DE2119935A1 - Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fasern aus Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis - Google Patents

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 21 19935

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON.· 55 54 7« 8000 Mü NCH EN 15, -

TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

23. April 1971

V/ 40 348/71 8/hch

CTA-Compagnie Industrielle de Textiles Artificiels et Synthetiques Paris (Frankreich)

Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fasern aus Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis,

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis, die eine Strukturkräuselung aufweisen.

Die Erfindung umfaßt auch die gekräuselten Fasern und Textilgegenstände, die aus nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen gekräuselten Fasern hergestellt sind.

Aus der USA-Patentschrift 3 447 998 ist es bekannt, eine Lösung von Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis in ein Eoagulierungsbad von geringem Eindringvermögen zu spinnen, die Fasern zu waschen, zu strecken und zu trock-

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nen und dann die Pasern entspannen zu lassen, um die Kräuselung zu entwickeln, so daß endlose Fasern erhalten werden, die eine natürliche Kräuselung besitzen.

Es ist ferner aus der USA-Patentschrift 3 402 "bekannt, dichte endlose Fasern durch Spinnen einer Acrylni-fcrilpolymerisatlösung in ein nicht-wässriges Koagulierungsbad herzustellen, das aus t-Butylalkohol oder t-Ainylalkohol und einem Lösungsmittel für das Polymerisat besteht.

Es ist schließlich aus der französischen Patentschrift 1 385 441 bekannt, endlose Fasern von geringem Titer dadurch herzustellen, daß ein Yinylpolymerisat in ein Koagulierungsbad gesponnen wird, welches ein Lösungsmittel für das Polymerisat und ein Koaguliermittel enthält, das mit diesem Lösungsmittel mischbar ist und nicht als Lösungsmittel für das Polymerisat wirkt, und daß die Fasern einer Verstreckung in dem Koagulierungsbad unterworfen werden, auf die eine zweite "Verstreckung außerhalb des Bades und schließlich eine Entspannungs- oder Relaxationsbehandlung folgen.

Die in den beiden letztgenannten Patentschriften beschriebenen Verfahren ermöglichen nicht, gekräuselte Fasern zu erzielen.

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Gemäß der Erfindung ist jetzt ein Verfahren gefunden worden, welches die Herstellung von Fasern aus Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis ermöglicht, die eine Strukturkräuselung aufweisen und eine hohe Dehnung und eine hohe Festigkeit besitzen, und welches durch folgende Stufen gekennzeichnet ist:

Naßspinnen von Lösungen von Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis, die in einem organischen Lösungsmittel gelöst sind, in ein Koagulierungsbad, das aus einer Mischung von Polymerisatlösungsinittel, Isopropylalkohol und einer geringen Menge Wasser besteht, Strecken der erhaltenen endlosen Fasern in einem Bad, das aus Polymerisatlösungsmittel, Isopropylalkohol und einer geringen Menge Wasser besteht und auf einer Temperatur zwischen etwa 80° und 95° C gehalten wird, in bekannter Weise erfolgendes Schneiden und Waschen der Fasern im schlaffen Zustand, Relaxationsbehandlung der in entspanntem Zustand gehaltenen Fasern, "beispielsweise in kochendem Wasser, und Trocknen der Fasern ohne Spannung mit bekannten Mitteln.

Unter dem Ausdruck "Strukturkräuselung" ist eine der Struktur jeder Einzelfaser eigene oder innewohnende Kräuselung su verstehen, die unmittelbar durch das Verfahren getiäß der Erfindung erhalten wird, .-hne daß es notwendig ist, nachfolgend erne ?Ir^?;uselbehandlung mit

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üblichen, beispielsweise physikalischen oder mechanischen Mitteln, vorzunehmen.

Unter Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis sind zu verstehen: Mischpolymerisate, Polymerisatgemische oder Pfropfpolymerisate, die mindestens 50 Gew.fo Acrylnitrileinheiten und weniger als 50 Gew.fo Einheiten von einem oder mehreren mit Acrylnitril mischpolymerisierbaren äthylenischen Monomeren enthalten, wie Vinylverbindungen, beispielsweise Vinylchlorid und Vinylacetat, Vinylidenchlorid, Acryl- oder Methacrylsäure, -ester und -amide, Methacrylnitril, Verbindungen mit Carbonsäurefunktion, wie Itaconsäure, "oder mit SuIfonsäurefunktion, wie Vinylsulf.onsäureverbindungen, Allyl- und Methalliylsulfonsäuren, sulfonierte aromatische Derivate, Styrolsulfonsäuren, z.B. Vinyloxyarensulfonate, Vinylderivate basischer Art, wie Vinylpyridin und seine alkylierten · Derivate, Vinyloxyd und Dialkylaminoxyd usw.

Die erste Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß eine Lösung des Polymerisats, welches in bekannter V/eise in einem organischen Lösungsmittel ■ für dieses Polymerisat gelöst ist, durch ITaßspinnen in Faserform gebracht wird.

Als brauchbare organische Lösungsmittel können beispielsweise Dimethylformamid, DimethyIacetamid und Dirne thylsulfoxy.d genannt werden, obwohl auch andere Le-

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sungsmittel geeignet sein können.

Das Koagulierun.-sbad besteht in der Hauptsache aus einer Mischung von Lösungsmittel und Isopropylalkohol in Anteilmengen, die zwischen 37 und 49 Gew«$ für das Lösungsmittel und zwischen 61 und 49 Gew.$ für den Isopropylalkohol schwanken können.

Das Koagulierungsbad enthält außerdem eine geringe Menge V/asser, die vorzugsweise 2 G-ew.^ nicht übersteigt.

Die Temperatur des Bades wird im allgemeinen auf einem Wert unter 30⁰G und vorzugsweise auf einem Wert zwischen 0° und 20° C gehalten.

Naoh ihrem Austritt aus dem Koagulierungsbad werden die Fasern in einem Bad gestreckt, das in der Hauptsache aus 37 bis 49 i° Lösungsmittel und 61 bis 49 i° Isopropylalkohol besteht und auf einer Temperatur zwischen 80° und 95° G gehalten wird, wobei dieses Verstreckungsbad ebenfalls eine geringe Menge Wasser enthalten kann, die vorzugsweise 2 fo nicht übersteigt. Aus Gründen der Erleichterung der Durchführung des Verfahrens ist es im allgemeinen vorteilhaft, ein Ver-StXeCkUn^sbad von der gleichen Zusammensetzung wie das Koagulierungsbad zu verwenden.

Der Grad oder das Verhältnis dieser Verstreckung ist im allgemeinen größer als 3 und liegt vorzugsweise zwischen 5 und 10.

Gewünschtenfalls kann zunächst eine. Vorverstrekking der Pasem in Luft von im allgemeinen Raumtemperatur auf ein geringeres Terhältnis vorgenommen werden, und zwar durch einfaches Regeln der Relativgeschwindigkeit der aufeinanderfolgenden Walzen» welche die Vorbe— wegung der Pasern ermöglichen, "beispielsweise unmittelbar bei deren Austritt aus dem Koagulierungsbad. Die Fasern erfahren anschließend eine Nachverstreckung in dem Bad, dessen Zusammensetzung vorstehend angegeben ist, auf ein solches Verhältnis, daß die G-esamtverstreekung größer als 5 ist und vorzugsweise zwischen 5 und 10 liegt.

Der Vorgang der VerStreckung in einer oder mehreren Phasen wird aus. offensichtlichen gründen der Schnelligkeit und; der Wirtschaftlichkeit des Arbeit ens vorzugsweise kontinuierlich mit dem Vorgang des Uaßspinnens . durchgeführt.,

Die oben angegebene Zusammensetzung des Verstxekkungsbad^s gestattet,; bei den genannten Temperaturen; hohe S^reckverhältnisse zi* err eichen, und somit Pasernvonverbeisserten: physikalischen und mechanischen; Eugen-«

, und? insbesondiere Pasern: zu; erhalten, die; K hßite· B^jtnung und: zugleich^ eine- hshe

C -I-

Die endlosen Fasern werden nach ihrem Austritt aus dem Verstreckungsbad in bekannter Weise zu Stapelfasern geschnitten, deren Länge gemäß ihrer späteren Verwendung beispielsweise zwischen 20 und 150 mm variiert. Die Stapelfasern werden danach beispielsweise mit Wasser von im allgemeinen Raumtemperatur in einem oder mehreren Trögen vorzugsweise im Gegenstrom gewaschen, um das Lösungsmittel und den Isopropylalkohol zu entfernen, welche zurückgewonnen werden, um wieder verwendet werden zu können. Gewünschtenfalls kann das Waschen vor dem Schneiden erfolgen.

Die so von dem Lösungsmittel und dem Isopropylalkohol befreiten Stapelfasern werden im schlaffen Zustand allgemein in kochendes V/asser während etwa 30 Sekunden eingetaucht, um ihre Kräuselung zu entwickeln, wonach sie in üblicher Weise ohne Spannung getrocknetwerden. Gewünschtenfalls kann an den spannungsfreien Pasern eine Wärmebehandluiig mittels irgendeiner dem Fachmann bekannten Einrichtung durchgeführt werden, um ihre spätere Schrumpfung zu verhindern oder herabzusetzen.

Die erhaltenen Fasern besitzen eine zusammengedrängte, stabile und reversible Kräuselung, ohne daß sie ein nachfolgendes mechanisches Kräuseln erfordern. Sie weisen eine gute Farbaffinität und zugleich eine

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sehr hohe Dehnung und eine hohe Festigkeit auf. Sie sind "besonders interessant auf den Gebieten der Wirk- und Y/ebwaren.

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen veranschaulicht, in welchen die angegebenen Prozentsätze Gewichtsprozente bedeuten.

Beispiel 1

Es wurde eine Lösung in Dimethylformamid bei 70 C bereitet, die 2l,5 $ eines Mischpolymerisats enthielt, das aus 92,2 $ Acrylnitril, 7,2 $ Methylmethacrylat und 0,6 tfo Natriummethallylsulfonat bestand, und die eine spezifische Viskosität von 0,400 hatte (an einer 0,2 folgen Lösung in Dimethylformamid bei 20⁰C gemessen).

Diese Lösung wurde aus einer Spinndüse mit 200 Löchern von 0,05 mm Durchmesser in ein Koagulierungsbad ausgestoßen, das 2 fo V/asser, 48 ?* Dimethylformamid und 50 io Isopropylalkohol enthielt und auf einer Temperatur von 0 G gehalten wurde.

Die erhaltenen endlosen Pasern wurden danach einer ersten VerStreckung in Luft von Raumtemperatur auf ein Verhältnis von 2,90 X unterworfen, und anschließend wurden sie in einem auf 85° C gehaltenen Bad, welches 2 $ Wasser, 48 $ Dimethylformamid und 50 ^cß> Isopropylalkohol · enthielt, einer zweiten VerStreckung in der Veise unter-

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worfen, daß ein GesamtverStreckungsverhältnis von 7,9 X erhalten wurde.

Die verstreckten endlosen Fasern wurden dann zu Stapelfasern von 120 mm Länge geschnitten, die in schlaffem Zustand mit Wasser von Raumtemperatur im Gegenstrom gewaschen und danach ohne Spannung in kochendes Wasser eingetaucht wurden, um eine Relaxation hervorzurufen. Die Fasern wurden schließlich nach einer in üblicher Weise bei 70 C ebenfalls ohne Spannung erfolgten Trocknung im schlaffen Zustand einer Wärmebehandlung in Gegenwart von Wasserdampf von 105 C unterworfen, um ihre Kräuselung zu fixieren.

Die Eigenschaften der erhaltenen Fasern wurden in. der folgenden Weise bestimmt.

Serimetrie; Die Dehnung und die Festigkeit wurden sowohl im konditionierten Zustand, d.h. bei 20° C und. 65 i* relativer Feuchtigkeit, als auch im nassen Zustand, d.h. nach Eintauchen in Wasser, gemessen.

Kräuselung; Gemessen wurden der Kräuselgrad gemäß der Formel

Länge der entkräuselten Faser - Länge der gekräuselten Faser ,q_Q

Länge der entkräuselten Faser

und die Kräuselfrequenz, welche die Anzahl Halbwellen je cm darstellt.

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3,4	dt ex
63,5
31,4	g/dtex
65,7
36^,6	g/dtex
4,4
20

Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten: Serimetrie: Titer

Bruchdehnung im konditioni erten Zustaaid

Festigkeit +)

Bruchdehnung im nassen Zustand

Naßfestigkeit

Kräuselung: Kräuselfrequenz Krauselgrad

+) im konditionieren Zustand

Beispiel 2

Es wurde eine der im Beispiel 1 "beschriebenen Lösung identische Lösung eines gleichen Mischpolymerisats, ebenfalls in Dimethylformamid bei 70° C gelöst, in gleicher Weise wie im Beispiel 1 in ein Koagulie rungshad gesponnen, welches 2 fa Wasser, 42 fa Dimethylformamid und 56 ^cß> Isopropylalkohol enthielt, und auf 0° C gehalten wuide* Die erhaltenen endlosen fasern wurden einer einzigen Verstreekung auf ein Verhältnis van 8,8 X in einem Bad unterworfen, das 2 fä Wasser, 42 ^o Dimethylfofmasid und 55 ?> IsöOropylalkciol enthielt und auf 88° C gehalten wurde, und danach zu Stapelfasern von 120 min Länge geschnitten, die im schlaffen Zustand mit Wasser bei Räumteaperatui* im (iegenstroEi gewaschen wurden»

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— XJL ·»

Die so erhaltenen Stapelfasern wurden während 30 Sekunden in kochendem Wasser behandelt, um die Kräuselung zu entwickeln, und danach in üblicher Weise bei 70° C getrocknet.

Die serimetrischen und Kräuselungseigenschaften, wie im Beispiel 1 gemessen, waren die folgenden:

Serimetrie: Titer 18,7 dtex

Bruchdehnung im konditionierten Zustand 57,3 $

Festigkeit +) 26,2 g/dtex

Bruchdehnung im

nassen Zustand	64,	6	*
Naßfestigkeit	28,	1	g/dtex
Kräuselung: Kräuselfrequenz	3
Kräuselgrad	20
+) im konditionierten Zustand
Beispiel 3

Es wurde eine Lösung bei 70° C in Dimethylformamid bereitet, die 23 *t<> eines Mischpolymerisats enthielt, das aus 69 $ Acrylnitril,'30 fo Vinylidenchlorid und 1 i» Kaliumvinyloxybenzolsulfonat bestand, und die eine spezifische Viskosität vgn ο,400 (auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gemessen) hatte.

Diese Lösung wurde aus einer -Spinndüse mit 200 Löchern von 0,07 mm Durchmesser in ein Koagulierungsbad ausgestoßen, das 2 ^cf> Wasser, 38 # Dirnethylformamid und 60 ^c'i Isopropylalkohol enthielt und auf 20° 0 gehalten wurde.

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Die erhaltenen endlosen Fasern wurden einer einzigen VerStreckung auf ein Verhältnis von 7,9 X in einem Bad unterworfen, welches die gleiche Zusammensetzung wie das Koagulierungsbad hatte und auf 90° C gehalten wurde.

Die verstreckten endlosen Fasern wurden anschließend zu Stapelfasern von 120 mm Länge geschnitten, die dann in schlaffem Zustand mit Wasser bei Raumtemperatur im Gegenstrom gewaschen wurden, ohne Spannung in ein Bad aus kochendem Wasser eingetaucht wurden, um ihre Relaxation zu bewirken, und schließlich in üblicher V/eise bei 70 C getrocknet wurden.

Die Eigenschaften der erhaltenen gekräuselten Fasern waren die folgenden:

Serimetrie; Titer 3,2 dtex

Bruchdehnung im konditionierten Zustand 42,2 $

Festigkeit +)

Bruchdehnung im nassen Zustand

Baßfestigkeit'

Kräuselung: Kräuselfrequenz Kräuselgrad

+) Im konditionierten Zustand

44,	5	g/dtex
51,	8
41,	0	g/dtex
4
13

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Pasern aus Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

   Naßspinnen von Lösungen von Polymerisaten auf Acrylnitrilbasis, die in einem organischen Lösungsmittel gelöst sind, in ein Koagulierungsbad, das aus einer Mischung von Polymerisatlösungsmittel, Isopropylalkohol und einer geringen Menge V/asser "besteht, Strecken der erhaltenen endlosen Fasern in einem Bad, das aus Polymerisatlösungsmittel, Isopropylalkohol und einer geringen Menge Wasser besteht und auf einer Temperatur zwischen etwa 80 und 95 C gehalten wird, in bekannter V/eise erfolgendes Schneiden und Waschen der Fasern im schlaffen Zustand, Relaxationsbehandlung der in entspanntem Zustand gehaltenen Fasern, beispielsweise in kochendem Vasserj und Trocknen der Fasern ohne Spannung mit bekannten Mitteln.

   2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Koagulierunr;sbad gesponnen wird, welches 37 bis 49 $ Lösungsmittel und 61 bis 49 i° Isopropylalkohol enthält.

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   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung in einem Bad erfolgt, welches 37 Ms 49 i° Lösungsmittel und 61 bis 49 ί° Isopropylalkohol enthält.

   4, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koagulierungsbad und ein Verstreckungsbad von gleicher Zusammensetzung verwendet werden.

   5· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Koagulierungsbad auf einer Ter^eratur unter 30° C und vorzugsweise auf einem Viert zwischen 0° und 20° C gehalten wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die VerStreckung der endlosen Fasern in dem aus Wasser, Lösungsmittel und Isopropylalkohol bestehenden Bad durchgeführt wird, nachdem die Fasern einer Vorverstreekung in Luft unterworfen worden sind.

   7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß-als Polymerisatlösungsmittel Dimethylformamid verwendet wird.

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