DE2350632B2 - Verfahren zur herstellung selbstkraeuselnder polyacrylnitril-verbundfaeden mit verbesserten kraeuseleigenschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff) ein Verfahren zur Herstellung *5 von selbstkräuselnden Polyacrylnitril-Verbundfäden durch Seite-an-Seite-Verspinnen zweier verschiedener Acryliiitrilpolymerisate 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.

Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der FR-PS 20 87 562 bekannt.

In bezug auf die Gebrauchseigenschaften der aus den bekannten Verbundfasern hergestellten Textilartikel sind bisher jedoch noch immer Wünsche offengeblieben, wenn es darum geht, einen annähernd gleichwertigen Ersatz für die Wolle zu schaffen. Für einen Einsatz von Verbundfasern, z. B. auf dem Gebiet der Strickgarne und Wirkwaren, ist es notwendig, daß die Kräuselung der Rohfaser nicht von vornherein zu stark ist und möglichst erst in einem spaten Stadium der Textilverarbeitung voll entwickelt wird. Eine zu starke Faserkräu- seiung kann nämlich aufgrund erhöhter Faserhaftung 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 Acrylverbundfaser sollte daher in Textilform eine mittelstarke, dauerhafte und weiche Kräuselung aufweisen, wobei unter »weich« das Vermögen der eingebundenen Fasern (z. B. in Garn, Zwirn oder Masche), weitgehend elastisch und ohne Verfilzung deformierbar zu sein, verstandet werden soll.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Acrylnitrilverbundfasern zur Verfügung zu stellen, die die ⁶S obengenannten Bedingungen erfüllen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Verstreckung in einem Wasserbad durchgeführt wird, das 12 bis 30 Gewichtsprozent D^:methylformamid enthält.

Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich geworden, Verbundfasern aus Acrylnitrilpolymerisaten zu erspinnen, die verbesserte Kräuseleigenschaften aufweisen und sich daher zu Strickgarnen und Wirkwaren mit verbesserten Gebrauchseigenschaften verarbeiten lassea

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird wie folgt durchgeführt: Acrylverbundfäden mit einer Seite-anSeite-Anordnung der fadenbildenden Komponenten im Mengenverhältnis von 50 :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 betragea damit die Acrylfaser!) gute Festigkeitseigenschaften und Kräuselbelastbarkeit aufweisen. Vorzugsweise arbeitet man mit 3,0- bis 4,5facher Verstreckung. Anschließend werden die Fäden einer Feuchthitzebehandlung unter Spannung oder teilweisem Einschrumpfen unterworfen. 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 Dimethylformamid im Streckbad ist das wichtigste Merkmal des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Man reguliert die Konzentration und Einwirkungsdauer des Dimethylformemids 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, im Anschluß an die Verstreckung oder zwischen zwei Teilschritten der Verstreckung zur Vergleichmäßigung der Fadenkabel zusätzliche Wasserbäder zu durchlaufen, die dann 12 bis 20 Gewichtsprozent Dimethylformamid enthalten sollten. Durch Trocknung der feuchten, lösungsmittelhaltigen und gegebenenfalls avivierten Fasern oberhalb 100° C werden die flüchtigen Bestandteile weitgehend entfernt. Eine Entwicklung der Kräuselung kann dann durch Ausschrumpfen der Faser, vorteilhaft durch Dämpfung nach dem Schneiden der Fadenkabel auf die gewünschte Stapellänge, erreicht werden. Dabei wird die Kräuselung auch stabilisiert.

Für die Anwendung des Verfahrens eignen sich besonders solche Polyacrylnitril-Verbundfäden. 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 Acrylnitrilnomopolymer, Mischpolymeren und/oder Polymermischungen für das erfindungsgemäße Verfah-

ren in Frage, soweit die daraus erspinnbaren Fäden zu ausreichender Eigenkräuselung befähigt sind Beispiele für mit Acrylnitril mischpolymerisierbare Verbindungen sind Methylacrylat, Vinylacetat, Methacrylnitril, Acrylamid, Vinylchlorid, Styrol, N-Vmylpyrrolidon, N₁N-Dimethylaminoäthylmethacrylat, Methallylsulfonsäure u. a. Im Rahmen der Erfindung liegen auch Bikomponentenfasern, die spezielle Zusätze wie Mattierungsmittel, Spinnfarben, Stabilisatoren, Flammschutzmittel etc enthalten, sofern diese Stoffe keine nachteiligen Griffveränderungen hervorrufen.

Anders als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird üblicherweise bei der Nachbehandlung von Trockenspinngut aus wirtschaftlichen Gründen stets versucht, das Lösungsmittel während des Naßstreckpro- '5 zesses weitgehend auszuwaschen. Es ist daher neu, eine verminderte Auswaschung des Lösungsmittel 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 Fasern 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-Auswaschung einen rauheren, dichteren und weniger sprungfähigen grifflichen Eindruck machen. Der vorzügliche Gebrauchswert von Textilfaserartikeln der erfindungsgemäßen 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, getrocknet, zu einheitlichen Strickstücken verarbeitet, klimakonditioniert und dann der subjektiven Prüfung durch eine Gruppe von Personen unterworfen. Im folgenden verstehen sich Mengenangaben in Gewichtsprozent:

Vergleichsbeispiel zu 1
Die Polymerisate der Zusammensetzung

A) 93,4% Acrylnitril, 5,6% Methylacrylat,

1.0% Methacroylaminobenzol-benzoldisulfonimid
und

B) 89.3% Acrylnitril, 9,8% Vinylacetat,

0,9% Mcthacroylaminobenzol-benzoidiaulfonimid

55

60

wurden im Verhältnis 50/50 zu Seite-an-Seite-Verbundfäden mit einem Lösungsmittelgehalt von ca. 18% Dimethylformamid im Trockenspinnverfahren versponnen. Ein Fadenkabel der Gesamtstärke 88 g/m wurde in frischem Wasser von 98° C 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 110⁰C unter Normaldruck gedämpft. Der Restlösungsmittelgehalt betrug dann 1,5%, der verbleibende Kochschrumpf 2,4%. Dis Faser 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 8O⁰C 83 Kräuseibögen/cm.

Beispiel 1

Die obige Verfahrensweise wurde geändert, indem zwischen die Streckabschnitte eine weitere Passage eingeschoben wurde, wobei die Dimethylformamid-Gehalte in Vorstreckwanne, Zusatzwanne und Hauptstreckwanne in der Reihenfolge 24,1, 12,6 und 144% betrugen. Die Fasern erhielten nach dem Trocknen 3,9, nach dem Dämpfen 13% Dimethylformamid. Der Restkochschrumpf war 0,4%, die Kräuselungsentwicklung 7,0 Kräuseibögen/cm. Der Fasertiter betrug 5,0 dtex, die Reißfestigkeit 2,8 g/dtex und die Reißdehnung 440/0.

Aus Fasern des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels wurden über die Stufen Kammgarnausspinnung und Strangfärbung Strickstücke hergestellt Das Muster aus Beispiel 1 mit einem Rohgarnkochschrumpf 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-Verbundfäden mit einem restlichen Lösungsmittelgehali 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 verstreckt, dann in Wasser von 78⁰C mit einem Gehalt von maximal 5% Dimethylformamid gewaschen, nochmals in frischem Wasser von 98°C im Verhältnis 1 :2,5 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%. Schnittfasern aus dem mechanisch gekräuselten Kabel wurden bei Atmosphärendruck und einer Temperatur von 130⁰C gedämpft Sie hatten dann einen Restgehalt von 1,1% Dimethylformamid. Der restliche Kochschrumpf betrug 1,0%, der Fasertiter 6,0 dtex, die Reißfestigkeit 2,1 g/dtex und die Reißdehnung 43%. Die Faser entwickelte nach dem Abkochen und Trocknen bei 80° C 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 Nachverstreckung eine Badkonzentration von 16,6% Dimethylformamid ange-

wendet wurde. Die Fasern enthielten nach dem Trocknen 4,4%, nach dem Dämpfen 1,5% Dimethylformamid. Der restliche Kochschrumpf betrug 1,6%, der Fasertiter 5,5 dtex, die Reißfestigkeit 23 g/dtex, die Reißdehnung 41% und die Kräuselungsentwicklung 5,5 Kräuselbögen/cm.

Kammgarn aus den Fasern gemäß Beispiel 2 und dem Vergleichsbeispiel wurde einbadig im Strang gefärbt, wobei Garnschrümpfe von 4,0% für Beispiel 2 und 6,1 % für den Vergleich gemessen wurden. Von dem Gestrickten wurde Beispiel 2 als deutlich weicher, glänzender und sprungelastischer beurteilt

Vergleichsbeispiel zu 3
Aus den Polymerisaten der Zusammensetzung

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

F) 99,4% Acrylnitril, 0,6% Natriummethallylsulfonat

wurden im Verhältnis E/F = 52/48 Seite-an-Seite-Verbundfäden mit einem Lösungsmittelgehalt von ca. 16% Dimethylformamid im Trockenspinnverfahren ersponnen. Ein Fadenkabel der Ausgangsstärke 53 g/m wurde in kochendem Wasser mit einem Gehalt von maximal 6% Dimethylformamid im Verhältnis 1 :4,4 verstreckt, in Wasser von 8O⁰C in Gegenwart von maximal 3% Dimethylformamid gewaschen, aviviert, bei 130° C unter 10% Schrumpfung getrocknet, in einer Stauchkammer gekräuselt und auf ca. 120 mm Stappellänge geschnitten. Durch Dämpfen bei 106°C 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 8O⁰C entwickelte die Faser 113 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.

Der Restkochschrumpf war 0%, die Kräuselungsentwicklung 8,5 Kräuselbögen/cm, der Fasertiter 2,9 dtex, die Reißfestigkeit 2,7 g/dtex, die Reißdehnung 48%.

Der Rohgarnkochschrumpf von Beispiel 3 betrug 4,8%, 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.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   L Verfahren zur Herstellung von selbstkräuselnden Polyacrylnitril-Verbundfaden durch Seite-an- Seite-Verspinnen zweier verschiedener Acrylnitrilpolyrnerisate in Dimethylformamid-Lösung im Trokkenspinnverfahren, Versti ecken der noch lösungsmittelhaltigen Fäden in einem heißen Wasserbad auf mindestens das Dreifache der ursprünglichen Länge "> und Trocknung der verstrecken Fäden unter Spannung oder teilweisem Einschrumpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrekkung in einem Wasserbad durchgeführt wird, das 12 bis 30 Gewichtsprozent Dimethylformamid enthält '
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden nach der Verstreckung bzw. zwischen zwei Verstreckstufen durch heiße Wasserbäder geführt werden, die 12 bis 20 Gewichtsprozent Dimethylformamid eithalten.