DE1669542A1

DE1669542A1 - Verfahren zur Herstellung von Akrylfasern

Info

Publication number: DE1669542A1
Application number: DE19661669542
Authority: DE
Inventors: Shigeru Ikegami; Yasuo Saji; Kozo Yamada; Ichiro Yamamoto
Original assignee: Toho Beslon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1965-10-20
Filing date: 1966-10-20
Publication date: 1971-04-08
Also published as: GB1160368A

Description

Essen, den l8. Oktober 1966

I- A r π μ r a N w a L γ (27 176/La/th)

Dr. A η d r e j e w s k ϊ
4 J /s^en, Kettwiijer Str. 36

ι \iu H im ι·Κ !ir^iof ■ lithtbuig)

Patentanmeldung der Firma
TOHO BEÖLON KABUüHIKI KAISHA

6, Tori 3-chome, Nihombashi,
Chuo-ku,

Tokyo / - Japan -

Verfahren zur Herstellung von Akry!fasern.

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Herstellung von Polyakrylnitrilfasern durch Spinnen und entsprechende Nachbehandlung und insbesondere mit der Herstellung von gleichmäßigen und krumpfbaren Akryifasern verbesserter Zusammensetzung. Die besondere Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung derartiger Akryifasern mit hohem Weichheitsgrad und ausgezeichneten antistatischen Eigenschaften, welche semipermanent bestehen bleiben, während aus diesen Fasern gewirkte oder gewebte Waren einen ausgezeichneten "Griff" und eine starke Elastizität im Vergleich zu V/ollwaren besitzen sollen. Außerdem soll durch das erfindungsgemäße Verfahren beim Verspinnen und der nachfolgenden Behandlung zur Herstellung von Akryifasern

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das Wärmeverstrecken und die Warmentspannung durch Verwendung einer Spinnlösung erleichtert werden, welche aus einem polymeren Akrylnitril mit wenigstens 85 Gewichtsprozent Polyakrylnitril und einem wässerigem Salzlösungsmittel besteht.

In seinen Grundzügen ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Akrylfasem aus einer Spinnlösung, bestehend aus einem Akryl-Polymer mit wenigstens 85 Gewichtsprozent Polyakrylnitril und einem anorganischen wässrigen Salzlösungsmittel wie beispielsweise einer konzentrierten wässrigen Lösung hauptsächlich aus Zinkchlorid, Natrium-Thiocyanat oder Kalzlumthiocyanat, dadurch gekennzeichnet, daß das Akryl-Polymer zu einer Paser (aquagel tow) versponnen und solange gewaschen wird, bis das Salzlösungsmittel entfernt ist, daß die gewaschene Paser, deren Struktur im wesentlichen ungeordnet ist, mit einer wässerigen Emulsion eines Schmälzmittels mit einem oder mehreren Schaumerzeugern in Berührung gebracht wird, wobei die Paser wenigstens 1,5 Gewichtsprozent an Schmälzmittel bezogen auf das Trockengewicht der sich ergebenden Paser aufnimmt, und daß die mit dieser wässerigen Emulsion behandelte Paser getrocknet und in teilweise oder praktisch trockenem Zustande warm verstreckt und warm entspannt werden oder in verstrecktem Zustand warm fixiert wird.

Insbesondere wird vorgeschlagen, daß das wässerige anorganische Salzlösungsmittel aus einer wässrigen Lösung mit 55 - 65 Gewichtsprozenten Zinkchlorid oder einer Salzmischung aus Zinkchlorid mit einem Alkalimetallchlorid besteht. Der Gehalt an Schmälzmittel, welcher von der Spinnfaser aufgenommen wird, beträgt vorzugsweise 1,5 - 6 Gewichts-^ bezogen auf das Gewicht der Trockenfaser. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die versponnene und geschmälzte Paser über das 4-fache bei einer

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- "3 —

Temperatur zwischen 100 und l80°C verstreckt und anschließend in Luft oder Dampf bei einer Temperatur von über 150 C entspannt wird.

Die für das Schmiilzmittel verwendeten Schaumerzeuger können kationischer, anionischer, nicht ionischer oder amphoterer Art sein. Als kationischer Schaumerzeuger werden erfindungsgemäß ein oder mehrere derartiger Schaumerzeuger aus einer der Gruppen Alkyl-Amin-Azetat, Aklyl-Pyridinschlorid, Alkyltrimethyl-Chloramonium, N-Alkyl-N-Ä'thyl Morpholin Etho-sulfat, Diethanolamin Alkyl-Ester oder seine Neutralisationsverbindung, bis N, N'-Kthyl-Aminoäthyl-Alkylamid und Alkyl-Dimethyl-Benzyl-Amoniumohlorid verwendet, deren Alkyl-Radikal 5-20 Kohlenstoff atome besitzt. Aiiioiiisehe Schaumerzeuger werden zweckmüßigerweise aus der Gruppe Natrlum-Alkylsulfat, Polyoxyäthylen-Alkylsulf at, Alkyl phosphat-, Natrium-Di alkyl-Sulf osuccinat, Natrium-Alkyl-N-methyl-taurid und lI-methyl-Glyzin ausgewählt, deren Alkyl-Radikal vorzugsweise 5-20 Kohlenstoff atome enthält. Nicht ionische Schaumerzeuger werden erfindungsgemäße aus der Gruppe Polyoxyäthylen-Alkylester, Polyoxyäthylen-Alleylamin, Polyoxyäthylen-Alkylamid, Polyoxyäthylen-Alkylaminoamid-Sorbitan-Mono-Alkylat, Glyzerin-Monoalkylat und der Kondensationsverbindung von Polylxyäthyüen mit Polyoxypropylen ausgewälilt, deren Alkyl-Radikal vorzugsweise 5-20 Kohlenstoffatome besitzt. Amphotere Schaumerzeuger werden dagegen aus der Gruppe N-Alkyl-N-Dimethyl-Betain und l-Hydroxyäthylen^-Alkyl^-lmidazolin ausgewählt, deren Alkyl-Radikal vorzugsweise 5-20 Kohlenstoffatome besitzt.

Wie allgemein bekannt, wird das Schmälzen bei der Herstellung von Akrylfasern gewöhnlich an den warm verstreekten oder warm verstreckten und warm entspannten Pasern durchgeführt, deren

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Molekulargefüge im wesentlichen oder wenigstens teilweise ausgerichtet ist. Der größte Teil des Schmälzmittels, welches auf die Faser aufgebracht wird, bleibt an der Faseroberflache und kann ohne besondere Schwierigkeiten mit einer warmen Alkohol-Benzin-Mischung entfernt werden.

Im allgemeinen wird ein Schmälzmittel zusatz von 0,2 - 0,6 Gewichts-^ bezogen auf die Trockenfaser als zweckmäßig erachtet. Da der Zweck des bisherigen Schmälzens in der Hauptsache darin besteht, die physikalischen Eigenschaften der Faseroberfläche wie beispielsweise deren antistatische Eigenschaften und ihren Reibungskoeffizient zu verbessern, bestand bisher keine praktische Notwendigkeit, eine merkbare Menge an Schmälzmittel über 1 Gewichts-^ in das Fasergefüge eindringen zu lassen.

Beim Einsatz von Schmälzmitteln bei der Herstellung von synthetischen Fasern wurde bisher tatsächlich kein irgendwie anderer merkbarer Effekt erwartet als die Verbesserung der praktischen Eigenschaften der Faseroberfläche.

Gegenüber diesem normal üblichen Verfahren wird erfindungsgemäß das Schmälzen an den versponnenen und gewässerten Fasern ausgeführt, welche noch nicht warm verstreckt wurden und deren Gefüge praktisch noch wirr ist, wobei die durch diese Fasern absorbierte Schmälzmittelmenge auf wenigstens 1,5 Gewichts-# bezogen auf die Trockenfaser gesteuert wird. Hierbei wird das Schmälzen gewöhnlich in der Weise durchgeführt, daß die Fasern in innige Berührung mit einer wässrigen Emulsion eines synthetischen Schaumerzeugers gebracht werden, wobei die Faser eine beträchtliche Menge des Schaummittels absorbieren kann, was in einer so kurzen Zeit wie

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unter einer Minute erfolgen kann, da das Fasergefüge noch nicht geordnet, also noch wirr, ist. Das absorbierte Schmälzmittel, d.h. der Schaumerzeuger, kann auf diese Weise in das ungeordnete Pasergefüge eindringen und bildet eine Akrylfaser neuer Zusammensetzung.

Die Menge des zu absorbierenden Schaumerzeugers kann unschwer dadurch gesteuert werden, daß die Konzentration, d.h. der Gehalt des Schaumerzeugers in der wässrigen Emulsion entsprechend ausgewählt und eingestellt und die Emulsionstemperatur und die Berührungszeit der Faser mit der Emulsion geregelt wird, wenn auch die Affinität oder Absorptionsneigung des Schaumerzeugers in Bezug auf die Akrylfasern oft von der chemischen Zusammensetzung oder dem Molekulargewicht des Schaumerzeugers abhängt.

Die Erfindung beruht auf der unerwarteten Erkenntnis, daß eine derartige besondere Schmälzbehandlung die nachfolgende Warmverstreckung und die Warmentspannung erleichtert, und daß aus derartigen Akrylfasern gewirkte und gewebte Waren einen ausgezeichneten "Griff" erhalten und im Vergleich zu Wollwaren sehr elastisch sind und ihren guten Sitz und ihre gute Paßform lange Zeit hindurch behalten.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschmälzte Akrylfaser, welche eine beträchtliche Menge des Schmälzmittels absorbiert hat, lässt sich mit Leichtigkeit bei einer niedrigeren Temperatur und in stärkerem Maße warm verstrecken als eine Akryifaser ohne eine derartige Schmälzbehandlung, selbst wenn die Faser praktisch trocken ist und alsdann in trockener Luft warm verstreckt wird. Eine spezielle Wirkung dieses absorbierten Schaumerzeugers zeigt sich speziell beim

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Entspannen der warm verstreckten Paser in erhitzter Luft oder unter Dampf bei atmosphärischem Druck, da hier mit zunehmendem Anteil des Schaumerzeugers oder Schmälzmittels in der Faser die maximale Schrumpfung bei der Entspannung bei einer gegebenen Temperatur und innerhalb einer gegebenen Zeitspanne wesentlich ansteigt bezw. die Entspannung für eine gegebene Schrumpfung bei einer niedrigeren Temperatur oder innerhalb einer kürzeren Zeit durchgeführt werden kann.

Zahlreiche Beispiele, welche diese Wirkungen zeigen, sind in den Tabellen 2 und j5 niedergelegt.

Überraschenderweise konnte auch festgestellt werden, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren versponnenen und anschließend nachbehandelten Pasern einen fülligeren Griff besaßen als die, welche nach bisher bekannten Verfahren hergestellt wurden, und daß Wirk- und Webwaren aus derartigen Akrylfasern im Vergleich zu Wollwaren einen ausgezeichneten "Griff" und hohe Elastizität besaßen, und daß selbst nach vielfachem Waschen und wieder Trocknen der Originalzusatnd der Pasern und Web- oder Wirkwaren gegenüber derartigen Waren aus Akrylfasern bisher bekannter Art kaum gelitten hatte. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der größte Teil des in das feuchte gallertartige Pasergefüge eingedrungene Schmälzmittel beim Trocknen dieser Paser in heißer Luft oder beim Warmverstrecken bei Temperaturen über etwa 8o°C unbedingt fixiert und kann selbst mit warmen Alkohole-Benz in-Mischungen nicht extrahiert werden. Dieses fixierte Schmälzmittel wird nachstehend als "innenöl" bezeichnet. Es darf angenommen werden, daß die vorgenannten Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahren direkt oder indirekt vom Vorhandensein dieses "Innenöls" abhängt. Das bei dem bisher

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üblichen Schmälzen der warmverstreckten und erforderlichenfalls auch warm entspannten Pasern von diesen aufgenommene 'Schmälzmittel bleibt dagegen zum größten Teil an der Faseroberfläche hängen und kann daher mit Leichtigkeit mit einer warmen Alkohol-Benzin-Mischung abgewaschen werden. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt einige typische Resultate des "Innenöls" und des "Oberflächenöls" bei Akrylfasern, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bezw. nach bisher üblichen Verfahren hergestellt wurden, wobei im letzteren Fall der Anteil des "Innenöles" als Unterschied zwischen der Gesamtölmenge und der Menge des "Oberflächenöles" angenommen wurde. Die Menge des Gesamtöles wurde durch Messung des tatsächlichen Verbrauches an Schmälzmittel pro Gewichtseinheit der Faser unter Berücksichtigung des Materialverlustes beim Versuch gemessen und die Menge des "Oberflächenöles" wurde d\irch Extrahierung mit einer heißen Alkohol-Benzin-Mischung im Verhältnis 1:2 ermittelt.

Wie nachstehende Tabelle 1 zeigt, sind die Mengen des "Oberflächenöles" bei Fasern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa in der gleichen Menge vorhanden wie bei Fasern, welche nach bisher üblichen Verfahren hergestellt wurden, während die Unterschiede in der Menge des aufgenommenen"Innenöles" bei beiden Verfahren sehr beträchtlich sind. Es wurde im übrigen auch festgestellt, daß bei der Weiterverarbeitung der erfindungsgemäß hergestellten und behandelten Akrylfasern der Anteil des Innenöles keinerlei Störungen verursachte.

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Tabelle

Schmalz-Behandlung Versuch "Gesamt-Öl

Oberflächenöl

innenöl"

Direkt nach dem Waschen der versponnenen Faser (Erfindung)

1	1	,85	Gew.-%
2	2	,56	It
	4	,50	It
4	O	,18	Gew.-%
5	0	,25	tt
6	0	,50	It

0,21 Gew.-# 1,64 Gew-: 0,J2 " 2,24 " 0,40 " 4,10 "

Im Anschluß an Warmverstrecken und Warment spannen (Bisher üblich)

0,16 Gew.-# 0,02 Gew-J 0,22 " 0,03 " 0,49 " 0,01 "

Durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Pasern können daher direkt der anschließenden, jeweils erforderlichen Weiterbehandlung unterworfen werden, d.h. direkt geschnitten, turbo-behändeIt und gesponnen werden. Es ist hin und wieder festzustellen, daß die Menge des "Oberflächenöles", welches beim Schmälzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorhanden ist, nicht ausreicht, um die Pasern direkt in Spinnmaschinen zu Garnen hoher Qualität verspinnen zu können. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise die Paser nochmals nach dem Warmverstrecken und dem Warmentspannen mit einer wässrigen Emulsion eines Sehmälzmittels in Berührung gebracht, sodaß die Menge des aufgenommenen "Oberflächenöles" den gewünschten Wert erreicht.

BAD ORIGINAL

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Wie bereits erwähnt, wird das Warmverstrecken nach dem Trocknen der feuchten Akrylfaser und das anschließende Warmentspannen erleichtert, wenn die warm zu verstreckende Paser eine beträchtliche Menge an "Innenöl" aufweist. Einige Beispiele der Wirkung werden in den nachfolgenden Tabellen 2 und 3 dargestellt. Tabelle 2 zeigt die durch Versuche ermittelte Beziehung zwischen der Gesamtölmenge und dem maximalen Warmverstrecken, wobei die Akrylmusterstränge nach einem Naßspinnverfahren unter Verwendung einer wässrigen Zinkchloridlösung hergestellt und in heißer Luft vor dem Warmverstrecken getrocknet wurden. Tabelle 2 zeigt die maximale Schrumpfung, welche für jeden der warmverstreckten Kabelstränge gemessen wurden entsprechend jeder der Versuchsnummern nach Tabelle 2, wobei die Warmentspannung in Dampf unter atmosphärischem Druck bei einer Temperatur nahe 24o°C durchgeführt wurde. Aus den in diesen Tabellen niedergelegten Resultaten ergibt sich eindeutig, daß die maximale Warmstreckung und die maximale Schrumpfung bei der Warmentspannung im Anschluß an das'Verstrecken mit zunehmender Menge des "Gesamtöles" oder richtiger des "Innenöls" beträchtlich zunehmen.

Muster

Tabelle 2	Maximale Wärmst
"Gesamt-Öl"	350 %
0 Gew.-%	450 %
1,5 "	580 %
3,0 "	600 %
5,1 "

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- ίο -

Tabelle ?

Muster Maximale Schrumpfung A-I 10 %

B-I 24 %

B - 2 30 %

B - 3 kO %

In der Praxis ist das Warmverstrecken um das 4-faehe bei einer Temperatur zwischen 100 und ,l80°C und das nachfolgende Warmentspannen bei einer Temperatur über 150 C zur Herstellung von Akrylfasern hoher Bauschigkeit sowie guter mechanischer Eigenschaften äußerst zweckmäßig.

Die Qualitätsmerkmale der aus den Akrylfasern nach dem erfindungsgemäßen verfahren hergestellten Web- und Wirkwaren wurde bereits erwähnt. Derartige Qualitätsbezeichnungen wie "ausgezeichneten Griff" und "hohe Elastizität im Vergleich zu der von Wollwar en¹¹ sind nicht quantitativ sondern recht subjektiv und gefühlsmäßig. Es wäre daher durchaus wünschenswert, eine Prüfmethode zu schaffen, durch welche die Resultate des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf die Qualität der Fertigwaren zahlenmäßig erfasst werden könnten. Da es jedoch noch kein Instrumentalverfahren gibt, um zu prüfen, wie der "Griff" und die "Elastizität" von Wirk- und Webwaren zahlenmäßig erfasst werden kann, wurde eine Anzahl von Fachleuten, welche gute Erfahrungen in der Qualitätsprüfung von Faser^raren besitzen, um eine Prüfung gebeten.

¹⁰ '^922 ORiGlNALINSPECtED

Die Durchführung dieser Prüfung und ein typisches Resultat bezüglich der Auswirkung des erfindungsgeraäßen Verfahrens soll nachstehend im Beispiel 2 erläutert werden.

Es wurde außerdem festgestellt, daß eine erwünschte krumpffähige (shrinkable) Faser dadurch hergestellt werden kann, daß der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte gleichmäßige oder glatte Akrylfaserstrang weiteren Nachbehandlungen unterworfen wird. ,

Wie allgemein bekannt, lassen sich krumpffähige Akrylfasern dadurch herstellen, daß ein gleichmäßiger Akrylfaserstrang in trockenem Zustande nochmals warm verstreckt wird, welcher Vorgang zum Unterschied von dem bei der Herstellung des glatten Faserstranges durchgeführten ersten WarmverStreckens als "zweites Warmverstrecken" bezeichnet wird, woraufhin der Faserstrang alsdann im Luftstrom unter Spannung sofort abgekühlt und, falls erforderlich, geschnitten wird. Das Schrumpf· maß, welches als das Maß des Schrumpfens der Faserlänge in kochendem Wasser oder Dampf von 100⁰C gemessen wird, nimmt allgemein mit größeren Werten für das zweite Verstrecken zu, wobei jedoch eine Zunahme des Verhältnisses eine Abnahme in der Knüpffestigkeit und Knüpfdehnung der fertigen Fasern ergibt, was vom Gewichtspunkt der Herstellung einwandfreier krumpffähiger Garne durchaus nicht erwünscht ist. Da der industrielle Sehrumpfvorgang mit einer glatten oder Walzen Krempelmaschine eine niedrigere Grenze der Knüpffestigkeit oder Knüpfdehnung erfordert, um gute krumpffähige Garne zu erzielen, ergibt sich für das zweite Verstrecken eine obere Grenze, sodaß in Praxis der Schrumpfwert begrenzt ist.

1 C

Bei der Herstellung von glatten Akrylfasersträngen nach dem Verfahren unter Verwendung eines wässrigen Lösungsmittels wie einer wässrigen konzentrierten Lösung von Zinkchlorid, Thiozyanat oder Salpetersäure, neigt die Khpüffestigkeit und die Knüpfdehnung der Paser mehr dazu, durch das zweite Verstrecken abzunehmen, als bei Akrylfasersträngen, welche unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels wie Dimethylformamid hergestellt wurden, sodaß sich der Wunsch nach einem verbesserten Verfahren ergab, durch welches die krumpffähige Faser mit einem gegebenen Krumpfwert bei geringem zweiten Verstrecken hergestellt werden könnte. Versuche ergaben, daß das erfindungsgemäße Verfahren diesen Forderungen entspricht. Die Schrumpfung in Prozenten der schrumpffähigen Faser, welche aus dem gleichmäßigen Faserstrang nach der Erfindung hergestellt wurde, ist um 2 - 10# höher als bei üblichen krumpffähigen Akrylfasersträngen. Wenn beispielsweise bei dem zweiten Verstrecken eine Streckung um das 1,3-fache angesetzt wurde, betrug die Schrumpfung bei der Stapelfaser nach dem Schneiden des AkryIfaserstranges nach der Erfindung l4 - 15%, jedoch lediglich 9 - 12# bei Stapelfasern aus einem Faserstrang der nach bisher üblichen Verfahren hergestellt wurde. Bei einem Strecken der Faser um das 1-4 - 1,5-fache beim zweiten Verstrecken konnte ein Schrumpf wert von 21 - 2k% für die Stapelfasern und eine Knüpffestigkeit von 1,5 - 1,6 g/Denier bei den Akrylfasern nach der Erfindung erzielt werden, während der Schrumpfwert bei Stapelfasern nach den üblichen Verfahren lediglich Ik - l6# betrug.

Bei der Herstellung von krumpfbaren Akrylfasern wurde festgestellt, daß eine schwache Entspannung unter Dampf die Gleichmäßigkeit der Schrumpfung sehr wirkungsvoll verbessert, wenn auch die durchschnittliche Schrumpfung entsprechend dem Ausmaß der eingesetzten Entspannung etwas gesenkt wird.

Dieses Resultat ist von großer Bedeutung, da die Schwankung im Garnschrumpfen bei schrumpfbaren Garnen weitgehend von der Schwankung im Schrumpfen der Materialfaser abhängt. Die Größe 6~ der Schrumpfung (copulation standard deviation) für eine Anzahl von schrumpfbaren Akrylfasern wird stark herabgesetzt, wenn im Anschluß an das zweite Verstrecken der Faserstrang einer schwachen Dampfentspannung von 2 - 6$ unterworfen wird. So beträgt z.B. der durchschnittliche Sehrumpfwert und der Wert <3~ in % bei einer schrumpfbaren Akrylstapelfaser nach dem zweiten Strecken um das 1 - 4-fache 25$ bezw. 5,1 %, wenn diese Entspannung nicht durchgeführt wird. Bei einer Dampfentspannung von k% betragen dagegen diese Werte 21$ bezw. 0,9%. Die gleichen Werte betragen beim zweiten Strecken um das 1,5-fache ohne Entspannung j50 bezw. 3»3 %» während bei einer Dampfentspannung von 6% die entsprechenden Werte 2k% bezw. 1,4# betragen. Bei all' diesen Versuchen enthielt der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Paserstrang 3*5 Gewichts-^ an "Innen-Öl".

Als Schmälzmittel lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kationische, anionische, nicht-ionische oder amphotere Schaumerzeuger verwenden, wie dies im einzelnen bereits eingangs ausgeführt wurde. Außerdem lässt sich eine Mischung von wenigstens zwei Schaumerzeugern aus irgendeiner dieser vier Gruppen verwenden. Oft wird auch eine Mischung aus wenigstens zwei verschiedenen Schaumerzeugerarten verwendet, wobei jedoch eine Kombination eines Schaumerzeugers aus der kationischen Gruppe mit einem Schaumerzeuger aus der anionischen oder der amphoteren Gruppe sowie eine Kombination eines anionischen Schaumerzeugers mit einem amphoteren Schaumerzeuger nicht zulässig ist.

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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren müssen wenigstens 1,5 Gewichts-Ji des Schaumerzeugers oder der Schaumerzeuger bezogen auf die Trockenfaser in die feuchte noch nicht molekular geordnete Paser absorbiert werden.

Vorzugsweise liegt der Absorptionsanteil zwischen 1,5 und 6 Gewichts-^, wenn auch genau genommen die chemische Zusammensetz ng, die molekulare Struktur und das Molekulargewicht des Schaumerzeugers diese Auswirkungen in gewissem Maße beeinflusst. Vorzugsweise wird ein Anteil von 2,5-4,5 Gewichts-^ erreicht.

Die Erfindung ist insbesondere zugeschnitten auf die Anwendung bei Verfahren zur Herstellung von'Akrylfasern, bei denen eine wässrige anorganische Salzlösung, welche Zinkchlorid oder ein Alkali oder alkalisches Erdmetallsalz der Thiozyansäure als Hauptkomponente enthält, als Lösungsmittel für das faserbildende Akrylnitril-Polymer oder das Mischpolymer verwendet wird. Vorzugsweise wird für das wässrige salzhaltige Lösungsmittel Zinkchlorid allein oder eine Mischung aus Zinkchlorid mit einem Chlorid eines Alkali oder eines alkalischen Erdmetalls verwendet, wobei der GesamtSalzgehalt vorzugsweise 55 - 65 Gewichts-^ beträgt.

Das bei der Erfindung verwendete Akrylnitril-Polymer ist Polyakrylnitril und irgendein Akrylnitril-Mischpolymer mit wenigstens 85 Gewichts-^ polymerisierten Akrylnitrils und bis zu 15 Gewichts-^ eines anderen Monomers oder anderer Monomere, welche mit Akrylnitril kopolymerisierbar sind, wie beispielsweise Methyl-Akrylat, Methyl-Methakrylat. Vinylacetat, Äkrylamid-Stylen-Sulfonat, Allylsulfonat, Methallylsulfonat, Akryl- oder Methakrylsäure, Itakonsäure, Vinylpyridine und Vinyl-Imidazole.

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Nachstehend soll die Erfindung und ihre Auswirkung anhand einiger Beispiele weiter erläutert werden.

Beispiel 1;

Eine Spinnlösung, bestehend aus 90 Teilen eines salzhaltigen Lösungsmittels mit 53 Gew.-^ Zinkchlorid, 4 Gew.-% Natriumchlorid und 43 Gew.-% Wasser und, 10 Teilen eines Akrylnitril-Kopolymers mit 92 Gew.-Jß Akrylnitril und 8 Gew.-^ Methyl-Akrylat wurde durch eine Spinndüse mit 6000 Löchern in ein Fällbad versponnen, welches eine wässerige Salzlösung enthielt, die durch Verdünnung des salzhaltigen Lösungsmittels auf eine 20#ige Konzentration erhalten wurde.

Das aus dem Fällbad $Μ$10(£ΚΧΧ]α5)Ε$ herausgezogene weiche Kabel (aquagel tow) wurde solange im Wasser gewaschen, bis es praktisch frei war von Zinkchlorid, wobei es in den Wasserbädern 2,5-mal verzogen wurde, um das Auswaschen zu erleichtern. Dieses ausgewaschene weiche Kabel wurde 15 see. in eine wässerige Emulsion von 40°C getaucht, welche pro Liter 30 g Diäthanelamin-Mono-Ester des Phospates der Laurylsäure enthielt, woraufhin es mit Druckrollen ausgedrückt und getrocknet wurde. Das getrocknete Kabel enthielt 1,5 Gew.-% an Schmälzmittel. Anschließend wurde es bei 150°C um das 5,2-fache getreckt und sofort danach um 30# in überhitztem Dampf von 200⁰C entspannt, dann abgekühlt und gekräuselt. Der Kabelstrang enthielt danach 0,2 Gew.-# "Oberflächen-Öl" und 1,3 Gew.-# "Innen-Öl".

Wirk- und Strickwaren aus diesem Material besaßen einen ausgezeichneten "Griff" und im Vergleich mit Wollwaren starke Elastizität. Selbst nach mehrmaligem Waschen und Trocknen

änderte sich ihr ausgezeichneter "Griff" kaum. Bei Akrylfasern, welche keinen merkbaren Gehalt an "innenöl" aufweisen, ließen ich derartige gute Resultate nicht feststellen.

Beispiel 2:

Zunächst wurde im Versuch A, das unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellte weiche Faserkabel in Wasser gewaschen, ausgedrückt und getrocknet, dann 20 see. in eine wässerige Emulsion von 45°C getaucht, welche pro Liter 30 g Polyoxyäthylen-Lauryl-Amin und 30 g Diäthylaminoäthyl-Stearyl-Amid enthielt. Anschließend wurde es nochmals ausgedrückt und getrocknet. Der trockene Paserstrang enthielt insgesamt 3*5 Gew.-% der obigen Schmälzmittelmischung. Er wurde dann bei 150⁰C um das 5-fache gestreckt, in überhitztem Dampf von 200⁰C entspannt und dann mit einer wässerigen Emulsion von Polyoxyäthylen-Alkylamin in Berührung gebracht, sodaß 0,1 Gew.-% an Alkylamin zusätzlich an der Paseroberfläche haften blieb. Die Gesamtmenge an "Oberflächenöl", bestehend aus Polylxyäthylen Alkylamin und Diäthylaminoäthyl-Ölsäureamid, betrug 0,35 Gew.-^ bezogen auf die aus den Pasern hergestellten Strickwaren, welche sehr wollartigen Griff hatten.

Im Versuch B wurde der unter den gleichen Bedingungen wie im Versuch A erhaltene weiche Faserstrang gewaschen und dann in heißem Wasser von 90 - 95°C um das 5-fache gestreckt, in kochendem Wasser entspannt, dann zwischen Druckwalzen ausgedrückt und anschließend 2 see. mit einer wässerigen Emulsion in Berührung gebracht, welche pro Liter 7 g Polyoxyäthylen-

·?·>. BADORIGfNAL

Alkylamin und 7 g Diäthylaminoäthyl-Ölsäure-Amid enthielt, und nochmals ausgedrückt. Dieser feuchte Paserstrang wurde dann unter sehr geringer Spannung begleitet von einer weiteren Entspannung getrocknet, heiß fixiert und einem zweiten Fetten oder Schmälzen mit Alkylamin unterworfen und schließlich getrocknet. Bei diesem Versuch wurde die Entspannung auf den gleichen Gesamtwert gebracht wie beim Versuch A, und auch das zweimalige Schmälzen in der Weise gesteuert, daß die Menge an "Oberflächenöl" abschließend nahe 0,35..Gew.-% lag. Die Paser ließ sich gut verspinnen, aber die daraus

waren

hergestellten Wirkwaren qualitativ schlechter als beim Versuch A.

Alsdann wurden 5 Musterstränge hergestellt, die verschiedene Mengen an Schmälzmittel enthielten, wobei die gleichen Versuchsbedingungen wie vordem eingehalten wurden, mit Ausnahme dessen, daß bei jedem Muster das erste Schmälzbad eine andere Schmälzmittel-Konzentration hatte. Aus diesen verschiedenen Pasersträngen wurden unter Beachtung der gleichen Arbeitsbedingungen fünf bauschige Pullover hergestellt, zu welchem Zweck die Garne nach dem Turbo-Verfahren hergestellt waren. Das Strickmuster wie die Garnzahl und der Schrumpfwert waren natürlich bei allen fünf Muster gleich. Diese Muster wurden sodann von 10 Prüfern, die in der Prüfung von Wirk- und Webwaren große Erfahrung besaßen, überprüft, wobei es vor allem auf die Feststellung des "Griffes" u.s.f., also der Trageeigenschaften ankam. Die Resultate dieser Prüfung zeigt nachstehende Tabelle J. Eine zusätzliche Versuchsprüfung zeigte, daß die Urteile "Hervorragend" und "Sehr gut" fast genau mit den Urteilen der Prüfer über gleichartige Pullover aus 100# Wolle übereinstimmten.

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Tabelle 3:

	1	2	3	4	5	-	1
Muster-No:							5
Ge samt-ölmenge	0,36	1	2	3,5	4,5
in der Paser						0
(in Gew.-^)					0
Beurteilung
(Anzahl d.Prüfer)	0	0	1	8
Hervorragend	0	0	3	2
Sehr gut	0	1	5	0
Gut	3	β	1	0
Mittel	7	3	0	0
Schlecht
Beispiel 3:

9 Teile eines Mischpolymerisates aus 92 Gew.-^ Akrylnitril und 8 Gew.-% Methyl Methakrylat wurden 91 Gewichtsteilen eines wässerigen salzhaltigen Lösungsmittels aus 42 Gew.-^ Zinkchlorid, 16 Gew.-# Kaliumchlorid und 42 Gew.-# Wasser gelöst.

1Oi.

922

Diese polymere Lösung wurde dann in ein Fällbad, bestehend aus einer 25j£-igen wässerigen Lösung des salzhaltigen Lösungsmittels durch Spinndüsen ausgesponnen. Der aus dem Fällbad herauskoiamende Faserstrang wurde gründlich im Gegenstrom mit Wasser ausgewaschen, alsdann ausgedrückt und in ein Schmälzbad eingetaucht, welches eine wässerige Emulsion mit 20 g/l Di-Lauryl-Phospat-Natriumsalz, 20 g/l Polyoxyäthylen-Stearinamid und 30 g/l Polyoxyäthylen-Polyoxypropylen-Blockpolymer enthielt.

Anschließend wurde der Faserstrang getrocknet, bei 150⁰C um das 5,5-fache warm verstreckt und sofort danach um 35# bezogen auf die Länge des gestreckten Stranges in überhitztem Dampf von 250⁰C wieder entspannt. Die fertige Faser enthielt in trockenem Zustande 4,5 Gew.-# an Schmälzmittel. Die aus diesen Fasern gewirkten und gewebten Waren besaßen gegenüber Wirk- und webwaren aus Akrylfasern ohne wahrnehmbaren Anteil an irgendeinem Schmälzmittel überragende Trage- und antistatische Eigenschaften.

Ansprüche;

1 L

Claims

.· η ■ Ί 669542 Ansprüche .

1. Verfahren zur Herstellung von Akrylfasern aus einer Spinnlösung, bestehend aus einem Akryl-Polymer mit wenigstens 85 Gewichtsprozent Polyakrylnitril und einem anorganischen wässerigen Salzlösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Akryl-Polymer zu einer Faser (aquagel tow) versponnen und solange gewaschen wird, bis das Salzlösungsmittel entfernt ist, daß die gewaschene Faser, deren Struktur im wesentlichen ungeordnet ist, mit einer wässerigen Emulsion eines Schmälzmittels mit einem oder mehreren Schaumerzeugern in Berührung gebracht wird, wobei die Faser wenigstens 1,5 Gewichtsprozent an Schmälzmittel bezogen auf das Trockengewicht der sich ergebenden Faser aufnimmt, und daß die mit dieser wässerigen Emulsion behandelte Faser getrocknet und in teilweise oder praktisch trockenem Zustande wann verstreckt und warm entspannt werden oder in verstrecktem Zustand warm fixiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wässerige anorganische Salzlösungsmittel aus einer wässerigen Lösung mit 55 - 65 Gewichts-# Zinkchlorid oder einer Salzmischung aus Zinkchlorid mit einem Alkali-Chlorid oder einem Alkalimetallchlorid besteht.

5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Schmälzmittel, welcher von der Spinnfaser aufgenommen wird, 1,5-6 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Trockenfaser beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser über das 4-fache bei einer Temperatur zwischen 100 und l8o°C verstreckt und anschließend in Luft oder Dampf von einer Temperatur von über 150⁰C entspannt wird.

1 C

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmälzmittel einen oder mehrere kationischen Schaumerzeuger aus der Gruppe Alkyl-Amin-Azetat, Alkyl-Pyridinchlorid, Alkyl-trimethyl-Chloramonium, N-Alkyl-N-Ä'thyl Morpholin Etho-sulfat, Diäthanolamin Alkyl-Ester oder seine Neutralisationsverbindung, bis N, N¹-Äthyl-Aminoäthyl-Alkylamid und Alkyl-Dimethyl-Benzyl-Ammoniumchlorid enthält, wobei das Alkyl-Radikal dieser Verbindungen 5-20 Kohlenstoffatome besitzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmälzmittel ein oder mehrere anionische Schaumerzeuger aus der Gruppe Natrium-alkylsulfat, Polyoxyäthylen-Aklkylsulfat, Alkylphosphat, Natrium-Dialkyl-Sulfosuccinat, Natrium-Alkyl-N-methyl-taurid und N-methylrGlyzin enthält, deren Alkyl-Radikal vorzugsweise 5-20 Kohlenstoffatome besitzt.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmälzmittel einen oder mehrere nicht ionische Schaumerzeuger aus der Gruppe Polyoxyäthylen-Alkylester, Polyoxyäthylen-Aklkylamin, Polyoxyäthylen-Alkylamid, Polyoxyäthylen-Alkylaminoamid-Sorbitan-Mono-Alkylat, Glyzerin-Monoalkylat und der Kondensationsverbindung von Polyoxyäthylen mit Polylxypropylen enthält, deren Alkyl-Radikal vorzugsweise 5-20 Kohlenstoffatome besitzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmälzmittel einen oder mehrere amphotere Schaumerzeuger aus der Gruppe N-Alkyl-N-Dimethyl-Betain und l-Hydroxyäthylen-2-Alkyl-2-Imidazolin enthält, deren Alkyl-Radikal vorzugsweise 5 - 20 Kohlenstoffatome besitzt.

101 /922

1689542

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmälzmittel eine Mischung aus wenigstens zwei Schaumerzeugern aus den in Anspruch 5 und 7 angegebenen Gruppen verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmälzmittel eine Mischung aus wenigstens zwei Schaumerzeugern aus den in Anspruch 6 und 7 angegebenen Gruppen verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmälzmittel eine Mischung aus wenigstens zwei Schaumerzeugern aus den in Anspruch 7 und 8 angegebenen Gruppen verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmälzmittel eine Mischung aus wenigstens zwei Schaumerzeugern aus den in Anspruch 5, 6 und 7 angegebenen Gruppen verwendet wird.

13· Verfahren zur Herstellung krumpfbarer Pasern, dadurch gekennzeichnet, daß die nach einem der Verfahren 1-12 hergestellte endlose Paser in praktisch trockenem Zustande warm verstreckt und alsdann um 2 - 6 # ihrer Länge entspannt wird.

Patentanwalt Dr. W. Andrejewski.

109 /1922