DE1069325B - Verfahren zur Herstellung beständig gekräuselter Fäden aus Acrylnitrilpolymerasaten - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren, zur Herstellung beständig gekräuselter Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten mit mindestens 75 Gewichtsprozent Acrylnitril. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die laufenden Fäden im Anschluß an eine Streckvorrichtung durch eine Stauchkammer geführt werden, in der die unter Stauchdruck stehenden Fäden bei einer Temperatur von mindestens 100° C erhitzt werden.

Bisher hat man Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten unter Erhitzen gestreckt, um hierdurch die Moleküle in Richtung der Fadenachse zu orientieren und die Festigkeit der Fäden zu verbessern. Bekanntlich sind die Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten im wesentlichen unorientiert oder nur gering orientiert. Man erhält sie, wenn eine Lösung des Polymerisates in ein KoaguiMerungsbad oder in eine Atmosphäre ausgestoßen wird, in welcher das Spinnstofflösungsmittel verdampft wird. Fäden, die gestreckt sind und sich in einem Zustand innerer Spannung befinden, besitzen eine unerwünscht hohe restliche Schrumpffähigkeit.

Dieser Nachteil, d. h. das unerwünschte Schrumpfen der Fäden im Gebrauch, wird verhindert, wenn man die Fäden gemäß der Erfindung behandelt. Hierbei werden die inneren Spannungen der Fäden weitest- as gehend beseitigt, so daß die Schrumpffähigkeit der Fäden verringert und eine beständige Kräuselung erzielt wird. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Fäden mit inneren Spannungen in einem Arbeitsgang unter Erhitzen in einen Zustand der Entspannung versetzt werden, in welchem sie die Freiheit haben zu schrumpfen, wodurch die Spannungen aufgehoben und die Fäden beständig gemacht werden gegen späteres Einschrumpfen bei Temperaturen wie denen bei der Schrumpf behandlung.

Der Streckvorgang ruft, auch wenn er unter Hitze in einem Dampfrohr erfolgt, beträchtliche innere Spannungen in den Fäden hervor. Derartige Spannungen würden nun aber auch bei spannungslosen Fäden vor dem Kräuseln entstehen, wenn die Fäden beim mechanischen Falten in der Kräusel- bzw. Stauchkammer gegeneinandergeschoben werden. Da die Fäden in der Kräuselkammer dicht gestaucht sind und sich nicht völlig frei in diesem Zustand gegeneinander bewegen können, bleiben notwendigerweise gewisse Spannungen, die durch beide Verfahrenssohritte, Strecken und Kräuseln, hervorgerufen werden, in den Fäden zurück. Dieser geringe Rest an innerer Spannung ist die Ursache für die 2%ige Schrumpfung bei 100° C, wie es in dem Beispiel beschrieben wird. Es ist begreiflich, daß eine völlige Aufhebung aller Spannungen in den Fäden nicht erfolgt, da die eng gestauchten Fäden, die sich nicht ungehindert gegeneinander an den Wänden der Verfahren zur Herstellung
beständig gekräuselter Fäden
aus Acrylnitrilpolymerisaten

Anmelder:

The Chemstrand Corporation,
Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15, .
und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamin 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. Oktober 1950

Lawrence C. Holt, Wilmington, Del. (V. St. A.).
ist als Erfinder genannt worden

Stauchkammer bewegen können, Beschränkungen in geometrischer Hinsicht unterliegen.

Es ist sehr wichtig, den Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten eine beständige Kräuselung zu verleihen. Sie besitzen nämlich im Gegensatz zu Wolle eine sehr glatte Oberfläche und sind verhältnismäßig geradlinig, so daß sie sich auf Baumwoll- oder Wollspinnmaschinen nicht verspinnen lassen. Dies wird erst ermöglicht durch die Kräuselung, welche den erforderlichen Zusammenhalt gewährleistet, wenn das erfindungsgemäß behandelte Material etwa in Form von Stapeln auf üblichen Textilmaschinen weiterverarbeitet werden soll.

Das Problem, halb- und vollsynthetische Fäden zu kräuseln, um das Material besser verarbeiten zu können, ist nicht neu, und man hat schon manche Wege vorgeschlagen, dieses Problem zu lösen. Hierfür sind sowohl Verfahren wie auch Vorrichtungen beschrieben. So kennt man eine Vorrichtung zur Herstellung wolleähnlicher Cellulosekunstfäden, «...bei der die gesponnenen Fäden durch Stauchen eine'Formänderung erhalten. Die von einer Fördertrommel abgezogenen, nassen Cellulosekunstfäden werden mittels einer an der Trommel anliegenden Klinge in sich gestaucht und von der Trommel abgelöst. Durch diese Klinge wird plötzlich die Bewegungsrichtung der Fäden geändert, wodurch die Fäden gekräuselt werden.

Die bekannte Vorrichtung dient nicht dem besonderen Ziel, welches die Erfindung verfolgt und das darin besteht, Fäden mit beständiger Kräuselung zu

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erhalten, die eine praktisch ins Gewicht fallende Schrumpffähigkeit nicht mehr besitzen. Mit ihr ist nicht die Möglichkeit gegeben, die Kräuselung vorzunehmen, ohne .daß namhafte innere Spannungen in den Fäden auftreten. Besondere Vorkehrungen sind in dieser Hinsicht bei der älteren Vorrichtung nicht getroffen. .

Da bei Verfahren und Vorrichtungen, bei denen Klingen oder Schaber verwendet werden, wegen der Abnutzung der Arbeitskante ein gleichmäßiges Arbeiten und Ablösen der Fäden nicht gewährleistet ist, hat man Verbesserungen an den Schabern vorgeschlagen. Diese bestehen · darin, daß der Schaber mehrere Arbeitskanten hat und auswechselbar sowie drehbar angeordnet ist. Somit ist der Schaber nach allen Richtungen einstellbar, und nach Abnutzung einer Arbeitskante kann eine andere in die Arbeitsstellung gebracht werden.

Eine derartige Vorrichtung entbehrt ebenfalls aller Mittel, die im Sinne der vorliegenden Erfindung dazu dienen könnten, eine beständige Kräuselung der Fäden zu liefern und gleichzeitig die Sohrumpffähigkeit auf ein äußerst geringes Maß zu vermindern.

Man hat weiter zur Erziehung einer gleichmäßig durchgehenden und starken Kräuselung bei Fäden aus Celluloseacetat neben der mechanischen Einwirkung auch Wärme angewendet. Bekannte Verfahren, bei. denen das der Fall ist, arbeiten nach folgender Arbeitsweise. Die noch warmen, direkt aus der Spinnzelle kommenden Fäden bzw. Fadenbündel unterwirft man in einem an den Spinnprozeß fortlaufend anschließenden Arbeitsgang durch mechanische Einwirkung in der Wärme der Kräuselung. Das Wesen dieses bekannten Verfahrens liegt also darin, daß man unter . Ausnutzung der thermoplastischen Eigenschaften des noch nicht ganz fertigen — noch nicht in den endgültigen, neuen stabilen Aggregatzustand übergegangenen — noch warmen Fadenbündels in kürzester Zeit und in einem Zuge von der Spinnzelle zu fertiggekräuselten Fäden bzw. Fadenbündeln gelangt und dabei eine gleichmäßig durchgehende und starke Kräuselung erhält.

¹ Auch in diesem Verfahren wird das besondere Problem, dessen Lösung das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, nicht berücksichtigt. Wollte man nach dem ■bekannten Verfahren arbeiten, dann müßte praktisch der für Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten so wichtige· Arbeitsgang des Streckens entfallen. Darauf kann aber nicht verzichtet werden. Es kommt noch hinzu, daß das ältere Verfahren mechanische Mittel, wie'Riffelwalzen, zur Kräuselung vorsieht, deren Verwendung im Falle von Acrylnitrilfäden gerade das Gegenteil von dem herbeiführen würde, was die vorliegende Erfindung erstrebt. Läßt sich nämlich nach dieser schon nicht völlig vermeiden, daß trotz Vermeidung mechanischer Mittel gewisse Spannungen zurückbleiben, wenn auch nur in solchem Maß, daß eine Restschrumpffähigkeit von etwa 2 % erhalten bleibt, so ist dies bei Verwendung von Riffelwalzen in so ausgesprochenem Maß der Fall, daß die Benutzung der bekannten Arbeitsweise keinen Fortschritt bedeutete.

Die Zeichnung veranschaulicht eine Anordnung zur Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht der Anordnung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung auf die Kräusel- oder Stauchkammer, ■

Fig. 3 eine Vorderansicht der Anordnung, bei der verschiedene Teile fortgelassen sind.

Nach diesen Darstellungen läuft das Fadenbündel 2 von zwei Schränkwalzen oder -rollen 4 und 5 durch das Streckrohr 8 zu den beiden Schränkwalzen 6 und 7. In das Rohr 8 wird Druckdampf oder ein anderes gebräuchliches Heizmittel durch die Leitung 9 eingeführt und entweicht durch die Leitung 10. Von den Rollen 6 und 7 wird das Bündel direkt in die Kräuseloder Stauchkammer 12 zwischen die Förderrollen 13 und 14 eingeführt, die zweckmäßig glatte Zylinderflächen haben, für bestimmte Fäden aber auch gewellt oder mit Zähnen verschiedener Größen ausgestattet sein können.

Die Förderwalze 13 sitzt fest auf der Welle 15, die in den an der Trägerplatte 18 befestigten Blöcken 16 und 17 gelagert ist und das Zahnrad 19 und ein Kettenrad 20 trägt, in das eine von einer üblichen Kraftquelle angetriebene und nicht dargestellte Kette greift. Die Förderwalze 14 sitzt auf der Kette 21, die in den Blöcken 22 und 23 gelagert ist und das Zahnrad 24 trägt, das mit dem Zahnrad 19 kämmt. Die Lagerblöcke 22 und 23 weisen Schlitze 25 auf und sind an der Platte 18 durch Striftschrauben 26 befestigt, um sie in ihrer Stellung der Dicke des zwischen den Förderrollen laufenden Bündels anpassen zu können. Die Förderwalze 14 wird durch ein Polster 27 von nachgiebigem Material, z. B. Gummi, gegen das zwischen den Rollen laufende Bündel unter Druck gehalten. Der Gummi drückt gegen die Lagerblöcke 22 und 23. Das elastische Polster 27 ist an einer Gewindestange 28 angebracht, die in einem auf der Platte 18 befestigten Ansatz 29 einstellbar gelagert ist.

Wie dargestellt, wird die Kräuselkammer 12 durch die Rollen 13 und 14, die Wand 45, die abnehmbare Deckplatte 35, die auseinanderstrebenden Leitblätter 30 und 31 und den abwärts geneigten, schmalen, als Platte ausgebildeten Arm 32 des um das Gelenk 32 a schwenkbar gelagerten Hebels, dessen anderer Arm 33 einen Verlängerungsansatz 34 an seinem Ende aufweist, gebildet. Die abnehmbare Deckplatte 35 kann mit den Blättern 30 und 31 verschraubt sein, die wiederum durch Schrauben an der Wand 45 befestigt sind. Das Gesamtgewicht der Teile 33 und 34 muß geringer als das des Armes 32 sein. Die Wand 45 steht rechtwinklig zu der Platte 18 und bildet einen Bestandteil dieser Platte oder ist mit dieser fest verbunden. Die Leitblätter 30, 31 bestehen vorzugsweise aus hochpoliertem Metall und bilden die beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Kammer. Die Blätter sind an der Wand 45 divergierend angebracht und stoßen oben gegen die Rollen 13 und 14 unter der Berührungslinie der Rollen, um die Ablenkung des diese Fläche verlassenden Bündels zu steuern.

Die geneigte Platte 32 bildet teilweise den Bodenabschluß für die Kammer 12 und gestattet eine fortgesetzte Entladung des gekräuselten Fadenbündels. Wie dargestellt ist, wird das Bündel mit Dampf behandelt, wenn es von der Berührungsfläche der Rollen 13 und 14 zu dem verkleinerten Ausgang zwischen dem Blatt 30 und dem unteren Ende der abwärts gerichteten Platte 32 befördert wird. Der Dampf wird gerade unterhalb der Rollenberührungsfläche durch die Rohrleitung 36 in die Kammer eingeführt. Es bleibt der freien Wahl überlassen, den Dampf auch dicht bei dem Kammerausgang durch die Rohrleitung 37 in die Kammer einzuführen.

Obwohl das gekräuselte und stabilisierte Fadenbündel fortlaufend aus der Kammer 12 entfernt wird, wird durch den engen Durchlaß ein hinreichender Gegendruck in der Kammer erzeugt, um das Zusammenpressen und Kräuseln der Fäden sicherzustellen.

Wenn einmal der Arbeitsgang eingesetzt hat, dann wird die Kammer gefüllt gehalten, und das Fadenbündel wird mit einer solchen Geschwindigkeit zur Kammer befördert, daß der gepreßte und gefüllte Zustand gewährleistet wird. Der Gegendruck der gegen die Platte 32 gepreßten Fäden und die Tatsache, daß das Bündel, wenn es zur Kammer geführt wird, eine Breite besitzt, die der Breite der Kammer entspricht, lassen das Bündel, das durch die Förderrollen in die Kammer gedrängt wird, sich nach hinten und nach vorn übereinander in Lagen falten und einen gekräuselten Zustand annehmen. Die Kräuselbögen treten in ziemlich regelmäßigen und in engen Abständen längs des Bündels auf.

Das Fadenbündel wird in dem gepreßten Zustand in der Kammer durch die Platte 32 gehalten, die in dieser Lage bleibt, bis der Druck, der auf sie durch das gepreßte Bündel ausgeübt wird, eine vorbestimmte Grenze überschreitet. Wenn dies eintritt, wird der die Verlängerung 34 tragende Arm 33, an dem die geneigte Platte 32 befestigt ist, gegen die Stange 38 angehoben, die federnd abwärts gegen dieVerlängerungsplatte 34 gedrückt ist, z. B. durch ein federndes Gewicht oder, wie dargestellt, durch einen Flüssigkeitsdruck in dem Zylinder 39. Wenn dies vor sich geht, senkt sich die Platte 32, und der Ausgang der Kammer 12 verbreitert sich, so daß das gekräuselte Fadenbündel mit einer etwas höheren Geschwindigkeit entladen wird, worauf die Platte 32 sich bei entsprechender Voraussetzung wiederum zurückbewegen kann. Der Zylinder 39 ist mit einem Wasser- oder Luftdruckbehälter durch die Leitung 40 verbunden. Der auf den Kolben 38 a ausgeübte Druck wird durch das Ventil 41 α in der Abfluß leitung 41 gesteuert.

Durch das vorliegende Verfahren werden die Fäden des Stranges oder Bündels einheitlich zwecks Ausrichtung gestreckt und dann einheitlich erhitzt und zugleich beim Kräuseln entspannt. Das Erhitzen des Bündels, wenn dieses den Walzenspalt verläßt und sich im gepreßten Zustand in der Kammer 12 beimdet, bewirkt ein Lösen der Spannungen, die durch das Strecken entstanden sind: Dieses Entspannen vermindert das übriggebliebene Schrumpfungsvermögen der Fäden und kräuselt diese infolge des Gegendruckes in der Kammer.

Beispiel

Mittels einer Anordnung nach Fig. 1 wurde ein Bündel im wesentlichen paralleler Fäden, die aus einem in Dimethylacetamid gelösten Mischpolymerisat von 97 °/o Acrylnitril und 3 % Vinylacetat hergestellt waren und etwa noch 2 Gewichtsprozent Dimethylacetamid enthielten — mit einem Gesamtster von 34000 Denier — von den Walzen 4 und 5 durch das mit Dampf gefüllte Rohr 8 zu den Walzen 6 und 7 geführt. In das Rohr 8 wurde der Dampf mit 50 kg Druck duroh ein teilweise geschlossenes Ventil eingeführt und das Bündel beim Durchlaufen des Rohres um 320 % gestreckt. Das gestreckte Bündel wurde nach Verlassen der Walzen 6 und 7 durch die Förderrollen 13 und 14 in die Kammer 12 eingeführt. Die Breite der Kammer war im wesentlichen die gleiche wie die des Fadenbündels 2 bei seinem Eintritt in die Kammer. Der Kammer wurde ständig trockener Dampf mit einem Druck von etwa 0,1 atü zur Erhitzung des Bündels auf mindestens 100° C zugeführt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 13 und 14, die Abmessung der Kammer 12 und der Luftdruck über der Kolbenstange 38 waren so gewählt, daß die nacheinander durch die Kammer laufenden Bündelabschnitte dem Dampf durchschnittlich annähernd 15 Sekunden ausgesetzt waren, bevor sie die Kammer verließen. Die aus der Kammer austretenden Fäden waren gekräuselt und fast frei von inneren Spannungen. Diese Fäden hatten ein restliches Schrumpfungsvermögen von ungefähr 2 °/o bei 100° C.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung beständig gekräuselter Fäden aus Acrylnitriilpolymerisaten mit mindestens 75 Gewichtsprozent Acrylnitril, dadurch gekennzeichnet, daß die laufenden Fäden im Anschluß an die Streckvorrichtung durch eine Stauohkammer geführt werden, in der die unter Stauchdruck stehenden Fäden bei einer Temperatur von mindestens 100° C erhitzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenbündel durch eine Stauchkammer geführt wird, deren Breite wenigstens gleich der Breite des Bündels ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 487 071, 495 375, 741 106;

schweizerische Patentschriften Nr. 223 275, 266 603; österreichische Patentschrift Nr. 160 896.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909 649/364 11.59