DE2705210A1

DE2705210A1 - Hydrophile fasern und faeden

Info

Publication number: DE2705210A1
Application number: DE19772705210
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr David; Alfred Dr Nogaj; Ulrich Dr Reinehr
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1977-02-08
Publication date: 1978-08-10
Also published as: ES466729A1; NL7801339A; JPS5398414A; AT361603B; ATA79278A; IT7820039A0

Description

Hydrophile Fasern und Fäden
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Fäden und Fasern aus synthetischen Polymeren dadurch hydrophile Eigenschaften zu verleihen, daß man in den Fäden gezielt eine poröse Struktur erzeugt.
Diese Poren sind jedoch unter bestimmten Bedingungen, z.B.
bei Dämpf- und Fixierprozessen im Spannrahmen, nicht ausreichend stabil.
Es wurde nun gefunden, daß die Poren dadurch stabilisiert werden können, daß man in die Faserstruktur praktisch nicht-eluierbare Feststoffe geringer Teilchengröße einbringt.
Die Erfindung betrifft daher poröse Fäden und Fasern aus synthetischen Polymeren, die 0,01 bis 5 Gew.-8bezogen auf das Polymer eines nicht-eluierbaren Feststoffs kleiner Teilchengröße,enthalten.
Die Erfindung betrifft weite ein Verfahren zur Herstellung poröser Fäden und Fasern aus synthetischen Polymeren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man dem Polymeren vor dem Verspinnen 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Polymere eines nicht-eluierbaren Feststoffs kleiner Teilchengröße, zumischt und die Mischung unter Ausbildung poröser Fäden verspinnt.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verwendung findenden Feststoffe sollen mittlere Teilchengrößen von 5 nm bis 500 nm, vorzugsweise von 5 nm bis 100 nm,aufweisen.
Beispielhaft seien genannt Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Titandioxid, Siliciumdioxid, Ruß und Farbstoffpigmente.
Vorzugsweise werden Feststoffe mit im wesentlichen demselben Brechungsindex wie das verwendete Polymerisat verwendet. Unter diesen ist besonders bevorzugt zu nennen ein amorphes Siliciumdioxid der Teilchengröße 40 bis 70 nm.
Die Feststoffe, die wegen ihrer Schwerlöslichkeit aus den porösen Fasern nicht eluierbar sind, werden vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gew.-&, bezogen auf das Polymere, eingesetzt.
Dazu vermischt man sie vor dem Verspinnen mit dem zu verspinnenden Polymerisat. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Feststoff, bevor man ihn dem Polymerisat zumischt, mit einem Emulgator anzuteigen, da auf diese Weise eine bessere Einarbeitung in das Polymerisat ermöglicht wird.
Zur Herstellung der porösen Fasern oder Fäden kann prinzipiell jedes Verfahren dienen, durch das eine bleibende poröse Struktur in den Fäden oder Fasern erhältlich ist.
Unter diesen sei beispielhaft und bevorzugt ein Trockenspinnverfahren genannt, bei dem der Spinnlösung 5-50 Gew.-% auf Lösungsmittel und Feststoff einer Substanz zugesetzt wird, die für das zu verspinnende Polymere im wesentlichen ein Nichtlösungsmittel ist, die mit dem Spinnlösungsmittel gut mischbar ist und die nach dem Verspinnen leicht durch eine Waschflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, unter Hinterlassung von Hohlräumen ausgewaschen werden kann.
Solche Substanzen sind beispielsweise mehrwertige Alkohole wie Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol und Glycerin.
Durch die erfindungsgemäße Zugabe der Feststoffe kleiner Teilchengröße sind poröse Fäden und Fasern, vorzugsweise solche aus Acrylnitrilpolymerisaten, besonders bevorzugt solche aus Acrylnitrilpolymerisaten mit mindestens 50 Gew.-% Acrylnitrileinheiten erhältlich, die eine wesentlich verbesserte Porenstabilität aufweisen.
Die Porenstabilität läßt sich durch Bestimmung des WasserrUckhaltevermögens nach thermischen Prozessen (z.B. einer 20 minütigen Trocknung bei 1600C und einer 5 minütigen Dämpfung mit Sattdampf von 1100C) beurteilen. Poröse Fasern, welche keine ausreichende Porenstabilität aufweisen, zeigen nach einem solchen Prozeß nur noch ein sehr geringes Wasserrückhaltevermögen von meist unter 10 %, da ihre Poren durch die Fixierung ausgeheilt worden sind. Eine hohe Porosität und somit auch ein hohes Wasserrückhaltevermögen von synthetischen Fasern wird jedoch nach anwendungstechnischen Prozessen gewünscht, um hieraus besonders saugfähige Gebrauchsartikel herstellen zu können. Als porenstabil im Sinne dieser Erfindung werden Fasern bezeichnet, die nach 20 Minuten Trocknung bei 1600 und 5 Minuten Dämpfung bei 1100 noch ein Wasserrückhaltevermögen von mindestens 25 %, bezogen auf Polymeres, besitzen.
In den folgenden Beispielen beziehen sich Teil- und Prozentangaben, wenn nicht anders vermerkt, auf das Gewicht.
Beispiel 1 12 kg DMF warden mit 3,5 kg Tetraäthylenglykol in einem Kessel unter Rühren vermischt. Anschließend wurden 20 g Titandioxyd mit mittlerer Größe der Primärteilchen von 30 nm sowie 4,5kg eines Acrylnitrilcopolymerisates aus 93,6 % Acrylnitril, 5,7 % Acrylsäuremethylester und 0,7 % Natriummethallylsulfonat unter Rühren zudosiert. Nach 20 minütigem Rühren bei Raumtemperatur wurde 3 Minuten lang auf 1300C erhitzt, filtriert und die fertige Spinnlösung nach bekannter Arbeitsweisen trockengesponnen.
Die Schachttemperatur betrug 160°C. Die Viskosität der Spinnlösung, welche eine Feststoffkonzentration von 22,5 % aufwies und die einen Tetraäthylenglykolgehalt von 17,5 Gew.-%,bezogen auf DMF und Polyacrylnitrilpulver,besaß, betrug 9 Kugelfallsekunden bei 1000C. Der Anteil an zugesetztem Titandioxyd betrug 0,44 Gew.-%lbezogen auf das Polymere. Zur Viskositätsbestimmung mit der Kugelfallmethode vgl. K.Jost, Rheologica Acta, Band 1, Nr. 2-3 (1958) Seite 303. Das Spinngut von Titer 1660 dtex wurde auf Spulen gesammelt und zu einem Band von Gesamttiter 105'000 dtex gefacht. Das Faserkabel wurde anschließend in kochendem Wasser 1:4,0-fach verstreckt, in siedendem Wasser unter geringer Spannung gewaschen und mit antistatischer Präparation versehen. Dann wurde in einem Siebtrommeltrockner unter Zulassung von 20 % Schrumpf bei maximal 1300C getrocknet und zu Fasern von 60 mm Stapellänge eingeschnitten.
Die Einzelfasern von Endtiter 2,0 dtex hatten ein Wasserrückhaltevermögen von 52 %.
Die Bestimmung wurde nach der DIN-Vorschrift 53814 (vgl.
Melliand Textilberichte 4 (1973), Seite 350) vorgenommen.
Anschließend wurde ein Teil der porösen Fasern 20 Minuten bei 1600C im Trockenschrank getrocknet und 5 Minuten mit Sattdampf von 1100C gedämpft. Das Wasserrückhaltevermögen derartig behandelter Fasern betrug noch 36 %.

In der folgenden Tabelle sind weitere Beispiele zusammengefaßt. Es wurde immer von der bereits beschriebenen Polymerisatmischung ausgegangen und die gleiche Spinn- und Nachbehandlungsweise angewendet. Beim Verspinnen von Siliciumdioxid-Zusätzen hat sich ein vorheriges Dispergieren in der 100-200-fachen Menge DMFEbezogen auf Feststoffzusatz1unter Zugabe von Spuren eines Emulgators vor der Zudosierung zur Polymermischung als vorteilhaft erwiesen.

Nr. Zusatz Gew.-% bezogen Wasserrückhaltervermögen (%)

auf Polymeres Flocke nach 20 min. Trocknen

bei 160°C und 5 mln.

Dämpfen bei 110°C

2 BaSO4 ) 0,44 96 55

3 amorphes 0,44 125 79

SiO2 2)

4 amorphes 0,44 93 74

SiO2 3)

5 Ruß 4) 0,44 80 33

6 " 0,88 85 34

7 " 1,76 87 37

8 Pigment- 5)

farbstoff l,76 92 42

9 ohne ~ 85 16

1) BaSO4 gefällt, der Firma Riedel de Häen AG 2) mit niedriger spezifischer Oberfläche und entsprechend großen Teilchen. BET-Oberfläche ca. 50 m2/g 2 3) Mischoxid mit 1 % Al203. BET-Oberfläche ca. 170 m /g 4) mittlere Teilchengröße ca. 50 nm 5) mittlere Teilchengröße ca.220 nm; CI Pigment Red 188 Die erfindungsgemäßen Fasern (Nr. 2-8) zeigen nach der thermischen Behandlung Wasserrückhaltewerte von mehr als 30 %, die Fasern ohne Zusatz (Nr. 9) nur noch 16 %.

Claims

Patentansprüche 1. Poröse Fäden und Fasern aus synthetischen Polymeren, enthaltend 0,01 bis 5 Gew.-%lbezogen auf das Polymere eines nicht-eluierbaren Feststoffs kleiner Teilchengröße.
2. Fäden und Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff eine Teilchengröße von 5 bis 500 nm aufweist.
3. Fäden und Fasern nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff im wesentlichen denselben Brechungsindex aufweist wie das verwendete Polymerisat.
4. Fäden und Fasern nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff ein amor-phes Siliciumdioxid der Teilchengröße 40 bis 70 nm ist.
5. Fäden und Fasern nach den Ansprechen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Polymere ein Acrylnitrilpolymerisat ist.
6. Fäden und Fasern nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylnitrilpolymerisat zu mindestens 50 Gew.-% aus Acrylnitrileinheiten besteht.
7. Verfahren zur Herstellung poröser Fäden und Fasern aus synthetischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Polymeren vor dem Verspinnen 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Polymere eines nicht-eluierbaren Feststoffs kleiner Teilchengröße, zumischt und die Mischung unter Ausbildung poröser Fäden verspinnt.