DE3010045A1 - Verfahren zur herstellung von hochschrumpffaehigen reisszuegen aus acrylnitrilpolymerisation - Google Patents

Verfahren zur herstellung von hochschrumpffaehigen reisszuegen aus acrylnitrilpolymerisation

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DE3010045A1 DE19803010045 DE3010045A DE3010045A1 DE 3010045 A1 DE3010045 A1 DE 3010045A1 DE 19803010045 DE19803010045 DE 19803010045 DE 3010045 A DE3010045 A DE 3010045A DE 3010045 A1 DE3010045 A1 DE 3010045A1
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    • D02G1/18—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by combining fibres, filaments, or yarns, having different shrinkage characteristics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G1/00—Severing continuous filaments or long fibres, e.g. stapling
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    • D01G1/08—Converting tows to slivers or yarns, e.g. in direct spinning by stretching or abrading

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk
Zentralbreich 14. MäiZ 1980
Patente, Marken und Lizenzen Jo/Kü/kl-c
Verfahren zur Herstellung von hochschrumpffähigen Reißzügen aus Acrylnitrilpolymerisaten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstelllung eines Reißzuges durch übliches Spinnen, Nachbehandeln und Reißen, dessen Einzelfasern einen Kochschrumpf von wenigstens 35 % aufweisen. Garne aus solchen Einzelfasern werden in zahlreichen Artikelgebieten, z.B. im Velour- oder Pelzimitationsbreich, eingesetzt. Die Garnherstellung erfolgt durch Verspinnen von Einzelfasern, die üblicherweise durch Schneiden von schrumpffähigen Fasersträngen erhalten werden. Ein solches Verfahren ist z.B. in der DE-OS 2 655 172 beschrieben. Hierbei muß zur Erhaltung der Schrumpffähigkeit eine schonende Trocknung bei Temperaturen unter 600C durchgeführt werden, was eine unerwünscht lange Zeit erfordert.
Es ist bekannt, daß der erzielbare Faserkochschrumpf vom effektiven Streckgrad abhängt, derart, daß mit höherem Streckgrad dieser Schrumpf im allgemeinen abnimmt. Daraus ergibt sich ein weiterer Nachteil für Hochschrumpffasern: die wegen des niedrigen Streckgrades geringe Festigkeit.
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Für verschiedene Einsatzbereiche bei der Artikelherstellung ist es wünschenswert, farbige Garne einzusetzen. Eine Färbung der geschnittenen Einzelfasern oder der Garne kann nicht durchgeführt werden, weil dadurch der vorhandene Schrumpf bereits ausgelöst würde. Hochschrumpffasern müssen deshalb gefärbt werden, bevor sie ihren SchrumpfCharakter erhalten, also üblicherweise in der Spinnmasse. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es dabei nicht möglich, bestimmte Partiegrößen mit einer Färbung zu unterschreiten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Herstellung von hochschrumpfenden Fasern nach einem wirtschaftlicheren Trocknungsprozess bei höheren Temperaturen, mit höherer Festigkeit im Schrumpfgarn und der Möglichkeit, kleinere Chargen zu färben. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man durch eine Sattdampffixierung nach der Verstreckung und vor dem Reißprozess ein Kabel erhält, das diese Forderungen erfüllt.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von hochschrumpfenden Reißzügen aus Acrylnitrilpolymerisaten nach üblichem Spinnen, Strecken und Reißen, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verstreckung und vor dem Reißen eine Sattdampffixierung nicht über 1400C vorgenommen und das Reißen bei einem Verzug von mindestens 30 % durchgeführt wird. Die Dämpfdauer beträgt maximal 30 Minuten. Die Verzugszone der Reißverarbeitung wird vorzugsweise auf 120 bis 1600C erwärmt.
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Üblicherweise wird beim Reißen ein Verzug von 65 % nicht überschritten. Besonders bevorzugt beträgt der Verzug bei der Reißverarbeitung in der ersten Dehnzone nicht weniger als 30 %. Vorteilhaft erfolgt die Reißverarbeitung bei einer HeizZonentemperatur von 120 bis 1500C und einem Verzug von 40 bis 60 %.
Völlig überraschend ist, daß die Trocknung solcher Kabel bei für Hochschrumpffasern außergewöhnlich hohen Temperaturen von 140 bis 15O0C ausgeführt werden kann, ohne daß die Schrumpffähigkeit des Reißzugs beeinträchtigt wird. Durch den hohen Verzug bei der Reißverarbeitung erhalten die Einzelfasern und damit die Schrumpfgarne eine ausgezeichnete Festigkeit. Es ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres möglich, beliebig kleine Chargen nach den bei der Kabelfärbung üblichen Methoden anzufärben, wobei es ohne Einfluß auf das Schrumpfverhalten ist, ob die Färbung vor oder nach dem Dämpfschritt erfolgt, was einen besonderen Vorteil des Verfahrens darstellt.
Acrylnitrilpolymerisate im Sinne des Verfahrens sind Polyacrylnitril oder vorzugsweise Acrylnitrilmischpolymerisate mit mindestens 50 Gew.-% an polymerisiertem Acrylnitril. Solche Mischpolymerisate enthalten ein oder mehrere mit Acrylnitril copolymerisierbare Monomere, wie Acrylsäureester, Vinylester oder Monomere mit farbstoffaffinen Gruppen. Vorzugsweise werden trockengesponnene Fadenbündel eingesetzt.
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Die nach Trockenspinnen erhaltenen Fäden werden zum Extrahieren des Restlösungsinittels durch wäßrige Bäder geführt, wobei sie auf das 2- bis 6-fache, vorzugsweise auf das 2- bis 3-fache verstreckt werden. Die Temperatur der wäßrigen Bäder beträgt maximal 1000C, vorzugsweise 65 bis 750C.
Die verstreckten Fäden werden wie bei Acrylkabeln üblich durch heiße Luft von 140 bis 150°C getrocknet, nachdem sie mit einer für die Weiterverarbeitung notwendigen Präparation behandelt wurden. Um den Einzelfäden eine ausreichende Querhaftung zu verleihen, leitet man das Fadenbündel durch eine herkömmliche Stauchkammerkräusel.
Damit das Kabel nach der Reißverarbeitung, also der Reißzug, die gewünschte Schrumpfhöhe erhält, wird das Kabel mit Sattdampf unter Druck behandelt. Dabei wird eine Temperatur von 1400C nicht überschritten, da bei höheren Temperaturen eine Schädigung eintreten kann, die sich in einer Verschlechterung des Rohtons und bei einer Dämpfdauer, die größer als 30 Minuten ist, auch in einer Verminderung der feinheitsbezogenen Höchstzugkraft zeigt. Andererseits ist zur Erzielung eines ausreichenden Kochschrumpfs im Reißzug eine Mindesttemperatur von 115°C beim Sattdampffixierschritt erforderlich. Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Austauschbarkeit der Reihenfolge der Verfahrensschritte Präparieren, Kräuseln, Dämpfen, Trocknen. Es ist dem Hersteller überlassen, die für ihn günstigste Kombination zu wählen. So kann
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bei Einsatz eines Großautoklaven eine ausreichende Menge an Kabel gesammelt werden, um einen wirtschaftlich optimalen Dämpfprozess so durchzuführen, daß das Kabel danach sofort der Reißmaschine vorgelegt werden kann. Ebenso kann eine kontinuierliche Dämpfung in geeigneten Apparaten direkt nach der Verstreckung erfolgen und Avivierung, Kräuselung, Trocknung in beliebiger Reihenfolge anschließend erfolgen.
Zur Herstellung eines gefärbten Hochschrumpfreißzuges kann das Kabel nach einer der üblichen Methoden, wie Packfärbung oder Aufklotzen des Farbstoffs mit Hilfe eines Foulards gefärbt werden, wobei es ohne Einfluß auf das Schrumpfverhalten des Reißzugs ist, ob dabei eine Spinngutfärbung oder z.B. eine Färbung des Kabels im Ballen gewählt wird. Zweckmäßigerweise führt man die Färbung jedoch vor dem Dämpfschritt durch, weil bekanntermaßen durch einen Dämpfprozess der Farbstoff fixiert wird.
Der im Reißzug erzielbare Kochschrumpf ist von verschiedenen Parametern abhängig. Es wurde gefunden, daß der Kochschrumpf umso höher ist, je höher der Comonomergehalt im Polymerisat ist, je niedriger das Streckverhältnis ist, wenn der Comonomergehalt unter 6 Gew.% liegt, je höher die Fixiertemperatür (Sattdampf) ist und je höher die Temperatur und der Verzug beim Reißprozess sind.
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Für bestimmte Artikelbereiche, z.B. bei PelzImitationen ist neben der Schrumpfhöhe im Reißzug bzw. im Schrumpfgarn auch die Schrumpfkraft von Wichtigkeit, da der Schrumpf gegen den Widerstand der nicht oder nur geringer schrumpfenden Fasern ausgelöst werden muß. Es hat sich gezeigt, daß Copolymerisate mit einem Comonomergehalt zwischen 6 und 10 Gew.-% zu Reißzügen mit höherer Schrumpfkraft verarbeitet werden können, als solche mit einem Comonomergehalt zwischen 2 und 6 Gew.-%.
Aufgrund der geschilderten Zusammenhänge zwischen Herstellungsparametern und Schrumpfeigenschaften ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Produkte mit gezielten Eingenschaften zu erzeugen.
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Beispiel 1
Ein Acrylnitrilcopolymerisat auf 90,48 Gew.-% Acrylnitril, 9,0 Gew.-% Acrylsäuremethy!ester und 0,52 Gew.-% Natriummethallylsulfonat wurde nach dem üblichen Trockenspinnverfahren gesponnen. Das Spinnkabel mit einer Gesamtstärke von ca. 230 g/m wurde in einer Wasch-Streck-Anlage bei 850C in Wasser gewaschen und in zwei Stufen bei einer Temperatur von 950C 1 : 6,0 verstreckt. Nach Aufbringen einer antistatischen Avivage ließ man das Kabel in einem mit Dampf von 1020C beschickten Rohr um 29 % schrumpfen und anschließend unter Spannung mit Luft von 1350C auf eine Feuchte von 1,2 Gew.-% trocknen. Unter Zuführung von Sprühdampf unter 1 bar wurde das Kabel in einer Stauchkammer gekräuselt und in eine perforierte Kanne abgelegt.
Nach einer Behandlung mit Sattdampf von 1200C in einem Autoklaven wurde das Kabel auf einer Reißmaschine (Typ Seydel 671 S) bei 1200C Heizplattentemperatur und einem Verzug von 58 % gerissen. Bei der Prüfung der Einzelfasern des Reißkabels wurden folgende Werte gefunden:
Titer : 4,5 dtex
Höchstzugkraft : 21 cN/tex Höchstzugkraftdehnung:41 +^ 4 %.
Die Fasern des Reißzuges zeigten einen mittleren Kochschrumpf von 30 %/ einen maximalen Kochschrumpf von ^'36 %, das aus diesen ersponnene Garn einen Kochschrumpf von 38,7 % bei einer Schrumpfkraft (1800C Heißluft) von 5,9 mN/tex.
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to
Beispiel 2
Ein Acrylnitrilpolymerisat gleicher Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde nach üblichem Trockenspinnverfahren versponnen. Das Faserbündel enthielt noch 16/4 Gew.-% des Lösungsmittels/ welches in einem Wasch-Streck-Verfahren mit Hilfe von Wasser bei erhöhter Tempertaur ausgewaschen wurde. Die Temperatur in den Waschwannen betrug 850C, die in den Streckwannen 950C. Der Geschwindigkeitsquotient von Ein- und Auslauf in der Wasch-Streck-Anlage betrug 1 : 5,0. Danach erhielt das gestreckte und gewaschene Kabel eine antistatische Avivage und wurde anschließend in einem kontinuierlichen Druckdämpfer (System Tunnel/ Fa. Serracant, Spanien) bei 1200C gedämpft, wobei die Verweilzeit im Dämpfer 9,5 Minuten betrug. Das heiße, feuchte Kabel wurde mit Heißluft von 1400C bis auf eine Restfeuchte von 0,9 Gew.-% getrocknet, gekräuselt und auf der in Beispiel 1 genannten Reißmaschine bei 1600C 50 % vor dem Zerreißen gedehnt, der erhaltene Reißzug wurde zu einem Garn vom Titer 250 dtex versponnen. Der Kochschrumpf des Garns lag bei 43,4 %. Bei der Reißprüfung des ausgeschrumpften Garns wurden 26,0 % Dehnung und 8,4 cN/tex Reißkraft gemessen.
Beispiel 3
Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit einer wie in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Zusammensetzung wurde trocken versponnen, in heißem Wasser von 850C - 950C
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gewaschen und dabei auf das 6-fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt. Das nasse, mit einem Antistatikum versehene Kabel wurde in einer üblichen Stauchkammer gerkäuselt und dabei bis auf eine Restfeuchte von ca. 20 Gew.-% mechanisch entwässert. Anschließend erfolgte eine Färbung in wäßriger Flotte unter erhöhtem Druck von 2,1 bar nach dem bekannten "Kabelpack"-Verfahren. Nach einer spannungslosen Trocknung bei einer Lufttemperatur von 1400C wurde das Kabel zu Reißzug verarbeitet. Die Heizplatten waren auf 1200C erwärmt, der Verzug betrug 58 %. Der Reißzug schrumpfte um 41 %, das daraus hergestellte Garn um 43,4 %.
Beispiel 4
Ein trockengesponnenes Faserkabel aus einem Acrylnitril copolymerisat der Zusammensetzung 93,6 Gew.-% Acrylnitril, 5,7 Gew.-% Acrylsäuremethylester und 0,7 Gew.-% Natriummethallysulfonat wird in Wasser bei 700C gewaschen und bei gleicher Temperatur um das 2,5-fache der Ausgangslänge verstreckt. Die Geschwindigkeit nach dem Streckprozess beträgt 72 m/min. Nach Auftragen eines Antistatikums trocknet man das Produkt bei max. 1400C mit Luft, wobei die Auslaufgeschwindigkeit aus dem Trockner um 25 % geringer ist als die Einlaufgeschwindigkeit. Vor der Reißverarbeitung bei 1400C
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ti
κ? -
Heizplattentemperatur und einem Verzug von 44 % wird das in einer perforierten Kanne abgelegte Kabel von 6,84 km Länge in einem Autoklaven mit Sattdampf von 1250C behandelt. Dabei werden 5 Dampfstoße von je 2 min Dauer und 7 Evakuierphasen von je 2 min Dauer durchgeführt, um eine gleichmäßige Erwärmung der Einzelfasern zu gewährleisten. Die Einzelfasern des Reißzuges haben einen Kochschrumpf zwischen 32 und 39 %, wobei das Maximum der Verteilungskurve bei 36 % liegt. Nach der Ausspinnung eines Garns (250 dtex) aus diesem Reißzug wird ein Garnkochschrumpf von 43 % gemessen.
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Claims (10)

-jsr- Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von hochschrumpfenden Reißzügen aus Acrylnitrilpolymerisaten durch übliches Spinnen, Verstrecken und Reißen, dadurch gekennzeichnet, daß nach der VerStreckung und vor dem Reißen eine Sattdampffixierung bei Temperaturen von maximal 1400C vorgenommen und das Reißen bei einem Verzug von mindestens 30 % durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylnitrilpolymerisate zu mindestens 50 % aus Acrylnitril bestehen.
3. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß trockengesponnene Fadenbündel verarbeitet werden.
4. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung der Fadenbündel im Verhältnis von 1 : 2,0 bis 1 : 6,0 durchgeführt wird.
5. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung der Fadenbündel im Verhältnis von 1 : 2,0 bis 1 : 3,0 bei Temperaturen zwischen 650C und 750C vorgenommen wird.
6. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstreckten Kabel mit Sattdampf von 115°C bis 1400C fixiert werden.
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7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißverarbeitung bei einer Heizzonentemperatur zwischen 1200C und 1600C erfolgt.
8. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Reißverarbeitung mit einem Verzug in der ersten Dehnzone nicht unter 30 % durchgeführt wird.
9. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die Reißverarbeitung bei einer Heizzonentemperatur von 120 bis 1500C und einem Verzug von bis 60 % erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfdauer 30 Minuten nicht übersteigt.
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