DE1030970B

DE1030970B - Verfahren zur Herstellung von Faeden und Fasern aus Polyacrylsaeurenitril

Info

Publication number: DE1030970B
Application number: DEI6305A
Authority: DE
Inventors: John Michael Terpay
Original assignee: Industrial Rayon Corp
Current assignee: Industrial Rayon Corp
Priority date: 1951-09-08
Filing date: 1952-09-03
Publication date: 1958-05-29
Also published as: NL172230B; GB716081A; CH311155A; BE513901A; FR1065710A; NL79123C; US2716586A

Description

Ein für ein Naßspinnverfahren zur Herstellung von Fäden aus Acrylnitrilpolymeren verwendetes Füllbad soll zweckmäßig die folgenden Eigenschaften aufweisen :

a) Die Koagulierungsmittel müssen leicht verfügbar sein;

b) das Bad muß leicht kontinuierlich regenerierbar sein, insbesondere hinsichtlich der Wiedergewinnung des verwendeten Lösungsmittels, das erneut für die Herstellung der Spinnlösung verwendet werden kann;

c) das Bad soll ein kontinuierliches Verspinnen bei normalen Temperaturen, Auspreßgeschwindigkeiten usw. ermöglichen.

Wäßrige Bäder erfüllen diese Bedingung a) infolge ihrer verhältnismäßig niedrigen Materialkosten. Bezüglich der Bedingung b) erscheint ein wäßriges Bad mit einer möglichst geringen Anzahl der Fällkomponenten wünschenswert, da dann die Wiedergewinnung und die Rückführung des Polymerenlösungsmittels einfach ist.

Bisher wurden verschiedene Methoden für die Anwendung von wäßrigen Bädern zur Fällung von verschiedensten Acrylnitrilpolymeren-Spinnlösungen vorgeschlagen. So wurde z. B. vorgeschlagen, in wäßrige Bäder verschiedene anorganische Salze, wie Calciumchlorid, Zinkchlorid oder Natriumthiosulfat, und auch organische Verbindungen einzubringen. Die Nachteile dieser Zusätze liegen zum Teil darin, daß zur Wiedergewinnung des Lösungsmittels bei Anwesenheit derartiger Materialien viele Verfahrensstufen erforderlich sind. Bei einem anderen Vorschlag für wäßrige Bäder unter Verwendung von Spinnlösungen, welche anorganische Salze als Lösungsmittel für das Polymere enthalten, z. B. Calciumthiocyanat, soll ein erfolgreiches Verspinnen dadurch erzielt werden, daß sehr niedrige Badtemperaturen, z. B. unter 10° C und vorzugsweise etwa 0° C, eingehalten werden. Die durch das Abkühlen verursachten Kosten und die außerordentlich niedrigen Auspreßgeschwindigkeiten bei derart niedrigen Temperaturen machen aber auch ein solches Verfahren unerwünscht.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Fäden oder Fasern von hoher Festigkeit, weichem Griff und guten Färbeeigenschaften aus Polyacrylsäurenitril besteht darin, daß man eine warme Spinnlösung, welche aus Äthylencarbonat, Wasser in einer Menge von 2,5 bis 18,5 Gewichtsprozent und einem Polymeren mit wenigstens 80 Gewichtsprozent Acrylsäurenitril besteht, in ein Fällbad verspinnt, das Wasser und 10 bis 50 Gewichtsprozent, vorteilhaft zwischen 10 und 40 Gewichtsprozent Äthylencarbonat, gemessen in einem Abstand Verfahren zur Herstellung

von Fäden und Fasern

aus Polyacrylsäurenitril

Anmelder:

Industrial Rayon Corporation,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. F. Zumstein, Patentanwalt,
München 2, Bräuhausstr. 4

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. September 1951

John Michael Terpay, Cleveland, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

von etwa 7,62 cm von der Spinndüse aufweist. Es werden besondere Vorteile erzielt, wenn das Wasser in der Spinnlösung zwischen 10 und 15 Gewichtsprozent gehalten wird. Im allgemeinen wurde es bei der Verwendung eines polymeren Materials, in dem der Acrylnitrilgehalt annähernd 100% beträgt, als vorteilhaft gefunden, die Wasserkonzentration in der Spinnlösung zwischen 12 und 15 Gewichtsprozent zu halten.

Die Temperatur der Spinnlösung wird zwischen 40 und 80° C und vorzugsweise zwischen 50 und 75° C gehalten.

Es können vorteilhafterweise Fällbäder verwendet werden, bei denen die Gesamtmenge von Wasser und Äthylencarbonat wenigstens 95 Gewichtsprozent der Badflüssigkeit ausmacht. Solche Bäder enthalten noch verhältnismäßig kleine Mengen anderer Verbindungen, vorzugsweise organische Verbindungen, vorausgesetzt natürlich, daß sie nicht mehr als 5 Gewichtsprozent des Fällbades betragen und ferner, daß sie die Wirksamkeit des Verfahrens nicht anderweitig nachteilig beeinflussen. Das heißt, derartige Zusätze sollen mit dem Lösungsmittel verträglich sein und dürfen dessen Lösevermögen nicht wesentlich vermindern. Weiterhin sollen derartige Zusätze es nicht notwendig machen, daß das verwendete Bad bei der Regenerierung als ein Dreikomponentensystem behandelt wird. Verwendbare Zusätze sind beispielsweise Glykole, wie Äthylenglykol oder Dipropylenglykol. Be-

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richtung 37 gesammelt werden. Die Führungsvorrichtung 37 kann sowohl für die Trockenbehandlung und gewünschtenfalls für die Hitzebehandlung unter verminderter Spannung bei Temperaturen höher als 100° C verwendet werden.

Die in diesen Beispielen angegebenen Teile und Prozente bedeuten Gewichtsteile und Gewichtsprozente.

Beispiel 1

14 Teile Polyacrylnitril mit einem mittleren Molekulargewicht von 47000 werden in 51 Teilen Äthylencarbonat gelöst, und die entstandene Lösung wird dann filtriert und entlüftet. Zu dieser Lösung wird

sonders vorteilhafte Ergebnisse werden erzielt, wenn die Konzentration des Äthylencarbonats in solchen Bädern zwischen 20 und 30 Gewichtsprozent des Fällbades gehalten wird.

Während des Spinnens kann das wäßrige Fällmedium mit Vorteil bei "einer Temperatur zwischen 45 und 80° C gehalten werden. Bei Verwendung von Spinnlösungen mit Auspreßtemperaturen zwischen 70 und 80° C wurde es als vorteilhaft gefunden, eine niedrigere Badtemperatur, wie z. B. 5° C oder mehr unter der Auspreßtemperatur der Spinnlösung aufrechtzuerhalten.

Die Fäden können nach der Entfernung aus der Fällflüssigkeit einer oder mehreren Streckungen unterworfen werden und können nachher gewünschtenfalls 15 eine Mischung aus 20 Teilen Äthylencarbonat und in der Hitze und in entspanntem Zustand, beispiels- 15 Teilen Wasser gegeben. Die entstandene Lösung

wird auf 70° C erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 200 g/Min, durch eine Spinndüse mit 412 Löchern (0,0076 cm Durchmesser) in ein Fällbad gepreßt, das 75 Teile Wasser und 25 Teile Äthylencarbonat enthält. Die Badtemperatur wird bei 60° C gehalten, während die frisch gebildeten Fäden durch das Bad auf eine Länge von 122 cm durchgezogen werden. Der Faden wird aus dem Bad mit einer Geschwindigkeit

13 enthalten ist. Der frisch gebildete Faden 15 wird 25 von 9,3 m/Min, abgezogen und über zwei zwangläufig aus dem Bad 12 gezogen und zu einer Walze 16 ge- angetriebene Walzen geleitet, welche außerhalb des führt. Die Walze 16 kann eine Fadenführungsvorrich- Bades angeordnet sind, wobei die erste Walze mit tung sein, und gewünschtenfalls kann deshalb eine einer linearen Geschwindigkeit von 9,3 m/Min, und weitere wäßrige BehandlungsfLüssigkeit dem Faden die zweite Walze mit einer Geschwindigkeit von auf der Walze 16 mittels des Rohres 18 aufgebracht 30 44,5 m/Min, angetrieben wird, so daß der Faden an werden. Der von der Walze 16 kommende Faden 15 der Luft um das 4,8fache gestreckt wird. Der Faden wird zu einer Walze 16 ähnlichen nachfolgenden wird dann durch ein Streckbad gezogen, das Wasser Walze 19 geführt, welche jedoch mit größerer peri- und 1 bis 3% angesammeltes Äthylencarbonat bei pherer Geschwindigkeit läuft, wodurch der Faden einer Temperatur von 100° C enthält. Der Faden wird zwischen den Walzen an der Luft gestreckt wird. Ge- 35 durch das Bad auf eine Strecke von 63,5 cm gezogen, wünschtenfalls kann eine Behandlungs- oder Wasch- wodurch eine zusätzliche Streckung um das l,64fache flüssigkeit, z. B. Wasser, auf den Faden auf der Walze bewirkt wird, so daß eine Gesamtstreckung um das 19 mittels eines Rohres 20 aufgebracht werden. Der 7,7fache erzielt wird. Der gestreckte Faden wird dann Faden 15 wird dann von der Walze 19 durch eine unter Entspannung auf eine Strecke von 63,5 cm Streckkmmer 22 geführt, welche ein erhitztes wäß- 40 durch ein Bad geleitet, das im wesentlichen aus Wasriges Medium 24 enthält, das in die Kammer durch ser von 90° C besteht. Der entstandene entspannte das Rohr 25 eintritt und sie durch das Rohr 26 ver- Faden wird mit einer Geschwindigkeit von 66 m/Min, läßt. Das erhitzte Medium 24 kann eine wäßrige gesammelt und anschließend getrocknet. Das Produkt Flüssigkeit, z. B. Wasser von über 80° C sein, oder ist ein farbloser, weißer Faden mit einer Reißfestiges kann Dampf sein. Der aus der Kammer 22 gezogene 45 keit von 3,3 g/Denier und einer Bruchdehnung

weise in einem wäßrigen Bad bei einer Temperatur über 80° C behandelt werden. Das Produkt kann dann als endloser Faden gesammelt oder es kann gekräuselt und zu Stapelfasern geschnitten werden.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Eine Spinnlösung wird durch eine geeignete Spinndüse 11 ausgepreßt, die in ein wäßriges Füllbad 12 getaucht ist, das in einem Trog

Faden 15 wird dann zu einer nachfolgenden Walze 28 geführt, welche ebenfalls der Walze 16 ähnlich ist und mit einer größeren peripheren Geschwindigkeit arbeitet als die Walze 19, wodurch der Faden zwischen der Walze 19 und der Walze 28 gestreckt wird.

Der Faden 15 wird von der Walze 28 durch ein erhitztes wäßriges Medium 29 geführt, das in einem Trog 30 enthalten ist; danach wird er zu einer Walze 32 geführt, welche ebenfalls der Walze 16 ähnlich ist

von 18%.

Beispiel 2

12 Teile eines Copolymeren, das 95% Acrylnitril 50 und 5% 2-Vinylpyridin enthält und ein mittleres Molekulargewicht von 45000 aufweist, werden in 48 Teilen Äthylencarbonat gelöst und die entstandene Lösung filtriert und entlüftet. Zu dieser Lösung wird eine Mischung von 30 Teilen Äthylencarbonat und und mit einer niedrigeren peripheren Geschwindigkeit 55 10 Teilen Wasser gegeben.

arbeitet als die Walze 28, wodurch der Faden 15 Die entstandene Spinnlösung wird dann auf 70° C

zwischen der Walze 28 und der Walze 32 entspannt erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 35 g/Min, wird. Das erhitzte Medium 29 kann eine wäßrige durch eine Spinndüse mit 412 Löchern (0,0076 cm Flüssigkeit, z. B. Wasser von über 80° C und vor- Durchmesser) in ein Fällbad gepreßt, das 80 Teile zugsweise 100° C sein. Gewünschtenfalls kann eine 60 Wasser und 20 Teile Äthylencarbonat enthält. Die wäßrige Waschflüssigkeit, z. B. Wasser mit oder ohne Badtemperatur wird bei 60° C gehalten, während die dispergierten öligen Materialien, auf den Faden an frisch gebildeten Fäden auf eine Strecke von 140 cm der Walze 32 mittels eines Rohres 33 aufgebracht durch das Bad gezogen werden. Der Faden wird dann werden. Der Faden 15 kann von der Walze 32 direkt mit einer Geschwindigkeit von 8,8 m/Min, mittels zu einer Fadensammeivorrichtung 37 geführt werden, 65 einer angetriebenen Walze, welche über dem Bad anwodurch er auf eine Spule 38 aufgewickelt wird, oder geordnet ist, gezogen und dann über eine zweite, ähnder Faden kann gewünschtenfalls zuerst zu einer im liehe Walze geleitet, welche mit hinreichend höherer Innern erhitzten Fadenführungsvorrichtung 35 ge- peripherer Geschwindigkeit angetrieben wird, so daß führt werden, welche in der Richtung der Fadenfüh- zwischen den Walzen eine Streckung an der Luft um rung konisch verjüngt ist und danach durch die Vor- 70 das 2,95fache erfolgt. Der Faden wird dann auf eine

Strecke von 51 cm durch ein Streckbad gezogen, das aus Wasser und 1 bis 3% angesammeltem Äthylencarbonat besteht und eine Temperatur von 100° C besitzt. Der Faden wird in diesem Bad zusätzlich um das 2,73fache gestreckt, wodurch sich eine Gesamt-Streckung um das 8fache ergibt. Der gestreckte Faden wird dann unter Entspannung auf eine Strecke von 51 cm durch ein Bad geleitet, das aus Wasser von 80° C besteht. Der entstandene Faden wird mit einer Geschwindigkeit von 60 m/Min, kontinuierlich gesammelt und danach gewaschen und getrocknet. Der entstandene weiße Faden hat eine Reißfestigkeit von etwa 2,8 g/Denier und eine Bruchdehnung von etwa 18%. Der getrocknete Fadem wird dann gekräuselt und auf Stapelfaserlänge geschnitten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern aus Polyacrylsäurenitril, dadurch gekennzeichnet, daß man eine warme Spinnlösung, welche aus Äthylencarbonat, Wasser in einer Menge von 2,5 bis 18,5 Gewichtsprozent und einem Polymeren mit wenigstens 80 Gewichtsprozent Acrylsäurenitril besteht, in ein Fällbad verspinnt, das Wasser und 10 bis 50 Gewichtsprozent Äthylencarbonat aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spinnlösung 8 und 30 Gewichtsprozent des Polymeren vorhanden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge von Wasser und Äthylencarbonat in der Fällflüssigkeit wenigstens 95 Gewichtsprozent derselben ausmacht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnlösung bei einer Temperatur zwischen 40 und 80° C gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fällflüssigkeit mit einer Temperatur von 45 bis 80° C verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die frisch gesponnenen Fäden in Gegenwart eines wasserhaltigen Mediums, wie Dampf oder wasserhaltigen Bädern, bei einer Temperatur über 80° C gestreckt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die gestreckten Fäden unter Entspannung auf eine Temperatur über 80° C, gegebenenfalls in einem heißes Wasser enthaltenden Bad, erhitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen