DE2554124B2

DE2554124B2 - Hydrophile fasern und faeden aus synthetischen polymeren

Info

Publication number: DE2554124B2
Application number: DE19752554124
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr 4047 Dormagen Jungverdorben Hermann-Josef 4048 Greven broich Herbertz Toni Nogaj Alfred Dr Kleinschmidt Peter Dr 4047 Dormagen Reinehr
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-12-02
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1978-01-19
Also published as: GR61171B; PT65885A; DK540076A; IT1064330B; FR2333877B1; CA1097864A; GB1532668A; IE44104L; PT65885B; BE848903A; US4336214A; DE2554124C3; ES453845A1; NL7613386A; IE44104B1; FR2333877A1; BR7608056A; ATA884376A; JPS5760445B2; LU76297A1

Description

Die Erfindung betrifft hydrophiie Fasern und Fäden J5 aus synthetischen Polymeren Towie cn Verfahren zu ihrer Herstellung.

Für eine Reihe von Einsatzzwecfcs so z. B. für Bettwäsche oder Unterwäsche, ist ec wünschenswert Textilien aus Chemiefasern zur Verfügung zu haben, die in ihrem Verhalten gegenüber Feuchtigkeit Eigenschaften ähnlich den Naturfasern wie Baumwolle, aufweisen. Es hat daher bisher nicht an Versuchen gefehlt die in dieser Hinsicht unbefriedigenden Eigenschaften der Chemiefasern zu verbessern.

So wurden beispielsweise natürliche Fasern hoher Hydrophilie mit synthetischen Fasern vermischt Es ist ferner bekannt z. B. Polyacrylnitril mit einem zweiten Acrylnitrilpolymerisat zu mischen, das 30—80 Gew.-% eines Polyäthylenoxidmethacrylats enthält und die Mischungen zu verspinnen (DT-PS 16 45 532). Derartige Acrylfasern, welche äthoxylierte Acrylsäurederivate mit chemisch gebundenem Polyäthylenoxid enthalten, sind schon längere Zeit wegen ihres antistatischen Effektes bekannt ohne jedoch eine besonders hohe Feuchteaufnähme zu besitzen. Man hat weiter versucht durch Copolymerisation bestimmter Monomerer die Hydrophilie zu verbessern. Gemäß der japanischen Patentanmeldung 2782/70 werden dazu Monomere mit einer hydrophilen Gruppe, z. B. Acrylsäurederivate, einpo-Iymerisiert und anschließend hydrolisiert In der DT-OS 20 61 213 wird ein speziell substituiertes Acrylamid als Comonomer vorgeschlagen.

Man hat ferner versucht, die Hydrophilie durch Vernetzung zu verbessern. Die DT-AS 23 03 893 beschreibt die Sc'/iwefelsäure-Hydroiyse von naßgesponnenen gequollenen Acrylfasern, welche die N-methylolverbindung eines ungesättigten Amides einpolymeris^: enthalten. Ebenfalls durch Vernetzung werden Fasern mit verbesserter Feuchteaufnahme gemäß US-PS 37 33 386 durch Behandlung der Fasern mit Aldehydverbindungen und Säure erhalten.

Trotz der Vielzahl und der Verschiedenartigkeit der eingeschlagenen Wege ist es jedoch bisher nicht gelungen, synthetische Fasern mit einer Hydrophilie herzustellen, die auch nur näherungsweise die guten Eigenschaften der Baumwolle erreicht Baumwolle hat eine Feuchtigkeitsaufnahme von ca. 7% bei 65% relativer Feuchtigkeit und 21⁰C und ein Wasserrückhaltevermögen von ca. 45%.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, solche Fasern und Fäden und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfugung zu stellen, die bezüglich ihrer Feuchtigkeitsaufnahme und ihres Wasserrückhaltevern;ögens gegenüber den bisher bekannten Synthesefase, η verbessert sind.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man diese gewünschte Verbesserung dann erzielt wenn man in einem Trockenspinnprozeß zum Lösungsmittel für das Polymere eine Flüssigkeit die bestimoue Eigenschaften aufweist zufügt Die Erfindung betrifft daher hydrophile, Kern-Mantel-Struktur aufweisende Fäden oder Fasern aus fadenbildenden synthetischen Polymeren, ausgenommen Polyvinylalkoholfasern oder -fäden, mit einer Feuchteaufnahme von mindestens 2% bei i5% rehtiver Feuchtigkeit und 21^CC und einem Wasserrückhalt,, vermögen von mindestens 10%.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Fäden oder Fasern der oben beschriebenen Art nach einem Trockenspinnprozeß, das dadurch gekennzeichnet ist daß man dem Spinniösungsmittel 5—50 Gew.-%, bezogen auf Lösungsmittel und Feststoff, einer Flüssigkeit zusetzt die

a) einen höheren Siedepunkt hat als das verwendete Spinniösungsmittel,

b) mit dem Spinnlösungsmittel und mit Wasser gut mischbar ist

c) für das zu verspinnende Polymere ein Nicht-Lösungsmittel darstellt

Die verwendeten Polymeren zur Herstellung der Fäden und Fasern sind vorzugsweise Acryimtrilpolymerisate, von denen solche bevorzugt sind, die zu mindestens 50 Gew.-% aus Acrylnitrileinheiten bestehen.

Bei der Verwendung von Acrylnitrilpolymerisaten kann die Hydrophilie der Fasern noch dadurch gesteigert werden, daß man Copolymerisate einsetz, weiche Comonomere mit hydrophilen Amino-, Sulfo-, Hydroxyl-N-methyloI- oder Carboxylgruppen enthalten. Besonders geeignete Verbindungen sind beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Methallylsulfonsäure, Äryiarnide und die N-Methylolverbindungen eines ungesättigten Säureamides, wie z. B. N-Methylolacrylamid und N-Methylolmethacrylamid. Auch Gemische von Polymeren können verwendet werden.

Als Spinniösungsmittel kommen die zum Trockenspinnen bekannten Lösungsmittel in Frage, z. B. Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid. N-Methylpyrrolidon. vorzugsweise aber Dimethylformamid.

Die dem Spinniösungsmittel zuzusetzende Flüssigkeit muß folgende Bedingungen erfüllen: Ihr Siedepunkt muß höher sein, vorzugsweise um 50⁰C oder mehr als der des Lösungsmittels; sie muß sowohl mit dem Lösungsmittel als auch mit Wasser mischbar sein, vorzugsweise in jedem Verhältnis mischbar und sie muß für das verwendete Polymere in praktischem Sinne ein

Nichilosungsmiuel sein, d. h„ daß sich das Polymere nur in sehr geringem Umfang in dieser Flüssigkeit löst

Solche Flüssigkeiten sind z. B. die ein- und mehrfach substituierten Alkyläther und -ester mehrwertiger Alkohole, wie beispielsweise Diäthylenglykolmono- s oder -dimethyl, -äthyl und -butyläther, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tripropylenglykol, Triäthylenglykoldiacetat, Tetraäthylenglykol, Tetraäthylenglykoldimethyläther, Giykolätheracetaie. wie z. B. Butylglykolacetat Ferner sind hochsiedende Alkohole, wie ζ. Β. ίο 2-Äthyicydohexanoi, Ester oder Ketone, oder auch Gemische, z. B. a^-<s Äthylenglykolacetaten geeignet.

Vorzugsweise wird Glyzerin verwendet

Natürlich kann man neben einer einzelnen Flüssigkeit auch Flössigkeitsgen.ische verwenden. W-rhtig ist nur, daß die eingesetzten Flüssigkeiten gut wasserlöslich sind, damit sie im Zuge der Nachbehandlung d·. F-sern wieder entfernt werden können.

Weiterhin ist es vorteilhaft Flüssigkeit.. ;·-■ verwenden, die mit dem eingesetzten Spinniosv~<:--:.itel keine azeotropen Gemische bilden, so d·.' nan sie wie im Falle von DMF-Glyzerin oder n[_rtt--uiäthylenglykolmischungen nahezu vollständig ^!: -chfraktionierte Destillation zurückgewinnen kann.

Diese Flüssigkeiten werden dem Spinniösungsmitte! in Mengen von 5—50, vorzugsweise 10—20 Ge ■?.-%, bezogen auf Lösungsmittel und Feststoff, zugesetzt. Der obere Grenzgehalt an zumischbarer Flüssigkeit wird in der Praxis durch die Spinnbarkeit der Polymeriösung bestimmt Je höher der Gewichtsanteil an zugesetzter Flüssigkeit zum Spinniösungsmitte! ist desto stärker wird die Porosität im Faserkern und um so höher die Hydrophilie von Fäden, die aus derartigen Spinnlösungsgemischen hergestellt werden.

Im Falle von Glyzerin lassen sich bis zu ca. 16 Gew.-% zu einer 17gewichtsprozentigen Polyacrylnitrillösung in DMF zumischen. Um eine gute Durchmischung der Spinnlösung zu erreichen, mischt man zweckmäßigerweise erst das Spinnlösungsmittel, z. B. DMF. mit der höher siedenden Flüssigkeit und versetzt erst dann die gut verrührte Lösung mit dem polymeren Pulver, da bei direkter Zugabe von Glyzerin zu PolyacrylnitriHösungen in DMF A^sfällungen beobachtet werden.

Um nach dem Verfahren gemäß der Erfindung Fasern möglichst hoher Hydropliilie zu erhalten, wählt man die Spinnbehandlung so, daß möglichst wenig der zugemischten Flüssigkeit während des Trockenspinnprozes-ScS fin Spinnäuiächt VcTuäifipfi bzw. uliTch uäS verdampfende Spinnlösungsmittel mitgerissen wird. Möglichst nied.ige Spinnschachttemper&turen. die nur knapp oberhalb des Siedepiink ;s des zu verdampfenden Spinnlösungsmittels liegen, kurze Spinnschächte und hohe Spinnabzüge und somit kurze Verweilzeiten im Spinnschacht, haben sie!, als äuSerst vorteilhaft erwiesen. Die Spinnschachtiemperatur soll aus diesen Gründen maxknal 8O⁰C, vorzugsweise 5—30°C. über der Siedetemperatur des verwendeten Spinnlösungsmitt*ls liegen.

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l^ui lh inest iTtauiiatittic isrciist uci vrc3crttm.tic r-ifitcii

(in der R«*<;el 90%) der zugemischten Flüssigkeit im Spinnbano bzw. in den Fäden. Er wird erst im Zuge der Nachbehandlung durch Auswaschen entfernt.

Die Hydrophilie der so hergestellten Fasern, weiche eine Kern-Mantel-Struktur aufweisen, läßt sich ferner durch die Art und Weise der Nachbehandlung beeinflussen.

Werden z. B. Acrylfasern aus einem DMF-GIyzeringemisch nach dem erfindungsgemäßen Spinnprozeß in Dampf oder Wasser ve.-streckt und dann erst gewaschen, getrocknet und fertig nachbehandelt so wird auch die ursprüngliche kompakte Mantelfläche der Fasern oder Fäden durch ausdiffundierendes Giyzerin stark mikroporös, wodurch man Acrylfasern mit besonders hoher Hydrophilie e:hält

Beim Verspinnen von ACN-Polymerisaten aus DMF-Glyzerinmischungen mit 17 Gew.-% Polyacrylnitrilfeststoffkonzentration und 15,7 Gew.-°/o Glyzerinanteil konnten durch entsprechende Nachbehandlung der gesponnenen Fäden nach dem aufgezeigten Verfahren erstmals Acrylfasem mit über 30% Wasserrückhalievermögen und über 5% Feuchtigkeitsaufnahme hergestellt und somit die Hydrophilität der BaumwoEle nahezu erreicht werden.

Werden die Kern-Mantel-Fasern jedoch zuerst gewaschen und dann verstreckt so bleibt die kompakte Mantelstruktur erhalten, weil das Glyzerin vor dem Verstrecke, ausgewaschen und die durch ausdifnmdierendes Glyzerin entstehenden Hohlräume durch den Streckprozeß wieder geschlossen werden. Man erhält Acrylfasern mit einer dichten Mantelfläche and dementsprechend geringerer Hydrophilie (vgL Beispiel 2)-

Der Waschprczeß der Kern-Mantel-Fasern kann bei Temperaturen bis zu 100⁰C durchgeführt werden. Die Verweilszeit sol! mindestens IO Sekunden betragen, um die zugesetzte Flüssigkeit gut auszuwaschen.

Bei dem Waschprozeß hat es sich ferner als zweckmäßig erwiesen, die Faserbänder oder Fäden nur unter schwacher Spannung bzw. bei geringer Schrumpfzulassung zu halten, um die Entfernung der zugesetzten Flüssigkeit zu maximieren.

Die weitere Nachbehandlung der Faserbänder oder Fäden kann nach den in der Technik üblichen Nachbehandtungsschritten: Präparieren — Kräuseln — Trocknen — Schneiden — vorgenommen werden, wobei die Trocknungsbedingungen der Faser einen weiteren Einfluß auf die Hydrophilität ausüben.

Möglichst milde Trocknungsbedingtingen von maximal 160°C. vorzugsweise lIO-i40°C end kurze Verweilzeiten von maximal 2—3 Minuten ins Trockner führen zu Kern-Mantel-Fasern mit sehr hoher Hydrophili' -t

Eine Steigerung der Feuchtigkeitsaufnahme und des Wassenückhaltevermögens der erfiudungsgemäßen Kern-Mantel-Fasern gegenüber dem Verfahren Wa-

Seilen — Sifcfikcn iäui isrfi auch -Jaiiu cTicJchsn, wcuii

man die Fasern oder Fäden, die nur noch seht gzncge Anteile an Spuinlcsungsmiucl nach Verlassen des Schachtes besitzen, unmittelbar verstreckt aviviert. trocknet und auf bekannte Weise zu Fasern fertig nachbehandelt (vgL Beispiel 3).

Wie beresis angsdsuist. ssesen öse erfindungsgenUl· ßen Fäden und Fasern eine Kern-Mamel-Stmktur aut. Bei diesen Kern-Mantel-Strukturen ist der Kern mikroporös wobei der durchschnittliche Porendurchmesser maximal 11? beträgt Im allgemeinen hegt er

/.WLM-uei!

ifi CiCi

Querschnitt durch die Faser beträgt im allgemeinen ca. 70% der Oesamujuerschnittsfläche.

Der Manie! kan·.. je nach Wahl der Nachbehandlungsbedingungen, kompakt oder ebenfalls mikroporös sein.

Während die Querschnittsform üblicher trockengesponnener Fäden und Fasern die bekannte Kz'Meii- oder Knochenform ist weisen die erfindungsgemäßen Fäden und Fasern überwiegend andere Querschnittsformen

auf. So finden sich unregelmäßige, Irilobalc, pilzförmigc, runde und bohneniörmige Strukturen teils nebeneinander. Welche Qucschnillsform jeweils überwiegt, hängt von den gewählten Spimibedingungen ebenso ab, wie von der Menge der dem Spirinlösungsmittel zugesetzten Flüssigkeit, wobei die letztgenannte Maßnahme den stärkeren Einfluß ausübt.

Die erfindungsgemäßen Fäden und Fasern zeigen neben der beschriebenen Hydrophilic gute Fasereigenschaften, wie höh? Reißfestigkeit, Reißdehnung und gute Anfärbbarkeit

Ein weiterer sehr großer Vorteil der erfindungsgemäßer fasern hinsichtlich des Tragekomforts ergibt sich aus ihrer Kern-Mantel-Struktur. Während natürliche Fasern wie etwa Baumwolle bei starker Wasseraufnahme sich durch und durch naß anfühlen, ist dies bei den erfindungsgemäßen Fasern nicht der Fall. Es wird angenommen, daß dies darauf zurückzuführen ist. daß das aufgenommene Wasser in den mikroporösen Kern diffundiert Hierdurch fohlen sich die Fasern nach außen hin nicht naß an. was mit einem trockenen behaglichen Tragegefuhl verbunden ist

Wenn auch im vorstehenden vorwiegend Acrylfasern und deren Herstellung beschrieben sind, so ist dadurch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt Ebenso lassen sich lineare, aromatische Polyamide wie beispielsweise das Polyamid aus m-Phenylendiamin und Isophthalylchlorid oder solche, die gegebenenfalls noch heterocyclische Ringsysteme, wie z. B. Polybenzimidazole — Oxazole — Thiazole usw. aufweisen und die nach einem Trockenspinnverfahren herstellbar sind, erfindungsgemäß einsetzen.

Weitere geeignete Verbindungen sind Polymere mit Schmelzpunkten über 300°C, die im allgemeinen nicht mehr aus der Schmelze verspinnbar sind und nach einem Lösungsspinnverfahren, ζ. Β durch Trockenspinnen erzeugt werdea

Das Wasserrückhaltevermögen von Fasern ist eine wichtige bekleidungs-physikalische Meßgröße Ein hohes Wasserrückhaltevermögen bewirkt daß hautnah getragene Textilien bei vermehrter Schweißbildung die Haut relativ trocken halten können und somit den Tragekomfort verbessern

Bestimmung des Wasserrückhaltevermögens (WR)

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Das Wasserrückhaltevermögen wird in Anlehnung an die DIN-Vorschrift 53 8f4 (vgL Melliand. Textilberichte. 4.1973. Seite 350) bestimmt

Die Faserproben werden 2 Stunden in Wasser getaucht das 0.1 Gew.-% Netzmittel enthält Danach werden die Fasern 10 Minuten zentrifugiert mit einer Beschleunigung von 10 000 m/sec^z und die Wassermenge gravimetrisch ermittelt, die in und zwischen den Fasern zurückgehalten wird. Zur Bestimmung des Trockengewichtes werden die Fasern bis zur Feuchtekonstanz bei 105⁰C getrocknet Das Wasserrückhaltevermögen (WR) in Gewichtsprozent ist:

WR =

«o-

.₁₀₀.

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Gewicht des feuchten Fasergutes, Gewicht des trockenen Fasergutes.

Bestimmung des Feuchteaufnahmevermögens (FA)

Es wird die auf Trockengewicht bezogene Feuchteaufnahme der Faser gravimetrisch bestimmt Hierfür werden die Proben 24 Stunden einem Klima von 21⁰C

65 und 65% relativer Loftfcuchtc aufgesetzt Zur Ermittlung des Trockengewichtes werden die Proben bei 105°C bis zur Gcwichtskonslan/ getrocknet Die Fcuchlcaufnahmc (FA) in Gewichtsprozent ist:

FA =ä ^W/ ~~ ^m" ' 100 m,,

nt/ = Gewichtsfeuchte der Faser bei 2I"C und 65%

rel. Feuchte, mir - Trockengewicht der Fasen

Die Zeichnungen stellen dar

Bild 1 Lichtmikroskopische Querschnittszufnahmc von Spinnband nach Beispiel I (Vergrößerung 32Ofach).

Bild 2 Lichtmikroskopische Längsschnittaufnahme von Fasern nach Beispiel 1 (Vergrößerung 320fach).

Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Teil- und Prozentangaben beziehen sich, wenn nicht anders vermerkt, auf das Gewicht

Beispiel 1

195 kg DMF werden mit 43 kg Glyzerin in einem Kessel unter Rühren vermischt Anschließend werden 5,1 kg eines Acrylnitrücopolymerisaies aus 93.6% Acrylnitril. 5,7% Acrylsäuremelhylester und 0.7% Natriummethallylsulfonal unter Rühren zudosiert. 1 Stunde lang bei 80⁰C gerührt filtriert und die fertige Spinnlösung >q einem Spinnschacht nach Arbeitsweisen, die <i der Technik bekannt sind, aus einer 180-Lochdüse trockenversponnen.

Die Schachttemperatur beträgt itVC Die Viskosität der Spinnlösung, welche eine Feslstoffkonzentration von 17% aufweist und die einen Glyzeringehalt von 15.7 Gew.-%. bezogen auf DMF-i-Polyacrylnitrilpuiver. besitzt, beträgt 85 Kugelfallsekunden. Zur Viskositätsbestimmung mit der Kugelfallmethode vergleiche: K. Jost. Rheologica Ada. Band I. Nr. 2-3(1958). Seite 303. Das Spinngut vom Titer 1700 dlex wird auf Spulen gesammelt und zu einem Band vom Gesamtster 102 000 dt ex gefacht Nach Verlassen des Spinnschachtes sind noch t s .t Gew -% Glyzerin im Spinnband.

Der Glyzfringihait im Spinnband wurde durch gaschrcmatographische Analyse bestimmt Das Fascrkabei wird anschließend in kochendem V/asser 1 :3.friach verstreckt, in siedendem Wasser unter geringer Spannung 3 Minuten lang gewaschen und mit antistatischer Präparation versehen. Dann wird in einem Siebtrommeltrockner unter Zulassung von 20% Schrumpf bei maxima! 130° C getrocknet und zu Fasern von 60 mm Stapellänge eingeschnitten.

Die Einzelfasern vom Endtiter 33dtex haben ;in Feuchteaufnahmevermögen von 52% und ein Wasserrückhaltevermögen von 323%. Reißfestigkeit = 2,6 p/ dtex; Reißdehnung 41 %.

Die Fasern besitzen nach Verlassen des Spinnschachtes, wie die lichtmikroskopische Aufnahme der Querschnitte in B i 1 d 1 in 320facher Vergrößerung zeigt, eine ausgesprochene Kern-Mantel-Struktur bei unregelmäßigen, meist trilobalen Querschnittsformen.

Die Saumbreite der Mantelfläche beträgt ca. 4 μητ. !Durch quantitative Analyse mit dem Bildanalysengerät »Oassimat« der Firma Leitz wurden über 100 Faserquerschnitte zur Bestimmung der Kern- bzw. Mantelfläche der Fasern ausgewertet Danach entfallen im Durchschnitt 32% der Querschnutsffäiche auf die Saumbreite des Mantels.

Bild2 zeigt die lichtmikroskopischc Längsschniltaufnahmc von drei Fäden in 320facher Vergrößerung. Auch hier erkennt man deutlich die Kern-Mantel-Struklur mit kompaktcrem Mantel und feinporigem Kern.

Ocr Anteil an Rest lösungsmittel in der Faser 'liegt unter 0,2 Gcw.-°/o und der Anteil an verbliebenem Glyzerin bei 0,6 Gtw.-%. Die Fasern lassen sich mit einem blauen Farbstoff der Formel

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tkf und durchgreifend anfärben. Die Extinktion beträgt 139 für 100 mg Faser pro 100 ml DMF (570 πιμ, 1 cm Küvette).

Aus den Fasern vom Endtiter 33 dtex wurden Garne m Nm 36/1 gesponnen und zu Strickstücken verarbeitet An den Strickstücken, die rohweiß und blau gefärbt vorlagen, wurden 5,1% Feuchtigkeitsaufnahme und ein Wasserrückhaltevermögen von 343% gemessen.

Beispiel 2

Ein Acrylnitrilcopolymerisat von analoger chemischer Zusammensetzung, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde unter den gleichen Bedingungen in einem DMF-GIyzeringemisch gelöst filtriert und versponnen. Das Spinngut wurde auf Spulen gesammelt und zu einem Band vom Gesamttiter 102 000 dtex gefacht

Anschließend wurde das Material in siedendem Wasser unter geringer Spannung 3 Minuten lang gewaschen, dann 1 :3,6facn verstreckt mit antistatischer Präparation versehen und wie in Beispiel 1 beschrieben fertig nachbehandelt

Die Fasern vom Einzelliter 33 dtex haben eine Feuchteaufnahme von 2J0%. Das Wasserrückhaltevermögfcn beträgt 11,4%. Die Fasern besitzen wieder eine ausgesprochene Kern-Mantel-Struktur bei unregelmä-Bigem, meist trilobalem Querschnitt

Im Gegensatz zu den Fasern nach Beispiel 1 ist die Mantelfläche kompakter und nicht mit Hohlräumen durchsetzt Dies erklärt die relativ geringere Hydrophi lic der Fasern im Vergleich zu Beispiel i. Infolge des abgewandeilen Nachbehandlungsverfahrens werden durch den Streckprozeß nach dem Waschvorgang die durch Entfernung des Glyzerins beim Waschen entstandenen Hohlräume teilweise wieder geschlossen.

50 Beispiel 3

Ein Acrylnitrilcopolymerisat von analoger chemischer Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde unter den gleichen Bedingungen aus einem DMF-GIyzeringcmisch !«»ckcnvcrsponnen. Das Faserband vom Titcr }S 102 000dlex wurde anschließend ohne Waschprozeß direkt I : 16fach in kochendem Wasser vcrslrcckt präpariert, gekräuselt bei 120°Cin einem Siebtrommeltrockner unter Zulassung von 20% Schrumpf getrocknet und anschließend zu Stapelfasern geschnitten.

Die Fasern vom Endtiter 33 dtex zeigten eine Feuchtigkeitsaufnahme von 25% und ein Wasserrückhahevermögen von 24,5%. Faserquerschnitt: Kern-Mantel-Struktur mit trilobaler Form.

Beispiel 4

10,0 kg DMF werden mit 2,15 kg Glyzerin in einem Kessel unter Rühren vermischt Anschließend werden

65 2,85 kg eines Acrylnitrilcopolymerisates aus 91,1% Acrylnitril, 53% Acrylsäuremcthylester und 3,4% Natriummcthallylsulfonat unter Rühren zudosiert. I Stunde lang bei 80°C gerührt, filtriert und die fertige Spinnlösung wie in Beispiel 1 beschrieben versponnen.

Die Viskosität der Spinnlösung, die eine Feststoffkonzentration von 19 Gew.-% und einen Glyzeringehall von 143Gcw.-%,bezogen auf DMFund PAN-Feststoff, aufweist, beträgt 78 Kugelfallsekunden.

Das Spinngut vom Tiler 1710 dtex wurde zu einem Faserkabel gefacht und wie in Beispiel 1 beschrieben nachbchandeft Die Einzelfascrn Vom Endtiter 33 dtex haben ein Feuchteaufnahmevermögen von 5,8% und ein Wasserriickhaltei ermögen von 353%.

Die Fasern besitzen wieder einen unregelmäßigen bis trilobalen Querschnitt und zeigen eine ausgeprägte Kcrn-Mantel-Struktur. Die gegenüber Bsispiel 1 erhöhte Hydrophilie erklärt sich aus der vermehrten Anwesenheit von sauren Gruppen im Copolymerisat

Beispiel 5

10,4 kg DMF werden mit 2,15 kg Glyzerin in einem Kessel unter Rühren vermischt Anschließend werden 2JB5 kg eines Acrylnitrilcopolymerisates aus 90% Acrylnitril, 5% Acrylamid und 5% N-Mcthoxymethylacrylamid unter Rühren zudosiert, 1 Stunde lang bei 80° C gerührt, filtriert und die fertige Spinnlösung wie in Beispiel 1 beschrieben versponnen.

Die Viskosität der Spinnlösung, die einen Feststoffgehalt von 15 Gew.-% bei einem Gfyzeringehalt von 14,5 Gew.-%, bezogen auf DMF und PAN-Feststoff. aufweist, beträgt 69 Kugelfallsekunden.

Das Spinngut vom Titer 1700 dtex wurde wieder zu einem Kabel gefacht und wie in Beispiel 1 dargelegt, nachbehandelt

Die Einzelfasern vom Endtiter 32 dtex haben ein Feuchteaufnahmevermögen von 53% und ein Wasserrückhaltevermögen von 34^%.

Die Fasern besitzen wieder einen unregelmäßigen, meist trilobalen Querschnitt mit ausgeprägter Kern-Mantel-Slruktur. Die gesteigerte Hydrophilität gegenüber Beispiel 1 erklärt sich aus der Anwesenheit der hydrophilen Amino- und N-Methoxymethylacrylamidgruppen im Copolymerisat.

Beispiel 6

16.1 kg DMF werden mit 3.4 kg Glyzerin in einem Kessel unter Rühren vermischt Anschließend werden 2,0 kg eines Acrylnitrilcopolymerisates aus 91.1% Acrylnitril. 55°/o Acrylsäuremethylesier und 3.4% Natriummcthallykulfonal sowie 2.0 kg eines Acrylnilril copolymerisatcs aus 90% Acrylnitril. 5% Acrylamid und 5% N-Melhoxymcihylacrylamid unter Rühren zudo siert

Dann wird 1 Stunde bei 80 C gerührt fillricrl und die fertige Spinnlösung wie in Beispiel I angegeben versponnen und das Spinngui anschließend nachbehandelt Der Glyzeringehalt bezogen auf die DMF-PAN-Mischung, beträgt 14.5Gew.-%.

Die Viskosität der Spinnlösung, die einen Feststoffgehalt von 17 Gew.-% aufweist lag bei 68 Kugelfallsekunden.

Die Einzelfasern vom Endliter 33 dtex haben eine Feuchteaufnahme von 5J⁰Ai und ein Wasserrückhaltevermögen von 31 %.

Die Fasem besitzen wieder eine ausgeprägte Kem-Mantel-Strukturmit meist trilobalem Querschnitt

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Beis \:\ 7

8,6 kg DMF werden mit 2,17 kg Glyzerin in einem Kessel unter Rühren vermischt Anschließend werden 4,2 kg eines Acrylnitrilcopolymerisates aus 59% Acrylnitril, 37,5% Vinylidenchlorid und 3,5% Natriummethallylsulfonnt unter Rühren zudosiert

Nach einer Stunde Rühi^eit bei 50⁰C wird die filtrierte Lösung, weiche 14,5 Gew.-% Glyzerin, bezogen auf DMF und PAN-Feststoff, besitzt, wie in Beispiel 1 beschrieben, trockenversponnen und nachbehandelt

Die Viskosität der Spinnlösung fag bei 53 Kugelfallsekunden.

. Die Fasern vom Endtiter 33 dtex besitzen eine ausgeprägte Kern-Mantel-Struktur mit überwiegend runden Querschnitten und porösem Kern.

Die Feuchteaufnahme beträgt 2,0% und das V/asserrückhalievermögen 38%.

Beispiel 8

I Sß kg DMF werden mit 3,5 kg Diäthylenglykol in einem Kessel unter Rühren vermischL Anschließend werden 6,0 kg eines Acrylnitrilcopolymerisates von der chemischen Zusammensetzung laut Beispiel 1 unter Rühren zudosiert und wie in Beispiel I beschrieben trockenversponnen und das Spinngut zu Fasern nachbehandelt

Die Spinnlösung, weiche 13,5 Gew.-% Diäthylenglykol, bezogen auf DMF und PAN-Feststoff, aufweist, hatte eine Viskosität von 65 Kugelfallsekunden-

Die Fasern vom Endtiter 33 dtex zeigten wiedsr eine ausgesprochene Kern-Mantel-Struktur mit trilobalem Querschnitt Die Feuchteaufnahme beträgt 43% und das Wasserrückhaltevermögen 27,4%.

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Beispiel 9
(Vergleich)

a) 13,1 kg DMF werden mit 4,9 kg Äthylencarbonat in einem Kessel unter Rühren vermischt Anschließend werden 6,0 kg eines Acrylnitrilcopolymerisates der chemischen Zusammensetzung von Beispiel 1 unter Rühren zudosiert

Der Äthylencarbonat-Gehalt beträgt 20,5 Gew.-%, bezogen auf das DMF und PAN-Gemisch, bei einer Feststoffkonzentration von 25 Gew.-%. Nach einer Stunde Rührzeit bei 80"C wird filtriert, trockenversponnen und das Spinngut, wie in Beispiel 1 dargelegt zu Fasern nachbehandelt
Die Fasern vom Endtiter 33 dtex zeigen im Querschnitt die übliche Hantelforrn. Es liegt keinerlei Kern-Mantel-Struktur vor.
Die Feuchteaufnahme beträgt 13% und das Wasserrückhaltevermögen 5,5%.
Trotz des hohen Zusatzes an Äthylencarbonat wird keine Veränderung der Querschnittsstruktur und keine erhöhte Hydrophilität gegenüber handelsüblichen Acrylfasern festgestellt
Äthylencarbonat ist im Gegensatz zu Glyzerin und den anderen erwähnten Flüssigkeiten ein Lösungsmittel für Acrylnitrilpolymerisate. Es kommt nicht zur Bildung von Kern-Mantel-Fasern.

b) Senkt man den Äthylencarbcnatgehak einer Polyacrylnitrilspinnlösung mit DMF auf 5 Gew.-% oder erhöht den Äthylencarbonatanteil auf 40 Gew.-%, so erhält man stets Fasern ohne Kern-Mantel-Struktur.

c) Ebenso verhalten sich Gemische aus DMF und y-ButyroIacton, das ebenfalls ein Lösungsmittel für Polyacrylnitril darstellt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrophile, Kern-Mantel-Struktur aufweisende Fäden oder Fasern aus fadenbildenden symhetisehen Polymeren, ausgenommen Polyvinylalkoholfasern oder -fäden, mit einer Feuchteaufnahme von mindestens 2% bei 65% relativer Feuchtigkeit und 21°C und einem Wasserrückhaltevermögen von mindestens 10%.

2. Fäden und Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Acrylnitril-Homo- oder Mischpolymerisat oder einem Gemisch solcher Polymerisate bestehen.

3. Fäden und Fasern nach Anspruch 2, dadurch is gekennzeichnet, daß sie aus einem Acrylnitrilpolymerisat bestehen, das zu mindestens 50 Gew.-% au? Acrylnitrileinneiten aufgebaut ist.

4. Verfahren zur Herstellung von hydrophilen Fäden oder Fasern gemäß einem der Ansprüche 1 — 3 nach einem Trockenspinnprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Spinnlosungsmiuel 5—50 Gew.-%, bezogen auf Lösungsmitte! und Feststoff, einer Fd ssigkeit zusetzt die

a) einen höheren Siedepunkt hat als das verwendete Spinniösungsmittel,

b) mit dem Spinniösungsmittel und mit Wasser gut mischbar ist,

c) für das zu verspinnende Polymere ein Nicht-Lösungsmittel darstellt