DE3541034C2

DE3541034C2 -

Info

Publication number: DE3541034C2
Application number: DE3541034A
Authority: DE
Inventors: Fumio Takemoto; Tuneo Kunishige; Mitsutoshi Otake Jp Ochi
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1984-11-21
Filing date: 1985-11-19
Publication date: 1992-08-13
Also published as: US4812361A; KR870001444B1; GB8527752D0; JPS61275416A; JPH0151564B2; DE3541034A1; KR860004175A; CN1009841B; GB2167997A; GB2167997B; GB8528684D0; CN85108483A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von für Pelzimitationen geeignete Acrylfasern.

Im allgemeinen weist ein natürlicher Pelz aufrechtstehende Fasern auf, die sich jeweils an dem Teil, der am nächsten zur Wurzel anliegt und am Spitzenteil verjüngen. Sie ergeben deshalb einen weichen charakteristischen Griff, der von der Durchschnittsdicke der Fasern beeinflußt wird. Weiterhin gibt es zahlreiche künstliche, pelzähnliche Gewebe, die unter Verwendung von synthetischen Fasern hergestellt wurden. Da die verwendeten synthetischen Fasern für diese Produkte jedoch über ihre gesamte Länge eine gleichförmige Dicke aufweisen, haben diese Produkte einen rauhen und harten Griff, selbst wenn man die verwendeten synthetischen Fasern mit der gleichen Feinheit herstellt wie die Fasern eines Naturpelzes. Deshalb gibt es derzeit keine künstlichen Pelze, die mit dem Griff eines Naturpelzes vergleichbar sind. Zwei Verfahren werden in der JP-OS 16 906/80 bzw. 1 34 272/81 beschrieben, die Versuche darstellen, die vorerwähnten Nachteile bei der Herstellung von Pelzen zu überwinden. Bei der einen Methode wird ein Gewebe hergestellt unter Verwendung von Synthesefasern, insbesondere Polyesterfasern, als Flor, wobei man dann die Spitzen der Florfasern in eine wäßrige alkalische Lösung eintaucht, um die Spitzenanteile zu hydrolysieren und dadurch zu verjüngen. Bei der anderen Methode taucht man den einen Endteil eines Faserbündels in eine hydrolytische wäßrige Lösung, um die Endteile anzuspitzen.

Wegen der Eintauchbehandlung in wäßrige Chemikalienlösungen liegen bei beiden Methoden technische Probleme vor, weil man den Grad, in welchem die Spitzenteile der aufrecht stehenden Fasern verjüngt werden, nur schwer überwachen kann und man außerdem zwangsläufig absatzweise Verfahren anwenden muß, wobei auch die Wirksamkeit einer solchen Behandlung niedrig ist. Die Anwendung der obigen Methoden auf Acrylfasern ist darüber hinaus auch beschränkt aufgrund der begrenzten Menge an Lösungsmitteln, die man technisch und ohne Schwierigkeiten verwenden kann und auch wegen der Aufarbeitung der verwendeten Lösungsmittel. Aus dem Stand der Technik sind schon Fasern mit Y- artigem Spezialquerschnitt bekannt, wie auch mit anderen Formen, wie sie beispielsweise in der JP-OS 1 03 311/80 beschrieben werden, jedoch sind diese Fasern nicht befriedigend, um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen.

Die EP-B 00 51 189 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von trockengesponnenen Polyacrylnitril-Profilfasern und -fäden.

Aus der DD-PS 2 12 272 sind Acrylfasern für die Herstellung von Pelzimitationen und Effektgarnen aus Acrylnitrilcopolymeren mit mindestens 50 Gew.-% Acrylnitrileinheiten in Polymeren bekannt, bei denen die Elementarfäden einen flachen Querschnitt mit großem Verhältnis von Länge zu Breite und ausgeprägter Parallelität der längeren Seiten aufweisen; die Elementarfäden besitzen außerdem eine Mindestreißfähigkeit von 180 mN/tex und werden im Weiterverarbeitungsprozeß an den Faserenden in zwei oder mehrere Spitzen aufgespalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein technisch vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von an den Spitzen spaltbaren Acrylfasern für Pelzimitationen bereitzustellen, die einen besonders bauschigen Griff und eine hohe Elastizität aufweisen.

Diese wird mit einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 und 3 beschreiben Querschnittsproben von Acrylfasern, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und nach Vergleichsbeispielen hergestellt wurden;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Acrylfaser.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Spinndüsen, worin A ein Beispiel für die Spinndüsenlöcher und B eine bevorzugte Anordnung der Spinndüsenlöcher ist;

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Querschnitts von erfindungsgemäß erhaltenen Fasern;

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für die Absaugeinrichtungen in den Führungswalzen, die später beschrieben wird;

Fig. 7 und 8 sind Querschnittsansichten bzw. Seitenansichten der erfindungsgemäß hergestellten Fasern.

Die erfindungsgemäß verwendete Acrylfaser ist vorzugsweise ein Copolymer aus 50 bis 98 Gew.-% Acrylnitril und 50 bis 2 Gew.-% eines anderen, mit Acrylnitril copolymerisierbaren Monomers. Solche Monomere schließen beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Derivate dieser Säuren, Vinylacetat, Acrylamid, Methacrylamid, Vinylidenchlorid, Vinylchlorid und ionisch ungesättigte Monomere, wie Natriumvinylbenzolsulfonat und Natriummethylallylsulfonat, ein. Die ungesättigten Monomeren, die hier verwendet werden, sind aber durch die Beispiele nicht beschränkt.

Das zum Naßverspinnen von Acrylpolymeren verwendete Lösungsmittel muß ein organisches Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Dimethylenacetamid oder Dimethylsulfoxid oder dergleichen, sein. Dies ist dadurch begründet, daß es schwierig ist, mit einem Lösungsmittel, wie Salpetersäure oder einem anorganischen Salz, einen Faserquerschnitt zu erhalten, der scharf umrissene, gerade Linien aufweist.

Die Viskosität der zugeführten Spinnlösung liegt wünschenswerterweise bei 200 bis 500 Poise bei 50°C, wie man sie im allgemeinen bei der Herstellung der üblichen Acrylfasern einstellt, die Konzentration der zugeführten Lösung liegt im technisch geeigneten Bereich von 22 bis 30 Gew.-% und vorzugsweise 24 bis 28 Gew.-%.

Die Öffnungen in den Spinndüsen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Acrylfasern mit Y-artigem Querschnitt verwendet werden, sind jeweils im wesentlichen aus drei Rechtecken aufgebaut. Während man die Dimensionen der Löcher in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Titer der Fasern wählen kann, ist es wichtig, daß die längste Seite und die kürzeste Seite wenigstens eines der drei Rechtecke, welche den Y-artigen Querschnitt ausbilden, 0,165 bis 0,30 mm bzw. 0,043 bis 0,09 mm lang ist und das Längenverhältnis der langen Seite zur kurzen Seite wenigstens 3 : 1 und nicht mehr als 6 : 1 beträgt, und zwar unter Berücksichtigung der Beschränkungen bei der Herstellung der Spinndüsenlöcher und auch der Stabilität der zugeführten und wieder abgegebenen Spinnlösung. Liegt einer der vorgenannten Werte unterhalb der unteren Grenze, dann ist es nur schwer möglich, den beabsichtigten Y-artigen Querschnitt zu erzielen und übersteigt einer der Werte die obere Grenze in erheblichem Maße, dann tritt die Wahrscheinlichkeit eines Fadenbruchs auf und man kann deshalb nicht in stabiler Weise spinnen.

Die Aggregate der durch diese Öffnungen ersponnenen Fäden neigen im allgemeinen dazu, große Mengen an Wasser aufgrund des Querschnitts der Faser mitzuschleppen. Um diese Tendenz zu vermindern, sind die Spinndüsenlöcher in vertikalen Reihen in jeder zweiten Reihe umgekehrt, d. h. um 180° verdreht, angeordnet, wie dies in Fig. 4B gezeigt wird.

Bezüglich der Spinnbedingungen ist die Spinnverstreckung von besonderer Bedeutung. Während des Naßverspinnens eines auf Acrylnitril aufgebauten Polymers verändert sich die Form des Faserquerschnitts mit der Spinnverstreckung und der Zusammensetzung des Koagulierbades. Um den Y-artigen Querschnitt mit einem scharfen Umriß, bestehend aus geraden Linien, zu erzielen, ist es notwendig, eine Koagulierflüssigkeit eines Systems aus organischem Lösungsmittel und Wasser, wie oben angegeben, zu verwenden, wobei die Spinnverstreckung im Bereich von 1,1 bis 1,8 liegt. Beträgt die Verstreckung weniger als 1,1, dann wird der Faserquerschnitt deformiert und man kann nicht die erfindungsgemäßen Fasern erhalten. Übersteigt die Verstreckung 1,8, dann kann man zwar die beabsichtigten Y-artigen Fasern erhalten, aber es besteht die Gefahr eines Faserbruchs und daher ist dann kein stabiles Spinnen möglich. In der Koagulierflüssigkeit beträgt der Gehalt an organischem Lösungsmittel 20 bis 55 und vorzugsweise 25 bis 45 Gew.-% und der Wassergehalt 45 bis 80 und vorzugsweise 55 bis 75 Gew.-%. Das heißt, daß die Koagulierflüssigkeit eine niedrige Konzentration an organischem Lösungsmittel aufweist.

Die so erhaltenen unverstreckten Fäden werden mit einem Streckverhältnis von 1,5 bis 7,0 verstreckt, während sie im heißen Wasser gewaschen werden, und dann getrocknet. Für diese Trocknung können die bekannten Bedingungen angewendet werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Menge des von den ersponnenen Fäden mitgenommenen Wassers im Bereich von 300 bis 310 Gew.-% und deshalb werden die Fäden vor dem Trocknen auf Führungsrollen mit einem kleinen Querschnitt ausgepreßt und weiterhin einer Absaugbehandlung mit einem damit in Verbindung angeordneten Ejektor unterworfen, wodurch die Menge des mitgeführten Wassers um 250 Gew.-% oder weniger verringert wird. Diese Behandlung ist wirksam, um die bei der Trocknungsstufe eintretende Belastung zu erleichtern. Aus diesem Grunde werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt wird, verhältnismäßig kleine Führungswalzen mit einem Durchmesser von 15 bis 30 mm, die mit Absauglöchern oder -schlitzen versehen sind, angeordnet.

Nach dem Verstrecken und Waschen werden die Fasern unter Spannung über 110 bis 150°C Heizwalzen mit einem Streckverhältnis von 1,1 bis 2,0 trocken-heißverstreckt und dann vorzugsweise einer Entspannungsbehandlung in gesättigtem Wasserdampf unterworfen. Auf diese Weise erhält man die beabsichtigten Fasern, die zur Herstellung von künstlichen Pelzen mit aufrecht stehendem Flor geeignet sind. Wenn die Fasern nach der Bildung des flortragenden Gewebes durch einen mechanischen Schock an der Spitze aufgespalten werden, wird durch die vorgenannte Trocken-Heißverstreckung eine Verbesserung der Aufspaltbarbeit bewirkt.

Wie vorher dargelegt, erhält man gemäß der vorliegenden Erfindung Acrylfasern, die jeweils einen Y- artigen Querschnitt haben und die im wesentlichen aus drei Rechtecken aufgebaut sind, bei denen die Verhältnisse von d₁/d₀ und von d₂/d₀ jeweils im Bereich von 0,95 bis 1,05 liegen, wobei d₀, d₁ und d₂ die Dickewerte im mittleren Teil, im innersten Teil bzw. im äußersten Teil eines jeweiligen Rechteckes darstellen. Diese Fasern werden bei dem späteren Verarbeitungsverfahren lokal (an den Spitzenteilen) mit einem Aufspaltungsprozentsatz von 15 bis 50 aufgespalten, wodurch die erhaltenen Florfasern den Y-artigen Querschnitt an den Wurzelteilen beibehalten.

Das Produkt behält deshalb eine hohe Elastizität und Druckbeständigkeit bei und ergibt außerdem einen weichen flexiblen Griff, weil ein Teil der Florfasern unter Ausbildung eines feineren rechteckigen Querschnitts an den Spitzenteilen aufgespalten ist.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen ausführlicher beschrieben. In allen Beispielen sind Teile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Ein Copolymer aus 92,7% Acrylnitril, 7,0% Vinylacetat und 0,3% Natriummethallylsulfonat wurde in Dimethylformamid unter Ausbildung einer Spinnlösung mit einer gelösten Feststoffkonzentration von 24% und einer Viskosität von 450 Poise bei 50°C gelöst. Diese Zuführlösung wurde durch Spinndüsen geführt, die mit 1000 Löchern von jeweils einem Y-artigen Querschnitt, der jeweils aus drei Rechtecken (0,16 mm ×0,05 mm) ausgebildet war, ausgepreßt und zwar mit unterschiedlichen Spinnverstreckungen von 0,5 bis 2,2, in eine 30%ige wäßrige Dimethylacetamid-Lösung bei 40°C. Die erhaltenen unverstreckten Fäden wurden mit einem Verstreckungsverhältnis von 2 bis 4 in heißem Wasser verstreckt und gleichzeitig mit diesem gewaschen. Nach der Aufgabe eines Spinnöls wurden die verstreckten Fäden über auf 140°C erhitzten Heizwalzen getrocknet und dann nacheinander trocken-heißverstreckt zwischen dieser Walze und einer 150°C-Heizwalze mit einem Verstreckungsverhältnis von 1,5. Diese Fäden wurden dann in gesättigtem Wasserdampf bei 0,28 MPa Überdruck entspannen gelassen, unter Erhalt von Fäden mit einem Titer von 15 Denier/Faden, die dann weiter zwischen 180°C Heizwalzen mit einem Verstreckungsverhältnis von 1,2 verstreckt wurden, um Kräusel zu vermeiden, worauf sie dann zu Kurzfasern einer Länge von 152 mm geschnitten wurden.

Die Beziehung zwischen der Spinnverstreckung und der Form des Faserquerschnitts wird in Tabelle 1 und in Fig. 1 gezeigt.

Diese Ergebnisse zeigen an, daß die Form des Faserquerschnitts Y-förmig ist und scharfe Umrisse aufweist, wenn die Spinnverstreckung im Bereich von 1,1 bis 1,8 liegt. Die Verstreckungen von weniger als 1,0 verursachen eine Deformation des Faserquerschnitts und Verstreckungen, die 1,8 übersteigen, ergeben eine verschlechterte Spinnverarbeitung, obwohl die Faserquerschnitte noch scharfe Umrisse zeigen. Aus den so erhaltenen Fasern wurden Gewebe hergestellt, die in üblicher Weise behandelt wurden. Abtastelektronenmikroskopische Untersuchungen der Oberfläche der Gewebe zeigten, daß die Gewebe mit einem Prozentsatz der Faserspaltung von bis zu 5% eine gute Bauschigkeit aufwiesen, aber einen harten, rauhen Griff hatten und daß Gewebe mit einer Faseraufspaltung von 20% oder mehr bauschig und ziemlich steif waren, aber darüber hinaus einen weichen und guten Griff hatten. Die Eigenschaften dieser Gewebe werden in Tabelle 1 gezeigt.

Der Prozentsatz der Aufspaltung wurde bestimmt, indem man die Faserproben fünfmal durch eine Kardiervorrichtung schickte und dann den Grad der Aufspaltung der Fasern mittels eines Vergrößerungsglases beobachtete und dann die Berechnung durchführte.

Fig. 7 ist eine abtastelektronenmikroskopische Fotografie (Vergrößerung 350) und zeigt den Querschnitt von Florfasern des Ansatzes 3. Fig. 8 ist eine abtastelektronenmikroskopische Fotografie (Vergrößerung 350) und zeigt eine Seite einer Faser des Ansatzes Nr. 3, bei welcher der Spitzenteil aufgespalten ist.

Tabelle 1

Beispiel 2

Ein Polymer mit einer spezifischen Viskosität von 0,180 wurde in einer Ausbeute von 80%, bezogen auf das Gesamtmonomer, durch übliche Redox-Polymerisation aus 60 Teilen Acrylnitril, 38 Teilen Vinylidenchlorid und 2 Teilen Natriummethallylsulfonat hergestellt.

Dieses Polymer wurde in Dimethylacetamid unter Ausbildung einer Spinnlösung mit einer gelösten Feststoffkonzentration von 26% und einer Viskosität von 200 Poise bei 50°C gelöst. Diese Lösung wurde durch die gleichen Spinndüsen, wie in Beispiel 1 beschrieben, in eine wäßrige Dimethylacetamid-Lösung abgegeben, wobei man Fasern mit einem Titer von 10 Denier/ Faser erhielt. Aus diesen Fasern wurde in üblicher Weise ein pelzartiges Gewebe hergestellt. Das erhaltene Gewebe war flammbeständig und bauschig, ziemlich steif und zeigte einen weichen und überlegenen Griff.

Beispiel 3

Fasern mit einem Titer von 15 Denier/Faser wurden nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Spinnverstreckung auf 1,3 eingestellt wurde und die Längenverhältnisse der längeren zu der kürzeren Seite bei jedem der drei Rechtecke, welche den Y-artigen Querschnitt in der Spinndüsenöffnung ausbilden von 2 : 1 bis 7 : 1 variiert wurde. Querschnittsproben der erhaltenen Fasern werden in Tabelle 2 sowie in Fig. 3 gezeigt.

Diese Ergebnisse zeigen, daß dann, wenn das Verhältnis der langen Seite zu der kurzen Seite im Bereich von 2 : 1 bis 7 : 1 liegt, die erhaltenen Fasern einen Y-artigen Querschnitt haben. Liegt das Verhältnis im Bereich von 3 : 1 bis 5 : 1, dann ist auch die Aufspaltbarkeit gut und beträgt das Verhältnis weniger als 3 : 1, dann ist die Aufspaltbarkeit schlecht und man erhält nicht das gewünschte Gewebe, und wenn das Verhältnis 7 : 1 übersteigt, dann wird die Spinnverarbeitbarkeit verschlechtert, obwohl man eine gute Aufspaltbarkeit erzielt.

Tabelle 2

Beispiel 4

Acrylfasern wurden nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Spinnverstreckung auf 1,3 eingestellt wurde und eine Absaugvorrichtung angebracht war mit Führungen von 20 mm, die Flüssigkeitsabsaugschlitze aufweisen und wobei die Absaugvorrichtung so angebracht war, daß sie vor dem Einführen der gestreckten und gewaschenen Fäden in Aggregatform zu der Trocknungsstufe lag. Dadurch konnte das Wasser, das von dem Fasenbündel weggetragen wurde, entfernt werden. Die von den Fäden getragenen Wassermengen werden in Tabelle 3 gezeigt.

Die Fadenbündel wurden mittels Führungsstäben, welche mit den flüssigkeitsentfernenden Absaugschlitzen ausgerüstet waren, abgepreßt, um das von den Fäden mitzuschleppende Wasser zu entfernen und deshalb ist dieses Verfahren wirksam, um bei der Trocknungsstufe die Belastung zu vermindern.

Tabelle 13

Beispiel 5

Acrylfasern wurden nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Spinnverstreckung auf 1,3 eingestellt wurde und Spinndüsen verwendet wurden, in denen die Spinndüsenöffnungen in vertikalen Reihen so angeordnet waren, daß sie in jeder zweiten Reihe mit dem oberen Ende nach unten, also umgekehrt waren. Die Beziehung zwischen den Reihen der Spinnlöcher und den von den Fäden weggetragenen Wassermengen werden in Tabelle 4 gezeigt.

Die Spinndüsen, bei denen die Spinnlöcher so angeordnet waren, daß in jeder zweiten vertikalen Reihe die Löcher umgekehrt angebracht waren, ergaben niedrigere Gehalte an dem von den Fäden getragenen Wasser im Vergleich zu Spinndüsen, bei denen die Spinnlöcher in den vertikalen Reihen nicht in jeder zweiten Reihe umgedreht waren. Daher ist die vorgenannte Anordnung wirksam, um die bei der Trocknungsstufe auftretende Belastung zu verringern.

Tabelle 4

Claims

Verfahren zur Herstellung von für Pelzimitationen geeignete, nach einer mechanischen Zusatzbehandlung an den Spitzen aufspaltbare Acrylfasern, bei dem man eine Lösung in einem organischen Lösungsmittel, die ein Acrylpolymer aus wenigstens 50 Gew.-% Acrylnitril in einer Konzentration von 22 bis 30 Gew.-% enthält und eine Viskosität von 20 bis 50 Pa·s aufweist, naßverspinnt, die extrudierten Filamente in ein Koagulationsbad aus einem organischen Lösungsmittel und Wasser mit einer Spinnverstreckung von 1,1 bis 1,8 abgibt, die so erhaltenen Fasern in heißem Wasser wäscht und gleichzeitig verstreckt und danach trocknet, dadurch gekennzeichnet,
daß man Spinndüsenöffnungen verwendet, die jeweils einen Y-artigen (trilobalen) Querschnitt haben und aus drei Rechtecken aufgebaut sind, wobei die längere Seite jedes Rechteckes 0,165 bis 0,30 mm und die kürzere Seite 0,043 bis 0,09 mm lang ist und das Längenverhältnis der langen zur kurzen Seite wenigstens 3 : 1 und nicht mehr als 6 : 1 beträgt, unter Erhalt eines Y-artigen (trilobalen) Faserquerschnitts mit der Bedingung, daß d₁/d₀ und d₂/d₀=0,95 bis 1,05 ist, wobei d₀ der Wert für den mittleren Teil, d₁ der Wert für den inneren Teil und d₂ der Wert für den äußeren Teil jeder kurzen Rechteckseite bedeutet,
daß ferner die Spinndüsenöffnungen in jeder Reihe gleich und von Reihe zu Reihe um 180° gedreht angeordnet sind, und
daß schließlich aus den gewaschenen Filamenten das mitgeschleppte Wasser mittels Walzen von 15 bis 30 mm Durchmesser, die Absaugöffnungen aufweisen, entfernt wird.