DE1221761B

DE1221761B - Herstellen von Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten

Info

Publication number: DE1221761B
Application number: DE1961P0027296
Authority: DE
Inventors: Joseph Mark Perri
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1960-06-08
Filing date: 1961-06-07
Publication date: 1966-07-28
Also published as: FR1291393A; BE604727A; GB911341A; NL265486A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

DOIf

Deutsche Kl.: 29 b-3/65

Nummer: 1221761

Aktenzeichen: P 27296IV c/29 b

Anmeldetag: 7. Juni 1961

Auslegetag: 28. Juli 1966

Man hat Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten mit vielen erwünschten Eigenschaften hergestellt, auf Grund deren sie sich besonders für Läufer und Teppiche zu eignen scheinen. Alle diese Fasern zeigen jedoch die sehr unerwünschte Eigenart eines überstarken Pilling, das bisher nur unter unannehmbaren Einbußen an anderen Eigenschaften, wie Dauerhaftigkeit, Elastizität, Erholung usw., so weit vermindert werden konnte, daß der Gebrauchswert der Faser genügt. Selbst nach der Erkenntnis, daß be- ίο stimmte einschränkende physikalische Eigenschaften wichtig sind, um die Läufer bzw. Teppichfaser in bezug auf Verschleiß und Pilling annehmbar zu machen, hat sich gezeigt, daß man diese vereinigten Eigenschaften auf normalerweise eingeschlagenen Wegen nicht bekommt.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen von Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten oder -mischpolymerisaten durch übliches Erspinnen und Verstrecken von Fasern in einem wäßrigen Bad von 85 bis 100⁰C auf das 1,8- bis 3fache ihrer ursprünglichen Länge bis zu einem Titer von 13 bis 27 den. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden, die noch 30 bis 55% Wasser, Lösungsmittel oder eine Kombination von Wasser und Lösungsmittel enthalten müssen, anschließend der Einwirkung eines Druckes von 0,6 bis 2,1 kg/cm^a quer zur Faserlängsachse an einer Reihe von Punkten längs der Faser bei einer Temperatur von SO bis 115°C aussetzt.

Die Dauerhaftigkeit der Faser in bezug auf Verschleiß in Läufern wird in einer Einsatzprüfung auf einer Treppe bestimmt, wobei der Läufer auf Stufen angeordnet wird, die täglich etwa lOOOmal begangen werden. Die Läufer werden alle 2 Tage auf Verschleiß untersucht. Sie haben ihren »Endpunkt« erreicht (den Punkt, an dem sie nicht länger verwendbar sind), wenn die Bewertung an Hand einer Skala von 1 bis 5, bei der 1 »keine Veränderung« und 5 »auf das Untermaterial durchgescheuert« bedeutet, 3,5 beträgt. Die Dauerhaftigkeit der Läufer wird als Zahl der Begehungen bis zum Endpunkt ausgedrückt.

Das Pilling ist eine bekannte Erscheinung bei Faserstoffen, die aus gesponnener Faser hergestellt werden, und kann als die Neigung zur Bildung kleiner Büschel, Klümpchen oder Bällchen ineinandergewirrter Faserenden auf der Stoffoberfläche bezeichnet werden. Es wird in einer praktischen Verschleißprüfung bestimmt. Man ordnet hierzu Proben von 20,3 · 55,9 cm auf einem Bodenbereich an, der täglich etwa lOOOmal so begangen wird. Der Grad der Oberflächendeformation und Pillingbildung wird subjektiv nach jeweils 2000 Be-Herstellen von Fasern aus
Acrylnitrilpolymerisaten

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Joseph Mark Perri, Waynesboro, Va. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. Juni 1960 (34 764) -

gehungen bewertet. Das Pilling tritt bei normalen Einsatzbedingungen bei allen Läufern auf und wird in dieser Form für eine begrenzte Zeit als erträglich betrachtet. Läufer, deren Bewertung nach 10000 Begehungen mehr als »3« beträgt, werden als unannehmbar angesehen.

Die Voluminosität bedeutet hier das spezifische Volumen des Oberflächenflors der Probe in Kubikzentimeter je Gramm bei einem Druck von 0,22 kg/cm².

Die Elastizität ist hier als der Prozentsatz definiert, um den sich die Probe von einer Zusammenpressung mit 0,7 kg/cm² sofort wieder erholt.

Die Zusammenpreßbarkeit ist hier als der Prozentsatz der Florzusammendrückung definiert, der sich bei einer 24stündigen statischen Belastung der Probe mit 2,5 kg/cm² ergibt.

Die Erholung ist hier als der Prozentsatz der Erholung definiert, den man bei der vorgenannten Prüfung auf Zusammenpreßbarkeit in 6 Tagen gegenüber der Minimalhöhe erhält.

Der »Griff« ist eine wichtige Eigenschaft zur Bestimmung der Annehmbarkeit der Ware, läßt sich aber nicht in scharfer, klarer Weise definieren. Er bedeutet, wie sich die Ware im Hinblick auf Härte oder Weichheit, Harschheit, Steifigkeit oder Schlaffheit, Rauhigkeit oder Glattheit usw. anfühlt. In der Regel erfolgt die Bestimmung durch eine Anzahl von Prüfer, die in dieser Bewertung erfahren sind. Die hier genannten Werte beziehen sich auf eine bis zu 10 reichende Skala, bei der 10 den besten Wert und 4 »annehmbar«

609 607/371

bedeutet. Der WBL-Wert gibt die zum Zerreißen einer Schlinge notwendige Arbeit an; er entspricht der Fläche unter der Schlingen-Spannungs-Dehnungs-Kurve. Zu seiner Bestimmung wird ein Faden mittels einer Schlinge in die eines zweiten gleichen Fadens gehängt.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand einer Faser erläutert, die aus einem Mischpolymerisat des Acrylnitrils hergestellt worden ist, das Tris-(dibrompropyl)-phosphat als Flammfestmacher enthält, aber man kann auch andere Polymerisatmassen mit oder ohne Flammfestmacher unter Erzielung ähnlicher Ergebnisse einsetzen. Das Polymerisat kann ein Homopolymerisat des Acrylnitril oder eines seiner vielen Mischpolymerisate mit einem Acrylnitrilgehalt von mindestens 85% sein. Das Polymerisat soll vorzugsweise ein durchschnittliches Molekulargewicht im Bereich von 40000 bis 150000 haben.

In den Beispielen sind Teil- und Prozentangaben, wenn - nicht - anders angegeben, - auf das Gewicht bezogen.

Vergleichsversuch zum Beweis des technischen
Fortschrittes

Unter Stickstoff und ständigem Rühren werden bei 50⁰C 80 Teile eines Polymerisates aus 93,5% Acrylnitril, 6% Methylaerylat und 0,5% Natriumstyrolsulfonat, hergestellt durch Emulsionspolymerisation mit einem Persulfat-Bisulfit-Redoxkatalysator, mit 189 Teilen Dimethylformamid . gemischt, ' dem 4 Teile Titandioxydpigment und 7 Teile Tris-(dibrompropyl)vphQsphat zugesetzt worden sind, bis eine homogene Lösung vorliegt.

Diese Lösung wird dann bei 105⁰C mit 274 m/Min, durch eine Spinndüse mit dreißig kreisförmigen Löchern von 0,18 mm Durchmesser nach unten durch ein Rohr von 5,5 m Länge und 20,3 cm Durchmesser hindurch versponnen, das gleichsinnig von Stickstoff von 230° C durchströmt wird. Man verändert von Zeit zu Zeit die Geschwindigkeit der Welle der Lösungspumpe, um Fadenkabel von 490 bis 1850 den oder Einzelfäden mit einem Titer (im beim Spinnen erhaltenen Zustand) von etwa 18 bis 62 den zu bilden. Die Kabel werden, noch lösungsmittelfeucht, in

ίο Wasser von 95⁰C gewaschen und durch Einwirkung einer Zugspannung auf das 2,1- bis 3,0fache verstreckt, um Faserprodukte mit verschiedener Reißfestigkeit, verschiedenem Titer und verschiedenen WBL-Werten zu erzeugen, . . ..........

Die verstreckten Kabel, die 48 Gewichtsprozent Wasser enthalten, werden in einer kalten Stauchkammer leicht gekräuselt (1,6 bis 2,4Kräusel je Zentimeter) und noch naß auf Stapel von einer Länge (nach dem Trocknen) von etwa 8,3 cm geschnitten, Mit der aus einer Reihe solcher Herstellungsgänge erhaltenen Faser wird jeweils ein Garn gebildet, indem man zuerst ein Vorgarn von 16,9 bis 17,4 g/50 m herstellt, dieses auf einem Spinnrahmen unter Bildung eines Einzelgarns (157 Z-Drehungen je Meter) von 197 bis 199 g/50 m verzieht und dieses dreifach unter Bildung eines 3/40-Garns (1,3 m/g) zwirnt. Auf einem 68,6-cm-Stuhl werden Teppiche in Wilton-Bindung hergestellt; Proben jedes Teppichs werden in Laborar toriums- und in Gebrauchsprüfungen auf Pillingneigung, Dauerhaftigkeit, Voluminosität, Elastizität, Zusammenpreßbarkeit, Erholung und Griff geprüft.

Die wesentlichen physikalischen Eigenschaften der

erhaltenen Faserprodukte und einige Kennwerte für das Verhalten der Proben, welche die Anwendbarkeit als Teppich zeigen, nennt die Tabelle I.

	Ver- streckungs- verhältnis	Fasertiter (verstreckt)	Zugspannung	Tabelle I	Pilling (5 = stark)	Dauerhaftigkeit, Begehungen bis zum Endpunkt	Griff (10 = Bestwert)	Anwend barkeit
Faser		den	g/den	WBL-Wert		(Wolle 3 = 35 M)
	2,20	15	1,15	g· cm/den -cm	3	48 M	5	ja :
A	2,20	19	1,12	0,48	3	50	6	ja
B	2,20	24	1,10	0,49	2	56	4	ja
C	2,20	25	1,20	0,50	3	52	4	ja
C	2,50	14	1,33	0,66	4	60	5	nein
D	2,50	18	1,29	0,55	4	62	6	nein
E	2,50	22	1,31	0,58	3	62	4	ja
F	2,65	15	1,42	0,53	5	63	5	nein
G	2,65	20	1,46	0,62	5	62	7	nein
H	2,65	26	1,44	0,62	4	64	2	nein
I	2,8	14	1,53	0,60	5	65	6	nein
J	Z,ö	19	1,52	0,46	5	67	7	nein
K	2,8	23	1,50	0,44	4	69	4	nein
L	2,8	26	1,48	0,42	3	56	4	ja
L'	3,0	15	1,72	0,42	5	70	5	nein
M	3,0	19	1,77	0,34	5	70	6	nein
N	3,0	• 23	1,67	0,40	5	75	4	nein
O			0,42

Diese Werte zeigen, daß nur sechs Faserprodukte sich für den Einsatz als Vorläufer- oder Teppichgarn eignen. Von den anderen Proben sind bis auf zwei alle wegen starkem Pilling unbrauchbar, und die restlichen beiden Proben eignen sich auf Grund der fehlenden Dauerhaftigkeit nicht.

Beispiel

Wie vorstehend werden Fadenkabel im ersponnenen Zustand, noch lösungsmittelfeucht, bei den gleichen Verstreckungsverhältnissen wie zuvor in Wasser von 95⁰C gewaschen und verstreckt. Die Verstreckung

erfolgt wie zuvor, aber das verstreckte Fadenkabel, das 49 Gewichtsprozent Wasser enthält, wird (unter Anwendung einer Stauchkammerkräuselung bei 110⁰C) nach der letzten normalen Verstreckungswalze einem Querdruck von 0,6 bis 2,1 kg/cm² unter Bildung von 3,9 Kräuseln je Zentimeter unterworfen. Die WBL-Werte werden hierdurch beträchtlich verkleinert (Tabelle ΙΓ).

Tabelle II

Faser	Ver- streckungs- veriiältnis	Fasertiter (verstreckt)	Zugspannung	WBL-Wert	Pilling (5 = stark)	Dauerhaftigkeit, Begehungen bis zum Endpunkt	Griff (10 = Bestwert)	Anwend barkeit
	TWlXI(UUiIO	den	g/den	g · cm/den · cm		(WoUe 3 = 35 M)
B'	2,2	19	1,12	0,38	3	54 M	4	ja
E'	2,5	18	1,3	0,31	3	55	5	ja
G'	2,65	15	1,4	0,29	3	55	5	ja
H'	2,65	20	1,45	0,30	2	58	5	ja
K'	2,8	19	1,5	0,29	2,5	60	5	ja
M'	3,0	15	1,7	0,24	3	60	5	ja
N'	3,0	19	1,7	0,25	•2,5	61	4	ja
O'	3,0	23	1,7	0,29	2	63	4	ja
P'	2,5	17	1,25	0,22	2,3	30	—	nein
Q'	2,65	■ 17	1,50	0,20	2,5	32	—	nein
R'	3,0	19	1,92	0,21	2,1	56	4	ja

Durch die Einwirkung dieser Querkraft auf die sich as im Gel- oder solvatisierten Zustand befindende, beim Verstrecken erhaltene Faser, die etwa 50% Wasser enthält, kann der WBL-Wert um mehr als 40% unter den Wert gesenkt werden, den man bei der normalen Verstreckung erhalten würde. Es ist sehr überraschend, daß diese Senkung des WBL-Wertes als solche eine wertvolle Faser für die Vorläufer- und Teppichherstellung ergibt, da diese Veränderung in der Auswirkung eine Verringerung der gemessenen Festigkeit der Faser bedeutet, die der normalen Erwartung nach den Gebrauchswert der Faser nachteilig beeinflussen sollte. Man erhält auch die wesentliche Verringerung des WBL-Wertes ohne wesentliche Veränderung der Reißfestigkeit. Diese Modifizierung setzt offensichtlich die Pillingneigung wesentlich herab, ohne daß eine entsprechende Veränderung der Dauerhaftigkeit und anderer erwünschter Fasereigenschaften erfolgt. Die Reißfestigkeit ist in erster Linie der dominierende Parameter für die Dauerhaftigkeit und der WBL-Wert für die Pillingkontrolle. AUe als brauchbar betrachteten Fasern der Tabellen I und II zeigen eine gute Voluminosität, Elastizität, Zusammenpreßbarkeit und Erholung, und die Ergebnisse der Laboratoriumsversuche werden von praktischen Gebrauchsprüfungen bestätigt.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten oder -mischpolymerisaten durch übliches Erspinnen und Verstrecken von Fasern in einem wäßrigen Bad von 85 bis 100° C auf das 1,8- bis 3fache ihrer ursprünglichen Länge bis zu einem Titer von 13 bis 27 den, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden, die noch 30 bis 55 % Wasser, Lösungsmittel oder eine Kombination von Wasser und Lösungsmittel enthalten müssen, anschließend der Einwirkung eines Druckes von 0,6 bis 2,1 kg/cm^a quer zur Faserlängsachse an einer Reihe von Punkten längs der Faser bei einer Temperatur von 80 bis 115° C aussetzt.

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