DE1669363A1 - Verfahren zum Herstellen von Acrylnitrilverbundfasern - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von AcrylnitrilverbundfasernInfo
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Description
- Verfahren zum Herstellen von Acrylnitrilverbundfasern
Lie Lrfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Acrylrritrilfasern nach dein T1TaBspinnverfahren, wobei ein atjoranisc'rres l;ösungsmit-tel, vorzugsweise eine ausreichend z-affirjierte bOhige oder höher konzentrierte wässrige Salpeter- säurelösunb verwendet wird. Lüs sind bereits mehrere Verfahren bekannt, bei denen z:@rei ou:@r mehrere Polyrnerisate reit verschiedenen Krumpf- E;i"-,;rjschaften exzentrisch in der gleichen li'aser aneinander be- buniiün sind, wobei eine Faser mit einer dreidimensionalen na- türlichen Kräuselun-, erstu teht (im folgenden als Vei°t"urjdfaser br:zeichnet). Es ist ferner bekannt, derartige Verbundfasern aus Acr@lnitril-Polymerisaten herzustellen. Ausgedehnte Versuche: zur Herstellung von Acrylriitr.il- ver:bundfaSern nach einem t@aN@innvcrfahrr.;r@ ur. te;r Vervreridung Eirjer konzentrierten anorganischen Lösung, insbescyndrf: kun- zentrierter Salpetersäurelösungen, ergaben, dass die unter Verwendung von bekai:lnteti i'oly-iierisatkombinationen und kon- zentrierter Salpetersäure als Lösutigswit@-tel her#,estellten AcrylnitrilverOundfaserfi verschiedene Nachteile aufweisen. As wurde gefunden, dass Lan sehr spezifische 1'olyinerisa 'L,icoiL- b inationen anwenden muss, um Verbundfasern mit ausL#ezeich- neten praktischen Eigenschaften und ästhetischem Aussehen zu erhalten. Die erfindungsgemäss hergestellten äcr,lziitril- fasern enthalten windestens 85 Gew.% Acrylnitril und den Rest an anderen Co@norioniereti. - Bei dem erfindungsgemässen Verfahren unter Verwendung von Salpetersäure als Lösungsmittel sind zwei Arten Polymerisate k und i3 für die Verbundfaser erforderlich, entsprechend c'en folgenden Gleichungen für A: 0.55 cot (1.57 x) - t + 5.6 /10 (1) 700 x + t - 423 --, 0 ( ) 0.83 x + t - 11.5 ` 0 (3) für B: 0.55 cot (1.57 x) - y + 5.6 ö' 0 () 70ox+y.-423 @0 (5) 1.57 exp. x - y - 0.35. ` 0 (6) In den obigen Gleichungen bedeuten x Gewichtsprozent 1-:Ietiiallylsulfonsäure oder Acrylatester und/oder Methacrylate von Sulfoalkoholen in den Polymerisaten, y Gewichtsprozent Acrylate oder/und Methacrylate in dem llolymerisat, t kombinierte Gew.% Acrylate oder/und Methacrylate und Acrylamid in den 1'olymerisaten. Bezeichnet räan die Gew.% Acrylamid in dem Bestandteil X Wit z, so muss zynischen t und z die folgende Beziehung gegeben sein: Ferner war es erforderlich, dass der Rest in den Bestandteilen A und 13 aus Acrylnitril besteht. Stellt man beispielsweise eine Faser unter Verwendung einer Kombination des Bestandteils A der Formel 1 her, in der äas Ungleichheitszeichen und der Bestandteil B umgekehrt ist, so vermindert sich die Dauerhaftigkeit der Faser beträchtlich und man erhält eine .Faser, die durch mechanische Beeinflussung beschädigt werden kann; ferner erhöht sich der Anteil an Kurzfasern, des sogenannten Flugs, bei der Nachbehandlung und das so erhaltene Gespinst besitzt nur geringe 4ualität. Ferner beobachtet man häufif, beim Färben :nit kaiionischem .Farbstoff, dass das fertige .Produkt nicht benü;end Helligkeit und Glanz aufweist. Je kleiner die Gesaiatmenbe von (y + z) in der durch .Formel 1, in der das Ungleichheitszeichen umgekehrt wurde, und Formeln 2, 3, 7 und 8 bestimmten Mengenverhältnis wird, lest grösser wird dieser Nachteil und wenn die Zusammensetzungen der neiden Bestandteile einander nahe kommen, bilden sich praktisch keine Kräuselungen. Kehr man beide Ungleichheitszeichen in Formel 1 für den A-Bestandteil und in Formel 6 für den B-Bestandteil um, so entstehen noch grössere Nachteile und wenn sowohl y als auch z klein sind, so erhält man selbst in der Spinnstufe nur schwierig ein zufriedenstellendes Garn.
- Kehrt man ferner das Ungleichheitszeichen in Formel 4 für den Bestandteil B um und kehrt man sowohl die Ungleichheitszeichen in Formel 1 für den Bestandteil A. und in Formel 4 für den Bestandteil B um, so erhält man beim Behandeln der Faser mit einen Farbstoff eine ungleichmässige Färbung, der Glanz geht verloren, wenn mit einer dunklen Farbe gefärbt wird und es tritt eine starke Beschädigung der Faser auf, wenn diese einer wehrmaligen Beanspruchung ausgesetzt wird.
- Kehrt man ferner das Ungleichheitszeichen in Formel 3 für den Bestandteil A um, so erhält man kein brauchbares Ergebnis, weil der Acrylntrilgehalt in den Acrylnitrilpolymerisaten gering ist. Erhöht man den Acrylamidgehalt benäss der Beziehung in den Formeln 7 und 8 und kehrt gleichzeitig das Ungleichheitszeichen in Formel 3 um, so erhöhen sich nicht nur die Schwierigkeiten beim Regeln der Verfahrensbedingungen bei der Herstellung der Polymerisate, sondern man beobachtet auch oft, dass zwischen den Monofasern beim Trocknen nach dem Spinnvorgang eine Adhäsion zwischen den Monofasern eintritt, wodurch gelegentlich eine entscheidende Störung der Kräuselfähigkeit eintritt, die eine der wesentlichen Merkmale einer Verbundfaser darstellt. ferner tritt eine allgemeine Verminderung der thermischen Stabilität ein, wie z.B. eine vermehrte Verfärbung infolge Einwirkung von gärme. Bei jeder Kombination der beiden Polymerisa-
te, die -beide im Zusatäi::se°-:ungsberei ch für die B-Verbin- duniliegen, tritt nur eine Rs f ger:@nge Uäuselur g ein, das ückbildangsvermögen nach r..ner Dehnung ist die Haltbarkeit gering und das Produkt ist insgesamt rieht zu- iredenstellend. Auch bei jeder Kombination der-beiden Po- 1"ierisate, die beide im Zusammsnsetzunj2,s Bereich für den x-s-tandteil A liegen, ist die Kräuselbildung eben"'alls ge- ring, das IL?-äck.bildurbsvermögen nach Dehnung allgemein nicht so gut und @;el.@"@entlich sehr schlecht, je nach den ange- :and ten@eäin@;un;en, so dass bei der praktischen Anwendung vsrl1 ;chwinri_f keiteri entstehen. Stellt man Verbundfasern her, deren Zusammensetzung an B-Bestandteil den Formeln 4, 5 und 6 und den Formeln 1, 2 und 3, aber nicht der Formel 8 entspricht, so sind das Dehnungsrückbildungsvermögen bei Normaltemperatur, die Dauerhaftigkeit, thermische Struktur der aus dieser Faser hergestellten Gegenstände nach der Fixierbehandlung usw. stlechter als bei den erfindungsgemäss hergestellten Poly- merisaten. Um einige dieser Eigers chaften zu erzielen, war 6s erforderlich, eine sorgfältig geregelte, besondere Be- handlungsstufe in das Verfahren einzuführen. Wie sich aus den obigen Ausführungen ergibt, ist die YVirkung der durch horweln 1 bis 8 definierten Kombinationen der beiden Polymerisatarten A und B offensichtlich. Eine beachtenswerte Wirkung bestand ferner darin, dass man bei Verwendung d-oser Kombinationen praktisch das gleiche Ver- fahren zur fase t°herstellung anwenden kann wie bei der B1?- stellun,#Fon dicht-Verbundfasern unter #lerwenäunb von =M.-v°:@- z entrierter Salpetersäure als Lösungsmittel, also bei d,- Herstellun6 von gewöhnlichen Acrylziitrilfasern, mitts_ahm= der Verwendung einer speziellen Spinndüse. .bei dem erfindunLsgemäsden Veriahren werden zwei Pc-- lymerisatart:)ri jk und B Gemäss Formel 1 bis 8 in ausreichend raffinierten wässriüen Salpetersäurelösun,en aufgelöst und =--neiti zwei Arten von Spinnlösungen erhalten. Diese werden miteinander durch eine Spezialdüse gesponnen, wobei man eine gelförmige, Garnähnliche Masse einer Verbundfaser erhält, in der die beiden Polymerisatarten exzentrisch in dem gleichen einzigen Faserabschnitt miteinander- verbunden sind. Die Verbundfaser wird gründlich mit Wasser gewaschen, in heissem Wasser gestreckt, in einem Ölbad behandelt und dann "etrochnet. Die Verbundzaser wird dann weiter mit einem uchmälzmittel nach einem Spray- oder TEintauchverfahren be- landnlt und nach Kräuseln oder ohne Kräuseln in die zweite lr:,.,«#L.# u_" üb--rführt 1fach B:4n;i@;u n, der ztiiei tcn v.@ ocl nun., wird die Faser einer Thorwohärtun. unterworfen, um ein Eingehen zu verhindern und dann mechanisch gelräuselt oder ohne Kräuseln in Stapelfasern beschnitten oder ohne Schnei- äen in luntenf orm belassen. Ls wurde ferner überraschenderweise gefunden, dass t3 .n Durchleiten der nach. dem Spinnen bereits einmal @e trock- reten Faser durch ein Hochtemperatur-Heisswasserbad ohne Ver- änderung der lineargeschwiridiLkeit der Lunte, ohne Entspan- nung oder Dehnung vor der zweiten Trocknung, eine Kräuselung in dem nach dem zweiten Trocknen erhaltenen Endprodukt her- vorruft. Eine Thermchärtung zum Entfernen der Krumpfung usw. - Die Verstärkung der Kräuselbildung schwankt mehr oder weniger, je nach der Zusammensetzung der Verbundfaser, den Verfahrensbedingungen vor der EinfWiren der Faser in das Heisswasserbad, den Verfahrensbedingungen danach usw. Je nachdem, ob eine Behandlung mit einem Heisswasserbad angewandt wird oder nicht, oder wie lange diese Behandlung dauert, erhält man ein völlig verschiedenes Endprodukt, selbst wenn man Verbundfasern anwendet, die aus dem bleichen Polymerisat zusammengesetzt sind und die übrigen Veriahrensstufen gleich sind. Die Behandlung mit dem Heissmasserbad übt also einen merklichen Einfluss auf das Endgrodukt aus, Je höher die Temperatur ist, durch die die Faser geleitet wird, desto grösser ist die Wirkung. Bei Verwendung von Wasser wendet man vorzugsweise Temperaturen von 65 bis 1000 C an. Es ist möglich, die Temperatur durch Zugeben von Salzen je nach den Umständen zu erhöhen. Obgleich natürlich die Wirkung unter 650 C nicht verschwindet, nimmt die Zunahme der Kräuselbildung stark ab im Verbleich zur Anwendung von Temperaturen von 900 C oder darüber. Insbesondere bei Temperaturen über 700 C wird die Wirkung merklich. Für die Behandlung im Heisswasserbad genügen 1 bis 10 Sekunden, um diese Wirkung hervorzurufen. Auch die Geschwindigkeit, mit der die Lunte durchgeleitet wird, kann in dem üblich industriell angewandten Bereich liegen und in diesem Fall kann die Faser ohne irgendwelche spezielle Vorrichtungen behandelt werden. Die Heisswasserbadbehandlung kann in einer Vorrichtung durchgeführt werden, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Lunte soll :zit möglichst gleichmässiger Geschwindigkeit
üurchgeleitet werde Strecken oder eine Erholungs- .nt Spannur: l@:e._:@Ysserz@f v :reden .rumpf;n; durch 4 %13t von X@Fel4.@' als J 11 10- S.taat/@Dn.LVY! a11. 14i t .il°@.ii3@h- tien.r4e?n L1yiltiLL: Ja.i.r -r.t.C.b@6hL91se:ll@sse a[l-ri@lf@ a bf F.LUntersuchun,#en erhaben, daso jliaii die .ä:@iyerl- ::l>aitdn einer @_Y"ju@idfaser weitgehend verbessern kan i" wenn :;rare eine, nach ci l@aßspin@3verf ahren hergestellte und auf einer: 'iiassergehalt vor; unter 1 5 `, zwecl:wässigervreise bis zum ab- solut trockenen Zustand getrocknete Faser anschliessei)d einer 1:.uswasserbehal@f@tlun unter einer Span nurjg von weniger als 7 '@G@' Grat",@@@r@_.aussetzt,, um eine ausreichendo t@rholun;s- - Man erzielt keine Wirkung, wenn man die Faser bei unveränderter Geschwindigkeit durch Dampf anstelle des Heisswasserbades leitet. Behandelt man dagegen eine ausreichend erholte Faser nach dem Spinnen und Trocknen mit Dampf von 100° C, so kann man auch hier die Wirkung wie bei der Heisswasserbehandlung beobachten.
- Die Vermehrung der Kräuself ähigkeit infolge der HeisswasserbeharadlunG kann eindeutig in der Verbundfaser beobachtet werden, die-nach der Heisswasserbehandlung mit dem zweiten ScrAälzmittel behandelt, zum zweitenmal getrocknet, dann unter Verwendung von Dampf oder dergleichen einer Thermohärtung unter Verwendung von Dampf oder dergleichen unterworfen wurde, um eine Krumpfung zu vermeiden und dann in Lunten-oder Stapelform mit oder ohne mechanische Kräuselung zum Endprodukt verarbeitet wurde.
- Die Thermohäl:-Eung unter Verwendung von Dampf oder dergleichen zum Vermeiden von Krumpfung kann auf gleiche Weise Wie bei Acrylnitrilfasern durchgef'ü'hrt Werden, ohne dass irgendwelche besonderen Vorkehrungen erforderlich sind. Es ist sehr überraschend, dass der Grad der Kräuse-1u% ausschliesslich aufgrund des Temperaturunterschieds der Heissviasserbehandlun"# um etwa 10 bis 400 C bis nahezu 50 verändert werden kann, selbst wenn die Verbundfaser unter Vnrriendung derselben Polymerisate, derselben Spinndüse und ähnlicher Verfahrensstufen hergestellt wurde. So ermöglich t die 3rhöhung des hräuselvermö,ens auf-.;rund der Heisswas-serbehandlung in sehr einfacher Weise die Herstellung von Verbundfasern mit verschiedenen Kräuseleigenschaften, wobei ein und dieselbe Polymerisatkombination verwendet werden kann. Das erfindungsgemässe Verfahren besitzt daher eine sehr grosse industrielle Bedeutung. Durch die erfindungsgemässe Heisswasserbehandlung lässt sich die Schwierigkeit, Verbundfasern mit ausreichenden Kräuseleigenschaften unter Verwendung von zwei Polymerisatarten, deren Zusammensetzungsbereich jeweils den Formeln 4, 5 und 6 entspricht, in einfacher Weise lösen.
Erfindungsgemäß wird als Bestandteil ;ä ein Poly- merisat verwendet, das den folgenden Ungleichungen gleich- zeitig entspricht: 0.55 cot (1.57 x) - t + 6.6<-, 0 (9) 700 x + t.- 425 < 0 (2) 0.83 x + t - 11.5 <,O - (3) Als -B--Best,zndteil wird ein :lolymeris,-t vertzendet, das den folgenden Ungleichungen gleichzeitig ezltsi)richt: 0.55 cot (1.57 x) - t + 5.6 < 0 (1) 700 x + t - 425 < 0 (2) 0.83 x + t - 10.5 < 0 (10) :renn die Verte von x, z und t für den Bestandteil A als xÄ, za und tA und die für den Bestandteil B als xB, zB und tB bezeichnet werden, so müssen die beiden oben `e- nannten Polymerisate Ä und B den folgenden Ungleichungen gleichzeitig entsprechen: xA - xB =. (i (13) zA - zB ? 6 (14) tA - tB 1.0 (15) wird gründlich mit Jas` er geye=üvchen, in heißem s1asser ge- streckt, noch es_nmC--xl auf einen -:assergehalt von 159 oder darunter, zweckmäßigerceise ruf 1% oder darunter getrocknet, dann mit heiwem Wasser wie zuvor behendelt und dann auf ähnliche ,'eise wie bei herkömmlichen i4ichtverbundfasern be- hrndelt. Äiuf diese ;;eise erhälLan Verbundfasern mit den ver- schiedenen erfindungsüemäßen Vorteilen. ferner kann man erfindungsgemäß durch Verspinnen der zrei erfindun-s-;emäß verwendeten Pol,merisatarten und heiß- wasserbehcndlung der gesponnenen Faser nach dem bereits be- schriebenen ilcrf<,=jhren eine verbundfLtser mit doch -überr:genderen Kräuseleigenschaften erhalten. Die hierbei veri;endeten Polymerisate müssen den folgenden Ungleichungen gleich- zeitig entsprechen: Für den/Bestandteil 0.55 Lot (1.57 x) - t + 5.6 < 0 (1) 700 x + t - 423 @ 0 (2) 0.83 x + t - 11w5 CO (3) Für den B-Bestandteil 0.55 Lot (1.57 x) - y + 5.6@ 0 (4) 700x+y--423>0 (5) 1.57 exp. x - y - 0.35 <0 (6) und zusätzlich Je fester die.ßestandteile der beiden Pol,merisate bei der rilerstel Jung der Verbundfi,,#sern -.nein--ndergec)un@en werden, desto besser ist der "u4eich der .@igen-,chE.ften der Fasert, so daß die durch die obi-,en Formeln 1, '2, 3, `(, 8r 9, 10, 11, 12, 13, 14 und 15 defini-rten #iusa ._-.icn: etzun#,-en brr uchbare Krö.useleigenschc.ften durch .inwendung der erfin;ungso:@@=en I'eilJwc;sserüehvndlung enti:ickeln können Lind Fasern mit noch besseren Mgenschaften als bei den vorher beschriebenen erfindunvsLemäßen Verbundfasern erhalten werden können. SelbstverstUndlich sollen die oben erwähnten Forneln pr#,'_.ti:3ch nur eine Lefinition der erfindunf-s emäß angewandten i'olT!xerisatzusammensetzunu und nicht irgendeinen genauen ise- rcich im mathem@xtischen Sinn definieren. £,1s #opol"#rrd#jrisat- best=@ndteile in den Verbundfasern eignen sich beispielsweise Herylamid, Äerylute oder. "Yie-Lcrylate, ,äet<=.ll,,ilsulfonsäure und ncrylate oder @@et@acr@;l@:te von Sulfoalkoholen. Die Sulfonsäure k#,an in Forui der ireifen Säure oder deren Salze, wie des Jatriuru-- salzes, Kaliumsalzes oder derjeichen vorliegen...'"ls Sulfoalkohol ver:@,endet man vorzugsweise Sul.foö.thanol, Sulfooropanol, Sulfo- butanol oder dergleichen. Verwendet m.«n einen linderen Zster, wie vinylacetat anstelle der acrylc,ite oder i.,ethacrylate, wie iy;ethjlacrylat oder :;,ethylmethacr-;lat, so kann nicht nur eine Spaltung in vier uerbundfaser auftreten, sondern @;uch eile ierfärbung der Faser bei der später erfolgenden Hitzebehandlung eintreten. Bei Styrol ist c ie Verlängerung der Haltbarkeit nicht groß genug und die Faser ist brüchig und :außerdem ist es schwierig, eine reine Färbung nritch dem Färben zu erzielen. Vinylchlorid, üinylidenchlorid und dergleichen haben dieselbe ':;rirkung- wie Styrol. Bei anderen Säuren außer Sulfonsäure, wie Itaconsäure, l#'crylsäure und anderen Carbonst.uren, ist der Weißgrad der Faser schlecht, die Echtheit des Farb- stoffs nach dem Färben gegenüber Sonnenlicht nicht gut und die Qualität des Garns als Ganzes nicht besonders. :ßezUg.- lich der Sulfonsäure sind, falls z = 0 in den Formeln 7 und 8 ist, iiethaILylsul_fonsäure und I,iethacrylate oder @icr@late von Sulfoalkoholen besonders zu bevorzugen. Die anderen Sulfon- säuren wiesen offensichtliche Nachteile auf, wie -Herabsetzung der StreckeigenSch#aften beim Spinnen oder starke brtichi@keit. In denjenigen Fällen, in denen jedoch die Formeln 7 - 10 der trorliegenden Girfinc"un@- erfüllt sind, setzen lediglich solche Verbindungen, wie Vinylsulfonsäure die Streckeirensch,-:ft in der Spinnstufe betr;ichtlich herab, wenn nicht die Streckeigen- schift in heißem ,rt-sser beim Spinnen ausgesprochen schlecit für die Stufenkomiain,- tion ist, besteht die.Zigen@ ctlüft, daß mu.n weiche und steife Produkte mit einer Riickbildun#,sei`#;en- schaft noch dem Dehnen mit jeder beliebigen Art von Sulfor- säure erzielen ktinns Auf jeden fall ergeben ;icrylate oder diethacrylate von Sulfoalkoholen hinsichtlich der lauer-- htIftigkeit der 1#'aser die besten Ergebnisse; dann folgt - " Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können selbstverständlich noch andere Bestandteile außer den oben erwähnten Copolymerisationsbestandteilen zugegeben werden, z.B. während der Polymerisationsreaktion oder beim Äuflösen in einem Lösungsmittel, wodurch das Polymerisat
mehr oder weniger eine andere Struktur im iholekül oder an den ir"olekülenden erhält; dabei können sehr kleine iaengen polymerisierberes @onomer als 5. Bestandteil zugegeben werden, ohne daß; des e°-y'inunasemä@@ Verfehren hierdurch nichteilig beeinflußt viril. a-als Einzelbestanfteile -#rer- tirenjet m:{n bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugs- weise Copoly,:erisete. :t.:ischunren von Polymerise,ten er- ,_,eben nur schwer befriedigende Fasern hinsichtlich Dauer- haftigkeit usv",. Die zur Herstell unvon Verbundfasern vervendeten rol@r@@>-ris@t@; ki@lnen nY.ch bek2nntcn rol,r@erisG=tions@rerfehren her;f:stc_lt @@ ezyen. zls Pol`. mcris,-#:tionsinitir@tor k nn men G,'-@.robisisobut;;rrnitril, Lenzo;@l@)eroxid - Unter "anorganischem Lösungsmittel" sind im-Rahmen der Erfindung konzentrierte Lösungen anorganischer Säuren, wie Salpeterse,::.ure, Schwefelsäure und dergleichen oder bekannte anorg2nische Substanzen wie Kaliumrhodanid, Calciumrhodanid, Zinkchlorid, Calziumchlorid und dergleichen zu verstehen. Unter "konzentrierter Salpetersäure", deren Wirkung sich besonders bei der Erfindung zeigt, ist eine Säure mit einer Konzentration von 60 - 759 zu verstehen, die so gereinigt ist, da13 der Gehalt an Stickoxiden weniger als etwa 0,019 beträgt. Das auflösen von xcrylnitrilpolymerisat in dieser konzentrierten Salpetersäure erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur unter 50C. Als Koagulierungsbad verwendet man gewöhnlich wässrige, auf einer Temperatur von unter 5°c; gehaltene Salpetersäurelösung, deren Konzentrütion 28 - 40% beträgt. Fig. 1 der Zeichnung zeigt die Vorrichtung zum Behandeln mit heißem yasser, die selbstverständlich im Rahmen cler ßrfindung weitgehend abgewandelt werden kann. Fig. 2 zeigt eine beispielsweise .äusführungsform der erfindungsgemäß verwendeten Spinndäse mit einer S?inndüsenoberfJ_ächenplatte 1, die an eine Spinndüsengrundplatte 3 mit Hilfe eines Bolzens 2 angebracht ist. Zwei Arten von :Spinnlösungen A und L mit jeweils unterschiedlichen Pol;@meri scten worden in die Räume 4, 7 und 5, 6 eingeführt. Die Spinnlösung 4, 5 wird in den Raum 8 und die Spinnlösung in 6,. 7 in den Raum 9 überführt und die Lösungen als garnahnliche i;.asse in ein üußerh,-ilb be-
findliches Koaguliexungsbad durch Spinndüsen 10 und. 11 ge- sponnen. In diesem Fall wird die aus den Zwischenräumen 4 und 7 eingeführte Spinnlösung an der Außenseite der Zwischen- räume 8 und 9 eingefüllt und an der Innenseite der Zwischen,., räume H und 9 wird die von den Zwischenr,:>"umen 5 und 6 einL;eführ- te Spinnlösung eingefüllt. Beim äpinnen t#tus der Spinndüse 10 oder 11 werden die Badspinnlösungen Ä und $ bimetalliseh aneinander gebunden und bilden eine Verbundfaser. Natürlich kann man durch Verändern der Spinndüse ein Verbundgürn mit kantelkernstruktur (sheath core structure) oder gewinschter Form des Faserquerschnitts, wie einer runden, flachen oder anderen Form erzielen. beim bimetallisc-hen Typ kann man einen Sandwicht;;p erzielen, je nach den Bedingungen der Spinn- düse. Das Verhältnis zwischen den beiden Bestandteilen bei dem erfindungemäßen Verfahren kann etwa 20:80 bis 8J:20 betr<<gen; gewöhnlich wendet man praktisch gleiche uen&en an. ojrforderlichet falls kann dieses Verhältnis entlang der Richtung der Faserachse verändert werden. Die gesponnene Verbundfaser wird in Form von Garn koaguliert. Dann erfolgt das IA'aschen mit 1`I'asser und das a thermische Strecken und anschließendes Trocknen und Behandeln in der Wärme; falls erforderlich, erfolgt dann eine Behandlung mit einem Schmälzmittel, Formen und dergleichen a1:; Lunte, ge- schnittendeFaser oder einen kontinuierlichen Faden (Zangf#iser). Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren ;rläuterung -w der EIrfindung. Tabelle 1 ezeich- Erfüllte Un- Acryl- crxl- Methao- Sulfoäthy 1- nung des gleichengen nitril amid rylat methacrylat Polymeri- sats i11)(2) 1O@ 91.5 0 8.0 0.5 b (9) (2) (3) 89.95 6.9 2.7 0.45 (7) (8) " 0 (9) (2) (3) 89.95 2.7 6.9 0.45 (7) (12)- d (4) (5) (6) 95.1 0 4.1 0.8 - Ein Teil der Lunte wurde nach dem Spinnen, nach Behandlung mit einem herkömmlichen Schmälzmittel und Trocknen unter einer-Spannung von weniger als 0,005 g/Denier etwa 2 Sekunden in ein heisses Wasserbad gebracht, ohne dass dabei irgendeine spezielle Erholung der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Lunte erfolgte. Nach Behandeln mit einem Schmälzmittel und nochmaligem Trocknen wurde sie zu einer Verbundfaser mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 102 mm auf ähnliche Weise wie oben verarbeitet.
- Ein Teil dieses Stapels wurde verschiedenen Untersuchungsverfahren unterworfen, einschliesslich Bestimmung der mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit und Dehnung; Untersuchung der Brüchigkeit mit Hilfe einer Kugelmühle, Färbetest; Untersuchung der natürlichen Kräuselung nach Behandeln in der Wärme, Untersuchung der Garnspaltung in Form von Schnüren bei Anwendung von wiederholter Dehnung, bei Proben, bei denen Kräuselungen entstanden; Untersuchung der Kräuselbildung bei einstündigem Kochen unter starker Belastung, bei der sich keine Kräuselung entwikkeln konnte und anschliessendes Behandeln in heissem Wasser von 900 C oder Dampf von 1000 C nach Entfernen der Belastung. Der Grossteil dieser Stapels wurde durch eine Kardätsche in die Spinnstufe überführt. In der Spinnstufe wurden zwei gefaltete Garne mit einer Nm 22 gesponnen. Dann wurden gründliche Untersuchungen hinsichtlich der Bildung von Flug, des Spinnzustands von etwaigen Fadenrissen, des Aussehens und weiteren Verhaltens des gesponnenen und gefärbten Garnsund der Probleme beim Wirken und Weben durchgeführt; ferner wurden die physikalischen Eigenschaften des Produkts, wie z.B. von handgewebten Garnen, gewirkten Stoffen und Tuchen usw. bestimmt.
- Die Ergebnisse sind im folgenden aufgeführt.
- Die Kombinationen der Polymerisate zur Herstellung von Verbundfasern sind folgende:
Tabelle 2 Verbundfaser Nr. Kombination von Polymerisat I a -b II a - c III b - d IV - a - d - Die obigen vier Verbundfaserarten wurden in Wasser von 1000 C gebracht und die hierbei frei gebildete Kräuselung bestimmt. Dabei ergaben die Fasern I und 1I eine sehr geringe Kräuselung. Dann wurden die Fasern nach erfolgter Kräuselbildun g in Bündel von jeweils etwa 100 Fasern gepackt und die Bündel 15mal einer wiederholten Dehnung ausgesetzt (länge, bei der die Kräuselung stabil bleibt) (hänge, bei der die Kräuselung verschwindet + 0,5 % hänge). Hierbei wurde eine Zuguntersuchungsmaschine verwendet, die derart ausgebildet ist, dass ein Punkt eine sinusförmige hin-und hergehende Bewegung-mit einer gewünschten Amplitude durchführt; anschliessend wurde eine Dampfbehandlung bei 1200 C durchgeführt. Dieses Verfahren wurde 151pal wiederholt. Nach diesem Test wurde der Anteil an beschädigter Faser und an Garnspaltung durch Photographieren der Faser sowie die Brüchigkeit festgestellt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sowie die Ergebnisse bei der Untersuchung in einer Kugelmühle und die Dänge des Flugs beim Spinnen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Tabelle Verbundfaser, Beschädigung Anteil an be- Bildung von Nummer der der Faser schädigten Fa- Flug beim Probe beim Zugtest see m@neder Ku Spinnen I 0 6 sehr wenig II 0 8 sehr wenig III 0 7 sehr wenig IV 2 13 wenig - Bei dem Versuch, bei dem die Änderung des Kräuselvermögens beim einstündigen Kochen von Rohbaumwolle unter starker Belastung bei 1000 C und anschliessendem Entfernen aus dem siedenden Bad und fünfminütiges Eintauchen in heisses Wasser von 900 ü untersucht wurde, ergaben die Faserb I und III überragende und die Fasern II und IV keine guten Ergebnisse.
- Bei der Untersuchung des Dehnungs-Deformationsverhaltens, des Griffs usw. von Artikeln aus handgewebtem Garn ergaben nur die aus der Faser III hergestellten Tuche und Gewebe ausgezeichnete Ergebnisse.
- Erfindungsgemäss wurde eine tunte, die aus einer speziellen Spinndüse gesponnen worden war, mit :Wasser gewaschen und dann thermisch gestreckt, mit einem Schmälzmittel berundelt und erstmals getrocknet und anschliessend mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch ein Wasserbad unter einer Anspannung von weniger als 5 mal 10-3 Gramm/Denier geleitet, kontinuierlich bei 650 C unter einer Anspannung von 2 mal 10-2 Gramm/Denier eingetaucht, mit Hilfe einer Kräuselvorrichtung gekräuselt, bei 1100 C getrocknet und dann portionsweise zum Ausschalten von Krumpfung mit Dampf von 1200 C behandelt. Diese Probe wurde in Form von Garn gestreckt und mechanisch gekräuselt und dabei in Form einer tunte geordnet. Dann wurden die Krumpfwerte der Proben beim freien Kochen in heissem Wasser und anschliessendem Trocknen bei 700 C bestimmt. Dabei wurde gefunden, dass sich das Kräuselvermögen infolge der Heisswasserbehandlung beträchtlich erhöht und der Krumpfwert gross wird. Die bei der Verbundfaser I erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt
Tabelle Temperatur der Krumpfwert eisswasssrbe- Belastung beim Bestimmen des Krumpfwertes andlun g C mg/Denier 10 5 0 200 60 12.9 7.4 3.3 70 13.8 8.1 4.1 80 17.4 10.6 4.8 90 22.1 13.6 5.5 100 29.8 18.6 5.9 - Gesponnene Garne aus der Faser I, die der Heiswasserbehandlung bei 800 C unterworfen worden waren, wurden zu verschiedenen Artikeln verarbeitet. Getrennt gesponnene Garne, die unter Verwendung eines Gemisches aus 50 Faser I, die einer Reisswasserbehandlung bei 1000 C unterworfen worden war und 50 % gewöhnlicher Nichtverbund-Acrylfaser hergestellt wurden, wurden zu verschiedenen Artikeln verarbeitet.Ferner wurden Verbundfasern I bis IV, die nicht nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurden, zu faserförmigen Artikeln verarbeitet. Die Eigenschaften dieser Artikel wurden miteinander verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Artikel hinsichtlich der Mengenbildung um durchschnittlich etwa 20 bis 10 % überlegen waren, wenn die Artikel etwa eine Stunde unter beschränkter Krumpfung gekocht wurden und dann im Dampf frei behandelt wurden, im Vergleich zu den andersartig hergestellten Artikeln. Unter "gengenbildung" ist die prozentuale Krumpfmenge bei einstündigem Kochen unter begrenzter Krumpfung, Trocknen mit heisser Luft von 70° C und anmhliessendes 10 Minuten dauerndes Behandeln mit Dampf von
100° C/ ün verseen, wögegädieefrumpfmenge bei einstündigem Beispiel 2 Die folgenden Polymerisate wurden unter Ver... wendung von 2,2'-Azobisisobutyrnitril als Polymerisations- initiator hergestellt. Tabelle olymerisat erfüllte Acryl.- Acryl- Teethyl- Natri- Unglei- nitril, amid, acrxlat ummeth chungen % % r% allyl- sulf o- nat, e (1) (2) (10 91,00 0 8,50 0950 (11) (12) (2) (3) (7) 89,90 9,72 0 0,38 (8) -(9) - Wird die Lunte vor dem Schneiden in freiem Zu. stand mit Dampf, heißem dasser oder dergleichen erhitzt, so tritt eine Ärumpfung infolge von Kräuselbildung auf, Das Ausmaß der Krumpfung schwankt weitgehend mit der Temperatur der (:rfindungsgemäßen Heißwasserbehandlung,
Die Ergebnisse sind in der folgendän Tabelle gufgefüb:rt. Tabelle 6 Krumpf wert 9d Belastung beim. Bestimmen des lrumpfwertes mg/Denier 10 50 200 60 12.99 7,8 3,5 "eißwasser- 70 14,3 899 494 Behandlungs- temperatur,OC 80 19,7 11,5 4,7 9.0 24,2 14,6 5,2 100 30,3 18,9 Von den obigen, mit heißem 'Aasser von verschiedener Te;iperatur behandelten Lunten wurden bei 800C und 100°C behandelte Proben entno.,Lmen und auf eine durcbschnitt.- liche Faserlänge von 102 mm geschnitten. Diese Fasern wurden mit 0A, 10A, 209A9 30A9 40%, 50% und 60% gewöhnlicher Nichtverbund-Acrylfaser vermischt uns zusammen gesponnen, Die Bauschigkeitseigenschaften der - Die Bestimmung der Krumpfwerte erfolgte durch Messen der Länge (Z 200) des gesponnenen Garns vor dem Behandeln auf Bauschigkeit unter einer Belastung von 200/Denier und der Länge (L 37,5) des gesponnenen Garns nach dem Behandeln auf Bauschigkeit unter einer Belastung von 37,5 mg/Denier und Berechnen des Krumpfverhältnisses nach der folgenden Formel:
Tabelle 7 Krumpf wert gichtverbund.- faser; gemischt @0 10 20 30 40 50 60 versponnen, % Kit heißem iasser an 80()C behandel- !i 9 17,5 15 @. -. ein Proben te #..it heilem AaSser an 1(JOmC Leharidelte rohen 19,5 1b 15 - Beispiel 3 Das folgende Polymerisat wurde unter Verwendung von Hydroxynitrilomonosulfonsäure und saurem Natriumsulfit als Polymerisationsinitiator hergestellt.
Tabelle 8 olymerisat Erfüllte Acryl.» Acryl- Met y --- Natrium- Ungleir nitril amid acrylat methallyl chungen % % % sulf onat 9 (2 3 7 89,95 6,90 2,70 0,45 8 9 Krumpfverhältnisses* je nach der Temperat:_. der Heißwasser-Behandlung; sie zeigen eine erhöhte Dauerhaftigkeit und gutes Dehnungsrückbildungs. vermögen
Claims (1)
- P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum. Herstellen von xervlnitri-VerL)un(- fasern, hei dem zwei Arten von kcrylziitril;eol-#-iiierisaten mit mindestens j5 Gewichtsprozent Äcrlnitril und dem itest an anderen üomonoi@iereri el@zentrisch in einem. Faserabschnitt uei einem huß.-piiuiverfahren unter Verwendung eines arioröa- nischen Lösungsmittels aneinander gebunden werden, dadurch e..@ennzeichnet, d,1) man die einiiio.l nach deri S pinnen tge- trocknete Faser prattisch ohne Lrholuii@; und #ug reit praktisch unveränderter Geschwindigkeit durch ein Heilwasserbad leitet. 2. Verfahren zum Herstellen von Acr-lnitrilveruunc- fasern, bei welchem zwei Arten von ilcrylrii tr iipoljmerisa ten exzentrisch in einem Faseraaschnitt bei einem iuaßspinnvertaiiren unter Verwendung eines anorganischen Lösungsmittels anein- arider gebunden werden, dadurch gekennzeichnet, dab man zwei a Yolymerisate A und i,., die den folgenden Gleichungen geziügeii: li'ür den Bestandteil A 0,55 cot (1,>`( x) - t + b,b < 0 (9) '(0U x + t - 423 < U . . (2) U,b3 x + t - 11,5.< 0 (3) Für den Bestandteil B:- 0,45 cot (1,57 x) -- t + 516< 0 (1) 700 x + t - 423 < 0 (2) U,d3 x + t - 10,5 < ü (10) und gleichzeitig: X, -x, t', 0 (13) X ,-- Z - Iß > 6 (14) tA - 1B > 1,ü (15) in der X Gewichtsprozent mindestens einer Verbindung aus der Gruppe MethaIlylsulfonsäure und Acrylate und Methacrylate von Sulfoalkoholen in dem Polymerisat, t Gew.i Acrylamid und mindestens eine Verbindung aus der Gruppe Acrylat und Metha- crylat in den Polymerisaten, Z Gewo Acrylamid in den Poly- merisaten und der Index A in X A, tA und ZA Werte für den Be- standteil A und der Index B in X., t. und ZB Werte für den Bestandteil B bedeuten, wobei der Rest in dem Bestandteil A und B aus Acrylnitril besteht, verwendet und die nach dem Spinnen getrocknete Faser praktisuh ohne Erholung und Spannung und bei praktisch unveränderter Geschwindigkeit durch ein Heißwasserbad leitet. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- net, daß man die Pölymerisate A und B verwendet, die den folgenden Ungleichungen entsprechen: Für den Bestandteil A: 0,55 cot (1,57 x) - t + 5,6 < 0 (1) 700 x + t - 423 < 0 (2) 0,63 + t - 11,5 l 0 (3) Für den Bestandteil l3: 0,55 cot (1,57 x) - y + 5,6i 0 (4) 700 x + y - 423 > 0 (5) 1,57 exp. - y - 0,35 < 0 (6) und zusätzlich: wobei X Gew.ib mindestens einer Verbindung äus der Gruppe YIethal@Tlsulfonsäure und Acrylate oder Methacrylate von Sul- foalkoholen in den Polymerisaten, Y-Gew.5G mindestens einer Verbindung aus der Gruppe Acrylate oder Methacrylate in den Polymerisaten, t Gew.@ Acrylamid und mindestens einem Glied aus der Gruppe Acrylate und Methacrylate in den Polymerisaten und Z Gew.,- Acrylamid in dem Bestandteil A bedeuten, wobei
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