DE1494689C3 - Verfahren zum Herstellen von Mehrkomponentenläden bzw. -lasern aus Acrylnitrilmischpolymerfsaten - Google Patents

Description

CH = CH₂

worin R₁ und R₂ Wasserstoff oder eine niedrige Alkylgruppe bedeuten oder R₁ und R₂ zur Bildung eines fünf- oder sechsgliedrigen Ringes miteinander verbunden sind, oder eine Verbindung der allgemeinen Formel

O ,C — L. — C —

R₄

worin R₃, R₄ und/oder R₅ Wasserstoff oder eine niedrige Alkylgruppe bedeuten oder R₄ und R₅ zur Bildung eines fünf- oder sechsgliedrigen Ringes miteinander verbunden sind, einpolymerisiert ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die verstreckte Faser einer Schrumpfbehandlung zur Kräuselungsentwicklung unterwirft, in einem heißen Medium zur Kräuselungsentfernung verstreckt, zu einem Garn verspinnt und anschließend erneut einer Schrumpfbehandlung zur Kräuselungsentwicklung unterwirft.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die verstreckte Faser einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unter 100⁰C in entspanntem Zustand unterwirft, zu einem Garn verspinnt und danach einer Schrumpfbehandlung zur Kräuselungsentwicklung unterwirft.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die verstreckte Faser einer Hitzeschrumpfbehandlung bei einer höheren als der zweiten Übergangstemperatur der Faser unterwirft unter einer solchen Spannung, daß die Kräuselungszahl auf Grund der Schrumpfungsdifferenz zwischen den Polymerisatkomponenten weniger als 80% der Kräuselungszahl beträgt, die im spannungsfreien Zustand voll entwickelt wird, und daß die Schrumpfung der Mischfaser größer als diejenige der weniger schrumpfenden Polymerisatkomponente wird.

Die Erfindung betrifft die Herstellung verbesserter Mehrkomponentenfäden bzw. -fasern aus Acrylnitrilmischpolymerisaten mit umkehrbarer Kräuselung bei Wasserbehandlung.

Es sind schon verschiedene Mehrkomponentenfasern mit umkehrbarer Kräuselung bekannt. Eine als sehr typisch zu bezeichnende Faser dieser Art wird in der britischen Patentschrift 8 69 301 beschrieben. Diese Faser ist eine Mischfaser mit wenigstens zwei exzentrisch gelagerten Polymerisatkomponenten, wovon eine eine größere Menge an Ionen dissoziierbarer Gruppen enthält als der bzw. die andere(n) und auf diese Weise der Faser eine umkehrbare Kräuselung verleiht. Als Monomere, die die größere Menge der in Ionen dissoziierbaren Gruppe enthalten, wurden z. B. saure Monomere wie Natriumstyrolsulfonat verwendet. Eine derartige Faser zeigt jedoch beim Färben den Nachteil, daß eine kationische Substanz, z. B. ein ■ kanonischer Farbstoff oder ein kationisches Verzögerungsmittel, sich auf die Fülle des Endprodukts auswirkt, so daß besondere Arbeitsvorgänge notwendig sind, um die Fülle zu erhalten. Außerdem verschwindet die Kräuselung der Faser in heißem Wasser bereits unter 7O⁰C, und infolgedessen können Erzeugnisse aus dieser Faser ihre Dimension nicht behalten, wenn man nicht besonders sorgfältig wäscht. Die durch Wasser umkehrbare Kräuselung einer Mischfaser, in welcher ein in der Faser enthaltener Bestandteil eine nicht in Ionen dissoziierbare hydrophile Gruppe enthält, wird in der britischen Patentschrift 8 96 955 beschrieben.

Für diese Faser wird eine Mischung aus einem wasserabsorbierenden Polymerisat, wie Poly-N-vinylmethylformamid oder Poly-N-vinylpyrrolidon, und einem hydrophoben Polymerisat, wie Polyacrylnitril, verwendet. Bei einer Faser, die ein derartiges wasserabsorbierendes Polymerisat enthält, zerfließt das PoIymerisat beim Spinnen ins wäßrige Spinnbad oder beim Verstrecken oder bei der Nachbehandlung mit Wasser, und das zerflossene Polymerisat sammelt sich auf der Berührungsfläche mit der Faser, z. B. auf einer Leitvorrichtung, mit dem Ergebnis, daß die Faser bricht und ein wesentlicher nachteiliger Einfluß auf die Verfahrensstabilität die Folge ist. Dieser Nachteil kann durch Mischpolymerisieren von Acrylnitril und einem hydrophilen Monomer überwunden werden, anstatt daß man die Faser durch Einmischen der hydrophilen Polymerisate hydrophil macht.

Ein bekanntes Verfahren, bei dem ein Mischpolymerisat von Acrylnitril und einem nicht dissoziierbaren hydrophilen Monomer, d. h. ein hydrophiles neutrales Monomer, als der eine Bestandteil einer Mischfaser Verwendung findet, ist ein Trockenmischspinnverfahren von Polyacrylnitril und einem Mischpolymerisat aus Acrylnitril und entweder N-Vinylpyrrolidon oder N-^Vinylmethylformamid in einem

Gewichtsverhältnis 90:10 (vgl. die britische Patentschrift 8 96 955). Es wurde festgestellt, daß die Mischfasern im wesentlichen keine Wasserreversibilität zeigen. Diese Tatsache stimmt mit Angaben in der genannten Patentschrift überein, wo gesagt wird, daß derartige Polymerisatkombinationen keine Fasern mit hoher wasserreversibler Kräuselung ergeben können.

Es gelang, die obengenannten Nachteile zu überwinden und neue wasserumkehrbare zusammengesetzte Fasern herzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Herstellen von Mehrkomponentenfäden bzw. -fasern aus Acrylnitrilmischpolymerisaten durch gleichzeitiges Verspinnen von mindestens zwei Spinnlösungen, die unterschiedliche Acrylnitrilpolymerisate enthalten, in ein Fällmedium, Verstrecken und Schrumpfbehandeln der erhaltenen Fäden sowie gegebenenfalls nochmaliges Schrumpfbehandeln der Fasern bzw. Fäden in Form der aus ihnen hergestellten Garne, Gewirke oder Gewebe, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als eine der Spinnlösungen die Lösung eines hydrophoben, 80 bis 96 Gewichtsprozent Acrylnitrileinheiten enthaltenden Mischpolymerisats ohne hydrophiles neutrales Comonomer und als eine zweite Spinnlösung die Lösung eines hydrophilen Acrylnitrilmischpolymerisats mit einem einpolymerisierten Anteil von 5 bis 30 Gewichtsprozent eines hydrophilen neutralen Monomers verwendet.

Zusätzlich zum hydrophilen neutralen Monomer kann man auch neutrale Monomere verwenden, die Mischpolymerisate mit Acrylnitril bilden, wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid oder Styrol sowie zur Verbesserung der Anfärbbarkeit auch ein in Ionen dissoziierbares Monomer, wie p-Styrolsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Acrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Vinylbenzoesäure,2-Vinylpyridin, 2-Methyl-5-vinylpyridin oder deren Salze.

Liegt der Gehalt an hydrophilem neutralem Monomer in der hydrophilen Komponente höher als 30 Gewichtsprozent, so zeigt die erhaltene Faser eine hohe Kräuselungsreversibilität, aber die Fasereigenschaften fallen ab, insbesondere die Reißlänge und der Heißnaß-Modul.

Wenn die hydrophile Komponente ein in Ionen dissoziierbares Monomer enthält, soll gewöhnlich auch die hydrophobe Komponente(n) in Ionen dissoziierbares Monomer in etwa äquivalenter Menge enthalten.

Erfindungsgemäß wird als Mischpolymerisat vorzugsweise ein statistisches Mischpolymerisat (Randomcopolymer) verwendet.

Als hydrophiles neutrales Monomer wird ein wasserlösliches und nicht in Ionen dissoziierbares Monomer bezeichnet, welches mit Acrylnitril über eine ungesättigte äthylenische Gruppe mischpolymerisierbar ist. Das Monomere soll zu mehr als 15 Gewichtsprozent in Wasser bei 25° C löslich sein, oder ein Homopolymerisat aus dem Monomer soll eine Absorptionsfähigkeit für Feuchtigkeit von über 6% bei 25° C und 65% relativer Luftfeuchte besitzen.

Das hydrophile neutrale Monomer kann entweder in das Polymerisat durch gewöhnliche Mischpolymerisation eingebaut werden, oder es kann im Polymerisat durch Hydrolyse gebildet werden. In letzterem Fall ist dies beispielsweise Vinylalkohol. Wird jedoch die Hydrophilität mittels einer Hydroxylgruppe, wie im Fall der Verwendung von Vinylalkohol, erreicht, so muß darauf geachtet werden, daß keine Wasserstoffbrückenbindung im Polymerisat während des Herstellungsverfahrens für die Faser gebildet wird. Geeignete hydrophile neutrale Monomere für die erfindungsgemäß verwendbaren Acrylnitril - Mischpolymerisate sind organische Säureamide und N-substituierte organische Säureamide mit äthylenisch ungesättigten, mit Acrylnitril mischpolymerisierbaren Gruppen, und deren Derivate. Sind die organischen

ίο Säuren, von denen die genannten Verbindungen abgeleitet sind, gesättigte organische Säuren, so sind geeignete Monomere diejenigen, die äthylenisch ungesättigte N-Substituenten enthalten und der allgemeinen Formel

O

R₁-C-N:

CH = CH,

entsprechen, worin R₁ und R₂ Wasserstoff oder eine niedrige Alkylgruppe bedeuten oder R₁ und R₂ unmittelbar miteinander verbunden sind, so daß ein fünf- oder sechsgliedriger Ring entsteht.

Zu den Verbindungen dieser Formel gehören z. B. N-Vinyl-N-methylformamid^-Vinylmethylacetamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylcaprolactam und N-Vinylpiperidin.

Besonders geeignete Verbindungen sind solche, die sich von ungesättigten organischen Säuren ableiten und der allgemeinen Formel

H₇C = C-C-N'

entsprechen, worin R₃, R₄ und R₅ Wasserstoff oder eine niedrige Alkylgruppe bedeuten, oder R₄ und R₅ unmittelbar miteinander verbunden sind, so daß ein fünf- oder sechsgliedriger Ring entsteht. Zu derartigen Verbindungen gehören beispielsweise Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N - Acrylmorpholin und N - Acrylthiomorpholin. Weitere Beispiele von ebenso wirksamen Verbindungen, in denen eine oder mehrere der Gruppen R₃, R₄ und R₅ der Formel weder Wasserstoff noch Alkylgruppen sind, sind Methylolacrylamid (R₅ = — CH₂OH), a - Acetylaminoacrylamid (R₃ = NHCOCH₃) und Itaconsäureamid (R₃ = -CONH₂).

Es sind solche hydrophilen neutralen Monomere geeignet, die äthylenisch ungesättigt sind und daneben eine oder mehrere

— C — Nv -Gruppierungen

enthalten, wobei solche, deren Verhältnis der übrigen Kohlenstoffatome zur

— C — Nv -Gruppe
bei 5: 1 oder darunter liegt, besonders wirksam sind.

Die hydrophilen Komponenten sind Acrylnitrilmischpolymerisate, die eine oder mehrere der genannten hydrophilen neutralen Monomere enthalten. Eine Faser, die durch Spinnen und Verstrecken der hydrophilen Komponente allein erhalten worden ist, zeigt eine reversible Längenänderung zwischen dem trockenen Zustand bei 20⁰C und dem nassen Zustand bei 80⁰C. Für die Erfindung ist es wünschenswert, daß der Betrag der reversiblen Längenänderung einer Faser aus der hydrophilen Komponente wenigstens 0,4% größer ist als der der Komponente der anderen Spinnlösung.

Der Betrag der reversiblen Längenänderung einer Einzelkomponentenfaser variiert in Abhängigkeit von der Art des in der Komponente enthaltenen hydrophilen neutralen Monomeres und von dem angewandten Spinnverfahren, wird aber erheblich vom Gehalt an hydrophilem neutralem Monomer beeinflußt. Die Differenz der reversiblen Längenänderung zwischen faserbildenden Komponenten kann daher hauptsächlich durch die Differenz des Gehalts an hydrophilem neutralem Monomerzwischen den Komponenten bestimmt werden.

Im Rahmen der Erfindung kann auch eine Mischung aus mehreren hydrophilen Acrylnitrilmischpolymerisaten verwendet werden. Außerdem kann die hydrophile Mischpolymerisatkomponente ein die Faser flammfest machendes Polymer enthalten, wie Polyvinylchlorid.

Das hydrophobe Acrylnitrilmischpolymerisat darf nicht mehr als 96 Gewichtsprozent Acrylnitrileinheiten enthalten, da sonst der Schrumpfungsgrad zu hoch wird und damit die Schrumpfdifferenz zwischen hydrophiler und hydrophober Mischpolymerisatkomponente, welche entscheidend die Kräuselungsreversibilität beeinflußt, nicht hinreichend niedrig gehalten werden kann. Als mischpolymerisierbare Monomere eignen sich z. B. Acrylate, Methacrylate, Vinylalkoholester, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Styrol und Methacrylnitril.

Das Polymerisat oder Mischpolymerisat, das mit dem genannten Acrylnitrilmischpolymerisat gemischt werden soll, umfaßt ζ. Β. Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Celluloseacetat, ein Pfropfpolymerisat von Celluloseacetat und Acrylnitril, ein Pfropfpolymerisat eines Polyvinylalkoholderivats und Acrylnitril oder ein Blockpolymeres von Acrylnitril und Methylacrylat. Die Verwendung eines Acrylnitrilmischpolymerisats als hydrophobe Komponente ergibt als gleichzeitige Nebenwirkung eine Verbesserung der Färbbarkeit, der Stabilität der Polymerisatlösung gegenüber zahlreichen Lösungsmitteln sowie der Verspinnbarkeit.

Die auf der Polarität der Nitrilgruppe von Acrylnitrilmischpolymerisaten beruhenden zwischenmolekularen Kräfte werden durch die Gegenwart der Comonomeren geschwächt. Demzufolge entsteht eine Faser mit höherer Schrumpfungsfähigkeit als bei Polyacrylnitril mit gleichem Molekulargewicht, wenn man die Fasern unter den gleichen Bedingungen verspinnt und verstreckt. Die Schrumpfung differiert in Abhängigkeit vom Medium und der Temperatur, die bei der Schrumpfbehandlung angewendet werden. Wird beispielsweise eine Faser aus einem Acrylnitril-Vinylidenchlorid-Mischpolymerisat einer Wärmeschrumpfung mit Wasserdampf unterzogen, so wird gegenüber einer Polyacrylnitrilfaser nur ein kleiner Unterschied des Schrumpfungsgrades beobachtet; führt man jedoch die Wärmeschrumpfung in einer wäßrigen Phenollösung durch, so zeigt das Mischpolymerisat eine weit höhere Schrumpfung als das Polyacrylnitril. Selbst wenn eine Einzelkomponente zur Fasererzeugung verwendet wird, wobei die Faser nur einen kleinen Schrumpfungsunterschied zu einer Polyacrylnitrilfaser zeigt, so ergibt sich in der Praxis manchmal eine weit höhere Schrumpfung der ersteren Faser gegenüber der letzteren, wenn man sie zusammen mit der hydrophilen Komponente mischverspinnt.

Es wurde gefunden, daß dann, wenn man zwei Acrylnitrilpolymerisate mit unterschiedlicher Schrumpffähigkeit mischverspinnt, verstreckt und schrumpft, die Komponente mit der kleineren Schrumpfung diese über die ursprüngliche Schrumpffähigkeit hinaus erhöht, während die höher schrumpfende Komponente eine kleinere Schrumpfung gegenüber der ursprünglichen Schrumpffähigkeit aufweist.

Die erfindungsgemäß verwendete hydrophobe Komponente zeigt im allgemeinen einen höheren Schrumpfungsgrad als Polyacrylnitril beim Verspinnen zu Fasern.

Es ist jedoch erforderlich, daß die hydrophobe

■ Mischpolymerisatkomponente mit der hydrophilen Mischpolymerisatkomponente zusammen versponnen wird, um eine Kräuselfaser mit hoher Wasserreversibilität zu erhalten.

Es wird angenommen, daß dieser Effekt mit der Wärmeschrumpfdifferenz Δ HS zusammenhängt, was auch durch den folgenden Sachverhalt bestätigt wird.

Es wurde nämlich in der britischen Patentschrift 8 96 955 gezeigt, daß eine hervorragende Kräuselungsumkehrbarkeit dann erhalten wird, wenn man eine Mischung aus 90% Polyacrylnitril und 10% Poly-N-vinylpyrrolidon mit Polyacrylnitril mischverspinnt, aber eine bemerkenswert niedrige Kräuselungsumkehrbarkeit dann, wenn ein Mischpolymerisat aus 90% Acrylnitril und 10% N-Vinylpyrrolidon mit Polyacrylnitril mischversponnen wird. Wenn man nun das erwähnte gemischte Polymerisat und das Mischpolymerisat mit dem N-Vinylpyrrolidongehalt unabhängig voneinander naß verspinnt, unter den gleichen Bedingungen die erhaltene Faser verstreckt und dann die Schrumpfung der Fasern in kochendem Wasser mißt, dann weist die Faser aus der Polymerisatmischung eine Schrumpfung von 15,3%, also nahe dem Schrumpfwert 10,4% von unter gleichen Bedingungen versponnener und verstreckter Polyacrylnitrilfaser, auf, während die Mischpolymerisatfaser eine ausgesprochen hohe Schrumpfung von 32,4% in kochendem Wasser zeigt. Dementsprechend zeigten die Polymeri-

- satmischung und das Mischpolymerisat eine Schrumpfungsdifferenz gegenüber Polyacrylnitril von 4,9 bzw. 22,0%. Man kann daraus schließen, daß keine hohe Kräuselungsreversibilität erhältlich ist, wenn das Mischpolymerisat mit Polyacrylnitril mischversponnen wird, da die Schrumpfungsdifferenz zu groß ist. Wie man diesem Beispiel entnehmen kann, besteht einer der Unterschiede der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Mischfasern gegenüber denen der britischen Patentschrift 8 96 955 darin, daß die hydrophobe Komponente nicht Polyacrylnitril, sondern ein Acrylnitrilmischpolymerisat mit einem Acrylnitrilgehalt von weniger als 96 Gewichtsprozent ist. Dies ist eines der erfindungswesentlichen Merkmale.

Beispielsweise wird in den genannten Patentschriften eine Kombination von Polymerisatkomponenten aus Polyacrylnitril und einem Mischpolymerisat aus Acrylnitril und N-Vinylpyridin in einem Gewichtsverhältnis

von 90: 10 verwendet, während erfindungsgemäß eine Kombination aus Polymerisatkomponenten der Zusammensetzung 90 : 10 Acrylnitril - N - Vinylpyridin-Mischpolymerisat und 93 : 7 Acrylnitril-Vinylacetat-Mischpolymerisat verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird die Kombination der Polymerisatkomponenten gewöhnlich derart ausgewählt, daß die hydrophile Komponente eine höhere Schrumpfung erhält. Es ist jedoch auch möglich, die Schrumpfbarkeit der hydrophoben Komponente zu vergrößern. In diesem Fall wird eine sogenannte negative Kräuselungsreversibilität erhalten.

Entsprechend der Erfindung werden Fasern mit hoher Kräuselungsreversibilität in einfacher Weise im allgemeinen dann erhalten, wenn die Schrumpfungsdifferenz I HS zwischen den hydrophilen und den hydrophoben Komponenten weniger als 20% beträgt.

Erfindungsgemäß werden wenigstens zwei Spinnlösungen versponnen nach irgendeinem Trocken-, Naß- oder Halbschmelzverfahren od. dgl., wobei die Art des Spinnens nicht besonders beschränkt ist. Die gesponnene Faser kann nach einmaligem Durchtritt durch die Luft in das Fällbad gebracht werden, während das Fällbad oberhalb einer kritischen Konzentration gehalten wird. In diesem Fall verbessert sich die Adhäsion jeder Komponente. Die kritische Konzentration von Fällbädern aus Dimethylformamid— Wasser, Dimethylacetamid—Wasser oder Dimethylsulfoxyd—Wasser liegt bei etwa 75%, variiert jedoch in Abhängigkeit von der Temperatur. Die kritische Konzentration bei einem Salpetersäure-Wasser-Fällbad liegt bei etwa 40%.

Es können beliebige geeignete Lösungsmittel bei der Herstellung der Spinnlösungen verwendet werden, wobei organische Lösungsmittel, wie z. B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid und Dimethylsulfoxyd, wäßrige Salpetersäurelösungen oder wäßrige Lösungen von anorganischen Salzen wie Zinkchlorid und Rhodanide gewöhnlich Verwendung finden.

Erfindungsgemäß werden zwei oder mehrere Spinnlösungen exzentrisch versponnen. Das exzentrische Spinnen kann derart durchgeführt werden, daß man eine Mischfaser erhält, die dem sogenannten Seite an Seite angeordneten oder dem Kernmanteltyp entspricht. Im Hinblick auf die leichte Kräuselbildung wird der Seite an Seite angeordnete Typ bevorzugt.

Als Spinnvorrichtung können irgendwelche üblichen Vorrichtungen für das Mischspinnen verwendet werden. Für die seitlich zusammengesetzten Fasern ist die Vorrichtung gemäß der britischen Patentschrift 8 96 955 geeignet, während man für den ummantelten Typ beispielsweise die Vorrichtung gemäß der USA.-Patentschrift 29 31 091 verwenden kann.

Das Spinnen kann derart durchgeführt werden, daß man durch einen Teil der Spinndüsenöffnungen wenigstens zwei Acrylnitrilpolymerisat enthaltende Spinnlösungen exzentrisch preßt, während man durch die übrigen öffnungen nur eine Lösung preßt. Auf diese Weise werden Mischfäden und nicht Einkomponentenfäden gleichzeitig aus wenigstens zwei Spinnlösungen gesponnen.

Das Verhältnis jeder Komponente im Querschnitt der erfindungsgemäß herstellbaren Mischfasern kann in jeder Mischfaser schwanken. Erfindungsgemäß wird daher eine Mischfaser gebildet, die wegen des geringen Anteils an einer Komponente unabhängig keine wasserumkehrbare Kräuselung durch Schrumpfungsbehandlung im entspannten Zustand bilden kann. Es wird aber auch eine Mischfaser gesponnen, die viele wasserumkehrbare Kräuselungen bildet, weil der Anteil der einen Komponente im Faserquerschnitt nahe bei 50% liegt.

Es wird erfindungsgemäß bevorzugt, das Spinnen derart durchzuführen, daß man ein Mischverhältnis gemäß der Formel

Mischverhältnis =

Anzahl der Mischfäden mit

Kräuselungsentwicklung

unter der Gesamtfadenzahl

Gesamtzahl der er-

sponnenen Fäden

von 20 bis 85% erhält.

Die Mischfaser aus zwei Komponenten gemäß der Erfindung wird unten näher erläutert.

Damit eine Mischfaser in wesentlichem Ausmaß Kräuselung entwickelt, soll das Gebiet, das eine Komponente im Faserquerschnitt einnimmt, im allgemeinen 3 bis 96%, vorzugsweise 5 bis 95% ausmachen. Beträgt der Anteil dieses Gebiets 30 bis 70%, so wird eine Faser erhalten, die ausgesprochen zahlreiche Kräuselungen bei gewöhnlicher Entspannungsbehandlung entwickelt. Dagegen entwickelt die Faser weniger Kräuselungen, wenn der Querschnittbereich einer Komponente weniger als 10% ausmacht. Im ersten Fall wird das Ziel der Erfindung erreicht, selbst wenn das Misch verhältnis niedrig ist, z. B. 20% beträgt; im letzteren Fall ist ein hohes Mischverhältnis von z. B. 85% erforderlich.

Beträgt das Mischverhältnis weniger als 20%, so entwickeln die erfindungsgemäß erhaltenen Fäden weniger Kräuselung, und deshalb ist ein Fadenkabel mit großer Fülle nicht erhältlich.

Es ist leicht verständlich, daß eine Mischfaser durch eine Schrumpfungsbehandlung Kräuselung entwickelt, überraschenderweise entwickelt jedoch selbst eine Einzelkomponentenfaser gemäß der Erfindung Kräuselung beim Schrumpfen. Selbst wenn die derart gebildeten Kräuselungen einmal infolge mechanischer Spannung verschwunden sind, werden sie durch erneute Behandlung z. B. mit kochendem Wasser oder Wasserdampf wiederhergestellt.

Es wurde gefunden, daß im allgemeinen zwei oder mehr Fäden mit verschiedener Schrumpffähigkeit, die dicht beieinander liegen, Kräuselung bei der Schrumpfbehandlung entwickeln.

Ein oder mehrere Einzelkomponentenfäden und exzentrisch gelagerte Mischfäden, die erfindungsgemäß aus mindestens zwei Komponenten bestehen, besitzen eine unterschiedliche Schrumpfbarkeit. Ist weiterhin der Anteil jeder Komponente in den Mischfäden verschieden, so unterscheidet sich auch die Schrumpfbarkeit der Mischfäden voneinander. Daraus ergibt sich, daß alle Fäden einschließlich der Einzelkomponentenfäden Kräuselung entwickeln, wenn die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Fäden geschrumpft werden.

Wenn ein Garn aus dem erfindungsgemäß erhaltenen Fadenkabel geschrumpft wird, tritt auf Grund des Schrumpfungsunterschiedes zwischen den Fäden eine bemerkenswerte Fadenbewegung im Garn auf, mit dem Resultat, daß das Garn eine hohe Fülle und einen ausgezeichneten Griff erhält. Hochschrumpfende Fäden liegen im Garn in hochgespanntem Zustand vor und tragen mit dazu bei, die Dimensionsstabilität des Garns zu erhalten und eine übermäßige Längung des

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Garns unter kleiner Beschwerung zu verhindern. Daher ist das aus den erfindungsgemäß gesponnenen Fäden hergestellte Garn stabil gegenüber ausgeübter Spannung, wenn es getrocknet oder nasser Hitze unterworfen wird. Hierin zeigt sich ein großer Vorteil der Erfindung. Als Spinnvorrichtung kann man vorteilhaft Spinndüsen verwenden, in denen eine Verteilerplatte mit Löchern angeordnet ist. Bei derartigen Spinndüsen trifft die eine Spinnlösung auf die obere Fläche der Verteilerplatte und tritt durch die Löcher und an der unteren Fläche der Verteilerplatte wieder heraus. Gleichzeitig wird die zweite Spinnlösung seitlich in die Verteilerplatte in einen zwischen der oberen und unteren Fläche der Verteilerplatte angeordneten Raum eingespeist. Dadurch werden die durch die Löcher fließenden Ströme der ersten Spinnlösung mit der zweiten Spinnlösung umgeben, ohne daß sich die beiden Spinnlösungen miteinander vermischen. An der unteren Fläche der Verteilerplatte treten dann ummantelte Ströme aus. Diese Ströme treten dann durch die Spinndüsenöffnungen. Man erhält so Seite an Seite angeordnete Fäden neben Fäden aus den jeweiligen Spinnlösungen. Werden solche Vorrichtungen verwendet, so kann man leicht die Zahl der öffnungen an der Spinndüsenoberfiäche erhöhen und damit die Produktivität beträchtlich verbessern. Auch dieses ist ein Vorteil der Erfindung. Weiterhin ist es möglich, eine übliche Spinndüse zum Mischspinnen durch Modifizierung der Öffnungsanordnung zu verwenden.

Die gesponnenen Fäden können nach üblichen Verfahren einer Nachbehandlung, wie z. B. Verstrecken, Waschen, Trocknen und Schrumpfung der Kräuselung, unterworfen werden. Jedoch wird eine Kräuselfaser mit besonders hervorragender Wasserreversibilität in einem Naßspinnverfahren erhalten, wenn man unter solchen Bedingungen verspinnt, daß der Quellungsgrad (Quellgewicht/Trockengewicht) der koagulierten Faser über 200% steigt und vorzugsweise bei 250 bis 700% liegt. Eine koagulierte Faser mit einem Quellungsgrad in diesem Bereich wird durch die Wahl der Bedingungen im Fällbad aus Dimethylformamid— Wasser, Dimethylacetamid—Wasser, Dimethylsulfoxyd—Wasser, Salpetersäure—Wasser oder Rhodanid—Wasser leicht erhalten. Im Fall der Verwendung eines Fällbads aus Dimethylacetamid—Polyäthylenglykol liegt jedoch der Quellungsgrad unter 200%.

Die koagulierte Faser wird gewöhnlich unter Verstreckung in heißem Wasser gewaschen und dann getrocknet oder gewaschen, getrocknet und dann heiß verstreckt. Das Verstrecken kann auch in zwei Stufen ausgeführt werden, nämlich v.or und nach dem Trocknen. Hauptsächlich verstreckt man, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften der Faser aufzuprägen. Gewöhnlich wird die koagulierte Faser um das Vier- bis Zehnfache insgesamt verstreckt. Die Verstreckungszeit beeinflußt die Schrumpffähigkeit jeder Komponente der Mischfaser nach dem Verstrecken. Da man die Faser in einer Trocknungs- oder Heißverstreckungsstufe heißfixiert, sind die in dieser Stufe angewendeten Temperaturen wichtige Faktoren zur Beeinflussung der Schrumpfung.

Die verstreckte Faser wird, gewöhnlich in entspanntem Zustand, trockener oder nasser Hitze bei oder oberhalb 100° C ausgesetzt, wobei sie schrumpft und Kräuselung entwickelt. Sie kann auch in einer wäßrigen Phenollösung unterhalb 100° C geschrumpft werden.

Die Schrumpfbedingungen haben natürlich ein großen Einfluß auf die Schrumpfung jeder Komp nente der Mischfaser. Wird die Schrumpfungsbehari lung unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß c Faser nicht belastet wird, so entwickelt die Fas Kräuselungen entsprechend der Schrumpfungsdiff renz der Komponenten. In manchen Fällen wird α Kräuselungszahl im Hinblick auf die spätere Han· habung der Faser zu groß unter den genannten B dingungen. Es wird deshalb bevorzugt, die Anza, der Kräuselungen herabzusetzen, indem man die ve schiedenen Bedingungen regelt, die die Schrumpfur jeder Komponente beeinflussen.

Im allgemeinen wird gewünscht, daß die Kraus lungszahl weniger als 50 bis 25 mm beträgt, Vorzug weise beträgt sie 10 bis 30 auf 25 mm.

Wird die Schrumpfungsbehandlung unter sehr mi den Bedingungen, wie z. B. unter 100⁰C durchgeführ dann entwickelt die Faser keine Kräuselung. Sie kan aber nach dem Spinnen, Wirken oder Verwebe:

Kräuselung entwickeln, wenn sie dann frei hängen unter härteren Bedingungen thermisch behände; wird.

Nach der Kräuselungsentwicklung kann die Fase zur Entfernung der Kräuselung verstreckt, zu Gar; versponnen, gewirkt oder verwoben und dann erneu zur Kräuselung behandelt werden. Wahlweise kam die Schrumpfungsbehandlung und das Verstrecke; mehrmals wiederholt werden. Auch kann die Schrumpf behandlung unter 100⁰C durchgeführt werden, wöbe unter geeigneten Spinn- und Nachbehandlungsbe dingungen die Faser bei Raumtemperatur Kräuselung entwickeln kann, die von der restlichen Schrumpfungsfähigkeit der verstreckten Faser ohne besondere Schrumpfungsbehandlung herrührt.

Vorzugsweise wird dann, wenn härtere thermisch; Bedingungen zur Verbesserung der Fasereigenschaftei erforderlich sind, zur Schrumpfungsbehandlung ge sättigter Wasserdampf von mehr als 11O⁰C verwendet Die Behandlung kann in diesem Fall in einem Autokla \ durch wiederholtes abwechselndes Anlegen eine: Vakuums und Dämpfen durchgeführt werden.

Es wurde weiterhin ein sehr nützliches Entspan nungsverfahren für Mischfasern gefunden, wobei da; genannte Uberkontraktionsphänomen benutzt wird das darin besteht, daß die niedrig schrumpfende Faserkomponente der Mischfaser über die ursprüngliche Schrumpfungsfahigkeit hinaus schrumpft, durch welches Verfahren die Kräuselungszahl reduziert werden kann.

Es wurde nämlich eine Acrylnitrilmischfaser, die aus wenigstens zwei Polymerisatkomponenten mil unterschiedlicher Hitzeschrumpfung bestand, verstreckt und darauf einer Hitzeschrumpfung bei einer Temperatur, die über der Umwandlungstemperatur 2. Ordnung der Faser lag, unterworfen, wobei die Faser einer solchen Zugspannung unterworfen wurde, daß die Zahl der auf Grund der Schrumpfungsdifferenz zwischen den Komponenten entwickelten Kräuselungen weniger als 80% der Zahl betrug, die ohne Anlegung einer Spannung entwickelt worden wäre und darüber hinaus die Mischfaser stärker schrumpfte als die Schrumpfung der niedrig schrumpfenden Komponente betrug. Als Ergebnis gelang es, die Anfärbbarkeit, die Knotenfestigkeit, die Dehnung und den Fibrillierungswiderstand der Faser zu verbessern, während die Kräuselungsentwicklung geregelt oder vermieden wurde.

Die Fadenspannung wird vorzugsweise so bemessen, daß die auf Grund der Hitzeschrumpfungsdifferenz der Komponenten der Mischfaser entwickelte Kräuselungszahl weniger als 80% der Kräuselungen betätigt, die ohne Spannung erzielt wird, und darüber hinaus die Faser mehr schrumpft, als es die niedrig schrumpfende Komponente tut. Ist die während der Hitzeschrumpfung angewandte Spannung größer als die obengenannte, z. B. wenn die Faser wegen einer großen Spannung nur geringfügig schrumpft oder wenn die Faserschrumpfung geringer ist als die der niedrig schrumpfenden Komponente, so wird natürlich keine Kräuselung entwickelt, sondern die Fasereigenschaften werden erheblich verschlechtert, überraschenderweise wird gar keine Kräuselung entwickelt, wenn die Faserspannung erheblich niedriger ist als die kritische Spannung (obere Grenze), z. B. wenn die Spannung etwa ein Viertel der kritischen Spannung beträgt. Darüber hinaus ist in diesem Fall die Schrumpfung der zusammengesetzten Faser größer als diejenige der niedrig schrumpfenden Komponente. Man muß daher annehmen, daß eine Uberkontraktion bei der niedrig schrumpfenden Komponente stattgefunden hat.

Wird die Spannung noch niedriger, so werden zwar Kräuselungen bei der Hitzeschrumpfung entwickelt, jedoch in weitaus geringerer Zahl, als wenn man keine Spannung angelegt hätte. Im allgemeinen wird die Kräuselungszahl zum großen Teil verringert, wenn man nur eine leichte Faserspannung erzeugt, und kann daher wahlweise durch das Ausmaß der Spannung geregelt werden. Ist jedoch die Spannung übermäßig niedrig, so erhöht sich die Zahl der Kräuselungen nach der Behandlung mit siedendem Wasser in solchem Ausmaß, daß die Kräuselung derjenigen entspricht, die man durch Behandlung der ungespannten Faser erhält, da die Uberkontraktior der niedrig schrumpfenden Komponente vorübergeht. Außerdem ist es technisch schwierig, die Spannung selbst zu regeln, wodurch die Kräuselung ungleich entwickelt wird. Es wird daher die Schrumpfungsbehandlung Vorzugsweise dann ausgeführt, wenn man so viel Spannung an die Faser legt, daß die Kräuselungszahl weniger als 80% der Kräuselung der ungespannten Faser beträgt. Das heißt, daß die Spannung, die 80% der Kräuselungszahl der ungespannten Fasern hervorruft, die untere Grenze der kritischen Spannung ist und daß die Hitzeschrumpfung vorzugsweise bei einer höheren Spannung durchgeführt wird, als der unteren Grenze entspricht.

Ein derartiges besonderes Kontraktionsphänomen erscheint nur, wenn eine Acrylnitrilmischfaser bei Temperaturen behandelt wird, die über dem Sekundärübergangspunkt der Faser liegen. Bei der Hitzeschrumpfung der Faser wird die Spannung in verschiedener Weise angelegt. Die einfachste Art besteht darin, die Faser frei hängen zu lassen und sie in geeigneter Weise zu beschweren. Wird die Mischfaser in der bereits genannten Weise geschrumpft, dann vermindert sich die Kräuselungszahl stärker, als wenn keine Beschwerung angebracht wird, und wenn man die Spannung erhöht, bildet sich überhaupt keine Kräuselung. Hierbei wird jedoch die Schrumpfung der Mischfaser höher als diejenige der niedrig schrumpfenden Komponente, wenn man allein diese Komponente verspinnt und nachbehandelt in gleicher Weise und darauf durch Hitze schrumpft bei gleicher Temperatur, jedoch ohne Spannung. Es handelt sich nicht um ein augenscheinliches Verschwinden der Kräuselung infolge des Verstreckens durch die Beschwerung, sondern unter dem Mikroskop kann man beobachten, daß sich die Komponenten zueinander parallel lagern und dabei die gleiche Länge behalten. Dies ist der Beweis, daß die niedrig schrumpfende Komponente überkontrahiert ist. Wird die Belastung (Beschränkung) zu groß, so verschlechtern sich auch die Fasereigenschaften.

Im allgemeinen wird die Mindestbeschwerung, die zur Vermeidung einer Kräuselungsentwicklung notwendig ist, größer mit steigender Hitzeschrumpfungsdifferenz zwischen den in Frage kommenden Komponenten. Die erforderliche Mindestbeschwerung beträgt gewöhnlich 0,2 bis 5 mg/den, obgleich der Wert in Abhängigkeit von der Kombination der Polymerisatkomponenten und den Hitzeschrumpfungsbedingungen variiert. Die obere kritische Spannung, d. h. die Höchstbeschwerung, die die Bedingung erfüllt, daß die Hitzeschrumpfung der Mischfaser höher als diejenige der niedrig schrumpfenden Komponente sein soll, liegt gewöhnlich im Bereich von 3 bis 10 mg/den, wobei dieser Wert ebenfalls von der Kombination der Polymerisatkomponenten sowie den Spinn- und Hitzeschrumpfbedingungen abhängt.

Das Medium, in dem die erfindungsgemäße Hitzeschrumpfung durchgeführt wird, ist nicht kritisch. Man kann entweder trockene oder nasse Hitze anwenden. Die Umwandlungstemperatur 2. Ordnung einer Acrylfaser variiert im allgemeinen in Abhängigkeit von der verwendeten Polymerisatsorte und der Vorgeschichte der Faser in den Stufen, die der Hitzeverstreckung vorausgehen, ist jedoch stark durch das angewandte Medium beeinflußbar. Die Ubergangstemperatur wird merklich niedriger, wenn eine auf Acrylnitrilfasern weichmachend wirkende Substanz anwesend ist, insbesondere Wasser, Acetonitril, Bernsteinsäuredinitril, Dioxan, Phenol, Dimethylformamid oder Dimethylacetamid. Gemäß der Erfindung schwankt daher auch der Temperaturbereich je nach dem für die Hitzeschrumpfung verwendeten Medium. Wird beispielsweise als Medium gesättigter Wasserdampf verwendet, so liegt die Temperatur für die Hitzeschrumpfbehandlung oberhalb 105⁰C, beimtrokkenen Erhitzen in Luft oder Stickstoff oberhalb 120⁰C, und bei wasserdampfhaltiger Luft oder Stickstoff liegt die Temperatur oberhalb eines Mittelwertes dieser beiden Temperaturen. Benutzt man eine 10%ige wäßrige Phenollösung oder eine 85,8%ige wäßrige Acetonitrillösung, so liegt die Temperatur oberhalb 70⁰C. Unterhalb der genannten Temperaturen erscheint das Uberkontraktionsphänomen der niedrig schrumpfenden Komponente nicht, selbst wenn man die Faserspannung variiert. Um die Mischfaser hinreichend durch Hitzeschrumpfung hinsichtlich Färbbarkeit, Knotenfestigkeit, Dehnung und Fibrillierungswiderstand zu verbessern, ist es wünschenswert, die Faser um 10 bis 50%, vorzugsweise um 15 bis 40% zu schrumpfen.

Die Anbringung einer Spannung an die Faser kann andererseits durch solche Mittel erfolgen, daß eine Faser nach dem Verstrecken in einen Behälter gepackt und auf die Fasern ein angemessenes Gewicht gelegt wird. Wird eine nach dem Verstrecken mit mechanischer Kräuselung versehene Faser der Hitzeschrumpfung unterworfen, wird im allgemeinen ein schweres Gewicht erforderlich sein. Bei einem derartigen Hitzeschrumpfverfahren ist die anzuwendende Spannung veränderlich in Abhängigkeit davon, ob die Faser

gekräuselt ist oder nicht, von der Behälterform und der Art der Faserpackung. Außerdem wird die Faser auch von ihrem Eigengewicht zusammengedrückt. Das Ausmaß der auf die Faser ausgeübten Spannung ist daher im oberen Teil des Behälters verschieden von der am Behälterboden. Vorteilhafterweise wird die Spannung auf eine vorher mechanisch gekräuselte Faser einheitlich ausgeübt ohne Rücksicht auf ihre Lage im Behälter.

Es kann weiterhin eine kontinuierliche Hitzeschrumpfung der Faser zwischen zwei Paar Walzen, die eine unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeit haben, angewendet werden. Wird hierbei die Mischfaser kontinuierlich in der Hitze geschrumpft, während die beiden Walzenpaare ein so niedriges Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis (Einbringen / Ausbringen) besitzen, daß die Faserschrumpfung identisch oder geringer als die einer Einzelkomponentenfaser ist, welche nur die niedrig schrumpfende Komponente der Mischfaser enthält und in spannungsfreiem Zustand hitzegeschrumpft wurde, so wird auf natürliche Weise keine Kräuselung entwickelt, sondern die Qualität der Faser merklich verschlechtert. Wird jedoch das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis der Walzen allmählich gesteigert und die Mischfaser derart eingeführt, daß die Vorrichtung ein wenig überladen wird, gemessen an der Schrumpfung der niedrig schrumpfenden Komponente, so wird die Faser nicht nur gelockert, sondern entwickelt überraschenderweise keine Kräuselung. Dies kann man, wie schon erwähnt, der Uberkontraktion der niedrig schrumpfenden Komponente zuschreiben. Wird das Walzenumfangsgeschwindigkeitsverhältnis weiter erhöht, so beginnt die Mischfaser Kräuselung zu entwickeln, die Kräuselungszahl nimmt allmählich zu, die Faser wird zwischen den Walzen gelockert, und die Kräuselungszahl wird konstant. Wird deshalb eine bessere Kontrolle der Kräuselungsentwicklung gewünscht, so soll man das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis der Walzen derart auswählen, daß die Kräuselungszahl weniger als 80% der Kräuselung beträgt, die ohne Spannungsanwendung erzeugt worden wäre.

Die Hitzeschrumpfbehandlung kann auch bei einem Fadenbündel angewendet werden, das mit einem öl od. dgl. verklebt ist.

Wenn die geschrumpfte Faser lose einer Hitzebehandlung mit kochendem Wasser oder Wasserdampf unterzogen wird, so werden gelegentlich tiefe und hervorragend geformte Kräuselungen erzielt. Diese Erscheinung ist von großer praktischer Bedeutung, und die Nutzbarmachung derartiger latenter Kräuselungsfähigkeit kann Garne von hervorragender Fülle ergeben. Die Kräuselentwicklung durch kochendes Wasser oder Wasserdampf wird wirksam erzielt, wenn die Temperatur bei der Hitzeschrumpfung unterhalb 125°C bei gesättigtem Wasserdampf und unterhalb 185° C bei trockener Hitze liegt. Jedoch beträgt die Zahl der Kräuselungen weniger als 80% der Kräuselungszahl, die bei der Hitzebehandlung im spannungsfreien Zustand erzielt wird, selbst wenn die Kräuselung durch die Behandlung einer Faser mit kochendem Wasser oder Wasserdampf entwickelt oder deren Zahl erhöht wird, welche vorher unter Belastung hitzebehandelt worden war. Man kann dies der Tatsache zuschreiben, daß die Hitzeschrumpfungsdifferenz der Komponenten wegen des Uberkontraktionsphänomens verkleinert wurde. Dies ändert sich nicht bei der darauffolgenden Behandlung mit kochendem Wasser.

Die genannte beschränkte Hitzeschrumpfung erhöht gewöhnlich die Kräuselungsumkehrbarkeit der Mischfaser gemäß der Erfindung. Wird weiterhin die beschränkte Hitzeschrumpfung auf andere wasserreversible Mischfasern angewendet, wie sie in den britischen Patentschriften 8 69 301 und 8 96 955 beschrieben sind, so ist es möglich, bei diesen Fasern die Kräuselungsumkehrbarkeit zu erhöhen. Die genannten Fasern, die keine Kräuselung entwickelt haben nach der beschränkten Hitzeschrumpfungsbehandlung, können ebenfalls lose einer Behandlung in kochendem Wasser ausgesetzt werden und entwickeln dann eine gefällige Kräuselung.

Die Schrumpfung der niedrig schrumpfenden Komponente, die beschrieben wurde, ist die Schrumpfung der niedrig schrumpfenden Polymerisatkomponente als Teil der Mischfaser, wenn sie derart gemessen wird, daß diese Komponente unabhängig versponnen, verstreckt und unter den gleichen Bedingungen, wie sie bei der Herstellung der Mischfaser herrschen, nachbehandelt wird und sodann die erhaltene Faser unter vollständig gleichen Bedingungen wie bei der Mischfaser hitzegeschrumpft wird, mit der Ausnahme, daß man sie nicht belastet.

Wenn die Faser, die der Entspannungsstufe wie beschrieben unterworfen war und zur Kräuselungsentwicklung mit kochendem Wasser behandelt wurde, getrocknet wird, entstehen weitere Kräuselungen auf Grund der Differenz der umkehrbaren Längenänderung, wobei eine hervorragende Kräuselung erhalten wird.

Die bisherigen Erläuterungen betrafen vornehmlich den Fall des Naßspinnens, es ist jedoch überflüssig zu erwähnen, daß auch das Trockenspinnverfahren angewendet werden kann. Auch beim Trockenspinnen enthält die Faser, die die Spinndüse verläßt, gewöhnlich ein Lösungsmittel und muß daher gewaschen und verstreckt werden. Das Verhalten der Faser in der Verstreckungs- und Schrumpfungsstufe ist daher grundsätzlich das gleiche wie beim Naßspinnen.

Die erfindungsgemäß hergestellte Faser besitzt die folgenden, spezifischen Kennzeichen:

Eine Faser mit umkehrbarer Kräuselung, die durch übliches Mischspinnen erhalten worden ist, verringert die Kräuselungszahl und glättet die Kräuselung, wenn man sie einer Spannung aussetzt, in Wasser selbst unterhalb von 70° C, wodurch die Produktdimensionen beim Waschen instabil werden. Im Gegensatz hierzu entwickelt die erfindungsgemäß hergestellte Faser unter Spannung in heißem Wasser von 70°C im wesentlichen die gleiche Kräuselungszahl wie im trockenen Zustand und zeigt nur dann eine hohe Kräuselungsumkehrbarkeit, wenn sie in Wasser bei einer erhöhten Temperatur oberhalb 80° C behandelt wird. Weiterhin zeigt die erfindungsgemäß hergestellte Faser eine hohe Kräuselentwicklungsfähigkeit, und die Kräuselamplitude ist groß, verglichen mit einer üblichen Faser ohne Kräuselreversibilität. Ein gestricktes oder gewobenes Tuch aus der Faser gemäß der Erfindung besitzt eine hervorragende Fülle und eine hohe Kräuselentwicklungsfähigkeit und kann bei der Verarbeitung leicht gehandhabt werden. Darüber hinaus ergibt diese Faser wegen ihrer großen Kräuselamplitude ein weiches Produkt mit ausgezeichnetem Griff.

Die erfindungsgemäß hergestellte Faser kann mit Wolle, Baumwolle, einer gewöhnlichen mechanisch gekräuselten Synthesefaser oder verschiedenen Arten

von Mischfasern, die Kräuselung entwickelt oder nicht entwickelt haben oder von denen bereits entwickelte Kräuselung wieder entfernt wurde, zusammengesponnen werden. Die Kräuselungscharakteristik und die Eigenschaften der zum Mischspinnen verwendeten Faser werden in geeigneter Weise entsprechend dem Verwendungszweck des Endprodukts ausgewählt.

Die Löslichkeit des bereits beschriebenen hydrophilen neutralen Monomers bedeutet die Menge in Gramm des Gelösten pro 100 g Wasser, das in einer

wäßrigen, gesättigten Monomerlösung bei 25⁰C enthalten ist.

Die Wasserabsorption eines Polymerisats wird wie folgt gemessen:

Eine Polymerisatprobe, die ein Sieb mit 0,177 mm lichter Maschenweite passiert, läßt man 70 Stunden bei 25° C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65% stehen. Die Probe wird dann gewogen (Naßgewicht), bei 110° C 3 Stunden lang getrocknet und ίο erneut gewogen (Trockengewicht). Die Wasserabsorption ist dann

% Wasserabsorption =

Naßgewicht — Trockengewicht
Trockengewicht

100.

Die Schrumpfung (HS) einer Komponente der Mischfaser gemäß der Erfindung bedeutet die Prozente der Schrumpfung berechnet aus der Faserlänge vor und nach der Stufe, in welcher die Mischfaser eine wesentliche Kräuselung entwickelt. Die Schrumpfung wird auf folgende Weisen gemessen:

Die zu messende Komponente wird getrennt zur Faser geformt unter den genau gleichen Bedingungen wie bei der Herstellung der Mischfaser. Die Längenänderung der Faser vor und nach der Kräuselentwicklungsstufe für die Mischfaser wird aus der Faserlänge bei 20° C und 65% relativer Feuchte berechnet und der erhaltene Wert als Prozentsatz der Faserlänge vor dieser Stufe ausgedrückt. Die HS-Differenz zwischen den Komponenten wird AHS bezeichnet.

Die reversible Längenänderung (RLC) einer Komponente der Mischfaser ist der Prozentsatz der Längenänderung dieser Komponente, einmal in Luft von 65% relativer Feuchte (RH) bei 2O⁰C und einmal in Wasser bei 80° C gemessen. Der RLC-Wert wird wie folgt gemessen:

Die zu messende Komponente wird unabhängig zu einer Faser verarbeitet unter denselben Bedingungen wie bei der Herstellung der Mischfaser, worauf die Faser einer Schrumpfbehandlung unter den gleichen Bedingungen wie bei der Kräuselentwicklungsbehandlung für die Mischfaser unterworfen wird. Die derart behandelte Faser wird in einem Raum bei 20° C und 65% RH äquilibriert und die Faserlänge unter Beschwerung mit 3 mg/d gemessen. Die beschwerte Faser wird in Wasser von 80° C gebracht und die Faserlänge nach 6 Stunden erneut gemessen. Wieder wird die Faser bei 20° C und 65% RH äquilibriert und deren Länge gemessen. Diese Verfahrensweise wird wiederholt, bis Reproduzierbarkeit der Ergebnisse erzielt wird. Die Längenänderung im Trockenzustand und Naßzustand wird durch einen Prozentsatz der Länge im Trockenzustand ausgedrückt.
Die umkehrbare Kräuselungsänderung (A CFF) und Kräuselungsumkehrbarkeit (CRF) gemäß Test A der Erfindung wird wie folgt gemessen:

Eine Faserprobe mit entwickelter Kräuselung wird auf beiden Enden auf Trägerplatten befestigt, so daß die Faser mehr oder weniger entspannt ist. Die Faser wird in Wasser von 8O⁰C über Nacht eingetaucht (18 bis 24 Stunden) und dann die Anzahl Kräusel gezählt. Darauf wird die Faser zusammen mit den Trägerplatten bei 20° C und 65% RH getrocknet und die Anzahl Kräusel gemessen. Wieder wird die Faser in Wasser von 80° C gebracht und die Anzahl Kräusel bestimmt. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis reproduzierbare Ergebnisse vorliegen.

CRF(Vo) =

Kräuselzahl, trocken, bei 20⁰C — Kräuselzahl in Wasser von 80° C Kräuselzahl (trocken bei 20° C)

100.

Der Δ CFF-Wert ist die Änderung der Kräuselzahl pro 25 mm Faser einmal im trockenen Zustand und einmal in heißem Wasser gemessen und wird erhalten, indem man die Länge der Faserprobe der vorigen Messung bestimmt.

Die umkehrbare Kräuselungsänderung (A CFF) und Kräuselungsumkehrbarkeit (CRF) gemäß Test B der Erfindung wird im wesentlichen in gleicher Weise wie im Test A bestimmt, wobei jedoch die Faser mit 3 mg/den in heißem Wasser von 70, 80 oder 95° C beschwert wird. Dagegen erfolgt keine Beschwerung, wenn die Faser getrocknet wird. Diese Messungen werden unter der Annahme durchgeführt, daß beim Färben oder Waschen die Faser einer Spannung unterworfen wird.

Der Quellungsgrad der koagulierten Faser beim Naßspinnen wird wie folgt gemessen:

Ein Bündel koagulierter Fäden aus einem Fällbad wird auf Filterpapier gebracht, um schnell die anhaftende Flüssigkeit zu entfernen, und dann gewogen (Naßgewicht). Darauf wird das Fadenbündel bei 110⁰C getrocknet, bis ein konstantes Gewicht erreicht ist, und dann das Trockengewicht bestimmt. Der Quellungsgrad wird durch die Formel

Naßgewicht

Quellungsgrad (%) =

Trockengewicht

100

ausgedrückt.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Es wurde ein Mischpolymerisat (A) mit einer spezifischen Viskosität von 0,17 mit einem Gehalt von 90% Acrylnitril (AN) und 10% N-Vinylpyrrolidon (VPD) hergestellt. Das Polymerisat A besitzt eine Wasserabsorption von 2,1%, während das Homopolymerisat von VPD eine solche von 21,8% aufweist.

Es wurde weiter ein Mischpolymerisat (B) einer spezifischen Viskosität von 0,17 hergestellt mit einem Gehalt von 91,5% AN und 8,5% Methylacrylat (MA). Die Polymerisate A und B wurden getrennt in Dimethylformamid (DMF) zu 20%igen Spinnlösungen gelöst. Beide Lösungen wurden durch eine Spinndüse mit 200 öffnungen von 0,076 mm Durchmesser in

509 636/323

eine 50%ige wäßrige Dimethylformamidlösung (DMF-Lösung) bei 40°C gepreßt, wobei sie Mischfäden bildeten mit je zwei Seite an Seite angeordneten Polymerisaten im Verhältnis 50 : 50.

Der koagulierte Faden wurde während des Waschens in kochendem Wasser um das 4,5fache der ursprünglichen Länge verstreckt und bei 100⁰C getrocknet. Nach dem Kochen in Wasser hatte der Faden 22,5 Kräuselungen pro 25 mm und eine Denierzahl von 3,4. Die Kräuselungsreversibilität im Test A (CRF) betrug 16,1% und die umkehrbare Kräuselungsänderuna gemäß Test A (J CFF) 3,6.

Darauf wurde jedes Polymerisat A und B getrennt gesponnen und unter den obengenannten Bedingungen verstreckt und getrocknet. Die Wärmeschrumpfungsdifferenz (J HS) zwischen den Polymerisaten A und B durch kochendes Wasser betrug 14,1%, die Differenz des umkehrbaren Längen wechseis (RLC) 0,4%. VPD ist in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar.

Vergleichsversuch 1

Zum Vergleich wurde das Verfahren gemäß Beispiel 1 wiederholt, wobei Polymerisat A und Polyacrylnitril mit einer spezifischen Viskosität von 0,17 und einer Wasserabsorption von 1,2% benutzt wurde.

Der hergestellte Mischfaden hatte eine Denierzahl 3,1, einen CRF-Wert von 5,2% und einen Λ CFF-Wert von 1,8. Die Kräuselungsumkehr war demgemäß sehr schwach zum Vergleich mit dem Faden des Beispiels 1. Der J HS-Wert betrug 22,0%.

Beispiel 2

Es wurde ein Mischpolymerisat (C) mit einer spezifischen Viskosität 0,17, das aus 90% AN und 10% Acrylamid (AAm) zusammengesetzt war, hergestellt. Die Wasserabsorption des Polymerisats C betrug 2,9%, diejenige eines Homopolymerisats (PAAm) des hydrophilen, neutralen Monomers AAm, das zu 120% wasserlöslich ist, betrug 20,1 %.

Es muß angemerkt werden, daß die Wasserabsorption des Polymerisats C etwa derjenigen einer Mischung von 90% PAN und 10% PAAm entspricht. Verwendet man VPD, so wird die Wasserabsorption des Mischpolymerisats niedriger als diejenige der Homopolymerisatmischung.

Polymerisat C und Polymerisat B des Beispiels 1 wurden getrennt zu 20%igen Spinnlösungen in DMF gelöst. Die Spinnlösungen wurden gemäß Beispiel 1 zu Mischfäden versponnen.

Der Faden hatte nach dem Kochen in Wasser 23,5 Kräusel pro 25 mm und eine Denierzahl von 2,9. Gemäß Test A zeigte der Faden eine Kräuselreversibilität (CRF) von 34,0% und eine Änderung in der Anzahl umkehrbarer Kräusel (ACFF) von 9,2. Der . I HS-Wert zwischen Polymerisat C und B betrug 8,9%, wobei das Polymerisate eine höhere Schrumpfung zeigte. Der RLC-Wert von Polymerisat C betrug 4,2%. derjenige von Polymerisat B 1,5%, entsprechend einer Differenz von 2,7%.

Bemerkenswerterweise zeigt dieser Faden eine ausgesprochen hohe Kräuselreversibilität gegenüber dem Faden gemäß Beispiel 1.

Vergleichsversuch 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei das zu Vergleichsversuch 1 benutzte PAN an Stelle des Polymerisats C benutzt wurde. Der so hergestellte Faden hatte eine Denierzahl von 2,7 und

einen CRF-Wert von 11,3%. Der Faden zeigte eine ausgesprochen niedrige Kräuselreversibilität verglichen mit dem nach Beispiel 2 hergestellten Faden.

B e i s ρ i e 1 3

Es wurde ein Mischpolymerisat (D) mit einer spezifischen Viskosität von 0,18 und einem Gehalt von 87% AN, 2% Vinylacetat (VA) und 11% Methacrylamid (MAAm) hergestellt. Außerdem wurde ein

ίο Mischpolymerisat (E) mit einer spezifischen Viskosität von 0,17 und einem Gehalt von 93% AN und 7% VA hergestellt. Die beiden Polymerisate wurden getrennt in Dimethylacetat (DMA) zu Spinnlösungen mit einer Viskosität von 500.Poise bei 50⁰C gelöst.

Beide Spinnlösungen wurden zusammen im Verhältnis von 50:50 mit der im Beispiel 1 beschriebenen Spinndüse versponnen. Als Fällbad wurde eine 60%ige wäßrige DMA-Lösung bei 50⁰C verwendet, wobei der koagulierte Faden um 340% quoll. Der koagulierte Faden wurde beim Waschen in kochendem Wasser um das 5fache verstreckt und anschließend bei 135° C getrocknet. Die Wasserlöslichkeit des hydrophilen neutralen MAAm-Monomeren beträgt 28% und die Wasserabsorption eines Homopolymerisats dieser Monomeren 22,3%. Das Polymerisat D weist eine Wasserabsorption von 2,9% auf. Der getrocknete Faden wurde einer Wasserdampfbehandlung bei Normaldruck unterworfen und zur Kräuselentwicklung getrocknet. Der derart behandelte Faden hatte eine Denierzahl von 4,8, zeigte 28,3 Kräusel auf 25 mm, hatte einen CRF-Wert von 27,4% und einen ,1CFF-Wert von 8,4.

Die Polymerisate D und E wurden unter den genannten Bedingungen einzeln zu Fäden geformt und die RLC- und HS-Werte gemessen. Die RLC-Wertdifferenz beider Polymerisate betrug 1,9%, der J WS-Wert 13,5%.

Beispiel 4

Es wurde ein Mischpolymerisat (F) mit einer spezifischen Viskosität von 0,16 und einem Gehalt von 89% AN, 2% VA und 9% AAm hergestellt. Unter den im Beispiel 3 beschriebenen Bedingungen wurden die Polymerisate F und E aus Beispiel 3 zusammen versponnen, verstreckt und getrocknet. Die getrockneten Fäden (C) wurden wie folgt behandelt:

a) Das Fadenbündel wurde lose durch Behandlung mit gesättigtem Wasserdampf bei 129° C geschrumpft. Die Fäden entwickelten eine große Anzahl Kräusel.

b) Das Fadenbündel wurde aufeinandergelegt und der Haufen durch ein Gewicht einem Druck von 0,5 g/cm² unterworfen. Die Fäden wurden anschließend mit gesättigtem Wasserdampf von 129° C gekräuselt. Die Fäden entwickelten nur mäßige Kräuselung.

c) Das Fadenbündel wurde in der gleichen Weise wie in b) behandelt, nur wurde der Druck auf 8 g/cm² erhöht. ■

d) Das Fadenbündel wurde mit einer Beschwerung von 0,8 mg/den aufgehängt und mittels gesättigtem Wasserdampf von 129° C einer Hitzeschrumpfung unterworfen. Es entwickelten sich Kräusel in einer weitaus geringeren Anzahl als im Fall a).

e) Die Behandlung gemäß d) wurde wiederholt, jedoch die Beschwerung auf 2 mg/d erhöht, überraschender v/eise war die Hitzeschrumpfung

des Mischfadens nicht etwa größer als die des Polymerisats E, sonders es wurde gar keine Kräuselung beobachtet.

Jede Probe wurde nach der obengenannten Behandlung einer solchen in kochendem Wasser ausge-

Tabelle I

setzt und die Kräuselzahl, der CRF-Wert und die Fasereigenschaften bestimmt. Es wurde weiterhin jedes Polymerisat getrennt versponnen und nachbehandelt unter den gleichen Bedingungen, und die RLC-Werte und die Δ HS-Werte gemessen. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 1.

Behandlung	22,0	unbehandelt (G)	RLC des Polymeri sats F	Kräuselzahl pro 25 mm	CRF	Denier (d)	Reißlänge (g/den)	Längung	Knoten zähigkeit (g/den)
a	*	Bemerkenswerterweise mancrplnrlpr PJitypirräiiCf»'	2,9	58,4	12,1	3,41	2,35	47,5	2,10
b	*	2,8	18,2	31,5	3,12	2,58	41,1	2,13
C	*	—	17,8	33,4	3,21	2,60	40,3	2,10
d	*	—	23,5	28,3	3,18	2,48	43,5	2,15
e	—	17,0	30,3	3,03	2,61	39,8	2,20
	2,8	—	—	2,25	3,25	20,3	1,68
! entwickelte Ιιιησ if rtiiicpl f-	Probe e) trotz tfM r\f*r Rphsinrl-			B e i s ρ	iel 6

lung mit kochendem Wasser. In der abschließenden Behandlung mit kochendem Wasser entwickelten die Proben b), c), d) und e) erhebliche Kräuselung, obgleich die Schrumpfung durch kochendes Wasser in dieser Stufe klein und daher die Schrumpfungsdifferenz zwischen den Einzelkomponenten, d. h. der Δ HS-Wert (* in Tabelle 1) ausgesprochen klein ist (weniger als 1 bis 2%).

B e i s ρ i e 1 5

Das trockene Fadenbündel G des Beispiels 4 wurde lose geschrumpft durch Behandlung mit gesättigtem Wasserdampf von 110⁰C, um Kräuselung zu entwickeln und dadurch ein Bündel K mit 200 Fäden von hervorragender Dimensionstreue ähnlich einem dichten Garn erhalten.

Das so erhaltene Fadenbündel entwickelte 24,5 Kräuselungen auf 25 mm und zeigte einen CRF-Wert von 32,5%. Im Test B zeigte es eine Kräuselreversibilität (CRP) von 6,7% bei 70⁰C, 33,4% bei 80⁰C und 77,5% bei 95⁰C und eine umkehrbare Kräuseländerung von 2,1 bzw. 5,3 bzw. 9,7 bei den genannten Temperaturen.

Bemerkenswerterweise ist die Kräuselreversibilität niedriger bei den niedrigen Temperaturen des Tests B als diejenige des Fadens im folgenden Vergleichsversuch.

Vergleichsversuch 3

Es wurde ein Polymerisat einer spezifischen Viskosität von 0,17 und einem Gehalt von 91% AN, 5% VA und 5% Kaliumvinylbenzolsulfonat (KVBS) hergestellt. Dieses Polymerisat wurde zusammen mit dem Polymerisat E des Beispiels 3 zur Herstellung eines trockenen Fadens gemäß Beispiel 4 verwendet. Der getrocknete Faden wurde zur Kräuselung freihängend mit gesättigtem Wasserdampf von 120⁰C geschrumpft. Das KVBS ist ein in Ionen dissoziierbares Monomeres. Der entstandene Faden zeigte 23.4 Kräuselungen auf 25 mm und CRF-Werte von 44.6% bei 70°C, 47,0% bei 80⁰C und 76,3% bei 95°C. Der . ICFT-Wert betrug 8,8 bzw. 8,9 bzw. 9,6 bei den genannten Temperaturen. Der C/IF-Wert des Fadens betrug 33,0%.

Zu 100 Teilen einer wäßrigen Emulsion eines Polymerisats mit einer spezifischen Viskosität von 0,25 und einem Gehalt von 55% AN und 45% VA (Polymerisatgehalt 32%) wurden 12 Teile Methanol und 2,0 Teile Schwefelsäure gegeben. Die Mischung wurde unter Rückfluß erhitzt und etwa 30 Minuten gerührt. Darauf wurde die Mischung abdestilliert, wobei kontinuierlich 600 Teile Wasser über einen Zeitraum von 6 Stunden zugeführt wurden. In diesem Fall entsprach die Destillationsgeschwindigkeit der Geschwindigkeit der Wasserzufuhr.

Das erhaltene Polymerisat wurde nach vollständiger Hydrolyse mit Methanol gewaschen und getrocknet. Vor und nach der Hydrolyse wurde das Polymerisat einer Infrarotanalyse unterworfen, wobei die schwach sauren Gruppen (Carboxylgruppen) abgeschätzt wurden. Es wurde gefunden, daß etwa 65% des VA im Polymerisat hydrolysiert waren, während die Nitrilgruppe nicht hydrolysiert war. Das Polymerisat wurde in DMF in einer Konzentration von 13% zu einer Spinnlösung gelöst. Getrennt davon wurde ein Polymerisat mit einer spezifischen Viskosität von 0,25 und einem Gehalt von 90% AN und 10% VA in DMF zu einer Spinnlösung einer Konzentration von 16% gelöst. Beide Spinnlösungen wurden im Verhältnis 50:50 durch die im Beispiel 1 beschriebene Spinndüse gepreßt, um eine Mischfaser zu erzielen. Das Fällbad bestand aus einer 30%igen wäßrigen DMF-Lösung. Der koagulierte Faden wurde während der Wäsche in Wasser von 45° C auf das 2fache verstreckt und darauf getrocknet. Der verstreckte Faden wurde dann in Wasser von 50° C entspannt und getrocknet, wodurch 25,8 Kräuselungen auf 25 mm entwickelt wurden. Der CRF-Wert des Fadens betrug 16,8%.

Außerdem wurde die Wasserabsorption von Polyvinylalkohol zu 7,01% bestimmt.

In diesem Beispiel betrug die Wassertemperatur für die CRF-Wertmessung 50⁰C.

B e i s ρ i e I 7

Es wurden verschiedene Polymerisate in DMF zu Spinnlösungen gelöst. Entsprechend dem im Beispiel 3

beschriebenen Verfahren wurden verschiedene Kombinationen der Spinnlösungen zusammen in wäßrige DMF-Lösungen versponnen, so daß das Polymerisatverhältnis 50 : 50 betrug. Der koagulierte Faden wurde jeweils mit Wasser gewaschen, verstreckt und über

Tabelle II

eine konstante Länge bei einer Temperatur von 50 bis 135° C getrocknet. So erhaltene Proben wurden zur Kräuselung unter verschiedenen Bedingungen thermisch geschrumpft. In der Tabelle 2 wurden die Eigenschaften der erhaltenen Fäden aufgeführt.

Polymerisatkombination	aus	hydrophober	AN-EMA	Bedingungen der Wärme	AHS	Kräusel	CRF	anderen Fällen bei 135°C.	RLC-
		Komponente B	(97—3)	schrumpfung (Spannungsfrei)		zahl auf			Differenz
hydrophiler	AN—VA	AN—MA**			25 mm
Komponente A	(91—9)*	(85—15)		(A-B)				(A-B)
AN—VA—AAm	AN—VA	AN—MA—ST***	12O0C	4,5	17,2	35,6		1,5
(89—2—9)	+ 2TeileAN—VA** (98—7)	(82—15—3)	gesättigter Wasserdampf
1 Teil AN—AAM	(70—30 + 93—7)		12O0C	15,1	23,4	28,0		1,5
AN-AAm	gesättigter Wasserdampf
(95-5)
AN-AAm	145° C	3,5	12,1	29,2	0,8
(80—20)	gesättigter Wasserdampf
AN-AAm	Dämpfen unter	19,5	45,0	20,4	2,8
(70—30)	Normaldruck
Bemerkungen:	Warmwasser bei 80° C	15,5	27,6	50,2	4,2
* In Klammern das
Mischungsverhältnis im Polymerisat.
** Das Zeichen + bedeutet eine Mischung; die Wasserabsorption des AN(70)-AAm(30)-Mischpolymerisats beträgt 4,8%.
EMA bedeutet Äthylmethacrylat, ST bedeutet Styrol.
*** Die Trocknungstemperatur lag bei 50°C; in den

Beispiel 8

Eine gemäß Beispiel 3 erhaltene Mischfaser der Kombination aus Polymerisat E und F gemäß Beispiel 4 wurde unter folgenden Bedingungen erhalten:

a) Dimethylsulfoxyd (DMSO) wurde als Lösungsmittel verwendet und die Polymerisatlösungen in eine 55%ige wäßrige DMSO-Lösung bei 40° C hineingesponnen. Der Quellungsgrad der koagulierten Faser betrug 300%, der erhaltene Faden wies eine Denierzahl von 5 und einen CRF-Wert von 26,5% auf.

b) Als Lösungsmittel wurde eine 55%ige wäßrige NaSCN-Lösung benutzt und ll%ige Polymerisatlösungen hergestellt, die in eine 8%ige wäßrige HaSCN-Lösung bei 20° C gepreßt wurden. Der Quellungsgrad des koagulierten Fadens betrug 640%, die Denierzahl des erhaltenen Fadens 5 und dessen CRF-Wert 30,5%.

c) Als Fällbad wurde eine Mischung von 90% Polyäthylenglykol (Molekulargewicht 600) und 10% DMA verwendet und bei 100° C versponnen. Der Quellungsgrad des koagulierten Fadens betrug 190%, die Denierzahl des erhaltenen Fadens5 und dessen CRF-Wert 19,8%.

Das Polymerisat F allein zeigte RLC-Werte unter denselben Bedingungen von a) 2,71, b) 3,86 und c) 2,40.

Beispiel 9

Das Polymerisat C des Beispiels 2 und ein Mischpolymerisat (J) mit einer spezifischen Viskosität von 0,16 und einem Gehalt von 91% AN und 9% VA wurden für sich in DMA zu 30%igen Lösungen gelöst, so daß die Spinnlösungen im wesentlichen gleiche Viskosität aufwiesen. Beide Spinnlösungen wurden durch eine Spinndüse mit 60 Öffnungen von jeweils 0,08 mm Durchmesser in gegenströmende Luft gepreßt, wobei ein Seite an Seite angeordneter Mischfaden gebildet wurde. Die Temperatur von Spinndüse und Spinnlösung betrug 105⁰C. Die Spinnsäule von 5 m Länge wurde an der Spitze auf 180° C und am Boden auf 200⁰C gehalten. Am Boden der Säule wurden die entstandenen Fäden mit einer Geschwindigkeit von 150 m/Min, abgezogen und in kochendem Wasser gewaschen, während sie unter einer angemessenen Spannung verstreckt wurden. Darauf wurden die Fäden weiter unter trockener Hitze von 160° C auf insgesamt das 7fache verstreckt. Die Fäden wurden mit Wasserdampf behandelt und dann getrocknet. Ein Faden hatte eine Denierzahl von 4,8. Die Kräuselungszahl betrug 18,5 auf 25 mm und der CRF-Wert 20,3%.

B e i s ρ i e 1 10

Die im Beispiel 4 beschriebenen Polymerisate E und F wurden für sich in DMA gelöst, so daß die Lösungen eine Viskosität von 600 Poise bei 50° C aufwiesen. Beide Spinnlösungen wurden im Verhältnis 50: 50 einer Verteilerplatte mit zehn Löchern derart zugeführt, daß die eine Spinnlösung an der oberen Fläche eintrat und an der unteren Fläche der Verteilerplatte austrat, während die andere Spinnlösung seitlich in die Verteilerplatte in einen zwischen, der oberen und der unteren Fläche angeordneten Raum eintrat. Die Ströme der ersten Spinnlösung wurden dadurch von der zweiten Spinnlösung umgeben, ohne daß sich die beiden Spinnlösungen vermischten. Der an der unteren Fläche der Verteilerplatte abfließende Spinnlösungszufluß war demgemäß aus zehn ummantelten Strömen zusammengesetzt. Die Spinnlösungen wurden sodann in eine Spinndüse mit 200 Öffnungen von

je 0,076 mm Durchmesser gegeben und gemäß Beispiel 3 in ein Fällbad aus wäßriger DMA-Lösung gepreßt. Durch einen Teil der Spinndüsenöffnungen wurden dabei zwei Seite an Seite angeordnete Spinnlösungen extrudiert, während durch die restlichen öffnungen nur jeweils eine Lösung austrat. Das koagulierte Fadenbündel wurde beim Waschen in kochendem Wasser um das 5fache verstreckt und dann bei 135° C getrocknet.

62% der Fäden des trockenen Fadenbündels waren Fäden aus der einzelnen Polymerisatkomponente E oder F. Das Fadenbündel (H) wurde thermisch geschrumpft mittels Wasserdampf bei 110⁰C, wobei überraschenderweise nicht nur die Mischfäden, sondern alle Fäden einschließlich der aus den Einzelkomponenten E oder F Kräuselung entwickelten. Die Fäden hatten eine Denierzahl von etwa 3, die Kräuselungszahl betrug 21,7 auf 25 mm. Das erhaltene gekräuselte Fadenbündel (I) hatte einen vorzüglichen Griff und eine große Fülle.

Die derart erhaltene Mischung von Misch- und Einzelkomponentenfäden hatte eine hervorragende Dimensionsstabilität im trockenen und im nassen Zustand und ergab besondere Griffigkeitseffekte zum Vergleich mit Fadenbündeln aus nur Mischfäden.

Beispielsweise betrug die Dehnung im trockenen Zustand bei einer Beschwerung von 50 mg/den beim Bündel I und beim Bündel K des Beispiels 5 ohne Einzelkomponentenfaden (Anfangsbeschwerung 5 mg/ den) Werte von 7,3 bzw. 13,3%. Bei einer Beschwerung von 10 mg/den in Wasser von 80° C (Anfangsbeschwerung 1 mg/den in Wasser bei 80⁰C) betrug die Dehnung des Bündels I 4,7%, dagegen die des Bündels K 9,0%. Daraus ergibt sich eine weit bessere Dimensionsstabilität und Fülle des Bündels I.

Beispiel 11

a) Das gemäß Beispiel 10 hergestellte Fadenbündel H wurde mittels gesättigtem Wasserdampf bei 129° C thermisch geschrumpft, wobei alle Fäden Kräuselung entwickelten mit einer Kräuselungszahl von 38,5 auf 25 mm.

b) Das Fadenbündel H wurde zusammengelegt und am Bündel ein Gewicht angebracht, wodurch ein Druck von 8 g/cm² ausgeübt wurde. In diesem Zustand wurden die Fäden thermisch mit Wasserdampf bei 129° C geschrumpft — alle Fäden entwickelten Kräuselung in einer Zahl von 23,7 auf 25 mm.

Beispiel 12

Mittels der im Beispiel 10 verwendeten Verteilerplatte wurden Mischfäden hergestellt. Bei einer Öffnungszahl (N) 20 der Verteilerplatte, d. h. bei einem Verhältnis

η (Anzahl der Spinndüsenöffnungen)
N (Anzahl der Verteilerplattenöffnungen)

= 10

betrug das Verhältnis der Mischfäden 83%, wenn N = 4, also n/N = 50 war, betrug das Verhältnis 36%. In diesem Fall kann das Mischverhältnis am Verhältnis N zu η bestimmt werden.

Beispiel 13

Das Bündel koagulierter Fäden, das gemäß Beispiel 10 hergestellt worden war, wurde um das 2fache verstreckt anstatt um das 5fache und dann bei 135" C getrocknet. Danach wurde das Bündel unter Erwärmung mittels Heißluft in einer Röhre weiter um das 4fache verstreckt, so daß die Fadenbündeltemperatur auf 160⁰C stieg. Das Bündel wurde sodann mit gesättigtem Wasserdampf bei 105⁰C geschrumpft, wobei alle Fäden des Bündels Kräuselungen entwickelten in einer Zahl von 23,5 auf 25 mm. Die Reißlänge betrug 3,82 g/den und war damit höher als im Falle des Beispiels 10, wo der Wert 2,73 g/den betrug.

Beispiel 14

Die beiden im Beispiel 10 verwendeten Spinnlösungen wurden im Verhältnis 50:50 einer Spinndüse mit 7000 öffnungen von 0,08 mm Durchmesser zugeführt und in ein Fällbad von 30⁰C aus 60% DMA und 40% Wasser versponnen, so daß sämtliche Fäden im Verhältnis 50:50 Seite an Seite angeordnet waren. Das erhaltene Fadenbündel wurde um das 6fache in kochendem Wasser verstreckt, gewaschen und getrocknet. Das trockene Fadenbündel wurde in einen Behälter gefüllt, in einer Dampfkammer einem Druck von mindestens 5 g/cm² ausgesetzt und sodann thermisch mit gesättigtem Wasserdampf bei 129° C in üblicher Weise geschrumpft. Anschließend wurde das Bündel unter Spannung einer Dampfbehandlung bei Normaldruck unterworfen, mechanisch gekräuselt und zerschnitten.

Die erhaltene Stapelfaser zeigte keine wesentliche Selbstkräuselung, jedoch mechanische Kräuselung zwischen 12 und 15 auf 25 mm. Die Stapelfaser wurde in bekannter Weise zu einem 2/36-Zweifachgarn mit etwa 3,54S- und etwa 2,36 Z-Verdrehungen versponnen. Das Garn wurde mit Dampf behandelt und getrocknet und ergab ein ausgesprochen gefälliges, fülliges Garn mit hervorragendem Griff.

Eine Kombination des Polymerisats J aus Beispiel 9 und des Polymerisats E aus Beispiel 3 wurde in einem anderen Versuch den gleichen Verfahrensschritten ausgesetzt und ein gesponnenes Garn aus Mischfasern ohne Wasserreversibilität (CRF-Wert = 3,5%) erhalten. Verglichen mit diesem Garn war die erfindungsgemäß hergestellte Faser überlegen bezüglich der Formfülle, und sie war weich und ausgezeichnet im Griff. Außerdem zeigte ein Garn aus der erfindungsgemäß erhaltenen Faser geringere Streckung insbesondere in heißem Wasser und zeigte eine weit bessere Stabilität als aus einer üblichen, mit reversibler Kräuselung versehenen und eine in Ionen dissoziierbare Gruppe enthaltende Faser, d. h. der Faser des Vergleichsversuchs 3.

Beispiel 15

Die beiden Spinnlösungen aus Beispiel 14 wurden zu Fäden unter den im Beispiel 11 beschriebenen Bedingungen verarbeitet mit der Abweichung, daß die Spinnlösungen über eine Verteilerplatte mit 500 öffnungen in Spinnlösungsflüsse mit 500 ummantelten Strömen verteilt und die Flüsse in eine Spinndüse mit 10000 öffnungen von 0,08 mm Durchmesser gegeben wurden.

Von den Gesamtfäden waren 65% Mischfäden, 21% Einzelkomponentenfäden aus Polymerisat F und 14% Einzelkomponentenfäden aus Polymerisat E. Das erhaltene versponnene Garn wurde gedämpft und zu einem Garn mit größerer Fülle (Garndurchmesser) und Weichheit als das gemäß Beispiel 14 hergestellte Garn.

509 636/323

Das erhaltene Garn ist leicht zu handhaben, weil es im trockenen und nassen Zustand trotz der höheren Fülle weniger ausgestreckt ist und eine gleichmäßige Entwicklung der Fülle unter Trocknungsbedingungen zeigt.

Außerdem verschieben sich die Garnfäden bei wiederholten Trocknungs- und Anfeuchtungsbehandlungen, so daß ein Garn erhalten wird, das in Griff und Aussehen ausgesprochen hervorragend ist.

Beispiel 16

Ein Mischpolymerisat (L) mit einer spezifischen Viskosität von 0,17 und einem Gehalt von 92% AN und 8% MA sowie ein Mischpolymerisat (M) mit einer spezifischen Viskosität von 0,17 mit einem Gehalt von 86% AN und 14% AAM wurden jeweils in DMA zu 22%igen Lösungen gelöst.

Die beiden Spinnlösungen wurden durch eine Spinndüse mit 50 öffnungen gepreßt.

Die Spinndüse befand sich über der Flüssigkeitsoberfiäche des Fällbades, wodurch die ausgepreßte Spinnlösung etwa 1 cm durch die Luft floß und dann senkrecht in der Oberfläche des. Fällbades aus DMA und Wasser eintrat und koagulierte. Das erhaltene Fadenbündel wurde aus dem Fällbad genommen und beim Waschen in kochendem Wasser um das 2fache verstreckt, getrocknet und um das 3fache unter solchen Bedingungen heiß verstreckt, daß die Bündeltemperatur 160⁰C betrug. Anschließend wurde das Bündel zwischen Walzen trockener Hitze ausgesetzt, um die Bündeltemperatur auf 180⁰C zu steigern, und dann kontinuierlich thermisch geschrumpft. In diesem Arbeitsgang wurde das Geschwindigkeitsverhältnis der Walzen vor und nach der Hitzeschrumpfbehandlung in geeigneter Weise derart gewählt, daß das Bündel um 28% schrumpfte, wobei keine Kräuselung nach der Hitzeschrumpfung gebildet wurde. Die Denierzahl der Faser betrug 3. Das Fadenbündel entwickelte Kräuselung nach einer Wasserdampfbehandlung und anschließender Trocknung, wobei ein Kräuselgarn mit vorzüglichem Griff und Aussehen erhalten wurde. Zum Vergleich wurden dieselben Arbeitsgänge wiederholt mit der Ausnahme, daß die Hitzeschrumpfbehandlung bei trockener Hitze von 18O⁰C im spannungsfreien Zustand bestand, wobei sich 85 Kräuselungen auf 25 mm entwickelten. Selbst wenn die Faser kochendem Wasser und Trocknungsbehandlungen ausgesetzt war, änderte sich die Kräuselungszahl nicht.

worin R₃, R₄ und/oder R₅ Wasserstoff oder eine niedrige Alkylgruppe bedeuten oder R₄ und R₅ zur Bildung eines fünf- oder sechsgliedrigen Ringes miteinander verbunden sind, einpolymerisiert ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in der anderen Spinnlösung ein Mischpolymerisat verwendet, das 80 bis 96 Gewichtsprozent Acrylnitrileinheiten enthält.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die verstreckte Faser einer Schrumpf behandlung zur Kräuselungsentwicklung unterwirft, in einem heißen Medium zur Kräuselungsentfernung verstreckt, zu einem Garn verspinnt und anschließend erneut einer Schrumpfbehandlung zur Kräuselungsentwicklung unterwirft.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, da-

durch gekennzeichnet, daß man die verstreckte Faser einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unter 100⁰C in entspanntem Zustand unterwirft, zu einem Garn verspinnt und danach einer Schrumpfbehandlung zur Kräuselungsentwicklung unterwirft.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die verstreckte Faser einer Hitzeschrumpfbehandlung bei einer höheren als der zweiten Übergangstemperatur der Faser unterwirft unter einer solchen Spannung, daß die Kräuselungszahl auf Grund der Schrumpfungsdifferenz zwischen den Polymerisatkomponenten weniger als 80% der Kräuselungszahl beträgt, die im spannungsfreien Zustand voll entwickelt wird, und daß die Schrumpfung der Mischfaser größer als diejenige der weniger schrumpfenden Polymerisatkomponente wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Mehrkomponentenfäden bzw. -fasern aus Acrylnitrilmischpolymerisaten durch gleichzeitiges Verspinnen von mindestens zwei Spinnlösungen, die unterschiedliche Acrylnitrilpolymerisate enthalten, in ein Fällmedium, Verstrecken und Schrumpfbehandeln der erhaltenen Fäden sowie gegebenenfalls nochmaliges Schrumpfbehandeln der Fasern bzw. Fäden in Form der aus ihnen hergestellten Garne, Gewirke oder Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß man als eine der Spinnlösungen die Lösung eines hydrophoben, 80 bis 96 Gewichtsprozent Acrylnitrileinheiten enthaltenden Mischpolymerisats ohne hydrophiles neutrales Comonomer und als eine zweite Spinnlösung die Lösung eines hydrophilen Acrylnitrilmischpolymerisats mit einem einpolymerisierten Anteil von 5 bis 30 Gewichtsprozent eines hydrophilen neutralen Monomers verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Acrylnitrilmischpolymerisat verwendet, in das als hydrophiles neutrales Monomer eine Verbindung der allgemeinen Formel