DE2948298C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Acrylfäden und -fasern mit zwei Bestandteilen,
welche eine natürliche Kräuselung besitzen. Sie weisen die
Besonderheit auf, daß sie in der Mehrzahl der traditionellen Textil
umwandlungstechniken verwendbar sind.
Es existieren sehr zahlreiche Typen von Acrylfasern mit zwei Bestandteilen.
Sie können von zwei Lösungen von Acrylpolymeren mit
unterschiedlichen Viskositäten oder Konzentrationen stammen; die
Polymeren selbst können Bestandteile verschiedener Natur besitzen
oder in verschiedenen Mengen: Insbesondere können sie verschiedene
Mengen an Säuremilliäquivalenten oder Basenmilliäquivalenten
gemäß dem französischen Patent 12 05 162 enthalten.
Diese Typen von Fasern mit zwei Bestandteilen können sehr unterschiedliche
Eigenschaften aufweisen beispielsweise hinsichtlich
der Kräuselung, der Schrumpfung, der Voluminosität usw., was einerseits
von den Bestandteilen und andererseits von dem Herstellungsverfahren
und den weiteren Behandlungen herrührt.
In neuerer Zeit ist es aus der französischen Patentanmeldung
21 06 115, veröffentlicht am 28 . April 1972, bekanntgeworden,
Acrylfasern mit zwei Bestandteilen vom Typ Seite an Seite herzustellen
ausgehend von zwei Polymeren, welche beide wenigstens
88% Acrylnitril enthalten, wovon eines einen irreversiblen Quellungs
index höher als wenigstens 0,05 gegenüber demjenigen
des anderen Polymeren besitzt. Jedoch besitzen derartige Fäden,
in denen jedes Filament dieselbe Konstitution Seite an Seite, sog.
"bilamellige" aufweist, eine sehr regelmäßige Kräuselung.
Weiterhin betrifft die GB 11 66 955 Fasern, ausgehend von zwei
Lösungen von Copolymeren mit einer Differenz von 0,5 bis 3 Gew.-%
gegenüber dem plastifizierenden Comonomeren, das in beiden Lösungen
vorliegt. Dies steht im Gegensatz zu den beanspruchten
Acrylmischfasern, wo eine Differenz von 4 bis 15 Gew.-% in bezug
auf die plastifizierenden Comonomeren der Polymeren A und B
vorgeschrieben ist.
Die DE-OS 23 48 679 betrifft Verbundfasern aus zwei verschiedenen
Acrylnitrilpolymerisaten mit bis zu 6 Gew.-% eines
Esters in einem Copolymeren, einer Differenz zwischen 2 und
6 Gew.-% zwischen den plastifizierenden Comonomeren, die in
den beiden Copolymeren vorhanden sind und bis zu 12 Gew.-%
des zweiten Copolymeren in der Gesamtzusammensetzung. Bei den
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind außerdem noch die
sauren Comonomeren vorhanden.
In JP 70 36 340 sind Acrylfasern beschrieben, ausgehend von
mindestens zwei Copolymeren, wobei mehr als 6 Gew.-% eines
plastifizierenden Comonomeren vorhanden sind. In jedem Polymeren
muß, ausgedrückt in Milliäquivalent saurer Gruppen,
4 bis 30 Milliäquivalent vorhanden sein. Der Bestandteil,
der am reichsten an hydrophoben Comonomeren ist, hat den geringsten
Gehalt in Milliäquivalent saurer Gruppen. Der Anteil
an sauren Gruppen in Milliäquivalent gemäß vorliegender Anmeldung ist
prinzipiell ganz anders.
In der japanischen Veröffentlichung 19 118/68 wird die Herstellung
von Acrylfasern durch Verspinnen von mindestens zwei
Lösungen desselben Polymeren, das lediglich eine Differenz in
der Konzentration des einen gegenüber dem anderen hat, Bildung
einer Faser mit zwei Bestandteilen, Waschen, Verstrecken,
Trocknen bei einer Temperatur unterhalb 80°C und Dampfbehandlung
bei einer Temperatur von mindestens 100°C beschrieben.
Erfindungsgemäß wird jedoch von zwei unterschiedlichen Copolymeren
lösungen ausgegangen, welche jeweils einen unterschiedlichen
Gehalt an ionisierbarem Bestandteil, der die sauren
Gruppen liefert, haben.
Im übrigen ist die Kräuselung eines der wichtigsten Charakteristika
von Textilfasern, von ihr hängen tatsächlich zum großen Teil ab:
Der Umwandlungswert der Faser, ihre Fähigkeit sich in den verschiedenen
Stadien des Verspinnens gut zu verhalten,
die Qualität des endgültigen Erzeugnisses, sein Griff, seine Bauschelastizität,
die Gebrauchseigenschaften des daraus resultierenden Erzeugnisses.
die Qualität des endgültigen Erzeugnisses, sein Griff, seine Bauschelastizität,
die Gebrauchseigenschaften des daraus resultierenden Erzeugnisses.
Die Erfindung betrifft Acrylmischfasern und -fäden aus zwei Bestandteilen mit
natürlicher Kräuselung, die zum Kardieren, Reißen und Konvertieren
geeignet sind, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie
- - aus zwei Polymeren A und B bestehen, wobei das Polymere A mindestens 83 Gew.-% an Acrylnitril, 4 bis 15 Gew.-% eines nicht-ionisierbaren plastifizierenden Comonomeren aus der Gruppe Methacrylnitril, Vinylester, gegebenenfalls substituierter Amide und Ester von Acryl- und Methacrylsäuren, und bis zu 2 Gew.-% eines sauren, mit dem Acrylnitril copolymerisierbaren Comonomeren umfaßt und das Polymere B mindestens 94 Gew.-% Acrylnitril, 0 bis 4 Gew.-% eines nicht-ionisierbaren plastifizierenden Comonomeren aus obiger Gruppe und bis zu 2 Gew.-% eines sauren Comonomeren, das mit dem Acrylnitril copolymerisierbar ist, umfaßt, wobei die Differenz im Gehalt an plastifizierendem Comonomeren der Polymeren A und B zwischen 4 und 15 Gew.-% beträgt und die Gesamtmenge der Säuremilliäquivalente der beiden Polymeren mindestens 50/kg Polymeres beträgt,
- - aus einem Gemisch von 15 bis 30% Einzelfäden, welche aus einem einzigen und demselben Polymeren bestehen, 40 bis 60% Endlosfilamenten mit zwei verschiedenen Bestandteilen, die untereinander und mit der Außenseite über die gesamte Länge der Filamente eine Kontaktfläche haben, und 20 bis 45% Fäden, worin einer der Bestandteile wenigstens mehr als einmal im Querschnitt und über die gesamte Länge vorhanden ist, bestehen, und
- - eine dreidimensionale Kräuselung besitzen, die entweder durch eine Behandlung ohne Spannung bei einer Temperatur unter 110°C und wenigstens der Umgebungstemperatur oder durch eine Behandlung unter Spannung und/oder eine thermische Behandlung bei einer Temperatur über 110°C gebildet ist.
In der folgenden Beschreibung versteht man unter "einschichtigen
Einzelfäden" Fäden bzw. Einzelfäden, welche aus
einem einzigen und demselben Polymeren bestehen, unter
"zweischichtigen Einzelfäden" oder "Einzelfäden mit Seite
an Seite-Verteilung" Endlosfilamente mit zwei verschiedenen Bestandteilen,
die untereinander und mit der Außenseite im wesentlichen
über die gesamte Länge der Filamente eine Kontaktfläche
haben und unter "mehrschichtigen Einzelfäden"
Fäden, worin einer der Bestandteile wenigstens mehr als einmal
im Querschnitt und im wesentlichen über die gesamte Länge vorhanden
ist.
Ein Filamentenkabel gemäß der Erfindung umfaßt
im Durchschnitt 15 bis 30% einschichtige Einzelfäden, 40 bis 60%
zweischichtige Einzelfäden und 20 bis 45 mehrschichtige Einzelfäden,
wobei die Zusammensetzung ein- und desselben Einzelfadens
Variationen aufweisen kann, so daß ein derartiger Faden von einem
Einzelfaden zum anderen und über die gesamte Länge dieser Einzelfäden
heterogen ist. Die Fig. 1 zeigt die Heterogenität der Einzelfäden
im Schnitt unter dem Mikroskop mit einer 365fachen Ver
größerung.
Die Acrylmischfäden mit zwei Bestandteilen gemäß der Erfindung
werden durch statistisches Verspinnen von zwei Acrylpolymeren A
und B erhalten:
Das Polymere A enthält mindestens 83 Gew.-% und vorzugsweise mindestens
90 Gew.-% Acrylnitril, 4 bis 15 Gew.-% und vorzugsweise
6 bis 9 Gew.-% eines nicht-ionisierbaren, mit dem Acrylnitril co
polymerisierbaren plastifizierenden Comonomeren, bis zu 2 Gew.-%
eines Comonomeren, das fähig ist, die sauren Gruppen zu liefern.
Das Polymere B enthält wenigstens 94 Gew.-% und vorzugsweise wenigstens
97 Gew.-% Acrylnitril, 0 bis 4 Gew.-% und vorzugsweise
0 bis 2 Gew.-% eines mit dem Acrylnitril copolymerisierbaren plastifizierenden
Comonomeren und bis zu 2 Gew.-% eines saure Gruppen
liefernden Comonomeren.
Unter den plastifizierenden Comonomeren, welche bei der Zusammensetzung
der Polymeren A und B verwendbar sind, kann man nennen das
Methacrylnitril, die Vinylester wie Vinylacetat, die Amide und
Ester von Acryl- und Methacrylsäuren aus der Gruppe Acrylamid und Methacrylamid
gegebenenfalls substituiert, Methylacrylat und vorzugsweise
Methylmethacrylat.
Das Comonomere, das saure Gruppen liefern kann, wird vorteilhaft
ausgewählt unter den Vinylsulfonverbindungen wie die Allyl- und
Methallylsulfonsäuren, die aromatischen sulfonierten Derivate wie
die Styrolsulfonsäure, Vinyloxyarylsulfonsäure oder die Verbindungen
mit saurer Carboxylfunktion wie die Itaconsäure, die Acrylsäure
oder Methacrylsäure usw.
Es ist nicht notwendig, daß die Polymeren A und B eine Differenz
im Gehalt an Säuremilliäquivalenten
aufweisen: sie können davon einen identischen oder unterschiedlichen
Gehalt aufweisen, ohne daß die Färbeaffinität der erfindungsgemäßen
Fäden wesentlich modifiziert wird. Jedoch ist es, damit
die Fäden und Fasern eine hinreichende Färbeaffinität aufweisen,
erforderlich, daß das Mengenverhältnis an sauren Comonomeren in
den Polymeren A und B derart ist, daß die Gesamtmenge an Säure-
Milliäquivalenten, welche in den beiden Polymeren enthalten ist,
wenigstens gleich 50 Säuremilliäquivalenten und vorzugsweise
wenigstens 70/kg Polymeres beträgt.
Im Gegensatz dazu liegt die Differenz im Gehalt des plastifizierenden
Comonomeren zwischen den Polymeren A und B zwischen 4 und
15 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5 und 9 Gew.-%, damit die Fäden nach
dem Verspinnen und den anschließenden Behandlungen die besonderen
Kräuselungseigenschaften gemäß der Erfindung erlangen können.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Fäden
zwei verschiedene Kräuselungstypen besitzen können, wobei
jeder davon verschiedene Verwendungsbereiche besitzt. Die Kräuselung
F 1 ist dadurch charakterisiert, daß der Bestandteil B im Inneren
der Schraube, welche durch die Filamente gebildet wird, gelegen
ist; dieser Kräuselungstyp wird nach einer Behandlung ohne Spannung
bei einer Temperatur unter 110°C und mindestens gleich
der Umgebungstemperatur beispielsweise nach dem Trocknen des Fadens
unter den weiter oben angegebenen Bedingungen erhalten; diese
Temperatur ist dann die Temperatur des Fadens selbst.
Diese Kräuselung ist durch eine sehr ausgebreitete, entfaltete Einkräuselung und
Kräuselungsfrequenz charakterisiert. Dies bedeutet, daß die Einkräuselungswerte
und die Kräuselungsfrequenz stark variieren sowohl von
einem Einzelfaden zum anderen und entlang desselben Einzelfadens. Vorzugsweise
beträgt die ausgebreitete Einkräuselung zwischen 3 und 35%
und die ebenfalls ausgebreitete Kräuselungsfrequenz ist zwischen
4 und 40 Halbwellen/cm. Die Kräuselung F 1 ist vom Typ, wie dies in
Fig. 2 dargestellt ist, wo man die Heterogenität von einem Einzelfaden
zum anderen und entlang jedes Einzelfadens bemerkt, wobei das
bekannte Phänomen der Synchronisierung der Kräuselung auf den zweischichtigen
Fäden ausgeschaltet ist, wenn alle Schrauben dieselbe
Steigung aufweisen. Im übrigen wird die Kräuselung F 1 größtenteils
nach Ermüdung beibehalten.
Die Kräuselungsfrequenz ist die Anzahl der Halbwellen, gerechnet auf
der gekräuselten Faser und bezogen auf ein cm der entkräuselten
Faser.
Die Einkräuselung wird mittels eines bekannten handelsüblichen Geräts,
das unter der Marke Kräuselwaage von Hoechst im Handel ist, gemessen
und ist durch die Formel
gegeben, wobei L₀ ein Einzelfaden von 5 cm Länge ist, während er unter
einer Kraft von 18 mg/tex gehalten wird und L₁ ist die Länge
desselben Einzelfadens unter der mittleren Entkräuselungskraft (vorher
auf INSTRON gemessen).
Man wertet auch die Resteinkräuselung nach Ermüdung der Faser unter
der mittleren Entkräuselungskraft während einer Minute und einer Minute
Entspannung aus. Man erhält den Wert K₂.
Man stellt fest, daß die Faser nach Ermüdung nicht mehr als 25%
Einkräuselung verliert. Dies bedeutet, daß eine derartige Kräuselung
stabil ist und nur wenig während der nachfolgenden mechanischen Behandlungen,
welche sie während der Verwendung beim textilen Verspinnen
sowie beim Gebrauch des daraus entstehenden Erzeugnisses unterworfen
wird, beeinträchtigt wird.
Man wertet schließlich die Resteinkräuselung nach Ermüdung unter einer
Kraft, die höher ist als die Entkräuselungskraft während 1 Minute und
Entspannung während einer Minute aus und man erhält den Wert K′₂.
Man stellt ebenfalls fest, daß die Kräuselung noch in großen Teilen
beibehalten wird, was ebenfalls für das Durchleiten durch Apparate
für die weitere textile Umwandlung wichtig ist.
Die Kräuselung F 2 wird erhalten nach thermischer Behandlung der
Fäden und Fasern bei einer Temperatur über 110°C beispielsweise
während der Stabilisierungsbehandlungen, welche oft in Gegenwart
von Wasserdampf bei Temperaturen bis zu 120 oder 140°C oder mehr
stattfinden und die an den Fäden, Fasern oder Gespinsten sowie
bestimmten textilien Erzeugnissen wie Gewirken oder Geweben oder
während der weiteren textilen Umwandlungsbehandlungen, die unter
Spannung erfolgen, realisiert werden beispielsweise das Reißen
und anschließend Fixierung beispielsweise bei wenigstens 95°C, um
die Kräuselung anzuheben.
Die Kräuselung F 2, in der der Bestandteil A im Inneren der durch
die Filamente gebildeten Schraube ist, wird in Fig. 3 dargestellt
nach Trocknen und Reißen bei einer Temperatur von etwa 100°C und
dann Fixieren bei einer Temperatur von 110°C. Gemäß Fig. 3 beobachtet
man deutlich, daß dieser Kräuselungstyp von demjenigen, der
in Fig. 2 gezeigt ist, sehr verschieden ist; in diesem Fall existiert
gleichzeitig eine Mikrokräuselung, welche von feinen Wellen
entlang der Einzelfäden gebildet ist und eine Makrokräuselung, welche
durch die Anordnung in langen Wellen eines jeden Einzelfadens
mit feiner Kräuselung besteht. Diese doppelte Kräuselung eignet
sich besonders gut für Erzeugnisse, wo eine Voluminosität nötig
ist.
Die erfindungsgemäßen Fäden und Fasern können zunächst eine Kräuselung
F 1 besitzen, welche die Richtung wechselt, wenn die Fasern
einer Behandlung wie weiter oben definiert, unterworfen werden, um
die Kräuselung F 2, welche dann definitiv ist, zu bilden.
Das Verfahren zur Erzielung von Fäden und Fasern gemäß der Erfindung
besteht darin, ein Naßverspinnen der beiden Lösungen der
Acrylpolymeren, wie sie oben definiert sind, in statistischer Verteilung
der beiden Lösungen, ein Verstrecken der Filamente an der
Luft bei Umgebungstemperatur auf einen Wert zwischen 1,3- und
3fach, ein Waschen mit Wasser, eine Entspannung von 15 bis 25%
in siedendem Wasser, ein Verstrecken in siedendem Wasser auf einen
Wert zwischen 2,5- und 4fach, Schmälzen Trocknen ohne Spannung
bei einer Trockentemperatur zwischen 50 und 140°C und einer
Feuchttemperatur zwischen 40 und 70°C und dann ein erneutes
Schmälzen zu bewirken.
Zur statistischen Verteilung der beiden Polymerenlösungen kann man
beispielsweise das Verfahren und die Vorrichtung verwenden, welche
in dem französischen Patent 13 59 880 beschrieben sind oder das
Verfahren und die Vorrichtung, welche in der französischen Patent-
Veröffentlichung 24 12 627 vom 22. Dezember 1977 beschrieben sind, das
darin besteht, daß ein dichotomisches Mischsystem bestehend aus
Röhren, die mit derselben Anzahl abwechselend linksdrehender und
rechtsdrehender Schraubenelemente versehen sind, wobei die beiden
Lösungen vorzugsweise in im wesentlichen identischen Mengenverhältnissen
verwendet werden.
Die Polymerenlösungen werden in Lösungsmitteln hergestellt, welche
üblicherweise zum Verspinnen von Acrylverbindungen verwendet werden;
organische Lösungsmittel wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid,
Dimethylsulfoxid oder auch bekannte mineralische Lösungsmittel
allein oder in wäßrigen Lösungen. Das Verspinnen wird in ein Koagulationsbad,
das im allgemeinen aus Wasser und Lösungsmittel besteht,
bewirkt; im bevorzugten Fall der organischen Lösungsmittel
enthält das Koagulationsbad vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-%
desselben Lösungsmittels, das zur Auflösung der Polymeren verwendet
wird.
Nach dem Passieren in das Koagulationsbad, das bei einer Temperatur
nahe der Umgebungstemperatur gehalten wird, werden die Filamente
an der Luft bei Umgebungstemperatur auf einen Wert zwischen 1,3-
und 3fach, vorzugsweise zwischen 1,8- und 2,3fach verstreckt
und anschließend mit Wasser im allgemeinen im Gegenstrom bei Umgebungstemperatur
gewaschen, um 15 bis 25% in einem Bad siedenden
Wassers entspannt und von neuem auf einen Wert zwischen 2,5- und
4fach in siedendem Wasser, vorzugsweise 3- bis 3,5fach verstreckt,
in üblicher Weise geschmälzt und dann getrocknet und von
neuem geschmälzt. Das Trocknen wird ohne Spannung bei einer Trockentemperatur
zwischen 50 und 140°C und bei einer Feuchttemperatur
zwischen 40 und 70°C im allgemeinen während der Dauer von 3 bis
30 Minuten bewirkt.
Je nach den genauen Bedingungen der Trocken- und Feuchttemperatur
kann das Trocknen von einer ausgezeichneten Entwicklung der Kräuselung
begleitet sein, wenn man die Fäden und Fasern mit einem gewissen
Typ von Kräuselung insbesondere die Kräuselung F 1 zu erhalten
wünscht, die zum Passieren zur Karde bestimmt sind.
Zu diesem Zweck führt man eine Trocknung-Entwicklung bei einer Trockentemperatur
zwischen 50 und 108°C durch, wobei die Trockentemperatur
zu Arbeitsbeginn vorzugsweise zwischen 50 und 75°C liegt und
die Feuchttemperatur zwischen 40 und 60°C beträgt, und die Differenz
zwischen der Trockentemperatur und der Feuchttemperatur unter
40°C vorzugsweise unter 20°C beträgt, während wenigstens 2 Minuten
zu Beginn des Arbeitsganges.
In diesem Fall kann der Arbeitsgang in 10 bis 20 Minuten leicht bewirkt
sein. Die Entwicklung der Kräuselung im Verlaufe dieser Behandlung
ist sehr gut.
Die oben erwähnte Arbeitsweise eignet sich auch für spezielle Anwendung,
wie die Erzielung von Gespinsten durch das open-end-
Verfahren.
Wenn man ein Filamentenkabel zu erhalten wünscht, das zum Reißen
bestimmt ist, ist es nicht notwendig, eine so gute Entwicklung im
Verlaufe des Trocknens zu bewirken und die Temperaturregelungen
brauchen nicht so präzise zu sein, wie im Falle der Trocknung-Entwicklung
der Fasern bzw. der Fäden für die Karde. In diesem Falle
werden die Fäden im allgemeinen direkt bei höheren Temperaturen
beispielsweise bei einer Trockentemperatur zwischen 80 und 130°C
und bei einer Feuchttemperatur zwischen 50 und 70°C behandelt.
Das Trocknen der Fäden und Fasern gemäß der Erfindung ist zweimal
so schnell wie dasjenige eines anderen Typs von Acrylfasern; so
ist beispielsweise in einem gegebenen Bandtrockner die spezifische
Verdampfung in kg verdampftes Wasser/Stunde/m²/°C höher als
0,4 und geht bis zu 1 oder mehr, während sie in der Größenordnung
von 0,2 bis 0,4 im Falle der gewöhnlichen Acrylfaser während der
Zeitdauer, wo die Verdampfung am wichtigsten ist (d. h. bis zu
einem Wassergehalt der Faser von etwa 20%) beträgt.
Die so direkt erhaltene Kräuselung ist relativ weniger bedeutend,
was nicht stört, denn die latente Kräuselung der Fasern wird durch
die thermische Behandlung nach dem Reißen auf dem Gespinst
oder dem Fertigerzeugnis entwickelt beispielsweise während der
Färbebehandlung. Außerdem stellt diese weniger beträchtliche Kräuselung
der Kabel einen großen Vorteil für deren Transport dar, da
eine Masse mit zu großem Volumen zu Schwierigkeiten und teurerem
Preis bei gleichem Gewicht führt.
Was die Schnittfaser (für die Karde) anbelangt, welche der Behandlung
Trocknung-Entwicklung unterworfen war und die demnach eine
gute Kräuselung besitzt, so kann sie nach dem Schnitt leicht verpackt
werden mittelst einer Presse, ohne daß die Flocke ein zu großes
Volumen einnimmt und die Parallelisierung der Fasern kann später
bewirkt werden.
Beim Ausgang vom Trocknen werden die Fäden und Fasern gemäß der
Erfindung entweder roh erhalten oder gefärbt nach jedem bekannten
kontinuierlichen Färbeverfahren in der Masse oder im Verlaufe des
Verspinnens beispielsweise nach dem Verfahren, das in dem französischen
Patent 20 76 516 beschrieben ist.
Die Gesamtheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt den Vorteil,
daß es vollkommen kontinuierlich drchgeführt werden kann, von der
Auflösung der Polymeren an bis zur Erzielung des Kabels aus Endlosfilamenten,
was ein beträchtliches ökonomisches Interesse darstellt.
Darüberhinaus weist ein derartiges Verfahren den Vorteil auf, daß
es besonders stabil ist: Die Zahl der Faserbrüche ist in allen
Stadien des Verfahrens sehr gering.
Die Faser gemäß der Erfindung ist in allen bekannten textilen Umwandlungstechniken
verwendbar; dies stellt eine Besonderheit dar;
außerdem ist es möglich, den Kräuselungstyp auszuwählen, den man
zu erhalten wünscht je nach der Verwendung, für die die Faser bestimmt
ist, da die Kräuselung F 2 anstelle der Kräuselung F 1, welche
üblicherweise beim Trocknen während der Herstellung erhalten
wird, treten kann.
Eine der hauptsächlichen Formen, unter der die erfindungsgemäßen
Fäden und Fasern verwendbar, sind ist die Flocke, insbesondere die,
welche um Kardieren bestimmt ist; eine derartige Flocke passiert
aufgrund ihrer heterogenen Kräuselung auf den Kardiervorrichtungen
mit großer Produktivität und dann in den textilen Spinnvorrichtungen
sowohl den konventionellen als auch nach der Technik "open-end".
Nach dem Lauf über die Karde sind die Fasern aufgrund der Heterogenität
der Kräuselung nicht mehr in der gleichen Phase und ergeben so
die Gespinste großer Voluminosität, was bei den daraus erhaltenen
textilen Erzeugnissen zu einer großen Leichtigkeit und angenehmem
Griff führt.
Die erhaltenen Gespinste besitzen ein großes Deckungsvermögen,
insbesondere im Falle des Verspinnens "open-end".
Die Filamente mit zwei Bestandteilen gemäß der Erfindung werden
beim Austreten aus dem Trockner auch vorteilhaft in Form von Kabeln
zum Reißen und Konvertieren verwendet. Das Reißen kann in sehr
bequemer Form erfolgen, denn der Unterschied der Bruchdehnungen
der verschiedenen Einzelfäden erlaubt es, den Augenblick des
Reißens von einem Einzelfaden zum anderen auseinanderzuziehen und
man benötigt weniger große augenblickliche Energien, wodurch sich
eine beträchtliche Erhöhung der Produktivität der Reißvorrichtungen
ergibt.
Die so erhaltenen Fasern sind ganz besonders zur Herstellung von
"high bulk"-Gespinsten geeignet, welche aus Gemischen aus geschrumpften
und nicht geschrumpften gekreppten Fasern erhalten
werden, deren Kräuselung dann während der endgültigen thermischen
Schrumpfungsbehandlung entwickelt wird.
In der Fig. 4 ist beispielsweise eine graphische Darstellung angegeben,
welche die Voluminosität eines "high-bulk"-Gespinstes
zeigt, das aus erfindungsgemäßen Acrylfasern erhalten wurde, mit
einem Titer von 3,3 dtex, wovon 60% der Fasern durch thermische
Behandlung von 105°C geschrumpft sind, wobei die Voluminosität des
Gespinstes in siedendem Wasser entwickelt wurde, im Vergleich zu
einem "high-bulk"-Gespinst, das unter den gleichen Bedingungen
erhalten wurde, jedoch mit einer Schrumpfung bei 125°C und aus
Acrylfasern mit einem Einzelfadentiter von 3,3 dtex, welche von
dem Copolymeren A allein stammen und dessen Voluminosität ebenfalls
in siedendem Wasser entwickelt wurde.
An beiden Gespinsten M und M′ wurde eine Anfangsmessung unter
einer Last von 0,55 g/cm² (M₁ und M′₁) der Voluminosität ausgedrückt
in cm³/g und eine Voluminositätsmessung nach 3 Minuten unter
einer Last von 10 g/cm² (M₂ und M'₂) und schließlich der Voluminosität
nach Wegnahme dieser Last und von neuem unter der Anfangslast
(M₃ und M'₃) durchgeführt.
Auf dieser graphischen Darstellung ist festzustellen, daß trotz
der Differenz der Schrumpfungstemperaturen, welche für die Voluminosität
des "high-bulk"-Gespinstes gemäß der Erfindung ungünstig
ist, dieses M, ein Volumen besitzt, das deutlich höher gegenüber
dem Kontroll-high-bulk-Gespinst M′ liegt und daß sich dieses Volumen
in geringerem Maße nach Ermüdung 3 Minuten unter Last von
10 g/cm² vermindert.
Derartige Gespinste besitzen eine breite Anwendung bei Kurzwaren
und Wirkwaren. Im übrigen kann die Enwicklung während des Färbevorgangs
durchgeführt werden.
Das Konvertieren, welches an üblichen Acrylkabeln schwer zu realisieren ist aufgrund des Fehlens
von Kohäsion der Fasern untereinander beim Austritt aus der
Maschine, ist an den erfindungsgemäßen Kabeln aufgrund der Kohäsion,
welche durch die besondere heterogene Kräuselung der Fasern zustande
kommt, vollkommen realisierbar.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Die
Teile sind Gewichtsteile.
Man stellt eine Lösung von 21,5% in Dimethylformamid eines Polymeren
her, bestehend aus:
Acrylnitril|99% | |
Natriummethallylsulfonat | 1% |
(Säureäquivalente/kg Polymeres: | 90) |
mit einer spezifischen Viskosität von 0,305 (gemessen an einer
0,2%igen Lösung des Polymeren in Dimethylformamid) und enthaltend
500 ppm Oxalsäure bezogen auf das Polymere; und eine Lösung von
24,5% in Dimethylformamid eines Copolymeren bestehend aus:
Acrylnitril|91% | |
Methylmethacrylat | 8% |
Natriummethallylsulfonat | 1% |
(Säuremilliäquivalente/kg Polymeres: | 90) |
mit einer spezifischen Viskosität von 0,325 gemessen wie oben und
enthaltend 160 ppm (bezogen auf das Polymere) Oxalsäure.
Man läßt die beiden Lösungen gleichzeitig in ein dichotomisches
Mischsystem passieren, das aus sieben gleichen untereinander und
zur Spinnachse parallelen Röhren besteht, wobei jedes sechs schraubenförmige
Elemente von 19 mm Länge und 11,3 mm Breite aufweist
und jedes Element um 90° bezogen auf die Austrittskante des vorhergehenden
versetzt ist.
Man extrudiert diese beiden Lösungen in gleichen Mengenverhältnissen
durch eine Spinndüse mit 7500 Öffnungen von 0,08 mm Durchmesser.
Die aus der Spinndüse austretenden Filamente werden in einem Bad
koaguliert, das aus 60% Dimethylformamid und 40% Wasser besteht
und bei 20°C gehalten wird, dann werden sie in Luft auf einen Wert
von 2,0fach verstreckt, mit Wasser im Gegenstrom bei gewöhnlicher
Temperatur gewaschen, in siedendem Wasser um 22% entspannt, in
siedendem Wasser auf einen Wert von 3,80fach verstreckt, geschmälzt
und dann unter folgenden Bedingungen getrocknet:
Die Trockentemperatur variiert zwischen 100°C und 110°C,
die Feuchttemperatur variiert zwischen 65°C und 45°C,
die Differenz zwischen der Feuchttemperatur und der Trocken-
Temperatur zu Beginn der Trocknung beträgt 35°C während 6 Minuten,
Gesamttrocknungsdauer: 20 Minuten.
Die aus dem Trockner austretenden Kabel mit der Kräuselung F 1
werden geschmälzt: Man mißt auf diesen Fasern die Werte der Kräuselungsfrequenz
und der Schrumpfung und man unterwirft sie einer
Behandlung unter Druck in Gegenwart von Wasserdampf bei 130°C während
10 Minuten. Die Filamente besitzen dann die Kräuselung F 2.
In der folgenden Aufstellung sind die Werte für Kräuselungsfrequenz
und Schrumpfung der Kräuselung F 1 (Austritt beim Trocknen) und
der Kräuselung F 2 nach der Behandlung bei 130°C der erhaltenen
Filamente zusammengestellt. Der Titer beträgt 6,7 dtex/Einzelfaden.
Man verspinnt dieselben Lösungen wie in Beispiel 1 unter denselben
Mengenverhältnissen durch eine Spinndüse mit 15 000 Öffnungen
mit 0,055 mm Durchmesser und unter den gleichen Bedingungen ausgenommen,
daß das Trocknen unter folgenden Bedingungen durchgeführt
wird:
Die Trockentemperatur variiert zwischen 58°C und 108°C,
die Feuchttemperatur variiert zwischen 40°C und 50°C,
die Differenz zwischen der Trockentemperatur und der Feuchttemperatur beträgt 18°C während 3 Minuten zu Beginn der Trocknung,
Gesamtdauer des Trocknens: 10 Minuten.
Die Trockentemperatur variiert zwischen 58°C und 108°C,
die Feuchttemperatur variiert zwischen 40°C und 50°C,
die Differenz zwischen der Trockentemperatur und der Feuchttemperatur beträgt 18°C während 3 Minuten zu Beginn der Trocknung,
Gesamtdauer des Trocknens: 10 Minuten.
Man erhält die folgenden Ergebnisse: Einzelfadentiter 3,3 dtex:
Man verspinnt dieselben Lösungen wie in Beispiel 1 mit denselben
Mengenverhältnissen durch eine Spinndüse mit 18 000 Öffnungen von
0,04 mm Durchmesser und unter den gleichen Bedingungen, ausgenommen
daß das Trocknen unter folgenden Bedingungen durchgeführt
wird:
Die Trockentemperatur variiert zwischen 55°C und 105°C,
Die Feuchttemperatur varriert zwischen 41°C und 47°C,
die Differenz zwischen der Feuchttemperatur und der Trockentemperatur variiert von 14°C bis 20°C während 3 Minuten zu Beginn des Trocknens,
die Gesamtdauer der Trocknung beträgt 10 Minuten.
Die Trockentemperatur variiert zwischen 55°C und 105°C,
Die Feuchttemperatur varriert zwischen 41°C und 47°C,
die Differenz zwischen der Feuchttemperatur und der Trockentemperatur variiert von 14°C bis 20°C während 3 Minuten zu Beginn des Trocknens,
die Gesamtdauer der Trocknung beträgt 10 Minuten.
Man erhält die folgenden Resultate: Einzelfadentiter 1,5 dtex:
Man bereitet eine Lösung von 21,5% in Dimethylformamid eines
Polymeren bestehend aus:
Acrylnitril|99% | |
Natriummethallylsulfonat | 1% |
(Säuremilliäquivalente/kg Polymeres: | 90) |
mit einer spezifischen Viskosität von 0,305 (gemessen an einer
0,2%igen Lösung des Polymeren in Dimethylformamid) und enthaltend
500 ppm Oxalsäure bezogen auf das Polymere, und eine Lösung von
24,5% in Dimethylformamid eines Copolymeren bestehend aus:
Acrylnitril|92,35% | |
Vinylacetat | 6,65% |
Natriummethallylsulfonat | 1% |
(Säuremilliäquivalente/kg Polymeres: | 90) |
mit einer spezifischen Viskosität von 0,325 gemessen wie oben
und enthaltend 160 ppm (bezogen auf das Polymere) Oxalsäure.
Man läßt die beiden Lösungen gleichzeitig in ein dichotomisches
Mischsystem passieren, das aus sieben gleichen, untereinander und
zur Spinnachse parallelen Röhren besteht, welche jeweils 6 Schraubenelemente
mit einer Länge von 19 mm und einer Breite von 11,3 mm
aufweisen, wobei jedes Element um 90°C bezogen auf die Hinterkante des
vorhergehenden angeordnet ist.
Man extrudiert die beiden Lösungen in identischen Mengenverhältnissen
durch eine Spinndüse mit 7500 Öffnungen und einem Durchmesser
von 0,08 mm.
Die aus der Spinndüse kommenden Filamente werden in einem Bad koaguliert,
das aus 60% Dimethylformamid und 40% Wasser besteht und
bei 20°C gehalten wird; dann werden sie auf einen Wert von 2,0fach
in Luft verstreckt und dann mit Wasser im Gegenstrom bei gewöhnlicher
Temperatur gewaschen, in siedendem Wasser um 22% entspannt,
in siedendem Wasser auf einen Wert von 3,80fach verstreckt, geschmälzt
und dann unter den folgenden Bedingungen getrocknet:
Die Trockentemperatur variiert zwischen 100°C und 110°C,
die Feuchttemperatur variiert zwischen 65°C und 45°C,
die Differenz zwischen der Feuchttemperatur und der Trockentemperatur zu Beginn des Trocknens beträgt 35°C während 6 Minuten,
die Gesamtdauer des Trocknens: 20 Minuten.
Die Trockentemperatur variiert zwischen 100°C und 110°C,
die Feuchttemperatur variiert zwischen 65°C und 45°C,
die Differenz zwischen der Feuchttemperatur und der Trockentemperatur zu Beginn des Trocknens beträgt 35°C während 6 Minuten,
die Gesamtdauer des Trocknens: 20 Minuten.
Die aus dem Trockner kommenden Kabel, welche die Kräuselung F 1
besitzen, werden geschmälzt: Man mißt an diesen Fasern die Kräuselungsfrequenz
und die Einkräuselung und man unterwirft sie einer Behandlung
unter Druck in Gegenwart von Wasserdampf bei 130°C während
10 Minuten. Die Filamente besitzen dann die Kräuselung F 2.
In der folgenden Tabelle sind die Werte für die Kräuselungsfrequenz
und die Einkräuselung F 1 (Austritt aus dem
Trockner) und der Kräuselung F 2 nach der Behandlung der erhaltenen
Fäden bei 130°C gemessen. Der Titer beträgt 6,7 dtex/Einzelfaden.
Claims (3)
1. Acrylmischfasern und -fäden aus zwei Bestandteilen mit
natürlicher Kräuselung, die zum Kardieren, Reißen und Konvertieren
geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie
- - aus zwei Polymeren A und B bestehen, wobei das Polymere A mindestens 83 Gew.-% an Acrylnitril, 4 bis 15 Gew.-% eines nicht-ionisierbaren plastifizierenden Comonomeren aus der Gruppe Metacrylnitril, Vinylester, gegebenenfalls substituierter Amide und Ester von Acryl- und Methacrylsäuren und bis zu 2 Gew.-% eines sauren, mit dem Acrylnitril copolymerisierbaren Comonomeren umfaßt und das Polymere B mindestens 94 Gew.-% Acrylnitril, 0 bis 4 Gew.-% eines nicht-ionisierbaren plastifizierenden Comonomeren aus obiger Gruppe und bis zu 2 Gew.-% eines sauren Comonomeren, das mit Acrylnitril copolymerisierbar ist, umfaßt, wobei die Differenz im Gehalt an plastifizierendem Comonomeren der Polymeren A und B zwischen 4 und 15 Gew.-% beträgt und die Gesamtmenge der Säuremilliäquivalente der beiden Polymeren mindestens 50/kg Polymeres beträgt,
- - aus einem Gemisch von 15 bis 30% Einzelfäden, welche aus einem einzigen und demselben Polymeren bestehen, 40 bis 60% Endlosfilamenten mit zwei verschiedenen Bestandteilen, die untereinander und mit der Außenseite über die gesamte Länge der Filamente eine Kontaktfläche haben, und 20 bis 45% Fäden, worin einer der Bestandteile wenigstens mehr als einmal im Querschnitt und über die gesamte Länge vorhanden ist, bestehen, und
- - eine dreidimensionale Kräuselung besitzen, die entweder durch eine Behandlung ohne Spannung bei einer Temperatur unter 110°C und wenigstens der Umgebungstemperatur oder durch eine Behandlung unter Spannung und/oder eine thermische Behandlung bei einer Temperatur über 110°C gebildet ist.
2. Fäden und Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bestandteil A wenigstens 90 Gew.-% Acrylnitril, 6 bis
9 Gew.-% plastifizierendes Comonomeres und bis zu 1% Comonomeres,
das saure Gruppen liefern kann, enthält.
3. Fäden und Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bestandteil B wenigstens 97% Acrylnitril, 0 bis 2 Gew.-%
plastifizierndes Comonomeres und bis zu 1% eines Comonomeren,
das saure Gruppen liefert, enthält.
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