DE2658179C2

DE2658179C2 - Herstellung grobtitriger Acrylfasern

Info

Publication number: DE2658179C2
Application number: DE2658179A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Reinehr; Wolfhard Dr. 4047 Dormagen Schmidt
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1983-02-03
Also published as: JPS5378325A; AT351139B; JPS5932563B2; US4138461A; ATA913077A; NL7714073A; DE2658179A1

Description

20

Die Erfindung betrifft ein Spinnverfahren zur Herstellung von Acrylfäden und -fasern mit Einzeltitern von 20—80 dtex.

Die Erzeugung grober Titer aus Polymeren des Acrylnitril nach dem Naßspinnverfahren ist bekannt. Beispielsweise läßt sich nach dsr DE-OS 24 34 488 synthetisches Haar aus Spinndüsen mit 40—3000 Düsenöffnungen von je 200 bis 500 μίτι Durchmesser bei Verzügen von 0,8 — 3 herstellen.

Nach dem Trockenspinnverfahren ließen sich jedoch Acrylfasern, de. ^n Einzeltiter über etwa 17 dtex liegen und die noch eine a'isreich ide Festigkeit von mindestens 1.5 Zentinew?on/dtex aufweisen, bisher nicht herstellen. Hierfür gibt es rn -hrere Gründe. Die Hauptschwierigkeit liegt darin, daß die hohen Spinntiter von 20 — 80 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 ii»i Schacht begünstigt.

Eine beliebige Steigerung an durchgesetzter Spinnlösungsmenge zur Erzielung großer Titer ist also nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. ein Trockenspinnverfahren zur Herstellung von Acrylfäden oder -fasern mit Einzeltitern von 20 bis 80 dtex und Festigkeiten von mindestens 1,5 Zentinewton/dtex bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorzugsweise werden Acrylnitrilpolymerisate mit mindestens 85 Gew.-% Acrylnitril eingesetzt.

Die Bestimmung der Kugelfallsekunden findet sich bei K. lost. Rheologica Acta. Band 1 (1958) Seite 303.

Der Verzug (V) beim Spinnen ist definiert als Verhältnis von Abzugsgeschwindigkeit zu Ausspritzgesehwindigkeit,

¹ _v ₌ V Abzug (m/rriin"¹) ^ k

V Ausspfitzgeschwindigkeit (m/min*¹)

Die Ausspritzgeschwindigkeit (S) ergibt sich zu;
S

65

4 X £ (m/min:¹)
' Zd²XWQ

F = Fördermenge in ccm/min,

Z = Anzahl der Dosenlocher,

d = Düsenlochdurchmesser in cm.

Die Spinnlösungen werden bei 90—100⁰C angesetzt, filtriert und vorzugsweise bei diesen Temperaturen der Spinndüse zugeführt und versponnen. Die Schachttemperaturen betragen vorzugsweise 210—235°C, die Lufttemperatur im Spinnschacht vorzugsweise 350 bis 400° C.

Aus Düsen mii Lochdurchmessern von mehr als 0,8 mm konnten keine Fäden mehr gesponnen werden, da im Spinnschacht kpine ausreichende Verfestigung erreicht werden kann. Ist dagegen der Düseniochdurchmesser im Bereich von 0,4 bis 0,8 mm, das Verhältnis von Verzug zu Lochdurchmesser jedoch über 50, so läßt sich ebenfalls eine Fadenverfestigung nicht mehr erreichen.

Liegt das Verhältnis von Ausspritzgeschwindigkeit zu Düsenlochdurchmesser über 100, so baut sich in den Düsen ein zu hoher Druck auf, was ein Platzen der Düsen zur Folge hai.

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 20 dtex entstehen nach und nach bohnen-, 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). Die erfindungsgemäß hergestellte Fäden und Fasern weisen Festigkeiten von l,5cN/dtex und darüber auf.

Derartige Fasern eignen sich besonders für synthetische Haare, Grannenhaare bei Pelzimitationen und auf dem Teppichsektor.

Die Abbildung zeigt die Queisdinittsformen der erfindungsgemäß hergestellten Fasern.

Beispiel 1

Ein Acrylnitrilcopolymerisat aus 93,6% Acrylnitril, 5,7% Acrylsäuremethylester und 0,7% Natriummethallylsulfonat mit K-Wert 81 wurde in Dimethylformamid bei 90°C gelöst. Die filtrierte Spinnlösung, die eine Endkonzentration von ca 33 Gew-% und eine Viskosität von 133 Kugelfallsekunden bei 90⁰C aufwies, wurde aus einer 72-l.ochdüse mit Düsenlochdurchmesser von 0.4 mm !rockenversponnen. Die Schachttemperatur betrug 2l0°C. die Luftemperatur 360"C. Die /.bzugsgeschwindigkeit war 140 nVmin. Aus der Spinnpumpe wurden 203 ccm/min gefördert. Der Einzelspinntiter lag bei 67 dtex. Der Verzug V betrug 6,2 und die Ausspritzgeschwindigkeit 5 22.6. Daraus ergibt sich ein Verhältnis Q, von Ausspritzgeschwindigkeit S (in m/min) zu Lochdurchmesser d{\r\ mm) von Q\ = 56,5 und ein Verhältnis Q von Verzug zu Lochdurchmesser von Q =15.5.

Die Fäden wurden auf Spulen aufgewickelt, zu einem Kabel gefacht, in kochendem Wasser 1 i2,5fach versireckt Und auf übliche Weise zu Fasern vom Einzeiendther 48 dtex nachbehandeln Faserfestigkeit 1,5 Zentinewton/dtexi Reißdehnung = 97%. Die Kapillar ren besitzen hufeisenförmige bis herzförmige Querschniusformen (vgl. Abb., die lichtmikrosköpische Aufnahme ifi 320facher Vergrößerung darstellt).

In der folgenden Tabelle 1 sind weitere Beispiele zur

Herstellung von groütitrigen 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 230⁰C, die Lufttempe-

Tabelle I

ratur 400⁰C. Die Faden wurden wiederum auf Spulen aufgewickelt, zu einem Kabel gefacht, in kochendem Wasser 1 :2,5fach verstreckt und auf übliche Weise zu Fasern verschiedener Einzelendtiter nachbehandelt. Die Faserfestigkeit betrug in allen Fällen ca. 1,7 Zentinewton/dtex.

i i!	Nr.	Düsen- Ioch- zahl	Düsen- 0	Abzugs- geschw.	Förder menge	Einzel- spinn- titer	Einzel end titer	Spriu- geschw.	Verzug	öl	17,4	Quer schnitt
'			(mm)	(rn/min)	(ccm/min)	(dtex)	(dtex)	(m/min)	(V)		29,0
	1	72	0,8	120	312	80	57	8,6	13,9	10,8	43,5	Hufeisen
\	2	72	0,8	200	312	67	48	8,6	23,2	10,8	14,3	Herzform
S	3	72	0,8	300	312	46	33	8,6	34,8	10,8	Uf	Herzform
	4	72	0,4	200	312	67	47	35,1	5,7	87,8	Herzform
\	5	TI / £.	0,4	300	312	46	33	34,9	8_;6	873	Herzform

Vergleichsbeispiele

Fin Teil der Spinnlösung von Beispiel 1 wurde wie dort beschrieben gelöst, filtriert und versponnen, wobei die Schachttemperatur jedoch nur 180⁰C betrug. Die Lösung ließ sich nicht zu Fäden verfestigen.

Ein Acrylni'rilcopolymerisat mit der chemischen Zusammensetzung und K-Wert von Beispiel 1 wurde in DMF bei 90⁰C 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 0,4 mm trockenversponnen. Die Schachttemperatur betrug 17O⁰C, die Lufttemperatur 360° C und die Abzugsgeschwindigkeit war 200 m/min. Aus der Spinn,.umpe wurden 157 ccm/min gefördert. Die Spinnlösung Iieii sich infolge zu niedriger Viskosität nicht zu Fäden verfestigen. Auch eine Anhebung der Schachttemperatur auf 220⁰C brachte keine Verbesserung.

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.

Tabelle II	Düsen-	Düsen-	Abzugs-	Hierzu	Förder	Spritz-	Verzug	.Qi	Qi
Nr.	lochzahl	0	geschvv.		menge	geschw.
		(mm)	(m/min)	(ccm/min)	(m/min)	<n
	72	0,8	400	312	8,6	46,4	58.0	58,0
A	36	1,5	200	133	2.1	96	1,4	64.0
B	96	0,25	120	212	44,4	2,7	177,6	10,5
C	72	0,4	250	390	43,1	5,8	107,8	14,5
D				1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Acrylfäden oder -fasern mit Einzeltiiern von 20-80 dtex, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spinnlösung mit einer Temperatur von mindestens 90° C und einer Viskosität von mindestens 100 Kugelfallsekunden bei 90⁰C durch Düsen mit Lochdurchmesser von 0,4—0,8 mm trocken versponnen wird, wobei die Spinnschachttemperatur mindestens 200⁰C und die Spinngastemperatur mindestens 350⁰C beträgt und wobei das Verhältnis der Ausspritzgeschwindigkeit 5 in m/min zum Düsenlochdurchmesser in mm höchstens 100 und das Verhältnis des Verzugs beim Spinnen zum Düsenlochdurchmesser in mm hochstens 50 beträgt