DEV0000144MA - Verfahren zum Spinnen von Polyacrylsäurenitril - Google Patents

Description

Durch die französischen Patentschriften 883.763 und 883.764 sind technisch brauchbare Lösungsmittel für die Herstellung von Spinnlösungen für Polyacrylsäurenitrilfasern bekannt geworden. Es handelte sich dabei um Lactame und Lactone. In den USA-Patentschriften 2.404.713 - 2.404.728 ist die Zahl der Lösungsmittel wesentlich erweitert und das Spinnverfahren näher beschrieben worden. Die darin erwähnten Lösungsmittel eignen sich für Polyacrylsäurenitrile und Mischpolymerisate, welche aus mindestens 85% Acrylsäurenitril sowie anderen Vinylverbindungen bestehen.

Bei Verwendung dieser Lösungsmittel erhält man jedoch Spinnlösungen, welche, je nach der Höhe der Lösungstemperatur, mehr oder weniger intensiv gelb gefärbt sind. Beim Verspinnen dieser Lösungen überträgt sich die Gelbfärbung auf das Gespinst. Man hat zwar versucht, durch Einhaltung bestimmter Bedingungen den Lösungsvorgang möglichst abzukürzen, um die Gelbfärbung zu vermeiden (US-P. 2.404.713 und 2.404.728). Man ist aber auch dann gezwungen, bei solchen Temperaturen zu arbeiten, bei denen, wie Versuche gezeigt haben, die Gelbfärbung tatsächlich auftritt. Auch wenn man weniger konzentrierte Spinnlösungen verwendet, lässt sich die Verfärbung nicht vermeiden. In den oben genannten USA-Patentschriften ist die Beobachtung erwähnt worden, dass beim Auflösen des Polyacrylsäurenitrils der Ausschluss von Sauerstoff vorteilhaft ist. Die Erfinder weisen aber ausdrücklich darauf hin, dass diese Massnahme unzulänglich ist und schlagen zur Vermeidung der Gelbfärbung verschiedene Verfahren vor, die darauf hinauslaufen, den Lösungsvorgang zu beschleunigen.

Ausführliche Versuche haben nun ergeben, dass für die Gelbfärbung des Fadens trotz aller bisher vorgeschlagenen Massnahmen die Verhältnisse im Spinnkopf von besonderer Bedeutung sind. Wenn man die Hitzeeinwirkung von der Spinnkammer her auf die der Düse zugeführte Spinnlösung ausschaltet, indem die Spinnlösung an der Düse, unmittelbar vor ihrem Austritt in das heisse Spinnmedium, gekühlt wird, ergibt sich eine ganz wesentliche Herabsetzung der Verfärbung. Wenn man ausserdem dafür sorgt, dass die Spinnlösung auch unmittelbar nach dem Lösevorgang bis zu einer das Verspinnen gerade noch ermöglichenden Temperatur abgekühlt wird, ergibt sich eine weitere Verbesserung. Die Abkühlung muss natürlich in beiden Fällen der Konzentration und dem Molgewicht des Polymers in der Spinnlösung angepasst sein, indem bei höherem Molgewicht bzw. höherer Konzentration schwächer gekühlt wird als bei niedrigerem Molgewicht bzw. geringerer Konzentration.

Zur Erzielung der günstigsten Wirkung ist es zweckmässig, den Sauerstoff aus Lösekessel, Filterkerze, Vorratsgefäss und aus der Spinnkammer durch ein inertes Gas, wie Stickstoff, zu verdrängen. Das Arbeiten unter Stickstoff und dergl. für sich allein genügt nicht zur Beseitigung der Gelbfärbung der Spinnprodukte. Diese zunächst merkwürdig erscheinende Tatsache erklärt sich daraus, dass der in der Spinnlösung gelöste Sauerstoff bei höheren Temperaturen oxydierend und damit verfärbend wirkt. Durch die Einhaltung niedriger Temperaturen bis zum Eintritt der Spinnlösung in die Spinnkammer im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Wirkung dieses gelösten Sauerstoffes praktisch ausgeschaltet.

Die Arbeitsweise wird nachstehend an einem Beispiel noch näher erläutert:

In einem Rührkessel von 50 l Inhalt werden 22,5 kg Dimethylformamid eingefüllt und hierauf 7,5 kg Polyacrylsäurenitril von einem Molekulargewicht von 30.000 unter Rühren zugesetzt. Hierauf wird der Kessel evakuiert, anschliessend mit sauerstoffreiem Stickstoff gefüllt und diese Massnahme einige Male wiederholt, sodass sich im Kessel höchstens Spuren von Sauerstoff befinden können. Hierauf wird die Temperatur unter Rühren auf 100° gesteigert und eine halbe Stunde gehalten. Die heisse Lösung wird aus dem Kessel in eine damit verbundene Filterkerze und aus dieser in ein Vorratsgefäss gedrückt. Die Filterkerze sowie das mit ihr gasdicht verbundene Vorratsgefäss ist vorher evakuiert und mit Stickstoff gefüllt worden. Das Vorratsgefäss wird auf einem Spinnkopf aufgesetzt und die Spinnlösung mittels sauerstoffreiem Stickstoff in den Spinnkopf gedrückt. Eine sorgfältige Stickstoffspülung des Spinnkopfes vor dem Anspinnen ist unerlässlich.

Die Spinnlösung von einem Molekulargewicht von 30.000 wird an der Spinndüse abgekühlt, indem man Wasser von 12° in einem Rohr, welches an der Fassung der Spinndüse eng anliegt, um die Düse herumführt. Im Spinnraum selbst wird dem Faden entgegen Stickstoff von 160-170° geblasen.

Bei höher molekularen Spinnlösungen muss die Temperatur des Kühlwassers gesteigert werden. Bei 100.000 liegt sie z.B. bei 80°.

Auch die Spinnlösung im Vorratsgefäß über der Spinnpumpe muss bei Temperaturen gehalten werden, die dem Molekulargewicht des Polyacrylsäurenitrils angepasst sind. Es wurde z.B. gefunden, dass Polyacrylsäurenitrile vom Molekulargewicht von ca. 30.000 in 20%-iger Lösung in Dimethylformamid auf Zimmertemperatur gekühlt werden müssen, ehe sie versponnen werden, um die Gelbfärbung der Gespinste auszuschliessen. Bei Polyacrylsäurenitrilen von einem Molekulargewicht von ca. 100.000 ist eine Abkühlung auf 100° erforderlich. Damit hat sich erwiesen, dass man zur Vermeidung der Verfärbung stets bei der niedrigsten Temperatur arbeiten muss, die noch eine Verspinnung der viskosen Lösungen zulässt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern aus Polyacrylsäurenitril, dadurch gekennzeichnet, dass man die Spinnlösung unmittelbar nach dem Lösungsvorgang oder erst an der Spinndüse abkühlt und den Luftsauerstoff aus Lösungskessel, Filterkerze, Vorratsbehälter und Spinnkammer durch inertes Gas, wie Stickstoff, verdrängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung der Spinnlösung nach dem Lösen und an der Düse in Abhängigkeit vom Molgewicht und Konzentration des Polymerisates erfolgt, indem bei höherem Molgewicht bzw. höherer Konzentration eine schwächere Kühlung durchgeführt wird als bei niedrigerem Molgewicht bzw. geringerer Konzentration.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Spinnlösungen vom Molgewicht von etwa 30.000 und einer Konzentration von etwa 20% Polyacrylsäurenitril in Dimethylformamid die Lösung auf etwa Zimmertemperatur gekühlt und an der Düse eine Kühlwassertemperatur von etwa 12° verwendet wird.