Verwendung von Copolymerisaten mit gegenüber den normalen Acrylfasern erhöhten Anteilen an Gomonomeren wie z. B. Acrylaten oder Methacrylaten(DD-PS 91309) oder auch von der Anwendung spezieller Faserbehandlungen, die als zusätzliche Operationen zu einer erhöhten Anzahl technologischer Verfahrensstufen führen und teilweise zur Diskontinuität des Herstellungsablaufes zwingen· Solche Fasern haben in der Regel bei einer Behandlung in kochendem Wasser ein hohes Schrumpfvermögen..Für bestimmte Einsatzzwecke ist es von Vorteil, wenn Fasern auch bei einer 'Trockenwärmebehandlung ein hohes Schrumpfvermögen auf vveisen. Zum Beispiel erfordert die Herstellung von Edelpelzimitatiohen aus Synthesefasern wegen des spezifischen Pelzaufbaus im Unterhaar einen Anteil schrumpffähiger Fasern, der bei einer Heißluftbehandlung von ca 130⁰G und/oder Eontakthitze von etwa 120⁰C und gegebenenfalls noch durch milde Sattdampfeinwirkung auf Grand ⁱ des Schrumpf ve rmögeP-S zu einer Verdichtung der Pelzware führt, wodurch im Zusammenwirken mit den anderen Faseranteilen

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Grannen- und Mittelhaar der Edelpelzcharakter hervorgerufen wird· Zur Erzielung eines solchen Verdichtungseffektes ist es notwendig, daß der Heißluftschrumpf bei mindestens 20% liegt, damit die als Unterhaar wirkenden schrumpffähigen Fasern im Pelzinneren angeordnet werden· Aus der DS - OS 2 532 120 ist ein Verfahren bekannt, nach dem Fasern mit hohen Kochschrumpfwerten erhalten werden, wenn die ungereckten Fäden mit Sattdampf mindestens 1 min

•0 fixiert und danach 1 : 3>5 bis 1 : 5>0 gereckt werden. Die Fasern weisen in Abhängigkeit vom. Reckverhältnis, der Reckbadtemperatur, der Dämpfzeit und- temperatur Schrumpfwerte bis zu 52,5 % auf

Weiterhin ist bekannt (DE - OS 1 4-35 54-9)', daß hoch-

5 schrumpfende Acry!fasern hergestellt werden können, wenn die naßgesponnenen Fäden bis 1 : 2,5 vorverstreckt, zwischengetrocknet, danach mit Dampf behandelt und bis 1 : 3>0 nachverstreckt werden

Fach einem anderen Verfahren (DD - AP 144 080) erhält man naßgesponnene Acrylfasern mit bis zu 50 % Schrumpf in siedendem Wasser, wenn die Fasern in Luft von Umgebungstemperatur zwischen 1 : 1,3 bis 1 : 3>0 verstreckt, anschließend gewaschen und in siedendem Wasser von 1 : 1,0 bis 1: 2,5 nachgereckt werden· Ss ist jedoch dabei erforderlich, die Fasern nach einer Trocknung mit Wasserdampf zu behandeln und zusätzlich in trockener Luft bei 90° bis 100°cnachzuverstrecken.

Diese Verfahren beinhalten eine relativ große Zeitspanne für die Dämpfstufe, bzw. arbeiten mit Zwischentrocknung,

ι wodurch sie technologisch komplizierter und schwerer beherrschbar werden» Außerdem werden die zum Teil noch wenig vorgereckten Fasern mechanisch bereits stark belastet und dabei geschädigt, was erhöhte Faserbruchanteile nach sich zieht.

wurde bereits vorgeschlagen sehrumoffähige Fasern lie

stellen, indfiiü die Fäden höchstens 1 : 5>0 verstreckt, unter

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Spannung getrocknet und zwischen beheizten Platten bis

1 : 1,5 nachverstreckt werden. Die erhaltenen Fasern weisen einen Heißluftschrumpf von ca 22,5 % bei einer Behandlung

von 5 min bei 13O⁰C auf.

Die so hergestellten Fäden haben den Eachteil, daß sie eine große-Streuung der Schrumpfwerte aufweisen, da die für die Hachverstreckung erforderliche Erwärmung der Fäden in einer Heißluftzone infolge der schlechten Wärmeleitung ungleichmäßig ist.

Die direkte Kontakterwärmung auf feststehenden polierten beheizten Flächen ist zwar möglich, führt jedoch wegen der über den Querschnitt des gesamten Faserkabels durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Heizfläche und Kabel nicht zu vermeidenden unterschiedlichen Reibung der einzelnen Kapillaren zu ungleichmäßigen Schrumpfwerten der Einzelfaserno

Auch eine hydrothermische Aufheizung des Faserkabels, z. B. unter Verwendung von Dampf als Heizmedium, hat sich für die Herstellung von hochschrumpfenden Fasern als ungeeignet erwiesen, da die durch den kondensierenden Dampf eingebrachte Energie nach Verlassen der Hachverstreckvorrichtung zum Relaxieren und damit zum teilweisen Ausschrumpfen des Kabels führt»

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat die Herstellung einer Schrumpffaser mit hoher Gleichmäßigkeit der Schrumpfwerte, die bereits bei der Behandlung mit heißer, trockner Luft erreicht werden, zum Ziel.

Darlegung des V/es ens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Faser während ihrer Herstellung so zu behandeln, daß die durch eine Nach-

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verstreckung der getrockneten Faser erzeugten inneren Spannungen bei einer späteren textlien Verarbeitung durch eine thermische und/oder hydrothermische Behandlung wieder abgebaut werden und die Pasern dabei schrumpfen, Bs wurde gefunden, daß die Aufgabe gelöst wird, wenn Acrylnitrilcopolymerisatfasern, hergestellt nach dem Naßspinnverfahren unter den üblichen Bedingungen, im Verhältnis 1 : 3,5

ρ bis 1 : 8 in einer oder in mehreren Stufen verstreckt, in Bädern das anhaftende Lösungsmittel entfernt, in v/eiteren -Bädern gegebenenfalls gefärbt, präpariert und anschließend in einem Trockenaggregat, z. B. einem Siebtrommeltrockner, bei Temperaturen zwischen 105° und 160⁰C, vorzugsweise

d zwischen 110° und 140⁰G, getrocknet werden« Die Trocknung erfolgt vorzugsweise unter einer gewissen Spannung, das heißt, die Fasern werden während des Trocknens ganz oder teilweise am Ausschrumpfen gehindert· Nach der Trocknung werden die Pasern von einem Walzenwerk aufgenommen und anschließend über bewegte polierte Heizflächen geführt, deren Geschwindigkeit so eingestellt ist, daß das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Faserkabel und der beheizten Oberfläche während des Aufheiz— und Verstreckvorganges nach Möglichkeit 1 : 1 beträgt und keinesfalls 2 : 1 übersteigt.

Zum Aufheizen für das Nachrecken der Faden werden vorzugsweise einzeln oder in Gruppen angeordnete, sich drehende. "falzen verwendet, deren Umlaufgeschwindigkeiten ebenfalls den sich während des Nachverstreckprozesses einstellenden Kabelgeschwindigkeiten angepaßt werden.

Die Oberflächentemperatur der bewegten Heizflächen beträgt 105 bis 170⁰G, vorzugsweise 125 bis 14-0⁰G. Durch ein nachgeschaltetes Walzenwerk, das mit einer höheren Geschwindigkeit läuft als das Lieferwerk, werden die erwärmten Fasern bis zum. 2fachen. ihrer ursprünglichen Länge verstreckt. Während der Reckphase und dem Transport der Faser über Förder- und Faserleitelemente kühlt die Faser um mindestens 25 G gegenüber der erreichten Temperatur in der Aufheizzone wieder ab, bevor sie gekräuselt wird,

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Zum Zweck der Aufbringung der für die textile Weiterverarbeitung notwendigen Kräuselung werden die Fasern anschließend einer Kräuselkammer zugeführt. Die so hergestellten Pasern besitzen einen latenten Schrumpf, der durch Einwirkung von 130 ⁰G heißer Luft ausgelöst werden kann, mindestens 20 % beträgt und eine hohe Konstanz der Schrumpfwerte sowohl des Gesamtfaserkabels als auch der einzelnen Faserkapillaren zeigt· Als Copolymerisatfasern werden solche mit mindestens 80 % Acrylnitril eingesetzt, die außerdem mindestens 5,0 Masse-% einer mit Acrylnitril copolymerisierbaren nichtionogenen Verbindung und mindestens 0,1 Masse-% einer mit Acrylnitril copolymerisierbaren ionogenen Verbindung enthalten. Unter nichtionogenen Verbindungen sind Acrylsäureester und unter ionogenen Verbindungen ungesättigte saure Verbindungen zu verstehen.

Ausführungsbeispiel

Sine Lösung eines Acrylnitrilcopolymeren in Dimethylformamid mit einem Polymergehalt von 22,9 Massel, wobei das Acrylnitrilcopolymerisat eine Zusammensetzung aus 86,3 Masse-% Acrylnitril, 12,8 Masse-% Acrylsäuremethylester und 0,90 Masse-% Natriumallylsulfonat hatte, wurde durch eine 50 000 Lochdüse in ein 53 Masse-% Dimethylformamid und 47 Masse-% Wasser enthaltendes Koagulationsbad von 21 ⁰C versponnen» Die erhaltenen Fäden wurden in einem weiteren, 95 ⁰O heißen, 50 Masse-% Dimethylformamid und 50 Masse-% Wasser enthaltenden Bad um das 4 fache verstreckt, ausgewaschen und in einem weiteren Wasserbad von 95' 0 um das 1,16 fache verstreckt. Das Gesamtver— streckverhältnis betrug dabei 1. : 4,64.

Fach der Präparation in einer Wanne wurden die Fäden einem Siebtrommeltrockner zugeführt und die Fasern bei

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Lufttemperaturen von 132 bis 145 ⁰C, bei einer Faserkabeleinlaufgeschwindigkeit von 35 m/min getrocknet. Die Kabelauslauf geschwindigkeit wurde auf 31>5 m/min eingestellt, so daß die Faser während der Trocknung um 10 % schrumpfen konnte·

Das erhaltene Spinnkabel wurde nach der Trocknung von einem Walzenwerk abgezogen und einer Kabelaufheizvorrichtung, bestehend aus 4 beheizten polierten Metallwalzen zugeführt, auf denen es beidseitig erwärmt wurde« Die Oberflächentemperatur der beheizten Metallwalzen lag bei 142 ⁰C. Die Umfangsgeschwindigkeit betrug 31»5 m/min, so daß die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Spinnkabel und Aufheizfläche am Einlauf des Kabels in die Aufheizvorrichtung 0 m/min ^Tvvar. Mit Hilfe eines nachgeschalteten Walzenwerkes, mit gekühlten Walzen, deren Abzugsgeschwindigkeit auf 44,2 m/min eingestellt war, wurden die Fasern auf das 1,4-fache nachverstreckt und anschließend einer .Stauchkammer zugeführt·

Die Ermittlung des HeißluftSchrumpfes (5 min bei I30 ⁰G ) ergab einen Wert von 23 % mit einem Yariationskoeffizienten von unter 15 %·

Vergleichsbeispiel

Eine nach Beispiel 1 hergestellte Faser wurde zwischen feststehenden beheizten Platten bei Temperaturen von

.145 ⁰O nachverstreckt. Die Prüfung des Heißluftschrumpfes ergab einen Wert von 19 »5 % bei einem Variationskoeffizienten von 29,4 %«

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Claims (3)

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   Erfindungs anspruch

   "U Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril!'aserstoffen mit erhöhtem Heißluf tschruiiipf durch Brspinnen der Fäden aus Acrylnitrilpolymerisatlösungen in Dimethylformamid mit einer Oopolymerisatzusammensetzung von mindestens 80 Masse-^ Acrylnitril und mindestens 5 Masse-% einer oder mehrerer mit Acrylnitril copolymere sie rbaren Verbindung in ein wasserhaltiges Koagulationsbad mit anschließender Sin- oder Mehrstufen- reckung in wäßrigen Bädern, Waschen, Trocknen und Kachrecken der getrockneten Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufheizen für das Hachrecken der Fäden bewegte polierte Flächen verwendet werden, deren Geschwindigkeit so eingestellt ist, daß- das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Faserkabel und der beheizten Oberfläche, deren Temperatur 105 bis 170 ⁰G beträgt, während des Aufheiz- und Nachreckvorganges zwischen 1 i 1 und 2 : 1 liegt.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufheizen für das Hachrecken der Fäden einzeln oder in Gruppen angeordnete, sich drehende Walzen verwendet werden, deren Umlaufgeschwindigkeiten den sich während des Nachverstreckprozesses einstellenden Kabelgeschwindigkeiten angepaßt werden·
3. 3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur der bewegten Heizflächen 125 bis 140 ⁰C beträgt»