DE3050897C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft poröse Acryl-Verbundfasern, 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 Hauptverbesserungen bestehen in der Bildung von Mikrohöhlen 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 gemeinsame Konzept bei diesen Verfahren besteht 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 Formstabilität 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^-10 m. 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 Mikrohohlräume 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 die Anfärbbarkeit durch Mischverspinnen von Celluloseacetat-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 Polymerisation von Acrylpolymeren zumischen kann, aber 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 einmischen 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 Wasserabsorptionseigenschaften 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 die Garneigenschaften und die Anfärbbarkeit verschlechtert 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.

Aus der japanischen Patentveröffentlichung 6 014/67 sind acrylische Verbundfasern bekannt, die man durch Verbundspinnen von Acrylpolymeren mit einem unterschiedlichen Gehalt an ionischen hydrophilen Gruppen erhält und wo man als Verbundkomponente mit einem geringeren Gehalt an hydrophilen Gruppen ein Acrylpolymer, das ein Cellulosepolymer enthält, verwendet und das sichergestellt wurde durch Lösungsmittelpolymerisation eines Acrylmonomeren in Gegenwart eines Cellulosepolymers, das in einem Lösungsmittel zur Polymerisation von Acrylpolymeren löslich ist. Aus der JA-PS 5 20 657 ist es bekannt, daß beim Verbundspinnen von Acrylnitrilpolymeren, enthaltend eine saure Gruppe, und Acrylpolymeren, enthaltend eine basische Gruppe, ein Cellulosepolymer in der Komponente mit dem niedrigeren Schrumpf enthalten ist. Dieses Verfahren strebt eine Verbesserung der Kräuselfähigkeit und der Anfärbbarkeit sowie des bauschigen Griffs des Cellulosepolymeren an, hat jedoch nicht die Herstellung von porösen Acryl-Verbundfasern mit verbesserter Wasserabsorptionseigenschaft zum Ziel und man kann solche Fasern auf diese Weise auch nicht erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, poröse Acryl-Verbundfasern mit Wasserabsorptionseigenschaften zur Verfügung zu stellen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung, das einfach und billig durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch Acryl-Verbundfasern gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 3 gelöst.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht das Acrylpolymer aus wenigstens 80 Gew.-% Acrylnitril und 0,3 bis 1,5 Gew.-% eines Sulfonsäuregruppen-haltigen copolymerisierbaren Monomers neben der weichmachenden Komponente.

Die Oberfläche der Hohlräume in den erfindungsgemäßen Verbundfasern macht nicht mehr als 15 m²/g aus, und die gesamte Faser hat eine Porosität von 0,05 bis 0,75 cm³/g.

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 absorbiert 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 V (cm³/g) wurde wie folgt bestimmt: Die Dichte p (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 S (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.

Der Anteil an Mikrohohlräumen in den Porositäten wurde berechnet, indem man den Mikrohohlraumgehalt mittels eines Quecksilberporosimeters maß. Zunächst wurden die Fasern geöffnet und gewägt und dann in eine Zelle des Quecksilberporosimeters gefüllt und ein Druck auf eine Menge an Quecksilber wurden aufgepreßt und aufgezeichnet, wobei das Quecksilber bei Raumtemperatur aufgepreßt wurde. Zwischen einem Durchmesser D (µm) der Hohlräume und Drücken P (Pa), wie sie erforderlich sind, um Quecksilber in die Hohlräume zu füllen, besteht die folgende Beziehung

Durch Messen von P wird die Menge an Quecksilber, das in dem Durchmesser D (µm) und das Volumen (cm³/g) der Hohlräume gepreßt wurde, gemessen. Aus diesen Daten kann man eine Hohlraumverteilungskurve entnehmen und die Menge an Hohlräumen, bei denen D 0,2 µm oder weniger ist, läßt sich bestimmen und bezieht sich auf den Gehalt an Mikrohohlräumen (cm³/g) in 1 g der Fasern.

Ist die Porosität V kleiner als 0,05 cm³/g, 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.

Beträgt der Unterschied an weichmachender Komponente weniger als 2 Gew.-%, so kann man keine Verbundfasern mit einer wesentlich latenten Kräuselbarkeit herstellen. Die Komponenten A und B sind in einem Verbundverhältnis von 7 : 3 bis 3 : 7 und vorzugsweise 4 : 6 bis 6 : 4 miteinander verbunden. Das Verbundverhältnis wird eingestellt, indem man die extrudierten Mengen an Lösungen der Komponenten A und B in einem organischen Lösungsmittel oder die Polymerkonzentration verändert.

Beträgt die Menge an Celluloseacetat in den Komponenten A und B weniger als 2 Gew.-%, so ist die Phasentrennung von dem Acrylpolymeren nicht ausreichend und die gewünschte Wasserabsorptionseigenschaft wird nicht erzielt und übersteigt die Menge 50 Gew.-%, dann nehmen die Festigkeit und die Dehnbarkeit ab und außerdem trennen sich beide Komponenten leicht.

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 synthetischen Acrylfasern haben im wesentlichen keine Mikrohohlräume mit einem Durchmesser von weniger als 2000 · 10^-10 m, sondern hauptsächlich Makrohohlräume, die zu den Wasserabsorptionseigenschaften beitragen. Das Celluloseaceatat 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 Verstrecken 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 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 erfindungsgemäßen 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 Herstellung der Acryl-Verbundfasern mit Wasserabsorptionseigenschaften, nicht mehr als 30 Volumen-% Mikrohohlräumen, d. h. Hohlräumen mit einem Durchmesser von weniger als 200 mm, sondern Makrohohlräumen, einer Porosität von 0,05 bis 0,75 cm³/g und einer Oberfläche der Hohlräume von nicht mehr als 15 m²/g erfolgt, indem man zwei organische Lösungen A und B, von denen beide Lösungen ein Polymer aus 2 bis 50 Gew.-% Celluloseacetat und 50 bis 98 Gew.-% eines Acrylpolymeren mit wenigstens einer weichmachenden Komponente aus der Gruppe Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Acrylamid, Methacrylamid oder Vinylacetat und einem Unterschied von wenigstens 2 Gew.-% im Gehalt der weichmachenden Komponente in den Acrylpolymeren enthält, wobei die Gesamtmenge an Celluloseacetat in den Fasern 2 bis 30 Gew.-% beträgt und die Komponenten A und B exzentrisch aneinander gebunden sind, in ein Koagulierbad, das eine wäßrige Lösung eines organischen Lösungsmittels ist, bei einer Temperatur von nicht mehr als 30°C durch eine gemeinsame Spinndüsenöffnung unter Bildung einer Verbundfaser, in welcher die Bildung von Mikrohohlräumen unterdrückt ist, im Verbund verspinnt, daß man die ersponnene Faser primär um das 2,5- bis 8fache verstreckt, unter Bildung von wassergequollenen Fasern mit darin enthaltenden Makrohohlräumen, daß man die gequollenen Fasern bei einer Temperatur von 100 bis 180°C bis zu einem Wassergehalt von nicht mehr als 1,0 Gew.-% und unter Eliminierung von Mikrohohlräumen trocknet, und dann die getrockneten Fasern einer Sekundärverstreckung unter feuchter Hitze bei einem Streckverhältnis von nicht mehr als dem 3fachen unter Ausbildung von Makrohohlraumstrukturen unterwirft.

Als organisches Lösungsmittel kann man die üblichen für Celluloseacetat, Acrylpolymere und Acryl-Copolymere verwendeten einsetzen, wobei organische Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, 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, jedoch 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.

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 enhalten 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 100°C, so fallen die Mikrohohlräumen in den Acrylpolymeren nicht vollständig beim Trocknen zusammen und die Festigkeit und Dehnbarkeit, der Glanz, die Anfärbbarkeit und die Wärmebeständigkeit der Fasern verschlechtert sich. Übersteigt die Trocknungstemperatur 180°C, so werden die Fasern hart 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 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 Trocknungsstufe 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 Celluloseacetat 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 1,0%, vorzugsweise wenigstens 1,1 eingestellt. Wenn aber das Streckenverhältnis 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 Verspinnbarkeit 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 erfindungsgemäßen Acryl-Verbundfasern haben eine hohe Wasserabsorptionseigenschaft, einen hohen Absorptionsgrad, eine ausgezeichnete Festigkeit und Dehnbarkeit beim Absorbieren von Wasser, zeigen eine gute Anfärbbarkeit und eine sehr gute Bauschigkeit und haben einen guten Griff. Sie sind optimal geeignet für Kleidungsstücke, Sportbekleidung, Bettwäsche und Vorhänge. 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 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 Polymerkomponente A aus (100-C₁) Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN (Acrylnitril) : MA (Methylacrylat) : SMAS (Natriummethallylsulfonat) gleich 92,4 : 7,0 : 0,6 (%) und C₁-Teilen Zelluloseacetat wurde in DMF unter Bildung einer Spinnlösung A mit einem Gehalt von 23% der Polymerkomponente A gelöst. Die Polymerkomponente B aus (100-C₂) Teilen eines Acrylpolymeren mit der Zusammensetzung von AN : MA : SMAS gleich 90,4 : 9,0 : 0,6 (%) und C₂-Teilen Zelluloseacetat wurde in DMF gelöst unter Bindung einer Spinnlösung B mit eine, Gehalt von 23% der Polymerkomponente B. Die Spinnlösungen A und B wurden aus einer Spinndüse in einem Verbundverhältnis der Komponenten A/B von 1/1 in einer Seite-an-Seite-Anordnung in ein Koagulierbad aus einer 56%igen wäßrigen DMF-Lösung von 16°C extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden einer primären Verstreckung unter 4facher Verstreckung der ursprünglichen Fadenlänge unterworfen, mit Wasser gewaschen und dann auf einem Heißwalzentrockner bei 125°C getrocknet, bis der Wassergehalt der Fäden auf 0,7% vermindert war. Die getrockneten Fäden wurden einer zweiten Verstreckung bei 110°C unter feuchter Wärme und einem Verstreckungsgrad der Fäden um das 1,6fache der ursprünglichen Länge unterworfen und die so sekundär verstreckten Fäden wurden einer primären Schrumpfung bei 125°C unter feuchter Hitze und einer Schrumpfung der Fäden um das 0,9fache der ursprünglichen Länge unterworfen und die primär geschrumpften Fäden wurden dann einer tertiären (dritten) Verstreckung bei 180°C unter trockener Wärme unterworfen und dabei um das 1,4fache der ursprünglichen Länge verstreckt und die so verstreckten Fäden wurden einer zweiten Schrumpfung bei 150°C unter trockener Wärme und einer 0,9fachen Schrumpfung, bezogen auf die ursprüngliche Länge, unterworfen. Die so behandelten Fäden wurden mechanisch gekräuselt und die Kräusel wurden fixiert, wobei man Verbundfäden mit einer latenten Kräuselbarkeit erhielt, deren Eigenschaften in der Tabelle I gezeigt werden.

Tabelle 1

Beispiel 2

Eine Polymerkomponente A aus (100-C₁) Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich 9,24 : 7,0 : 0,6 (%) und C₁-Teilen Zelluloseacetat wurden in DMF unter Bildung einer Spinnlösung A mit einem Gehalt von 23% der Polymerkomponente A gelöst. Eine Polymerkomponente B aus (100-C₂) Teilen eines Acryl-Copolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMA gleich 89,4 : 10,0 : 0,6 (%) und C₂-Teilen Zelluloseacetat wurden in DMF unter Bildung einer Spinnlösung B mit einem Gehalt an 23% der Polymerkomponente B gelöst. Die Spinnlösungen A und B wurden aus einer Spinndüse in unterschiedlichen Verbundverhältnissen (Gew.-Verhältnissen) von Komponente A/B wie sie in der Tabelle 2 angegeben werden in einer Seite-an-Seite-Anordnung in ein bei 16°C gehaltenes Koagulierbad aus einer wäßrigen 56%igen DMF-Lösung extrudiert. Das Verspinnen, Verstrecken und die Nachbehandlung wurden wie in Beispiel 1 vorgenommen, wobei man 3-Denier Verbundfaser mit latenter Kräuselbarkeit erhielt. Die Fäden wurden 5 Minuten in heißem Wasser zur Ausbildung der Kräusel behandelt. Die Eigenschaften der Fäden werden in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Beispiel 3

Eine Polymerkomponente A aus 90 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : (M-1) : SMAS gleich (99,5-x) : x : 0,5 (%) und 10 Teilen Zelluloseacetat und eine Polymerkomponente B aus 90 Teilen eines Acryl-Copolymeren der Zusammensetzung AN : (M-2) : SMAS gleich (99,5-y) : y : 0,5 (%) und 10 Teilen Zelluloseacetat wurden getrennt in DMF unter Ausbildung von Spinnlösungen A und B mit einem Gehalt von jeweils 25% der Polymerkomponenten A und B gelöst. Die Spinnlösungen A und B wurden aus einer Spinndüse in einem Verbundverhältnis (Gew.-Verhältnis von Komponente A/B) von 5/5 in Seite-an-Seite-Anordnung in ein Koagulierbad von 20°C aus einer wäßrigen 56%igen DMF-Lösung extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden primär um das 5fache der ursprünglichen Fadenlänge verstreckt, mit Wasser gewaschen und dann auf einem Heißwalzentrockner von 125°C getrocknet bis zu einem Wassergehalt der Fäden von nicht mehr als 0,7%. Nach dem Trocknen wurden die Fäden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben behandelt, wobei man 3-Denier Verbundfäden mit einer latenten Kräuselbarkeit erhielt. Die Fäden wurden in heißem Wasser von 100°C während 5 Minuten zur Entwicklung der Kräusel behandelt. Die Eigenschaften der Fäden werden in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3

Beispiel 4

Eine Polymerkomponente A aus 85 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich 90,6 : 9,0 : 0,4 (%) und 15 Teilen Zelluloseacetat und eine Polymerkomponente B aus 85 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich 87,5 : 12,0 : 0,5 (%) und 15 Teilen Zelluloseacetat wurden getrennt in DMF unter Ausbildung von Spinnlösungen A und B mit einem Gehalt von jeweils 23% der Polymerkomponenten A und B gelöst. Die Spinnlösungen A und B wurden aus einer Spinndüse in einem Verbundverhältnis (Gew.-Verhältnis) von Komponente A zu Komponente B von 5/5 in Seite-an-Seite-Anordnung in ein bei 15°C gehaltenes Koagulierbad aus einer 65%igen wäßrigen DMF-Lösung extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden primär unter den in Tabelle 4 gezeigten Bedingungen verstreckt und dann mit Wasser gewaschen. Dann wurden die Fäden getrocknet und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 nachbehandelt, wobei man Verbundfäden mit einer latenten Schrumpfbarkeit erhielt, deren Eigenschaften in Tabelle 4 gezeigt wurden.

Tabelle 4

Beispiel 5

Die gleichen Spinnlösungen A und B gemäß Beispiel 4 wurden aus einer Spinndüse in einem Verbundverhältnis von Komponente A zu Komponente B von 5/5 in Seite-an-Seite-Anordnung in ein Koagulierbad aus einer bei 15°C gehaltenen wäßrigen 65%igen DMF-Lösung extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden einer primären Verstreckung um das 5fache der ursprünglichen Länge unterworfen, mit Wasser gewaschen und dann bei der in Tabelle 5 gezeigten Trocknungstemperatur getrocknet bis der Wassergehalt der Fäden nicht mehr als 0,7% betrug. Die getrockneten Fäden wurden einer zweiten Verstreckung unterworfen und den anschließenden Nachbehandlungen unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, wobei man 3-Denier Verbundfasern erhielt mit einer latenten Schrumpfbarkeit, deren Eigenschaften in Tabelle 5 gezeigt werden.

Tabelle 5

Beispiel 6

Die gleichen gewaschenen Faserstränge, wie man sie gemäß Beispiel 5 erhalten hatte und die mit Wasser angequollen waren, wurden auf einem Heißwalzentrockner, der bei 120°C eingestellt war, getrocknet, bis der Wassergehalt der Stränge auf die verschiedenen in der folgenden Tabelle 6 gezeigten Gehalte vermindert war und die getrockneten Stränge wurden der gleichen Nachbehandlung unterworfen wie in Beispeil 5, wobei man 3-Denier Verbundfasern mit einer latenten Kräuselbarkeit erhielt, deren Eigenschaften in Tabelle 6 gezeigt werden.

Tabelle 6

Beispiel 7

Eine Polymerkomponente A aus 80 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich 90,5 : 9,0 : 0,5 (%), 20 Teilen Zelluloseacetat und 10 Teilen eines Acryl-Copolymeren, das aus AN und einem Comonomer der Formel

(wobei R₁, R₂, l und m die in Tabelle 7 angegebenen Bedeutungen haben) im Gew.-Verhältnis von AN zu dem Comonomer von 90 : 10 sowie eine Polymerkomponente B aus 90 Teilen eines Acrylpolymeren der Zusammensetzung AN : MA : SMAS gleich 87,5 : 12,0 : 0,5 (%) und 10 Teilen Zelluloseacetat und 5 Teilen des vorerwähnten Acryl-Copolymeren aus AN im gleichen Zusammensetzungsverhältnis wie vorher angegeben, wurden getrennt in DMF unter Ausbildung von Spinnlösungen A und B mit einem jeweiligen Gehalt von 25% der Polymerkomponenten A und B gelöst. Die Spinnlösungen A und B wurden aus einer Spinndüse in einem Verbundverhältnis (Gew.-Verhältnis) von Komponente A zu Komponente B von 5/5 in einer Seite-an-Seite-Anordnung in ein Koagulierbad von 20°C aus einer wäßrigen 65%igen DMF-Lösung extrudiert. Die extrudierten Fäden wurden primär um das 5fache ihrer ursprünglichen Menge verstreckt und die primär verstreckten Fäden wurden mit Wasser gewaschen und dann auf einem Heißwalzentrockner bei 110°C unter Aufblasen von Heißluft von 130°C getrocknet bis der Wassergehalt auf 0,5% vermindert war. Die so erhaltenen getrockneten Fäden wurden einer zweiten Verstreckung um das 1,3fache der ursprünglichen Länge unterworfen. Um die Kräuselfähigkeit der Fäden zu verbessern, wurden die sekundär verstreckten Fäden einer primären Schrumpfung bei 130°C unter feuchter Wärme und einer Schrumpfung der Fäden um das 0,9fache der ursprünglichen Länge unterworfen und die primär geschrumpften Fäden wurden dann einer dritten Verstreckung bei 170°C unter trockener Wärme und einer Verstreckung um das 1,4fache der ursprünglichen Länge unterworfen und dann wurden die so verstreckten Fäden einer zweiten Schrumpfung bei 140°C unter trockener Wärme und bei einer Schrumpfung der Fäden um das 0,9fache der ursprünglichen Länge unterworfen. Die so behandelten Fäden wurden mechanisch gekräuselt und die Kräusel wurden fixiert, wobei man 3-Denier Verbundfasern mit einer latenten Kräuselbarkeit erhielt. Beim Behandeln der Fasern mit siedendem Wasser von 100°C während 5 Minuten entwickelten sich die Kräusel sehr leicht in den Fasern. In Tabelle 7 wird der Zustand der Hohlräume und der Fasereigenschaften vor und nach der Kräuselbildung gezeigt und zwar bei den Verbundfasern die man erhalten hat, indem man R₁, R₂, l und m in dem Comonomer des Acryl-Copolymeren variierte. Aus Tabelle 7 wird ersichtlich, daß alle erhaltenen Verbundfasern ausgezeichnete Fasereigenschaften und Wasserabsorptionseigenschaften haben.

Claims (7)

1. Acryl-Verbundfasern mit Wasserabsorptionseigenschaften und latenter Kräuselbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Komponenten A und B, bestehend in beiden Komponenten A und B aus 2 bis 50 Gew.-% Celluloseacetat und 50 bis 98 Gew.-% eines Acrylpolymeren und wenigstens einer weichmachenden Komponente in den Acrylpolymeren aus der Gruppe Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Acrylamid, Methacrylamid und Vinylacetat und einem Unterschied im Gehalt von wenigstens 2 Gew.-% an der weichmachenden Komponente in den Acrylpolymeren, exzentrisch mit einem Verbundverhältnis von 7 : 3 bis 3 : 7 (auf das Gewicht bezogen) miteinander verbunden sind, wobei das Celluloseacetat in länglicher Form längs der Faserachsenrichtung verteilt ist, daß die Fasern nicht mehr als 30 Volumen-% Mikrohohlräume, d. h. Hohlräume mit einem Durchmesser von weniger als 200 nm, sondern Makrohohlräume aufweisen und die Gesamtmenge an Celluloseacetat in den Fasern 2 bis 30 Gew.-% beträgt, die Porosität 0,05 bis 0,75 cm³/g ausmacht und die Oberfläche der Hohlräume nicht mehr als 15 m²/g beträgt.

2. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer neben der weichmachenden Komponente aus wenigstens 80 Gew.-% Acrylnitril und 0,3 bis 1,5 Gew.-% eines sulfonsäuregruppenhaltigen copolymerisierbaren Monomers besteht.

3. Verfahren zur Herstellung von Acryl-Verbundfasern mit Wasserabsorptionseigenschaften, nicht mehr als 30 Volumen-% Mikrohohlräumen, d. h. Hohlräumen mit einem Durchmesser von weniger als 200 nm, sondern Makrohohlräumen, einer Porosität von 0,05 bis 0,75 cm³/g und einer Oberfläche der Hohlräume von nicht mehr als 15 m²/g, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei organische Lösungen A und B, von denen beide Lösungen ein Polymer aus 2 bis 50 Gew.-% Celluloseacetat und 50 bis 98 Gew.-% eines Acrylpolymeren mit wenigstens einer weichmachenden Komponente aus der Gruppe Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Acrylamid, Methacrylamid oder Vinylacetat und einem Unterschied von wenigstens 2 Gew.-% im Gehalt der weichmachenden Komponente in den Acrylpolymeren enthalten, wobei die Gesamtmenge an Celluloseacetat in den Fasern 2 bis 30 Gew.-% beträgt und die Komponenten A und B exzentrisch aneinander gebunden sind, in ein Koagulierbad, das eine wäßrige Lösung eines organischen Lösungsmittels ist, bei einer Temperatur von nicht weniger als 30°C durch eine gemeinsame Spinndüsenöffnung unter Bildung einer Verbundfaser, in welcher die Bildung von Mikrohohlräumen unterdrückt ist, im Verbund verspinnt, daß man die ersponnene Faser primär um das 2,5- bis 8fache verstreckt, unter Bildung von wassergequollenen Fasern mit darin enthaltenen Makrohohlräumen, daß man die gequollenen Fasern bei einer Temperatur von 100 bis 180°C bis zu einem Wassergehalt von nicht mehr als 1,0 Gew.-% und unter Eliminierung von Mikrohohlräumen trocknet, und dann die getrockneten Fasern einer Sekundärverstreckung unter feuchter Hitze bei einem Streckverhältnis von nicht mehr als dem 3fachen unter Ausbildung von Makrohohlraumstrukturen unterwirft.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer wenigstens 80 Gew.-% Acrylnitril und 0,3 bis 1,5 Gew.-% eines sulfonsäuregruppenhaltigen copolymerisierbaren Monomers enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstreckungsverhältnis beim primären Verstrecken das 3- bis 6fache ausmacht.

6. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungstemperatur 105 bis 150°C beträgt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstreckungsverhältnis beim sekundären Verstrecken das 1,05- bis 2fache beträgt.