DE1494543B - Verfahren zur Herstellung stark s chrumpffähiger AcrylnitriIfas ern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung haltenen Fasern bei einer Temperatur unterhalb von stark schrumpffähiger Polyacrylnitrilfasern, die ein 95° C, bei dem die Faser unmittelbar nach dem zweiten gewünschtes und bestimmtes Schrumpfvermögen auf- Verstrecken und vor dem endgültigen Trocknen in weisen und als Rohmaterialfasern zur Herstellung Wasser unter Zugspannung auf eine Temperatur unterhochvoluminöser Garne geeignet sind. 5 halb von 90° C und unterhalb der Temperatur des

Bisher sind verschiedene Verfahren zur Herstellung zweiten Verstreckungsbades abgekühlt und dann nach stark schrumpffähiger Polyacrylnitrilfasern bekannt. dem Vorerhitzen auf eine Temperatur zwischen 90° C Es ist z. B. ein Verfahren zu erwähnen, bei dem Fäden- und der obengenannten Kühltemperatur mit Hilfe kabel unter Streckung geschnitten werden, nachdem einer mechanischen Kräuselvorrichtung kräuselt,
sie mit Hilfe eines Turbostaplers, der mit einer Trocken- io Die im heißen Wasserbad gestreckten Fasern be-Heißverstreckungsvorrichtung versehen ist, heißver- finden sich sozusagen in einer Art von metastabilem streckt worden sind, um stark schrumpffähige Zustand und zeigen ein Schrumpfungsverhalten, das Polyacrylnitrilfasern zu erhalten, oder ein Verfahren, den Bedingungen der nachfolgenden Behandlung entwie es in der japanischen Patentveröffentlichung spricht. Von diesem Standpunkt aus gesehen ist es 8111/61 (japanische Patentschrift 285 003) beschrieben 15 daher notwendig, die Bedingungen, wie oben ausgeist, d. h. ein Verfahren, bei dem Acrylnitrilpolymerisat führt, zu begrenzen, um stark schrumpffähige PoIyin einem Lösungsmittel gelöst wird, die erhaltene Lö- acrylnitrilfasern zu erhalten, die die geforderte, einen sung in ein wäßriges Fällbad ausgepreßt wird, die er- bestimmten Wert übersteigende Schrumpfung haben haltenen Fasern zur Entfernung des Lösungsmittels mit und deren Schrumpfung gleichzeitig den geforderten Wasser gewaschen werden, die erhaltenen Fasern der 20 konstanten Wert strikt beibehält,
ersten Trocknung unterworfen werden, nachdem sie in Das heißt, daß das Abkühlen unmittelbar nach der feuchtem Zustand heißverstreckt worden sind, dann die zweiten Streckung eines der wichtigsten Merkmale der so getrockneten Fasern der Entspannungsbehandlung vorliegenden Erfindung darstellt. Wenn das Abkühlen in Gegenwart von Wasser bei einer Temperatur ober- nicht erfolgt, wird die Schrumpfung der Fasern beachthalb 120°C unterworfen werden, um sie zu schrump- 25 lieh vermindert, und es erfolgen gleichzeitig Verändefen, ferner die so geschrumpften Fasern einer zweiten rangen entsprechend den Veränderungen der äußeren Streckung in heißem Wasser bei einer Temperatur Bedingungen. Es wird dann schwierig, so stark oberhalb 100° C unterworfen werden und schließlich schrumpffähige Polyacrylnitrilfasern mit einer kondie so gestreckten Fasern getrocknet werden, um stanten Schrumpfung wie in der vorliegenden Erfindung stark schrumpffähige Polyacrylnitrilfasern zu erhalten. 30 zu erhalten.

Wenn jedoch stark schrumpffähige Polyacrylnitril- Ferner müssen die Fasern im allgemeinen mit einer fasern mit Hilfe eines .Turbostaplers hergestellt werden, solchen Kräuselung versehen sein, die für das Verwerden die Spinnkosten hoch, und die abgeschnittenen spinnen benötigt wird. Zu diesem Zweck ist es üblich, Enden sind im allgemeinen lang. Die Fasern sind die Fasern, nachdem sie erhitzt wurden, in einen schief geschnitten. Als Folge davon, wird es schwierig, 35 Kräuselapparat, z. B. einen Walzenkräuseler, zu die so hergestellten stark schrumpffähigen Acrylnitril- leiten. Für einen solchen Fall sind verschiedene Verfasern mit anderen Fasern von definierter Länge ge- fahren zum Erhitzen der Fasern bekannt, wie z. B. meinsam zu verspinnen, z. B. mit Baumwolle, Rayon- das Verfahren, das auf das Eintauchen der Fasern in Fasern oder anderen synthetischen Fasern. ein heißes Wasserbad, auf das Einblasen von Wasser-Ferner war das in der japanischen Patentanmeldung 40 dampf, auf heißen Platten usw. beruht. Nach jedem 8111/61 offenbarte Verfahren nicht hinreichend be- dieser Erhitzungsverfahren schrumpfen die Fasern friedigend, um derr Fasern die gewünschte Schrump- etwas beim Erhitzen. Wenn keine ausreichende Tempefung zu verleihen und sie bei einer konstanten Schrump- raturkontrolle erfolgt, schwankt die Schrumpfung der fung zu belassen. Faser während des Erhitzens, und es wird folglich

Dementsprechend· ist das erste Ziel der vorliegenden 45 schwierig, die Schrumpfung der stark schrumpf fähigen

Erfindung, stark schrumpffähige Polyacrylnitrilfasern Polyacrylnitrilfasern strikt auf einem konstanten Wert

herzustellen, die eine konstante, einen bestimmten zu halten. In dieser Hinsicht ist das Verfahren des Ein-

Wert übersteigende Schrumpfung haben und die auch tauchens in ein heißes Wasserbad in Übereinstimmung

die zum Verspinnen, benötigte Kräuselung aufweisen. mit der vorliegenden Erfindung das Beste. Die anderen

Das zweite der vorliegenden Erfindung ist es, stark 50 obenerwähnten Erwärmungsverfahren sind wegen der

schrumpf fähige Polyacrylnitrilfasern herzustellen, die schwierigen Temperaturkontrolle nicht geeignet, die

zur Herstellung von hochvoluminösen gesponnenen Schrumpfung konstant zu halten. Ferner ist der Grund

Garnen geeignet sind dafür, daß die Erwärmungstemperatur in der yorlie-

Das dritte Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, genden Erfindung unterhalb 90° C festgesetzt wird, derdas Verfahren, das ii±.der Japanischen Patentveröffent- 55 jenige, daß beim Überschreiten dieser Temperatur die

tichung 8111/61 offenbart ist, zu verbessern. Schrumpfung der Fasern während des Erwärmens

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver- merklich abnimmt und es folglich schwierig wird,

fahren zur Herstellung stark schrumpffähiger Fasern stark schrumpffähige Polyacrylnitrilfasern zu erhalten,

aus Acrilynitrilpolymerisaten durch Verspinnen der deren geforderte Schrumpfung einen bestimmten Wert Lösung eines Acrylnitrilpolymerisates in ein wäßriges 60 übersteigt.

Fällbad, Freiwaschen der erhaltenen Fasern vom Ferner ist es möglich, diesem heißen Wasserbad ein

Lösungsmittel mit Wasser, erstes Verstrecken der öliges Mittel zum Verspinnen zuzusetzen, so daß ein

Fasern in einem heißen wäßrigen Medium, erstes erforderlicher Anteil dieses öligen Mittels auf den

Trocknen der gestreckten Fasern, Entspannen der Fasern verbleibt.

Fasern in Gegenwart von Wasser durch Erhitzen bei 65 Außerdem ist die Trocknungstemperatur der zweiten

einer Temperatur oberhalb 110° C, zweites Verstrecken Trocknung nach dem Kräuseln ebenfalls ein wichtiger

der Fasern in heißem Wasser bei einer Temperatur Faktor, um die Schrumpfung der stark schrumpffähi-

unterhalb von 100° C, zweites Trocknen der er- gen Polyacrylnitrilfasern unter Kontrolle zu halten. Es

ist schwierig, stark schrumpffähige Polyacrylnitrilfasern, deren gewünschte Schrumpfung einen bestimmten Wert übersteigt, zu erhalten, wenn diese Trocknungstemperatur unterhalb einer Temperatur von 95 ⁰C gehalten wird.

Die Ergebnisse der vorliegenden Erfindung sind, daß stark schrumpffähige Polyacrylnitrilfasern leicht erhalten werden können, deren geforderte Schrumpfung einen bestimmten Wert übersteigt, daß gleichzeitig die Schrumpfung strikt auf einem konstanten Wert gehalten wird, daß sie eine Kräuselung, wie sie beim Verspinnen gefordert wird, aufweisen, daß hochvoluminöse gesponnene Garne von hervorragender Qualität erhalten werden können, da jede Schnittlänge erhältlich ist, und demzufolge ein gemeinsames Verspinnen der Faser mit anderen Fasern erfolgen kann, und daß die Verspinnkosten der Fasern auf diese Weise herabgesetzt werden können.

Der Ausdruck »Acrylnitrilpolymerisat« oder »Polyacrylnitrilfaser«, wie er in der vorliegenden Erfindung gebraucht wird, beinhaltet ein Polymeres oder Copolymeres oder geformtes Produkt, das mehr als 85 Gewichtsprozent Acrylnitril enthält. Als Komponenten des Copolymeren werden die üblicherweise bekannten verwendet, wiez. B. Methylacrylat, Methylmethacrylat, Acrylamid, Methallylsulfonat, p-Styrolsulfonat, Vinylpyridin u. ä. Ferner kann die vorliegende Erfindung auf ein Naßspinnverfahren mit einem wäßrigen Fällbad angewendet werden, bei dem ein organisches Lösungsmittel, wie z. B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxyd od. dgl., ein salzartiges Lösungsmittel, wie z. B. Thiocyanat, Zinkchlorid od. dgl., oder eine anorganische Säure als Lösungsmittel, wie Salpetersäure, Schwefelsäure od. ä., als Spinnlösungsmittel verwendet wird.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert, die jedoch nicht als Begrenzung des Erfindungsbereiches aufzufassen sind.

Beispiel 1

Ein Mischpolymerisat, das aus 92 Gewichtsprozent Acrylnitril und 8 Gewichtsprozent Methylmethacrylat bestand und ein Molekulargewicht von 55 000 aufwies,... wurde in 70gewichtsprozentiger Salpetersäure von 0⁰G gelöst, aus der die salpetrige Säure entfernt worden war, und zwar mit einer Polymerisatkonzentration von 22 g je 100 ecm Salpetersäure. Die erhaltene Spinnlösung wurde in 31gewichtsprozentige Salpetersäure von 0° C mit einer Auspreßgeschwindigkeit von 5 m pro Minute ausgepreßt. Die ausgepreßten Fasern wurden mit Wasser gewaschen und in 70° C heißem Wasser auf das 2,5fache und sodann in 100° C heißem Wasser auf das 3f ache verstreckt, so daß insgesamt eine Streckung auf das 7,5fache erzielt wurde. Nach dem Trocknen in dem ersten Trockner, wonach der Wassergehalt weniger als 3 °/₀ betrug, wurden die Fasern bei einer Temperatur von 130° C mit Hilfe gesättigten Wasserdampfes entspannt. Die auf diese Weise behandelten Fasern wurden in 100° C heißem Wasser auf das l,28fache verstreckt und unmittelbar danach unter Zugspannung in 50°C warmem Wasser abgekühlt. Die Fasern wurden dann in einem 70° C heißen Wasserbad erhitzt und zum Kräuseln in eine Walzen-Kräuselvorrichtung geleitet, wonach sie schließlich in einem zweiten Trockner bei 80° C getrocknet wurden. Die erhaltenen Fasern zeigten bei Behandlung in siedendem Wasser von 100° C für einen Zeitraum von 10 Minuten und in spannungslosem Zustand eine Schrumpfung von 17°/o- Di^e Schwankung der Schrumpfung betrug F ± 0,7 %. Die auf diese Weise hergestellte Faser hatte ein Gesamtdenier von 450 000 und ein Einzelfadendenier von 3. Durch Schneiden dieses gekräusel··

.5 ten Fadenkabels wurde eine schrumpf fähige Stapelfaser erhalten.

Wenn die oben beschriebene Kühlstufe nach dem Strecken weggelassen wurde, verringerte sich das Schrumpf vermögen auf 14%, und die Schwankungen

ίο bei der Schrumpfung waren beträchtlich. Die Schwankung der Schrumpfung betrug ± 2,0 %. Wenn die Temperatur in dem Heißwasserbad unmittelbar vor der Kräuselvorrichtung variiert wurde, verringerte sich das Schrumpf vermögen der Fasern in dem Maße, wie sich die Temperatur erhöhte, wie aus der folgenden Tabelle hervorgeht:

Schrumpfung (%) ..

Temperatur des Wasserbades (°C) 60 70 I 80 I 90 I 100

14 12 10

Wenn die Temperatur des zweiten Trockners variiert wurde, verringerte sich das Schrumpfvermögen der hergestellten Fasern ebenfalls mit steigender Temperatur, wie in der folgenden Tabelle gezeigt wird:

Schrumpfung (%) ..

Temperatur

des zweiten Trockners (° C)
70 I 80 90 I 100 I 120

17 17

15 12

Beispiel 2

Eine Spinnlösung eines Mischpolymerisats aus 91 Gewichtsprozent Acrylnitril und 9 Gewichtsprozent Methylacrylat in Dimethylacetamid als Lösungsmittel wurde in eine 6,5gewichtsprozentige wäßrige Lösung von Dimethylacetamid bei 30° C mit einer Auspreßgeschwindigkeit von 6 m pro Minute ausgepreßt. Das Molekulargewicht des Mischpolymerisats hatte einen Wert von 60 000. Die ausgepreßten Fasern wurden in vier aufeinanderfolgenden Streckstufen um das 2-, 1,8-, 1,5- bzw. l,5fache gestreckt, womit eine Gesamtverstreckung auf das 8,lfache erzielt wurde. Die vier Streckstufen wurden in vier wäßrigen Lösungen von Dimethylacetamid von 50°/₀ (40° C), 45°/₀ (50° C), 35°/₀ (70° C) bzw. 3O°/o (95⁰C) durchgeführt. Im Anschluß an das Waschen mit Wasser und das Trocknen in dem ersten Trockner, wobei bis auf einen Wassergehalt von weniger als 3 °/o getrocknet wurde, wurden die Fasern mit Hilfe von gesättigtem Wasserdampf unter Zugspannung entspannt. Sodann wurde in heißem Wasser von 98° C auf das l,45fache verstreckt. Unmittelbar danach wurden die Fasern unter Zugspannung in einem Wasserbad von 60° C abgekühlt. Sodann wurden die Fasern nach dem Erhitzen in einem Heißwasserbad von 65⁰C durch eine Walzen-Kräuselvorrichtung geleitet, um sie zu kräuseln, und wurden schließlich in dem zweiten Trockner bei 70° C getrocknet. Die auf diese Weise hergestellte Faser hatte ein Gesamtdenier von 250 000 und ein Einzelfadendenier von 2,5. Die nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 gemessene Schrumpfung der Faser betrug 26 %. Die Schwankung der Schrumpfung betrug ±0,9%.

Wenn das Kühlen in dem Bad von 60°C weggelassen würde, verringerte sich das Schrumpfvermögen auf 21 % niit beträchtlichen Schwankungen. Die Schwankung der Schrumpfung betrug ±2,5%. Der Einfluß der Temperatur des Heißwasserbades unmittelbar vor der Kräuselvorrichtung war bemerkenswert, wie aus den folgenden Daten ersichtlich ist:

Schrumpfung (%) ..26 26

Temperatur

des Heißwasserbades (° C)
60 I 70 I 80 I 90 I 97

20

17 14

Der Einfluß der Trockentemperatur auf das Schrumpf vermögen war ebenfalls beträchtlich:

Schrumpfung (%) ..

Temperatur

des zweiten Trockners (° C)
70 I 80 I 90 I 100 120

25 23 15

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung stark schrumpffähiger Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten durch Verspinnen der Lösung eines Acrylnitrilpolymerisates in ein wäßriges Fällbad, Freiwaschen der erhaltenen Fasern vom Lösungsmittel mit Wasser, erstes Verstrecken der Fasern in einem heißen wäßrigen Medium, erstes Trocknen der gestreckten Fasern, Entspannen der Fasern in Gegenwart von

   ίο Wasser durch Erhitzen bei einer Temperatur oberhalb von HO⁰C, zweites Verstrecken der Fasern in heißem Wasser bei einer Temperatur unterhalb von 100⁰C, zweites Trocknen der erhaltenen Fasern bei einer Temperatur unterhalb von 95° C, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fasern unmittelbar nach dem zweiten Verstrecken und vor dem endgültigen Trocknen in Wasser unter Zugspannung auf eine Temperatur unterhalb 90⁰C und unterhalb der Temperatur des zweiten Ver-Streckungsbades abkühlt und die Fasern dann nach Vorerhitzen auf eine Temperatur zwischen 90°C

   und der obengenannten Kühltemperatur mit Hilfe einer mechanischen Kräuselvorrichtung kräuselt.