DE1941390C3 - Verfahren zum Herstellen von Bikomponenten-Acrylfasern - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Bikomponenten-AcrylfasernInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bikomponenten-Acrylfasern durch konjugiertes
Verspinnen zweijr Acrylnitrilpolymerisatlö- <<o
sungen, wobei als Lösungsmittel eine konzentrierte wäßrige Salzlösung, die Zinkchlorid als Hauptbestandteil
enthält, verwendet wird, sowie übliches Nachbehandeln der erhaltenen Fasern.
Es wurden bisher verschiedene Verfahren vorge- i>s
schlagen, um die Stoffeigenschaften durch Erteilung von schraubenförmigen Kräuselungen an Kunstfasern /u
verbessern. Auf dem Gebiet der Acrylfasern werden Schraubenkräuselungen üblicherweise dadurch gebildet,
daß zwei verschiedene Arten von Polymerisatlösungen unter Bildung einer Kompositionsfaser verbundgesponnen
werden. Wenn die beiden verwendeten Komponenten beim Eihitzen oder unter anderen besonderen
Bedingungen ein. unterschiedliches Kontraktionsverhalten
besitzen, können Schraubenkräuselungen dann durch eine geeignete Behandlung nach dem Spinnen
erhalten werden. Die Kräuseleigenschaften einer Kompositionsfaser können dann von dem Unterschied
zwischen den chemischen Bestandteilen der Polymerisate, den Spinnverfahren, den Behandlungsbedingungen
oder dergleichen abhängen.
Jedoch erfordert die Herstellung einer Kompositionsfaser, verglichen mit der Herstellung von üblichen
Acrylfasern, höhere Kosten und kompliziertere Arbeitsweisen. So müssen zwei verschiedene Arten von
Polymerisatlösungen he: gestellt werden, wobei die Arbeitsstufen von Herstellung des Polymerisats, Auflösen
des Polymerisats. Entgasung und Filtration doppelt ausgeführt werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Bikornponenten-Acrylfasern
durch konjugiertes Verspinnen zweier Acrylnitrilpolymerisatlösungen, wobei Fäden mit guten Kräuseleigenschaften
von hoher Qualität erhalten werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen von
Bikomponenten-Acrylfasern durch konjugiertes Verspinnen zweier Acrylnitrilpolymerisatlösungen, wobei
als Lösungsmittel eine konzentrierte wäßrige Salzlösung, die Zinkchlorid als Hauptbestandteil enthält,
verwendet wird, sowie übliches Nachbehandeln der erhaltenen Fasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
man eine Acrylnitrilpolymerisatlösung in zwei Lösungsteile aufteilt, den ersten Lösungsteil bei 60 bis 1500C in
Anwesenheit einer wäßrigen konzentrierten Zinkchloridlösung als Lösungsmittel, die 0,005 bis 0,2 Gew.-°/c
(berechnet als Zinkoxyd) einer basischen anorganischen Verbindung, bezogen auf das Gewicht der Lösung,
enthält, wärmebehandelt, wobei die Wärmebehandlung derart ist, daß bei Fasern, die aus jedem Teil der
Polymerisatlösung getrennt hergestellt werden, ein Unterschied der Temperatur (Tdmi), bei der maximale
Faserkontraktion in einer wäßrigen 80%igen (V/V) Dimethylformamidlösung erfolgt, von mehr als 5°C zu
verzeichnen ist, und den wärmebehandelten Lösungsteil gemeinsam mit dem unbehandelten Lösungsteil verbundspinnt.
Vorzugsweise wird die Wärmebehandlung der Polymerisatlösung bei einer Temperatur von 80 bis
130° C ausgeführt.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Bikomponentenfaser besitzt zufriedenstellende
Kräuseleigenschaften und kann in einfacher und wirtschaftlich vorteilhafter Weise hergestellt werden.
Acrylfasern zeigen ein chrakteristisches Wärmekontraktionsverhalten
in einer wäßrigen 80%igen (V/V) Dimethylformamidlösung, wie dies in Fig. 1 dargestellt
ist, und die Struktureigenschaften der Faser, wie Orientierung, Kohäsionsstruktur und Polymerisatzusammensetzung,
reflektieren sich in der Gestalt der Kontraktionskurve. Die Temperatur Tdmi, bei welcher
eine maximale Kontraktion der Faser auftritt, erniedrigt sich, wenn die Temperatur der Wärmebehandlung der
Polytnerisatlösung erhöht wird, was hauptsächlich auf chemische Änderungen zurückzuführen ist. Gemäß der
Erfindung wurde festgestellt, daß Bikomponenten-Acrylfasern
mit zufriedenstellenden Schraubenkräuselungseigenschaften erhalten werden können, wenn eine
Polymerisatlösung und die gleiche wärmebehandelte Polymerisatlösung verbundgesponnen werden, wobei
der Unterschied der Temperatur Tdmf der aus den beiden Lösungen gesponnenen Fasen größer als 5° C
ist.
Je höher die Wärmebehandlungstemperatur und je größer die Menge der in der Zinkchioridlösung
enthaltenen basischen anorganischen Verbindung ist, um so rascher schreitet die thermische Änderung des
Polymerisats fort. Wenn die Menge an basischer Verbindung niedriger als 0,005 Gew.-%, berechnet als
ZnO, ist, erfordert die Gewinnung der gewünschten wärmebehandelten Lösung in großtechnischem Maßstab
eine zu lange Zeitdauer. Wenn andererseits die Menge der enthaltenen basischen Verbindung mehr als
0,2 Gew.-% beträgt, schreitet die Wärmeänderung mit unkontrollierbar rascher Geschwindigkeit fort. Eine
derartig große Menge an basischer Verbindung hemmt auch die Polymerisation, insbesondere, wenn ein
Peroxyd als Polymerisationskatalysator bei der Lösungspolymerisation verwendet wird.
Zur Bestimmung der Konzentration der basischen Verbindung wird eine konzentrierte wäßrige Zinkchloridlösung
mit einem ("ehalt von 10 g reinem Zinkchlorid in etwa 10 ml Wasser verwendet, welcher mehrere
Tropfen eines Indikators, nämlich einer Methyk rangelösung (0,1 %ig) zugegeben werden. Durch Titration mit
1 η-Salzsäure kann die Konzentration der basischen Verbindung unter Anwendung der nachstehenden
Gleichung aus dem Farbumschlagpunkt des Indikators berechnet werden
gebnisse aufgeführt, wobei eine wäßrige 57%ige Zinkchloridlösung mit einem Gehalt von 0,05 Gew.-%
Zinkoxyd als basische Verbindung als Lösungsmittel und ein Copolymeres von Acrylnitril-Methylacrylat
(90 :10; Molekulargewicht = 7,2 · 104) verwendet
wurden. Beim Erhitzen der Polymerisatlösung (Polymerisatkonzentration von 10 Gew.-°/o) auf 110° C änderten
sich die Viskosität und die Transparenz der Polymerisatlösung, und die Temperatur Tdmf der sich ergebenden
Faser wie dies in der nachstehenden Tabelle aufgeführt ist.
Wirkungen der Erhitzungszeit (bei 110 C)
| Erhitzungs | Viskosität*) | Trans | Tl)Mf |
| zeit | parenz**) | ||
| (min) | (poise) | (%) | ( C) |
| 0 | 97,1 | 58,8 | 89 |
| 15 | 91,5 | 58,5 | 88-89 |
| 30 | 91,1 | 57.0 | 85-86 |
| 45 | 89,0 | 56,1 | 83,5 |
| 60 | 89,3 | 60,5 | 81,5 |
| 80 | 87,5 | 59,7 | 79 |
| 100 | 85,2 | 59,5 | 77 |
| 150 | 83,7 | 59,5 | 73 |
*) Gemessen bei 45 C.
V> **) Gemessen bei 420mu unter Verwendung einer Zelle
von 2>:m Breite.
C=
worin C die Konzentration der basischen Verbindung (Gew.-%), 5 das Gewicht in g der Untersuchungsprobe
und D die verwendete Menge von 1 η-Salzsäure in ml bedeutet. Basische Verbindungen, welche gemäß der
Erfindung verwendet werden können, sind Zinkoxyd, Zinkcarbonat, Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat,
Ammoniumhydroxyd od. dgl. Hiervon werden Zinkoxyd und Zinkcarbonat für den Gebrauch in der Zinkchloridlösung
gemäß der Erfindung bevorzugt. Wenn die Salzlösung eine überschüssige Menge der basischen
Verbindung enthält, kann die gewünschte Konzentration durch Zugabe von Salzsäure eingestellt werden.
Zur Veranschaulichung der Wirkung der Wärmebehandlung auf die Temperatur Tdmi der sich ergebenden
Faser sind in der nachstehenden Tabelle I VersuchserDie Temperatur Tdmi in der obigen Tabelle I wurde
aus der Temperatur-Kontraktions-Kurve der Probefa-
3s ser in wäßriger 80%iger (V/V) Dimethylformamidlösung
bei einem Gewicht von 3 mg/den und Erhitzungsgeschwindigkeit von 0,5°C/min ermittelt.
In der nachstehenden Tabelle II sind die Schraubenkräuselungseigenschaften
von Bikomponentenfasern, die durch Verbundspinnen der ursprünglichen (nicht wärmebehandelten) Polymerisatlösung mit der wärmebehandelten
Lösung hiervon, wie in Tabelle I gezeigt, erhalten wurden, aufgeführt.
Die Ergebnisse von Tabelle II zeigen eindeutig, daß,
.45 wenn der Unterschied der Temperatur 7dm/ größer als
5°C ist, die erhaltenen Bikomponentenfasern charakteristische Kräuseleigenschaften, gute Bauschigkeit und
einen wollartigen Griff besitzen. Wenn die Wärmeänderung übermäßig fortschreitet, d. h., wenn der Unter-
So schied der Temperatur Tdmf 15° C übersteigt, ist die
Bikomponentenfaser zur Herstellung von Geweben oder Stoffen aufgrund ihrer übermäßigen Kräuselung,
die zu einem harten Griff führt, ungeeignet.
Kräuselungseigenschaften zusammengesetzter Fasern
| Tl)MI ( C ) | tturme- | Unterschied | Krausclungseigcnschaften der zusammen |
| behandelte | zwischen den | gesetzten Laser (heiUwasserbehandelt) | |
| Kompo | Temperaturen | ||
| ursprüng | nente | Tdmi in C | Anzahl der Griff |
| liche | XXX') | Krauselungen | |
| Kompo | 85 Xd | je 2.5 cm | |
| nente | Lange | ||
| W | I) 1 | 0 schlechte Buuschigkeit | |
| 89 | i, 4 | 4.5 kein Griff wie hei WoIIp | |
| 5 | 19 41 | 390 | 6 | er (hciUuasscrhchandclt) | ι | gute Bauschigkeit, elastisch | |
| I (iitsL'l/ιιημ | Krauselungseigenschalten der zusammen | drill | Grill' wie bei Wolle | ||||
| 'I))Ml < < ) | Unterschied | gesetzten I as> | schlechte Bauschigkeit. | ||||
| /wischen den | zu harter Griff | ||||||
| wa'rmc- | Temperaturen | Anzahl der | |||||
| ursprüng | hchandclic | I))Mi in < | Krauselungen | ||||
| liche | Kompo | je 2,5 cm | |||||
| Kompo | nente | Lange | |||||
| nente | 83-81 | 13,4 | |||||
| 89 | 8i,5 | 5-6 | 20,7 | ||||
| 89 | 79 | 7,5 | 28,2 | ||||
| 89 | 77 | 10 | 31,5 | ||||
| 89 | 73 | 12 | 47,6 | ||||
| 89 | 16 | ||||||
Die F i g. 2 und 3 zeigen die Wirkung der Behand- !ungstemperatur bzw. der Konzentration von Zinkoxyd
auf den Unterschied der erhaltenen Temperatur Tdmi-Demgemäß
kann irgendein gewünschter Unterschied der Temperatur Tdmf dadurch eingestellt werden, daß
die Erhitzungstemperatur, die Erhitzungszeit oder die Konzentration der basischen Verbindung in dem
verwendeten Lösungsmittel geregelt werden.
Wenn die Konzentration der basischen Verbindung konstant gehalten wird, werden die Wirkungen der ;o
Erhitzungstemperatur und der Erhitzungsdauer auf den Unterschied der Temperatur Tour durch die nachstehende
Gleichung angenähert ausgedrückt
A t exp (- B/T),
worin / die Erhitzungsdauer, Γ die Erhitzungstemperatur
(K) und A und B Konstanten sind.
Es wurde gefunden, daß die geeignete Anzahl von Kräuselungen in einer Bikomponentenfaser nicht immer
feststeht, sondern von der Art des gewünschten Endgebrauchszweckes abhängt. Bei einem gebräuchlichen
Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfasern müssen, wenn die Anzahl von Kräuselungen
geändert werden soll, die Polymerisatzusammensetzung 4s
oder die Nachbehandlungsbedingungen geändert werden. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann dies
jedoch bequem dadurch erreicht werden, daß die Erhitzungstemperatur oder die Erhitzungszeit geändert
werden. s«
Da die Viskosität der Polymerisatlösung mit zunehmender Änderung von Tdmi allmählich abnimmt wie
dies in Tabelle I gezeigt ist, kann der Ausdruck (1 —η/η)
als Maß für die Änderung Tdmi genommen werden, wobei η' und η die Viskosität der ursprünglichen >s
Polymerisatlösung bzw. der wärmebehandelten Lösung darstellen. Die Absorption bei 1610cm-' im Infrarotspektrum
kann ebenfalls als Maß für die Änderung TDMl.
verwendet werden.
Ein weiteres Merkmal der nach dem Verfahren f.o
gemäß der Erfindung hergestellten Bikomponentenfaser besteht darin, daß die beiden Komponenten sehr gut
aneinander anhaften und eine ausgezeichnete Schichtstruktur bilden. Im allgemeinen besteht beim Verspinnen
von zwei verschiedenen Arten von Polymerisaten in <·«,
einer Seite-an-Seite-Anordnung unter Bildung eines Verbundfadens die Neigung zur Entschichtung und zum
Lösen voneinander, was vermutlich auf die schlechte Verträglichkeit der beiden Komponenten zurückzuführen
ist. Diese Neigung ist besonders ausgeprägt, wenn die chemischen Zusammensetzungen der Komponenten
stark unterschiedlich sein müssen, um die Kräuseleigenschaften der Faser zu verbessern. Diese Entschichtung
oder Trennung führt zu einem Verlust der Kräuseleigenschaften und zu einer Verschlechterung der Stoffqualität.
Demgegenüber ist das Schichtbildungsverhalten der Bikomponentenfaser gemäß der Erfindung gut, da die
beiden Komponenten aus der gleichen Polymerlösung herstammen.
Gefärbte Endprodukte, die aus üblichen Bikomponenten-Acrylfasern hergestellt sind, besitzen häufig ein
gesprenkeltes Aussehen infolge der unterschiedlichen Farbstoffaufnahme der beiden Komponenten. Ein
derartig unvorteilhaftes Aussehen wird bei den Bikomponentenfasern gemäß der vorliegenden Erfindung
nicht beobachtet.
Gemäß der Erfindung wird als Lösungsmittel eine konzentrierte Salzlösung, die Zinkchlorid als Hauptbestandteil
enthält, verwendet Andere Bestandteile, wie Natriumchlorid, Magnesiumchlorid, Ammoniumchlorid
üsw, können gewünschtenfaüs zugesetzt werden. Die
Gesamtsalzkonzentration der Lösung liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 65 Gew.-%.
Die Ausgangspolymerisatlösung kann hergestellt werden, indem man das nach einem gebräuchlichen
Suspensionspolymerisationsverfahren oder insbesondere
durch Lösungspolymerisation hergestellte Polymerisat in dem Lösungsmittel löst.
Bei Ausführung der Lösungspolymerisation können Peroxyde wie Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat
und Wasserstoffperoxyd, ebenso wie Redoxsysteme. z. B. Natriumpersulfi-t-Natriumbisulfit und Natriumchlorat-NatriumetabisuIfit
als Polymerisationskatalysatoren verwendet werden.
Eine kontinuierliche Arbeitsweise unter Anwendung einer Lösungspolymerisation mit einer Wärmebehandlung
der sich ergebenden Polymerlösung wird für den großtechnischen Betrieb gegenüber dem ansatzweisen
Verfahren bevorzugt Es wurde festgestellt, daß eine homogene Polymerisatlösung ohne die Bildung von
Schaum oder gelähnlichen Substanzen hergestellt werden kann und direkt als Spinnlösung verwendet
werden kann, indem die Lösungspolymerisation kontinuierlich durchgeführt wird, wobei die Polymerisationsapparatur mit der Reaktionsmischung vollständig
aufgefüllt wird und ein Überdruck von 1 bis 5 kg/cm2 auf
7 8
das Reaktionssystem mittels Kolbenpumpen oder Fasern der beiden Lösungen betrug 92 bzw. 85° C. Die
anderer geeigneter Einrichtungen angelegt wird. beiden Polymerisatlösungen wurden zusammen bei
bestehen hauptsächlich aus Acrylnitril und umfassen und zwar durch eine konjugierte Seite-an-Seite-Spinn-
risierbaren Monomeren. Beispiele für derartige Mono- mit einer Geschwindigkeit von 200 cm3 je Minute unter
mere sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Vinylace- Verwendung getrennter Zahnradpumpen. Das gespon-
tat, Acrylamid, Methacrylamid sowie Allylsulfonsäure, nene Gelkabel wurde um das 2fache seiner ursprüngli-
ehe ίο gewaschen wurde, wonach es um das 5fache seiner
liche Wärmebehandlung der Lösung ausgeführt, wobei chen Länge führte), bei 120°C getrocknet und in
in einem Heizgefäß oder in Heizgefäßen ein Überdruck überhitztem Dampf bei einer Temperatur von 2200C
von 1 bis 10 kg/cm2 auf die Polymerlösung mittels 15 entspannt wurde.
angelegt wird, um die Bildung jeglicher Schäume und erzeugten 23.4 Schraubenkräuselungen je 2.5 cm Länge,
gelartiger Substanzen zu verhindern. wenn die Faser während 10 Minuten in kochendes
in F i g. 4 erläutert, in welcher mit 1 ein Polymerisations- 20 diesen zusammengesetzten Fasern erzeugten Garne
reaktor bezeichnet ist dem durch Kolbenpumpen oder hatten gute Bauschigkeit und ausgezeichneten Griff wie
entsprechende Einrichtungen Lösungsmittel S, Acrylni- bei Wolle, und zwar zufolge der Entwicklung der
tril Mi, Mischmonomere Mi und Katalysator C
Schraubenkräuselungen. Das Schichtungsverhalten
kontinuierlich zugeführt werden. Der Reaktor 1 ist für bzw. das Aneinanderliegen der erhaltenen Fasern war
eine Temperatursteuerung mit Kühl- und Heizmänteln 25 ausgezeichnet
und mit einer Rühreinrichtung und einem Druckmesser Die in F i g. 1 wiedergegebenen Temperatur-Konausgerüstet Nach dem Polymerisieren wird die sich traktion-Kurven entsprechen den Kurven von Fasern
ergebende Polymerisatlösung in zwei Ströme A und B
gemäß diesem Beispiel,
unterteilt Der Strom A wird über einen Zwischenbehälter 2 der Spinnvorrichtung 3 zugeführt Der Strom B
30 BeisDiel2
wird über eine Vorerhitzungszone 4 in einen Heizbehäl- ^
ter 5 geführt Der Heizbehälter S ist mit einem Es wurde eine Mischpolymerisatlösung aus 90%
Heizmantel, einer Rühreinrichtung und einem Druck- Acrylnitril, 8,5% Methylacrylat und 1,5% Natriumailylmesser ausgerastet Wärmebehandelte Polymerisatlö- sulfonat, wobei die Mischpolymerisatkonzentration
sung fließt dann kontinuierlich zu einer Kühlzone 6, 35 9,1 % betrug, durch kontinuierliche Lösungspolymerisa·
einem Zwischenbehälter 7 und schließlich zur Spinnein- tion bei 45° C in einer wäßrigen 58%igen Zinkchloridrichtung 3, wo sie mit einer Lösung aus dem Strom A
Natriumchloridsalzlösung (46% Zinkchlorid, 12% Na verbundgesponnen wird. Das verwendete Lösungsmit- triumchlorid) hergestellt die 0,01% Zinkcarbonat al:
tel wird bei 8 aus dem Spinnverfahren wiedergewonnen Zinkoxyd berechnet, enthielt, wobei Wasserstoffper-
und nach Konzentrieren und Reinigen wiederverwen- 40 oxyd als Initiator verwendet wurde,
det Die Hälfte der so erhaltenen Polynierisatlösung
Die so erhaltenen beiden Arten von Polymerisatlö- wurde dann während 80 Minuten kontinuierlich be
sungen können bei einer Temperatur von vorzugsweise einer Temperatur von 1100C wärmebehandelt. Die
10 bis 30° C und unter Verwendung einer konjugierten beiden Lösungen wurden dann wie bei Beispiel 1
Spinndüse in ein Koagulierbad extrudiert werden, das 45 gesponnen. Die erhaltene zusammengesetzte Fasei
aus 10 bis 40% der gleichen Salzbestandteile zusam- erzeugte 18,6 Schraubenkräuselungen je 2,5 cm Länge
mengesetzt ist wie sie bei dem Lösungsmittel bei Behandlung der Faser während 10 Minuten mil
verwendet werden. Das so erhaltene gesponnene heißem Wasser einer Temperatur von 1000C. Dei
Gelkabel wird mit Wasser gewaschen, dann naß oder Unterschied der Temperatur Tdmf vor und nach dei
trocken heißverstreckt und in einem geeigneten 50 Wärmebehandlung betrug 60C Wenn die Polymerisat-Medium, wie Heißluft überhitzter Dampf, gesättigter lösung während 180 Minuten auf einer Temperatur vor
Dampf usw. entspannt 1100C gehalten wurde, vergrößerte sich der Unter
sind, wenn es nicht anders angegeben ist. Faser lOmal einer Spannung und einer Entspannungsbe
. - ι 1 handlung in kochendem Wasser unterworfen wurde
7,0% Methylacrylat und 1,0% Natriummethallylsulfonat 60 Eine zusammengesetzte Faser, die durch konjugierte:
in wäßriger 57%iger Zinkchloridlösung, die 0,08% Spinnen der genannten ursprünglichen Polymerisatlö
lymerisatkm bei 55° C unter Verwendung von Ammoni- die 90% Acrylnitril, 8,5% Acrylamid und 1,5"M
umpersulfat als Polymerisationsinitiator. Die Hälfte der Natriumallylsulfonat enthielt erzeugte 23,5 Schrauben
bzw. gehalten. Die Viskosität der ursprünglichen obengenannten 1 Omaligen Spannungs- und Entspan
45°C 145 bzw. 130^ Poise, und die Temperatur ränder getrennt
90 Teile Acrylnitril, 8,5 Teile Methylacrylat, 1,5 Teile
Natriuinsaiz von Methallylsulfonsäure und 0,8 Teile Ammoniumpersulfat als Katalysator wurden in 900
Teilen wäßriger 58%iger Zinkchloridlösung, die 0,05% Zinkoxyd enthielt, aufgelöst Das so erhaltene Gemisch
wurde kontinuierlich in eine Polymerisationsvorrichtung geführt, die auf einer Temperatur von 45° C und
unter einem Innendruck von 3 kg/cm2 gehalten wurde, wobei keine Leerräume zugelassen wurden. Es wurde
eine gleichmäßige und schaumfreie Polymerisatlösung nach einer mittleren Verweilzeit von 5 Stunden
kontinuierlich erhalten. Die Umwandlung betrug 97%, und die Viskosität der Lösung betrug 145 Poise bei
45°C.
Die Hälfte der so erhaltenen Polymerisatlösung wurde kontinuierlich in eine Erhitzungsvorrichtung
geführt, die eine Rühreinrichtung aufwies und auf einer Temperatur von 1100C und einem Innendruck von
5 kg/cm2 gehalten wurde, wobei irgendein Leerraum nicht zugelassen wurde, so daß die Bildung von
Schäumen und gelartigen Substanzen vermieden wurde. Nach einer mittleren Verweilzeit von 2 Stunden wurde
eine wärmebehandelte schaumfreie und gleichmäßige Lösung mit einer Viskosität von 130 Poise kontinuierlich
erhalten. Die Temperatur TpuFder aus diesen Lösungen
hergestellten Fasern betrug 85°C bzw. 76°C
Die beiden Arten von Polymerisatlösungen wurden in eine wäßrige 18%ige Zinkchloridlösung gesponnen το
durch Verwendung einer konjugierten Seite-an-Seite-Spinnclüse (7800 Löcher eines Durchmessers von
0,14 mim) bei 20° C.
Das gesponnene Gelkabel wurde während des Waschens mit Wasser um das 2fache seiner ursprüngiichen Länge verstreckt, dann bei 1100C getrocknet, auf
einer erhitzten Rolle oder Walze bei 1600C um das 5,5fache verstreckt und schließlich in überhitztem
Dampf bei einer Temperatur von 2100C entspannt
Die so erhaltene zusammengesetzte Faser erzeugte nach eimer Heißwasserbehandlung während 10 Minuten
bei 10Ci0C 21,5 Schraubenkräuselungen je 2J5 cm Länge.
Die erhaltene Faser hatte gute Haftung bzw. Schichtung zwischen den beiden Komponenten. Wenn aus der
Faser erzeugtes Garn mit Dampf bei 1030C behandelt
wurde, hatte das Produkt gute Bauschigkeit und ausgezeichneten wollartigen Griff zufolge der Entwicklung von Schraubenkräuselungen, und das gefärbte
Endprodukt hatte kein netzartiges oder maschenartiges Aussehen, wie es oftmals bei üblichen Zusammengesetzten Acirylfasern beobachtet wurde.
1000 Teilen einer wäßrigen Salzlösung, die 55% Zinkchlorid, 4% Natriumchlorid und 0,02% Zinkoxyd
enthielt, wurden 89 Teile Acrylnitril, 10 Teile Vinylacetat, 1 Teil Natriumallylsulfonat und dann 0,15 Teile
Wasserstoffperoxyd als Katalysator zugegeben. Das so
erhaltene Gemisch wurde kontinuierlich in eine Polymerisationsvorrichtung geführt, die auf einer
Temperatur von 50° C und einem Innendruck von 4 atü gehalten wurde, wobei irgendein Leerraum nicht
zugelassen wurde. Nach einer mittleren Verweilzeit von 4 Stunden wurde eine gleichmäßige und transparente
Polymerisatlösung kontinuierlich erhalten. Die Um-Wandlung betrug 96%, und die Viskosität der Lösung
betrug 126 Poise bei 45° C
wurde kontinuierlich in eine Erhitzungsvorrichtung geführt, die auf einer Temperatur von 115° C und unter
einem Innendruck von 6 atü gehallen wurde, wobei irgendein Leerraum nicht zugelassen wurde, um die
Bildung irgendeines Schaumes oder gelartiger Substanzen zu verhindern. Nach einer mittleren Verweilzeit von
1 Stunde wurde eine wärmebehandelte schaumfreie und gleichmäßige Polymerisatlösung kontinuierlich erhalten.
Die beiden Polymerisatlösungen wurden in ein Koagulierungsbad gesponnen, das 20% der gleichen
Salzbestandteile enthielt, wie sie in dem Lösungsmittel vorhanden waren, und zwar unter Verwendung einer
Spinndüse gemäß Beispiel 1. Das gesponnene Gelkabel wurde während des Waschens mit Wasser um das
2fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt, dann (für eine Gesamtverstreckung um das 12fache der
ursprünglichen Länge) in kochendem Wasser um das 6fache verstreckt, getrocknet und schließlich in
überhitztem Dampf bei 150°C entspannt Der Unterschied der Temperatur Tdmf der Fasern, die aus der
behandelten und unbehandelten Lösung erhalten wurden, betrug 7° C.
Die so erhaltene zusammengesetzte Faser (3 den) erzeugte nach einer Behandlung mit kochendem Wasser
während 10 Minuten 17 Schraubenkräuselungen je 2,5 cm Länge. Bei Einmischen der Faser in ein übliches
hochbauschiges Acrylgarn wurden in den Endprodukten ausgezeichneter wollartiger Griff und gutes Aussehen
erhalten.
Die zusammengesetzte Faser hatte gute Haft- oder Schichtungseigenschaften der beiden Komponenten,
und die gefärbten Endprodukte hatten kein netzartiges Aussehen, wie es oftmals bei üblichen zusammengesetzten Acrylfasern beobachtet wird.
Bei Erhitzung der Polymerisatlösung auf 120° C
vergrößerte sich der Unterschied der Temperatur TnMF
auf 120C, und es wurden in den Faserprodukten 32
Schraubenkräuselungen je 2,5 cm Länge beobachtet Die so erhaltene Faser ergab ausgezeichneten wollartigen Griff und Bauschigkeit in den Endprodukten, die mit
üblichen Acrylfasern gemischt waren.
1000 Teilen einer wäßrigen 59%igen gemischten Salzlösung (55% Zinkchlorid, 4% Natriumchlorid), die
0,06% Zinkoxyd enthielt, wurden 89,5 Teile Acrylnitril, 9,5 Teile Methylacrylat und 1 Teil Natriummethallylsulfonat zugegeben. Das so erhaltene Gemisch wurde
kontinuierlich in eine Polymerisationsvorrichtung geführt, ohne daß irgendein Leerraum zugelassen wurde.
03% Natriumpersulfat und 0,7% Natriumbisulfit wurden kontinuierlich zugegeben, während in der Vorrichtung ein innerer Überdruck von 4 kg/cm2 aufrechterhalten wurde. Nach kontinuierlicher Redox-Polymerisation
bei 50° C und einer mittleren Verweilzeit von 3 Stunden wurde eine schaumfreie und gleichmäßige Polymerisatlösung mit einer Viskosität von 152 Poise und einem
Umwandlungsgrad von 98% erhalten.
Die Hälfte der so erhaltenen Polymerisatlösung wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel
3 wärmebehandelt, und es wurde eine schaumfreie und gleichmäßige wärmebehandelte Lösung mit einer
Viskosität von 139 Poise erhalten. Die Temperatur TDMF
der aus diesen Lösungen erzeugten Fasern betrug 83 bzw. 700C
Die beiden Typen von Polymerisatlösungen wurden bei 20°C in ein Koagulierungsbad gesponnen, das 233%
Zinkchlorid und 1,7% Natriumchlorid enthielt, und zwar unter Verwendung einer Spinndüse gemäß Beispiel 3.
Das gesponnene Gelkabel wurde während des Waschens mit Wasser bei 30 bis 600C um das 2,5fache
verstreckt, bei 100°C getrocknet, dann in gesättigtem
Dampf bei einem Überdruck von 0,8 kg/cm· um das 5fache verstreckt und schließlich in gesättigtem Dampf
bei einem Überdruck von 1,2 kg/cm2 entspannt.
Die so erhaltene Faser war in großem Ausmaß weiß, und sie erzeugte bei Behandlung mit heißem Wasser bei
100°C während 10 Minuten 37 Schraubenkräuselungen je 2,5 cm Länge. Die Faser wurde nach Entspannen
wiederum um das l,2fache ihrer Länge verstreckt. Die sich ergebenden Fasern erzeugten bei Behandlung mit
heißem Wasser44 Schraubenkrüuselungen je 2,5 cm.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen von Bikomponenten-Acrylfasem
durch konjugiertes Verspinnen zweier Acrylnitrilpolymerisatlösungen, wobei als Lösungsmittel
eine konzentrierte wäßrige Salzlösung, die Zinkchlorid als Hauptbestandteil enthält, verwendet
wird, sowie übliches Nachbehandeln der erhaltenen Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man
eine Acrylnitrilpolymerisatlösung in zwei Lösungsteile aufteilt, den ersten Lösungsteil bei 60 bis 150° C
in Anwesenheit einer wäßrigen konzentrierten Zinkchloridlösung als Lösungsmittel, die 0,005 bis 0,2
Gew.-% (berechnet als Zinkoxyd) einer basischen is
anorganischen Verbindung, bezogen auf das Gewicht der Lösung, enthält, wärmebehandelt, wobei
die Wärmebehandlung derart ist, daß bei Fasern, die aus jedem Teil der Polymerisatlösung gelrennt
hergestellt werden, ein Unterschied der Temperatur >o (Tdmf), bei der maximale Faserkontraktion in einer
wäßrigen 80%igen (V/V) Dimethylformamidlösung erfolgt, von mehr als 5° C zu verzeichnen ist, und den
wirmebehandelten Lösungsteil gemeinsam mit dem urlbehandelten Lösungsteil verbundspinnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel eine wäßrige
konzentrierte Zinkchloridlösung mit einem Gehalt an Zinkoxyd, Zinkcarbonat, Natriumhydroxyd oder
Natriumcarbonat verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Acrylnitrilpolymerisatlösung
verwendet, die unter Vermeidung der Bildung von Schaum oder gelartigen Substanzen
durch kontinuierliche Lösungspolymerisation hergestellt worden ist, welche das vollständige Füllen
einer Polymerisationsvorrichtung mit Reaktionsgemisch unter Anlegen eines Überdruckes Von 1 bis
5 kg/cm2 an das Reaktionssystem und kontinuierliches Erhitzer eines Teiles der so erzeugten Lösung
unter Anlegen eines Überdrucks von 1 bis 10 kg/cm2 an, die Polymerisatlösung in wenigstens einem
Erhitzungsbehälter umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmebehandlung der
Polymerisatlösung bei einer Temperatur von 80 bis 130° C ausführt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige
konzentrierte Zinkchloridlösung, die Natriumchlorid so
enthält und eine Gesamtsalzkonzentration von 50 bis 65 Gcw.-% aufweist, als Lösungsmittel verwendet.
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