DE1179667B

DE1179667B - Verfahren zur Herstellung von Fasern mit verbesserter Faerbbarkeit aus Polymerisatenoder Mischpolymerisaten des Acrylsaeurenitrils

Info

Publication number: DE1179667B
Application number: DED26163A
Authority: DE
Inventors: Stanley Allen Murdock; Thomas Cecil Spence
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1956-08-27
Filing date: 1957-08-06
Publication date: 1964-10-15
Also published as: FR1183077A; US3091507A; DE1180483B; GB830986A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: DOIf

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag; Auslegetag:

Deutsche Kl.: 29 b-3/65

D 26163IV c/29 b
6. August 1957
15. Oktober 1964

Der Einfachheit halber werden hier Fasern aus Polymerisaten oder Mischpolymerisaten des Acrylsäurenitrils, die mindestens etwa 85 Gewichtsprozent Acrylsäurenitrileinheiten in dem Polymermolekül enthalten, als Polyacrylnitrilfasern bezeichnet.

Es sind die verschiedensten Verfahren zur Herstellung und zum Behandeln von Polyacrylnitrilfasern, -fäden, -garnen, -zwirnen, -werg, -bündeln u. dgl. bekannt, die praktisch durchgeführt werden, um bestimmte physikalische Eigenschaften der Produkte zu verbessern. Im allgemeinen sind jedoch diese Verfahren, zu denen einige bekannte Heißbehandlungen gehören, nicht besonders brauchbar, wenn sie Verbesserungen der Färbeeigenschaften betreffen. Keines der bekannten Verfahren besitzt z. B. tatsächlich die Fähigkeit, die Fähigkeit der Fasern zu verbessern, von gewöhnlich verwendeten Farbstoffen durchdrungen zu werden, so daß die Fasern praktisch einheitlich und schnell von dem Farbstoff durch und durch wie auch auf ihren Oberflächen gefärbt werden.

Eines dieser Verfahren besteht darin, daß man die Fasern mit heißem Wasserdampf bei Atmosphärendruck kurze Zeit behandelt, um die Einlaufbeständigkeit und Reibfestigkeit usw. zu verbessern. Hierbei wird jedoch die Färbbarkeit nicht wesentlich erhöht.

Gewisse Vinyllactampolymerisate, so Polyvinylpyrrolidon, sind besonders brauchbare Mittel, um die Färbbarkeit von Polyacrylnitrilfasermassen, denen sie einverleibt werden können, zu verbessern. Häufig jedoch bewirkt die Verwendung solcher polymeren Substanzen als Anfärbehilfsmittel für Polyacrylnitrilfasern aber nur eine oberflächliche Verbesserung der Farbaufnahmefähigkeit der Fasern; sie verbessern nicht auch die Färbbarkeit der Fasern in merklichem Ausmaß. Eine vollständige Durchfärbung kann manchmal nur unter großen Schwierigkeiten bei Polyacrylnitrilfasern erreicht werden, die mit einem Vinyllactampolymerisat imprägniert worden sind, wenn zum Färben bestimmte Acetatfarbstoffe verwendet werden.

Fasern, die nicht gründlich durchdrungen worden und gefärbt sind, sondern nur einen Farbstoff auf ihren außenliegenden Teilen aufgenommen haben, werden häufig als ringgefärbte Fasern bezeichnet. Polyacrylnitrilfasern, die die Neigung haben, beim normalen Gebrauch zu zerfasern, so daß ihre inneren Teile freigelegt werden, sind von geringem Wert, wenn sie nur ringgefärbt sind.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung und Konditionierung von Polyacrylnitrilfasern, um die Durchfärbbarkeit des fertigen Produkts wesentlich zu erhöhen, d. h. das Eindringen der Farbstoffe in Verfahren zur Herstellung vpn Fasern mit
verbesserter Färbbarkeit aus Polymerisaten
oder Mischpolymerisaten des Acrylsäurenitrils

Anmelder:

The Dow Chemical Company, Midland, Mich.
(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

Stanley Allen Murdock,

Thomas Cecil Spence, Concord, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 27. August 1956

(606 500,606484)

und durch die Fasern merklich zu verbessern und eine Ringfärbung zu vermeiden.

Man erreicht das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung dadurch, daß man nach üblichen Naßspinnverfahren Fasern gewinnt, diese wäscht, verstreckt und gegebenenfalls zu Stapelfasern verarbeitet und sie dann, während sie noch als Hydrogel vorliegen, unter einem absoluten Druck von mindestens etwa 1,4 kg/cm² etwa 0,5 Sekunden bis 0,5 Stunden lang mit Wasserdampf behandelt und anschließend trocknet. Der Vorteil ist am größten, wenn man bei der Heißbehandlung die Faser dem Wasserdampf unter einem Druck von etwa 1,75 bis 4,2 kg/cm² 1 Sekunde bis 5 Minuten lang aussetzt. Die Faser kann entweder im entspannten, vollständig schrumpfungsfähigen Zustand oder unter einem positiven Zug oder in einem unvollständig schrumpfungsfähigen Zustand behandelt werden. Nach Abschluß der Dampfbehandlung kann die Faser entweder im erschlafften Zustand oder unter Zug getrocknet werden. Sie kann dann bei ausgezeichneter Durchdringung mit dem Farbstoff durch Anwenden üblicher Verfahren mit einer Vielzahl von Farbstoffen gründlich gefärbt werden.

Die gefärbten Fasern, die auf diese Weise erhalten werden können, sind nicht in merklichem Ausmaß ringgefärbt.

409 707/327

Eine bessere und größere Färbbarkeit der behandelten Fasern kann erhalten werden, wenn sie zum Schluß bei mäßig erhöhten Trockentemperaturen getrocknet werden. Die zum Trocknen der Fasern verwendete Temperatur kann zwischen Raumtemperatur und 160⁰C, am besten zwischen etwa 110 und 150⁰C liegen.

Die getrocknete Faser, die eine verbesserte Gesamtfarbaufnahmefähigkeit aufweist, kann leicht bei ausgezeichneter Durchdringung mit den meisten Färbstoffen gefärbt werden. Es können übliche Verfahren verwendet werden, um ein Durchfärben sicherzustellen und um tiefe und gleichmäßige Schattierungen nicht nur mit Acetatfarbstoffen, sondern auch mit sauren und direktziehenden Farbstoffen und mit Küpenfarbstoffen zu erzielen. Außerdem haben die behandelten Fasern ausgezeichnete physikalische Eigenschaften.

Beispiel 1

Es wurde eine Spinnlösung hergestellt, indem etwa 1 Gewichtsteil Polyacrylsäurenitril mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht zwischen etwa 25 000 und 30 000 in etwa 9 Gewichtsteilen einer 60%igen Lösung von Zinkchlorid in Wasser gelöst wurde. Die Spinnlösung, die eine Viskosität von etwa 2000 Poise bei 25° C hatte, wurde durch eine 0,25-mm-Spinndüse mit 300 Löchern in ein Fällbad gepreßt, das aus einer Lösung von etwa 43,5% Zinkchlorid in Wasser bestand. Die Temperatur des Fällbades betrug etwa 15° C. Die ausgepreßte, gefällte Spinnlösung bildete ein fadenartiges Hydrogelgebilde, das in destilliertem Wasser bei Raumtemperatur gewaschen wurde, bis der Salzgehalt des Hydrogels, auf das Trockengewicht des Polyacrylsäurenitrils bezogen, etwa 0,5 %nicht überschritt. Das gewaschene Hydrogelgebilde wurde orientiert, indem es in einer Reihe von Streckungen während des Waschens und nach dem Abziehen aus dem Fällbad bis zur etwa zwölffachen Länge der ursprünglichen Länge gestreckt wurde.

Ein erster teil (Probe A) des naßgestreckten Hydrogels wurde unter Spannung in Luft bei Raumtemperatur getrocknet. Ein zweiter Teil (Probe B) des Hydrogels wurde 5 Minuten bei 150° C in einem vollständig entspannten Zustand getrocknet. Zwei weitere Teile (Proben C und D) wurden vor dem Trocknen und nachdem sie fest auf einen starren Rahmen aus nichtrostendem Stahl aufgewickelt worden waren, auf dem sie nicht schrumpfen konnten, erfindungsgemäß in einem Druckgefäß gesättigtem Wasserdampf ausgesetzt. Der Wasserdampf wurde mit einem Druck von etwa 1,76 kg/cm² verwendet, der in etwa 1 Minute erreicht worden war, nachdem die aufgewickelten Proben in das Gefäß gebracht worden waren. Die Proben C und D wurden dem Wasserdampf unter einem Druck von 1,76 kg/cm² etwa 10 Minuten lang ausgesetzt, bevor sie aus dem Druckgefäß entfernt wurden. Die Probe C wurde bei 150⁰C 5 Minuten lang unter Zug getrocknet, während sie fest auf dem Rahmen aufgewickelt blieb. Die Probe D wurde von dem Rahmen entfernt und 5 Minuten bei 150° C in einem vollständig entspannungsfähigen Zustand getrocknet.

Die Proben wurden nach einem üblichen Verfahren etwa 1 Stunde lang in der Siedehitze mit 4% (auf das Gewicht der Faser bezogen) eines direktziehenden Farbstoffes gefärbt. Die Probe A war in ihren äußeren Teilen nur sehr schwach gefärbt. Die Probe B nahm den Farbstoff nicht in merklichem Ausmaß an. Die Proben C und D jedoch waren im Vergleich zu den Proben A oder B gut gefärbt. Weder die Probe C noch die Probe D zeigten bei der mikrophotographisehen Prüfung Anzeichen einer Ringfärbung.

Außerdem wurde beobachtet, daß einige der physikalischen Eigenschaften der behandelten Proben (C und D) mindestens vergleichbar, wenn nicht gegenüber denen der unbehandelten Proben merklich verbessert worden waren. Dies wird durch die Vergleiche in der folgenden Tabelle gezeigt:

Reißfestigkeit, g/den
Schleifenfestigkeit, g/den
Dehnbarkeit, %

	Probe	B	C
A	4,2	4,5
4,0	1,5	2,0
1,1	33	29
38

Beispiel 2

Ein naßversponnenes, gestrecktes Fasertau im Hydrogelzustand, das dem im Beispiel 1 verwendeten glich, wurde durch das Wasserdampfrohr, das eine Länge von etwa 90 cm hatte und Dampf unter einem Druck von etwa 1,75 kg/cm² enthielt, mit einer linearen Geschwindigkeit von etwa 1645 cm/min, geleitet. Die Verweilzeit des Taues in dem Wasserdampfrohr betrug etwa 3,35 Sekunden. Das Tau lief mit der gleichen linearen Geschwindigkeit in das Wasserdampfrohr hinein, mit der es aus diesem herausgezogen wurde, so daß es weder zusätzlich gestreckt wurde, noch während der Behandlung zusammenschrumpfen konnte. Es wurde gefunden, daß das behandelte und thermisch konditionierte Tau ein sehr weißes Aussehen hatte und in einem guten offenen Zustand erhalten wurde. Die behandelte Faser nahm den im Beispiel 1 verwendeten Farbstoff ziemlich leicht auf. Eine gute Farbausbeute ohne Ringfärbung wurde beim Färben mit 4% des Farbstoffes erhalten. Die Faser hatte eine Reißfestigkeit von etwa 4,2 g je Denier, eine Streckgrenze von etwa 0,96 g je Denier und eine Dehnbarkeit von etwa 33 %.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern mit verbesserter Färbbarkeit aus Polymerisaten oder Mischpolymerisaten des Acrylsäurenitrils, die mindestens etwa 85 Gewichtsprozent Acrylsäurenitrileinheiten in dem Polymermolekül enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man nach üblichen Naßspinnverfahren Fasern gewinnt, diese wäscht, verstreckt und gegebenenfalls zu Stapelfasern verarbeitet und sie dann, während sie noch als Hydrogel vorliegen, unter einem absoluten Druck von mindestens etwa 1,4 kg/cm* etwa 0,5 Sekunden bis 0,5 Stunden lang mit Wasserdampf behandelt und anschließend trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern dem Wasserdampf unter einem absoluten Druck von etwa 1,75 bis 4,2 kg/cm^a etwa 1 Sekunde bis 5 Minuten lang ausgesetzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 071 501.