DE2931439A1

DE2931439A1 - Acrylnitrilpolymerfasern und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE2931439A1
Application number: DE19792931439
Authority: DE
Inventors: Harold Porosoff
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1979-08-02
Publication date: 1980-03-20
Also published as: IE48680B1; AR217932A1; ATE928T1; RO85024B1; DD145642A5; IN152486B; EP0008849A1; EP0008849B2; PH15994A; YU211879A; GR72262B; ES483588A1; CA1127815A; CS588879A2; RO85024A2; EP0008849B1; HU178416B; PL117369B1; JPS6233327B2; MX150675A

Description

293U39

27,482 1A-2925

AMERICAN CYANAMID COMPANY Wayne, New Jersey, U.S.A.

Acrylni tri lpo lymerf as em und Verfahren zur Herstellung derselben

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-VT- ;..--■ Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Acrylnitrilpolymerfasern und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schmelzspinnen eines Acrylnitrilpolymerisats mit niederem Molekulargewicht zu Fasern mit gewünschten physikalischen Eigenschaften, welche einer Vielzahl verschiedener Verwendungen zugeführt werden können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen In einer jüngeren Veröffentlichung, Formation of Synthetic Fibers, Z.K.Walczak, Gordon und Breach, New York, New York, 1977, Seite 271, findet sich eine Tabelle, in der die Effektivwerte des Molekulargewichts von zu Fasern verspinnbaren, verschiedenen Polymeren angegeben sind. Diese Tabelle ist auch in "Die Physik der Hochpolymeren", Prof. H.Mark, herausgegeben von ■'.:" H.A. Stuart,Springer Verlag, Berlin, 1956, Band 4, Seite 629, abgedruckt. Man erkennt aus dieser Tabelle, daß der untere Grenzwert des Zahlenmittels des Molekulargewichts bei faserbildenden Acrylnitrilpolymeren 15 000 beträgt und daß unterhalb dieses Wertes keine brauchbaren Fasern mehr erhalten werden. Zur Gewährleistung adäquater physikalischer Eigenschaften achtet man bei der industriellen Herstellung von Fasern darauf, daß die als Ausgangsmaterial verwendeten Polymerisate ein Molekulargewicht von mindestens 16 000 und im allgemeinen von mehr als etwa 18 000 aufweisen. Der obere Grenzwert des Zahlenmittels des Molekulargewichts wird mit k5 000 angenommen und durch ein Übersteigen dieses Werts erzielt man keine weiteren Vorteile hinsichtlich der Fasereigenschaften, während andererseits bei der mechanischen Verarbeitung größere Beanspruchungen auftreten aufgrund der hohen Viskosität.

Selbst innerhalb des für Acrylnitrilpolymerisate angegebenen Molekulargewichtbereichs treten beträchtliche

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Schwierigkeiten aufgrund der rheologischen Eigenschaften dieser Polymeren auf. Jüngste Entwicklungen bei der Herstellung von Acrylnitrilpolymerisatfasern haben zu Schmelzspinnverfahren geführt, bei dem das Acrylnitrilpolymerisat und Wasser einem Fusionsschmelzprozeß unterworfen werden, und zwar bei einer Temperatur, welche oberhalb der Siedetemperatur des Wassers bei Atmosphärendruck liegt, und bei einem erhöhten Druck (oberhalb 1 Atmosphäre), welcher genügend hoch ist, damit das Wasser im flüssigen Zustand verbleibt. Diese Masse wird durch eine Spinndüse zu Fasern versponnen. Ein bevorzugtes Verfahren zur Durchführung dieses Verfahrens besteht in dem Spinnen der Fusionsschmelze direkt in eine mit Dampf unter Druck gesetzte Erstarrungszone, in der die Geschwindigkeit der Freisetzung des Wassers aus dem naszierenden Extrudat derart gesteuert wird, daß eine Deformierung desselben beim Verlassen der Spinndüse verhindert wird und eine hochgradige Filamentreckung ermöglicht wird. Die Fusionsschmelze der Acrylnitrilpolymerisate mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts innerhalb des obengenannten Bereichs zeigt Schmelzfließcharakteristika, welche beim Verspinnen der Fusionsschmelzen zu Schwierigkeiten führen. Diese Schmelzfließcharakteristika erschweren das Extrudieren, ausgenommen sehr große Öffnungen. Die mit Hilfe von großen öffnungen erhaltenen Extrudate erfordern ein übermäßiges Recken zur Erzielung von Fasern mit einem Textildenier und die hohen Molekulargewicht swerte erschweren die erforderliche Reckarbeit außerordentlich.
Ziel der Erfindung

Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Schmelzspinnverfahren für Acrylnitrilpolymerisate, welches die obengenannten Probleme der herkömmlichen Verfahren ver-

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meidet und zu Fasern mit hochwertigen physikalischen Eigenschaften führt.
Darlegung des Wesens der Erfindung Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Acrylnitrilpolymerisatfasern gewünschter physikalischer Eigenschaften geschaffen, bei dem man eine homogene Fusionsschmelze aus Wasser und einem Acrylnitrilcopolymeren bei einer Temperatur, welche oberhalb des Siedepunktes des Wassers bei Atmosphärendruck liegt, und bei einem Druck, welcher ausreicht, um das Wasser und das Polymere in Form einer homogenen Fusionsschmelze zu halten, bereitet, wobei das Polymerisat ein Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von etwa 6000 bis zu etwa 15 750 aufweist, worauf man die Fusionsschmelze durch eine Spinndüse direkt in eine mit Dampf unter Druck gesetzte Erstarrungszone extrudiert, in der die Bedingungen derart gewählt sind, daß die Rate der Wasserfreisetzung aus dem naszierenden Extrudat bei dessen Austritt aus der Spinndüse derart gesteuert wird, daß eine Verformung des Extrudats vermieden wird. Dieses Extrudat wird sodann in der Erstarrungszone gereckt, und zwar in zwei Reckstufen und in einem solchen Maße, daß die erwünschten physikalischen Eigenschaften erzielt werden, wobei die erste Reckstufe bei einem geringeren Reckverhältnis durchgeführt als die zweite Reckstufe.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Extrudat in der Erstarrungszone bis zu einem Gesamtreckverhältnis von mindestens 25 gereckt. Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante wird das gereckte Extrudat getrocknet, wobei die Bedingungen der Temperatur und der Feuchtigkeit derart gewählt sind, daß Wasser aus dem Extrudat entfernt wird, während andererseits die Bildung einer gesonderten Wasserphase im Extrudat verhindert wird. Nach diesem

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Trocknen wird im allgemeinen vorzugsweise eine Dampf relaxation oder Dampfentspannung des getrockneten Extrudäts durchgeführt, und zwar unter Bedingungen, welche zu einer Schrumpfung um etwa 15 bis 40% führen.

Ferner werden erfindungsgemäß Acrylnitrilpolymerisatfasern geschaffen, welche im wesentlichen aus einem Acrylnitrilcopolymerisat mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 6000 bis etwa 15 750 bestehen und gewünschte physikalische Eigenschaften haben.

Bevorzugte Fasern haben eine gerade Zugfestigkeit von etwa 2,0 g/Denier und eine gerade Dehnung von mindestens etwa 20% sowie eine Schleifenzugfestigkeit von mindestens etwa 1,8 g/Denier.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt unerwarteterweise zu Acrylnitrilpolymerisatfasern mit wertvollen physikalischen Eigenschaften, welche für verschiedenste Anwendungen geeignet sind, und zwar trotz der Tatsache,daß Polymere verwendet werden, deren Zahlenmittel des Molekulargewichts bisher als zu niedrig zur Erzielung von brauchbaren Fasern angesehen wurde.

Die erfindungsgemäßen Fasern haben wertvolle physikalische Eigenschaften, Welche sie äußerst brauchbar machen für industrielle Anwendungen sowie für textile Verwendungen je nach den Besonderheiten der durchgeführten Verfahrensstufen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die erfindungsgemäßen Fasern physikalische Eigenschaften, welche denjenigen der im Handel erhältlichen, gebräuchlichen Acrylnitrilpolymerisatfasern äquivalent sind. Sie sind daher geeignet für die gleichen Anwendungen wie die handelsüblichen Acrylnitrilpolymerisatfasern. So sind z.B. die erfindungsgemäßen Fasern brauch-

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"bar für Textilien, Teppiche, Papier und andere industrielle Anwendungen.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fasern ist es erforderlich, das beschriebene Verfahren anzuwenden unter Einsatz typischer Acrylnitrilpolymerisatmassen, welche jedoch ein niedriges Zahlenmittel des Molekulargewichts aufweisen, und zwar niedriger als die bisher zur Faserherstellung verwendeten Acrylnitrilpolymerisate. Die erfindungsgemäß eingesetzte Masse aus faserbildendem Acrylnitrilpolymerisat ist gleich den herkömmlichen, faserbildenden Acrylnitrilpolymerisatmassen, wobei jedoch das Acrylnitrilpolymerisat hinsichtlich des Zahlenmittels des Molekulargewichts verschieden ist. Wie bereits erwähnt, hat das erfindungsgemäß verwendete Acrylnitrilpolymerisat ein Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von etwa 6000 bis zu etwa 15 750 und vorzugsweise im Bereich von etwa 7500 bis etwa 14 500. Die Polymerisation sollte nach herkömmlichen Arbeitsweisen durchgeführt werden, jedoch derart geführt werden, daß man das gewünschte Zahlenmittel des Molekulargewichts erhält.

Das Zahlenmittel des Molekulargewichts (M_) wird durch Gelpermeationschromatographie bestimmt, wobei man einen Waters-Gelpermeationschromatographen verwendet sowie eine mit vernetzten! Polystyrolgel gepackte Säule und Dimethylformamid, welches 0,1 molar an Lithiumbromid ist, als Lösungsmittel. Der Chromatograph wird geeicht unter Verwendung von vier Acrylnitrilpolymerisaten, deren Zahlenmittel des Molekulargewichts M und

Gewichtsmittel des Molekulargewichts FL. durch Membranosmometrie bzw. durch Lichstreuungsmessungen bestimmt wurden. Die Gelpermeationschromatographie-Eichkonstanten werden ermittelt, derart, daß man die

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beste Übereinstimmung zwischen den bekannten M- und M -Werten und den aus den Chromatogrammen von polydispersen Proben errechneten Werten erhält.

Brauchbare Polymere zur Herstellung von Fasern sind insbesondere Copolymere von Acrylnitril und einem oder mehreren damit copolymerisierbären Monomeren. Solche Polymere enthalten mindestens etwa 1 M0I-96 des Comonomeren und vorzugsweise mindestens etwa 3 Mol-% desselben. Das Copolymere enthält mindestens etwa 50 Mol-96. Acrylnitril und vorzugsweise mindestens etwa 70Mol-% Acrylnitril.

Sobald ein geeignetes Acrylnitrilpolymerisat ausgewählt wurde, ist es erforderlich, zunächst eine homogene Fusionsschmelze des Polymeren und des Wassers zu bereiten, und zwar bei einer Temperatur, welche oberhalb des Siedepunktes des Wassers bei Atmosphärendruck liegt, und bei einem genügend erhöhten Druck, so daß das Wasser und das Polymere in Form einer homogenen Fusionsschmelze vorliegen. Die jeweiligen Temperaluren und Drucke hängen ab von der Polymerisatzusammensetzung und können leicht in bekannter Weise ermittelt werden. Ferner können die Mengenverhältnisse des Polymerisats und des Wassers leicht in bekannter Weise ermittelt werden, derart, daß man eine homogene Fusionsschmelze erhält.

Nach der Bereitung der homogenen Fusionsschmelze wird diese direkt durch eine Spinndüse in eine mit Dampf unter Druck gesetzte Erstarrungszone gesponnen. Die mit Dampf unter Druck gesetzte Erstarrungszone wird unter derartigen Bedingungen gehalten, daß die Geschwindigkeit der Freisetzung des Wasser aus dem naszierenden Extrudat derart gesteuert wird, daß eine Deformation des Extrudats beim Austritt aus der Spinndüse verhindert wird.

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Ohne eine mit Dampf unter Druck gesetzte Erstarrungszone würde das Wasser rasch aus dem naszierenden Extrudat verdampfen und es käme zu einem Schäumen und zu einem Aufblähen der Struktur sowie zu einer Deformation, und zwar in einem solchen Maße, daß Fasern mit schlechten Fasereigenschaften erhalten werden würden. Der Dampfdruck ist einerseits niedrig genug, damit das Extrudat erstarren kann, und andererseits hoch genug, damit das Extrudat in einem plastischen Zustand verbleibt, so daß es in der Erstarrungszone gereckt werden kann. Das Recken in der Erstarrungszone sollte in zwei Stufen erfolgen, und zwar bis zu einem Gesamtreckverhältnis, welches zur Herbeiführung der gewünschten physikalischen Eigenschaften der gebildeten Fasern ausreicht. Die erste Stufe führt dabei zu einem geringeren Reckverhältnis als die zweite Stufe. Das Gesamtreckverhältnis der beiden Stufen sollte 25 oder mehr betragen.

Nach dem Austreten des Extrudats aus der Erstarrungszone kann dieses nach herkömmlichen Verfahren weiterverarbeitet werden. Für textile Zwecke ist es im allgemeinen bevorzugt, das Extrudat unter Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu trocknen, welche zur Entfernung des Wassers aus dem Extrudat führen, ohne daß sich eine gesonderte Wasserphase in dem Extrudat bildet. Dieses Trocknen führt zu Fasern mit verbesserter Transparenz und verbesserter Farbintensität. Es ist ferner bevorzugt, die getrockneten Fasern in Dampf zu entspannen, um physikalische Eigenschaften zu erhalten, welche in gewünschter Weise ausgewogen sind.Gewöhnlich erfolgt die Relaxation derart, daß man eine Schrumpfung von etwa 15 bis 40% erhält.

Die erfindungsgemäß hergestellten Acrylnitrilpolymerisatfasern haben die typischen Eigenschaften üblicher

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Acrylnitrilpolymerisatfasern und sie unterscheiden sich von diesen im wesentlichen nur durch das Zahlenmittel des Molekulargewichts des faserbildenden Polymerisats, wobei erfindungsgemäß ein Polymerisat mit einem niedrigen Zahlenmittel des Molekulargewichts verwendet wird. Unter den herkömmlichen, faserbildenden Polymeren werden auch Homopolymere des Acrylnitrils genannt. Erfindungsge mäß sind jedoch Polymerisate bevorzugt, welche mindestens etwa 1 Mol-9$ eines Comonomeren enthalten, so daß die Verarbeitbarkeit verbessert ist.

Herkömmliche Acrylfasern haben gemäß "Textile World Manmade Fiber Chart¹, 1977, McGraw-Hill, New York, N.Y., die folgenden physikalischen Eigenschaften:

gerade Zugfestigkeit 2,0 bis3»6 g/den gerade Dehnung 20 bis 50%

Schleifenzugfestigkeit 1,8 bis 2,3 g/den.

Diese Werte beziehen sich auf Acrylfasern, welche nach dem Naßspinnverfahren oder dem Trockenspinnverfahren erhalten wurden, da bisher noch kein Verfahren zum Schmelzspinnen von Acrylfasern praktisch durchgeführt wird. Im folgenden seien typische, im Handel erhältliche Acrylfasern genannt, und zwar zusammen mit dem Zahlenmittel des Molekulargewichts des jeweiligen faserbildenden Polymerisats:

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Acrylfaser Zahlenmittel des

Molekulargewichts

Acrilan 94 22 000

Acrilan 90 19 500

Acrilan S-16 22 000

Orion 30 20 000

Orion 75 18 300

Dralon 16 000

Creslan T-61 20 000

Zefran T-201 23 700

Courtelle 32 200

Die vorliegende Erfindung führt trotz Verwendung von faserbildenden Polymeren mit niederem Molekulargewicht zu Acrylnitrilpolymerisatfasern mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, welche vergleichbar sind mit den Eigenschaften typischer, herkömmlicher Acrylfasern und welche in vielen Fällen diese Eigenschaften noch übersteigen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Alle Teile-Angaben und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Vergleichsbeispiel A

Ein Acrylnitrilpolymeres mit 89,3% Acrylnitril und 10,7% Methylmethacrylat und mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 20 500 wird verwendet. Eine Masse aus 82 Teilen des Polymeren und 18 Teilen Wasser wird zu einer Fusionsschmelze bei 154°C unter autogenem Druck verarbeitet. Die Fusionsschmelze wird durch eine Spinndüse bei 154°C direkt in eine mit Dampf unter Druck gesetzte Erstarrungszone bei 2,6 Bar extrudiert.

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■Τ ■

In der Erstarrungszorie wird das naszierende Extrudat gereckt, und zwar in einer einzigen Reckstufe mit einem Reckverhältnis von 112. Die erhaltene 6,4 d/f-Faser wird in Dampf bei 127⁰C entspannt, wobei man eine 8,3 d/f-Faser erhält. Die Faser hat die folgenden Eigenschaften:

gerade Zugfestigkeit 5,5 g/den

gerade Dehnung 43%

Schleifenzugfestigkeit 1,98 g/den

Schleifendehnung 19%.

Dieses Beispiel zeigt, daß das herkömmliche Fusionsschmelz-Spinnverfahren zur Herstellung von Fasern aus Acrylnitrilpolymeren mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von 15 000 bis 45 000 zu Acrylfasern mit akzeptablen Eigenschaften führt, wenn man das naszierende Extrudat in der Erstarrungszone in einer einzigen Stufe reckt. Diese Eigenschaften liegen innerhalb der Bereiche für akzeptable, handelsübliche Acrylfasern, welche nach dem Naßspinnverfahren oder dem Trockenspinnverfahren erhalten wurden.

Vergleichsbeispiel B

Ein Acrylnitrilpolymeres mit 89,3% Acrylnitril und 10,7% Methylmethacrylat wird hergestellt, und zwar nach dem herkömmlichen Suspensionsverfahren. Man erhält dabei ein Polymer, das ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 20 500 besitzt. Der isolierte Polymerkuchen wird getrocknet, wobei man ein Pulver mit einem Wassergehalt von 18,1% erhält. Das Polymer-Wasser-Gemisch wird unter autogenem Druck in einem Schneckenextruder extrudiert, wobei man eine Fusionsschmelze bei 180⁰C erhält. Die gebildete Schmelze wird durch eine Spinndüse direkt in eine mit Dampf unter Druck gesetzte

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Erstarrungszone extrudiert, wobei der Überdruck in der Erstarrungszone 1,5 Bar beträgt. Das naszierende Extrudat wird in der Erstarrungszone in zwei Stufen gereckt, wobei das Reckverhältnis in der ersten Stufe 2,3 und in der zweiten Stufe 10 beträgt. Man erhält ein Gesamtreckverhältnis von 23. Man erhält Filamentfasem mit 3,7 den/Filament. Diese werden in Dampf bei 124⁰C ent spannt, wobei man Fasern mit 5,3 Denier pro Filament (d/f) erhält. Die Eigenschaften der entspannten Fasern sind in Tabelle I zusammengestellt.

Beispiel 1

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels B wird in allen Einzelheiten wiederholt, wobei man jedoch ein Polymeres mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 13 200 einsetzt und die Fusionsschmelze bei 195°C verarbeitet. Der Druck in der Erstarrungszone beträgt 1,25 Bar . In der ersten Reckstufe beträgt das Reckverhältnis 3,3 und in der zweiten Reckstufe 13,8, wobei das Gesamtreckverhältnis 44 beträgt. Die Fasern mit 2,3 d/f werden in Dampf bei 124°C entspannt, wobei man Fasern mit 3,25 d/f erhält. Die Eigenschaften der Fasern sind in Tabelle I zusammengestellt.

Beispiel 2

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels B wird in allen Einzelheiten wiederholt, wobei man jedoch die folgenden Änderungen vornimmt: Man verwendet ein Polymeres mit 89,79ό Acrylnitril und 10,3# Methylmethacrylat und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 12 300. Das Polymere mit 18,3% Wasser wird bei 190⁰C verarbeitet, und der Druck in der Erstarrungszone wird auf 1,25 Bar gehalten. Das Reckverhältnis beträgt in der ersten Reckstufe 2,6 und in der zweiten Reck-

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stufe 17, so daß das Gesaratreckverhältnis 46 beträgt. Die gebildeten Fasern mit 3,9 d/f werden in Dampf bei 124°C entspannt, wobei man Fasern mit 5,1 d/f erhält. Die physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle I .zusammengestellt.

Beispiel 3

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels B wird in allen Einzelheiten wiederholt, wobei man jedoch ein Polymeres mit 88,4% Acrylnitril und 11,6% Methylmethacrylat einsetzt. Das Zahlenmittel des Molekulargewichts beträgt 11 200. Das Polymere mit 18,6% Wasser wird bei 169°C verarbeitet, und der Druck in der Erstarrungszone beträgt o,8 Bar . Das Reckverhältnis beträgt in der ersten Reckstufe 6,1 und in der zweiten Recktstufe 7,2, so daß das Gesamtreckverhältnis 43,9 beträgt. Die erhaltenen Fasern mit 2,9 d/f werden in Dampf bei 120°C entspannt, wobei man Fasern mit 4,1 d/f erhält. Die physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle I zusammengestellt.

Beispiel 4

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels B wird in allen Einzelheiten wiederholt, wobei man jedoch ein Polymeres mit 88,6% Acrylnitril und 11,4% Methylmethacrylat einsetzt. Das Zahlenmittel des Molekulargewichts beträgt 7900. Man erhält ein Polymeres mit 13,1% Wasser. Dieses wird bei 180⁰C verarbeitet. Der Druck in der Erstarrungszone beträgt 0,76 Bar . Das Reckverhältnis beträgt in der ersten Reckstufe 4,5 und in der zweiten Reckstufe 7,1, so daß das Gesamtreckverhältnis 31,9 beträgt. Die Fasern mit 3,0 d/f werden in Dampf bei 120⁰C entspannt, wobei man Fasern mit 4,3 d/f erhält. Die physikalischen Eigenschaften sind ebenfalls in Tabelle I zusammengestellt.

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Beispiel 5

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels B wird in allen Einzelheiten wiederholt, wobei man jedoch ein Polymeres mit 88,4% Acrylnitril und 11,6% Methylmethacrylat und mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 11 200 einsetzt. Das Polymer mit 13,5% Wasser wird bei 170⁰C verarbeitet. Der Druck in der Erstarrungszone wird auf 0,8 Bar gehalten und das Reckverhältnis beträgt in der ersten Reckstufe 3,8 und in der zweiten Reckstufe 12,2, so daß das Gesamtreckverhältnis 46,4 beträgt. Die Fasern mit 3,2· d/f werden in Dampf bei 125⁰C entspannt, so daß man Fasern mit 5,0 d/f erhält. Die physikalischen Eigenschaften sind ebenfalls in Tabelle I zusammengestellt.

Beispiel 6

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels B wird wiederum in allen Einzelheiten wiederholt, wobei man jedoch ein Polymeres mit 87,6% Acrylnitril, 11,9% Methylmethacrylat und 0,5% 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure sowie mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 14 400 verwendet. Der Wassergehalt beträgt 15,5%. Die Verarbei^tungstemperatur beträgt 171°C. Der Druck in der Erstarrungszone wird auf o,76 Bar gehalten. Das Reckverhältnis beträgt in der ersten Reckstufe 3,7 und in der zweiten Reckstufe 10,7, so daß das Gesämtreckverhältnis 39,4 beträgt. Die Fasern mit 2,2 d/f Werden in Dampf bei 125°C entspannt und man erhält dabei Fasern mit 3,4 d/f. Die physikalischen Eigenschaften dieser Fasern sind ebenfalls in Tabelle I zusammengestellt.

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Tabelle I

Eigenschaften der Fasern aus Acrylnitrilpolymerisat	Zahlenmittel Gerade Eigenschaf- L des Molekular- ten	Zugfe stigkeit (g/d)	Dehnung (96)	Schleifen- eigens chaften	Deh nung (⁰Zo)
mit niedrigem Molekulargewicht	gewichts	5,4	23	Zugfe- stigk. (g/d)	15
Bei spiel	20 500	3,8	29	3,8	23
	13 200	4,7	27	2,4	13
B	12 300	3,1	38;	1,9	23
1	11 200	2,9	33	2,0	18
2	7 900	3,6	32	1,8	16
3	11 200	2,9	35	1,8	19
4	14 400		2,3
VJl
6

Man erkennt, daß die bei Vergleichsbeispiel B erhaltenen Fasern beträchtlich höhere Geradwerte und Schleifenwerte der Zugfestigkeit aufweisen als handelsübliche Acrylfasern, welche nach dem Naßspinnverfahren oder dem Trockenspinnverfahren erhalten wurden. Die nach den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Fasern zeigen ebenfalls größere Gerädeigenschaften und Schleifeneigenschaften als die handelsüblichen Acrylfasern. Die nach den Beispielen 3 bis 6 erhaltenen Fasern zeigen Eigenschaften, welche innerhalb der Bereiche für handelsübliche Acrylfasern liegen trotz des niedrigeren Molekulargewichts des faserbildenden Acrylnitrilpolymeren.

Vergleichsbeispiel C _;

Das Verfahren,des Vergleichsbeispiels B wird wiederholt, wobei man jedoch ein anderes Acrylnitrilpolymerisat verwendet. Beim ersten Versuch verwendet man ein Polymerisat mit 88,9% Acrylnitril und 11,1% Methylmethacrylat mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts

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von 4500. Es ist dabei nicht möglich, eine Fusionsschmelze des Polymeren und von Wasser erfolgreich zu spinnen. Man erhält unbefriedigende Fasern. Dies zeigt, daß ein Acrylnitrilpolymerisat mit einem solchen Zahlenmittel des Molekulargewichts für die Herstellung von Fasern ungeeignet ist.

Bei einem weiteren Versuch verwendet man ein Polymerisat mit 88,5% Acrylnitril und 11,5% Methylmethacrylat und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 5300. Eine Fusionsschmelze dieses Polymerisats mit Wasser ist gerade noch spinnbar. Man kann jedoch die Schmelze nicht richtig unter Gewinnung von Fasern verarbeiten, an denen man die physikalischen Eigenschaften bestimmen könnte. Aus diesen beiden Versuchen erkennt man, daß der untere Grenzwert des Zahlenmittels des Molekulargewichts des Acrylnitrilpolymerisats für das Spinnen aus der Fusionsschmelze mit Wasser etwa 6000 und vorzugsweise etwa 7500 beträgt.

Beispiel 7 ^; :

Das Verfahren des Beispiels 6 wird wiederholt, wobei man jedoch die gereckten Fasern während 23 min in einem Ofen trocknet. Die Temperatur beträgt bei trockenem Thermometer 138⁰C und bei nassem Thermometer 74°C. Die getrockneten Fasern werden in Dampf entspannt, wobei man eine Schrumpfung von 30% erhält. Die gebildeten Fasern werden folgendermaßen getestet.

Farbintensität

Eine Probe der Fasern wird mit Basic Blue 1 (0,5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Fasern) gefärbt, bis diese keinen Farbstoff mehr aufnehmen. Die gefärbte Probe wird sodann an Luft bei Zimmertemperatur getrocknet. Mit dieser Probe wird eine Reflexionsmessung bei 620 Millimikron

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durchgeführt_r und zwar gegen eine Vergleichsprobe unter Verwendung des Color-Eye« Als Vergleichsprobe verwendet man handelsübliche, naßversponnene Acrylfasern des gleichen Deniers, welche in gleicher Weise gefärbt und nachbehandelt wurden wie die Versuchsfasern. Das Ergebnis wird ausgedrückt als Prozent Reflexion, bezogen auf diejenige der Verglelchsprobe. Falls die Versuchsfasern eine Struktur mit mehr Poren aufweisen als die Vergleichsfasern, kommt es zu einer größeren Lichtstreuung, und die gefärbten Versuchsfasern zeigen bei 620 Millimikron eine Reflexion von weniger als 100%. Ferner erscheinen die Fasern dem Auge heller als die Vergleichsfasern.

Änderung des Farbtons

20 g einer Probe von cardierten und gereinigten Fasern werden mit 0,5 Gew.% Basic Blue 1, bezogen auf das Gewicht der Fasern, gefärbt, und zwar beim Siedepunkt bis der Farbstoff verbraucht ist. Ein Teil der gefärbten Fasern wird an Luft bei Zimmertemperatur getrocknet. Ein anderer Teil wird im Ofen bei 300⁰F während 20 min getrocknet. Die Reflexion der beiden Proben wird mit dem Color-Eye bei 620 Millimikron ermittelt. Die Änderung der Reflexion der ofengetrockneten Probe relativ zur Reflexion der luftgetrockneten Probe wird als Farbtonänderung bezeichnet. Die Farbintensität der Fasern des Beispiels 7 beträgt 72 und die Farbtonänderung beträgt 13.

Die in Beispiel 6 erhaltenen Fasern wurden nicht vor der Entspannung unter gesteuerten Bedingungen der Temperatur und der Feuchtigkeit getrocknet. Wenn man diese Fasern dem gleichen Färbetest unterwirft, so zeigen die Fasern eine Farbintensität von 40 und eine Farbtonänderung von 13· ;

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Claims

Erfindungsansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Acrylnitrilpolymerisatfasern, gekennzeichnet dadurch, daß man eine homogene Fusionsschmelze von Wasser und einem Acrylnitrilcopolymerisat bei einer Temperatur, welche über dem Siedepunkt des Wassers bei Atmosphärendruck liegt, und bei einem Druck, welcher ausreicht, um eine homogene Fusionsschmelze des Wassers und des Copolymeren aufrechtzuerhalten, bereitet, wobei man ein Copolymer!sat mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von etwa 6000 bis zu etwa 15 750 verwendet und worauf man die Fusionsschmelze durch eine Spinndüse direkt in eine mit Dampf unter Druck gesetzte Erstarrungszone extrudiert, welche unter solchen Bedingungen gehalten wird, daß die Geschwindigkeit der Freisetzung des Wassers aus dem die Spinndüse verlassenden, naszierenden Extrudat so gesteuert wird, daß eine Deformation des Extrudats vermieden wird, worauf man das Extrudat innerhalb der Erstarrungszone reckt, und zwar in zwei Stufen bei einem Reckverhältnis, welches zur Erzielung der gewünschten physikalischen Eigenschaften ausreicht, wobei das Reckverhältnis in der ersten Stufe geringer ist als das Reckverhältnis in der zweiten Stufe.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Reckverhältnis mindestens 25 beträgt.

3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die gereckten Fasern unter solchen Bedingungen der Temperatur und der Feuchtigkeit getrocknet werden _f daß einerseits das Wasser entfernt wird und andererseits die Bildung einer gesonderten Wasserphase verhindert wird.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die gereckten Fasern einer Dampfrelaxation unterworfen werden, und zwar unter Bedingungen, welche zu einer Schrumpfung der Fasern um etwa 15 bis kO% führen.

5. Acrylnitrilpolymerisatfasem, bestehend im wesentlichen aus einem Acrylnitrilcopolymeren mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 6000 bis etwa 15 750.

6. Acrylnitrilpolyraerisatfasern nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Copolymerisat ein Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von etwa 7500 bis 14 500 aufweist.

7. Acrylnitrilpolymerisatfasem nach Punkt 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Fasern eine gerade Zugfestigkeit von mindestens etwa 2,0 g/Denier und eine gerade Dehnung von mindestens etwa 20% sowie eine" Schleifenzugfestigkeit von mindestens etwa 1,8 g/Denier haben.

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