DE1669467A1

DE1669467A1 - Verfahren zur Behandlung von zusammengesetzten Acrylfasern

Info

Publication number: DE1669467A1
Application number: DE19671669467
Authority: DE
Inventors: Koji Miyashita; Keitaro Shimoda
Original assignee: Japan Exlan Co Ltd
Current assignee: Japan Exlan Co Ltd
Priority date: 1966-12-14
Filing date: 1967-12-14
Publication date: 1969-11-27
Also published as: NL6716947A; US3426117A; ES348215A1; GB1168520A

Description

Verfahren zur Behandlung von zusammengesetzten Priorität: Japan, Tom U. Dezember 1966, Nr. 82 290/66

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sub Bntepannen von zusammengesetzten Aorylh*rsfaeern und inebe-•ondere ein Verfahren zur Durchführung einer entspannenden Wärmebehandlung einer eueammengeeetaten Aory 1-jMWwtfaa er, die aus AoryllMUMpolyneriaaten mit verschiedene» thermlsonen Verhalten besteht« welche in exzentrischer oder laainarer Zuordnung Über die Länge der Faser hin angeordnet sind, dadurch gekennseichnet, daS die Faser in angefeuchtetem Zustand in einem heiBen organischen Medium, worin die Paeer nicht löslich und das alt Wasser nicht mischbar ist, in der Wärme entspannt wird, wodurch gleichseitig in der Paser eine gleichmäßige dreidimensionale Splralkräuselung entwickelt wird.

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Es iat bekannt, daß bei zusammengesetzten AcryltoeMfasera eine dreidimensionale Spiralkräueelung gebildet wird, wenn dieee in entspanntem Zustand einer Wärmebehandlung untersogen wordene Ke ist weiterhin bekannt, daß eine Wäriaebe handlung vrn entspannten synthetischen Fasern in heißen Wasser, Druokdanpf, geschmolzenen Salzen_p geschmolzenen Metallen u, dergl, durchgeführt werden kann. Wenn diese Wärmebehandlung jedoch in heißen lasser durchgeführt wird, so 1st es unmöglich, bei Atmosphärendruck eine Temperatur oberhalb 10O⁰C iu verwenden. Es wird deshalb keine ausreichende Entspannungswirkung erreicht» wenn eine synthetische Acryl k »«faser in entspannten Zustand in heißem Wasser bei Atmosphärenbedingungen einer Wärmebehandlung unterworfen wird₉ und demzufolge sind die physikalischen Eigenschaften der Faser, insbesondere die Knotenfestigkeit oder die Ausfaserungsbostündigkeit, ziemlich schlecht» Außerdem 1st es nicht möglich, im Falle einer zusammengesetzten Aorylfe·**- faser eine ausreichend entwickelte dreidimensional· Spiralkräuselung au erzeugen.

Im Fall einer kontinuierlichen entspannenden Wärme behandlung mit unter Druck stehendem Wasserdampf ist es notwendig, druckdichte Einrichtungen an der FaserοinfUhrungsund FaserausfUhrungsione der Wärmebehandlungvorrichtung vorzusehen _t wie beispielsweise aus der USA-Patentschrift 5 041 863 hervorgeht«, Diesbezüglich sind verschiedene Verschlag« gemacht worden, es hat sich jedoch gezeigt, dafl

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BAD ORIGINAL

insbesondere dann, wenn dee gekräuselt· Faserbündel kontinuierlich an der Auslaßzene der Vorrichtung abgezogen wird₉ der zwischen den flruokdiohten Einrichtungen und dem Faserbündel erzeugte Reibungswiderstand einen teilweieen Verlust der dreidimensionalen Spiralkräueelung hervorruft, die dursh die entepannende Y/ärmebehandlung entwickelt worden ist, mit den Ergebnis, daß ee unmöglich ist, in den fertigen Fasern eine gleichmäßige dreidimensionale Spiralkräuselung au erhalten»

Es ist auch vorgeschlagen worden, eine entspannende Wärmebehandlung unter Verwendung eines geschmolzenen Metalles sowie unter Verwendung eines geschmolzenen falzes durehzuftihren» Bei diesen Methoden wird jedoch die entspannende Wärmtbehandlung durchgeführt, indem die Faser durch eine geschmolzene Masse aus Metall oder Salz geführt wi demzufolge haben beide Methoden nicht nur die Neigung, eine ausgedehnte Schädigung der Faser hervorzurufen„ sondern erlauben wegen der hohen Viskosität der geschmolzenen Masse auoh nicht die volle Entwicklung einer dreidimensionalen Kräuselunge

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines vtr~ besserten Verfahrens, mittels dem eine zusammengesetzte Acrylharz faser nicht nur entspannt, sondern auoh gleichseitig mit einer stabilisierten,, gleichmäßigen dreidimensionalen

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Kräuselung versehen wird«,

Dieses Ziel wird erfindungBgemäß durch ein Verfahren erreicht, gemäß dem nan zwei verschiedene zusammengesetzte Acryl- . harzfasern, worin die Polymerisate exzentrisch oder in laminarer Zuordnung über die Länge der Faser hin angeordnet sind, verbunden spinnt, die zusammengesetzte Faser verstreckt und dann die Faser einer Fntspannungibehandlung . in der Wärme unterwirft, das daduroh gekennzeichnet ist, daß die Entspannungsbehandlung in der Warne durch Eintauchen der Faser in solchem Zustand, daß sie mindestens 20 j> Wasser enthält, bezogen auf das Trockengewicht der Faser, in ein organisches Heizmedium₉ das bei einer Temperatur von mindestens 105⁰C gehalten wird, durchgeführt wird.

Da die zusammengesetzten Acrylhftrefasern der vorliegenden Art und ihre Herstellung im allgemeinen (Spinnen, Verstrecken Uc derglc) dem Fachmann bekannt sind und kein neues Merk " mal der vorliegenden Erfindung darstellen; ist diesbezüglich keine detaillierte Erläuterung «rforderlioh, ausgenonnen bezüglich der speziellen Wärmeentspannungsbehandlung, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Der springend· Punkt bei der erfindungsgemäßen Entspannungebehandlung in der Wärme ist, daß der Wassergehalt der Faser, die in das organische Erhitzungsmedium eingetaucht werden soll, mindestens 20 i» cdar mehr ausmacht, bezogen auf da« Trockengewicht

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^BAD°*IGINAL

der Paser» Liegt der Wassergehalt der Paser unter 20 %■,-so kann die dreidimensionale Kräuselung bei der Entopannungabehandlung in der Wärme in den: Erhitzungamedium nicht in befriedigendem Ma3 entwickelt werden.

Wenn auch hinsichtlich dea Wassergehalts keine kritische Obergrense vorhanden ist, so beträgt er gewöhnlich bis zu 400 %) bezogen auf das Trockengewicht der Faser*

Sie Temperatur dee organischen Erhitzungemediums, worin die WUrneentspannungsbehandlung durchgeführt wird«, muß mindestens 105 C betragen. Bei Temperaturen unterhalb 105 let «s nicht möglich, eine befriedigende Entspannung«^ wirkung zu erreichen» außerdem ist es nicht möglich» die gewünschte dreidimensionale Spiralkräueelung au entwickeln. Wenn die Temperatur des organischen Erhitzungsmedlums suninmt, so wird demgemäß die Wirkung der entspannenden Behandlung erhöht und gleichzeitig die dreidimensionale Kräuselung in größerem Ausmaß entwickelt_s die behandelte Faser wird jedoch beträchtlich verfärbt, wenn übermäßig hohe Temperaturen angewendet werden„ Aus. diesem Zweck liegt der bevorzugte Temperaturbereich für die Behandlung mit einem organischen Erhitzungemedium bei 105 bis 150⁰C.

Wenn auch die ZeIt₉ die erforderlich 1st« bis sowohl eine befriedigende Entspannungsv/irkung als au3h eine volle Ent*

' ⁵ ' 909 848/1112 BAD OfilGJNAL

wicklung der dreidimensionalen Kräuselung in dom organischen Erhitzungsaedium erreicht ist, etwas mit der Temperatur des organischen F.rhitaungBffiodivms und dem Wassergehalt der Faser variierte ao lieg5. sie jedosh gewöhnlich bei 30 Sekunden biß 3 Minutenο

Das urfinäungsgeaäß verwende is organische Erhitaungs mediun muß eine flüssige organioche Verbindung sein, die synthetische Acrylhawsfasera bei Temperaturen oberhalb 105^cC nicht löst und die mit Wasser nicht mischbar iat„ Auf diese Weise wird in einem mit Wasser unmistjhbaren organischen Erhitsungsmedivjn das in der Faser enthaltene Wasser schnell in Dampf verwandelt, was eine thermische Schrumpfung dor Faser hervorruft, während sie weichgeraacht wird» Außerdem wird durch die Verdampfung des Wassers eine Auffaserung des Faserbündel«! in Einzelfäden hervorgerufen, wodurch die Haftung zwischen den einzelnen Fäden geschwächt und demzufolge die Entwicklung der gewünschten dreidimensionalen Spiralkräuseiung erleichtert wird.

Wenn demgegenüber ein mit Wasser mischbares organisches Erhitzungsmedium verwendet wird, löst sich das in der Faser enthaltene Wasser selbst in dem organischen Medium auf, wenn die Faser darin eingetaucht wird₉ mit dem Ergebnis₉ daU die Menge an Wasserdampf«, der um die Faser ' erum erzeugt wird, verringert wird. Diese Verminderung der

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Wasserdampfmenge echmälert nicht nur die weiohmaohende Wirkung des Dampfes auf die Faser_f sondern bringt auch eine beträchtlich· Verringerung des oben erwähnten Auffaserungseffekts mit sich. Im Ergebnis ist die dreidimenßionale Spiralkräuselung beträchtlich verschlechterte

Zu typischen Beispielen für die oben erwähnten, erfindung·- gemäß verwendbaren organischen Verbindungen gehören Mineralöle, Pflanzenöle, Silikonöle u. dergl. mit einem Siedepunkt von mindestens 105⁰C bei Atmoephärendruck, die jedoch, um das Erfordernis zu erfüllen, daß sie bei hohen Temperaturen cheraisoh stabil sind und daß die dreidimensionale Spiralkräuselung leichter entwickelt werden kann, notwendigerweise eine ausreichend niedrige Viskosität besitaen sollen. Diesbezüglich sind flüssiges Paraffin, Kerosin, Spindelöl u, dergl_β beeonders bevorzugte Mineralöle. Bevoreugte Beispiele für Pflancenöle sind Baumwolleamenöl, Kokosnußtfl, Sojabohnenöl und Brdnuföl.

BIe erfindungagemäß au behandelnde susammengesetste Acrylharsfaser kann entweder durch Trockenspinnen oder durch Naßspinnen hergestellt worden sein und die Erfindung kann unabhängig davon Anwendung finden, ob die Paser in Form von Fäden oder als Kabel vorliegt. Die vorliegende Erfindung ist auch unabhängig davon anwendbar, ob die Parser aue einem Keiß Naß-Verstreckrerfahren staaait und

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demzufolge mindestens 20 H Wasser, bezogen auf das Trockengewicht der Faser ρ enthält,, oder ob eo sich um eine unentspannte, zusammengesetzte Faser handelt; die mit mindestens . 20 i» Wasser durch Besprengen mit Wasser oder duroh Leiten durch ein Wasserbad versehen worden ist.

Zu AcryÜwHfrpslynerieaten, die zusammengesetzte Fasern bilden, gehören nicht nur Polyacrylnitril, sondern auch Aorylnitril -Mischpolymerisate, die mindestens 80 GeW₀-Jt Aorylnitril enthalten, und sie umfassen auch eine Mischung von swei oder mehreren dieser Polymerisate. Zu Komonomeren für die Mischpolymerisation sit Aorylnitril sur Bildung der Mischpolymerisate gehören Methylaorylat, Äthylacrylat, Butylacrylat _t Ootylacrylat, Methexyäthylacrylat, Phenylacrylat, Cyolohexylaorylat, Dim β thy lamj.no äthylacrylat und die entsprechenden Methacrylate, alkylsubstituierte Produkte und etiqkstoffsubstituierte Produkte von Acrylamiden und Methaorylamiden, ungesättigte Ketone, wie Methylvinylketon, Phenylvinylketon_s Methylisepropeny!keton xu dergl,, Vinyloarbonsäureester, wie Vinylformiat, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylbenzoat u. dergl„, Ester von Äthylen-a- und -fl-carbonsäuren, wie von Fumarsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Aeonsäure u. dergl., N-Alkyl-maleinimid, H-Vinylcarbazol _t N-Vinylsucoininiid, !i-Vinylphthaliraid, Vinyläther_P N-Methylolaorylamid, Vinylpyridines wie 2-Vinylpyridin,. 4-Vinylpyridin und 2-Methyl-5-

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vinylpyridin,, Styrol und seine alkylsubetituierten Derivate, Allylalkohol, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vlnylidencyanide, ungesättigte organische Sulfonsäuren» wie Allylaulfonsäure_t Methallyleulfoneaure, Allyloxyäthyl~ aulfonsäure, iäeth&llyloxyiithyl-aulf onsäure, Allylthioäthyl 3ulfonsäure,. Allylthiopropanol-aulfoneäure, Iaopropenylbensolsulfonaäure, Vinylbrombenzol-sulfoneHure,, Vinylfluorbenzolsulfonaäure, Styrolsulfonaäure. Methyletyrolsulfonaäure u.

dergl ,, aowie ihre wasserlöslichen Salza, ä

Wie oben bereit· erläutert, wird die erflndungegemäfie Warmeentepannungebehandlung naoh dem Spinnen und Verstrecken der susammenffeeetzten Paver durchgeführt. Sai Verstrecken der «usammengesetaten Faser kann in bekannter Weise durchgeführt werden* So wird die gequollene gelartige eusanmengesetzte Faser, wenn sie aua dem Koagulationsbad auftaucht, mit Wasser gewaschen,und dann um das 3- bis 20-fache der ursprünglichen Länge verstreckt, wobei die Faser den in der Praxis gezeigten Grad an Festigkeit und Dehnung annimmt. Das Verstrecken kann in einem Schritt durchgeführt werden, es ist jedoch durch Ausnutzen des Vorteile der Kaltveretreokbarkeit der ungestreckten Faser möglioh, die Faser ura daß 1,1 bis 4-fache in dem Tfaechwaaserbad bei Raumtemperatur zu verstrecken und dann die Faser in der Hitze ssu ver β trecken, so daß das Oeeamtauemaß der Ver-Streckung da« 3~ bis 20-fache der anfänglichen Lunge beträgt.

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Ee iet auch möglich, eine HeioverStreckung der Faser in mehreren Schritten durchzuführen Die HeißverStreckung kann auch in Dampf bei 100 bis U_r0°(i durchgeführt werden ο

Die folgenden Beispiele solion die Erfindung veranschaulichen,, jedoch nicht beschränken Alle Teile und ?»-Angaben isind gewichtabezogen.,, wenn nichts anderes angegeben?

Beispiel Ί

Ein Mischpolymerisat, daß aue 91 T»iltn Acrylnitril, 9 Tellen Methylacrylat und O₉5 Teilen Natriuamethallylsulfonat beetehtrund ein weiteres Mischpolymerisat, das aus 86,5 Teilen Acrylnitril, 11,5 Teilen Methylacrylat und 0_t5 Teilen Natriumaethallylsulfonat besteht, werden jeweils in 49^igen wässrigen Natriumthicyanatlösungen zur Herstellung von Spinnlösungen gelöst, die jeweils 10 % der Mischpolymerisate enthalten» Mittels zweier Einheiten der Zumeßpumpe und der Vorrichtung gemäß USA Patent 3 ¹82 106 werden gleiche Mengen der Spinnlösungen konjugiert durch eine Spinndüse mit 60 Austrittsöffnungen von jeweils 0_f09 mm Durchmesser in eine 8jCige wässrige Lösung von Natriumthiocyunat extrudiert und das sich ergebende Kabel von ausatnaengeeetaten Fäden wird nach dem Wasohen in siedendem Wasser auf das 10-fache der ursprünglichen Länge verstreekt und anschließend getrocknet Die Fäden werden dann kontinuierlich durch ein Wasserbad mit 40⁰C geleitet-, wodurch die Fäden Feuchtigkeit

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erhalten« Der Wasoergehalt der Fäden wird durch Abquetsoh-~ weisen eingestellt, wie .in Tabelle I gegeigt₀ Die 3 Fadenproben werden jeweils ohne Spannung 1 Minute lang in flüssige Paraffinbader getaucht, die auf 105^C, 110⁰C und 125⁰C erwärmt sind, um die Probe einer entspannenden Wärmebehandlung zu unterwerfen,-, wobei in den Fäden ein· dreidimensionale Spiralkräuselung erzeugt wird. Die Fäden werden aittele eines Drahtnetzfördergeräte, auf den ele trocknen gelassen werden₉ kontinuierlich ausgeschöpft. Dann werden die Fäden in eine wässrige Lösung einee grenzflächenaktiven Mittels eingetaucht, um das flüssige Paraffin zu entfernen« und nach dem Waschen mit Wasser und nach Schmälzen werden die Fäden getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt_o

Andererseits wird zu Vergleichezwecken eine Fadenprobe in d«r obigen Weise behandelt« ohne daß auf die Fäden Feuchtigkeit aufgebracht worden ist Ebenfalls zum Vergleich wird eine Probe 15 Minuten in siedendem Wasser anstelle von flüssigem Paraffin behandelt« Eine weitere Probe wird in flüssigem Paraffin mit 100⁰C behandelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt, wobei die Kräuselungehäufigkeit und der Kräuselungsindex wie folgt gesessen werden»

Kräuselung»«- Die Pttden werden alt 2 mg pro den. belastet häufigkeit:

und es wird die Anzahl Kräuselungen pro 25 an

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geaählt. Der Wert ist ein Durchschnitt von 20 Tests.
Kräuselungeindex: Der Faden wird mit 2 ng pro den. belastet

und es wird die Länge a gemessen. Dann wird der Faden mit 50 mg pro den. belastet und es wird nach 30 Sekunden die Länge b genessen. Der Krliuselungsindex wird nach folgender Formel berechnet;

^j-S. x 100

P Feuchtigkeitsgehalt ι Bezogen auf das Gewicht des getrockneten

Fadens.

-12 .

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Tabelle I

CD O O OO

Erhitzunge- T«βp. Ieuohtigmediuffl C keitege--

halt )

Knoten- Knoten- Kräuselung·- Kräueelunge- Gleichmäßigkeit

festig- dehnung häufigkeit Index d. Kräuaelungen keit (^) (g/den)

flÜBBiges Paraffin	100	25	1,42	3,3	12,3	28,7	schlecht
R	105	25	1,88	5,3	" 15,5	33,8	gut
H	125	0	1,71	4_f0	9,6	14,3	schlecht
Il	125	20	2,10	9,2	15,6	32,7	gut
Il	125	25	2,08	7,9	16,6	41,6	Il
It	125	50	2,21	8,A	17,5	44_S6	Il
Il	125	100	2,40	10,5	20,4	38,9	n
η	125	200	2,35	11,3	20,8	37,1	H
N	125	400	2,30	H,7	17,8	39,1	N
Waneer	Sied·- temp*	-	1,68	6,7	13,7	30,3	schlecht

cn cn co

JH

Aue Tabelle I is'i ersieht lieh „ daß die nach dem erfindungs · gemäßen Verfahren behandelten Proben sehr befriedigende Eigenechaften besitzen, während die rhne Imprägnierung mit Wasser vor der entspannenden Wärmebehandlung behandelte Probe,, die in siedendem Wasser behandelte Probe und die in flüeeigem Paraffin mit 100⁰C behandelte Probe den erfindungsgemäß behandelten Proben hineich'lieh der Entwicklung der dreidimensionalen Kräuselung und auch bezüglich Knotenfestigkeit und Knotendehnung beträchtlich unterlegen sind. Außerdem mangelt es ihnen an gleichmäßiger'dreidimensionaler Krauselungο

Beispiel 2

Die in gleicher Weis· wie in Beispiel 1 hergestellten, rerstreokten und getrockneten susanaengesetiten Fäden werden kontinuierlich duroh ein Wasserbad mit 45°C geführt und dann aittele Abquet'sohwalzen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 50 i» gebraoht. Die feuchten Fäden τ erden in entspannten Zustand in ein Baunwollsamenölbad alt 125°C 1 Minute lang eingetaucht, um eine Wärneentspannungsbehandlung duroh«u~ führen und gleichseitig Spiralkräuselungen au entwickeln. Die Fäden werden kontinuierlich mit einem Drahtnetzfördergerät, auf dem sie trocknen gelassen '«erden, ausgeschöpft« Dann werden die Fäden in eine wässrige Lösung eines grenzflächenaktiven Mittels eingetaucht, um das öl zu entfernen,

- 14 ·-

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BAU ORIGINAL

-β*

mit Wasser gewa8chen_p geschmälzt und schließlich getrocknete Die Ergebnisse sind in l'abelle II gezeigt,

Tabelle II

Tempo Feuöhtifl- Kneten« Knoten- Krause=

C keltsge« feetig~ dehnung lungehalt. * keit (#) häufig-(g/den) keit

50

2,30 11,3 20,5

Krause lungeindex

40,0

GleiohmäSig keit der Kräuselung

fut

Beispiel 3

Die Arbeitsweise von Beispiel 2 wird wiederholt mit der Ausnahse, daß Silikonöl (Toshiba Silioon· Oil TS 951-(20O), ein Produkt der Tokyo Shlbaura El·οtrie Co., Ltd._r Japan) verwendet wird» Die Ergebnisse geigt Tabelle III.

Tabelle III

Tempο reuohtig- Knoten- Knoten- Kräuseo_n keitsge- festig- dehnung lunge-⁰ halt, i keit (Ji) hSu!ig~ (g/den) keit

125

50

2,43

Krttaee-

Iusf8- keit der Index Kräuselung

9»6 Ί6,«

43,2

gut

~ T5

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Claims

1r Verfahren zum Behandeln von zusammengesetzten Acrylbassfasern, die in Form zusammengesetzter Acrylherefasern duroh Extrudieren von zwei oder mehreren Aorylhewmisohpolyaerlsatkomponenten mit verschiedenem thermischen Verhalten hergestellt worden sind, wobei in den zusammengesetzten Aorylfeassfasern die Komponenten Über die Faserlänge hin in exzentrisoher oder laminarer Zuordnung angeordnet sind und die zusammengesetzten Fasern verstreckt worden sind» dadurch gekenneeichnet, daß man die vorstreckten Fasern, während «ie einen Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 20 %_t bezogen auf das Trockengewicht der Fasern, aufweisen, in ein flüssiges organisches Medium eintaucht, das die Fasern bei einer Temperatur von mindestens 105°C nicht löst und mit Hasser unmieohbar ist, wodurch die Fasern nioht nur einer entspannenden Wärmebehandlung unterworfen werden, sondern gleichzeitig die Entwicklung einer dreidimensionalen Spiralkräuselung lh den Federn hervorgerufen wird*

2. 'Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Medium ein Mineralöl ist.

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3« Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da8 das Mineralöl flüssiges Paraffin ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flUasige organische Medium ein pflanzliches öl ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daS da» pflanzliche öl Baumwollsaatöl ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl das flüssige organische Medium Sililconöl ist:

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