DE1494553A1

DE1494553A1 - Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Polymeren oder Mischpolymeren des Acrylnitrils nach dem Trockenspinnverfahren

Info

Publication number: DE1494553A1
Application number: DE19651494553
Authority: DE
Inventors: Gebhandt Dr Hans; Fruendt Dr Peter
Original assignee: Dr Th Boehme KG Chemie Fabrik GmbH and Co
Current assignee: Dr Th Boehme KG Chemie Fabrik GmbH and Co
Priority date: 1965-03-02
Filing date: 1965-03-02
Publication date: 1970-05-06

Description

Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Polymeren oder Mischpolymeren des Acrylnitrils nach dem Trockenapinnverfahren. Polyacrylnitril-Fasern werden heute vorwiegend nach dem Trockenspirinverfahren hergestellt, wobei man Reinpolymerisate aus Acrylnitrii oder Mischpolymerisate mit mindestens 80 Acrylnitril gelöst in Dimethylformamid (DMF) oder anderen geeigneten Lösungsmitteln verwendet. Die Lösung enthält in den meisten Fällen 20 9b bis 25 96 Polymerisat (Molgewieht 40.000 bis 60.000 nach Staudinger). Die filtrierte und ent- gaste Polymerisatlösung wird einer Spinndüse zugeführt, die sich am Kopf eines beheizten Spinnschachtes befindet. In den Spinnschacht wird entgegen der Fallrichtung des Fadens heißes Inertgas eingeblasen, um das überschüssige Lösungsmittel zu verdampfen. Am Fuß des Spinaschaehtes werden die Fäden durch einen Fadenführer vereinigt und Spulen oder Streckgaletten zugeführt. Während der Bildung des Fadens im Spinnschacht tritt nur ein Verzug, aber noch keine Verstreckung ein. Zur Verfestigung des Fadens wird dieser entweder sofort, oder nach zwisdhengesehaltetem Aufspulen, in an sich bekannter Weise zwischen zwei verschiedenen schnell laufenden Rollen, den Streckgaletten, veretreckt. Nach der bisherigen Praxi® muß der Faden noch etwa 30 bis 40 96 Lösungsmittel enthalten, um die für eine gleich- mäßige und störungsfreie Verstreekung notwendige Pla- stizität zu haben. Später wurde vorgeschlagen, die Regeneration des Fadens durch die Menge und Temperatur des Heizgases im Spinnschacht so zu steuern, daß der Faden beim Austritt aus dem Spinnschacht noch etwa 15 y6 Löeungsmittel enthält. Dis Einhaltung dieser niedrigen Lösungsmittelkonzsntration ist jedoch schwierig. Beide Verfahren sind außerdem aufwendig wegen der erheblichen Lösungenittelverluste und der sohwiorigon Rückgewinnung der Lösungsmittel. Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Plastizität des Fadens mit weniger als 10 96 Lösungsmittelgehalt durch eine Behandlung mit emulgierten oder emulgierbaren Mineralölen zu erhalten. Die ErgebniBse waren unbefriedigend, da sich der Faden nicht gleichmäßig veratrecken ließ, Fadenbrüche und Kapillarbrüche sowie eine Verschlechterung der Strecksicherheit auftraten. Ferner wurden für den gleichen Zweck Präparationen empfohlen, die Gemische aus Olivenöl und/oder Teesaatöl mit Emulgatoren und gohlenwasseratoffen darstellen (Fourne, Synthetische Fasern, Stuttgart 1964, s. 92 fgde.). Weder diese noch eine ganze Reihe anderer als Handelsprodukte genannter Präparationen erfüllen die an solche Mittel gestellten Anforderungen. Dazu gehören: größtmögliche Sicherheit beim Verspinnen und Veratrecken selbst bei hohen Fadengeschwindigkeiten, keine Vergilbung, nicht korrodierend, gutes Netzvermögen, faserunschädlicher pH-Bereich, Hitzestabilität, gute Wiederauswaschbarkeit, Verträglichkeit mit nachträglich aufzubringenden Schlichten sowie eine möglichst gute Ableitung elektrischer Ladungen (10c. cit. S. 1598 fgde. ). Es wurde gefunden, daß sich Fasern bzw. Fäden aus Polyacrylnitril oder dessen Mieehpolymeriaaten mit wenigstens 80 96 Polyacrylnitrilgehalt störungsfrei auch bei hohen Spinngeschwindigkeiten verstrecken lassen, wenn die nach dem Trockenapinnverfahren gewonnenen und aus dem Spinnschacht mit weniger als 10 ig, vorzugsweise 4 % bis 6 % Lösungsmittelgehalt austretenden Fäden mit einer Präparation be- handelt werden, welche Polyglykoläther der Fettalkohole und/oder alkylsubatituierter Phenols neben gesättigten oder ungesättigten Glykolen sowie deren Äthern enthält. Solche Präparationen erfüllen a110 im vorigen Abschnitt genannten Anforderungen.
Die Präparationen werden am Ausgang c#ps Spinnschachtes unverdünnt oder in wässriger Dispersion so auf die Fäden aufgetragen, daB eine mittlere Auflage von etwa 0,2 bis 3,0 % entsteht. Je nach Titer und Spinnbedingungen können diese Mengen nach oben oder unten abgeändert werden. Diese Art der Behand- lung bietet.neben den genannten Vorzügen noch eine Reihe anderer Vorteile gegenüber bekannten Verfahren. Der Lösungemittelgehalt des Primärgespinstes kann von vornherein, d.h. also innerhalb des Spinnschachtes, bereits auf weniger als 10 % Lösungsmittelgehalt herabgedrückt werden, wobei die für die Verstreckung erforderliche Plastizität des Fadens aufrecht er- halten bleibt. Damit wird das Verfahren der Paserher- stellung wesentlich wirtschaftlicher. Die mit den neuen Präparationen behandelten Fäden lassen sich mit bis zu 50 ¢ höherer Geschwindigkeit als bisher am Schachtende aufspulen oder den Streckgaletten zuführen. Der Spulenaufbau ist sowohl vor .der Veratreckung wie nach der Verstreciung einwandfrei bei einer gleich- zeitigen Steigerung der Festigkeitswerte des Fadens um etwa 30 % gegenüber bekannten Verfahren: Das erfindungsgemäß hergestellte Primärgespinst kann im Verhältnis 1t4 bis 1t6 ohne Padenbrüche oder veratreckt werden. Für die Herstellung der Prgparationen eignen eicht Alkylphenolpolyglykoläther mit etwa 8 bis 12 äohlenstoffatomen in der Alkylkette und 2 bis 18 ange- lagerten Ithylenoxydgruppen, Fettalkoholpolyglykoläther mit 8 bis 18 Bohlenstoffatonen in der Alkylkette und 2 bis 18 angelagerten Äthylenozydgruppen. Als Glykole eignen sioh sowohl die niedrigmolekularen gesättigten und ungesättigten Glykole, wie beispiels- weise Äthylenglykol, Diäthylenglykol, 1,3 -eutylenglykol, Butylglykol, Hezylenglykol, wie auch Äthylenpolyglykole mit Molekulargewichten bis zu etwa 800, sowie auch die niedrigmolekularen Glykoläther, wie beispielsweise Methylglykol u. dgl.. Die Zusammensetzung der Präparationen kann in weiten Grenzen verändert werden, vorzugsweise sollten sie jedoch wenigstens 30 96 der vorgenannten Alkylphenolpolyglykoläther und/oder P'ettalkoholpolyglykoläther neben den beschriebenen Glykolen enthalten. Beispiel 1 Ein Mischpolymerisat aus 94 96 Aorylnitril und 6 96 Methylmetacrylat wird in DMP zu einer 25 %igen Lösung gebracht. Diese Lösung kann noch Mattierungsmittel, optische Aufheller usw. enthalten. Nach Entgasung drückt man diese Lösung durch eine Düse (400 Loch, 180 n). Das Inertgas wird auf 180' bis 190o 0 gehalten und in der Menge so gesteuert, daß der aus dem Spinnschacht aus- tretende faden maximal 5 96 bis 6 % DMF enthält. Am Schaohtausgang tropft man dann ein Gemisch aus etwa 70 % eines Nonylphenolpolyglykoläthers mit 6 Äthylen- oxydgruppen im Molekül und@30 96 Äthylenglykol unverdünnt so auf, daß eine Auflage von 0,7 % bis 1 % er- zielt wird. Der so präparierte Faden wird mit 380 m/min.
aufgespult. Anschließend wird das Primärgespinst in heißem Wasser im Verhältnis 1 : 4,5 verstreokt, ge- waschen und in bekannter Weine fertiggestellt.
Die Fasern zeigen folgende Werte (in Klemmern die Werte für Fäden, die nach bekannten Verfahren hergestellt wurden): Abspinngeschwindigkeit 380 m/min (210 m/min) Trockenfestigkeit 3,8 g/den(3,2 g,/den) Naßfestigkeit 3,2 g/den(2,7 g/den) y6 Dehnung, trocken 2890 % (3190 96) 96 Dehnung, naB 3190 96 (3490 96) Relative Knoten- festigkeit 68,0 % (61,5 Beispiel 2 Ein Mischpolymerisat aus 85 96 Acrylnitril und 15 % Yinylacetat wird in DMF so gelöst, daß eine 20 %1ge Lösung entsteht. Nach dem wie oben beschriebenen Aus- spinnen werden die Fäden am Ausgang des Spinnschachtes mit einer 25 %igen wässrigen Dispersion aus 35 9: Stearylalkoholpolyglykoläther mit 15 Ythylenozydgruppen im Molekül, gemischt mit 65 % Polyäthylenglykol (Polge- wicht etwa 300), mittels Tauchwalzen so präpariert, da9 eineAuflage von etwa 1 %, bezogen auf die wasserfreie Präparation, resultiert. Die so behandelten Fäden konnten mit einer Geschwindigkeit von 320 m/min aufgespult werden, ohne daß dabei oder beim späteren Vorstrecken Kapillarbrüohe oder fehlerhafter Dpulenaufbau auftraten. Hei Ver- wendung einer kohlenwaeeerstoffhaltigen Präparation traten bei sonst völlig gleicher Arbeitsweise bereits bei Absugegeschwindigkeiten von 180 m/min zahlreiche lapillarbriiche und ein so unregelmäßiger Spulenaufbau auf, daß eine weitere Steigerung der Spinngeschwindigkeit nicht möglich war. Ähnliche Effekte werden erzielt beim Auftropfen eines Ge- misches aus-Dodeoylpolyglykolgther mit 10 Ythylenozydgruppen im Molekül und Methylglykol im Verhältnis 4 t 3 . t;harakteristisoh ist bei diesen Verfahren, dai die päden sehr ruhig laufen, sich gut swiechenapulen lassen und trotz den verringerten DU!-Gehaltes eine aungeseiohnete Plantizität aufweisen.
Die lm Beispiel 1 und @2 auf die Yüden aufgetragenen Präparationen lassen sich nach dem Verstrecken restlos auswaschen. Korrosionserscheinungen an den Fadenführungen u. dgl. waren nicht zu beobachten.

Claims

Patentansprüche Anspruch 1 Verfahren zur Herstellung von Pasern bzw. Fäden aus Polyacrylnitril oder dessen Mischpolymerisaten mit wenigstens 80 9G Polyacrylnitrilgehalt nach dem Trockenapinnverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Spinnschacht mit weniger als 10 ¢, vorzugsweise 4 % bis 6 96 Zösungamittelgehalt austretenden Fäden mit einem Gemisch aus Polyglykoläthern alkylierter Phenols und/oder langkettiger aliphatischer Alkohole mit gesättigten oder ungesättigten niedrigmolekularen Glykolen, deren Äthern oder mit Polyäthylenglykolen mit einem Kolekulargewicht bis zu 800 vor dem Verstrecken präpariert werden. Anspruch 2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkylphenolpolyglykoläther solche verwendet werden, deren Alkylkette 8 bis 12 gohlenatoffatome und deren Ätherkette 2 bis 18 Äthylenozydgruppen im Molekül enthalten. Anspruoh 3 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daJ3 als Pettalkoholpolyglykoläther solche verwendet werden, deren Alkylkette 8 bis 18 äohlenetoffatome und deren Ätherkette 2 bis 18 Xthyleno=ydgruppen im Molekül enthalten. Anspruch 4, Verfahren nach Anspruch 1, uadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten gesättigten oder ungesättigten Glykole 2 bis 6 8ohlenstoffatome enthalten und die verwendeten Polyglykole Molgewiohte bis zu 800 aufweisen. Anspruch 5 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB Glykoläther verwendet werden, deren Verätherungskomponente 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält. Anspruch 6 Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Präparationsmittel wenigstens 30 % Polyglykoläther eines Alkylphenols und/oder eines Pettalkoholes und höchstens 70 g6 gesättigte oder ungesättigte Glykole, deren Äther oder Polyäthylenglykole enthält. Anspruch 7 .Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Präparationsmittel unverdünnt oder als Dispersion in solcher Menge aufgebracht wird, daß die Fasern bzw. Fäden vor dem Veratrecken eine Auflage von 0,2 % bis 3 bezogen auf die unverdünnte Präparation, enthalten.