DE1660382C - Verfahren zur Herstellung von Acryl mtril Krauselgarn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von endlosem Acrylnitril-Kräuselgarn. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines überlegenen gebauschten Kräuselgarns, dessen Kräuselung außerordentlich beständig gegen heiße, feuchte Bedingungen ist.

Es wurden schon verschiedene Vorschläge zur Kräuselung von thermoplastischen endlosen Garnen gemacht, und einige der Vorschläge wurden in die Praxis umgesetzt. Im wesentlichen bestehen diese Methoden darin, die endlosen Garne heiß zu fixieren, wenn sie gebogen oder gedrallt sind. Beim Falschdrallen wird das endlose Garn hochgedreht, in der Wärme fixiert, entdrallt und schließlich aufgewickelt. Auf diese Weise gibt die Deformation der in einem derart hochgradig gedraiiten Zustand fixierten Einzelfäden Anlaß zu einer verwickelten Spiralgestalt nach dem Entdrallen, und der als Folge auftretende Verlust der parallelen Anordnung der Einzelfäden ergibt im Garn die gewünschte Bauschigkeit.

Die japanische Patentanmeldung 1397/57 beschreibt beispielsweise ein Falschdrall-Verfahren, worin die Zufuhrgeschwindigkeit der endlosen Garne am Einlaß der Falschdrallmaschine geringer ist als die Abziehgeschwindigkeit am Auslaß der Maschine, und zwar in einem solchen Ausmaß, daß die endlosen Garne um 0,5 bis 20% gedehnt werden. Andererseits beschreibt beispielsweise die jaranisch.· Patentanmeldung 8612/62 eine Anordnung, hei der die Zufuhrgeschwindigkeit etwa 3 bis 35°/„ höher ist s..s die Abziehgeschwindigkeit.

Diese beiden Bedingungen widersprechen einander, und wenn beide richtig sind, ist es ohne Bedeutung, ob die Zufuhrgeschwindigkeit höher oder geringer ist als die Abziehgeschwindigkeit, solange es sich um das Falschdrallen thermoplastischer Fäden handelt. Es scheint also sinnlos zu sein, in irgendeiner Weise das Verhältnis von Zufuhrgeschwindigkeit zu Abziehgeschwindigkeit in der Falschdrallmaschine zu begrenzen.

Vom obigen Vorschlag ausgehend, wurde die Problemstellung mit endlosen Acrylnitiilgarnen untersucht und dabei festgestellt, daß die physikalischen Eigenschaften, insbesondere das thermische Verhalten, einen wichtigen Einfluß auf die optimalen Falschdrallbedingungen haben. Die vorliegende Erfindung ergibt ein Optimum aus den obigen Untersuchungen und Feststellungen.

Unter verschiedenen Stufen bei der Herstellung von synthetischen, endlosen Acrylnitril-Kräuselgarnen war bekannt, daß diejeni£en Stufen, welche die physikalischen Eigenschaften, insbesondere das thermische Verhalten, am wesentlichsten beeinflussen, die Heißverstreckung und die Wärmefixierung sind. Die Heißverstreckung ist erforderlich, um dem Faden eine ausreichende Festigkeit zu verleihen, während die Wärmefixierung gewöhnlich unter trockenen, heißen oder heißen, feuchten Bedingungen durchgeführt wird und dazu erforderlich ist, dem Faden Zähigkeit und thermische Beständigkeit zu verleihen. Der Faden, der nicht wärmefixiert wurde, ebenso wie der Faden, der nur schwach wärmefixiert wurde, oder der Faden, der nur wärmefixiert und dann heiß verstreckt wurde, ist thermisch instabil und schrumpft bei Wärmebehandlung in freiem Zustand in beträchtlichem Ausmaß. Im Gegensatz dazu ist ein Faden, der heiß verstreckt und dann ausreichend wärmefixiert wurde, thermisch stabil, und selbst wenn er in freiem Zustand wärmebehandelt wud, schrumpft er nur wenig oder überhaupt nicht. Die Restschrumpfung von Acrylfäden schwankt also mit den unterschiedlichen Bedingungen, unier welchen der Faden wärmefixiert wurde.

Eine Restschrumpfung wird gewöhnlich durch die Schrumpfungsrate einer Fadenprobe, gemessen in heißem Wasser bei ICO⁰C, dargestellt, jedoch wurde als Faktor, der den :htigen anzuwendenden Bereich der Zufuhrgeschwindigkeiten in der Falschdrallmethode der vorliegenden Erfindung mit der thermischen Vorgeschichte des verwendeten Acrylfadens in Beziehung setzt, gefunden, daß es am geeignetsten ist, den Restschrumpfungswert für 125³C anzuwenden.

Die Restschrumpfung bei 125°C, die unmittelbar oben erwähnt wurde, ist die Schrumpfungsrate eines Acrylfadens, gemessen nachdem er in freiem Zustand in gesättigtem Dampf bei 125⁰C 5 Minuten wärmebchandelt wurde, und je größer der gefundene Wert ist, um so weniger stabil ist der so behandelte Faden.

Das obenerwähnte Zufuhrverhältnis ist das Verhältnis der Zufuhrgeschwindigkeit zur Abziehgeschwindigkeit endloser Garne im Falschdrallverfahren und wird durch folgende Gleichung dargestellt

_ , , Zufuhrgeschwindigkeit (m/min) — Abziehgeschwindigkeit (m/min) ,-_

Zufuhrverhaltnis(%) = ._?_-. - - ■ 100

Abziehgeschwindigkeit (m/min)

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Diagramm, das die Festigkeit von falsihgedralltem Garn wiedergibt:
- F i g. 2 ist ein Diagramm, das die Dehnung von falschgedralltem Garn zeigt;

F i g. 3 ist ein Diagramm, das den Grad der Kräuscldehnbarkcit von falschgedralltem Garn zeigt, und

F i g. 4 ist ein Diagramm, das die Anzahl von unvollkommen entzwirnten Teilen in falschgedralltem Garn zeigt.

Im Falle von synthetischen Acrylgarnen gelten die folgenden allgemeinen Regeln: Je geringer das angewandte Zufuhrverhftltnis ist, um so geringer ist die Festigkeit und die Dehnung des falschgedrallten Garne» (vgl. F i g. 1 und 2) und um so leichter breehen die Einzelfäden im Verlaufe des Falschdrallens, wo· durch die Betriebswirksamkeit nachteilig beeinflußt wird, obwohl die Beständigkeit der Kräuselung gegen heiße, feuchte Bedingung verbessert wird, wie in F i g. 3 gezeigt ist.

F i g. 3 zeigt den Grad der Kräuseldchnbarkeit von

SS falschgedralltem Garn, gemessen, nachdem eine Garnprobe unter einer Last von 0,25 mg/den und in gesättigtem Dampf bei 110⁰C 20 Minuten gehalten wurde.

Der Grad der Kräuseldehnbarkeit ist ein wichtiger

So Index, mit welchem die Dauerhaftigkeit der Kräuselung bestimmt werden kann, und je größer der Index wert ist, um so dauerhafter ist die Kräuselung. Der Grad der Kräuseldehnbarkeit wird mittels der folgenden Gleichung berechnet:

Grad der Kräuseldehnbarkeit (°/₀) - ⁷MJlA . loo worin /, die Länge des Garns unter der Anfangs*

I 66<y382

belastung von 1 mg/den und /_Joo die Länge des Garns unter der Last von 100 mg/den ist.

Allgemein gesagt, wird es mit zunehmendem Zufuhrverhältnis schwieriger und schwieriger, das Garn vollständig zu entdrallen, und wie in F i g. 4 gezeigt ist, bleiben viele unvollständig entdrallten Teile in falschgedralltem Garn, was zu einer beträchtlichen Herabsetzung der Garnqualität führt. Die Anzahl der unvollständig entdrallten Teile, wie sie in F i g. 4 gezeigt ist, ist die Anzahl dieser unvollständig entdrallten Teile, die für jeweils 40 m Garn festgestellt wird.

Aus der obigen Erörterung ist ersichtlich, daß es einen geeigneten Bereich der Zufuhrverhältnisse gibt, den man als eine der Bedingungen, unter welchen endlose Garne falschgedrallt werden, beibehalten muß. Das geeignete Zufuhrverhältnis, das oben erläutert ist, hängt vom Grad der Restschnmpfung des falschzudrallenden Acrylgarnes ab, und man muß bei einem begrenzten Bereich des Zufuhrverhältnisses (R) bleiben, um ein falschgedralltes Acrylgarn mit ausreichender Festigkeit, fast ohne unvollständig entdrallte Teile, und einer dauerhaften Kräuselung gegen heiße, feuchte Bedingungen zu erhalten. Das erfindungsgemäße Zufuhrverhältnis R (%) kann daher wie folgt ausgedrückt werden:

worin X der Grad der Restschrumpfung des Fadens hei 125°C ist.

Wie als Beispiel in Fig. 1 bis 4 gezeigt, stellt man beim Falschdrallen von drei Acrylgarnen, die verschiedene Resischrumpfungsgrade besitzen, fest, daß die Garne ausreichende Festigkeit, minimale Zahlen der unvollständig entdrallten Teile und gegen heiße, feuchte Bedingungen beständige Kräuselungen besitzen, überdies stellt man fest, daß die mit den optimalen Zufuhrverhältnissen, wie sie in der Tabelle zusammengefaßt sind, verarbeiteten Garne hochgradig dauerhaft gegen heiße, feuchte Bedingungen sind und nur eine geringe Anzahl an unvollständig entdrallten Teilen .'iiifweisen.

Probe Nr.

Restschrumpfung bei 125° C

26%

17%

6%

Optimales Zufuhrvcrhaltnis

-10- 6%
-20- -5%
-30 ~ -15%

Was die anderen Falschdrallbedingungen betrifft, sollte die Temperatur des Heizrohres zwischen 180 und 205'C liegen.

Wenn endlose Acrylgarne bei Temperaturen unterhalb 180⁰C behandelt werden, ist die Endkräuselung nicht so dauerhaft gegen heiße, feuchte Bedingungen, wie gewünscht. Wenn die Temperatur 2O5°C übersteigt, wird die Qualität des verarbeiteten Garns verschlechtert, weil es beispielsweise zu Verfärbung oder zum Schmelzen neigt.

Das synthetische, wie oben beschrieben falschgcdrallte Acrylgarn verliert seine Kräuselfülle während aller anschließenden Färbestufen und anderen Stufen nicht, und die Ware aus einem solchen Garn, gleichgültig ob es sich um Wirk* oder Webware handelt, hat eine gute Bauschung und einen geschmeidigen Griff im Gegensatz zum glatten Griff des herkömmlichen Produktes dieser Art. Dies sind überlegene Merkmale, die bei anderen Produkten aus thermoplastischen Garnen nicht zu finden sind. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß die obigen Merkmale auch für spinngefärbtes Garn gelten.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. Alle Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Ein Mischpolymer (Molgewicht 75 000), das aus 91% Acrylnitril, 8,6% Methylmethacrylat und 0,4% Allylsulfonsäure besteht, wird in einer 44%igen wäßrigen Lösung von Natriumrhodanat zur Herstellung einer Spinnlösung gelöst (Polymerkonzentration = 11 %). Die Spinnlösung wird in 10%iger wäßriger Lösung von Natriumrhodanat bei —3°C durch eine Düse (50 Locher von jeweils 0,09 mm Durchmesser) extrudiert. Das erhaltene Kabel wird gründlich mit Wasser gewaschen, um Natriumrhodanat zu entfernen, und dann in der Hitze in gesättigtem Dampf bei 110°C auf 1300% der Anfangslänge verstreckt. Der Faden wird unter Umgehung der Relaxationsstufe mit einer.) Antistatikmittel behandelt. Nach dem Trocknen wird der Faden auf eine Spub mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min aufgewickelt. Der Gesamttiter des erhaltenen Garns beträgt 150 den, und die Restschrumpfung, gemessen in gesättigtem Dampf bei 125°C, beträgt 27%. Dieses endlose Acrylgarn wird in eine Falschdrallmaschine der üblichen Art eingeführt, worin es bei einer Temperatur von 185⁰C behandelt wird (Anzahl der Drehungen = 1800/m, Zufuhrverhältnis = -S,3%). Unter den soeben erwähnten Bedingungen können die endlosen Garne recht zufriedenstellend ohne Störungen, wie Brechen und Ausbildung von unvollständig en drallten Teilen, verarbeitet werden. Das falschgedrallte Garn wird unter einer konstanten Belastung von 0,25 mg/den 20 Minuten lang in Luft bei 90⁰C gehalten. Der Grad der Kräuseldehnbarkeit dieses Garns beträgt 39%. Wenn das gleiche Garn wie oben unter einer Last von 0.25 mg/den in gesättigtem Dampf bei 110⁰C 20 Minuten lang gehalten wird, beträgt der Wert der Kräuseldehnbarkeit 21,3%. Wenn andererseits ein willkürliches Zufuhrverhältnis_l z. B. 11,7%, gewählt wird, sind die unvollständig entdrallten Teile zu zahlreich, und der Grad der Kräuseldehnbarkeit des Garnes, gemessen nach Behandlung unter einer Last

von 0,25 mg/den in Luft bei 90^cC für 2ΰ Minuten und in gesättigtem Dampf bei 110°C für 20 Minuten, beträgt 31,5 bzw. 8,8%. Es ist daher ersichtlich, daß das bti dem optimalen, obenerwähnten Zufuhrverhältnis behandelte Acrylgarn dem anderweitig

SS verarbeiteten Garn überlegen ist.

Beispiel 2

Ein Mischpolymer (Molgewicht 58 000), das aus 89,6% Acrylnitril und 10,4% Methylmethacrylat besteht, wird in 44%iger wäßriger Lösung von Natriumrhodanat unter Herstellung einer Spinnlösung gelöst (Polymerkonzentration = 11%). Diese Spinnlösung (Polymerkonzentration = 11%) wird in 10%iger wäßriger Lösung von Natriumrhodanat bei —3°C durch eine Spinndüse (70 Löcher von jeweils 0,09 mm Durchmesser) extrudiert, Das erhaltene Kabel wird gründlich mit Wasser eewaschen, um das

Claims (1)

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Natriumrhndanat zu entfernen, und dann in siedendem Beispiel 4 Wasser auf 1200% seiner ursprünglichen Länge ver-

streckt. Das endlose Garn wird mit einem Antistatik- Ein Mischpolymer (Milgewicht -- 63 (XX)) aus

mittel behandelt und nach dem Trocknen auf erhitzten 90,5 % Acrylnitril. 9,2 % Methylmethacrylat und

Platten bei 200⁰C zum Schrumpfen um 18°/₀ gebracht. S 0,3% Allylsulfonsäure wird in 45°/_oiger wäßriger

Das geschrumpfte, endlose Garn wird schließlich auf Lösung von Natriumrhodanat zur Herstellung einer

einer Spule in einer Geschwindigkeit von 300 m/min Spinnlösung gelöst (Polymerkonzentration — 10,5%).

aufgewickelt. Die erhaltenen endlosen Garne haben Diese Spinnlösung wird in 10%iger wäßriger Lösung

einenGesamfUter von 175 den und eine Restschrump- von Natriumrhodanat bei 3"C durch eine Spinn-

fung bei 125°C von 17,2*/,. Diese endlosen Acryl· ie düse (50 Löcher von jeweils 0,085 mm Durchmesser)

garne werden bei der optimalen Zufuhrgeschwindig- extrudiert. Das Kabel wird mit Wasser gewaschen, um

keit von 15% unter den gleichen Bedingungen wie das Natriumrhodanat vollständig zu entfernen, und

im Beispiel 1, mit Ausnahme der Zufuhrgesch«iniig- dann in siedendem Wasser auf 1200%seiner urspriing-

keit, falschgedrallt. Unter diesen Bedingungen kann der liehen Länge verstreckt. Das endlose Garn wird mit

Betrieb zufriedenstellend ohne Störungen, wie Faden· is einem Antistatikmittel behandelt und nach dem

brOche und Bildung von unvollständig entdrallten Trocknen auf erhitzten Platten bei 200°C um 13° „

Teilen, durchgeführt werden. Nachdem dieses Garn zum Schrumpfen gebracht. Das endlose Garn wird auf

einer Last von 0,25 g/den in Luft bei 90⁰C 20 Minuten eine Spule mit einer Geschwindigkeit von 300 m min

lang ausgesetzt ist, beträgt der Grad der Kräuseldehn· aufgewickelt, und die Spule wird in gesättigtem Dampf

barkeit 40.5%. Selbst nachdem dieses Garn einer *» bei 125°C 20 Minuten lang mit Hitze behandelt.

Last von 0.25 mg/den in gesättigtem Dampf bei 110⁰C Der Gesamtster des erhaltenen Garnes beträgt

20 Minuten ausgesetzt ist. beträgt der Grad der Krauset- 150 den, und die Restschrumpfung bei 125° C beträgt

dehnbarkeit 19,8%. Wenn andererseits ein Willkür- 7,8%. Dieses endlose Acrylgarn wird bei der optimalen

liches Zufuhrverhältnis, z. B. 0%, zum Falschdrallen Zufuhrgeschwindigkeit von -23,3·/· unter den glei

angewandt wird, sind die unvollständig entdrallten *5 chen Bedingungen wie im Beispiel 1, mit Ausnahme

Teile zu zahlreich, und wenn das gleiche Garn einer der Zuführgeschwindigkeit, falschgedrallt. Unter diesen

Last von 0.25 mg/den in gesättigtem Dampf bei Bedingungen kann der Betrieb recht zufriedenstellend

110⁰C 20 Minuten lang unterworfen wird, beträgt ohne Störungen, wie Fadenbruch« ucd Biidung von

der Grad der Kräuseldehnbarkeit 8.0%. unvollständig entdrallten Teilen, durchgeführt werden

3* Nachdem das Garn einer Last von 0,25 mg/den in

Beispiel 3 ^Luft bei 90°C 20Minuten lang unterworfen wurde.

beträgt seine Kräuseldehnbarkeit 34%. Die ent-

Bevor das gleiche endlose Acrylgam, wie es im sprechende Zahl beträgt 19%, nachdem das gleiche Beispiel 2 verwendet wurde, falschgedrallt wird, wird Garn einer Last von 0.25 mg/den in gesättigtem Dampf es auf 120% seiner ursprünglichen Länge gedehnt 35 bei U0°C unterworfen wurde. Wenn andererseits ein indem es in Kontakt mit heißen Platten bei 180"C willkürliches Zufuhrverhältnis, z.B. -10%. beim gebracht wird. Die Restschrumpfung dieses Fadens in Falschdrallen angewandt wird, sind die unvollständig gesättigtem Dampf bei 125° C beträgt 22%. Wenn das entdrallten Teile zu zahlreich, und die Kräuseldehngleiche Garn bei der optimalen Zuführgeschwindigkeit barkeit des Garnes beträgt 6% nach Einwirkung von —6.6*/, unter den gleichen Bedingungen wie im 4» einer Last von 0.25 mg/den in gesättigtem Dampf bei Beispiel 1, mit Ausnahme der Zufuhrgeschwindigkeit, 110⁰C für 20 Minuten, falschgedrallt wird, kann der Betrieb zufriedenstellend _ ohne Störungen, wie Bildung von unvollständig ent- Patentanspruch: drallten Teilen, durchgeführt werden. Das wie oben Verfahren zur Herstellung von endlosem Acrylverarbeitete Garn wird dann einer Last von 0,25 mg/den 45 nitril-Kräuselgarn, dadurch gekennzeich-20Minuten lang in einem HeiBluftstrom bei 90⁰C net, daß das Acrylnitrilgarn bei einem Zufuhrausgesetzt. Nach dieser Behandlung beträgt die verhältnis (Λ %) nach folgender Formel falsch-Kräuseldehnbarkeh des Garns 37,0%. Die ent- gedrallt wird: sprechende Zahl beträgt 21,3%* nachdem das gleiche „,,,.. ,. ....

Garn einer Last voi 0,25 mg/den in gesättigtem 5o *("/.) - 35 (%) S R (%) s *(·/.) - 20 (%)

Dampf bei 110⁰C 20 Minuten lang unterworfen worin A^r(%) die Restschrunipfung des Garns in

wurde. gesättigtem Dampf bei 125° C bedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen