DE1669467C - Verfahren zur entspannenden Warmebe handlung und gleichzeitigen Entwicklung einer dreidimensionalen Spiralkrauselung von zusammengesetzten Acrylfasern - Google Patents

Description

i,

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gesetzten, mindestens 80 Gewichtsprozent Acryl-

zur entspannenden Wärmebehandlung und gleich- nitril enthaltenden, verstreckten Acrylfasern dadurch

zeitigen Entwicklung einer dreidimensionalen Spiral- erreicht, daß man die verstreckten Fasern, während

kräuselung von zusammengesetzten Acrylfasern, die sie einen Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 20%,

mindestens 80 Gewichtsprozent Acrylnitril enthalten, 5 bezogen auf das Trockengewicht der Faser, aufweisen,

und die durch Extrudieren von zwei oder mehreren in ein flüssiges organisches Heizmedium, das die

Acrylnitrilpolymerisaten mit verschiedenem thermi- Fasern bei einer Temperatur von oberhalb 105⁰C

sehen Verhalten und Verstrecken der zusammenge- nicht löst und mit Wasser unmischbar ist, bei einer

setzten Fasern hergestellt worden sind, wobei in den Temperatur von mindestens 105⁰C eintaucht und

zusammengesetzten Fasern die Komponenten über die io dann das flüssige organische Medium durch Waschen

Länge der Faser hin in exzentrischer oder laminarer entfernt.

Zuordnung angeordnet sind. Da die zusammengesetzten Acrylfasern der ver-Es ist bekannt, daß bei zusammengesetzten Acryl- wendeten Art und ihre Herstellung im allgemeinen, fasern eine dreidimensionale Spiralkräuselung ge- nämlich Spinnen und verstrecken, dem Fachmann bildet wird, wenn diese in entspanntem Zustand einer 15 bekannt sind und kein neues Merkmal der vorliegen-Wärmebehandlung unterzogen werden. Es ist weiter- den Erfindung darstellen, ist diesbezüglich keine dehin bekannt, daß eine Wärmebehandlung von ent- taillierte Erläuterung erforderlich, ausgenommen bespannten synthetischen Fasern in heißem Wasser, züglich der speziellen Wärmeentspannungsbehandlung, Druckdampf, geschmolzenen Salzen oder geschmol- die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Der lenen Metalien durchgeführt werden kann. Wenn diese ao springende Punkt bei der erfindungsgemäßen EntWärmebehandlung jedoch in heißem Wasser durch- Spannungsbehandlung in der Wärme ist, daß der geführt wird, so ist es unmöglich, bei Atmosphären- Wassergehalt der Faser, die in das organische Erhitdruck eine Temperatur oberhalb 100°C zu verwenden. zungsmedium eingetaucht werden soll, mindestens Ils wird deshalb keine ausreichende Entspannungs- 20°/₀ oder mehr ausmacht, bezogen auf das Trockenwirkung erreicht, wenn eine synthetische Acrylfaser 35 gewicht der Faser. Liegt der Wassergehalt der Faser in entspanntem Zustand in heißem Wasser bei At- unter 20%, so kann die dreidimensionale Kräuselung iiiosphärenbedingungeneinerWärrnebehandlungunler- bei der Entspannungsbehandlung in der Wärme in würfen wird, und demzufolge sind die physikalischen dem Erhitzungsmedium nicht in befriedigendem Maß" Eigenschaft;n der Faser, insbesondere die Knoten- entwickelt werden.

festigkeit oder die Ausfaserungsbeständigkeit, ziem- 30 Wenn auch hinsichtlich des Wassergehalts keine

lieh schlecht. Außerdem ist es nicht möglich, im Falle kritische Obergrenze vorhanden ist, so beträgt er

einer /usamrntigesetzten Acrylfaser eine ausreichend gewöhnlich bis zu 400%, bezogen auf das Trocken-

cntwickelte dreidimensionale Spiralkräuselung zu er- gewicht der Faser.

zeugen. Die Temperaturdesorganischen Erhitzungsmediums,

Im Fall einer kontinuierlichen entspannenden 35 worin die Wärmeentspannungsbehandlung durch-

Wärmcbchandlung mit unter Druck stehendem Wasser- geführt wird, muß mindestens 105⁰C betragen. Bei

ilampf ist es notw.-ndig, druckdichte Einrichtungen Temperaturen unterhalb 105"C ist es nicht möglich,

an der Fasercinfiihrungs- und Faserausführungszone eine befriedigende Entspannungswirkung zu erreichen,

tier Wärmcbehandlungsvorrichtiing vorzusehen, wie außerdem ist es nicht möglich, die gewünschte drei-

CS beispielsweise in der USA.-Patentschrift 3 041863 40 dimensionale Spiralkräuselung zu entwickeln. Wenn

beschrieben ist. Diesbezüglich sind verschiedene Vor- die Temperatur des organischen Erhitzungsmediums

schlüge gemacht worden, es hat sich jedoch gezeigt, zunimmt, so wird demgemäß die Wirkung der ent-

ilaß insbesondere dann, wenn das gekräuselte Faser- spannenden Behandlung erhöht und gleichzeitig die

bündel kontinuierlich an der Auslaßzone der Vor- dreidimensionale Kräuselung in größerem Ausmaß

richtung abgezogen wird, der /wischen den druck- 45 entwickelt, die behandelte Faser wird jedoch bcträchl-

tliehten Einrichtungen und dem faserbündel erzeugte lieh verfärbt, wenn übermäßig hohe Temperaturen

Reibungswiderstand einen teilweisen Verlust der angewendet werden. Aus diesem Grunde liegt der

dreidimensionalen Spiralkräiiselting hervorruft, die bevorzugte Temperaturbereich für die Behandlung

durch the entspannende Wärmebehandlung entwickelt mit dem flüssigen organischen Erhitzungsmedium

wurden ist. nut dem Ergebnis, daß es unmöglich ist. 50 bei 105 bis 150⁰C.

in ilen fertigen fasern eine gleichmäßige drcidimensio- Wenn auch die Zeit, die erforderlich ist, bis sowohl

n.ile Spiriilkräiiselung /u erhalten. eine befriedigende Entspannungswirkung als auch eine

flei einer entspannenden Wärmebehandlung unter volle Entwicklung der dreidimensionalen Kräuselung

Verwendung eines geschmolzenen Metalls mki unter in dem organischen Erhitzungsmedium erreicht ist.

Verwendung eines geschmolzenen Salzes wn.l die 55 etwas mit der Temperatur des organischen Erhitzungs-

I iiser dutch eine geschmolzene Masic aus Met.ill oder mediums und dem Wassergehalt der Faser variiert, so

Salz geführt, und demzufolge haben beule Methoden hegt sie jedoch gewöhnlich bei 30 Sekunden bis 3 Mi-

fiicltt nur die Neigung, eine ausgedehnte Schädigung nuten.

der Faser hervorzurufen, sondern erlauben wegen tier Das erfindungsgemäß verwendete organische Erhöhen Viskosität der geschmolzenen Masse auch nicht 60 hilzungsinedium muß eine flüssige organische Verbindie volle Entwicklung einer dreidimensionalen Krau- llung sein, die die synthetischen Acrylniirilfasern hei seiung. Temperaturen oberhalb 105"C nicht löst und die mit Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung Wasser nicht mischbar is!. Auf diese Weise wird in tines verbesserten Verfahrens, mittels dem twt /u* einem mit Wasser unmischbaren organischen Erliits.iiiiiiit'tiycselztc Acrylfaser nicht nur entspann:, son- «j zungsmedium das in der Faser enthaltene Wasser dem auch gleich/eilig mit einer stabilisierten, gleich- schnell '<* Dampf verwandelt, was eine thermische uiäüigcn dmdimcnsiunulen Kräuselung «ersehen wird. Schrumpfung der Faser hervorruft, wahrend sie weich Dieses Ziel wird erfindungsgemiilJ bei den zusammen- gemacht wird, AuOerdem wird durch die Verdampfung

des Wassers eine Auffaserung des Faserbündels in din, Styrol und seine alkylsubstituierten Derivate, Einzelfäden hervorgerufen, wodurch die Haftung zwi- Allylalkohol, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinyli-Khen den einzelnen Fäden geschwächt und demzufolge dencyanide, ungesättigte organische Sulfonsäuren, die Entwicklung der gewünschten dreidimensionalen wie Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Allyloxy-Spiralkräuselung erleichtert wird. 5 äthylsulfonsäure, Methallyloxyäthylsulfonsäure, AI-Wenn demgegenüber ein mit Wasser mischbares lylthioäthyluulfonsäure, Allylthiopropanolsulfonsäure, organisches Erhitzungsmedium verwendet wird, löst Isopropenylbenzolsulfonsäure, Vinylbrombenzolsulsich das in der Faser enthaltene Wasser selbst in dem fonsäure, Vinylfluorbenzolsulfonsäure, St^rolsulfonorganischen Medium auf, wenn die Faser darin ein- säure oder Mcthylstyrolsulfonsäure, sowie ihre wassergetaucht wird, mit dem Ergebnis, daß die Menge an 10 löslichen Salze.

Wasserdampf, der um die Faser herum erzeugt wird, Wie oben bereits erläutert, wird die erfindungsgeverringert wird. Diese Verminderung der Wasser- mäße Wärmeentspannungsbehandlung nach dem Spindampfmenge schmälert nicht nur die weich machende nen und Verstrecken der zusammengesetzten Faser Wirkung des Dampfes auf die Faser, sondern bringt durchgeführt. Das Verstrecken der zusammengesetzten auch eine beträchtliche Verringerung des oben erwähn- 15 Faser kann in bekannter Weise durchgeführt werden, ten Auffaserungseffekts mit sich. Im Ergebnis ist die So wird die gequollene gelartige zusammengesetzte dreidimensionale Spiralkräuselung beträchtlich ver- Faser, wenn sie aus dem Koagulationsbad auftaucht, schlechtert. mit Wasser gewaschen, und dann um das 3- bis 20fache Bevorzugte Bespiele für die obenerwähnten, erfin- der ursprünglichen Länge verstreckt, wobei die Faser dungsgemäß verwendbaren organischen Verbindungen ao den in der Praxis gezeigten Grad an Festigkeit und sind Mineralöle, Pflanzenöle oder Silikonöle mit einem Dehnung annimmt. Das Verstrecken kann in einem Siedepunkt von mindestens 105^cC bei Atmosphären- Schritt durchgeführt werden, es ist jedoch durch Ausdruck, die jedoch, um das Erfordernis zu erfüllen, daß nutzen des Vorteils der Kaltverstreckbarkeit der unsie bei hohen Temperaturen chemisch stabil sind und gestreckten Faser möglich, die Faser um das 1,1- bis daß die dreidimensionale Spiralkr&uselung leichter ent- 25 4fache in dem Waschwasserbad bei Raumtemperatur wickeltwerdenkann.notwendigerweiseeineausreichend zu verstrecken und dann die Faser in der Hitze zu niedrige Viskosität besitzen sollen. Diesbezüglich sind verstrecken, so daß das Gesamtausm.iü der Verflüssiges Paraffin, Kerosin oder Spindelöl besonders Streckung das 3- bis 20fache der anfänglichen Länge bevorzugte Mineralöle. Bevorzugte Beispiele für Pflan- beträgt. Es ist auch möglich, eine Heißverstreckung zenöle sind Baumwoilsamenöl, Kokosnußöl, Soja- 30 der Faser in mehreren Schritten durchzuführen. Die bohnenöl und Erdnußil. Heißverstreckung kann auch in Dampf bei 100 bis

Die erfindungsgemäß zu behandelnde zusammen- 140°C durchgeführt weiden.

gesetzte Acrylfaser k?nn entweder durch Trocken- Es ist für einkomponentige Fasern aus Kondensa-

spinnen oder durch Naßspinnen hergestellt worden tionspolymerisat, wie Polyamid oder Polyester, be-

sein, und die Erfindung kann unabhängig davon An- 35 kannt, die Kräuselung zu bewirken durch Durchfüh-

wendung finden, ob die Faser in Form von Fäden oder ren der feuchten Fasern durch ein Bad einer heiuen

als Kabel vorliegt. Die vorliegende Erfindung ist auch Flüssigkeit, die aber gegebenenCiüs mit Wasser auch

unabhängig davon anwendbar, ob die Faser aus einem mischbar sein kann. Beim bekannten Verfahren soll

Ilciß-Naß-Verstreck verfahren stammt und demzufolge der Faden vorher schwach angequollen werden, wobei

mindestens 20°/₀ Wasser, bezogen auf das Trockengt- 40 jedoch im Faden selbst, abgesehen höchstens von

wicht der Faser, enthält, oder ob es sich um eine un- schwach angequollenen Randbezirken, keine Feuch-

entspannte, zusammengesetzt·· Faser handelt, die mit tigkeit oder kaum Feuchtigkeit vorliegt. Kondensa-

mindestens 20°/₀ Wasser durch Besprengen mit tionspolynicrisate lösen Wasser nicht oder nicht in

Wasser oder durch Leiten durch ein Wasserbad ver- dem erheblichen Maße wie Acrylnitril, so daß das

sehen worden ist. 45 Problem eines erforderlichen Wassergehaltes nicht

Zu den Acrylpolymerisaten, die die zusammen anfällt.

gesetzten Fasern bilden, gehören nicht nur Polyacryl- Demgegenüber verhält sich Polyacrylnitril iinders.

nitril, sondern auch Acrylnitrilmischpolymerisate, die und um hier nach dem Verfahren der Erfindung die

mindestens 80 Gewichtsprozent Acrylnitril enthalten, pewünschte Kräuselung auszubilden, müssen die hier

und sie umfassen auch eine Mischung von zwei oder 50 eingesetzten rusammengesetzten Acrylfasern einen

mehreren dieser Polymerisate. Zu Comononieren für Wassergehalt von mindestens 20° „ aufweisen,

die Mischpolymerisation mit Acrylnitril zur Bildung In den folgenden Beispielen sind alle Teile und

der Misrhpolymcrisate gehören Mcthylacrylat, Äthyl- "/(,-Angaben gewichtsbezogen, wenn nitIu-, .mdercs

acrylat, Butylacrylat, Octylacrylat, Methoxyäthyl- angegeben,

acrylat. Phcnylacrylat, Cyclohexylacrylat, Dimethyl- 55 B e 1 s η ■ I I
aminoäthylacrylat und die entsprechenden Meth-

ucrylale, alkylsubstituierte Produkte und stickstoff- Ein Mischpolymerisat, das aus 91 Teilen /\cr>l-

substiluierte Produkte von Acrylamid«! und Mcth· nitril, 9 Teilen Methylacrylat und 0,5 Teilen Natrium-

acrylamiden, ungesättigte Ketone, wie Methylvinyl- metallylsulfonat besteht und ein weiteres Mischpoly-

keton, Phenylvinylketon oder Mclhylisopropenyl- 60 merisat, das aus 88,5 Teilen Acrylnitril, 11,5 Teilen

keton, Vinylcarbonsäureester, wie Vinylformiat, Vinyl- Methylacrylat und 0,5 Teilen Natriummclhallylsulfo*

acetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat oder Vinylben- nat besteht, werden jeweils in 49°/„igen wäßrigen Nu-

zoat, Ester von Äthylen·«- und -^-carbonsäuren, wie triumthiocyanullösungen zur Herstellung von Spinn-

von Fumarsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure oder lösungen gelöst, die jeweils I0°/₀ der Mischpolymeri-

Aconsäure, N-Alkyl«maleinimid, N·Vinylcarbazol, 65 sale enthalten. Mittels zweier Einheiten der /iimcß- N-Vinylsuccinimid, N-Vinylphthalimid, Vinyläther, pumpe und der Vorrichtung gemäß der USA.-Patent- N'Melhylolacrylamid, Vinylpyridine, wie 2-Vinyl- schrift 3 182 106_ werden gleiche Mengen der Spinn-

pyridin, 4-Vinylpyridin oder 2-Methyl-5-vinylpyri- lösungen konjugiert durch eine Spinndüse mit M) Aus-

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»rittsöfTnungen von jewfiils 0,09 mm Durchmesser in eine 8°/_Qige wäßrige Lösung von Natriumthiocyanat exlrudierl, und das sich ergebende Kabel von zusammengesetzten Fäden wird nach dem Waschen in siedendem Wasser auf das lOfache der ursprünglichen Länge verstreckt und anschließend getrocknet. Die Fäden werden dann kontinuierlich durch ein Wasserbad mit 40⁰C geleitet, wodurch die Fäden Feuchtigkeit erhalten. Der Wassergehalt der Fäden wird durch Abquetschwalzen eingestellt, wie in Tabelle I gezeigt. Die drei Fadenproben werden jeweils ohne Spannung 1 Minute lang in flüssige Paraffinbäder getaucht, die auf 105, 110 und 125°C erwärmt sind, um die Probe einer entspannenden Wärmebehandlung zu unterwerfen, wobei in den Fäden eine dreidimensionale Spiralkräuselung erzeugt wird. Die Fäden werden mittels eines Drahtnetzfördergeräts, auf dem sie trocknen gelassen werden, kontinuierlich ausgeschöpft. Dann werden die Fäden in eine wäßrige Lösung eines grenzflächenaktiven Mittels eingetaucht, um das flüssige ao Paraffin zu entfernen, und nach dem Waschen mit Wasser und nach Schmälzen werden die Fäden ge-Irocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.
Andererseits wird zu Vergleichszwecken eine Fadenprobe in der obigen Weise behandelt, ohne daß auf die Fäden Feuchtigkeit aufgebracht worden ist. Ebenfalls zum Vergleich wird eine Probe 15 Minuten in siedetidem Wasser an Stelle von flüssigem Paraffin behandelt. Eine weitere Probe wird in flüssigem Paraffin mit 100^DC behandelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt, wobei die Kräuselungshäufigkeit und der Kräuselungsindex wie folgt gemessen werden:

Kräuselungshäufigkeit:

Die Fäden werden mit 2 mg pro den belastet, und es wird die Anzshl Kräuselungen pro 25 mm gezählt. Der Wert ist ein Durchschnitt von 20 Tests.

Kräuselungsindex:

Der Faden wird mit 2 mg pro den belastet, und es wird die Länge α gemessen. Dann wird der Faden mit 50 mg pro den belastet, und es wird nach 30 Sekunden die Länge b gemessen. Der Kräuselungsindex wird nach folg.- der Formel berechnet:

b-a

100

Feuchtigkeitsgehalt:
Bezogen auf das Gewicht des getrockneten Fadens.

Tabelle I

I rhitzungsmedium	Temperatur C	Feuchtig keitsgehalt (0U)	Knoten festigkeit (E/den)	Knoten- dehnung (7.)	Kräuselungs häufigkeit	Kräuselungs index	Gleich- mäQigkeit der Kräuselungen
Flüssiges Paraffin	100	25	1,42	3,3	12,3	28,7	schlecht
Flüssiges Paraffin	105	25	1,88	5,3	15,3	33,8	gut
Flüssiges Paraffin	125	0	1,71	4,0	9,6	14,3	schlecht
Flüssiges Paraffin	125	20	2,10	9,2	15,6	32,7	gut
Flüssiges Paraffin	125	25	2,08	7,9	16,6	41,6	gut
Flüssiges Paraffin	125	50	2,21	8,4	17,5	44,6	gut
Flüssiges Paraffin	125	100	2,40	10,5	20,4	38,9	gut
Flüssiges Paraffin	125	200	2,35	11,3	20,8	37,1	gut
Flüssiges Paraffin	125	400	2,30	14,7	17,8	39,1	gut
Wasser	Siede	—	1,68	6,7	13,7	30,3	schlecht
	temperatur

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die nach dem trfindungsgemäßen Vcifahren behandelten Proben sehr befriedigende Eigenschaften besitzen, während die ohne Imprägnierung mit Wasser vor der entspannenden Wärmebehandlung behandelte Probe, die in siedendem Wasser behandelte Probe und die in flüssigem Paraffin

B e i sp i

Die in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellten, Verstrecken und getrockneten zusammengesetzten Fäden werden kontinuierlich durch ein Wasserbad tnit 45' C geführt und dann mittels Abquetschwalzen ftuf einen Feuchtigkeitsgehalt von 50°/₀ gebracht. Die feuchten Fäden werden in entspanntem Zustand in ein Baumwollsamenölbad mit 12S⁰C 1 Minute lang eingetaucht, um eine Wärmeentspannungsbehandlung mit 100⁰C behandelte Probe den erfindungsgemäß behandelten Proben hinsichtlich der Entwicklung der dreidimensionalen Kräuselung und auch bezüglich Knotenfestigkeit und Knotendennung beträchtlich unterlegen sind. Außerdem mangelt es ihnen an gleichmäßiger dreidimensionaler Kräuselung.

el 2 durchzuführen und gleichzeitig Spira'kräuselungen zu entwickeln. Die Fäden werden kontinuierlich mit einem Drahtnetzfordergerät, auf dem sie trocknen gelassen werden, ausschöpft. Dann werden die Fäden in eine wäßripc Lösung eines grenzflächenaktiven Mittels eingetaucht, um das öl zu entfernen, mit Wasser gewaschen« geschmälzt und schließlich getrocknet. Die Ergebnisse sind in Tabelle U gezeigt.

Tabelle II

Temperatur	PeirJiligkcits- hall <·/·)	Knotenfestig keil (g/den)	Knoten dehnung (%)	Kräuselungs häufigkeit	Kräuselungs- indcx	Gleichmäßig keit der Kräuselung
125	50	2,30	11,3	20,5	40,0	gut

Beispiel 3

Die Arbeitsweise von Beispiel 2 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß ein Silikonöl verwendet wird. Die Ergebnisse zeigt Tabelle III.

Tabelle III

Temperatur 'C	Feuchtigkeits gehalt (7„>	Knoten festigkeit (g/den)	Knoten dehnung ("Y.)	Kräuselungs häufigkeit	Kräuselungs index	Gleichmäßig keit der Kräuselung
125	50	2,43	9,6	16,6	43,2	gut

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur entspannenden Wärmebehandlung und gleichzeitigen Entwicklung einer dreidimensio- tj nalen Spiralkräuselung von zusammengesetzten, mindestens 80 Gewichtsprozent Acrylnitril enthaltenden Acrylfasern. die durch Extrudieren von zwei oder mehreren Acrylnitrilpolymensatkomponenten mit verschiedenem thermischen Verhalten und Ver- »o strecken der zusammengesetzten Fasern hergestellt worden sind, wobei in den zusammengesetzten Acrylfasern die Komponenten über die Faserlänge hin in exzentrischer oder laminarer Zuordnung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß man die verstreckten Fasern während sie einen Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 20 ⁿ/_n. bezogen auf das Trockengewicht der Fasern, aufweisen, in ein flüssiges organische; Medium, das die Fasern bei einer Temperatur vor oberhalb 105⁰C nicht löst und mit Wasser unmisch bar ist. bei einer Temperatur von mindestens 105¹C eintaucht und dann das flüssige organische Me dium durch Waschen entfernt.