DE3008753C2 - - Google Patents
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- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
- C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
- C08J3/21—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
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- D01F6/40—Modacrylic fibres, i.e. containing 35 to 85% acrylonitrile
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- D01F6/54—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polymers of unsaturated nitriles
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung von flammbeständigen Modacrylfasern mit Antimonoxid.
Es sind mehrere Verfahren bekannt zur Herstellung von Modacrylfasern,
die aus Polymeren mit 50 bis 85 Gew.-% Acrylnitrileinheiten
in ihrem Molekül gebildet sind und hohen Glanz, hohe Stabilität
gegenüber Wärmebehandlungen und hohe Feuerbeständigkeit aufweisen,
insbesondere die in den parallelen italienischen Patentanmeldungen
28 980 A/76 und 27 997 A/77 beschriebenen
Verfahren. Bei solchen Verfahren wird ein binäres Copolymer
aus der Copolymerisation von Acrylnitril (ACN)
und Vinylidenchlorid (VDC) in geeigneten Verhältnissen
einem Polymer vermischt, das aus der Copolymerisation
von Acrylnitril und einem geeigneten Sulfoderivat,
vorzugsweise einem Derivat der Alkyl-acrylamidoalkansulfonsäurereihen,
gewonnen wurde. Durch diese Verfahren wird
eine Faser gewonnen, die durch einen Sauerstoff-Grenzindex
(L.O.I.) gleich mindestens 26% und mehr Sauerstoff gekennzeichnet
ist.
Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise in Verbindung
mit einem Verfahren wie dem in einer der zitierten
parallelen Anmeldungen beschriebenen verwendet; die Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Anwendungsweise beschränkt,
da sie im allgemeinen auch für andere Verfahren
und die daraus resultierenden anderen Modacrylpolymere
angewandt werden kann.
Es ist bekannt, daß die Flammbeständigkeit einer halogenierten
Modacrylfaser durch die Beigabe von Antimonoxiden
verbessert werden kann. Die Beigabe eines dreiwertigen
Antimonoxids zu der Faser in den zur Erlangung
von Flammbeständigkeitseigenschaften erforderlichen Mengen
erzeugt jedoch eine stark opake oder matte Faser.
Zur Lösung des Problems, eine flammfeste Modacrylfaser
vom sogenannten erhöhten "L.O.I."-Typ, jedoch mit
unveränderten Glanzeigenschaften, zu gewinnen, wurden im
Stand der Technik mehrere Lösungen vorgeschlagen. Beispielsweise
wurde vorgeschlagen, daß organische Antimonderivate
hergestellt werden, die in herkömmlich verwendeten
Spinn-Lösungsmitteln lösbar sind, dieser Versuch bringt jedoch
Schwierigkeiten in der Herstellung und hohe Kosten mit sich.
Weiter vorgeschlagen wurde die Verwendung von fünfwertigen
Antimonoxiden (Sb₂O₅) mit Partikelgrößen kleiner als 100 Millimicron
(nm), d. h. kleiner als die Wellenlänge des Lichts; daher
können sie nicht als Brechungskerne wirken und verändern folglich
die Glanzeigenschaften der entstehenden Faser nicht.
Außerdem bringt die Beigabe von Antimonpentoxid zu der Spinnlösung
beträchtliche technische Schwierigkeiten mit sich. In der
Praxis ist die einzige bekannte Verwendungsart die, es in Wasser
oder einem speziell vorgesehenen organischen Träger zu suspendieren
und die entstehenden Suspensionen zu der Spinnlösung zu
geben. Dieser Versuch verursacht jedoch beträchtliche Probleme
wie Coagulationsphänomene, Lösungsinstabilität usw.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Modacrylfaser
unter Verwendung von Antimonoxid herzustellen und dabei die oben
geschilderten Probleme zu vermeiden.
Nach der Erfindung wird fünfwertiges Antimonoxid mit Partikelgrößen
kleiner als 100 nm in einer Mischung aus 20 bis 40 Gew.-%
Wasser und einem organischen Lösungsmittel aus der Gruppe Dimethylformamid
(DMF) und/oder Dimethylacetamid suspendiert und die
entstehende Suspension wird dann mit der viskosen Lösung des zu
spinnenden Modacrylpolymer-Materials vermischt. Vorzugsweise ist
das organische Lösungsmittel dasselbe wie das in der Spinnlösung
verwendete. Die Mischung der Suspension mit der viskosen Lösung
erfolgt vorzugsweise in der Hitze, insbesondere bei Temperaturen
im Bereich zwischen 60°C und 95°C. Nach der Erfindung ist ein
Verfahren bevorzugt, bei dem eine Sb₂O₅-Suspension in Wasser/organischem
Lösungsmittel verwendet wird, die 2 bis 12 Gew.-% Sb₂O₅
enthält.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, durch das die
obengenannten Nachteile vermieden werden und die Möglichkeit der
Verwendung von wäßrigen colloidalen Suspensionen von fünfwertigem
Antimonoxid mit geeigneter Granulometrie, nämlich in Partikeln
kleiner als 100 Millimicron (nm) ohne Schwierigkeiten
gegeben ist, so daß eine Faser mit erhöhter Flammbeständigkeit
und hohem Glanz gewonnen wird.
Die Suspensionen nach der Erfindung sind zeitbeständig, und ihre
Beimischung zu der Spinnlösung erzeugt keine Probleme wie die
Bildung von Koagulantien, selbst wenn sie bis zu 23-27% Feststoffe
konzentriert sind.
Die Erfindung wird durch die folgenden, nicht beschränkenden
Ausführungsformen besser erläutert.
Zwei binäre Copolymere, die als A und B bezeichnet sind, werden
hergestellt, das erste aus Acrylnitril (ACN) und einem Natriumsalz
der 2-Acrylamido-2-propansulfonsäure der Formel CH₂=CH-CONH-
C(CH₃)₂-CH₂-SO₃Na, die der Einfachheit halber nachstehend als
"SAMPS" bezeichnet wird, und das zweite aus ACN und Vinylidenchlorid.
Die Herstellungsbedingungen für diese Polymere und die
Herstellung der Spinnlösung dafür sind nachstehend aufgeführt:
Die endgültige viskose Spinnlösung wird durch Mischen,
nach Destillierung, von nicht umgesetzten Monomeren, von
20 Teilen der Lösung von Polymer A und 80 Teilen von
Polymer B in einem herkömmlichen statischen oder dynamischen
Mischer, wie er für Polymerlösungen mit hoher Viskosität
verwendet wird, gewonnen, wobei die Reihenfolge der
Destillations- und Mischschritte umgekehrt werden kann.
Zu einer auf diese Weise hergestellten Spinnlösung mit
ca. 25% Polymer wird eine Suspension eines kolloidalen
Sb₂O₅ der folgenden Gewichtszusammensetzung gegeben:
Sb₂O₅|6,75% | |
H₂O | 30% |
DMF | 63,25%. |
Diese Dispersion wird durch Beigabe von 13,5 Gewichtsteilen
einer wäßrigen kolloidalen Dispersion mit 50%
Sb₂O₅ zu 86,5 Gewichtsteilen einer Lösung mit 26,9%
Wasser und 73,1% DMF gewonnen.
Die Dispersion wird dann zu der Spinnlösung gegeben, die
durch einen mechanischen Turbinenmischer auf eine Temperatur
von ca. 75°C erhitzt wird. Direkt vor Eintritt
in den Mischer wird die Dispersion ebenfalls auf ca. 60°C
erhitzt.
Die gewonnene Spinnlösung hat folgende Gewichtszusammensetzung:
Polymer|22,5% | |
H₂O | 3% |
Sb₂O₅ | 0,675% |
DMF | 73,825.% |
Die viskose Lösung wird in ein Bad von 12-13°C
und bei einem konstanten Gehalt von 50% H₂O und 50% DMF
auf herkömmliche Weise gesponnen, und die coagulierte
Faser wird gesammelt, mit heißem Wasser gewaschen, auf
einen Ziehwert von 5,5 gezogen und getrocknet, insgesamt
nach in der Acrylfasertechnik bekannten Techniken.
Es wird eine Faser der folgenden Zusammensetzung gewonnen:
ACN|59,23% | |
Vinylidenchlorid | 34,95% |
SAMPS | 2,91% |
Sb₂O₅ | 2,91%; |
sie weist einen L.O.I.-Index von 30% Sauerstoff auf.
Zwar wurde ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorstehend
beschrieben, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese
Ausführungsform beschränkt, da es, wie ausgeführt, z. B. auch
möglich ist, entweder viskose Spinnlösungen derselben Art
wie beschrieben, jedoch mit unterschiedlichen Prozentsätzen
der Bestandteile oder unter Verwendung verschiedener
Sulfonsäureverbindungen, oder alternativ andere viskose Spinnlösungen
zu verwenden, vorausgesetzt, daß das verwendete
Spinn-Lösungsmittel DMF oder Dimethylacetamid ist.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von flammbeständigen Modacrylfasern
mit Antimonoxid, dadurch gekennzeichnet, daß fünfwertiges
Antimonoxid mit Partikelgrößen kleiner als 100 nm in einer
Mischung aus 20 bis 40 Gew.-% Wasser und einem organischen
Lösungsmittel aus der Gruppe Dimethylformamid und/oder
Dimethylacetamid suspendiert wird und daß die Suspension dann
mit der viskosen Lösung des zu spinnenden Modacrylpolymer-Materials
vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
organisches Lösungsmittel dasselbe wie in der viskosen Lösung
verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Mischen der Suspension mit der
viskosen Lösung bei Temperaturen im Bereich zwischen 60°C
und 95°C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Sb₂O₅-Suspension in Wasser/organischem
Lösungsmittel verwendet wird, die 2 bis 12 Gew.-% Sb₂O₅
enthält.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine viskose Lösung von zu spinnendem
Modacrylpolymermaterial in Form einer Mischung von DMF-Lösungen
von binären Copolymeren, eines aus ACN und Vinylidenchlorid
und das andere aus ACN und einem Sulfomonomer,
verwendet wird.
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