DE2004809B2 - Acrylfaden mit einem dreieckigen querschnitt - Google Patents

Description

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wobei /die Länge (in Mikron) einer Seite ist, welche zwei Spitzen des dreieckigen Querschnittes des Acrylfadens verbindet, wobei a die minimale Wellenhöhe (in Mikron) der Umfangsseite ist, gemessen senkrecht zu der die beiden Spitzen des Dreiecks verbindenden Linie, wobei ρ die minimale Periodenlänge der Wellung (in Mikron) der Umfangsseite ist, gemessen längs der die beiden Spitzen des Dreiecks verbindenden geraden Linie und wobei ddie Einzelfadenstärke (in Denier) ist.

3°

35

Die Erfindung betrifft einen Acrylfaden mit einem dreieckigen Querschnitt und gewellten Dreieckseiten.

Aus der Zeitschrift »Chemiefasern«, Nr. 12 (1968), S. 926—928, ist es grundsätzlich bekannt, einen Chemiefaden mit einem Dreieckprofil herzustellen, um eine bestimmte Glanzintensität zu erreichen. Weiterhin ist es aus dieser Druckschrift bekannt, daß die Entstehung eines Glanzes in der Hauptsache auf der Reflexion des Lichtes beruht und für die Glanzentstehung und die Stärke des Glanzes von Körpern das Verhältnis von Absorption, Beugung und Reflexion des Lichtes von Bedeutung ist. Schließlich ist es aus dieser Druckschrift weiterhin bekannt, daß die Transparenz der Faser, die Oberflächenstruktur der Faser sowie die Querschnittsform der Faser und die Längenstruktur der Faser die Glanzentstehung beeinflussen können.

Weiterhin ist es aus der Zeitschrift »Faserforschung und Textiltechnik«, Nr. 12 (1968), S. 545-553, bekannt, daß Einflußfaktoren wie Spinnbadkonzentration und Spinnlösungskonzentration sowie Verstreckung die Querschnittsbildung von Profilfäden beeinflussen können.

Aus der US-Patentschrift 29 39 201 ist ein Acrylfaden bekannt, dessen Querschnitt grundsätzlich nach Art eines Sterns mit drei Zacken aufgebaut ist, die an ihren äußeren Enden abgerundet sind, so daß der Querschnitt aus drei, jeweils um 120 Winkelgrad gegeneinander versetzten, Keulen gebildet ist. Dabei wird darauf hingewiesen, daß ein solcher Textilfaden einen ausgezeichneten Glanz aufweist.

Weiterhin ist aus der US-Patentschrift 29 48 581 ein Verfahren zum Naßspinnen von Acrylfaden bekannt, bei welchem eine Spinnlösung, welche em organisches Salz enthält, in ein Fällbad, welches ebenfalls ein anorganisches Salz enthält und eine Temperatur von mindestens -10⁰C aufweist, durch eine Spinndüse extrudiert wird, dann zunächst kalt und anschließend heiß verstreckt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Acrylfaden der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der nach einer Verarbeitung zu einem Stoff diesem Stoff einen ästhetisch besonders ansprechenden seidenartigen Glanz verleiht

Zur Lösung der Erfindungsaufgabe dienen die im Patentanspruch angegebenen Merkmale.

Die Mindestangaben der Wellenhöhe a und der Periodenlänge ρ im Patentanspruch beziehen sich auf eine einzelne Dreieckseite eines Fadenquerschnitts an einer beliebigen Stelle entlang dem Faden.

Zu den Beziehungen (1) und (2) im Patentanspruch snd für die physikalischen Größen jeweils diejenigen Dimensionen angegeben, in welchen die dimensionslosen Maßzahlen jeweils auf der linken Seite der Beziehungen einzusetzen sind, um die auf der rechten Seite dieser Beziehungen jeweils angegebenen dimensionslosen Zahlenwerte zu erreichen.

Die nach der Erfindung beschaffenen Acrylfaden sind Fäden aus einem einzigen Bestandteil, nämlich einem Acrylnitril-Homopolymerisat oder -Copolymerisat mit mindestens 80 Gew.-% Acrylnitril und einer oder mehreren monomeren Komponenten, die mit Acrylnitril copolymerisiert sind, oder zusammengesetzte Fäden, welche aus zwei hinsichtlich der Wärmeschrumpfung verschiedenen Komponenten (Polymerisaten oder Copolymerisaten) in einer Kern-Hülleform oder Seiten-Seitenform hergestellt sind. Die Fäden können in Form von Stapeln oder endlosen monofilen oder multifilen Fäden vorliegen.

Die Erfindung bedient sich der Erkenntnis, daß nicht nur die makroskopische Form des Querschnittes des Fadens, sondern ebenfalls die mikroskopische Struktur der Oberfläche eines solchen Fadens den Glanz des aus solchen Fäden hergestellten Gebildes bestimmen. Bislang wurde angenommen, daß der Glanz nur auf den Besonderheiten der makroskopischen Form eines Fadens mit vergleichsweise glatter Oberfläche, welcher nach dem Schmelzspinnsystem erhalten wurde, beruht, wie dies beispielsweise in den USA.-Patentschriften 29 39 201 und 29 39 202 erläutert wird.

Aus Acrylfaden nach der Erfindung hergestellte Stoffe weisen einen seidenartigen Glanz auf, der quantitativ als Beziehung zwischen dem Kontrastindex des Fadens, wie er durch den später beschriebenen Wert 100 log (Λ0//0) definiert ist, und dem Glanzwert bei einem Glanzwinkel von 60° bestimmt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Messung des Kontrastindex,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung, welche die wesentlichen Teile in F i g. 1 wiedergibt,

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Formen der Spitzen auf einem Registrierpapier, die die Lichtwerte einer Standardmeßprobe wiedergeben und

Fig.4 einen vergrößerten Querschnitt eines erfindungsgemäßen Acrylfadens.

Der Kontrastindex, der ein Maß für den Glanz darstellt, ist wie folgt definiert: Er wird bestimmt, indem die Probe S mit einem Glanzmesser vom Typ eines Abtastmikroskopes ausgemessen wird. Dieses besteht

aus einem Stabilisierungsgerät ST für die elektrische Stromversorgung, einem Spannungsstabilisator EST, einer Lichtquelle L, einem optischen System EL mit vergrößernder linse, einer beweglichen Fotovervielfacherröhre R, einem Verstärker A und dem Registriersystem REC, wie dies in Fig. 1 wiedergegeben ist Wie sich deutlicher aus F i g. 2 ergibt, besteht die Lichtquelle 12 aus einer Glühlampe, die derart angeordnet ist, daß der Lichteinfallswinkel zu der Kette der Probe 10 mit gewebtem Gefüge 45° beträgt, und einem Diapositivprojektor i"i mit einer Linse 8 mit einer Brennweite von 54 mm. Die Lichtquelle 12 wird mit konstanter Spannung betrieben, welche durch die Stabilisatoren ST und ESrgesteuert wird, und ist so angeordnet, daß beim Fokussieren des Lichtes auf die Probe der Abstand zwischen dem Linsenmittelpunkt des Diapositivprojektors 11 und dem reflektierenden Lichtpunkt auf der Oberfläche der zu untersuchenden Probe 10 54 mm beträgt Auch die Spannung der Fotovervielfacherröhre 3 wird mittels des Stabilisators EST konstant gehalten, wobei sie sich in einer die Papieroberfläche in F i g. 2 in rechten Winkeln schneidender Richtung bewegt, und zwar in der Ebene, in welcher die Lichtquelle angeordnet ist wobei die Probe 10 derart angeordnet ist, daß ihre Kettrichtung parallel zu einer horizontalen Ebene liegt Die Probe 10 ist auf einem tellerförmigen Probenstand 9, der in einer Ebene parallel zu der obengenannten horizontalen Ebene drehbar ist, derart angeordnet daß ihre Oberfläche rechtwinklig zu der obengenannten horizontalen Ebene liegt und mit dem Schnittpunkt der Achsen von Lichtquelle und Fotovervielfacherröhre 3 zusammenfällt. Die Größe der Probe 10 beträgt sowohl in der Kett- als auch in der Schußrichtung 450 mm, und bei der Messung bewegt sich die Fotovervielfacherröhre 3 in einer Ebene parallel zu der Schußrichtung längs der Oberfläche der Probe 0,018 mm we»·, gemessen im rechten Winkel zu der Schußrichtung und 3,6 mm weit, gemessen längs der Schußrichtung. Das optische System EL enthält ein Objektiv 8 mit einer Brennweite von 10 mm und einer ll.lfachen Vergrößerung, eine Objektivfassung 7 und eine Dunkelkammer 6. Die Fotovervielfacherröhre 3, welche einen längs der Schußrichtung 0,2 mm langen und längs der Kettrichtung 1,0 mm langen Schlitz zur Bildung einer auszumessenden, bestimmten Garnfläche besitzt, ist ausgerüstet und verbunden mit einem Apparatetisck, der ein Getriebe 2 aufweist, das von einem Motor 1 mit vorgegebener Geschwindigkeit angetrieben wird, wobei die Bewegungsrichtung des Apparatetisches senkrecht zur Schußrichtung der Probe 10 verläuft. Die Bewegung der Fotovervielfacherröhre 3 längs des Garnbildes auf einer auf der Dunkelkammer 6 befestigten Mattscheibe 5 entspricht unter Berücksichtigung der oben angegebenen Vergrößerung des Objektivs 8 einer Strecke von 40 mm auf der Probe. Diese Bewegung erfolgt mit einer konstanten Geschwindigkeit von 8 mm/min. Die Ausgangssignale der Fotovervielfacherröhre 3 werden durch den Verstärker A, dessen Spannung durch die Stabilisierungseinrichtungen EST und 57 konstant gehalten wird, verstärkt und einem Schreiber RECzugeführt, welcher einen Meßbereich von 0 — 2 mV und einen Papiervorschub von 60 mm/min aufweist.

Damit werden gemäß F i g. 3 die von der Garnoberfläche der Probe 10 reflektierten Lichtspitzen als Spitzen Wi, W₂, W₃... W_n und die dunklen Teile zwischen den Lichtspitzen als Täler Li, L₂, L₃... L_n aufgezeichnet. Wenn, wie in Fig.3, die Durchschnittshöhen der Spitzen F₃ und der Tä'.er ha und I₀ sind, ist der Kontrastindex wie folgt definiert:

Kontrastindex = 100 log η = 1001og(y-

\ η I

Der Kontrastindex der Probe wird einmal durch die Querschnittsfläche und die Oberflächenform des Einzelfadens bestimmt zum anderen aber auch durch sekundäre Faktoren wie den Kräuselungsgrad, die Garnfeinheit und die Drehungszahl beeinflußt Um die Einflüsse dieser sekundären Faktoren auszuschalten, wird eine Struktur aus einem gewebten Gefüge als Standardproben verwendet, welche aus Doppelgarnen mit 52 den von Fäden oder Fasern mit 3 den mit einer Zwirnung von 410 bis 610 Drehungen/m besteht, wobei die Kett- bzw. Schußdichte 12 bzw. 17 Fäden/25 mm beträgt. Im Fall von Einzelfäden wird ein Gefüge mit 30

Fäden/25 mm Kettdichte und 200 Fäden/25 mm Schußdichte, hergestellt aus 400 den nicht-texturierten Fäden mit 2,5 oder 3,0 den Einzelfäden angewandt. Je größer der Kontrastindex ist, desto klarer und stärker ist der von der Probe reflektierte Lichtstrahl des mikroskopisehen Fleckes und um so bemerkenswerter ist der sichtbare Glanz.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Fäden wurde so ein Kontrastindex von 15 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40, gemessen und es wurde ebenfalls gefunden, daß ein stark seidenartiger Glanz auftrat. Hierbei muß zusammen mit der Kontrasteigenschaft der Glanzwert bei einem Glanzwinkel von 60° beachtet werden, der auf die Besonderheiten der mikroskopischen Form des Fadens zurückgeht.

Der Glanzwert bei einem Glanzwinkel von 60° sollte mindestens 35 betragen. Der Glanzwert ist nach allgemeiner Definition der Quotient aus dem gerichtet und dem diffus reflektierten Anteil des auf eine Fläche auffallenden Lichtstroms. In diesem Falle wird festgestellt, daß der Kontrastindex einen Wert von 15 bis 50 und vorzugsweise von 20 bis 40 annimmt. Nur wenn diese beiden Bedingungen gleichzeitig erfüllt werden, weisen Stoffe aus Acrylfäden mit dreieckigem Querschnitt einen seidigen, matten Glanz auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert. Hierin bezieht sich Prozentangabe, falls nichts anderes angegeben ist, immer auf das Gewicht.

Beispiel

Zwei Arten von Spinnlösungen mit einer Copolymerisatkonzentration von 11,3% und einer NaSCN-Konzentration von 37%, welche durch Auflösen eines Copolymerisates, das durch Copolymerisation von Acrylnitril, Methacrylat und Natriummethallylsulfonat in einem Verhältnis von 91/8,73/0,27 hergestellt worden war und einem Copolymerisat, das durch Copolymerisation von Acrylnitril und Vinylacetat in einem Verhältnis von 89/11 hergestellt worden war, in einer konzentrier-

<>5 ten, wäßrigen Lösung von NaSCN als Acrylfäden bildende Komponenten hergestellt wurden, wurden auf eine Temperatur von 70⁰C erwärmt und in ein Fällbad bei einer Temperatur von — 3°C eingeführt, welches aus

einer wäßrigen Lösung von 12% NaSCN bestand, wobei eine Spinndüse mit der unten genannten Querschnittsform verwendet wurde.

Als Spinndüse wurde eine Gold-Platin-Spinndüse verwendet, in welcher 50 Y-förmige Öffnungen hergestellt waren; in jeder dieser Öffnungen waren drei rechteckige Schlitze radial angeordnet, die jeweils um 120° gegeneinander versetzt waren, wobei die Länge vom Zentrum des Kreuzpunktes der radialen Schlitze zum Ende des Schlitzes 0,15 mm und die Breite des Schlitzes 0,003 mm betrugen. Der Wert des Zuführungsverhältnisses der Spinnlösung in das Fällbad wurde auf 1,8 eingestellt. Die Spinngeschwindigkeit durch den Austritt der Dampfverstreckungseinrichtung wurde auf 140 m/min eingestellt. Sodann wurde der gesponnene Einzelfaden dem Ausfällen im Fällbad, der Kaltverstrekkung bei Zimmertemperatur, der Waschung mit Wasser, der ersten Heißverstreckung in siedendem Wasser, dem Trocknen unter Temperaturbedingungen einer Trokkenkolbentemperatur von 115° C und einer Naßkolbentemperatur von 70°C, der zweiten Verstreckung in

Tabelle I

Dampf bei 120° C, der Entspannungswärmebehandlung in einer Dampf atmosphäre bei 127° C und einer Trockenbehandlung unter Einwirkung trockener Hitze von 105° C unterworfen, um einen Acrylfaden mit einem dreieckigen Querschnitt herzustellen.

Hierbei wurde das Kaltverstreckungsverhältnis Xi, das Verhältnis X₂ der ersten Heißverstreckung und das Verhältnis X₃ der zweiten Heiß verstreckung variiert. Die Übereinstimmung des Glanzwertes bei einem Glanzwinkel von 60° des erhaltenen Acrylfadens ist in der Tabelle I im folgenden aufgezeigt

Weiterhin wurde das Zuführungsverhältnis bei den obengenannten Spinnbedingungen beim Spinnen variiert, um die Einzelfadenstärke des schließlich erhaltenen Acrylfadens 3 den zu machen, damit diese Fäden zur Messung des Kontrastindex geeignet waren. Die Werte /, ρ und a, welche die Besonderheiten der Querschnittsform des erhaltenen Fadens darstellen, wurden genau bestimmt und ebenso wurde der Kontrastindex und der Glanzwert bei einem Glanzwinkel von 60" gemessen. Die Werte hierfür sind in Tabelle II wiedergegeben.

Nr.	Fadenbildende	II	Xl	X2	Kon	X3	Hierzu 1 Blatt Zeichnungen	Gesamt-	I	Gemessener
	Komponenten	X\ Xz X3			trast			verstrek-		Wert L des
					index			kungs-		Glanzwertes
								verhältnis	26	bei einem
									26	Glanzwinkel
					13				25	von 60°
1	Acrylnitril/Methyl-	U 6 1,11	1,5	1,5	22	4,44		10	26	58
	acrylat/Natrium-	1,5 2 5a			17
	methallylsulfonat	3 2 5a			20
2	desgl.	2 2 3	1,5	2	3,33		10	53
3	desgl.		1,5	3	2,22		10	46
4	desgl.	1,5	4	1,66		10	32
5	desgl.	1.5	5	1,33		10	27
6	desgl.	1,5	6	1,11		10	26
7	desgl.	2,0	5	1,0		10	27
8	desgl.	2,0	5	1,0		10	28
9	desgl.	1,5	2	5,2		15,6	57
10	desgl.	2,0	2	5,2		20,8	39
11	desgl.	2,5	2	5,2		26,0	42
12	desgl.	3,0	2	5,2		31,2	33
13	desgl.	2,0	2	2,0		8	29
14	desgl.	2,0	2	3,0		12	40
15	desgl.	2,0	2	4,0		16	40
16	desgl.	2,0	2	6,0		24	51
17	desgl.	2,0	5	1,0		10	29
18	desgl.	2,0	2	7,9		31,6	59
19	Acrylnitril/Vinylacetat	2,0	5	1,0		10	29
20	desgl.	2,0	2	4,7		18,8	40
21	desgl.	2,0	2	63		25a	42
22	desgL	2,0	2	73		31,6	47
23	desgl.	2,0	2	9,4		37,6	56
Tabelle
Nr.	Gesamt-	Gemessener	Zufüh-		Querschnittsform
	verstrek-	Wert L des	rungs-
	kungs-	Glanzwertes hpi Pin pm	ver-	d	P a
		UCl ClJ ICi 11 Glanzwinkel		(den)	(μπ>)
		von 60°
1	10	26	1,1	3	1.1 0,6
2	15,6	57	1,7	3	12 13
3	31,2	33	33	3	4 1,4
4	12	40	13	3	7,4 1,5

5710

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Acrylfaden mit einem dreieckigen Querschnitt und gewellten Dreieckseiten, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dreieckseite des naßgesponnenen Acrylfadens eine mikroskopisch kleine Welligkeit aufweist, welche durch folgende Beziehungen definiert ist: