DE2658179A1 - Trockengesponnene grobtitrige acrylfasern - Google Patents

Trockengesponnene grobtitrige acrylfasern

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DE2658179A1 DE19762658179 DE2658179A DE2658179A1 DE 2658179 A1 DE2658179 A1 DE 2658179A1 DE 19762658179 DE19762658179 DE 19762658179 DE 2658179 A DE2658179 A DE 2658179A DE 2658179 A1 DE2658179 A1 DE 2658179A1
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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
Le A 17 7o9
809827/0095
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.
Beispiel 1
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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Tabelle I
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
VerKleichsbeisplele
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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Tabelle II
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)

Patentansprüche
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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