DE2658179A1 - Trockengesponnene grobtitrige acrylfasern - Google Patents
Trockengesponnene grobtitrige acrylfasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft trockengesponnene grobtitrige Pasern
aus Polymeren oder Copolymeren des Acrylnitril^ sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Erzeugung grober Titer aus Polymeren des Acrylnitrils nach dem Naßspinnverfahren ist bekannt. Beispielsweise läßt
sich nach der DT-OS 24 34 488 synthetisches Haar aus Spinndüsen
mit 4o - 3>ooo Düsenöffnungen von je 2oo bis 5oo/um
Durchmesser bei Verzügen von o,8 - 3 herstellen.
Nach dem Trockenspinnverfahren lassen sich jedoch Acrylfasern,
deren Titer über etwa 17 dtex liegen und die noch eine ausreichende Festigkeit von mindestens 1,5 Zentinewton/
dtex aufweisen, nicht ohne weiteres herstellen. Hierfür gibt es mehrere Gründe. Die Hauptschwierigkeit liegt darin, daß
die hohen Spinntiter von 2o - 8o dtex so schwer sind, daß sie im Spinnschacht abreißen. Erschwerend tritt hinzu, daß
die Festigkeit dieser grobtitrigen Fäden im Schacht wegen der relativ geringen Geschwindigkeit der Lösungsmittel-Verdampfung
niedrig ist, so daß das Abreißen von Fäden begünstigt wird. Durch den hohen Lösungsmittelgehalt der Fäden
wird zusätzlich ein Verkleben der Fäden im Schacht
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begünstigt. Eine beliebige Steigerung an durchgesetzter Spinnlösungsmenge zur Erzielung grober Titer ist also
nicht möglich.
Trockengesponnene Acrylfasern im Titerbereich größer 17 dtex, welche eine Festigkeit von mindestens 1,5 Zentinewton/dtex
besitzen, sind daher bisher nicht bekannt.
Es wurde nun gefunden, daß man Grobtiter im angegebenen Bereich nach dem Trockenspinnverfahren herstellen kann, wenn
man Düsenlochdurchmesser, Viskosität der Spinnlösung, Temperatur der Spinnlösung, Ausspritzgeschwindigkeit, Verzug und
die thermischen Bedingungen im Spinnschacht sorgfältig aufeinander abstimmt.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Acrylfäden oder -fasern mit Titern von 2o - 8o dtex
durch Trockenspinnen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Spinnlösung mit einer Temperatur von mindestens 9° C
und einer Viskosität von mindestens loo Kugelfallsekunden bei 9o° C durch Düsen mit Lochdurchmessern von o,4 - o,8 mm
versponnen wird, wobei die Spinnschachttemperatur mindestens
2oo° C und die Spinngastemperatur mindestens 3>5o° C beträgt
und wobei das Verhältnis der Ausspritzgeschwindigkeit S in m/min zum Düsenlochdurchmesser in mm höchstens loo und
das Verhältnis des Verzugs zum Düsenlochdurchmesser in mm höchstens 5o beträgt. Erfindungsgemäß werden vorzugsweise
Acrylnitrilpolymerisate mit mindestens 85 Gew.% Acrylnitril
eingesetzt. Die Bestimmung der Kugelfallsekunden findet sich bei K. Jost, Rheologica Acta, Band 1 (1958) Seite 503.
Der Verzug (V) beim Spinnen ist definiert als Verhältnis von Abzugsgeschwindigkeit zu Ausspritzgeschwindigkeit.
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V Ausspritz- (m/min" )
V = V Abzug (m/min"1)
Ausspritzgeschwindigkeit
Die Ausspritzgeschwindigkeit (S) ergibt sich zu:
S = 4 χ F (m/min"1) Z d2 χ loo
P = Fördermenge in ccm/min
Z = Anzahl der Düsenlöcher d = Düsenlochdurchmesser in cm.
Die Spinnlösungen werden bei 9o - loo° C angesetzt, filtriert
und vorzugsweise bei diesen Temperaturen der Spinndüse zugeführt und versponnen. Die Schachttemperaturen betragen
vorzugsweise 21o - 235° C, die Lufttemperatur im
Spinnschacht vorzugsweise 350 bis 4oo° C.
Aus Düsen mit Lochdurchmessern von mehr als 0,8 mm konnten keine Fäden mehr gesponnen werden, da im Spinnschacht keine
ausreichende Verfestigung erreicht werden kann. Ist dagegen der Düsenlochdurchmesser Im Bereich von o,4 bis 0,8 mm,
das Verhältnis von Verzug zu Lochdurchmesser Jedoch über 5o, so läßt sich ebenfalls eine Fadenverfestigung nicht
mehr erreichen.
Liegt das Verhältnis von Ausspritzgeschwindigkeit über loo,
so baut sich in den Düsen ein zu hoher Druck auf, was ein Platzen der Düsen zur Folge hat.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man Fäden und Fasern, die überraschenderweise eine von der beim Trockenspinnen
üblicherweise erhaltenen Hantelform abweichende Querschnittsform aufweisen. Mit zunehmendem Titer oberhalb
2o dtex entstehen nach und nach bahnen-, hufeisen-, herzförmige und trilobale Faserquerschnitte.
Dies ist ein besonderer Vorteil, da bekanntlich synthetische Fasern mit trilobalen Querschnitten die geringste
Anschmutzung zeigen (A. Lehnen et al, Chemiefasern und Textilindustrie 1975, Heft 3, Seiten 251-254). Außerdem
haben erfindungsgemäß hergestellte Fäden und Fasern Festigkeiten von 1,5 cN (Zentinewton)/dtex und darüber.
Die Erfindung betrifft daher weiter trockengesponnene Acrylfasern und -fäden mit Titern von 2o bis 8o dtex und
Festigkeiten von mindestens 1,5 cN/dtex.
Derartige Fasern eignen sich besonders für synthetische Haare, Grannenhaare bei Pelzimitationen und auf dem Teppichsektor.
Die Abbildung zeigt die Querschnittsformen der erfindungsgemäß hergestellten Fasern.
Ein Acrylnitrilcopolymerisat aus 93,6 % Acrylnitril, 5,7 %
Acrylsäuremethylester und o,7 % Natriummethallylsulfonat mit K-Wert 8l wurde in Dimethylformamid bei 9o° C gelöst.
Die filtrierte Spinnlösung , die eine Endkonzentration von ca. 33 Gew.# und eine Viskosität von 133 Kugelfallsekunden
bei 9o° C aufwies, wurde aus einer 72 Lochdüse
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mit Düsenlochdurchmesser von ο,4 mm trockenversponnen.
Die Schachttemperatur betrug 21o° C, die Lufttemperatur J56o° C. Die Abzugsgeschwindigkeit war l4o m/min. Aus der
Spinnpumpe wurden 203 ccm/min gefördert. Der Einzelspinntiter
lag bei 67 dtex. Der Verzug V betrug 6,2 und die Ausspritzgeschwindigkeit S 22,6. Daraus ergibt sich ein
Verhältnis Q. von Ausspritzgeschwindigkeit S (in m/min) zu Lochdurchmesser d (in mm) von Q, = 56,5 und ein Verhältnis
Q2 von Verzug zu Lochdurchmesser von Q2 = 15*5·
Die Fäden wurden auf Spulen aufgewickelt,zu einem Kabel
gefacht, in kochendem Wasser 1 : 2,5-fach verstreckt und auf übliche Weise zu Pasern vom Einzelendtiter 48 dtex
nachbehandelt. Faserfestigkeit 1,5 Zentinewton/dtex. Reißdehnung
= 97 %. Die Kapillaren besitzen hufeisenförmige
bis herzförmige Querschnittsformen (vgl. Abb., die lichtmikroskopische Aufnahme in 320-facher Vergrößerung darstellt).
In der folgenden Tabelle I sind weitere Beispiele zur Herstellung von grobtitrigen Fasern nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren zusammengefaßt. In allen Fällen wurde ein Acrylcopolymerisat mit der chemischen Zusammensetzung von
Beispiel 1 in DMF gelöst und eine Spinnlösung wie dort beschrieben versponnen.
Die Schachttemperatur betrug 2^o° C, die Lufttemperatur
4oo° C. Die Fäden wurden wiederum auf Spulen aufgewickelt, zu einem Kabel gefacht, in kochendem Wasser 1 : 2,5-fach
verstreckt und auf übliche Weise zu Fasern verschiedener Einzelendtiter nachbehandelt. Die Faserfestigkeit betrug
in allen Fällen ca. 1,7 Zentinewton/dtex.
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CO OO fO
•"ν O
O
co
Jr. | Düsen- loch- zahl |
Düsen- 0 (mm) |
Abzugs - geschw. (m/min) |
Förder menge (ccm/min) |
Einzel- spinn- titer (dtex) |
Einzel end - titer (dtex) |
Spritz- geschw. (m/min) |
Verzug (V) |
<*1 | Q2 | Quer schnitt |
1 | 72 | o,8 | 12o | 312 | 8o | 8,6 | 13,9 | lo,8 | 17,4 | Hufeisen | |
2 | 72 | o,8 | 2oo | 312 | 67 | 48 | 8,6 | 23,2 | lo,8 | 29, ο | Herzform |
3 | 72 | o,8 | 3oo | 312 | 46 | 33 | 8,6 | 34,8 | lo,8 | 43,5 | ti |
4 | 72 | o, 4 | 2oo | 312 | 67 | 47 | 35,1 | 5,7 | 87,8 | 14,3 | rt |
5 | 72 | o,4 | 3oo | 312 | 46 | 33 | 34,9 | 8,6 | 87,3 | 21,5 | tt |
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CJ)
cn
OO
CO
1. Ein Teil der Spinnlösung von Beispiel 1 wurde wie dort beschrieben gelöst, filtriert und versponnen, wobei die
Schachttemperatur jedoch nur l8o° C betrug. Die Lösung ließ sich nicht zu Fäden verfestigen.
2. Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit der chemischen Zusammensetzung
und K-Wert von Beispiel 1 wurde in DMF bei 9o° C gelöst. Die filtrierte Spinnlösung, die eine Endkonzentration
von 29,5 Gew.% und eine Viskosität von 87 Kugelfallsekunden
aufwies, wurde aus einer 72 Lochdüse mit Düsenlochdurchmesser
o,4 mm trockenversponnen. Die Schachttemperatur betrug 17o° C, die Lufttemperatur J>6o° C und
die Abzugsgeschwindigkeit war 2oo m/min.Aus der Spinnpumpe wurden 157 ccm/min gefördert. Die Spinnlösung
ließ sich infolge zu niedriger Viskosität nicht zu Fäden verfestigen. Auch eine Anhebung der Schachttemperatur
auf 22o° C brachte keine Verbesserung.
3. In der folgenden Tabelle II sind weitere Versuchsausspinnungen zusammengefaßt. In allen Fällen wurde eine
Spinnlösung nach Beispiel 1 mit der dort angegebenen Konzentration, Spinnlösungstemperatur, Viskosität,
Schacht- und Lufttemperatur verwendet, jedoch konnte in keinem der Fälle ein verfestigter Faden erhalten werden,
da nicht alle erfindungsgemäßen Parameter eingehalten wurden.
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Nr. | Düsel- loch- zahl |
Düsen- 0 (mm] |
Abzugs- geschw. Cm/min) |
Förder menge (ccm/min) |
Spritz- geschw. m/min |
Verzug (V) |
58,o | ^2 |
A | 72 | o,8 | 4oo | 312 | 8,6 | 46,4 | 1,4 | 58,o |
B | 36 | 1,5 | 2oo | 133 | 2,1 | 96 | 177,6 | 64,o |
C | 96 | ο,25 | 12o | 212 | 44,4 | 2,7 | io7,8 | lo,8 |
D | 72 | O,4 | 25o | 39ο | 43,1 | 5,8 | 14,5 | |
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Leerse ite
Claims (2)
1) Verfahren zur Herstellung von Acrylfäden oder -fasern mit Titern von 2o - 80 dtex durch Trockenspinnen, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Spinnlösung mit einer Temperatur von mindestens 9o° C und einer Viskosität
von mindestens loo Kugelfallsekunden bei 9o° C durch Düsen mit Lochdurchmesser von o,4 - 0,8 mm versponnen
wird, wobei die Spinnschachttemperatur mindestens 2oo° C und die Spinngastemperatur mindestens 35o° C
beträgt und wobei das Verhältnis der Ausspritzgeschwindigkeit S in m/min zum Düsenlochdurchmesser in mm
höchstens loo und das Verhältnis des Verzugs zum Düsenlochdurchmesser in mm höchstens 50 beträgt.
2) Trockengesponnene Acrylfasern und -fäden mit Titern von 2o bis 80 dtex und Festigkeiten von mindestens
1,5 cN/dtex.
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$09827/0095
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