DE2126220C3 - Verfahren zur Herstellung von olyacrylnitrilfasern mit herabgesetzter PiIlingneigung - Google Patents

Description

Gemäß der Erfindung können Acrylfasern mit aus-

—■ 15 gezeichneter Beständigkeit gegen Pilling wie auch

_n- mit sonstigen hervorragenden Fasereigenschaften er-

uie fcrnndung bezieht sich auf ein Verfahren zur zeugt werden, ohne daß hierbei andere wertvolle Herstellung yon Acrylfasern mit herabgesetzter Pilling- Eigenschaften der Acrylfasern verlorengingen, neigung, welche eine Vielzahl von länglichen, keil- Die Abbildung zeigt eine mit dem Abtastelektro-

tormigen, konkaven Vertiefungen in der Faserober- 20 nenmikroskop gewonnene Aufnahme der Oberfläche Hache aufweisen. _einer erfindungsgemäß hergestellten Faser.

Acryltasern besitzen verschiedene ausgezeichnete Wit aus dieser Aufnahme hervorgeht, besteht das

physikalische und chemische Eigenschaften, so daß wesentliche Merkmal der erfindungsgemäß erhaltesie tür viele Zwecke eingesetzt werden, so auch für nen Fasern darin, daß diese Fasern eine Vielzahl von h κ "^"""S ^von Kleidungsstoffen. Allerdings a₅ länglichen, keilförmigen, konkaven Vertiefungen aufnaoen Acrylfasern den Nachteil, daß sich beim lan- weisen, d*£ sich in ihre Oberfläche hineinerstrecken geren 1 ragen von gewirkten Stoffen oder Tuchgewe- wobei sich die Zahl der Vertiefungen auf 1 bis 20 ?!" ^aUSK ■ · 1 ^ermaterial oder beim Reiben dieser pro cm in der Längsrichtung der Einzelfaser beläuft nu %■■ f'sPAe'sweise also beim Waschen, an der und wobei sich die Längsachse dieser Vertiefungen Oberfläche dieser Gewebe Pillen bilden. Diese Er- 30 in der Längsrichtung der Faser erstreckt, scnemung ist als Pilhng bekannt. Die konkaven Vertiefungen haben vorzugsweise

«» au «■■ *l ^vieIfach bemüht, dem Pilling an der eine rhombische Form, wobei die Länge der Haupt-Monoberflache vorzubeugen. _achse der einzelnen Vertiefungen in den Bereich von

ao nut man dem beispielsweise dadurch abzuhelfen 0,5 bis 20 μ fällt, während sich die maximale Tiefe versucht, daß hinsichtlich der Faserfeinheit, der Fa- 35 der konkaven Vertiefungen in dem Bereich von 0 "> serlange und des Faserquerschnitts bestimmte Bedin- bis 10 μ hält

gungen eingehalten wurden oder daß man das Faser- Im Rahmen der Erfindung werden Acrylfasern aus

™nenai einer Behandlung mit einem Harz unterzog. einem Acrylnitril-Homopolymeren. einem Copolyme-Bemeaigenae brgebnisse konnten auf diesem Wege ren des Acrvlnitrils mit mindestens einem anderen jedoch nicht erzielt werden. _{40 mit} Acrylnitril copolymerisierbaren Monomeren oder

_Rt-mmt P-(T⁸L^ Acrylfasern mit einer be- aus deren Gemischen nach den üblichen Spinnverv,™ «Jnffbeschaffenheit ist man weiterhin so fahren erzeugt. Das Acrylnitril-Copolvmer enthält IZf f f^gen' u JPaseroberfläche durch eine Prä- vorzugsweise mehr als 80 Gewichtsprozent Acrvl- MeihnZ^gtTu Ζ' ,^{Och Waren die nach dieser nitril und bis zu 20} Gewichtsprozent mindestens noch ZlΤ? η _t"^ⁿ, ^Acr?^Ifasern wiederum hinsieht- 45 eines anderen, mit Acrylnitril copolymerisierbaren befried ^Bestandl8^keit g^e8^{en das} P'»'ng keineswegs Monomeren.

p'^^lgen ' , , Zu diesen anderen Monomeren gehören Vinylacetat

^{ausderdeutschen}Patentschrift961288 Methylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylacrylat' ^gSmmei^{h a8eF}f^{den aus Po}'yäthylen Äthylmethrylt Stl Vilhlid VilE

288 Methylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylacrylat

pr⁸f^{aus Po}'yäthylen- Äthylmethacrylat, Styrol, Vinylchlorid, VinylE Flussauen durchlaufen zu 50 chlorid, Vinylbromid, Vinylidenbromid, Acrylamid W^kÄ ^¹"™ ^{das in Metha}crylamid Mthlitil d di Slfl

f 5 , ylbromid, Vinylidenbromid, Acrylamid

¹^ W^kÄ ^¹"™ ^{das in Metha}crylamid, Methacrylnitril und die Sulfoxyl-

hicht der Faden befindliche Lösungsmit- gruppe enthaltende Monomere sowie deren Salze

•e bs7ie^Udo°ch^enn,Vh^O, Τ·^{daS Po|}yä*ylemerephthalat Die so erhaltenen Acrylfasern werden zur Modifi-

iehanHIunp ™ul f⁰⁸'" ^^erm°g^en· ^{Durch di}™ ^ierung der Außenschichi der Einzelfaser einer Vor-

AniSÄrS? us ^,"^e _A ^Kn^ater' ^{Welche die Fa}" ⁵⁵ behandlung mit einem Modifikationsmittel unterzo-

lerde^ ?Ä ^ USA.-Patentschrift 2 736 946 _gen. Durch diese Behandlung wird die Außenschicht

IJSwLn H- u^ ^{lnitnlfaden unter Blldun}g ^{einer k}°- der Einzelfaser in Dimethylformamid von 100° C un-

•guherten Hülle ersponnen, wonach diese Fäden der- löslich gemacht

i^^Streli' ^d'^ß ^ ^koaS^ulierte ™h unter Hierauf werden die vorbehandelten Acrylfasern

Tⁿl ^aUt T⁶^ ^{Die USA 60 eine} Nhbhdl it id i

Hierauf werden die vorbehandelten Acrylfasern

l T^ ^{Die USA}·- ^{60 einer} Nachbehandlung mit mindestens einem organi-

NvoSp ·??? ^sieh.^{1 vor}' ^die Oberfläche von sehen Mittel unterworfen, das zwar für die modifi-He auslösen T_n^ ΐΤΤ" μ f ^ätf" = 1? ^d"^{rCh zierte Außensc}hicht nicht die Eigenschaften eines Lö-SeSrXn M? J?^es Nylons die Fadenober- sungsmittels besitzt, die nicht modifizierte Innen-SärhPn £1 f h % , nnl i^Jf^ ^^{6 49}° ™ ^ ^{schicht der} Acrylfasern jedoch zu lösen vermag. Die RdenSuf^S⁵ ν °?*¹⁹⁶ «'«5 vorgeschlagen, 65 Verfahrensweise bei der Nachbehandlung mit dem leihnno 1? ρ von Vinylidenchlorid durch Einver- organischen Mittel ist eine der folgenden: (A) Die D eserMand /™Τ Ύ%\™?- 5^²" ^VerSehen· ^vorbehandelten Acrylfasern werden in das organische Dieser Stand der Technik hat jedoch das Bedürfnis Mittel eingetaucht und dann mit Wasser ausgewaschen

3 4

und getrocknet, oder (B) die vorbehandelten Acryl- Fasern in das organische Mittel, das Ausdrucken und fasern werden in eine wässerig-organische Flüssigkeit der anschließenden Wärmebehandlung werden die eingetaucht und hierauf ausgedrückt und wärmebe- vorbehandelten Fasern in eine wässenge Lösung des handelt, oder (C) die vorbehandelten Acrylfasern wer- organischen Mittels eingetaucht Als typische Beiden einer Behandlung mit Dämpfen des organischen 5 spiele solcher Mittel sind unter anderem Dimethyl-Mittels unterzogen. formamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid und

Bei der Vorbehandlung können die Acrylfasei η Äthylencarbonat zu nennen. Diese organischen Mittel

als Stapelfasern, als Faserkabel, als versponnenes können vorzugsweise so eingesetzt werden, daß sich

Garn, als gewirkter Stoff oder als Tuchgewebe vor- die Menge des unmittelbar nach dem Ausdrücken an

liegeri. so den Fasern anhaftenden Mittels auf mehr als 15 Ge-

Die erfindungsgemäß hergestellten Acrylfasern wichtsprozent, vorzugsweise jedoch auf 15 bis 100 Ge-

können in Mischung mit Fasern anderer Art verspon- wichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht der

nen werden. Seilen diese Fasern im Gemisch mit an- Faser, beläuft. Die Wärmebehandlungstemperatur be-

deren Fasern versponnen werden, deren Qualität trägt vorzugsweise 50 bis 120⁰C. Hinsichtlich der

durch das benutzte Modifikationsmittel beeinträchtigt 55 Konzentration der wässerigen Lösung, der Erhitzungs-

wird, so gent man vorzugsweise so vor, daß man zu- temperatur und der Erhitzungsdauer bestehen keine

nächst die Acrylfasern der Vorbehandlung mit dem besonderen Einschränkungen.

Modifikationsmittel unterwirft, worauf sie im Ge- (C) Bei der Verfahrensweise der Dampfbehand-

misch mit den Fasern anderer Art versponnen und Jung der Fasern mit dem organischen Mittel werden

sodann der Nachbehandlung mit dem organischen 20 die vorbehandelten Fasern der Einwirkung von

Behandlungsmittel unterzogen werden. Dämpfen organischer Lösungsmittel für Acrylfasern

Zu den im Rahmen der Vorbehandlung einzuset- ausgesetzt, die einen Siedepunkt unter 250° C haben,

zenden Modifikationsmitteln gehören beispielsweise Es ist schwierig, eine Erklärung für die Bildung

Verseifungsmitte! wie etwa Alkalihydroxide, so z. B. der in die Faseroberfläche eingesenkten konkaven

Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid 25 Vertiefungen beim Behandeln der vorbehandelten

sowie Schwefelsäure und chemische Reagenzien wie Acry!fasern mit dem organischen Mittel zu geben,

eine wässerige Lösung eines Hydroxylaminsalzes, bei- Es dürfte sich jedoch so verhalten, daß die konkaven

spielsweise Hydroxylaminsulfat und Hydroxylamin- Vertiefungen bei der Behandlung mit dem organi-

phosphat. sehen Mittel durch die Extraktion der nicht modifi-

Die Modifizierungsbehandlung wird so vorgenom- 30 zierten Innenschicht im Durchdringen der modifiziermen, daß sich der Bereich der modifizierten Außen- ten Außenschicht gebildet werden,
schicht auf 0,5 bis 40 Vo der Querschnittsfläche einer Diese konkaven Vertiefungen stellen Punkte geeinzelnen Acrylfaser beläuft. Im einzelnen können ringer Faserfestigkeit dar, welche bewirken, daß bei die Verfahrensbedingungen je nach der Art des ver- gewirkten Stoffen und Tuchgeweben aus den- erfinwendeten Modifikationsmittels, nach der Fasergröße 35 dungsgemäß hergestellten Acrylfasern die Pillen usw. unterschiedlich gewählt werden. leicht abfallen und somit dem Pilling vorgebeugt

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- wird.

fahrens kommen die folgenden bevorzugten organi- Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen der

sehen Mittel in Betracht: Veranschaulichung der Erfindung.

1. Amide: Dimethylformamid, Dimethylacetamid; *° Ausführungsbeispiel 1

2. Sulfone und Sulfoxidverbindungen: Dimethyl- Ein Copolymer aus 93 Gewichtsprozent Acrylsulfoxid, Dimethylsulfon; nitril und 7 Gewichtsprozent Vinylacetat wurde nach

3. Carbonate: Äthylencarbonat; ^dem üblichen Naßspinnverfahren ausgesponnen, wo-. _XT. ., . , . ., ,. 45 bei ein Kabel mit einem Einzelfadentiter von 3 den

4. Nitrile: Malonsäurenitnl, Adipinsäurenitnl, _{und einem} oesamttiter von 480000 den erhalten Acetonitril. wurde. Das Kabel wurde zu Stapelfasern verarbeitet.

Diese organischen Behandlungsmittel können ent- so daß ein Vorgarn anfiel. Ein Teil des Vorgarns

weder einzeln oder als Gemisch in Form einer 100%- wurde in einer Faserfixieranlage geschrumpft. Vierzig

igen Lösung oder einer verdünnten Lösung eingesetzt 5° Teile der ungeschrumpften Fasern und sechzig Teile

werden. Außerdem kann noch ein indhlerentcs visko- der geschrumpften Fasern wurden zu voluminösen

sitätserhöhendes Mittel wie beispielsweise Äthylen- Zweifachgarnen der metrischen Feinheitsnummer 36

glykol oder Glycerin hinzugegeben werden. kammgarnversponnen. Diese voluminösen Garne

Die Nachbehandlung unter Verwendung dieser wurden mit einer auf 90" C erwärmten 0,5°/oigen organischen Mittel kann nach einer der folgenden 55 wässerigen Lösung von Natriumhydroxid einer 30 Mi-Methoden erfolgen: nuten andauernden Vorbehandlung unterworfen, hier-

(A) Bei der Verfahrensweise des Eintauchens der auf mit einer auf 98° C erwärmten einprozentigen Fasern in das organische Mittel werden die vorbe- wässerigen Essigsäurelösung für die Zeitdauer von handelten Acrylfasern in eine Lösung des organischen 15 Minuten gebleicht und dann mit Wasser ausge-Mittels eingetaucht. Die Konzentration der Lösung *ⁿ waschen und getrocknet. Die Fasern waren in ist hierbei höher als 85%, die Bchandlungstemperatur Dimethylformamid bei 100° C unlöslich. Der unlösliegt zwischen 10 und 100° C, und die Behandlungs- lieh gemachte Anteil belief sich auf 7% der Gesamtdauer beträgt 2 Minuten bis 1 Stunde. Bei dieser Aus- querschnittsfläche der Faser.

führungsform der Nachbehandlung kann ein Ge- Die so behandelten Garne wurden jeweils in die

misch wie etwa Dimethylformamid-Äthylencarbonat 65 fünfzigfache Menge der in Tabelle A aufgeführten

oder Dimethylacetamid-Äthylencarbonat verwendet organischen Mittel eingetaucht, um konkave Vertie-

werden. fungen auszubilden, deren jeweilige Kennwerte eben-

(B) Bei der Verfahrensweise des Eintauchens der falls in Tabelle A zusammengestellt sind.

Tabelle A

Organisches Mittel	Konzen tration (°/o)	Temperatur (0C)	Eintauch- dauer (min)	Länge der Vertiefung (μ)	Maximale Tiefe (b) der Vertiefung (μ)	Zahl der Vertiefungen pro Zentimeter
(1) Dimethylformamid (2) Dimethylformamid/ Äthylencarbonat (3) Älhylencarbonat/Wasser (4) Dimethylacetamid (5) Acetonitril	98 50/50 90/10 98 98	25 25 28 25 50	20 20 20 20 20	5 bis 12 4 bis 10 3 bis 8 5 bis 12 2 bis 8	0,5 bis 2 0,5 bis 2 0,4 bis 2 0,5 bis 2 0,5 bis 2	16 10 8 16 7,2

Ausführungsbeispiel 2

Die nach der gleichen Methode wie im Ausführungsbeispiel 1 hergestellten voluminösen Garne wurden mit wässerigen Lösungen der in Tabelle B aufgeführten Modifikationsmittel vorbehandelt, um die Außenschicht der Fasern in Dimethylformamid von 100° C unlöslich zu machen. Das jeweilige Verhältnis des hierbei erfaßten Außenschichtbereichs zur Gesamtquerschnittsfläche der Fasern ist in Tabelle B ebenfalls angegeben.

Dann wurden die so behandelten Garne für die Zeitdauer von 20 Minuten in 1 OOprozentiges Dimethylformamid von 25° C eingetaucht, wodurch in den Fasern die konkaven Vertiefungen mit den in Tabelle B aufgeführten Merkmalen ausgebildet wurden.

Tabelle B Modifikationsmittel

Natriumhydroxid
Natriumhydroxid
Kalimmhydroxid
Natriumhydroxid
Schwefelsäure ..

Konzentration

(Vo)

1,5 0,5 3,0 1,5 60,0

Temperatur

Behandlungsdauer

(min)

30
30
30
30
15

Außen-

schicht-

anteil

15
7
13
14
18

Länge der Vertiefung

(μ)

3 bis 8
5 bis 12
3 bis 9
3 bis 10
1,0 bis 5

Maximale Tiefe (b) der Vertiefung

(μ)

Zahl der Vertiefungen

pro Zentimeter

0,5 bis 1,5
0,5 bis 2,0
0,5 bis 1,5
0,5 bis 1,5
0,3 bis 0,8

7,2
16
8
8
6,8

Ausführungsbeispiel 3

Die voluminösen Garne des Ausführungsbeispiels 1 wurden einer 30 Minuten andauernden Vorbehandlung mit einer auf 90° C erwärmten 2prozentigen wässerigen Lösung von Natriumhydroxid unterworfen, hierauf mit einer auf 98° C erwärmten einprozentigen wässerigen Essigsäurelösung für die Zeitdauer von 15 Minuten gebleicht und dann mit Wasser ausgewaschen und getrocknet Die Außenschicht der Fasern war in Dimethylformamid von 100° C unlöslich, und dieser unlöslich gemachte Anteil belief sich auf 21¹Vo der Gesarntquerschnittsfläche der Fasern.

Die so vorbehandelten voluminösen Garne wurden m eine auf 25° C gehaltene 30prozentige wässerige-Lösung von Dimethylfbnnaniid eingetaucht und dann in der Weise ausgedrückt, daß sich die Menge der an den Garnen anhaftenden Dimethylformamidlösung auf 70 Gewichtsprozent, bezogen auf das FaserfxockengewicbA, behef. Danach worden die Garne einer einstnndigea Wärmebehandhmg in einem auf 90° C gehaltenen Trockner unterworfen. Diese Garne -wurden gefärbt und einer ETweichangsbehandhing unterzogen, worauf sie anf einer 14G-CottonHiaschine zn einem PoOover verarbeitet wurden.

In der Oberfläche der Fasern waren längliche, keilförmige, konkave Vertiefungen gebildet worden. Die Länge der Hauptachse dieser konkaven Vertiefungen betrug 1,2 bis 7 μ, ihre Tiefe belief sich auf 0,4 bis 1 μ, und auf jeden Zentimeter entfielen 6 solcher Vertiefungen.

Der nach der Verfahrensweise dieses Ausführungsbeispiels hergestellte gewirkte Stoff hatte eine hervorragende Beständigkeit gegen Pilling und außerdem eine weiche Griffbeschaffenheit. Die hervorragenden Eigenschaften der Acrylfasern blieben bei diesem Stoff im vollen Umfang erhalten.

Ausführungsbeispiel 4

Acrylfasern mit einem Einzelfadentiter von 3 den wurden einer 30 Minuten andauernden Vorbehandlung mit einer auf 90⁰C erwärmten "prozenögen wässerigen Lösung von Natriumhydroxid unterworfen und hierauf für die Zeitdauer von 15 Minuten mit einer auf 98° C erwärmten 2prozentigen wässerigen Oxalsänrelösung gebleicht Die Außenschicht der so vorbehandelten Fasern war in Dimethylformamid von 100⁰C unlöslich, und diese Außenschicht hatte eine Stärke entsprechend 21% der Gesamlqnerschirittsfläche der Paser.

Diese Fasern wurden zn Zweifachgarnen der meirischen Feänbeitsnummer 36 versponnen, die dann for die Zeitdauer von S Mhraten bei 100° C dem gesättigten Dampf von Dimethylformamid ausgesetzt und hierauf mit Wasser ausgewaschen und getrock-

net wurden. Die so behandelten Garne wurden gefärbt, einer Erweichungsbehandlung unterworfen und dann zu einem gewirkten Stoff verarbeitet. In der Faseroberfläche dieses gewirkten Stoffes waren längliche, keilförmige, konkave Vertiefungen mit einer

Hauptachse in einer Länge von 1,3 bis 5 μ und einer Tiefe von 0,4 bis 0,8 μ ausgebildet. Die Zahl dieser Vertiefungen belief sich auf 8 pro Zentimeter.

Dieser gewirkte Stoff hatte eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Pillenbildung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. : 1 2

   nach Polyacrylnitrilfasern mit herabgesetzter Pilling-Patentanspruch: neigung nicht befriedigen können.

   _v Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

   Verfahren zur Herstellung von Polyacrylnitril- Verfahren zur Herstellung von Acrylfasern mit aus-

   tasern mit herabgesetzter Pillingneigung, da- 5 gezeichneter Beständigkeit gegen Pilling zu schaffen.

   Aßi,-^{gekennZeichnet}' ^{daß man die Diese} Aufgabe ^wird erfindungsgemäß dadurch ge-

   Außenschicht der Fasern mit einer wäßrigen Lö- löst, daß man die Außenschicht der Fasern mit einer sung eines Alkalihydroxids, der Schwefelsäure wäßrigen Lösung eines Alkalihydroxids, der Schwe- oder eines Hydroxylaminsalzes modifizierend be- feisäure oder eines Hydroxylaminsalzes modifizierend handelt und danach die Fasern mit einem orga- 10 behandelt und danach die Fasern mit einem organinischen Mittel behandelt, welches aus Amiden, sehen Mittel behandelt, welches aus Amiden, Carbo-Carbonaten, Sulfonen, Sulfoxidverbindungen oder naten, Sulfonen, Sulfoxidverbindungen oder Nitrilen Nitrilen oder deren Gemischen besteht. oder deren Gemischen besteht