DE1435619C3

DE1435619C3 - Verfahren zur Herstellung hochdichter Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten

Info

Publication number: DE1435619C3
Application number: DE19621435619
Authority: DE
Inventors: Merton Louis Camden S.C. Davis (V.St.A.); Palmer, Louis Charles, Dordrecht (Niederlande)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1961-03-22
Filing date: 1962-03-22
Publication date: 1976-08-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochdichter Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten unter Waschen mit Wasser im Gegenstrom und gleichzeitiger Verstreckung auf das 2- bis lOfache ihrer ursprünglichen Länge, wobei die lösungsmittelbeladenen Fäden durch eine erste, auf einer Temperatur von etwa 90 bis 100° C gehaltenen Gruppe von Bädern hindurchgeführt und nach der Verstreckung mit einem Wasserstrahl von 50 bis 60⁰C behandelt werden.

Durch Trockenspinnen gebildete Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten treten aus der Spinnzelle mit einem Lösungsmittelgehalt von etwa 15 bis 40% aus. Zur Erzielung gebrauchsfähiger Fäden muß man den Lösungsmittelgehalt wesentlich senken, z. B. auf ungefähr 5%, und die Fäden zur Verbesserung ihrer physikalischen Eigenschaften verstrecken. Ein Trokkenspinnverfahren von Polyacrylnitril wird unter anderem in der FR-PS 10 71 500 beschrieben.

Durch die britische Patentschrift 7 43 761 ist eine Wasch-Streck-Behandlung naßgesponnener Polyacrylnitrilfäden bekannt, bei der man zunächst bei niedrigen Temperaturen und dann in einem heißen Bad bei oberhalb von 80° C verstreckt und anschließend mit Wasser wäscht. Bei diesem Verfahren soll insbesondere eine wirtschaftliche Wiedergewinnung des als Lösungsmittel verwendeten Äthylencarbonats erreicht werden. Die USA.-Patentschrift 29 57 748 beschreibt ein Verfahren, bei dem naßgesponnene PoIyacrylnitrilfäden in drei aufeinanderfolgenden Streckbädern einer Verstreckung unterworfen werden, wobei diese Bäder aus wäßrigen Lösungen von Dimethylformamid bestehen. Die Temperaturen in den Bädern steigen von niedrigen Temperaturen im ersten Bad zu höheren Temperaturen in den folgenden Bädern an. In der BE-PS 5 78 430 wird die Herstellung von Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten nach einem Naßspin nverf ah ren beschrieben, wobei man Fäden hoher Dichte ohne Hohlräume erhält. Bei diesem Verfahren werden die Fäden zunächst in einem wäßrigen Bad mit einer Temperatur zwischen 10 und 70° C koaguliert und dann in einem zweiten Bad, das bei einer Temperatur zwischen 30 und 100° C gehalten wird, auf das 2- bis lOfache verstreckt.

Aus der US-PS 28 88 317 ist die Herstellung von hochdichten Fäden aus Polyacrylnitril bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden die trokken ersponnenen und noch wenigstens etwa 5 % Lösungsmittel enthaltenden Fäden in einem wäßrigen Lösungsmittel bei Temperaturen unterhalb 50° C gewaschen, bis der Lösungsmittelgehalt unterhalb etwa 2,5% liegt. Dann werden die erhaltenen, extrahierten Fäden bei einer Temperatur zwischen etwa 70 bis 110° C getrocknet und die getrockneten Fäden werden dann verstreckt. Es sind somit drei Stufen erforderlich, nämlich die Extraktion, das Trocknen und das anschließende Verstrecken der trockenen Faser.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe

besteht darin, durch Trockenspinnverfahren erhaltene Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten nach einem weniger aufwendigen Verfahren so zu behandeln, daß diese hochdicht sind.

Die vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die nach dem Trockenspinnverfahren hergestellten Fäden in der ersten Gruppe von Bädern um etwa 40

ao bis 70% des Gesamtstreckgrades verstreckt werden und daß die Restverstreckung in einer weiteren Gruppe von Bädern bei einer Temperatur von 50 bis 88° C erfolgt.

Gegenüber dem aus der US-PS 28 88 317 bekannten Verfahren benötigt man beim erfindungsgemäßen Verfahren somit nur noch zwei Stufen, weil der Wasch- und Streckprozeß vereinigt werden und die verstreckten Fäden dann nur noch getrocknet zu werden brauchen.

Die erfindungsgemäß behandelten Fäden enthalten nur noch etwa 5% oder weniger an Lösungsmittel. Sie werden bei dem Verfahren auf das 2- bis lOfache, vorzugsweise 2- bis 8fache ihrer ursprünglichen Länge verstreckt.

In der Zeichnung, die der weiteren Veranschaulichung der Erfindung dient, ist in schematischer Darstellung eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt.

Das Endlosfadenbündel 1 wird zwischen Quetschwalzen 2, 3 und 4 hindurch in das erste und unterste Bad 5 des kaskadenartig strömenden Wassers eingeführt. Es wird von der Walze 6 umgelenkt und daraufhin aus dem Bad 5 wieder heraus und dann bei seinem aufeinanderfolgenden Durchlauf durch die ansteigend angeordneten Bäder 9,12,15, 18, 21 und 24 abwechselnd über die außerhalb der Bäder liegenden Umlenkrollen 7, 10, 13, 16, 19 und 22 und die in den Bädern angeordneten Umlenkwalzen 8,11,14, 17, 20, 23 geführt. Nach Verlassen des Bades 24 wird das Bündel durch einen zweiten Satz von Quetschwalzen 25, 26 und 27 hindurchgeführt; auf das Fadenbündel wird an dieser Stelle mittels einer Düse 28 ein Wasserstrahl gerichtet. Das von den Fäden nicht mitgenommene Wasser fließt auf den schräg verlaufenden Teil 29 des Gehäuses 30 ab und von dort zurück in das Bad 24. Das Wasser durchfließt die Bäder in dem Gehäuse 30 kaskadenartig aus dem obersten Bad 24 zu dem untersten Bad 5.

Aus dem untersten Bad 5 wird zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Flüssigkeitsspiegels durch einen Auslaß 38 konstant Waschflüssigkeit abgezogen. Alle Bäder sind mittels Dampfschlangen 31 bis 37 beheizbar.

Die Anzahl der Bäder kann in Abhängigkeit von der Menge an Lösungsmittel, die von den Fäden zu entfernen ist, sehr unterschiedlich sein. Bei ζ. Β verhältnismäßig geringem Lösungsmittelgehalt kann eine

sehr geringe Anzahl von Bädern, z. B. fünf Bäder, vorgesehen werden. Bei höherem Lösungsmittelgehalt körinen sieben bis zwölf Bäder erforderlich sein.

Eine Verstreckung der Fäden kann in jedem der Bäder erfolgen. Es ist jedoch wichtig, 40 bis 70 % der Verstreckung der Fäden während des Durchlaufs durch die erste Gruppe von Bädern durchzuführen, während die restliche Verstreckung beim Durchlauf durch eine weitere Gruppe von Bädern erfolgt.

Teil- und Prozentangaben beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, im folgenden Beispiel auf das Gewicht.

Beispiel

Es werden Fäden aus Acrylnitrilpolymerisat durch Trockenverspinnen einer Lösung eines Terpolymerisates aus etwa 93,5 °/o Acrylnitril, 6,0% Acrylsäuremethylester und 0,5% Natrimstyrolsulfonat in Dimethylformamid hergestellt. Die Fäden, die 25 % des Lösungsmittels enthalten, werden in Form eines Kabels von etwa 185 000 den (20550 tex) Gesamttiter zusammengefaßt; der Einzelfaden titer im beim Erspinnen erhaltenen Zustand beträgt etwa 10 den (1,1 tex). Die verschiedenen Kabel werden mit einer Geschwindigkeit von 59,4 m/min einer Wasch-Streck-Vorrichtung der in der Zeichnung gezeigten Art zugeführt.

Die Wasch-Streck-Vorrichtung weist neun getrennte Bäder auf, wobei die Umlenkrollen so getrieben werden, daß das Kabel auf der in der ³VoT-richtung zurückzulegenden Strecke in vier Stufen verstreckt wird.

Arbeitsbedingungen:

Bad	Temperatur	Streckverhältnis beim
Nr.	⁰C	Verlassen des Bades
1	98	1,53
2	98	0
3	98	+ 0,29
4	98	0
5	94	0
6	90	+ 0,81
7	87	0
8	85	0
9	85	+ 1,89

4,52fach insgesamt

Beim Hindurchtritt durch die Ausgangs-Abquetschwalzen wird auf die Kabel frisches Extraktionswasser von 50° C mit etwa 1179 kg/h aufgespritzt. Die gewaschenen und verstreckten Fäden enthalten 2 % Lösungsmittel.

Die Kabel werden dann zur Erhöhung ihrer Temperatur auf etwa 70° C durch eine Dampfkammer geleitet und hierauf durch eine herkömmliche Stauchkammerkräuselvorrichtung geführt. Die gekräuselten Kabel werden anschließend auf Stapel geschnitten, getrocknet und geöffnet. Die Stapelfaser hat einen Restschrumpf von etwa 17% und eine Dichte von 1,183.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wurde bisher an Hand von Fäden aus einem Acrylnitril-Terpolymerisat erläutert, aber man kann auch Fäden aus Homopolymerisaten des Acrylnitrils und Mischpolymerisaten mit einem Gehalt von mindestens 85 % an polymerisiertem Acrylnitril einsetzen, z. B. Acrylnitrilpolymerisate, mit einem Gehalt von bis zu 15 % an mischpolymerisierbaren, äthylenartig ungesättigten Monomeren sowie einem Gehalt an einer kleinen Menge, z. B. von bis zu etwa 5 %, eines schwefelhaltigen Monomeren. Die Polymerisate, aus denen die Fäden hergestellt werden, sollen vorzugsweise ein durchschnittliches Molekulargewicht im Bereich von etwa 40 000 bis 150 000 haben.

Dem Waschmedium können auch geeignete Hilfsstoffe, wie unechte Farbstoffe, Extraktionshilfsmittel u. dgl., zugesetzt werden. Diese Hilfsstoffe können auf die Fäden beim Verlassen des letzten Bades aufgespritzt oder gesondert einem oder mehreren der Bäder zugesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung hochdichter Fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten unter Waschen mit Wasser im Gegenstrom und gleichzeitiger Verstreckung auf das 2- bis lOfache ihrer ursprünglichen Länge, wobei die lösungsmittelbeladenen Fäden durch eine erste, auf einer Temperatur von etwa 90 bis 100° C gehaltene Gruppe von Bädern hindurchgeführt und nach der Verstreckung mit einem Wasserstrahl von 50 bis 60° C behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Trockenspinnverfahren hergestellten Fäden in der ersten Gruppe von Bädern um etwa 40 bis 70% des Gesamtstreckgrades verstreckt werden und daß die Restverstreckung in einer weiteren Gruppe von Bädern bei einer Temperatur von 50 bis 88° C erfolgt.