DE3022537C2

DE3022537C2 - Poröse synthetische Acrylfaser aus Celluloseacetat und Acrylpolymeren und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE3022537C2
Application number: DE3022537A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kondo; Takaji Hofu Yamamoto; Toshihiro Yamamoto
Original assignee: Kanebo Synthetic Fibers Ltd
Current assignee: Kanebo Synthetic Fibers Ltd
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1980-06-16
Publication date: 1983-09-08
Also published as: DE3022537A1; GB2108040B; DE3050231A1; US4395377A; GB2053790A; US4460648A; US4351879A; DE3050897C2; GB2053790B; DE3050231C2; GB2108040A

Description

Die Erfindung betrifft poröse synthetische Acrylfasern, die die Fähigkeit der Wasserabsorption haben, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Naturfasern, wie Baumwolle, Wolle oder Seide haben eine 20- bis 40gew.-%ige Wasserabsorptionsfähigkeit und absorbieren in ausreichendem Maße Schweiß, so daß sie ein angenehmes Tragegefühl verleihen, während synthetische Fasern schlechte antistatische Eigenschaften und Hygroskopizität aufweisen und kein Wasser absorbieren und eine schlechte Schweißabsorption aufweisen und aus diesem Grund sind Synthesefasern in der praktischen Anwendung Naturfasern unterlegen. Insbesondere wenn Unterwäsche, Strümpfe, Decken und Sportbekleidung, kein Wasser oder keinen Schweiß absorbieren, kondensiert sich der Schweiß an der Faseroberfläche und die Fasern werden klebrig und ergeben einen kalten Griff und regulieren nur schlecht die Körpertemperatur und insgesamt entsteht ein unangenehmes Tragegefühl.

Zur Verbesserung der Wasser- und Schweißabsorption bei Synthesefasern sind schon zahlreiche Versuche unternommen worden. Die Hauptverbessenngen bestehen in der Bildung von Mikrohöhlungen in den Fasern oder in der Bildung von Unebenheiten an der Faseroberfläche. So wird z. B. in der JP-OS 25 418/72, JP-PS 6 65 549, JP-PS 7 02 476 und JP-AS 6 650,73 ein Verfahren zur Herstellung von porösen Acrylfasern beschrieben, bei dem man derartig milde Trocknungsbedingungen wählt, daß Mikrohohlräume in einem gequollenen Gelstrang während der Herstellungsstufe von Acrylfasern zurückbleiben. Aus der JA-OS 25 416/72, den japanischen Patentveröffentlichungen 8 285/73 und 8 286/73 ist weiterhin bekannt, daß man eine wasserlösliche Verbindung in einem gequollenen Gelstrang während der Herstellungsstufe der Acrylfaser einbringen kann, worauf man dann den gequollenen Gelstrang trocknet und nachbehandelt und die wasserlösliche Verbindung herauslöst unter Bildung von Hohlräumen. Das meinsame Konzept bei diesen Verfahren Gesteht darin, daß man Mikrohohlräume während der Herstellungsstufe in den Acrylfasern bildet, die dann in dem Endprodukt verbleiben und poröse Acrylfasern ergeben. Die in einem gequollenen Gelstrang gebildeten Mikrohohlräume sind thermisch sehr instabil. Es ist deshalb nicht möglich, eine Hochtemperaturbehandlung bei der Herstellung der Fasern einzuschließen, insbesondere beim Trocknen, Schrumpfen und Fixieren von Kräuseln, und die Wärmebeständigkeit, die Formstabilitäi und die Kräuselstabilität des Endproduktes sind schlecht und der Handelswert der Produkte wird in erheblichem Maße verringert Der Radius der Hohlräume in den erhaltenen Produkten ist sehr klein und liegt bei 10 bis 1000 · 10-¹⁰ITi. Da zahlreiche Mikrohohlräume gleichmäßig in den Fasern verteilt sind, ist die Festigkeit und die Dehnung der Faser niedrig, der Glanz gering und die Färbung ist unsauber. Weiterhin ist aufgrund der zahlreich verteilten Mikrohohlräume die Wärmebeständigkeit der Faser niedrig und beim Hochtemperaturfärben, bei einer Dampfbehandlung, beim Bügeln und dergleichen gehen die Hohlräume verloren und die Wasserabsorptionseigenschaften werden zerstört und der Farbton verändert, die Formstabilität nimmt ab und ebenso die Gesamtqualität.

Bei dem Versuch, durch diese Hohlräume die Wasserabsorptionseigenschaften zu entwickeln, hat man die Mikrohohlräurr, J als geschlossene Hohlräume ausgebildet, die nur durch wenige Passagen miteinander verbunden sind, durch welche das Wasser in die Fasern absorbiert werden kann.

Um aber ein gewisses Maß an Wasserabsorption zu erzielen, ist eine ziemlich große Anzahl an Mikrohohlräumen erforderlich und dadurch werden die Fasereigenschaften und deren Handelswert weiter verschlechtert Man hat auch schon versucht, den Griff und diu Anf ärbbarkeit durch Mischverspinnen von Gelluloseacetat-Acrylpolymeren oder Celluloseacetat-Modacryl-Copolymeren zu verbessern. So wird in den JP-PS 2 22 873 und 2 43 556 und in der japanischen Patentanmeldung 14 029/64 das Verspinnen von Spinnlösungen, die man durch Vermischen von Celluloseacetat mit Acrylpolymeren oder Modacryl-Copolymeren erhalten hat, unter Ausbildung von Fasern mit verbesserter Anfärbbarkeit und verbessertem Griff beschrieben. Die nach diesem Verfahren erhaltenen Fasern sind dicht und haben keine Wasserabsorptionsfähigkeit

Weiterhin wird in der JP-PS 4 33 941 offenbart, daß man Celluloseacetat während der °olymerisation von Acrylpolymeren zumischen kann, »her die Wärmebeständigkeit von so ersponnenen Fasern ist aufgrund des Abbaus von Celluloseacetat vermindert und es treten Schwierigkeiten während der Faserbildungsstufe auf, so daß man keine Produkte mit befriedigender Qualität erhalten kann. Aus den JP-OS 1 18 027/75 und 1 18 026/75 ist bekannt, daß man Celluloseacetat oder eine Mischung aus Celluloseacetat und Titandioxid fein in Acrylpolymeren oder Modacrylpolymeren einmisehen kann, um dadurch tierhaarähnliche Fasern zu erzeugen, aber auf diese Weise kann man keine porösen Fasern mit hoher Wasserabsorptionseigenschaft erhalten, wie es das Ziel der vorliegenden Erfindung ist
Aus der DE-OS 29 01 778 ist bekannt Acrylfasern mit Wasserabsorptionseigenscnaften herzustellen, die aus einem porösen Kern mit einer großen Anzahl an Mikrohohlräumen und Makrohohlräumen und einer Umhüllung hoher Dichte bestehen, aber diese Fasern haben eine große Zahl von Mikrohohlräumen, so daß

■to die Garneigenschaften und die Anfärbbarkeit verschüchtert sind und außerdem ist es nicht einfach, Fasern mit gleichmäßigen Mikrohohlräumen zu erzeugen und es ist schwierig, Fasern mit einer gleichmäßigen Qualität und mit sehr guten Garneigenschaften, Wärmebeständigkeit Anfärbbarkeit und Wasserabsorptionsfähigkeit, wie dies erfindungsgemäß angestrebt wird, zu erzielen.

Aus den vorerwähnten Gründen kann man nach dem Stand der Technik keine porösen synthetischen Acrylfasern mit verbesserter Wasserabsorptionseigenschaft, Wärmebeständigkeit, Färbbarkeit und Glanz gewinnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, poröse synthetische Acryltasern, die ausgezeichnete Wasserabsorptionseigenschaften und £Me Garneigenschaften haben, zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Acrylfasern zu zeigen, wobei das Verfahren einfach und billig durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe \Ard durch eine poröse, synthetische Acrylfaser gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 7 gelöst.

Die Acrylfasern gemäß der Erfindung bestehen aus 2 bis 30 Gew.-% und vorzugsweise 3 bis 25 Gew.-%, und insbesondere 6 bis 20 Gew.-°/o, und ganz besonders von mehr als 10Gew.-% üis 18Gew.-%, aus Celluloseacetat und 70 bis 98 Gew.-%, vorzugsweise 75 bis 97 Gew.-°/o, noch bevorzugter 80 bis 94 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 82 Gew.-°/o bis weniger als 90 Gew.-%.

eines Acrylpolymeren. Liegt die Menge des in den Fasern verteilten Celluloseacetats bei weniger als 2 Gew.-%, so ist die Phasentrennung von dem Acrylpolymeren nicht ausreichend und eine befriedigende Wasserabsorptionseigenschaft kann man nicht erzielen, während dann, wenn die Menge 30 Gew.-% übersteigt, die Phasentrennung zu stark wird und die Festigkeit, die Dehnung, die Anfärbbarkeit und der Galnz der Fasern verschlechtert werden, so daß man solche Mengen vermeiden soll.

Das erfindungsgemäß verwendete Celluloseacetat ist nicht besonders begrenzt, aber im allgemeinen verwendet man ein solches mit 48 bis 63% Acetatresten und einem Durchschnittspolymerisationsgrad von 50 bis 300.

Die erfindungsgemäß verwendeten Acrylpolymeren bestehen aus nicht weniger als 80 Gew.-% und vorzugsweise 85 bis 93 Gew.-% Acrylnitril und aus weniger als 20 Gew.-% an copolymerisierbaren und dadurch ein Abbau der Wärmebeständigkeit vermieden. Die porösen Fasern haben Makrohohlräume und man erzielt eine ausgezeichnete Wasserabsorptionseigenschaft.

Die Acrylpolymeren bei den erfindungsgemäßen synthetischen Acrylfasern können auch aus einem Gemisch aus dem Acrylpolymer aus Anspruch 1 und einem weiteren acrylischen Copolymer aus wenigstens 70 Gew.-% Acrylnitril und 5 bis 30 Gew.-% eines

ίο Monomeren der allgemeinen Formel

R.

CH₂=C-COOX
bestehen, worin X R₂ oder

CH₃

cncrricrcn, z. B. A!ky!acry!aicn oder Methacrylate:?, wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylacrylat, Amide, wie Acrylamid, Methacrylamid, N-monosubstituierte oder Ν,Ν-disubstituierte Amide davon, Vinylacetat, sulfonsäuregruppenhaltige Monomere, wie Styrolsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure und deren Salze. Es ist bevorzugt, daß das Acrylpolymer 03 bis 13 Gew.-% eines Sulfonsäuregruppen enthaltenden copolymerisierbaren Monomeren enthält. Insbesondere, wenn man 03 bis 1,5 Gew.-% und vorzugsweise 0,5 bis 1,2 Gew.-% Allylsulfonsäure oder Methallylsulfonsäure oder deren Salze copolymerisiert, so erfolgt nicht nur eine Verbesserung der Anfärbbarkeit, sondern es wird die Ausbildung von zahlreichen Mikrohohlräumen

Ri CH₃

tl /ITT ΛΙ /ΓΊΙ /i|| /

ni V-Ii₂ V/77T V- "2 v-ii

Ri und R₃ H oder CH₃. R₂ H. NH₄, ein Alkalimetall und /und m ganze Zahlen von 0 bis 50 vedeuten und 0</+/nS 50 ist,

und wobei das Acryl-Copolymer nicht mehr als etwa 33 Gew.-% des Gesamtgewichts der synthetischen Acrylfaser ausmacht. Durch Einbauen der vorerwähnten Acrylcopolymeren in die synthetische Acrylfaser wird die Disvvärgierbarkeit von Celluloseacetat verbessert. Als Monomere, die man mit den Acrylcopolymeren der jo oben erwähnten Formel copolymerisieren kann, werden Acrylsäure. Methacrylsäure und

CH₂=C-COO-(CH₂- CH₂-O),—(CH₂CH-O)^-R₃

bevorzugt.

In dem Maße wie die Länge der Äthylengiykolketten oder Propylenglykolketten in diesen Monomeren größer wird, nehmen die hydrophilen Eigenschaften der Acryl-Copolymeren zu und man kann den Gehalt kleiner werden lassen, aber wenn l+m 50 übersteigt, nimmt die Polymerisierbarkeit und Löslichkeit des Acrylcopolymeren ab. Die Monomere, die mit den Acrylcopolymeren, die anders sind als die Monomeren der vorerwähnten Formel, copolymerisierbar sind, kann man die vorerwähnten Monomeren bei der Polymerisation von Acrylpolymeren verwenden, wobei das Acrylcopolymer aber wenigstens 70 Gew.-% Acrylnitril enthält.

Die synthetischen Acrylfasern haben im wesentlichen keine Mikrohohiräume mit einem Durchmesser von weniger als 2000-IO-'°m, sondern hauptsächlich Makrohohlräume, die zu den Wasserabsorptionseigenschaften beitragen. Das Celluloseacetat liegt in länglicher Form, wobei die längste Dimension parallel zur Faserachse liegt und im allgemeinen Hohlräume an der Peripherie oder im inneren Teil des Celluloseacetats vorhanden sind, verteilt vor, wobei das Verhältnis der Länge zum Durchmesser der länglichen Celluloseacetatfasern im allgemeinen 10 oder mehr beträgt Die in dem verteilten länglichen Celluloseacetat vorhandenen Hohlräume sind Makrohohlräume, die durch Phasentrennung von Celluloseacetat und dem Acrylpolymer entstanden sind und die durch das sekundäre Verstrek-Iten noch vergrößert werden. Die acrylische Polymerkomponente hat im allgemeinen den gleichen Dichtegrad wie übliche synthetische Acrylfasern und hat im wesentlichen keine Mikrohohlräume.

Der Anteil der Makrohohlräume an der Porosität macht wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 75%, insbesondere wenigstens 80% und ganz besonders bevorzugt zumindest 85% aus, so daß die Mikrohohlräume nicht mehr als 30 Vol.-% der porösen Stellen

■•5 besetzen. Celluloseacetat ist nicht nur im inneren Teil des Querschnitts der Fasern, sondern auch an der Faserwandung verteilt, so daß man die Makrohohlräume auch an der Faseroberfläche feststellt Die hohe Wasserabsorptionseigenschaft der ertindungsgemäßen

so synthetischen Acrylfaser ist vermutlich hauptsächlich der Tatsache zuzuschreiben, daß Hohlräume mit öffnungen zur Faseroberfläche mit den Makrohohlräumen im inneren Teil der Fasern in Verbindung stehen.
Die erfindungsgemäßen synthetischen Acrylfasern werden nachfolgend aufgrund der Zeichnungen noch näher erläutert

F i g. 1 ist eine Mikrofotografie (200fache Vergrößerung) eines Querschnitts einer üblichen Acrylfaser;
F i g. 2 ist eine Mikrofotografie (200fache Vergröße-

rung) eines Querschnitts einer porösen Acrylfaser mit Wasserabsorptionseigenschaften, die Celluloseacetat enthält sowie eine große Anzahl von Mikrohohlräumen zusammen mit Makrohohlräumen aufweist;

F i g. 3 ist eine Mikrofotografie (200fache Vergröße-

rung) eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen porösen Acrylfaser;

Fig.4, 5 und 6 sind Elektronenmikrofotografien (Vergrößerung 12 00Ofach) von Querschnitten der in

den Fig. 1 -3 jeweils gezeigten Fasern;

F i g. 7 ist eine Elektronenmikrofotografie (Vergrößerung 12 000fach) des Querschnitts einer üblichen Acrylfaser mit Mikrohohlräumen.

In den F i g. 2 und 3 wurden Fasern, in welche ein roter Farbstoff imprägniert war, zur Hervorhebung der Mikrohohlräume verwendet. Wie aus Fig. I ersichtlich ist, c,r.halten übliche Acrylfasern im wesentlichen keine Hohlräume. In Fig.2 wird gezeigt, daß, weil in den Fasern mit Makrohohlräumen zahlreiche Mikrohohlräume vorhanden sind, der Farbstoff entlang des gesamten Querschnitts der Fasern eintritt. Die erfindungsgemäßen Fasern werden in F i g. 3 gezeigt, wo nur Makrohohlräume festzustellen sind, während Mikrohohlräume im wesentlichen nicht gefunden werden.

Die übliche Acrylfaser gemäß F i g. 4 ist sehr dicht und man stellt keine Mikrohohlräume fest. Fig.5 macht offensichtlich, daß eine große Anzahl von Mikrohohlräurncn im inneren Teil der Fasern vorhanden i»i. Andererseits zeigt F i g. 6, daß die erfindungsgemäßen Fasern an den Teilen, die nicht von den Makrohohlräumen eingenommen werden, im wesentlichen die gleiche Dichte wie die üblichen Acrylfasern hat. Die Mikrohohlraumstruktur wird deutlich aus F i g. 7 ersichtlich, die eine übliche Acrylfaser mit Mikrohohlraumstruktur zeigt.

Bei den erfindungsgemäßen synthetischen Acrylfasern ist die Oberfläche A der Hohlräume nicht größer als 15 m²/g, vorzugsweise 0,02 bis lOmVg und die Porosität V beträgt 0,05 bis 0,75 cmVg, vorzugsweise 0,05 ois 0,60cm³/g, und V/A ist Vm oder mehr, vorzugsweise '/20 oder mehr.

Die Oberfläche A (m²/g) der Hohlräume in den Fasern wurde wie folgt bestimmt. Stickstoffgas wurde in den Fasern bei einer Temperatur von flüssigem Stickstoff adsorbiert und die Gesamtoberfläche der Faser wurde nach der BET-Gleichung bestimmt und von dieser Zahl wurde die Oberfläche der äußeren Haut der Fasern abgezogen. Die Menge der zu messenden Fasern wurde so gewählt, daß der Wert der gesamten zu messenden Oberfläche 1 m² oder mehr betrug.

Die Porosität K(CmVg) wurde wie folgt bestimmt: Die Dichte ρ (g/cm³) einer Folie, die so hergestellt worden war, daß sie die gleiche Zusammensetzung wie die Faser hatte und eine hohe Dichte aufwies, wurde gemessen und die Durchschnittsquerschnittsfläche der Hohlräume enthaltenden Faser wurde fotografisch bestimmt und als 5 (cm²) bezeichnet und die tatsächliche durchschnittliche Querschnittsfläche So (cm²) der Fasern in dem Teil, in dem keine Hohlräume enthalten waren, wurden nach der folgenden Gleichung (1) bestimmt und die Porosität V wurde aus der folgenden Gleichung (2) abgeleitet

So

tex

lOOOOOXp

-L χ ⁵"^Λ

So

U)

(2)

einem Durchmesser £>(μπι) der Hohlräume und Drücken P(Pa), wie sie erforderlich sind, um Quecksilber in die Hohlräume zu füllen, besteht die folgende Beziehung

1 222 725

Der Anteil an Mikrohohlräumen in den Porositäten wurde berechnet indem man den Mikrohohiraumgehalt mittels eines Quecksilberporosimeters maß. Zunächst wurden die Fasern geöffnet und gewägt und dann in eine Zelle eines Quecksilberporosimeters gefüllt und ein Druck auf eine Menge an Quecksilber wurden aufgepreßt und aufgezeichnet, wobei das Quecksilber bei Raumtemperatur aufgepreßt wurde. Zwischen Durch Messen von P wird die Menge an Quecksilber, das in dem Durchmesser £>(μηι) und das Volumen (cmVg) der Hohlräume eingepreßt wurde, gemessen. Aus diesen Daten kann man eine Hohlraumverteilungskurve entnehmen und die Menge an Hohlräumen, bei denen Ο0,2μπι oder weniger ist, läßt sich bestimmen und bezieht sich auf den Gehalt an Mikrohohlräumen (cmVg) in 1 g der Fasern.

1st die Porosität V kleiner als 0,05 cm³, so ist die Wasserabsorptionseigenschaft nicht befriedigend, während in dem Fall, daß die Porosität V 0,75 cm³/g übersteigt, die Festigkeit und die Dehnbarkeit der Fasern abnehmen und der Glanz und die Anfärbbarkeit nachteilig beeinflußt werden.

Übersteigt die Oberfläche A der Hohlräume 15 m²/g, dann steigen die Mikrohohlräume und die Festigkeit und die Dehnbarkeit werden nicht nur verschlechtert sondern in gleicher Weise auch die Anfärbbarkeit und die Wärmebeständigkeit. Wenn V/A kleiner als V30 ist, so ist die Wasserabsorptionseigenschaft nicht befriedigend oder die Wärmefestigkeit, die Anfärbbarkeit sowie die Festigkeit und die Dehnbarkeit werden verschlechtert. Weiterhin wurde aus den experimentellen Daten festgestellt, daß, wenn V/A kleiner als '/30 ist, die Hohlräume in den Fasern klein werden und wenn man deren Größe dann beispielsweise auf eine Kreisform berechnet, so wird der Durchmesser kleiner als 2000· 10-'°m und man erzielt keine sehr gute Wasserabsorptionseigenschaft und auch die Festigkeit und die Dehnbarkeit werden verschlechtert.

Die erfindungsgemäßen synthetischen Acrylfasern werden hergestellt, indem man

(a) eine Lösung in einem organischen Lösungsmittel enthaltend 15 bis 35 Gew.-% eines Polymers aus 2 bis 30 Gew.-% Celluloseacetat und 70 bis 98 Gew.-% eines Acrylpolymeren aus wenigstens 80 Gew.-% Acrylnitril und weniger als 20 Gew.-°/o an copolymerisierbaren Monomeren in ein wäßriges Koaguiierbad bei einer Temperatur von nicht mehr als 30° C verspinnt,

die ersponnenen Fasern um das 2,5- bis Sfache zu wassergequollenen Fasern mit verteilten Makrohohlräumen verstreckt,

die wassergequollenen Fasern bei einer Temperatur von 100 bis 180⁰C auf einem Wassergehalt von nicht mehr als 1,0 Gew.-% trocknet und
die getrockneten Fasern einer zweiten Verstrekkung unter feuchter Wärme bei einem Streckverhältnis von nicht mehr als dem 3fachen unterwirft Wenn die Konzentration an Polymeren weniger als 15 Gew.-% ausmacht, so steigen die Produktionskosten und die Bildung von Mikrohohlräumen nimmt zu und dadurch nehmen die Festigkeit und die Dehnbarkeit ab. Obersteigt die Konzentration 35 Gew.-%, so steigt die Viskosität und dadurch wird die Verarbeitbarkeit und Verspinnbarkeit erschwert und die Garneigenschaften verschlechtert

Als organisches Lösungsmitte! kann man die üblichen für Celluloseacetat, Acrylpolyere und Acryl-Copolymere verwendeten einsetzen, wobei organische Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Di-.

methylsulfoxid, Äthylencarbonat wegen der leichten Wiedergewinnbarkeit und Reinigung bevorzugt werden. Als wäßriges Koagulationsbad kann man eine wäßrige Lösung eines organischen Lösungsmittels verwenden, z. B. von Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, Äthylencarbonat, sowie andere organische Lösungsmittel, wie Propylalkohol, oder Kerosin, jedr'ch wird eine wäßrige Lösung eines organischen Lösungsmittels, wie es zum Auflösen der Polymeren verwendet wird, besonders bevorzugt.

Das Verfahren zum Vermischen von Celluloseacetat und Acrylpolymeren oder zum Vermischen eines Acryl-Copolymeren mit der Mischung ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel kann man jedes der Polymeren in einem üblichen Lösungsmittel lösen und die erhaltenen Lösungen werden dann miteinander vermischt oder man kann diese Polymeren auch gemeinsam einem gemeinsamen Lösungsmittel zugeben und darin auflösen.

Wasser kann man zu der Spinnlösung in einem Bereich zugeben, der keine Gelierung der Spinnlösung verursacht. Die Zugabe von Wasser ist für die Einstellung der Viskosität der Spinnlösung wirksam und verhindert die Bildung von Mikrohohlräumen in den ersponnenen Fäden.

Der primäre Verstreckungsgrad beträgt das 2,5- bis 8fache, vorzugsweise das 3- bis 6fache. Ist das primäre Verstreckungsverhältnis weniger als das 2,5fache, so ist die Verstreckung und Orientierung in der Faser unzureichend und deshalb wird nur eine niedrige Festigkeit erreicht und es bilden sich Risse in den Fasern. Übersteigt das Streckverhältnis das 8fache, so nimmt die Verdichtbarkeit in übergroßem Maße zu und man erzielt keine befriedigende Wasserabsorptionseigenschaft und die Verarbeitbarkeit wird erschwert.

Die Temperatur im Koagulationsbad darf nicht höher als 30°C sein und liegt vorzugsweise bei nicht mehr als 25° C und insbesondere nicht mehr als 20° C, um die Bildung von Mikrohohlräumen zu vermeiden. Beträgt die Temperatur im Koagulationsbad mehr als 30° C, so bildet sich eine große Anzahl von Mikrohohlräumen und die Garneigenschaften und die Menge der erhaltenen Fäden nehmen erheblich ab.

In den primär verstreckten Fasern wird die Verteilung des länglichen Celluloseacetats und die Hohlräume, die sich durch Phasentrennung von Celluloseacetat und dem Acrylpolymer bilden, ausgeprägter. Aber die Fasern enthalten noch eine große Anzahl von Mikrohohlräumen, die inhärent in den üblichen angequollenen Gelsträngen enthalten sind. Diese Mikrohohlräume sind unerwünscht, weil sie die Wärmebeständigkeit, die Abfärbbarkeit und den Glanz der Fasern nachteilig beeinflussen. Infolgedessen werden die Fasern in denen Mikrohohlräume und Makrohohlräume zusammen vorliegen getrocknet, um die Mikrohohlräume zu eliminieren und in diesem Falle wird die Trocknung bei einer Temperatur von 100 bis 180° C, vorzugsweise 105 bis 150° C vorgenommen, bis der Wassergehalt nicht mehr als 1,0 Gew.-% ausmacht. Dadurch werden nur die Mikrohohlräume eliminiert, während die Makrohohlräume, die aufgrund der Phasentrennung gebildet wurden, verbleiben. Ist die Trocknungstemperatur niedriger als 100⁰C, so fallen die Mikrohohlräumen in den den Acrylpolymeren nicht vollständig beim Trocknen zusammen und die Festigkeit und Dehnbarkeit, der Glanz, die Anfärbbarkcit und die Wärmebeständigkeit der Fasern verschlechtern sich. Obersteigt die Trocknungstemperatur 180° C, so werden die Fasern hart und und verfärben sich. Beim Trocknen ist es. zur Eliminierung der Mikrohohlräume wünschenswert, einen Heißwalzentrockner zu verwenden, bei dem die Fasern mit einer auf eine hohe Temperatur erhitzte Metalloberfläche in Berührung kommen. Wenn dann außerdem die Trocknung dadurch bewirkt wird, daß man Heißluft einer Temperatur von 120 bis 170°C zusätzlich aufbläst, so kann man die Trocknung gleichmäßiger bewirken und eine solche

ίο Arbeitsweise ist deshalb bevorzugt. Übersteigt der Wassergehalt 1,0%, so erfolgt eine ungleichmäßige Trocknung der Fasern und eine große Anzahl von Mikrohohlräumen bleibt partiell zurück und ergibt eine Ungleichmäßigkeit beim Färben, im Glanz und in der Festigkeit der Fasern, so daß die Gleichmäßigkeit der Qualität verschlechtert wird. Bei der Trocknungsstnfe kann man ein Drehmoment anwenden, um zusammen mit dem Trocknen einen Schrumpf von 5 bis 15% zu bewirken.

Die getrockneten Fäden werden dann einer zweiten Verstreckung unter feuchter Hitze bei einem Streckenverhältnis von nicht mehr als dem 3fachen, vorzugsweise dem 1,05- bis 2fachen, unterworfen, um die Phasentrennung des Acrylpolymeren von dem CeIIuIoseacetat in den Fasern ausgeprägter zu gestalten und die Makrohohlraumstruktur besser auszubilden und dadurch die Wasserabsorptionseigenschaften zu verbessern und den Fasern gleichmäßigere physikalische Eigenschaften zu verleihen. Die zweite Verstreckung schließt einen Streckschrumpf bei einem Streckverhältnis von nicht mehr als 1,0 ein. Um die Makrohohlraumstruktur zu verlängern, wird das Streckverhältnis vorzugsweise auf wenigstens 1,05, vorzugsweise wenigstens 1,1 eingestellt. Wenn aber das Streckverhältnis das 3fache übersteigt, so tritt Fadenbruch ein und wenn man die Temperatur erhöht, um den Fadenbruch zu vermeiden, so werden die Fasern klebrig und die Wasserabsorptionseigenschaften werden erheblich verschlechtert. Nach dem zweiten, dem sekundären Verstrecken werden die Fäden Nachbehandlungsstufen unterworfen, um eine gute Verspinnbar>":it und ein gutes Verhalten zu bewirken, z. B. einer Schrumpfungsstufe in feuchter Wärme, einer Schmierstufe, einer Kräuselstufe und einer Kräuselfixierstufe, wobei man dann das Endprodukt erhält.

Die porösen synthetischen Acrylfasern kann man nicht nur unter Verwendung von organischen Lösungsmittel herstellen, sondern auch von anorganischen Lösungsmitteln, z. B. einer wäßrigen Lösung von

so Zinkchlorid.

Die erfindungsgemäß erhaltenen porösen synthetischen Acrylfasern haben eine hohe Wasserabsorptionsfähigkeit und einen hohen Wasserabsorptionsgrad und haben eine sehr gute Festigkeit und Dehnbarkeit beim Feuchtquellen bei der Absorption von Wasser und zeigen einen guten Glanz und eine gute Farbentwicklung beim Färben.

Die erfindungsgemäßen synthetischen Acrylfasern sind optimal geeignet für Kleidungsstücke, Sportbekleidung, Bettwäsche, Vorhänge und dergleichen. Weiterhin können sie überall dort als Baumwollersatz verwendet werden, wo man bisher Baumwolle verwendet hat

In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung beschrieben. Teile und Prozentsätze sind auf das

e; Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben. Die Wasserabsorption der Fasern wurde gemäß DIN-53 814 gemessen und die Kräuseleigenschaften wurden gemäß JIS L-1074 gemessen.

Beispiel 1

Eine Dimethylformamid- (nachfolgend als DMF bezeichne) Lösung, enthaltend 21% eines Polymergemisches aus einem Acrylpolymeren und aus Celluloseacetat, in dem in der Tabelle 1 gezeigten Mischverhältnis wurde aus einer Spinndüse in ein Koagulationsbad aus 65% DMF und 35% Wasser, das bei 20⁰C gehalten wurde, versponnen. Das Acrylpolymer hatte eine Zusammensetzung aus Acrylnitril (nachfolgend als AN abgekürzt) und Methylacrylat (nachfolgend als MA abgekürzt) und Natriummethallylsulfonat (nachfolgend als SMAS abgekürzt) von 90,5:9,0:0,5 (%). Die

IO

extrudierten Fäden wurden einer primären Verstrekkung um das 5fache der ursprünglichen Fadenlänge unterworfen und dann auf einem Heißwalzentrockner von 120⁰C getrocknet, bis der Wassergehalt auf 0,5% vermindert war. Die getrockneten Fäden wurden unter feucnter Wärme einer Sekundärverstreck :ng unterworfen um das 1,1 fache ihrer ursprünglichen Länge. Die verstreckten Fäden wurden mechanisch gekräuselt und die Krause! wurden fixiert, wobei man 0,333 tex Fasern erhielt. Die Eigenschaften der erhaltenen Fasern werden in Tabelle I gezeigt. Es wurde festgestellt, daß das Verhältnis an Mikrohohlräumen in den Fasern von Versuch Nr. 4 und Nr. 5 11,3% bzw. 14,6% betrug.

Tabelle 1

Versuch	i'olymergemisch	Cellulose	Hohlräume	Ober	V/A	Fasereigenschaften	Festigkeit Färbbarkeit	Be
Nr.	Acryl	acetat	Porosität	fläche A		Wasser		merkungen
	polymer		V			absorp
		(Teile)		(nr/g)		tion	(g/tex)
	(Teile)	(cm-Vg)		(7,)

100
99

98

4	95	5
5	90	10
6	80	20
7	70	30
8	65	35

60

0,000	0,00
0,021	0,57
0,116	1,62
0,221	1,70
0,357	2,04
0,46	2,35
0,588	2,76
0,798	3,09
1,08	3,09

15
25
38

34,2 gut

34,2

32,4

28,8

gut

Vergleichsprobe

desgl.

erfindungsgemäß

desgl. desgl.

48	23,4	ziemlich schlecht	desgl.
60	15,3	desgl.	desgl.
80	9,9	schlecht	Vergleichs probe
100	7.2	desel.	dessl.

Beispiel 2

Es wurde das gleiche Acrylpolymer wie in Beispiel 1 verwendet und 0,333 tex Fasern wie sie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt werden, wurden hergestellt unter Veränderung der Zusammensetzung im Polymergemisch, der Extrusionsbedingungen, der Vbllstreckungsbedingungen, der Trocknungsbedingungen und der anderen Herstellungsbedingungen. Die Eigenschaften der erhaltenen Fasern werden in Tabelle 1 ee/eiet

13

Tabelle

14

Versuch

Hohlräume

Porosität V

Oberfläche Λ (m²/g)

Fasereigenschaften

V/A Wasser- Andere

absorption

Bemerkungen

0,03	0,71	23
0,05	1,82	1
0,10	0,44	36
0,35	2,11	1
0,75	17,3	4,4
0,90	25,1	1
1,05	9,83	6,0
0,43	0,94	1
0,59	0,78	23
0,30	13,8	1 28
0,61	16,8	1
0,51	19.1	9,4
0,80	26,9	1
0,72	0,95	22
0,63	3,21	1
	Beispiel 3	U
1
46
1
27
1
37
1
33
1
1,3
1
5,1

9 14 37 70 87 104 45 60 33 63 50 76 73 64

schlechte Wärmebeständigkeit und Anfarbbarkeit	Vergleichs probe
desgl.	desgl.
	erfindungs gemäß
	desgl.
niedrige Festigkeit und schlechte Anfarbbarkeit	Vergleichs probe

desgl.

schlechte Wärmebeständigkeit und Anfarbbarkeit

niedrige Festigkeit und schlechte Anfarbbarkeit

desgl.

schlechte Wärmebeständigkeit und Anfarbbarkeit

desgi.

desgl.

erfindungsgemäß

Vergleichsprobe

desgl. desgl.

desgl.

erfindungsgemäß

desgl.

Ein Polymergemisch aus 80 Teilen eines Acrylpolymerin der Zusammensetzung AN : MA : Natriumallylsulfonat (nachstehend abgekürzt mit SAS) gleich 90,2 : 9,0 :0,8 (%) und 20 Teilen Celluloseacetat wurden in dem in Tabelle 3 gezeigten Lösungsmittel unter Ausbildung einer Spinnlösung gelöst, welche die Eigenschaften hatte, die in Tabelle 3 gezeigt werden. Die Extrusion der Spinnlösung und die Nachbehandlung der extrudierten Fäden wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 vorgenommen, wobei man 0333 tex Fasern erhielt. Als Koagulationsbad wurde jedoch eine wäßrige Lösung, enthaltend das gleiche Lösungsmittel das in der Spinnlösung verwendet worden war, verwendet.

Die Eigenschaften der Fasern werden in Tabelle 3 gezeigt. In der Tabelle 3 wurde die Viskosität der Spinnlösung bei 50° C mittels eines Brookfield-Viskosi meters gemessen. Die Stabilität der Spinnlösung wurde bewertet durch die Stabilität gegenüber einer Gelierung bei 50° C und die Stabilität der Dispergierung des Acrylpolymeren und des Celluloseacetats in der Spinnlösung.

Tabelle 3

Versuch

Spinnlösung Lösungs- Konz. des Visko-

mittel Polymer- sität

gemisches (Pa · s)

Hohlräume

Stabilität Poro- Ober·

sität V Hache A

(cm'/g) (m^J/g)

V/A

Fasereigenschurten	16,2
Wasser- Festig- abiiorption keil (%) (g/tcx)	17,1
58	22,5
53	24,3
50	23,4
48	21,6
49	18,9
45	18,9
44	23,4
56	23,4
52	24,3
48	26,1
49	24,3
48	23,4
43
45

Verurbeitburkejl

Bemerkungen

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

Dimiethylacetamid

desgj. desgj. desgl. desgl. desgl.

desgl.

Dimethylformamid

desgl. desgl. desgä. desgl. desgl. desgl.

10 15 20 25 30 35 40 10 15 20 25 30 35 40

0,85 1,5 7,6 21,0 64,0 > 100,0 geliert 0,56 1,5 5,0 14,0 42,0 120,0 geliert

gut gut gut gut

gut

ziemlich schlecht

schlecht

gut

ziemlich schlecht

schlecht

0,57 0,51 0,48 0,46 0,47 0,43 0,42 0,56 0,49 0,46 0,47 0,46 0,41 0,43

17,9 3,14 2,62 2,48 2,24 1,96 1,86

18,4 2,70 2,35 2,31 2,26 2,95 2,75

31,4

1 6,2

1 5,4

1 4,8

1 4,6

1 4,4

1 32,8

1 5,5

1 5,1

1 4,9

4,9

1 7,2

1 6,4

ziemlich schlecht

gut gut gut

gut

ziemlich schlecht

schlecht

ziemlich schlecht

gut gut gut

gut

ziemlich schlecht

schlecht

Vergleichsprobe

erfindungsgemäß

desgl. desgl, desgl.

desgl.

Vergleichsprobe

erfindungsgemäß

desgl. desgl. desgl.

desgl.

Vergleichsprobe

Tabelle 3

(Fortsetzung)

Konz. des

Visko

Stabilität

Hohlräume

Ober

VM

Fasereigenschiiften

Festig

Verarbeit-

mmmmmam

W

OO

Versuch

Spinnlösung

Polymer

sität

Poro

fläche A

Wasser

keit

barkeit

Bemer

O
K)
N)

Nr.

Lösungs

gemisches

(Pa s)

sität V

(m²/g)

absorption

(g/tex)

kungen

Oi

mittel

10

1,5

gut

(cmVg)

16,1

1

W

20,7

CO

15

4,4

gut

0,50

3,15

32 2

49

21,6

ziemlich
schlecht

39

Dimethyl-
sulfoxid

20

13,0

gut

0,46

2,15

1

47

24,3

gut

Vergleichs
probe

40

desgl.

0,44

6,8

46

gut

erfindungs
gemäß

41

desgl.

25

39,0

gut

2,35

1

23,4

desgl.

30

110,0

gut

0,45

2,21

48

21,6

gut

42

desgl.

35

geliert

ziemlich
schlecht

0,43

2,16

4,9

45

20,7

gut

desgl.

43

desgl.

40

geliert

schlecht

0,39

2,03

1

41

18,0

ziemlich
schlecht

desgl.

44

desgl.

0..36

5,2

38

schlecht

desgl.

45

desgl.

1

Vergleichs
probe

5,1

1

5,5

1

5,6

Beispiel 4

Ein Polymergemisch aus 90 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung von AN : MA : SMAS gleich 90p :9,0 :0,5 (%) und 10 Teilen Celluloseacetat wurde in DMF gelöst unter Ausbildung einer Spinnlösung mit einem Gehalt von 25% an dem Polymergemisch. Die Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in ein fCoagulierbad aus 65% DMF und 35% Wasser, das bei

Tabelle 4

25° C gehalten wurde, extrudiert und die extrudierten Fäden wurden einer primären Verstreckung unter verschiedenen Streckverhältnissen, wie sie in Tabelle 4 gezeigt werden, unterworfen. Die primär verstreckten Fäden wurden getrocknet und unter den gleichen wie in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen nachbehandelt, wobei man 0,333 tex Fäden erhielt Die Eigenschaften der erhaltenen Fäden werden in Tabelle 4 gezeigt

Versuch Streck-Nr. verhältnis

bei primären
Verstrecken

Hohlräume

Porosität V
(cnrVg)

Oberfläche A (mVg)

V/A

Fasereigenschaften Wasser- Andere absorption	die getrockneten Fasern sind etwas brüchig und die Verarbeitbarkeit ist schlecht	Bemer kungen
40,3	desgl.	Vergleichs probe
38,5		desgl.
39,0		erfindungs gemäß
37,5		desgl.
36,1	desgl.

46
47
48
49
50
51
52
53
54

1,5

0,381
0,362
0,368
0,352
0,337
0,326
0,294
0,126
0,04

3,05 2,01 1,99 2,01 1,71 1,58 1,75 0,84 0,28

Beispiel 5

Ein Polymergemisch aus 90 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich 92,5 : 7,0 :0,5(%)und 10 Teilen Celluloseacetat wurde in DMF unior Bildung einer Spinnlösung, enthaltend 25% des Polymergemisches, gelöst und die Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in ein Koagulierbad aus 60% DMF und 40% Wasser, die bei 300°C gehalten wurde, extrudiert Die extruJierten Fäden wurden einer primären Verstreckung um das 4fache der ursprüngli-

Tabellc 5

35,0

32,0

16,0

8,0

Fadenbruch tritt häufig
ein

desgl.

Veigieichsprobe

ch-n Fadenlänge unterworfen und dann auf einem Heißwalzentrockner bis zu einem Wassergehalt der Fäden von nicht mehr als 0,5% bei den in Tabelle 5 gezeigten Trocknungstemperaturen getrocknet. Die getrockneten Fäden wurden dann einer zweiten Verstreckung bei UO⁰C unter feuchter Wärme unterworfen und die Fäden wurden dabei um das 2fache der ursprünglichen Länge verstreckt und dann mechanisch gekräuselt. Die Kräusel wurden fixiert, wobei man 0333 tex Fasern erhielt, deren Eigenschaften in Tabelle 5 gezeigt werden.

Versuch
Nr.

Trocknungstemperatur

(⁰C)

Hohlräume

Poro- Ober-

sität V fläche A

(cm³/g) (rn²/g)

Fasereigenschafte'-

V/A Wasser- Andere

absorption

Bemerkungen

55 60

56 80

57 100

0,60
0,57
0,50

26,4 19,6

7,5

44,0

1 34,1

1 15.0 56,1
50,3
51,6

schlechten Garneigen- Vergleichs-

schaflen und Anfärbbarkeii probe

desgl.

erfindungsgemäß

22

Fortsetzung

Versuch
Nr.

Troekiiungslciiipcmlur

(⁰C)

Hohlräume

Porösität Γ

Ober-Il;iclic .· (m-Vg) Rise rc igcnschiiftcn

17.1 Wiisscr- ,Andere

■ibsorplioii

Bemerkungen

58 120 0,41 2,34

59 140 0,35 1,89

60 150 0,30 1,61

61 160 0,25 1,30

62 180 0_:23 1,18

63 190 0,21 1,05

64 200 0,21 0.97

Beispiel 6

Ein Polymergemisch aus 85 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SAS gleich 89 :10,4 :0,6 (%) und 15 Teilen Celluloseacetat wurde in DMF unter Ausbildung einer Spinnlösung mit einem Gehalt von 27% des Polymergemisches gelöst und die Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in ein Koagulierbad aus 70% DMF und 30% Wasser, das bei 30⁰C gehalten wurde, extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden einer primären Verstreckung um das Stäche der ursprünglichen Länge unterworfen und die

Tabelle 6

5,7'	43,0
1 5,4	37,3
1	32,6
5,4	27,8
1 5,2	25.9
1 5,1	24,0
1	24,0
5,0
1 4.6

die Faser verfärbt sich
und wird hart

desgl.

erfindungsgemäß

desgl.
desgl.
desgl.

desgl.

Vergleichsprobe

desgl.

primär verstreckten Fäden wurden mittels eines Heiß>"*alzentrockners, der bei 125°C gehalten wurde, bis zu einer Verminderung des Wassergehaltes auf den in

mi Tabelle 6 gezeigten Wert getrocknet und die getrockneten Fäden wurden dann der gleichen Nachbehandlung wie in Beispiel 1 unterworfen, wobei man 0,222 tex Fäden erhielt.
Die Eigenschaften der Fäden werden in Tabelle 6 gezeigt. Die Fäden aus den Versuchen 67 und 69 hatten einen Gehalt an Mikrohohlräumen von 15,3% bzw. 14,2%.

Versuch	Wasser	Hohlräume	Ober	V/A	Fasereigenschaften	Bemer
Nr.	gehalt	Poro	fläche A		Wasser- Andere	kungen
		sität V	(m²/gi		absorption
	(¹A)	(cm³/g)		(%)

65	0
66	0,1
67	0,2
68	0,3
69	0,5
70	1,0
71	2,0
72	5,0

0,433 0,457 0,505 0,546 0,582 0,648

0,694 0.717

2.68 3,23 3.65 4,10 4,42 5,18

27,76 29.5

1 7,6

1 8,0

1 40,0

1 41.1

45.2	niedrige Festigkeit, schlechte Anfarbbarkeit und ungleichmäßige Eigenschaften desgl.	erfindungs gemäß
47,5	desfe'..
52,1	desgl.
56,0	desgl.
59,4	desgl.
65,7	desgl.
70,1 72,3	Vergleichs probe desgl.

24

Beispiel 7

Die gleiche Spinnlösung wie die in Beispiel 6 verwendete wurde aus einer Spinndüse in ein Koagulierbad aus 65% DMF und 35% Wasser, das bei 25° C gehalten wurde, extrudiert und die extrudierten Fäden wurden einer primären Verstreckung um das 4fache der ursprünglichen Länge unterworfen. Die primär ver

Tabelle 7

streckten Fäden wurden dann auf einem Heißwalzentrockner von 125°C getrocknet, bis der Wassergehalt nicht mehr als 0,7% betrug. Die getrockneten Fäden wurden einer zweiten Verstreckung unter den gleichen ι wie in Beispiel 5 gezeigten Bedingungen unterworfen und mechanisch gekräuselt und die Kräusel wurden fixiert, wobei man 0,333 tex Fasern erhielt, deren Eigenschaften in Tabelle 7 gezeigt werden.

Versuch Sekundärverslreckungs- Hohlräume
Nr. bedingungen

Tempe- Ver- Poro- Ober-

ralur streckungs- sität V fläche A

(°C) grad (cmVg) (m²/g)

Fase reigenschaften

Wasser- Andere absorption

73	100	0,9	0,333	2,18
74	100	1,0	0,334	2,20
75	100	1,5	0,338	2,24
76	100	2	0,297	2,32
77	100	3	0,222	2,50
78	110	0,9	0,326	2,08
79	110	1,0	0,359	2,12
80	HO	2	0,332	2,16
81	110	3	0,294	2,24
82	110	4	0,158	2,44
83	120	0,8	0,286	1,80
84	120	1	0,323	1,82
85	120	2	0,329	1,84
86	120	3	0,297	2,02
87	120	4	0,169	2,46
88	120	5	-	-
89	130	0,8	0,295	1,52
90	130	1	0,339	1,50
91	130	2	0327	1,60

1 6,6 1 6,6

1 11,2 1 6,4 1 6,0

1 7,6

1 15,4

1 5,6

1 14,6

1 5,2 1 4,4 1 4.8

35,7 36,8 36,2 32,3 25,1 35,0 37,0 35,6 32,0 19,0 31,2 34,8 35,1 32,3 20,1

32,0 36,0 35,1

Fadenbruch

häufiger Fadenbruch

Fadenbruch

Verspinnen ist unmöglich

Bemerkungen

erfindungsgemäß

desgl. desgl. desgl. desgl. desgl. desgl. desgl.

desgl.

Vergleichsprobe

erfindungsgemäß

desgl. desgl.

desgl.

Vergleichsprobe

desgl.

erfindungsgemäß

desgl. desgl.

Fortsetzung	25	3 4 5	Hohlräume Poro sität V (cm³/g)	30	22	537	26	Fadenbruch Verspinnen ist unmöglich	Bemer kungen
Versuch Nr.	ι Sekundärverstreckungs- bedingungen Tempe- Ver- ratur streckungs- (⁰C) grad		0,280 0,173	Ober fläche (m²/g)	A	V/A	hasereigenschaften Wasser- Andere absorption (%)		erfindungs gemäß Vergleichs
92 93 94	130 130 130	1,80 2,04		1 6,4 1	30,7 20,4	probe desgl.
12,8

Beispiel 8

Ein Polymergemisch aus 80 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA :SMAS gleich 90,5 :9,0 :0,5 (%) und 200 Teilen Celluloseacetat wurde in DMF gelöst unter Bildung einer 20% des Polymergemisches enthaltenden DMF-Lösung. Dann wurden 100 Teile der DMF-Lösung mit 2 Teilen Wasser vermischt unter Bildung einer Spinnlösung und die Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in ein Koagulierbad aus 50% DMF und 50% Wasser, das bei 25°C gehalten wurde, extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden mit Wasser gewaschen und dann einer primären Verstreckung in heißem Wasser um das 4fache der ursprünglichen Länge verstreckt. Die primär verstreckten Fäden wurden dann auf einem bei 135° C gehaltenen Heißwalzentrockner bis zu einem Wassergehalt von nicht mehr als 1% getrocknet. Die getrockneten Fäden wurden einer zweiten Verstrekkung bei Ü5°C unter feuchter Hitze unterworfen und dabei um das 2fache der ursprünglichen Länge verstreckt und dann mechanisch gekräuselt und die Kräusel wurden fixiert, wobei man 0333 tex Fasern erhielt.

Die erhaltenen Fasern waren etwas stumpfe poröse Acrylfasern mit Hohlräumen und einer Porosität V von 0,3 cnvVg und einer Oberfläche A der Hohlräume von

1,03 mVg und einem Verhältnis V/A von . Die

porösen Acrylfasern hatten folgende Fadeneigenschaften: Feinheit 0,222 tex, Festigkeit im trockenen Zustand 26,1 g/tex und Dehnbarkeit im trockenen Zustand 30,5%. Im feuchten Zustand hatten die Fasern eine Festigkeit von 25,8 g/tex und eine Dehnbarkeit von 313%.

Das heißt, daß die Garneigenschaften der Fasern im trockenen Zustand auch im feuchten Zustand beibehalten wurden.

Beispiel 9

Ein Polymergemisch aus (100-X) Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich 90,5:9,0:0,5 (%) und X-Teilen Celluloseacetat wurde in DMF unter Ausbildung einer Spinnlösung mit einem Gehalt von 23% des Polymergemisches gelöst Die Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in ein koagulierbad aus 65% DMF und 35% Wasser, das bei 200° C gehalten wurde, extrudiert Die exirudierter. Fäden wurden einer primären Verstrebung um das 5fache der ursprünglichen Länge unterworfen und die verstreckten Fäden wurden mit Wasser gewaschen und dann auf einem Heißwalzentrockner bei 120⁰C bis zu einem Wassergehalt der Fäden von 0,5% getrocknet. Die getrockneten Fäden wurden dann einer sekundären Verstreckung bei 110⁰C unter feuchter Wärme und einer Verstreckung um das l,2fache der ursprünglichen Länge der Fäden unterworfen und dann mechanisch gekräuselt und die Kräusel wurden fixiert, wobei man 0,222 tex Fäden erhielt.

Zum Vergleich wurde iin Versuch 98 das oben erwähnte Polymergemisch in DMF gelöst unter Bildung einer Spinnlösung, enthaltend 23% des Polymergemisches und die Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in ein Koagulierbad aus 65% DMF und 35% Wasser, das bei 40⁰C gehalten wurde, extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden einer primären Verstreckung um das 6fache der ursprünglichen Länge unterworfen und die primär verstreckten Fäden wurden mit Wasser gewaschen und dann einer Wärmebehandlung bei 125³C unter feuchter Hitze unterworfen, ohne Verstreckung und Schrumpfung und dann wurde getrocknet. Die getrockneten Fäden wurden mechanisch jekräuselt und die Kräusel wurden fixiert, wobei man 0,222 tex Fäden erhielt. Im Versuch 99 wurde das erwähnte Acrylpoly-

4> mer allein in DMF gelöst unter Ausbildung einer 23% des Acrylpolymer allein enthaltenden Spinnlösung und die Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in ein Koagulierbad aus 65% DMF und 35% Wasser, das bei 40⁰C gehalten wurde, extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden einer primären Verstreckung um das 5fache der ursprünglichen Länge unterworfen und die primär verstreckten Fäden wurden mit Wasser gewaschen und dann einer zweiten Verstreckung bei 110⁰C unter feuchter Wärme um das l,2fache der ursprünglichen Länge der Fäden unterworfen und dann in gleicher Weise wie vorher beschrieben getrocknet. Die getrockneten Fäden wurden mechanisch gekräuselt und die Kräusel wurden fixiert wobei man 0,222 tex Fäden erhielt

Die Eigenschaften der Fäden werden in der Tabelle 8 gezeigt Die Anfärbbarkeit (Tiefe und Brillanz) wurde nach der Farbtiefe beu^r.eilt wobei eine schwarze Farbe auf der Faser in einer Menge von 43%, bezogen auf die Menge der Faser abgeschieden wurde. Bei der Bewertung der Färbbarkeit wird die Tiefe der Farbe einer im Handel erhältlichen Acrylfaser mit 5 bewertet Je größer die Bewertung, umso tiefer und brillanter ist die Farbe der Faser.

	Polymer	27	30	22 537	Dehnung	28	Bemer
	gemisch X				(%)		kungen
Tabelle 8	(Teile)	Anteil an			39	Färbbarkeit
Versuch	4	Mikrohohl- räumen	Wasser		36	(Tiefe und Brillanz)	erfindungs gemäß
Nr.	10	(%)	absorption		33	(Grad)	desgl.
	15	10,2	*(%)*		26	4	desgl.
95	4	12,4	21	Fadeneigenschaften	32	4	Vergleichs probe
96	0	16,0	38	Festigkeit		3-4	desgl.
97		78,6	43	(g/t-x)	1-2
98	44,9	24	32,4	2
99	9	28,8
	27,0
	19,8
	22,5

Beispiel

Ein Polymergemisch aus 85 Teilen eines Acrylpoly- unterschiedlichen Mengen an einem acrylischen Copomer (I) der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich lymer (III) der Zusammensetzung 90,5:9,0:0,5 (⁰Zo), 15 Teilen Celluloseacetat (II) und 25

AN : CH₂=CH-COO-(Ch₂CH₂O)T-CH₃ = 85 : 15(%)

wurde in DMF gelöst unter Ausbildung einer 23% des
Polymergemisches enthaltenden Spinnlösung. Die
Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in eine
Koagulierbad aus 56% DMF und 44% Wasser, das bei
20°C gehalten wurde, extrudiert und die extrudieren
Fäden wurden einer primären Verstreckung um das
5fache der ursprünglichen Länge unterworfen. Die
primär verstreckten Fäden wurden auf einem Heißwal-

zentrockner bei 120°C bis zu einem Wassergehalt von nicht mehr als 0,7% getrocknet und dann unter feuchter

iä Wärme einer zweiten Verstreckung bei 100°C unterworfen, wobei die Verstreckung das 1,1 fache der ursprünglichen Länge ausmachte. Die Fäden wurden mechanisch gekräuselt und die Krause! wurden dann fixiert, wobei man 0,333 tex Fasern erhielt, deren Eigenschaften in Tabelle 1 gezeigt werden.

Tabelle 9

Versuch Polymergemisch (Teile) Hohlräume Nr.

(D

Poro- Ober- V/A

sität V fläche A (II) (HI) (cnrVg) (m²/g)

Fasereigenschaften Wasser- Andere absorption (%)	guter Glanz und Anfärbbarkeit	Bemer kungen
43	desgl.	erfindungs gemäß
43	desgl.	desgl.
40	desgl.	desgl.
36	desgl.	desgl.
29	desgl.	desgl.
17	schlechte Wärme beständigkeit	desgl.
5	Vergleichs Drobe

100	85	15	0,5	0,41	2,01
101	85	15	2	0,40	1,97
102	85	15	5	0,39	1,95
103	85	15	10	0,34	1,96
104	85	15	30	0,26	1,74
105	85	15	50	0,16	1,03
106	85	15	60	0,03	0,36

4,9

1 4,9

1 5,0

1 5,8

1 6,7

1 6,4

1 12.0

Beispiel 11

Ein Polymergemisch aus 85 Teilen eines Acrylpolymeren (I) der Zusammensetzung AN : MA : SAS gleich 903 :9,0 :0,7 (%), 15 Teilen Celluloseacetat (II) und 2 Teilen eines Ac yl-Copolymeren (III), das ein Copolymer aus 90% AN und 10% eines Monomers der nachfolgend gezeigten Formel war, wurde in DMF unter Bildung einer Spinnlösung mit einem Gehalt von 27% des Polymergemisches gelöst Das Extrudieren der Spinnlösung und die Nachbehandlung der extnidierten Fäden wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 10 vorgenommen, wobei man 0333 tex Fäden erhielt

Tabelle 10

Die allgemeine Formel des vorerwähnten Monomers ist die folgende

CH₂=CH-COOX worin X R₂ oder CH₁

O)J (CH₂CHO^rR₃

bedeutet (R₂, R₃, /und m werden in Tabelle 10 erläutert Die Eigenschaften der erhaltenen Fasern werden in Tabelle 10 gezeigt

Versuch Monomer Hohlräume Fasereigenschaften Poro- Ober- V/A Wasser- Andere

sität V fläche A absorption

(cnrVg) (raVg) (%)

Bemerkungen

0,34
0,40

1,51 1,99

4,4

5,0

H 0 15 0,42

CH₃ 10 15 0.43

H 20 20 0,45 Beispiel 12

2,10 -—

5,0

2,15

2,17

5,0

4,8

guter Glanz und Anfärbbarkeit

desgl. desgl. desgl. desgl.

erfindungsgemäß

desgl.

desgl. desgl. desgl.

Ein Polymergemisch aus 90 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich 90,5 :9,0 :03% und 10 Teilen Celluloseacetat wurde in DMF gelöst unter Bildung einer 23% des Poiymergemisches enthaltenden Spinnlösung. Die Spinnlösung wurde aus einer Spinndüse in ein Koagulierbad aus 60% DMF und 40% Wasser, das bei der in Tabelle 11 gezeigten Temperatur gehalten wurde, extrudiert und die extnidierten Fäden wurden dann einer primären Verstreckung um das 5fache der ursprünglichen Fadenlänge unterworfen. Die primär verstreckten Fäden wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet.

Tabelle 11

wobei der Wassergehalt der Fäden auf nicht mehr als 1% vermindert wurde und dann einer zweiten Verstreckung bei 110⁰C unter feuchter Wärme unterworfen mit einem Verstreckungsgrad, der dem 1,4fachen der ursprünglichen Länge entsprach. Die sekundär verstreckten Fäden wurden mechanisch gekräuselt und die Krause! wurden Fixiert, wobei man 0,222 tex Fäden erhielt, deren Eigenschaften in Tabelle 1 gezeigt werden.

Der Faden gemäß Versuch 114 hatte eine Porosität von 1,10 cmVg vor dem Trocknen und eine Porosität von 0,213 cm³/g nach dem Trocknen (vor dem zweiten Verstrecken) und eine Porosität von 0336 cmVg nach dem zweiten Verstrecken.

Versuch	Koagula	Anteil an	Fasereigenschaften	Färbbarkeit	Wärme	Bemer
Nr.	tionsbad	Mikrohohl-	Wasser- Fadeneigenschaft	(Tiefe und Brillanz)	beständig keit	kungen
	temperatur	räumen	absorption _{Festigkeit Dehnung}	(Grad)
	(⁰Q	(%)	(%) (g/tex) (%)

112	10
113	15
114	20
115	25
116	30
117	35
118	40

7,8	38
7,7	35
11,8	37
15,7	39
19,3	41
34,0	43
49,0	45

30,6

29,7	39
28,8	38
28,8	37
27,7	34
24,3	29
21.6	25

4
4

3-4
3

gut

gut gut gut gut

ziemlich schlecht

schlecht

erfindungsgemäß

desgl. desgl. desgl. desgl. Vergleichsprobe

desgl.

Beispiel 13

3Θ 2,2 537

Ein Polymergemisch aus 90 Gewichtsteilen Acryjpolymer mit einer Zusammensetzung Acrylnitril !Acrylsäure von 90 :1 (%) und 10 Gewichtsteilen Celluloseacetat wurden in DMF unter Ausbildung einer 23%igen Spinnlösung gelöst. Die Spinnlösung wurde in ein Koagulierbad bei 15°C aus 60% DMF und 50% Wasser extrudiert und die ersponnenen Fasern wurden primär

um das 5fache verstreckt, mit Wasser gewaschen und .dann ..auf einem Heißw.alzen treckner bei 120⁰C auf einen Wassergehalt von weniger als 1% getrocknet Anschließend wurden die ersponnenen Fasern einer zweiten Verstrecküng unter feuchter Wärme in einem Verstreckungsverhältnis von 13 verstreckt und gekräuselt und fixiert unter Erhalt von 0,??? tex Fasern. Die Wasserabsorption der Faser betrug 42%, die Porosität VO38 cnvVg und die Oberfläche A war 1,32 m²/g.

Hierzu 4 .Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Poröse synthetische Acrylfaser aus 2 bis 30 Gew.-% Celluloseacetat und 70 bis 98 Gew.-% eines Acrylpolymeren aus wenigstens 80 Gew.-% Acrylnitril und weniger als 20 Gew.-% an copolymerisierbaren Monomeren, mit im wesentlichen keinen Mikrohohlräumen mit einem Durchmesser von weniger als 200OxIO-¹⁰ mm und hauptsächlich durch Phasentrennung des Acrylpolymeren und des Celluloseacetats gebildeten Makrohohlräumen, wobei der Anteil der Makrohohlräume an der Porosität wenigstens 70% ausmacht, so daß die Mikrohohlräume nicht mehr als 30 VoL-% der porösen Stellen besetzen und das Celluloseacetat in länglicher Form mit der längsten Dimension parallel zur Faserachse darin verteilt ist, und die Oberfläche A der Hohlräume nicht mehr als 15 m²/g, die Porosität V 0,05 bis 0,75 cm³/g und V/A nicht weniger als '/30 beträgt.

2. Faser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymere 85 bis 93 Gew.-% Acrylnitril als Monomereinheit enthält

3. Faser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer ein Gemisch aus dem Acrylpolymer aus Anspruch 1 und einem weiteren Acrylpolymer aus wenigstens 70 Gew.-% Acrylnitril und 5 bis 30 Gew.-% eines Monomeren der allgemeinen Formel

CH₂=C-COOX
worin X R₂ oder

CH₃

-(CH₂-

Ri und R₃ H oder CH₃, R₂H, NH₄ oder ein Alkalimetall und /und m ganze Zahlen von 0 bis 50 bedeuten und 0 < /+ m< 50 ist,
wobei der Anteil der Acrylcopolymeren nicht mehr als 33 Gew.-% des Gesamtgewichts der synthetischen Acrylfaser ausmacht.

4. Faser gemäß Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer 03 bis 1,5 Gew.-% eines Sulfonsäuregruppen enthaltenden copolymerisierbaren Monomeren enthält.

5. Faser gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Sulfonsäuregruppen enthaltendem copolymerisierbaren Comonomeren 0,5 bis 1,2 Gew.-o/o beträgt.

6. Faser gemäß Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das coporymerisierbare Monomer Natriummethallylsuifonat oder Natriumallylsulfonat ist.

7. Verfahren zur Herstellung von porösen synthetischen Acrylfasern gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) eine Lösung in einem organischen Lösungsmittel, enthaltend 15 bis 35 Gew.-% eines Polymers aus 2 bis 30 Gew.-% Celluloseacetat und 70 bis 98 Gew.-°/o eines Acrylpolymeren aus wenigstens 80 Gew.-% Acrylnitril und weniger als 20 Gew.-% an copolymerisierbaren Monomeren in ein wäßriges Koagulierbad bei einer Temperatur von nicht mehr als 3O⁰C verspinnt,

(b) die ersponnenen Fasern um das 2^- bis 8fache zu wassergequollenen Fasern mit verteilten Makroholräumen verstreckt,

(c) die wassergequollenen Fasern bei einer Temperatur von 100 bis 180⁰C auf einen Wassergehalt von nicht mehr als 1,0 Gew.-% trocknet, und

(d) die getrockneten Fasern einer zweiten Verstreckung unter feuchter Wärme bei einem Streckverhältnis von nicht mehr ts dem 3fachen unterwirft

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer 03 bis 1,5 Gew.-% an einem copolymerisierbaren, sulfonsäuregruppenhaltigen Monomer enthält

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer 85 bis 98 Gew.-% Acrylnitril und 0,5 bis 1,2 Gew.-% eines sulfonsäuregruppenhaltigen copolymerisierbaren Monomers enthält

10. Verfahren gemäß Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das copolymerisierbare sulfonsäuregruppenhaltige Monomer Natriummethallylsuifonat und/oder Natriumallylsulfonat ist

11. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer ein Gemisch aus dem Acrylpolymer aus Anspruch 1 und einem weiteren Acryiajpolymer aus wenigstens 70 Gew.-% Acrylnitril und 5 bis 30 Gew.-% eines Monomeren der allgemeinen Formel

R₁
CH₃=C-COOX

worin X R₂ oder

CH,

Ri und R₃ H oder CH₃, R₂ H, NH₄ oder ein Alkalimetall und /und m ganze Zahlen von 0 bis 50 bedeuten und 0 < /+ m< 50 ist,
wobei der Anteil der Acrylcopolymeren nicht mehr als 33 Gew.-°/o des Gesamtgewichts der synthetischen Acrylfaser ausmacht

12. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Koagulierbad eine wäßrige Lösung eines organischen Lösungsmittels ist und eine Temperatur von nicht mehr als 25° C hat.

13. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckverhältnis beim primären Verstrecken das 3- bis 6fache ausmacht.

14. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Trocknungstemperatur 105 bis 150⁰C beträgt.

15. Verfahren gemäß Ansprüchen 8 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung mit einem Heißwalzentrockner vorgenommen wird.

16. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung mittels eines Heißwalzentrockners bei 105 bis 150⁰C zusammen mit Heißluft von 120 bis 17O⁰C vorgenommen wird.

17. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckverhältnis beim zweiten Verstrecken das 1,05- bis 2fache beträgt.