DE1959426A1 - Verfahren zur Herstellung von Acrylverbundfasern oder -faeden - Google Patents

Description

DR. MOLLER-BORE DIPL.-ING. GRALFS 1959Λ26

DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEIA. DR. DEUFEL ■'*■ ■ ^ PATENTANWÄLTE

München, den 25· Nov. 1969 D/G - J-1015

JAPAN EXLAN COMPAUY LIMITED Osaka, Japan.

Verfahren zur Herstellung von Acrylverbundfasern

oder -fäden.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung in der Herstellung von Acrylverbundfasern, die latente dreidimensionale Schraubenkräusel haben.

Es ist bekannt, daß Verbundfasern (manchmal zusammengesetzte lasern genannt), die durch exzentrisches oder laminares Anordnen über die gesamte Länge der Faser von mindestens zwei Arten, in ihrem thermischen Schrumpfverhalten unterschiedlicher faserbildender Komponenten (Polymerisate), gebildet wurden, auf Grund ihrer beachtlichen Bauschigkeit und ihrer Elastizität, die auf

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die Entwicklung von dreidimensionalen Schraubenkräusel, durch den Unterschied bei der thermischen Schrumpfung der faserbildenden Komponenten zurückzuführen ist, eine ausgedehnte Verwendung haben. Es ist jedoch ebenso bekannt, daß ihre Handhabung in den folgenden Schritten der Garnbildung oder der Gewebeherstellung schwierig wird, wenn übermäßige Schraubenkräusel in der Verbund faser entwickelt wurden.

Wenn z.B. Verbundfasern, in denen Schraubenkräusel, die einen wünschenswerten Bereich überschreiten, hergestellt wurden, tait einer Karde kardiert werden sollen, wird oft eine Erscheinung auftreten, daß die Pasern auf dem Zylinder oder der Kammwalze aufgewickelt werden, was nicht nur das Kardieren erschwert, sondern auch eine große Menge von Noppen in der kardierten Bahn bildet und so werden unübersehbare Schwierigkeiten hinsichtlich des Zieles der Verbesserung der Faserqualität verursacht. Weiterhin ist es bekannt, daß ein Garn, das aus solchen Verbundfasern hergestellt wurde, einen Teil der dreidimensionalen Schraubenkräusel verlieren wird und die Bauschigkeit oder die Dimensionsstabilität während der Spinnstufe (der Garnbildungsstufe) oder des Wirk- oder Webvorbereitungsschrittes beeinträchtigt wird.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurde z.B. vorgeschlagen? (1) ein Verfahren, in dem die Entwicklung der dreidimensionalen Schraubenkräuseln in der Herstellungsstufe der Verbundfaser gehemmt wurde und nachdem

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ein Garn oder eine gewirkte oder gewebte Ware gebildet wurde, wird dieses wärmebehandelt, so daß Schraubenkrausel gut entwickelt werden können, und · (2) ein Verfahren, in dem Verbundfasern, in denen Schraubenkräusel im Faserherstellungsschritt entwickelt wurden wieder gestreckt oder gezogen werden, so daß die Schraubenkräuseln im Fasermaterial latent gemacht werden. Als das Verfahren (1) ist insbesondere mehr ein Verfahren bekannt, in dem zwei Arten von thermoplastischen, in ihrer Schrumpftemperatur verschiedener Substanzen gleichzeitig aus einer gewöhoLichen Öffnung extrudiert werden, um eine Faser zu bilden, die dann gestreckt wird und dann unplastisch durch Trocknen oder dergleichen gemacht wird, während sie in gezogenem Zustand gehalten wird (USA Patentschrift 2,439, 815 ). Als zu (2) gehörende Arbeitsweisen können beispielsweise, die in den britischen Patentschriften 1027018 und 1044471 beschriebenen genannt werden. In der britischen Patentschrift IO27OI8 wird z.B. ein Verfahren vorgeschlagen, in dem zwei oder mehrere, in ihrer thermischen Schrumptog unters chi edlicheif Arten von Polymerisaten, wobei jedes hauptsächlich aus Acrylnitril besteht, zusammen durch eine gewöhnliche Öffnung extrudiert werden, um eine zusammengesatzte Faser zu bilden, die gestreckt und zusammenfallen gelassen und dann unter bestimmter Temperaturbedingung wJBier gestreckt wird.

In dem Verfahren (1 ) ist jedoch ein Nachteil, daß die

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Deformation, der beim Strecken in der Faser gebildeten Kristallstruktur, im wesentlichen im Faserherstellungsschritt nicht beseitigt wird undes daher tatsächlich nicht erwartet werden kann , eine Acrylverbundfaser zu erhalten, die vorteilhafte Faserqualität besitzt.

Des weiteren wird im zweiten Verfahren (2) die Wiederstreckungs- oder Spannungsbehandlung, um den Acrylverbundfasern latente dreidimensionale Schraubenkräuseln zu erteilen, in einem von dem'Entspannungsschritt unterschiedlichen oder separaten Schritt durchgeführt, und daher ist es notwendig eine solche besondere Streckvorrichtung (z.B. Turbostapler oder "Pacific. Converter") bereitzustellen und deswegen ist das Verfahren erschwert. Des weiteren haben die so erhaltenen Acrylverbundfasern ein Restschrumpfvermögen und die Dimensionsstabilität des Produkts, wie des aus diesem Fasermaterial hergestellten Garnes oder der gewirkten oder gewebten Ware wird verschlechtert werden . Insbesondere wenn die Temperatur bei der Spannungs- oder Wiederstreckungsstufe höher als 100 C liegt, wird nicht nur eine große Beschränkung den Behandlungsbedingungen in den folgenden Schritten, einschließlich des Färbeschritts auferlegt werden müssen, sondern ebenso wird auch die folgende Entwicklung der dreidimensionalen Schraubenkräuseln uneinheitlich werden und die Verringerung der, auf der Rest schrumpfung beruhen- '

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den Dimensionsstabilität, wird beachtlich, sein. Daher ist es ein Ziel derErfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Acrylverbundfasern zu liefern, die latente dreidimensionale Schraubenkräusel, aber in.« wesentlichen keine Re st schrumpfung haben.

tfaiterhin ist es Ziel der Erfindung, einen Entspannungswärmebehandlungsschritt und den Jaserausziehschritt in einem Verfahren zur Herstellung von Acrylverbundfasern zu kombinieren, so daß das Verfahren verkürzt und vereinfacht wird und eine wünschenswerte latente Krauselfähigkeit den Acrylverbundfasern erteilt wird, ohne einen Wiederverstreckungsschritt bei einer Temperatur von über 100 0 zu benötigen, sowie wünschenderte Spannungs- und Temperaturbedingungen zu finden, die an die Acrylverbundfaser in ihrem Ausziehschritt angelegt werden müssen.

Weitere Ziele der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich. ■

Es wurde gefunden, daß die Restschrumpfbarkeit von Acrylverbundfaserη, die latentes Kräuselvermögen haben, beachtlich von der Größe der Spannung und der auf einen Jaden angewandten Temperatur beeinflußt wird, während der Faden aus der Entspannungs- wärmebehandlungsstufe gezogen wird, und daß die Größe der Spannung durch die Beziehung zwischen dem Acrylnitrilgehalt der «task schrumpfenden., di« Acryl verbundfaser bildendes. Komponente und der Temperatur des Auetiehens der Pater nach der Entspannungswäraeb·- handlung dargestellt werden kann.

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Um die dreidimensionalen Schraubenkräusel der in entspanntem Zustand wärmebehandelten Acrylverbundfasem auszulöschen und die Schraubenkräusel latent zu machen, wurde ebenso gefunden, daß es notwendig ist, an die entspannungswärmebehandelben Fasern eine Spannung anzulegen, die erforderlich ist, um einige der dreidimensionalen Schraubenkräusel der Acrylverbundfaser zu belassen oder die Faser beinahe gerade zu halten. Es wurde ebenso gefunden, daß der Betrag der Spannung so festgelegt werden sollte, daß keine wesentliche Streckwirkung auf di-e Acrylverbundfaser ausgeübt wird, die den Entspannungswärmebehandlungsschritt durchlaufen haben. Die gemäß der Erfindung angewandte Spannung wird als "Entkräuselungskraft" bezeichnet, die hier später definiert wird.

Die Erfindung wird mehr ins einzelne gehend mit Bezug auf die Zeichnung erläutert, in der Zeichnung sind:

Figur 1 ein Spannungs-Dehnungsdiagramm, das die Entkräuselungskraft der Erfindung definiert,

Figur 2 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen Acrylnitrilgehaltes und Entkräuselungskraft in der stark schrumpfenden Komponente einer Acrylverbundfaser wiedergibt,

Figur 3 ©in Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Behandlungstemperatur zur Aufhebung der Schraubenkräusel einer Acrylverbundfaser und der Entkräuselungskraft wiedergibt und

.Figur 4 ißt eine senkrechte Scftittansieht einer Vorrichtung» welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene verwendet wird.

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~ ι —

IFig. 1 zeigt wie die Ent krause lung skr aft definiert wird. Es wird ein Spamiungs-Dehmingsdiagramin von Acryl verbundfasern geneigt, die Sehraubeife'äusel haben, wobei der gerade Linien beil des Diagramms zeigt, daß die Sehrautoenkräusel praktisch verschwinden, d.h. der l'eil, in dem das Hook'.V'Oho-rroportioiialgesetK zwischen der ,in der Acrylverbuiidfaser erzeugten praktischen Dehnung und der im Querschnitt dieser Faser erzeugten Zugspannung als gültig betrachtet wird. Die gerade Linie wird nach unten verlängert und es wird ein Schnittpunkt A, dieses verlängerten Linienteils mit dem gekrümmten Linienteil, der sich vom Ausgangspunkt 0 des Spannungs-Dehnungsdiagrainmeü erstreckt bestimmt. Der Wert: F (mg/den) der Zugbeanspruchung, der dem Punkt A entspricht, wird als die Entkräiiselungskraft festgelegt. In einer Acrylverbuiidfaser. die durch exzentrisches oder laminares Verbinden über die gesamte Länge der Faser in axialer Richtung, aut? zwei oder mehreren Arten, in ihrem thermischen Schruiirpfverhalten unterschiedlicher faserbildender Komponenten gebildet wurde, ist nach unseren Erfahrungen die Entkräuselungskraft vom Acrylnitrilgehalt in der stark schrumpfenden Komponente, die 85-94- Gew.% Acrylnitril enthäLt, von der Temperatur, bei welcher die Faser nach der Entspannungswärmbehandlung ausgezogen wird und ebenso von dem Einzelfadendenierwert der Acrylverbundfaser abhängig. Demgemäß können Acrylverbundfasern, die latente dreidimensionale Schraubenkräusel und praktisch keine Restschrumpfung haben, nur hergestellt werden, wenn eine durch diese Faktoren festgelegte Entkräuselungskraft, unter Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperaturbedingungen auf die Acrylverbundfasern angelegt wird, die eine Entspannungswärmebehandlungsstufe durchlaufen haben und wenn der Faden

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kontinuierlich (unter Anwendung einer solchen Entkrauselungskraft) aus der Entspannungswärmet)ehandlungsstufe ausgezogen wird.

. 2 zeigt die Entkräuselungskraft einer Acryl verbundfaser mit einer Einzelfadenfeinheit von 3 denier, in heißem Wasser bei 95°C, die durch Herstellen einer Spinnlösung, in welcher der Acrylnitrilgehalt des die stark schrumpfende Komponente der Acrylverbundfaser Acrylnitrilpolymerisats bildenden im Bereich von 85 bis 94- G-ew.% variiert und einer. Spinnlösung, in der der Acrylnitrilgehalt im Acrylnitrilpolymerisat, das die schwach schrumpfende Komponente bildet, um 2 % hoher eingestellt wird als der Acrylnitrilgehalt in der stark schrumpfenden Komponente, und durch Misch-Naßverspinnen beider Spinnlösungen, um eine Verbundfaser zu bilden, Strecken, Trocknen und Entspannungswärmebehandeln dieser Faser erzeugt wurde.

Fig. 3 zeigt die Beziehungen zwischen der Entkräuselungskraft und der Behandlungstemperatur des Fadens (dargestellt in reziproken Werten der abs. Temp, in T⁰ K), wenn die Faser (hergestellt in gleicher Weise, wie oben für Fig. 2 erläutert) aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe herausgezogen wird.

Aus Fig. 2 und 3 geht hervor, daß die anzuwendende Entkräuselungskraft, um dreidimensionale Schraubenkräusel latent zu machen und eine Rest schrumpfung zum Verschwinden zu bringen, durch den Acrylnitrilgehalt in dem Acrylnitrilpolymerisat, welches die hoch schrumpfende Komponente der Verbundfaser bildet und durch die TempeiÄur, bei der die Verbundfaser

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ausgezogen wird, die die Entspannungswärmebehandlungsstuie durchlaufen hat, "beeinflußt wird. Bei der Wiederholung genauer Experimente auf der Basis der oben erwähnten Feststellung wurde gefunden, daß die Ziele der Erfindung bei der Hersteilung von Acrylverbundfasern erreicht werden, wenn die Faser aus der Entspannungsxtfärmebehandlungsstufe herausgezogen wird, während eine besondere Spannung angelegt ist, die durch den Acrylnitrilgehalt der stark schrumpfenden Komponente der Verbundfaser, die 85 bis 94 % Acrylnitril enthält und durch die Temperatur, bei der die Faser aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe gezogen wird, festgelegt ist. Insbesondere können die Ziele der Erfindung erreicht werden, indem ein Faden, bestehend aus einer stark schrumpfenden Komponente, die einen Acrylnitrilgehalt von 85 bis 94- % besitzt -und eine gering schrumpfende Komponente, in der der Acrylnitrilgehalt höher ist als in der stark schrumpfenden Komponente, aus der Wärmeentspannungsstufe gezogen wird, während hierauf Spannungs- und Temperaturbedingungen angewandt werden, die wiedergegeben werden durch: .'.

F = -1,330 x 1O~²(1OO -

im Bereich von 353 <J T <^ 372 oder

3,737 x 10-¹⁹OOO - AN)"¹»⁵¹² ^tZ _Λ[

_β -D γ

im Bereich von 333^ T j£ 353·

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- ίο -

Hierbei ist F eine Spannung (mg/den) unter der die Verbundfaserη herausgezogen werden, AN ist ein Acrylnitrilgehalt (in %) der stark schrumpfenden Komponente der Verbundfasern, T ist die Erhitzungstemperatur (in

E, abs.Temp.), bei der die Fäden aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe gezogen werden und D ist die Reinheit (Denier-Zahl) des Einzelfadens der Verbundfasern.

Das Verfahren zur Herstellung von Acrylverbundfasern gemäß der Erfindung wird im folgenden mehr ins; einzelne gehend beschrieben.

Für die Herstellung der Spinnlösung aus Acrylnitrilpolymerisat en ist es notwendig, betreffende Acrylnitrilpolymerisate mit unterschiedlichem Acrylnitrilgehalt für die stark schrumpfende und schwach schrumpfende Komponente, die die Verbundfaser bilden, auszuwählen und den Acryliiitrilgehalt in der Komponente mit dem niedrigen Acrylnitrilgehalt einzustellen, d.h. die stark schrumpfende Komponente soll 85 bis 94 % enthalten. Des weiteren wird für die schwach schrumpfende Komponente ein Acrylnitrilpolymerisat verwendet, bei welchem der Acrylnitrilgehalt höher eingestellt wurde als der stark schrumpfende Komponente. Wenn der Acrylnitrilgehalt der stark schrumpfenden Komponente 94 % überschreitet, ist es schwierig, den erhaltenen Verbundfasern eine genügende Fähigkeit zur Kräuselung zu erteilen. We^nn weiterhin der Acrylnitrilgehalt in der stark schrumpfenden Komponente 85 % nicht erreicht, wird die Schrumpfung der Fasern im Entspanmmgswärmebehandlungsschritt so übermäßig, daß die verschiedenen Verarbeitungseigenschaften, wie Verspinnbarkeit und das gleichmäßige Färben in den folgenden Schritten "beachtlich erschwert werden.

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Des weiteren sollte die Fadenerwä^mungstemperatur bei der Ausziehstufe der Fäden, um dreidimensionale Schraubenkräusel nach der Entspannungswärmebehandlung latent zu machen im Bereich von 60° - 99°C sein.

Wenn die Fadenerwärmungstemperatur bei dieser Stufe unter SO⁰C liegt, xtferden die in der EntspamiUngswärmebehandlung erzeugten Schraubenkräusel nicht verschwinden und sie werden nicht nur die Verarbeitung des Garnes oder der gewirkten oder gex^ebten Ware in den folgenden Schritten erschweren, sondern auch auf die Fäden im Auslaßverschluß der Wärmeentspannungsvorrichtung eine unnötige Reibungskraft ausüben und die Fasern häufig zerstören. Wenn die Temperatur in der Ausziehstufe 99°C überschreitet, wird die Ausbildung der dreidimensionalen Schraubenkräusel in der folgenden Naßerwärmung oder der Färbestufe des Garnes oder der gewirkten oder gewebten Ware unvermeidlich unzureichend sein, falls nicht eine höhere Temperatur, als die der Ausziehstuf e angewandt wird und als Ergebnis werden nicht nur die "Verarbeitungsbedingungen beachtlich eingeschränkt werden, sondern ebenso wird auch die Dimensionsstabilität fehlen und die Formstabilisierungseigenschaft und der Griff des Produkts beeinträchtigt. Des weiteren wird, wenn die Fäden ausgezogen werden, während eine höhere Temperatur als 99°C aufrechterhalten wird, eine Tendenz auftreten, daß den Faden eine teilweise Dehnung erteilt wird, mit einer leichten Schwankung der Ausziehspannung und es wird ein Fehler hervorgerufen, der der erhaltenen Faser eine teilweiseRestschrumpfung verleiht.

Fig. 4 zeigt eine Wärmebehandlungsvorrichtung, die einen Einlaßverschlußmechanismus 12 und einen Auslaßverschlußmechanismus 14 aufweist. Die durch den Einlaßverschluß-

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mechanismus 12 eingeführten Fäden werden in den Hauptköirper 50 eines Drucktanks 10 durch Zuführungswalzen ' 16 und 18 geführt. Die Fasern fließen längs einer geneigten Rutsche 22 zusammen mit dem aus der Warmwassereinlaßöffnung 24 eingespeisten-warmen Wasser abwärts. Dann werden die Fäden auf ein grobes Siebförderband 52 geführt und zum Auslaßteil des Körpers 50 bewegt, während sie in entspanntem Zustand durch Dampf wärmebehandelt werden, der durch Einlaßöffnungen 100 eingeleitet wird. Während dieser Bewegung sind die Fäden auf dem Förderband 52 der Einwirkung der Hitze des Dampfes mit der erforderlichen Temperatur ausgesetzt, während, sie in einem spannungslosen Zustand-, der an die gewünschte WärmeentSpannungsbehandlung angepaßt ist, gehalten werden. Die unter Entspannung auf dem Förderband 52 wärmebehandelten Fäden werden dann durch einen Führungsstab 53? eine Käfigwalze 5^₅ einen Führungsstab 56 und.Spannungssteuerungsstäbe 58 gefüllt;, die einstellbar in einem Auslaßx^asserzylinder 66 angeordnet sind. Während der Aufwärtsbewegung durch die Wassersäule 66 werden die Fäden der Einwirkung einer Ausziehspanmuig (Entkräuselungskraft in der Erfindung) unterworfen und aus dem Druckkessel 10 durch Herausnahmewalzen 82 und 84 durch den Auslaßverschlußmechanismus 14 gezogen, so daß die dreidimensionalen Schraubenkräusel der Fäden, die auf dem Förderband entx^ickelt wurden, latent gemacht werden.

In den Auslaßwasserzylinder 66 wird heißes Wasser durch ein Leitungsrohr 62 und einen Speicher 64 innerhalb des Behälters eingespeist, um die Fäden auf die erforderliche Temperatur beim Ausziehen der Fäden zu erhitzen.. Ein Teil des helfen Wassers fließt durch eine Uberfluß-

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Öffnung 60 des Speichers, um eine Flüssigkeit 120 im Behälter 10 zu bilden. Der Esst des heJBen Wassers wird durch den Wasserzylinder 66 nach oben gedrückt und durch den Auslaßverschlußmeclianismus 14 und einen Wasserauslaßspeicher 68 geleitet und durch ein Leitungsrohr 70 weggeführt.

Indem die Stellungen der Spannungssteuerungsstäbe 58 einstellbar gemacht werden, ist es möglich, die Aussiehspannung einzustellen, so daß die in der Eritspannungswärmebehandlungsstufe, entwickelten dreidimensionalen Schraubenkräusel latent gemacht werden können. Die Bodenflüssigkeit 120 im Behälter 10 wird durch Abflußöffnungen 72 und 7^ abgeleitet.

In der Durchführung des Verfahrens der Erfindung werdendie Acrylverbundfasern gestreckt, getrocknet und der oben erwähnten Entspannungswärmebehandlung unterworfen. Die Entspannungswarmebehandlung ist nicht nur für die Entwicklung und fixierung der dreidimensionalen Schraubenkräusel ein unentbehrlicher Schritt, sondern auch um die Fasereigenschaften, insbesondere die Knotenfestigkeit zu verbessern und die.Auffaserung (Fibrilierung) zu verhindern. Ohne diesen Schritt ist es unmöglich,. Verbundfasern zu erhalten,' die eine praktisch wünschenswerte Kräuselfähigkeit, hohe !Festigkeit und Dehnung haben. Wünschenswerterweise wird die Entspannungswärmebehandlung bei einer Temperatur von 105° bis 14-0⁰C durchgeführt, während ein Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 150 °/o (bezogen auf das G-ewiclit der trockenen Faser) aufrechterhalten wird. Wenn der Wassergehalt in den Fasern unter 150 % liegt, wird das Gleiten zwischen den Einzelfäden ungenügend v/erden, '-no daß die dreidimensionalen Schraubenkräusel nicht Fjoiiügend ent-

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wickelt werden. Wenn die Temperatur der Wärme ent spannung sbehandlung unter 105° C liegt, ist kein genügender Wärmeentspannungseffekt zu erwarten. Wenn weiterhin die Temperatur der Entspaimungswärmebehandlung über 140⁰C liegt, werden die dreidimensionalen Schraubenkräusel im Übermaß ausgebildet und sogar "wenn die durch obige Formel definierte Ausziehspannung angelegt wird, ist es schwierig, die Kräuselwindungen zu einem gewünschten G-rad latent zu machen und weiterhin wird der Weiß-· grad der erhaltenen Faser schlecht werden.

Der Spinnvorgang (Bildung von zusammengesetzten Fasern) und das folgende Verstrecken und Trocknen kann in an sich gut bekannter Weise durchgeführt werden. Es ist jedoch vorzuziehen das Trocknen in der in der britischen Patentschrift 849 465 veröffentlichten Infese durchzuführen. Demgemäß werden die Verbundfäden unter spezifischen aufeinander bezogenen Temperatur- und Feuchtigkeit sbedingungen getrocknet, so daß die Zerfaserungsneigung der Fasern reduziert ist und die Färbbarkeit, Verschleißfestigkeit und Festigkeit der Fasern verbessert werden.

Als in der Erfindung anwendbare Acrylnitri!polymerisate können erwähnt werden: Acrylnitrilhomopolymerlsate und Acrylnitrilkopolymerisate, die mindestens 85 Gew.% Acrylnitril enthalten und mindestens eine andere monomere Verbindung außer Acrylnitril haben, die mit Acrylnitril kopolymerisierbar Ist. Solche Homopolymerisate und Kopolymer!sate können nach irgendeinem herkömmlichen Verfahren erhalten werden. Als monomere Verbindungen, die mit Acrylnitril kopolymerisierbar sind, können angeführt werden: Methylaerylat·, Äthylacrylat, Butylacrylat, Methoxyäthylacrylab, Phenylacrylat, Oyclohexylacry-

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lat, üiiiiethylaminoäthylacrylat und. ent sprechende Ester der Eethacrylsäure; Alkyl-substituierte Produkte und Stickstoffsubstituierte Produkte von Acrylamiden. und Iiethacrylamideii; ungesättigte Ketone, wie Methylvinylketon. Phenylvinylket on und Hethylisopropionat, Vinylbutyrat und Vinylbenzoat; Ester von Äthylen alpha-beta-Iiarboiisäuren wie Fumarsäure, Citraconsäure, llesaconsäure und Aconitsäure; N-alkyl-Haleininiid; H-vinyl-Karbazol; H-vinyl-Suceiniinid; IT-vinyl-Phtalimid; Yiiiyläther, H-Hethylolaci^lamid; Yiny!pyridine, vjie 2-Vinylpyridin, ^l\ -Vinylpyridin und 2-iiethyl-5-Vinylpyridin; Styrol und seine allrfl-substituierteii Produkte.; Vinylchlorid; Vinylidenchlorid j Vinylidencyanid.

Als verwendbare Lösungsmittel, lim die Spinnlösungen herzustellen, können weiterhin aiifgesählt werden: eine konzentrierte wässrige Lösung von Thiocyanat eines Alkaliinetalls, i^ie Lithiumthiocyanat, Kaliumthiocjaaat oder liatriumtliiocyanat oder Aramoiiiumtliiocyanat, eine konsentriex'te wässrige Lösung von einer anorganischen Säure, wie Schwefel- oder Salpetersäure, oder ein organisches Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder Dimethyl suifo3cyd.

Ii ac list eilend v/erden Beispiele der Erfindung gezeigt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die einseinen Beispiele begrenzt. Die Kräuselhäufigkeit, Kräuselfestigkeit und Restschrumpfung, worauf in den Beispielen Bezug genommen wird, wurden nach den unten erwähnten Methoden bestimmt. Des v/eiteren sind die faserbildende Komponente und der Wassergehalt immer bis auf einen besonderen !fall, alle in Gew.-% dargestellt.

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BADORlQINAt

Kräuselhäufigkeit: Ein Gewicht von 2 mg je Deniereinheit wurde an der zu messenden Probe angebracht und die Zahl der Kräusel je 25 mm Länge der Probe gemessen. Dieser Wert ist als die Krauselhäi'igkeit der zu messenden Faser 'definiert. Der .Versuch wurde zwanzigmal wiederholt und der Durchschnittswert genommen.

Krauselfestigkeit: Die Länge (a) einer Probe unter einer der Probe, anfänglich gegebenen Belastung (2 mg je Deniereinheit der zu messenden Probe) wurde gemessen. Dann wurde die Probe mit 50 mg je Deniereinheit belastet und die Länge (b) nachJÜ Sekunden gemessen. Die Kräuselfestigkeit wurde durch folgende Formel bestimmt:

b - a
Kräuselfestigkeit = — χ 100

Restschrumpfung (%): Die zu messende Probe x-mrde mit 500 mg je Deniereinheit belastet und die Länge (a) der Probe gemessen. Dann wurde die oben erwähnte Probe in kochendem Wasser für 10 Minuten behandelt und dann bei 80⁰C 50■Minuten getrocknet. Dann wurde sie mit 500 mg je Deniereinheit belastet und die Länge (b) der Probe gemessen. Die Restschrumpfung wurde durch folgende Formel bestimmt:

χ 100
a

Beispiel 1

Ein Kopolyiaerisat, das aus 91 Teilen Acrylnitril, 9 Teilen Pl&hylacryl at und 0,5 Teilen Katriummethal-lylsulfonat bestand und ein Kopolymerisat, das aus 89 Teilen Acrylnitril, 11 Teilen Methylacrylat und 0,5 Teilen Natriummethallylsulfonat bestand, wurden getrennt, in jeweils einer 49%igen wässrigen Lösung von Natriumthiocyanat aufgelöst, um zwei

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gAD ORIGINAL

Arten von Spinnlösungen herzustellen. Gleiche Mengen voii diesen wurden in eine Spinnvorrichtung, wie in der britischen Patentschrift 954- 274- erwähnt, durch entsprechende Dosierpumpen geleitet und in ein aus einer 8 %igen wässrigen Lösung von Siatriumthiocyanat bestehendes fällbad (-J⁰O) excrudiert. In diesem lall wurde eine Spinndüse mit 6532 Öffnungen (Öffnungsdurohiaesser 0,09 ism) "verwendet.

Die gebildeten Verbundfaden wurden mit Wasser gewaschen, auf das neunfache der ursprünglichen Länge gestreckt und dann in Luft hoher Feuchtigkeit, die eine Irockenkugel-.temperatur von 120 G und eine Feuchtkugeltemperatur von 78°C hatte, getrocknet.

Die getrockneten 'Verbundfaden· wurden dann kontinuierlich in. die Entspannungswärmebehandlungsvorrichtung, gezeigt in Fig. 4, eingeführt und in entspanntem Zustand 3 Minuten in gesättigtem Dampf von 120⁰C wärmebehandelt, um dreidimensionale Schraubenkräusel zu entwickeln. In diesem Fall wurde den Fäden ein Wassergehalt von 200 % gegeben, indem die Fäden zusammen mit warmen Wasser auf der geneigten Rutsche 22 zwischen dem Einlaßverschlußteil 12 und dem Förderer 52 zusammenfließen gelassen wurden. Die unter Entspannung wärmebehandelten Fäden wurden darm kontinuierlich zum Auslaßwasserzylinder 66 geführt und aus der Entspaniiungswärmebehandlungsvorrichtung gezogen, während die Ausziehsparmung gemäß der Erfindung durch die, in dem Auslaßwasserzylinder 66 vorgesehenen Spannungssteuerimgastäbe ^l)B aufrechterhalten wurde. In ■■·.] Lesern. FaIIo wurde die Heißwaa^ortwapepatui¹ im Auslaß-'■/;:.·.·:-■!^c··:·'.;/]..Lii'-lor '<.»"> 'ί-Λϊϊύ.Γι^mn.> , i*o ah''· ,ü_e '^;;-:T^J , SJ⁰, <\>0^l ,·

BAD ORIGINAL

70°, 90° und 99°C; "betrug. Die so ausgezogenen Fäden i-rur— den mit heißer Luft "bei 80⁰G getrocknet, um eine Acrylverbundfaser von 3 denier zu erkalten. Die Krauselhäufigkeit, die Kräuselfestigkeit und die Restsda. rumpfung der erhaltenen Faser sind in Tabelle I gezeigt.

Die Acryl verbundfasern wurden dann 10 Minuten mit kochendem Wasser behandelt, während sie ohne Hemmung (frei) gehalten wurden, um dreidimensionale Schraubenlos aus el zu entwickeln und dann mit heißer Luft bei 70°C getrocknet. Die Kräuselhäufigkeit und Kräuselfestigkeit der so erhaltenen "Verbundfaser wurden gemessen und sind in Tabelle I gezeigt.

	Auszieh spannung (mg/den)	Tabelle I	Kräusel festig keit	Rest schrump fung	Nach der Behand lung mit kochen dem Wasser	Krausel festig keit
Heißwasssr- behandlungs- temperatur	im AuSxali- wasserzylinder	Vor der Behand lung mit kochen dem Wasser	28		Krausel- häufig- keit	35
(°C) im Aus laßwasser zylinder	21000	Krausel- häufig- keit	25	0	22	35
50	930	20	5	0	22	.35
55	i+20	18	3	0	22	35
6o	91	7	2	0	22	. 35-
70	16	3	i	0	22	35
90	12	2		0	.22
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Aus dem oben angeführten v;ird ersichtlich, daß Acrylverbundfaserη, die latente dreidimensionale Schraubenlos» usei, i,-.iine Essbschriuapfuiig in der folgenden Erhibaungs- !->'.i. π.¹ ■i'₁ ^:;!.'Lⁱ''!i>ijhaiidlUiif'; L^bei; nnd ausgezeichnet in der Vi:mi&$'. '■'■: ■ :i'i- ■': ■-·).·■ '■ r.'^;;>r It. ¹^i-:':, .L-::■ ~. - ^l c";X® st e- J. i.t wei'do μ kÖi-i'-:;·.=.^ ";c-r = ·.

BAD

beim AusaieiBi der jfaden sowohl die Spannung wie die in der Erfindung definierte Erhitzungstenrperatur erfüllt 'werden,

Beispiel 2

jfasern, die in gleicher Weise, wie in Beispiel 1 durch Verspinnen, Verstrecken, Trocknen und unter Entspannung wärnbehandelnd erhalten wurden, werden in den mit heizen Wasser von 70°0 gefüllten Auslaßuasserzylinder bb geleitet und aus der Entspammngswärmebehaiidlungsvorrichtung gezogen, während die Ausziehspamrumg durch Verändern der Stellungen der in dem Aus!aßwasserzylinder 66 vorgesehenen Spannungssteuerungsstäbe 58 verändert wurde , um Acrylverbundiasern von 3 denier zu erhalten, die eine latente KrauseIfähigkeit hate en. li:. äi°sem JTaIl ist die optimale Ausaielispannung, die den JTaöern durch die Spannungssteueruiigsstäbe im Auslaß'.-.'o.sserzylinder orteilt vfurde 90 mg/den. In diesem Beispiel wurden jedoch die verschiedenen Siehspainiungeii angelegt, wie s„ie in Tabelle II gezeigt v*erden.

Die so herausgeführten Pasern v/urden niifc heißer Luft, bei 'Temperaturbed'ingungen von 85?°G getrocknet und dann ilii'e Kräuselhäuf igrzeit, Ivräuselfestiglceit und Rest schrumpfung gemessen. .

Die so erhaltenen Verbundfasern wurden 10 Minuten in kochendem Wasser behandelt, während sie frei gehalten wurden, um dreidimensionale Schraubenkräusel zu entwickeln und wurden dann mit heißer Luft bei 70⁰C getrocknet und die Kräuselhäufigkeit und Kräuselfestigkeit wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II gezeigt.

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BAD ORfGUML

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	Tabelle II .	Kräu- sel- festig- keit	Sest- schrumpfung	Nach der Behandlung mit kochendem Wasser	Kräusel festig keit
Auszieh spannung (mg/den)	Vor der Behand lung mit kochen dere. Wasser	3	0	Krausel- häufig keit	35
90	Krausel- häufig keit	2 .	2,5	22	36
200	3	2	VJl	23	37
300	2	2	9	23	38
5OO	1		23
	1

Aus Tabelle II ist ersichtlich,.daß die erhaltenen Fasern eine Restschrumpfung haben, wenn die den Fasern beim Ausziehen durch die Wassersäule 66 angelegte Spannung großer ist als die durch die relative Formel definierte Belastung, wie sie in der Erfindung vorgeschlagen wird.

Beispiel 3

In gleicher Weise, wie in Beispiel 1 gesponnene, verstreckte und getrocknete Fäden wurden in die Entspannungswärinebehaiidlungsvorrichtung, wie in Fig. 4 gezeigt, eingeführt -.nid· unter Entspannung 3 Minuten in gesättigtem Dampf bei ..115⁰C wärmebehandelt, um dreidimensionale Schraubenkräusel zu entxvickeln. In diesem Falle wurde es so eingerichtet, daß die Fäden und das warme Wasser zusammenwirkend zwischen dem Einlaßverschlußteil 12 und dem Förderband 52 flössen, um den Fäden Wasser in einer solchen Menge zu verleihen, wie in Tabelle III gezeigt. Die so unter Entspannung wärmebehandelten Fäden wurden zum Auslaßwasserzylinder 66 geführt, der mit heißem Wasser

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von 70⁰C gefüllt war und durch den Auslaßverschluß 14-gezogen, !fahrend eine Ausziehspannung von 91 mg/den angelegt war. Die Schraubenkräusel der Fäden wurden im wesentlichen infolge der Spannung durch die Spannungssteuerung sstäbe 58 im Wasserzylinder 66 ausgelöscht»

Me erhaltenen Verbundfaserri wurden 10 Minuten in kochendem Wasser "behandelt, während sie frei gehalten wurden, um dreidimensionale Schraubenkräusel zu entwickeln und wurden dann mit heißer Luft bei 70⁰G getrocknet. Die erhaltenen Fasern zeigten eine solche Krauselhäufigkeit und Kräuselfestigkeit als Ergebnis der den Fäden in der Entspannung swärmebehandlung gegebenen Veränderung des Wassergehalts, wie sie in Tabelle III gezeigt werden.

	50	Tabelle	III	200	300
Wassergehalt (%)	10	100	150	22	23
Kraus elhäufig keit	10	15	19	38	4-0
Kräuselfestig keit	22	30

Tabelle III zeigt, daß es, falls der Wassergehalt der Fäden in der Entspannungswarmebenandlungsstufe unter 150% liegt, unmöglich ist, Fasern mit einer ausreichenden Kräuselhäufig keit und -festigkeit zu erhalten, und die Entwicklung der dreidimensionalen Schraubenkräusel ist nicht gleichmäßig.

Beispiel 4-

Ein Kopolymerisat, das aus ψν Teilen Acrylnitril, 6 Teilen Mebhacrylat und 0,5 Teilen Hatriummethallylsulfönat bestand und ein Kopolymerisat, das aus 91 Teilen Acrylnitril, 9 Teile Methacrylat und 0,5 Teilen Natriuinmethallylsulfonat bestand,

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wurden getrennt in jeweils 49 %iger wässrigen Lösungen von Natriumthiocyanat gelöst, um zwei verschiedene Arten von Spinnlösungen herzustellen. Unter Verwendung dieser Spinnlösungen wurden Fäden in gleicher Weise, wie in Beispiel 1 gebildet., gestreckt und getrocknet. Dann wurden die getrockneten Fäden kontinuierlich in eine in Fig. 4 gezeigte Entspannungswärmebehandlungsvorrichtung geführt und unter Entspannung 3 Minuten in gesättigtem Dampf bei 13O°C wärmebehandelt, um dreidimensionale Schraubenkräusel zu entwickeln. In diesem Falle wurde den Fäden zwischen dem Einlaßverschlußteil 12 und dem Förderband 52 ein Wassergehalt von 200 % erteilt. Die so unter Entspannung wärmebehandelten Fäden wurden zum Auslaß_wasserzylinder 66 geführt, der mit heißem Wasser von 70⁰G gefüllt war, und durch den Auslaßverschluß 14 gezogen, während eine Spannung von 120 mg/den durch die Spannungssteuerungsstäbe 58 an die Fäden angelegt war. Die dreidimensionalen Schraubenkräusel der so erhaltenen Acrylverbundfasern xvaren in Folge der Wirkung.der Ausziehspannung durch die Spannungssteuerungsstäbe 58 im wesentlichen

Die Fasern wurden dann durch heißes Wasser von 75°C geführt und einem Stauchkammerkräusler zugeführt, mit einem Ölmittel behandelt und dann in einer Schneidemaschine geschnitten, um Stapelfasern zu bilden, die dann in einem Heißlufttrockner (85⁰C) getrocknet wurden.

Die erhaltenen Stapelfasern hatten ebene Zickzack Kräusel mit einer Krauselhäufigkeit von 11,2 und einer Krauselfestigkeit von 8,3· Dann wurden die Fasern frei (ohne Festhalten) belassen und 10 Minuten in kochendem Wasser behandelt, um dreidimensionale Kräuselwindungen zu entwickeln. Nach dem Trocknen in heißer Luft von 70°C wurde eine Krauselhäufigkeit von 22 und eine Kräuselfestigkeit von 32,registriert,

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Claims (2)

1. P a te η t a. n s ρ r ü c Ii β

   ■'1i Verfahr en zur Herstellung von Acryl verbundfasern oder -fäden durch gemeinsames NaBverspinnen von mindestens

   Arten faserbildender Komponenten, die aus einer stark schrumpfenden, von 85 bis 9^- % Acrylnitril enthaltend en Komponente und aus" eine schxfach schrumpf enden Komponente, in der der Acrylnitrilgehalt höher als der der st aiii schrumpfenden Komponente eingestellt wird, bestehen, tvObei die gebildeten Jaden einem _; Vers tr eck-, einem Trocken- und einer Entspannungswärmebehandlung unterworfeil werden, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t, daß die Fäden aus der Entspannungs^ärmebehandlungsstufe gezogen werden, während auf die Fäden Spannungs- und Temperaturbediiiguiigen angelegt werden, die durch die Formeln ". ■ ,' ;:". .■■;'■

   F = 1,550. χ -IC^²CiOO- AH)"'¹ ^¹²e /

   im Bei'eich von 353 ^ ¹^ ^C 372 oder

   ϊ¹ = 3,737 χ 1O~'¹⁹(1OO - ^)-'^^² _e J _D ,..(ό

   im Bereich von 333 ^ ® ^ 353

   ■ * ■ ■.". . ■'-.■■■ '. ■..■'>...

   wiedergegeben sind, viobei F eine Spannung (in mg/den) sum Auszielien der Verbundfaserii, Ali der Acrylnitrilgehalt (in in der stark schrumpfenden Komponente, ü? eine Temperatur (in ⁰Ii absolut_je Temperatur), bei der die Fasern ausgezogen werden und D eine Denierz-ahl des Einzelfadens der erhaltenen Verbundfaser sind.
2. 2. Ver f εέϊ r-en nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ e ic h η e t, daß die Entspannungswärmebehandlung bei 1Ö5⁰-140°C und mit einem Wassergehalt in den Fasern von mehr als 150% bezogeii auf das !Erockengewicht der Fäden durchgeführt wird.

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