DE1959426C

DE1959426C - Verfahren zum Herstellen von Verbundfasern oder -fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten

Info

Publication number: DE1959426C
Authority: DE
Inventors: Keitaro; Kobayashi Yutaka; Sumi Takehiko; Okayama Shimoda (Japan)
Original assignee: Japan Exlan Co. Ltd., Osaka (Japan)
Publication date: 1972-04-13

Description

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Die Hrfindung belrifft eine Verbesserung in der bestimmter Temperaturbedingung wieder gestreckt

Herstellung von Verbundfasern aus Acrylnitrilpoly- wird.

nierisattMi, die latente dreidimensionale Schrauben- In dem Verfahren (1) ist jedoch ein Nachteil, daß die krause! haben. Nachfolgend wird für diese Fasern Deformation der beim Strecken in der Faser gedie Kurzbezeichnung »Acrylverbundfusern« verwendet. 5 bildeten Kristallstruktur im wesentlichen im F-aser-Cs ist bekannt, daß Verbundfasern (manchmal herstellungsschritt nicht beseitigt wird und es daher zusammengesetzte Fasern genannt), die durch exzen- tatsächlich nicht erwartet werden kann, eine Acryltrisches oder laminares Anordnen über die gesamte verbundfaser zu erhalten, die vorteilhafte Faser-Länge der Faser von mindestens zwei Arten, in ihrem qualität besitzt.

thermischen Schrumpf verhalten unterschiedlicher faser- io Des weiteren wird im /weiten Verfahren (2) die bildender Komponenten (Polymerisate), gebildet Wiederstreckungs- oder Spannungsbehandlung, um wurden, auf Grund ihrer beachtlichen Bauschigkeit den Acrylverbundfasern latente dreidimensionale und ihrer Elastizität, die auf die Entwicklung von drei- Schraubenkräusel zu erteil ;n, in einem von dem Eindimensionalen Schraubenkräusel, durch den Unter- spannungsschritl unterschiedlichen oder separaten schied bei der thermischen Schrumpfung der faser- 15 Schritt durchgeführt, und daher ist es notwendig, bildenden Komponenten zurückzuführen ist, eine eine solche besondere Streckvorrichtung (z. B. Turboausgedehnte Verwendung haben. Es ist jedoch ebenso stapler oder »Pacific Converter«) bereitzustellen, und bekannt, daß ihre Handhabung in den folgenden deswegen ist das Verfahren erschwert. Des weiteren Schritten der Garnbild jng oder der Gewebeherstellung haben die so erhaltenen Acrylverbundfasern ein ichv'ierig wird, wenn übermäßige Schraubenkräusel ao Restschrumpfvermögen und die Dimensionsstabilität in der Verbundfaser entwickelt wurden. des Produkts, wie des aus diesem Fasermaterial her-Wenn z. B. Verbundfasern, in denen Schrauben- gestellten Garnes oder der gewirkten oder gewebten krauset, die einen wünschenswerten Bereich über- Ware wird verschlechtert werden. Insbesondere v.enn »chreiten, hergestellt wurden, mit einer Karde kardiert die Temperatur bei der Spannungs- oder Wiederwerden sollen, wird oft eine Erscheinung auftreten, as Streckungsstufe höher als 100⁰C liegt, wird nicht nur daß die Fasern auf dem Zylinder oder der Kammwalze eine große Beschränkung den Behandlungsbedingungen aufgewickelt werden, was nicht nur das Kardieren in den folgenden Schritten, einschließlich des Färbeerschwert, sondern auch eine große Menge von Noppen schritts auferlegt werden müssen, sondern ebenso wird in der kardierten Bahn bildet, und so werden unüber- auch die folgende Entwicklung der dreidimensionalen lehbare Schwierigkeiten hinsichtlich des Zieles der 30 Schraubenkräusel uneinheitlich werden und die Verbesserung der Faserqualität verursacht. Weiterhin Verringerungderauf der Restschrumpfung beruhenden ist es bekannt, daß ein Garn, das aus solchen Verbund- Dimensionsstabilität wird beachtlich sein.
fasernhergestelltwurde,einenTeiIderdreiüimensionalen Nach den niederländischen Auslegeschriften 6704323 Schraubenkräusel verlieren wird und die Bauschigkeit und 6 704 416 sind bereits Verfahren zur Herstellung Oder die Dimensionsstabilität während der Spinnstufe 35 von Acrylverbur.dfasern bekannt, nach denen Sch.-au-(der Garnbildungsstufe) oder des Wirk- oder Web- benkräusel durch gemeinsames Verspinnen, Vervorbereitungsschrittes beeinträchtigt wird. strecken und sodann Wärmeentspan, ^n zweier Arten Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurde von Polymeren, die jeweils eine spezifische Zusammen-1. B. vorgeschlagen: (1) ein Verfahren, in dem die setzung aufweisen, hergestellt werden. Auch aus der Entwicklung der dreidimensionalen Schraubenkräusel 40 niederländischen Auslegeschrift 6 714 OIS ist es bein der Herstellungsstufe der Verbundfaser gehemmt kannt, Verbundfasern durch Entspannen eines Fadens, wurde, und nachdem eirl Garn oder eine gewirkte der dadurch erhalten wurde, daß man zwei oder mehr cder gewebte Ware gebildet wurde, wird dieses wärme- Verbundfasern bildenden Komponenten ein unterbehandelt, so daß Schraubenkräusel gut entwickelt schiedliches Quellungsvermögen gibt, eine dreidimenwerdcn können, und (2) ein Verfahren, in dem Ver- 45 sionale Schraubenkräuselung zu verleihen. Dabei wird fcundfasern, in denen Schraubenkräusel im Faser- in gequollenem Gelzustand mit mehr als 40°/„ Wasserherstellungsschritt entwickelt wurden, wieder ge- gehalt in heißem Wasser oder Dampf bei 60 bis 130' C !treckt oder gezogen werden, so daß die Schrauben- gearbeitet.

kräusel im Fasermaterial latent gemacht werden. Aui der japanischen Auslegeschrift 7431/68 ist ein Als das Verfahren (1) ist insbesondere mehr ein 50 Verfahren zur Herstellung latent kräuselbarer Acryl-Verfahren bekannt, in dem zwei Arten von thermo· nitrilverbundfasern bekannt, wonach aus der wärmeplastischen, in ihrer Schrumpftemperatur verschiedener entspannenden Stufe unter der Einwirkung einer festen Substanzen gleichzeitig aus einer gewöhnlichen OfF- Abziehspannung, die durch den Acrylnitrilgehalt der Hung extrudiert werden, um eine Faser zu bilden, die stark schrumpfenden Komponente, die Abzieh- «lann gestreckt wird und dann unplastisch durch 55 temperatur und die Einzelfadenfeinheit bestimmt ist, Trocknen od. dgl. gemacht wird, während sie in abgezogen wird. So hergestellte Verbundfasern vergezogenem Zustand gehalten wird (USA.-Patent- mögen jedoch den praktischen Anforderungen nicht schrift 2 439 815). Als zu (2) gehörende Arbeite- in ausreichendem Maße zu genügen. Der japanischen weisen können beispielsweise die in den britischen Auslegeschrift 16 677/68 ist zu entnehmen, Schrauben-Patentschriften 1 027 018 und 1 044 471 beschriebenen 60 kräuselung durch Behandeln einer Acrylverbundfaser genannt werden. In der britischen Patentschrift in Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels zu 1 027 018 wird z. B. ein Verfahren vorgeschlagen, in erzeugen, offenbart jedoch nichts darüber, Schraubendem zwei oder mehrere, in ihrer thermischen Schrump- kräuselung einer Acryl-Verbundfaser latent zu machen, fung unterschiedliche Arten von Polymerisaten, wobei um die Verarbeitungsfähigkeit in den nachfolgenden jedes hauptsächlich aus Acrylnitril besteht, zusammen 65 Verarbeitungsstufen zu verbessern. Nach der japanidurch eine gewöhnliche öffnung extrudiert werden, sehen Auslegeschrift 19 117/68 wird einer Acrylum eine zusammengesetzte Faser zu bilden, die ge- verbundfaser mechanische Kräuselung und ein bestreckt und zusammenfallen gelassen und dann unter stimmter Gehalt an Wasser verliehen, bevor sie wärme-

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entspannt und nachdem sie verslreekl ist, so daß heim NVärmeenispannungsschritt leicht .Schraubenkräuselung przeugi werden kann. Eine einmal entwickelte Schraubenkrüuselung wieder latent zu machen, ist auch dieser Schrift nicht /u entnehmen. Die japanische Auslege-Schrift 19 118/68 bezieht sich auf die Herstellung pines Acrylniirilverbunc'fadens mit ausgezeichneter Stabilität der Kräuselform Hierbei wird ein gelurtiger Faden gestreckt, in einem bei niedriger Temperatur entspannten Zustand getrocknet, um Schnrubenkr-'iiiselung zu entwickeln und sodann der gekräuselte Faden in einem mit Dampf oberhalb 110' C entspannten Zustand behandelt. Ziel dieser Behandlung ist es, die Fadenstruktur zu verdichten, ui'lirend im Verbundfaden Schraubenkräuselung entwickelt wird, die Kräuselung in einem beschränkten Zustand iu fixieren und einen Wärmeentspannungseffekt zu vermitteln. Ziel der japanischen Auslegeschriften 20 270/68 und 21 508/68 ist es, Verbundfaden mit bei der Heißwasserbehandlung verbesserten Kräuselfähigkeit und Schrumpffähigkeit Herzustellen, indem man einem Copolymerisat, weiches einen Verbundfaden bildet, einen größeren Gehalt an einer nicht ionisierbaren Gruppe verleiht als der anderen Komponente, und Einstellen des Gehalts an ionisierbarer hydrophiler Gruppe und nicht ionisierbarer Gruppe in beiden Komponenten, der Entspannungsgeschwindigkeit bei der Trocknungsbehandlung und der Spannung bei der Feucht-Wärmebehandlung. Erfindungswesentlich ist hierbei, in beiden Arten von fadenbildenden Copolymerisatkomponenten einen unterschiedlichen Gehalt an nicht ionisierbarer Gruppe zu schaffen. Eine Kräuselung auf einfache Weise durch Einstellen der Spannung beim Abziehen des Fadens aus der wärmeentspannenden Stufe latent zu machen, ist auch diesen Schriften nicht zu entnehmen.

Daher r ·. es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Acrylverbundfasern zu liefern, die latente dreidimensionale Schraubenkräusel, aber im wesentlichen keine Restschrumpfung haben.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, einen Entspannungswärmebehandlungsschritt und den Faserausziehschritt in einem Verfahren zur Herstellung von Acrylverbundfasern zu kombinieren, so daß das Verfahren verkürzt und vereinfacht wird und eine wünschenswerte latente Kräuselfähigkeit den Acrylverbundfasern erteilt wird, ohne einen Wiederverstreckungsschritt bei einer Temperatur von über 100' C zu benötigen, sowie wünschenswerte Spannungs- und Temperaturbedingungen zu finden, die an die Acryl- ro verbundfaser in ihrem Ausziehschritt angelegt werden müssen.

Es wurde gefunden, daß die Restschrumpfbarkeit von Acrylverbundfasern, die latentes Kräusclvermögen haben, beachtlich von der Größe der Spannung und der auf einen Faden angewandten Temperatur beeinflußt wird, während der Faden aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe gezogen wird, und daß die Größe der Spannung durch die Beziehung zwischen dem Acrylnitrilgehalt der stark schrumpfenden, die Acrylverbundfasern bildenden Komponente und der Temperatur des Ausziehens der Faser nach der Entspannungswäf/nebehandlung dargestellt werden kann.

Um die dreidimensionalen Schraubenkräusel der in entspanntem Zustand wärmebehandelten Acrylverbundfasern auszulöschen und die Schraubenkräusel latent zu machen, wurde ebenso gefunden, daß es notwendig ist, an die cnlspannungswüruichchaiidclicn Fasern eine Spannung anzulegen, -Jie erforderlich ist. um einige der dreidimensionalen Schraubenkräusel der Acrylverbundfaser zu belassen oder die Faser beinahe gerade zu hallen. Es wurde ebenso gefunden, daß der Betrag der Spannung so festgelegt werden sollte, daß keine wesentliche Streckwirkung auf die Acrylverhundfaser ausgeübt wird, die den EntspaniHingswärmebehandliingsschriit 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 ist

F i g. 1 ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm, das die Entkräuselungskraft der Erfindung deliniert,

F i g. 2 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen Acrylnitrilgehalt und Entkräuselungskraft in der stark schrumpfenden Komponente einer Acrylverbundfaser wiedergibt,

F i g. 3 ein Diagramm, welcnes die Beziehung zwischen der Behandlungstemperatur zur Aufhebung der Schraubenkräusel einer Acrylverbundfaser und der Entkräuselungskraft wiedergibt, und

F i g. 4 ist eine senkrechte Schnittansicht einer Vorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird.

F i g. 1 zeigt, wie die Entkräuselungskraft definiert wird. Es wird ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm von Acrylverbundfasern gezeigt, die Schraubenkräusel haben, wobei der gerade Linienteil des Diagramms zeigt, daß die Schraubenkräusel praktisch verschwinden, d. h. der Teil, in dem das Hooksche Proportionalgesetz zwischen der in der Acrylverbundfaser erzeugten praktischen Dehnung und der im Querschnitt dieser Faser erzeugten Zugspannung als gült'g 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 O des Spannungs-Dehungs- Diagramms erstreckt, bestimmt. Der Wert F (mg/den) der Zugbeanspruchung, der derr Punkt A entspricht, wird als die Entkräuselungskraft festgelegt. In einer Acrylverbundfaser, die durch exzentrisches oder laminares Verbinden über die gesamte Länge der Faser in axialer Richtung, aus zwei oder mehreren Arten, in ihrem thermischen Schrumpfverhalten unterschiedlicher faserbildender Komponenten gebildet wurde, ist nach unseren Erfahrungen die En-Lrauselungskraft vom Acrylnitrilgehalt in der stark schrumpfenden Komponente, die 85 bis 94 Gewichtsprozent Acrylnitril enthält, von der Temperatur, bei welcher die F^aser nach der Entspannung;.wärmebehandlung ausgezogen wird, und ebenso von dem Einzelfaderit^;'er der Acrylverbundfaser abhängig. Demgemäß können Acrylverbundfasern, du· latente dreidimensionale Schraubenkräusel und praktisch keine Restschrumpfung haben, nur hergestellt werden, wenn eine durch diese Faktoren festgelegte Entkräuselungskraft, unter Aufrechterhaltung der erforderlichen Yemperaturbedingungen auf die Acrylverbundfasern angelegt wird, die eine Entspannungswärmebehandlungsstufe durchlaufen haben und wenn der Faden kontinuierlich (unter Anwendung einer solchen Entkräuselungskraft) aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe ausgezogen wird.

F i g. 2 zeigt die Entkräuselungskraft einer Acrylverbundfaser mit einem Einzclfadcntitcr von 3 Denier,

in heißem Wasser bei 95"C, die durch Herstellen einer Spinnlösung, in welcher der Acrylnitrilgehalt des die stark schrumpfenden Komponente der Acrylverbundfaser bildenden Acrylnitrilpolymerisats im Bereich von 85 bis 94 Gewichtsprozent variiert, und einer Spinnlösung, in der der Acrylnitrilgehalt im Acrylnitrilpolymerisat, das die schwach schrumpfende Komponente bildet, um 2% höher eingestellt wird als der Acrylnitrilgehalt in der stark schrumpfenden Komponente, und durch Misch-NaDverspinnen 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 »5 Fadens (dargestellt in reziproken Werten der absoluten Temperatur in Γ K), wenn die Faser (heigestellt in gleicher Weise, wie oben für F i g. 2 erläutert) aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe herausgezogen wird. »o

Aus F ig. 2 und 3 geht hervor, daß die anzuwendende Entkräuselungskraft, um dreidimensionale Schraubenkräusel latent zu machen und eine Restschrumpfung zum Verschwinden zu bringen, durch den Acrylnitrilgehalt in dem Acrylnitrilpolymerisat, welches die »5 hoch schrumpfende Komponente der Verbundfaser bildet, und durch die Temperatur, bei der die Verbundfaser ausgezogen wird, die die Entspannungswärmebehandlungsstufe durchlaufen hat, beeinflußt wird. Bei der Wiederholung genauer Experimente auf der Basis der obenerwähnten Feststellung wurde gefunden. daß die Ziele der Erfindung bei der Herstellung von Acrylverbundfasern erreicht werden. wenn die Faser aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe herausgezogen wird, während eine besondere Spannung angelegt ist, die durch den Acrylnitrilgehalt der stark schrumpfenden Komponente der Verbundfaser, die 85 bis 94°/₀ 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°/₀ besitzt, und eine gering schrumpfende Komponente, in der der Acryl- *5 nitrilgehalt höher ist als in der stark schrumpfenden Komponente, aus der Wärmeentspanmingsstufe ge-/oeen wird, während hierauf Spannungs- und Temperaturbedingungen angewandt werden, die wiedergegeben werden durch:

F --■■ 1.330 ■ 10 ^:(100-.4A')-'-^sls e

im Bereich von 80 his 99 C (- ^l bis 372 K) oder

F ^ 3.737 ■ 10 "(100- ΛΛ")^{1 512} e

Das Verfahren zur Herstellung von Acrylverhundfasern gemäß der Erfindung wild im folgenden mehr ins einzelne gehend beschrieben.

Für die Herstellung der Spinnlösung aus Acrylnitrilpolymerisaten ist es notwendig, betreffende Acrylnitrilpolymerisate mit unterschiedlichem Acrylnitrilgehalt für die stark schrumpfende und schwach schrumpfende Komponente, die die Verbundfaser bilden, auszuwählen und den Acrylnitrilgehalt in der Komponente mit dem niedrigen Acrylnitrilgehalt einzustellen,d.h.,die stark schrumpfende Komponente soll 85 bis 94°/₀ enthalten. Des weiteren wird für die schwach schrumpfende Komponente ein Acrylnitrilpolymerisat verwendet, bei welchem der Acrylnitrilgehalt höher eingestellt wurde als der stark schrumpfenden Komponente. Wenn der Acrylnitrilgehalt der stark schrumpfenden Komponente 94°/„ überschreitet, ist es schwierig, den erhaltenen Verbundfasern eine genügende Fähigkeit zur Kräuselung zu erteilen. Wenn weiterhin der Acrylnitrilgehalt in der stark schrumpfenden Komponente 85 °/, nicht erreicht, wird die Schrumpfung der Fasern im Entspannungswärmebehandlur.gsschritt so übermäßig, daß die verschiedenen Verarbeitungseigenschaften, wie Verspinnbarkeit und das gleichmäßige Färben in den folgenden Schritten, beachtlich erschwert werden.

Des weiteren muß die Fadenerwärmungstemperatur bei der Ausziehstufe der Fäden, um dreidimensionale Schraubenkräusel nach der Entspannungswärme- behandlung latent zu machen, im Bereich von 60 bis 99 C sein.

Wenn die Fadenerwärmungstemperatur bei dieser Stuff unter 60'C liegt, werden die in der EntspannungsWärmebehandlung erzeugten Schraubenkräusel nicht verschwinden, und sie werden nicht nur die Verarbeitung des Garnes oder der gewirkten oder gewebten Ware in den folgenden Schritten erschweren, sondern auch auf die Fäden im Auslaßverschluß der Wärmeentspannungsvorrichtung eine unnötige Reibur.gskraft 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 Tem^ratur als die der Ausziehstufe 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 j_es p_rodukts beeinträchtigt. Des weiteren wird, wenn die Fäden ausgezogen werden, während eine höhere Temperatur als 99"C aufrechtet nahen wird, eine

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Tendenz auftreten, daß den Faden eine teilweise Dehnung erteilt wird, mit einer leichten Schwankung der Ausziehspannung und es wird ein Fehler hervor" gerufen, der der erhaltenen Faser eine teilweise Rest-

im Bereich von 60 bis 80 C (-333 bis 35.V K).

Hierbei ist F eine Spannung (mg/den) unter der die Verbundfaden herausgezogen werden. AN ist ein Acrylnitrilgehalt (in "/„) der stark schrumpfenden Komponente der Verbundfasern, T ist die Erhitzungstemperatur (in K, absolute Temperatur), bei der die Fäden aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe gezogen werden, und D ist der Titer (Denier-Zahl) des Linzeifadens der Verbundfasern.

^Γ^ζ^ΐηΓ Wärmebchandlungsvorrichtung. die einen Einlaßverschlußmechanismus 12 und einen Auslaßverschlußmechanismus 14 aufweist. Die durch den Einlaßverschlußmechanismus 12 eingeführten Fäden werden in den Hauptkörper 50 eines Drucktanks 10 durch Zuführungswalzen 16 und 18 geführt. Die Fasern fließen längs einer geneigten Rutsche 22 zusammen mit dem aus der Warmwa:sereinlaßoffnung 24 eingespeisten warmen Wasser abwärts.

(ο

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 ;ind die Fäden auf dem Förderband 52 der Einwirkurvg der Hitze des Dampfes mit der erforderliehen Temperatur ausgesetzt, während sie in einem •pannungslosen Zustand, der an die gewünschte Wärmeentspannungsbehandlung angepaßt ist, gehalten werden. Die unter Entspannung auf dem förderband 52 wärmebehandelten Fäden werden dann tlurch einen Führungsstab 53, eine Käfigwalze 54, tinen Führungsstab 56 und Spannungssteuerungsstäbe 58 geführt, die einstellbar in einem Auslaßwasserzylinder 66 angeordnet sind. Während der Aufwärtsbewegung durch die Wassersäule 66 werden die Fäden der Einwirkung einer Ausziehspannung (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 entwickelt 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 tiforderliche Temperatur beim Ausziehen der Fäden zu erhitzen. Ein Teil des heißen Wassers fließt durch eine Überflußöffnung 60 des Speichers, um eine Flüssigkeit 120 im Behälter 10 zu bilden. Der Rest des heißen Wassers wird durch den Wasserzylinder66 nach oben gedruckt und durch den Auslaßverschlußmechanismus 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 Ausziehspannung einzustellen, so daß die in der Entspannungswärmebehandlungsstufe entwickelten dreidimensionalen Schraubenkräusel latent gemacht werden können. Die Bodenfiüssigkeit 120 im Behälter 10 wird durch Abflußöffnungen 72 und 74 abgeleitet. In der Durchführung des Verfahrens der Erfindung werden die Acrylverbundfasern gestreckt, getrocknet und der obenerwähnten Entspannungswärmebehandlung unterworfen. Die Entspannungswärmebehandlung 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 wünschensweite Kräuselfähigkeit, hohe Festigkeit und Dehnung haben. Erfindur.gsgemäD wird die Ent-Spannungswärmebehandlung bei einer Temperatur von 105 bis 140~C durchgeführt, während ein Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 150% (bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser) aufrechterhalten wird, Wenn der Wassergehalt in den Fasern unter 150% liegt, wird das Gleiten zwischen den Einzelfäden ungenügend werden, so daß die dreidimensionalen Schraubenkräusel nicht genügend entwickelt werden. Wenn die Temperatur der Wärmeentspannungsbehandlung unter 105C liegt, ist kein genügender Wärmeentspannungseffekt zu erwarten. Wenn weiterhin die Temperatur der Entspannungswärmebehandlung über 14(TC 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 Grad latent zu machen, und weiterhin wird der Weißgrad der erhaltenen Faser schlecht werden.

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

ao Als in der Erfindung anwendbare Acrylnitrilpolymerisate können erwähnt werden: Acrylnitrilpolymerisate und Acrylnitrilkopolymerisate, die mindestens 85 Gev/ichtsprozent Acrylnitril enthalten und mindestens eine andere monomere Verbindung außer »5 Acrylnitril haben, die mit Acrylnitril kopolymerisierbar ist. Solche Homopolymerisate und Kopolymerisate können nach irgendeinem herkömmlichen Verfahren erhalten werden. Als monomere Verbindungen, die mit Acrylnitril kopolymerisierbar sind, können angeführt werden: Methylacrylat, Äthylacrylat, Butylacrylat, Methoxyäthylacrylat. Phenylacrylat, Cyclohexylacrylat, Dimethylaminoäthylacrylat und entsprechende Euter der Methacrylsäure; alkylsubstitierte Produkte und stickstoffsubstituierte Produkte von Acrylamiclen und Methacrylamiden; ungesättigte Ketone, wie Methylvinylketon, Phenylvinylketon und Methylisoprogionat, Vinylbutyrat und Vinylbenzoat; Ester von Äthylen, alpha-beta-Karbonsäuren wie Fumarsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure und Aconitsäure, N-Alkylmaleinimid; N-Vinylkarbazol, N-Vinylsuccinimid; N-Vinylphthalim.d; Vinyläther, N-Methylolacrylamid; Vinylpyridine, wie 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridir und 2-Methyl-5-vinylpyiidin; Styrol und seine alkylsubstituierten Produkte; Vinylchlorid; Vinylidenchlorid; Vinylidencyanid.

Als verwendbare Lösungsmittel, um die Spinnlösungen herzustellen, können weiterhin aufgezählt werden: eine konzentrierte wäßrige Lösung von Thiocyanat eines Alkalimetalls, wie LilhiurrUhiocyanat, Kali jmthiocyanat oder Natriumthiocyanat oder Ammoniumthiocyanat, eine konzentrierte wäßrige Lösung von einer anorganischen Säure, wie Schwefel- oder Salpetersäure, oder ein organisches Lösungsmittel, wie Dimethylformamid. Dimethylacetamid oder Dimeth\lsulfoxyd.

Die nachstehenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Die Kräuselhäufigkeit, Kräuselfestigkeit und Res'schrumpfung. worauf in den Beispielen Bezug genommen wird, wurden nach fio den unten erwähnten Methoden bestimmt. Das weiteren sind die faserbildende Komponente und der Wassergehalt immer bis auf einen besonderen Fall, alle in Gewichtsprozent dargestellt.

Kräuselhäufigkeit: Ein Gewicht von 2 mg ie 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 Kräuselhäutigkcit der zu messenden Faser definiert. Der Versuch w"uxde

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zwanzigmal wiederholt und der Durchschnittswert genommen.

Kräuselfestigkeit: Die Länge (a) einer Probe unter einer der Probe anfänglich gegebenen Belastung (2 mg je Deniereinbsit der zu messenden Probe) wurde gemessen. Dann wurde die Probe mit 50 mg je Deniereinheit belastet und die Länge (6) nach 30 Sekunden gemessen. Die Kräuselfestigkeit wurde durch folgende Formel bestimmt:

Kräuselfestigkeit =

b-a

IO

100.

Restschrumpfung [⁰I₀): Die zu messende Probe wurde mit 300 mg je Deniereinheit belastet und die Länge (α) der Probe gemessen. Dann wurde die obenerwähnte Probe in kochendem Wasser für 10 Minuten behandelt und dann bei 80° C 30 Minuten getrocknet. Dann wurde sie mit 300 mg je Deniereinheit belastet und die Länge (b) der Probe gemessen. Die Restschrumpfung ao wurde durch folgende Formel bestimmt:

a-b

100

Beispiel 1

»5

Ein Kopolymerisat, das aus 91 Teilen Acrylnitril, 9 Teilen Methylacrylat und 0,5 Teilen Natriummethallylsulfonat bestand, und ein Kopolymerisat, das aus 89 Teilen Acrylnitril, 11 Teilen Methylacrylat und 0,5 Teilen Natriummethallylsulfonat bestand, wurden getrennt, in jeweils einer 49°/_oigen wäßrigen Lösung von Natriumlhiocyanat aufgelöst, um zwei Arten von Spinnlösungen herzustellen. Gleiche Mengen von diesen wurden in eine Spinnvorrichtung, wie in der britischen Patentschrift 954 274 erwähnt, durch entsprechende Dosierpumpen geleitet und in ein aus einer 8°/_oigen wäßrigen Lösung von Natriumthiocyanat bestehendes Fällbad ( — 3°C) extrudiert. In diesem Fall wurde eine Spinndüse mit 6532 Öffnungen (Öffnungsdurchmesser 0,09 mm) verwendet.

Die gebildeten Verbundfaden wurden mit Wasser gewaschen, auf das Neunfache der ursprünglichen Länge gestreckt und dann in Luft hoher Feuchtigkeit, die eine Trockenkugeltemperatur von 120'C und eine Feuchtkugeltemperatur von 78° C hatte, getrocknet.

Die getrockneten Verbundfäden wurden dann kontinuierlich in die Entspannungswärmebehandlungsvorrichtung, gezeigt in Fig. 4, eingeführt und in entspanntem Zustand 3 Minuten in gesättigtem Dampf von 12O⁰C wärmebehandelt, um dreidimensionale Schraubenkräusel zu entwickeln. In diesem Fall wurden den Fäden ein Wassergehalt von 20ü°/₀ gegeben, indem die Fäden zusammen mit warmsm Wasser auf der geneigten Rutsche 22 zwischen dem Einlaß"erschlußteil 12 und dem Förderer 52 zusammenfließen gelassen wurden. Die unter Entspannung wärmebehandelien Fäden wurden dann kontinuierlich zum Auslaßwasserzylinder 66 geführt und aus der Entspannungswärmebehandlungsvorrichtung gezogen, während die Ausziehspannung gemäß der Erfindung durch die in dem Auslaßwasserzylinder 66 vorgesehenen Spannungssteuerungsstäbe 58 aufrechterhalten wurde. In diesem Falle wurde die Heißwassertemperatur im Auslaßwasserzylinder 66 verändert, so daß sie 50, 55, 60, 70, 90 und 99° C betrug. Die so ausgezogenen Fäden wurden mit heißer Luft bei 80 C getrocknet, um eine Acrylverbundfaser von 3 Denier zu erhalten. Die Kräuselhäufigkeit, die Kräuselfestigkeit und Restschrumpfung der erhaltenen Faser sind in Tabelle 1 gezeigt.

Die Acrylverbundfasern wurden dann 10 Minuten mit kochendem Wasser behandelt, während sie ohne Hemmung (frei) gehalten wurden, um dreidimensional« Schraubenkräusel zu entwickeln und dann mit heißei Luft bei 70⁰C getrocknet. Die Kräusei.iäufigkeit um Kräuselfestigkeit der so erhaltenen Verbundfase¹ wurden gemessen und sind in Tabelle I gezeigt.

Tabelle I

Heißwasserbehandlungs-	Ausziehspannung (mg/den)	Vor der Behandlung mit kochendem Wasser	Kräusel	Rest-	Nach der Behandlung mit kochendem Wasser	Kräusel
ICIIIJJCIaIUI ^ VJ IFTl ΛΙΙ5¹" laßwasserzylinder	im Auslaßwasserzylinder	Kräusel	festigkeit	schrumptung	Krämel-	festigkeit
		häufigkeit	28		häufigkeit	35
50	21000	20	25	0	22	35
55	930	18	r	0	22	35
60	420	7	3	0	22	35
70	91	3	2	0	22	35
90	16	2	1	0	22	35
99	12	1	0	22

Aus dem oben angeführten wird ersichtlich, daß Acrylverbundfasern, die latente dreidimensionale Schraubenkräusel, keine Restschrurnpfung in der folgenden Erhitzungs- oder Färbehehandlung haben und ausgezeichnet in der Kräuselentwickelbarkeit sind, nur hergestellt werden können, wenn beim Ausziehen der Fäden sowohl die Spannung wie die in der Erfindung definierte Erhitzungstemperatur erfüllt werden.

Beispiel 2

Fasern, die in gleicher Weise wie im Beispiel I durch Verspinnen, Verstrecken, Trocknen und unter Entspannung wärmebehandelnd erhalten wurden, werden in den mit heißem Wasser von 70 C gefüllt Auslaßwasserzylinder 66 geleitet und aus der Ei spar.nungswärmebehandlungsvorrichtung gezoge wänrend die Ausziehspannung durch Verändern c

Stellungen der in dem Auslaßwasserzylirder 66 v<
gesehenen Spannungssteuerungsstäbe 58 veränd
wurde, um Acrylverbundfasern von 3 Denier zu
halten, die eine latente Kräuselfähigkeit hatten,
diesem Fall ist die optimale Ausziehspannung,

den Fasern durch die Spannur.f.ssteuerungsstäbe
Auslaßwasserzylinder erteilt wurde 90 mg/den,
diesem Beispiel wurden jedoch die verschiedenen Zi
spannungen angelegt, wie sie in Tabelle 11 gezeigt werd

2223

Ii

Die £o herausgeführten Fasern wurden mit heißer gehalten wurden, um dreidimensionale Schrauben-Luft bei Temperaturbedingungen von 85° C getrocknet krause! zu entwickeln und wurden dann mit heißer und dann ihre Kräuselhäufigkeit, Kräuse.lfestigkeit Luft bei 7O⁰C getrocknet und die Kräuselhäufig- und Restschrumpfung gemessen. keit und Kräuselfestigkeit wurde gemessen. Die

Die so erhaltenen Verbundfasern wurden 10Minuten 5 Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle Il ge-

in kochendem Wasser behandelt, während sie frei zeigt.

Tabelle II

*Λ lic TfIAi¹^c F^ ι ψ\ t\%* ι f^ n**	Vor der Behandlung mit	Restschrumpfung	Nach der Behandlung mit	Kräuselfestiekeit
Auszicnspdnnung (mg/den)	kochendem Wasser		kochendem Wasser	35
	Kräuselhäufigkeit ; Kräuselfestigkeii	0	Kräuselhäufigkeit	36
90	I 3 i 3	2,5	22	37
200	2 < 2	5	23	38
300	1 ι 2	9	23
500	1 2	23

Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß die erhaltenen ao unter 150% liegt, unmöglich ist, Fasern mit einer ausi h

Fasern eine Restschrumpfung haben, wenn die den Fasern beim Ausziehen durch die Wassersäule 66 angelegte Spannung größer ist als die durch die relative Formel definierte Belastung, wie sie in der Erfindung vorgeschlagen wird.

Beispiel 3

In gleicher Weise wie im Beispiel 1 gesponnene, verstreckte und getrocknete Fäden wurden in die Entspannungswärmebehandlungsvorrichtung, wie in F i g. 4 gezeigt, eingeführt und unter Entspannung 3 Minuten in gesättigtem Dampf bei 115'C wärmebehandelt, um dreidimensionale Schraubenkräusel zu entwickeln. 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 von 70⁰C gefüllt war und durch den Auslaßverschluß 14 gezogen, während eine Ausziehspannung von 91 mg/den angelegt war. Die Schraubenkräusel der Fäden wurden im wesentlichen infolge der Spannung durch die Spannungssteuerungs-• stäbe 58 im Wasserzylinder 66 ausgelöscht.

Die 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 70"C getrocknet. Die erhaltenen Fasern zeigten eine solche Kräuselhäufigkeit und Kräuselfestigkeit als Ergebnis der den Fäden in der Entspannungswärmebehandlung gegebenen Veränderung des Wassergehalts, wie sie in Tabelle III gezeigt werden.

	Tabelle	Hl	19 ' 30	'U) 200	300
	50 i			Il 38	23 40
Kräuselhäufigkeit... Kräuselfestigkeit ...	10 j ίο !	Wassergehalt ( 100 150 ^:
15 22

Tabelle III zeigt, daß es, falls der Wassergehalt der Fäden in der Entspannungswärmebehandlungsstufe reichenden Kräuselhäufigkeit und -festigkeit zu erhalten, und die Entwicklung der dreidimensionalen Schraubenkräusel ist nicht gleichmäßig.

B e i s ρ i e I 4

Ein Kopolymerisat, das aus 94 Teilen Acrylnitril, 6 Teilen Methacrylat und 0,5 Teilen Natriummethallylsulfonat bestand, und ein Kopolymerisat, das aus 91 Teilen Acrylnitril, 9 Teilen Methacrylat und 0,5 Teilen Natriummethallylsulfonat bestand, wurden getrennt in jeweils 49%igen wäßrigen Lösungen von Natriumthiocyanat gelöst, um zwei verschiedene Arten von Spinnlösungen herzustellen.

Unter Verwendung dieser Spinnlösungen wurden Fäden in gleiche..* Weise wie im Beispiel 1 gebildet, gestreckt und getrocknet. Dann wurden die getrockneten Fäden kontinuierlich in eine in F i g. 4 gezeigte Entspannungswärmebehandlungsvorrichtung geführt und unter Entspannung 3 Minute"» in gesättigtem Dampf bei 13O⁰C 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 Auslaßwasser -linder 66 geführt, der mit heißem Wasser von 7O⁰C 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 waren infolge der Wiikung der Ausziehspannung durch die Spannungssteuerungsstäbe 58 im wesentlichen verschwunden.

Die Fasern wurden dann durch heißes Wasser von 75" C geführt und einem Stauchl;ammerkräusler zugeführt, mit einem Ölmittel behandelt und dann in einer Schneidemaschine geschnitten, um Stapelfasern zu bilden, die dann in einem Heißlufttrockner (85'C) getrocknet wurden.

Die erhaltenen Stapelfasern hatten ebene Zickzackkräusel mit einer Kräuselhäufigkeit von 11,2 und einer Kräuselfestigkeit 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 Kräuselhäufigkeit von 22 und eine Kräuselfestigkeit von 32 registriert.

Claims

I 959

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Verbundfaser üder -fäden aus Acr/lnitrilpolymerisaten durch gemeinsames Naßverspinnen von Lösungen mindestens zweier Arten faserbildendei Polymerisate, die aus einem stark schrumpfenden, 85 bis 94°/₀ /.crylnitrileinheiten enthaltenden Copolymeiisat und aus einem schwach schrumpfenden Copolymerisat, dessen Gehalt an Acrylnitrileinheiten höher als der des stark schrumpfenden Polymerisats ist, bestehen, wobei die gebildeten Fäden verstreckt, getrocknet und einer Entspannungswät mebehandlung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ent-Spannungswärmebehandlung bei 105 bis 140 "C und mit einem Wassergehalt in den Fasern von mehr als 150°/₀, bezogen auf das Trockengewicht der Fäden, durchführt und daß man die nach der Entspannungswärmebehandlung eine dreidimen- ^ao sionale Schraubenkräuselstruktur aufweisenden Fäden bei einer Temperatur zwischen 60 und 99° C zum Latentmachen der Schraubenkräusel und

zum Beseitigen der Restschrump^fung aus der Entspannungswärmebehandlungsstufe unter Spannungs- und Teinperaturbedingungen abzieht, die durch die Formeln

J8')6

/■= 1,330· 10-* (ΙΟΟ-ΛΝ)-¹·⁶¹⁴ e τ

(D

im Bereich von 80 bis 99C (= 353 bis 372 K.) oder

Π 347

=-' 3.737- 10 ^1B (100-/1N)-I¹-⁶¹¹ e

im Bereich von 60 bis 80^GC (= 333 bis 353" K) wiedergegeben sind, wobei F eine Spannung (in mg/den) zum Abziehen der Verbundfasern, AN der Acrylnitrilgehalt (in °/o) in der stark schrumpfenden Komponente, T eine Temperatur (in ° K. absolute Temperatur), bei der die Fasern abgezogen werden, und D eine Denierzahl des Einzelfasens der erhaltenen Verbundfaser ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen