DE2350632A1 - Verfahren zur herstellung selbstkraeuselnder polyacrylnitril-verbundfasern mit verbesserten kraeuseleigenschaften - Google Patents

Description

Bayer Aktiengesellschaft 2350632

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

509 Leverkusen. Bayerwerk

Ad /Ru

θ. ΟΚΤ. 1973

Verfahren zur Herstellung selbstkräuselnder Polyacrylnitril-Verbundfasern mit verbesserten Kräuseleigenschaften

Die.Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbstkräuselnden Polyaerylnitril-Verbundfasern mit verbesserten Kräuseleigensehaften unter bestimmten Verstreckungsbedingungen. . *

Auf dem Gebiet der Acrylnitrilpolymerisate sind zahlreiche Typen von Verbundfäden und -fasern bekannt₉ deren Fähigkeit zur Ausbildung von Kräuselbögen auf Unterschieden in der chemischen Zusammensetzung und physikalischen Beschaffenheit der fadenbildenden Komponenten beruht. Spinn- und Nachbehandlungsverfahren dieser Fäden und Fasern (im folgenden kurz Fasern genannt) sind dem Fachmann bekannt.

In bezug auf die Gebrauchseigenschaften der aus den bekannten Verbundfasern hergestellten Textilartikel sind bisher jedoch noch immer Wünsche offengeblieben_s wenn es darum geht, einen annähernd gleichwertigen Ersatz für die Wolle zu schaffen. Für einen Einsatz von Verbundfaserη, ζ. B. auf dem Gebiet der Strickgarne und Wirkwaren_s ist es notwendig, daß die Kräuselung der Rohfaser nieht von vornherein zu stark ist und möglichst erst In einem späten Stadium der Tesstilver-

arbeitung voll entwickelt wird. Ein© zu starke Faserkräuselung

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kann nämlich aufgrund erhöhter Paserhaftung beim Kardierprozeß oder durch Verzugsschwierigkeiten beim Spinnen zu einem ungleichmäßigen Warenausfall führen und ist besonders im Hinblick auf einen vorteilhaften ästhetischen und grifflichen Eindruck (Lüster, Weichheit, Bauschigkeit, Elastizität, Stand), der fertigen Acrylware nachteilig. Weiterhin ist der Zusammenhang zwischen einer zu starken Faserkräuselung und der Neigung zur Knötchenbildung oder zum Verfilzen im Fertigartikel allgemein bekannt.

Eine wirtschaftlich wertvolle Acry!verbundfaser sollte daher in Textilform eine mittelstarke, dauerhafte und weiche Kräuselung aufweisen, wobei unter "weich" das Vermögen der eingebundenen Fasern (z. Bl in Garn, Zwirn oder Masche), weitgehend elastisch und ohne Verfilzung deformierbar zu sein, verstanden werden soll.

Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich geworden, Verbundfasern aus Acrylnitrilpolymerisaten zu erspinnen, die diese Kräuselung aufgrund ihrer besonderen Herstellungsweise erhalten und sich daher zu Strickgarnen und Wirkwaren mit verbesserten Gebrauchseigenschaften verarbeiten lassen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von selbstkräuselnden Polyacrylnitril-Verbundfasern durch Seite-an-Seite-Verspinnen zweier verschiedener Acrylnitrilpolymerisate in Dimethylformamid-Lösung im Trockenspinnverfahren, Verstrecken der noch lösungsmittelhaltigen Fäden in einem heißen Wasserbad auf mindestens das Dreifache der ursprünglichen Länge und Trocknung der verstreckten Fäden unter Spannung oder teilweisem Einschrumpfen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verstreckung in einem Wasserbad, das 12 bis 30 Gewichtsprozent Dimethylformamid enthält, durchgeführt wird.

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Dna Verfahren gemSß der Erfindung wird wie folgt durchgeführt: Acry!verbundfaden mit einer Seite-an-Seite-Anordnung der fadenbildenden Komponenten im Mengenverhältnis von 50 : bis 35 : 65 (bzw. 65 : 35) werden nach einem Trockenspinnverfahren durch gemeinsames Verspinnen der Lösungen der Komponenten in Dimethylformamid mittels geeigneter Spinndüsen erzeugt» Die Spinnfäden werden in heißem Wasser auf ein Mehrfaches ihrer Ausgangslänge verstreckt, wobei die Konzentration an Dimethylformamid im Wasser bei mindestens 12 Gewichtsprozent liegen muß. Das Streckverhältnis soll mindestens 1 : 3 betragen, damit die Acrylfasern gute Festigkeitseigenschaften und Kräuselbelastbarkeit aufweisen. Vorzugsweise arbeitet man mit 3*0- bis ^,S^acher Verstreckung. Anschließend werden die Fäden einer Feuchthitzebehandlung unter Spannung oder teilweisem Einschrumpfen untereorfen. Zur Ausbildung der Eigenkräuselung können die Fasern dann eventuell nach einer zusätzlichen mechanischen Kräuselung in einer Stauchkammer - im spannungslosen Zustand mit Dampf oder Heißwasser behandelt und anschließend getrocknet werden.

Die Gegenwart von wesentlichen Mengen- Di met hy !formamid im Streckbad ist das wichtigste Merkmal des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens» Man reguliert die Konsentration und Einwirkungsdauer des Dimethy!formamide so, daß die Fäden vor der Trocknung einen gegenüber der normalen Nachbehandlung erhöhten Restgehalt an diesem Lösungsmittel besitzen. Zweckmäßigerweise bewegt man sich im Konzentrationsbereich zwischen 16 und 26 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Flüssigkeitsmenge. Bei Einhaltung dieser Bedingung ist es auch möglich_s im Anschluß an die Verstreckung oder zwischen zwei Teilschritten der Verstreckung zur Vergleichmäßigung der Fadenkabel zusätzliche

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Wasserbäder zu durchlaufen, die dann 12 bis 20 Gewichtsprozent Dimethylformamid enthalten sollten.Durch Trocknung der feuchten, lösungsmittelhaltigen und gegebenenfalls avivierten Pasern oberhalb 100^GC werden die flüchtigen Bestandteile weitgehend entfernt. Eine Entwicklung der Kräuselung kann dann durch Ausschrumpfen der Faser, vorteilhaft durch Dämpfung nach dem Einschneiden der Fadenkabel auf die gewünschte Stapellänge, erreicht werden. Dabei wird die vorliegende Kräuselung auch stabilisiert.

Für die Anwendung des Verfahrens eignen sich besonders solche Polyacrylnitril-Verbundfasern, deren Komponenten sich durch ihren Gehalt an einpolymerisiertem Carbonsäureester vom Acrylester- und Vinylestertyp unterscheiden. In jedem Falle sollten die Polymerisate mindestens 85 Gewichtsprozent an copolymerisiertem Acrylnitril enthalten. Man erhält dann Fasern mit ausgezeichneter Spleißfestigkeit und guter Anfärbbarkeit. Textilartikel aus diesen Fasern besitzen einen schönen Glanz.

Es kommen jedoch auch Kombinationen zwischen Acrylnitrilhomopolymer, Mischpolymeren und/oder Polymermischungen für das erfindungsgemäße Verfahren infrage, soweit die daraus erspinnbaren Fäden zu ausreichender Eigenkräuselung befähigt sind. Beispiele für mit Acrylnitril mischpolymerisierbare Verbindungen sind Methylacryl&t, Vinylacetat, Methacrylnitril, Acrylamid, Vinylchlorid, Styrol, N-Vinylpyrrolidon, Ν,Ν-Dimethylaminoäthylmethaerylat, Methallylsulfonsäure u. a. Im Rahmen der Erfindung liegen auch Bikomponentenfaserns die spezielle Zusätze wie Mattierungsmittel, Spinnfarben, Stabilisatoren, Flammschutzmittel etc. enthalten, sofern diese Stoffe keine nachteiligen Griff-Veränderungen hervorrufen.

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Anders als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird üblicherweise bei der Nachbehandlung von Trockenspinngut aus wirtschaftlichen Gründen stets versucht, das Lösungsmittel während des Naßstreckprozesses weitgehend auszuwaschen. Es ist daher neu, eine verminderte Auswaschung des Lösungsmittels anzustreben und die Entfernung der Restmengen an Lösungsmittel im verstreckten Kabel durch Trocknen bzw. Dämpfen zu bewirken, was bei geeigneter Wiedergewinnungstechnik sogar wirtschaftliche Vorteile bringt. Daß als Folge dieses Verfahrens die Kräuseleigenschaften und die Gebrauchsqualität von Acrylverbundfasern verbessert werden, war nicht vorauszusehen.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen.Verfahrens zeigt sich bei Faeern mittleren bis feinen Titers (ca. 7 bis 2 dtex) daran, daß die hieraus hergestellten Erzeugnisse ohne Zuhilfenahme von bauschfördernden Faserbeimischungen beim Färben weich, füllig und elastisch werden, während Artikel aus den gleichen Fasern mit der herkömmlichen Nachbehandlung der Dimethylformamid- Aus waschung einen rauheren, dichteren und weniger sprungfähigen griffliehen Eindruck machen. Der vorzügliche Gebrauchswert von Textilfaserartikeln der erfihdungsgemäßen Herkunft läßt sich durch milde Waschbehandlung immer wieder herstellen.

Beispiele

Die Merkmale des verbesserten grifflichen Wareneindrucks sind durch Prüfpersonen im Vergleich mit Ware üblicher Herstellungsart leicht festzustellen und qualitativ zu bewerten. In den Versuchsbeispielen wurden Rohgarne (Nm 16/4) zur vollen Entwicklung ihres Volumens und ihrer Oberflächenstruktur in einem Strangfärbeapparat gefärbt,

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getrocknet, zu einheitlichen Strickstücken verarbeitet, klimakonditioniert und dann der subjektiven Prüfung durch eine Gruppe von Personen unterworfen.

Im folgenden verstehen sich Mengenangaben in Gewichtsprozent:

Vergieichsbeispiel zu 1)

Die Polymerisate der Zusammensetzung

A) 93,¹I % Acrylnitril, 5,6 % Methylacrylat,

1,0 % Methacroylaminobenzol-benzoldisulfonimid und

B) 89,3 % Acrylnitril, 9,8 % Vinylacetat, 0,9 % Methacroylamindbenzol-benzoldisulfonimid

wurden im Verhältnis 50/50 zu Seite-an-Seite-Verbundfäden mit einem Lösungsmittelgehalt von ca. 18 % Dimethylformamid versponnen. Ein Fadenkabel der Gesamtstärke 88 g/m wurde in frischem Wasser von 98⁰C zweistufig im Gesamtverhältnis von 1 : 3,6 verstreckt, durch ein Präparationsbad geführt und bei 120⁰C unter Spannung getrocknet. Das Kabel wurde mechanisch gekräuselt, geschnitten und die Stapelfaser bei HO⁰C unter Normaldruck gedämpft. Der Restlösungsmittelgehalt betrug dann 1,5 %, der verbleibende Kochschrumpf 2,4 it..Die Paser hatte einen Titer von 4,8 dtex, eine Reißfestigkeit von 2,5 g/dtex und eine Reißdehnung von 50 %. Sie entwickelte nach Abkochen und Trocknung bei 80⁰C 8,9 Kräuselbögen/cm.

Beispiel 1)

Die obige Verfahrensweise wurde geändert, indem zwischen die Streckabschnitte eine weitere Passage eingeschoben wurde,

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wobei die Dimethylformamid-Gehalte in Vorstreckwanne, Zusatzwanne und Hauptstreckwanne in der Reihenfolge 24,1, 12,6 und 1*1,5 % betrugen. Die Pasern enthielten nach dem Trocknen 3,9, nach dem Dämpfen 1,3 # Dimethylformamid. Der Restkochschrumpf war 0,4 ί, die Kräuselungsentwicklung 7,0 Krause!bögen/cm. Der Fasertiter betrug 5,0 dtex, die Reißfestigkeit 2,8 g/dtex und die Reißdehnung 44 %.

Aus Fasern des Beispiels 1 und des Verglexchsbeispiels wurden über die Stufen Kammgarnausspinnung und Strangfärbung Strickstücke hergestellt. Das Muster aus Beispiel 1 mit einem Rphgarnkochschrumpf von 4,8 % hatte gegenüber dem Vergleichsmuster mit 8,5 % Garnkochschrumpf den offeneren, weicheren Griff und einen stärkeren Glanz.

Vergleichsbeispiel zu 2)

Aus gleichen Teilen der Polymerisate der Zusammensetzung

C) 93,5 % Acrylnitril, 5,5 % Methylacrylat, 1,0 % Methacroylaminobenzol-benzoldisulfonimid und

D) 89,5 % Acrylnitril, 9,5 % Methylacrylat, 1,0- % Methacroylaminobenzol-benzoldisulfonimid

wurden im Trockenspinnverfahren Seite-an-Seite-V@rbundfäden mit einem restlichen Lösungsmittelgehalt von ca. 16 % Dimethylformamid erzeugt und zu einem Fadenkabel der Gesamtstärke 203 g/m vereinigt. Das Kabel wurde in kochendem Wasser mit einem Gehalt von maximal 8 % Dimethylformamid im Verhältnis 1 : 1,2 verstreekt, dann in Wasser von 78⁰C mit einem Gehalt von maximal 5 % Dimethylformamid gewaschen, nochmals in frischem Wasser von 98⁰C im Verhältnis 1 : 2,5

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verstreckt, so daß die Gesamtverstreckung 1 : 3*0 betrug, mit Präparationsauftrag versehen und unter Spannung bei 130⁰C getrocknet. Sein Gehalt an Dimethylformamid betrug noch 2,0 J. Schnittfasern aus dem mechanisch gekräuselten Kabel wurden bei Atmosphärendruck und einer Temperatur von 130^oC gedämpft. Sie hatten dann einen Restgehalt von 1,1 % Dimethylformamid. Der restliche Kochschrumpf betrug 1,0 K, der Pasertiter 6,0 dtex, die Reißfestigkeit 2_S1 g/dtex und die Reißdehnung ¹O %· Die Faser entwickelte nach dem Abkochen und Trocknen bei 8O⁰C 6,9 Kräuselbögen/cm.

Beispiel 2)

Das Verfahren des vorhergehenden Beispiels wurde derart abgeändert, daß die Vorverstreckung des Fadenkabels in einem kochenden Bad mit einem Gehalt von 28,5 % Dimethylformamid durchgeführt wurde, das "Waschen" in Gegenwart von 18,0 % Dimethylformamid stattfand und bei der Nachvers treckung eine Badkonssentration von 1β,β % Dimethylformamid angewendet wurde. Die Pasern enthielten nach dem Trocknen H_tk %_t nach dem Dämpfen 1,5 % Dimethylformamid. Der restliche Kochschrumpf betrug 1_S6 %, der Fasertiter 5s5 dtex, die Reißfestigkeit 2,3 g/dtex, die Reißdehnung 41 % und die Kräuselungsentwicklung 5,5 Kräuselbögen/cm.

X&Miigarn aus den Fasern gemäß Beispiel 2 und dem Vergleichsbeispiel wurde einbadig im Strang gefärbt, wobei Garnschrümpfe von ¹J₉O % für Beispiel 2 und 6,1 % für den Vergleich gemessen wurden. Von dem Gestrickten wurde Beispiel 2 als deutlich weicher, glänzender und sprungelastischer beurteilt.

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Vergleichsbeispiel zu 3)

Aus den Polymerisaten der Zusammensetzung

E) 93,6 % Acrylnitril, 5,8 % Methylacrylat, 0,6 % Natriummethallylsulfonat

und

F) 99,4 % Acrylnitril,ß,6 % Natriummethallylsulfonat

wurden im Verhältnis E/F = 52/M8 Seite-an-Seite-Verbundfäden mit einem Lösungsmittelgehalt von ca. 16 % Dimethylformamid ersponnen. Ein Fadenkabel der Ausgangsstärke 53 g/m wurde in kochendem Wasser mit einem Gehalt von maximal 6 % Dimethylformamid im Verhältnis 1 : 4,4 verstreekt, in Wasser von 80°C in Gegenwart von maximal 3 % Dimethylformamid gewaschen, aviviert, bei 130°C unter 10 % Schrumpfung getrocknet, in einer Stauchkammer gekräuselt und auf ca. 120 mm Stapellänge geschnitten. Durch Dämpfen bei 106⁰C unter Normaldruck erhielt man Fasern mit einem Restgehalt von 0,4 % Dimethylformamid und einem Restkochschrumpf von 0,5 %. Der Fasertiter betrug 2,8 dtex, die Reißfestigkeit 2,7 g/dtex, die Reißdehnung 49 %> Nach Kochen und Trocknen bei 80°C entwickelte die Faser 11,8 Kräuselbögen pro cm.

Beispiel 3)

Mit dem Fadenkabel aus dem zugehörigen Vergleichsbeispiel . wurde die Verstreckung 1 : 4,4 in einem kochenden Wasserbad mit einem Gehalt von 14,6 % Dimethylformamid durchgeführt. Das Band wurde danach aviviert und in gleicher Art getrocknet, gekräuselt und geschnitten« Die Fasern enthielten nach dem Trocknen 2,5 %, nach dem Dämpfen 1,8 $ Dimethylformamid.

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Der Restkochschrumpf war O %, die Kräuselungsentwicklung 8,5 Kräuselbögen/cm, der Pasertiter 2,9 dtex, die Reißfestigkeit 2,7 g/dtex, die Reißdehnung 48 %.

Der Rohgarnkochschrumpf von Beispiel 3 betrug ¹1,8 %_a
derjenige des Vergleichsbeispiels 6,3 %· In gestrickter Form war das Muster aus Beispiel 3 weicher, glatter und etwas weniger voluminös als der mehr füllige, aber rauhere und stumpfere Artikel aus dem Vergleichsbeispiel.

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Claims (5)

1. Patentansprüche:

   '1. Verfahren zur Herstellung von selbstkräuselnden PoIyacrylnitril-Verbundfasern durch Seite-an-Seite-Verspinnen •zweier verschiedener Acrylnitrilpolymerisate in Dimethylformamid- Lösung im Trockenspinnverfahren, Verstrecken der noch lösungsmittelhaltigen Fäden in einem heißen Wasserbad auf mindestens das Dreifache der ursprünglichen Länge und Trocknung der verstreckten Fäden unter Spannung oder teilweisem Einschrumpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung in einem Wasserbad durchgeführt wird, das 12 bis 30 Gewichtsprozent Dimethylformamid enthält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet₉ daß die Verstreckung einstufig durchgeführt wird«
3. 3. Verfahren nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet_s daß die Verstreckung zweistufig erfolgt.
4. Ij. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Trockenspinngut nach einstufiger oder -zweistufiger Verstreckung bsw. wischen zwei Streekschritten durch heiße Wasserbäder geführt wird,, die 12 bis 20 Gewichtsprozent Dimethylformamid enthalten.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ¹I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Acrylnitrilpolymerisate ' sich durch ihren Gehalt an einpolymerisiertem Carbonsäure" ester vom Acrylester~ und Vinylestertyp unterscheiden.

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