DE1213954B

DE1213954B - Verbundfasern oder -faeden aus Acrylnitril-polymerisaten

Info

Publication number: DE1213954B
Application number: DEP19615A
Authority: DE
Inventors: Alvin Leonard Breen; Robert Burns Taylor Jun; Lothar Helmut Belck; Karl Glenn Siedschlag Jun
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1954-02-26
Filing date: 1957-11-08
Publication date: 1966-04-07
Also published as: FR1205162A; US3038236A; FI35507A; DE1213954C2; IE23508L; IE23508B1; IL10853A; IT586979A; CA612603A; US2931091A; IT535256A; MX65223A; NL113165C; FR1124921A; GB805033A; AT227367B; NL109099C; BE562290A; NO109121L; CH388527A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MTTWl· PATENTAMT Int. Cl.:

DOIf

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 29 b - 3/65

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1213 954
P19615IV c/29 b
8. November 1957
7. April 1966

Es ist bekannt, Kräuselgarn aus Verbundfäden aus synthetischen Polymeren herzustellen, deren exzentrisch angeordnete Komponenten sich in ihrem Schrumpfungsvermögen unterscheiden. Durch eine Schrumpfungsbehandlung entsteht dann die Krauselung (USA.-Patentschrift 2443 711). Nachteilig ist dabei die geringe Kräuselbeständigkeit.

Aus der französischen Patentschrift 1124 921 ist es bekannt, die Kräuselbeständigkeit solcher Verbundfäden zu erhöhen, indem man den Faden vor der Schrumpfung längenstabilisiert. Dadurch kommt die Komponente hoher elastischer Erholung auf die Innenseite der Wendel, wird also zur lastaufnehmenden Komponente.

Diese letztgenannte Lösung ist zwar bereits infolge der erheblichen Erhöhung der Kräuselbeständigkeit sehr vorteilhaft, läßt aber noch Wünsche offen.

Erfindungsgegenstand sind Verbundfasern oder -fäden, bestehend aus mindestens zwei Komponenten aus synthetischen Acrylnitrilpolymerisaten von unterschiedlichem Schrumpfvermögen, die im Querschnitt gesehen exzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Fasern oder Fäden sind dadurch gekennzeichnet, daß eines der Polymeren ionisierbare Gruppen enthält, und zwar in einer um mindestens 30 Milliäquivalente je Kilogramm Polymeres größeren Menge als die anderen.

Bevorzugt sind Fasern oder Fäden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß diejenige Komponente, die die überschüssigen ionisierbaren Gruppen enthält, außerdem ein übliches nichtionogenes Modifizierungsmittel enthält, wie es zum Färben von Polyacrylnitril mit Dispersionsfarbstoffen verwendet wird.

Unter Acrylnitrilpolymerisaten sind Homopolymere des Acrylnitril und Mischpolymere mit einem Acrylnitrilgehalt von mehr als 85% zu verstehen.

Die Verbundfasern oder -fäden gemäß der Erfindung weisen eine reversible Kräuselung auf, worunter zu verstehen ist, daß bei der Einwirkung von Quellmitteln auf den zerdrückten und verdichteten Faden der ursprüngliche Kräuselzustand wiederhergestellt wird und auch nach erfolgtem Trocknen so bleibt.

Den Wert dieser Kräuselreversibilität zeigen die Fasern, besonders wenn sie in ein Gewebe eingearbeitet werden. Unter dem Einfluß eines Quellmittels, wie Wasser (und ebenso bei Entfernung desselben), winden sie sich im Gewebe oder drehen sich, aber nach Entfernen des Quellmittels, z. B. nach dem Trocknen, nehmen sie die Kräuselung wieder an, die sie ursprünglich hatten, Gewebe, welche die erfindungsgemäßen Fasern enthalten, erlangen durch die Verbundfasern oder -fäden aus Acrylnitrilpolymerisaten

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:
Alvin Leonard Breen, West Chester, Pa.;
Robert Burns Taylor jun., Wilmington, Del.;
Lothar Helmut Belck, Waynesboro, Va.;
Karl Glenn Siedschlag jun.,
Wilmington, Del. (V. St, A>)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9. November 1956
(621443),

vom 18. Februar 1957
(640 722, 640723)

QueHbehandlung eine größere Fülligkeit und behalten dieselbe bei oder erlangen sie sogar in verstärktem Maß, nachdem sie wiederholt solchen Behandlungen unterworfen sind. Aus diesen Fasern bestehende Gewebe können mit Vorteil auch einer physikalischen Bearbeitung unterworfen werden, um Fülligkeit in dem größtmöglichen Ausmaß zu entwickeln. Da die Schrumpfung bei der Endbehandlung gering ist, besitzen die Garne von Geweben, die solche Fäden enthalten, eine verhältnismäßig offene Struktur der Art, daß die Gewebe ungewöhnliche Elastizitätseigenschaften aufweisen. Die reversible Windungskräuselung bietet auch besondere Vorteile bei Geweben mit samtartiger Oberfläche, wie sie für Teppiche und Polsterbezüge verwendet werden, bei denen der im Einsatz erfolgenden Verdichtung der Fasern begegnet werden muß; wenn man die Fasern mit Wasser oder anderen Quellmitteln behandelt oder einfach -der Einwirkung feuchter Luft aussetzt, winden bzw. lösen sie sich aus dem verdichteten Zustand heraus, winden sich aber beim Trocknen erneut und

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kehren dabei in den hochgekräuselten und voluminö- Schrumpfung eine um zumindest 0,4%, vorzugsweise sen Zustand zurück, in dem sie sich vor der Verdich- zumindest 0,6%, größere reversible Längenänderung rung befanden. als die andere Komponente ergeben.

Daß ein Unterschied in dem Gehalt an ionisier- Zur Ermittlung der Kräuselreversibilität wird aus

baren Gruppen der Komponenten die in dem ur- 5 den versteckten, nicht entspannten Fäden bzw. dem sprünglichen Zustand vorhandene Kräuselung eines Fadenbündel ein einzelner Faden genommen. Ein durch längeren Einsatz zusammengedrückten Ver- 7,6 cm langes Stück des Fadens wird bei einem bundfadens wiederherstellt, war nicht zu erwarten. 30%igen Durchhang zwischen seinen Enden mit den Denn eine Quellung führt zu einer Vergrößerung des gegenüberliegenden Seiten eines rechteckigen Kupfer-Abstandes der Hauptvalenzketten voneinander, nicht io drahtrahmens verbunden. Rahmen und Faden werdes Abstandes der Atome innerhalb der Kette, so daß den dann 15 Minuten abgekocht, um die Kräuselung eine Längenänderung überhaupt nicht zu erwarten zu entwickeln. Der gekräuselte Faden wird dann in war. Noch ferner lag es, daß der Unterschied von nur einen Spezialbetrachtungshalter eingebracht, indem 30 Milliäquivalenten ionisierbarer Gruppen je Kilo- man seine Enden mittels Band oder Klebstoff so gramm Polymeres in den beiden Komponenten eine 15 befestigt, daß der Durchhang etwa 10% und die solch starke unterschiedliche Längsquellung ergibt, Fadenlänge zwischen den festgelegten Enden etwa daß dieser Unterschied als Triebkraft zur Wieder- 6,4 cm beträgt. Faden und Betrachtungshalter werden herstellung der ursprünglichen Kräuselung wirkt. dann vertikal in einem verstöpselten Prüfrohr ange-

Zur Ermittlung der reversiblen Längenänderung ordnet, das ein Entwässerungsmittel enthält. Das werden Strähnen der versteckten, nicht entspannten ao Rohr wird in senkrechter Lage über Nacht (18 bis Fäden 15 Minuten in Wasser gekocht. Dann werden 24 Stunden) auf 70° C gehalten. Nach dieser Kondi-Strähnen von einem Gesamttiter von etwa 300 den tionierung, bei welcher die Trocknung des Fadens und einer Länge von 15 cm in einer mit Gummi- erfolgt, bringt man das Rohr auf Raumtemperatur backen versehenen Klemme eingeklemmt, senkrecht (etwa 25° C). Man läßt 30 Minuten lang abkühlen von dieser herabhängen gelassen und mit einer 1,2-g- 25 und zählt dann die Gesamtzahl an Kräuselungen, die Klemme belastet. Die Probe wird in senkrechter Lage sich im Faden zwischen den festgelegten Enden befinin einem verstöpselten Glasrohr angeordnet, das am den, wobei alle Umkehrstellen der Kräuselung außer Boden ein Entwässerungsmittel enthält. Das Rohr acht gelassen werden. Dann wird das Entwässerungswird in senkrechter Lage über Nacht (18 bis 24 Stun- mittel aus dem Glasrohr entfernt, das Rohr mit den) auf 70° C gehalten. Nach dieser 70° C-Kondi- 30 Wasser gefüllt und in vertikaler Lage 6 Stunden auf tionierung, bei welcher die Probe trocknet, wird die 70° C gehalten. Hierauf zählt man wie oben die Zahl Trockenlänge bei 70° C, d. h. der Abstand zwischen der in dem nassen Faden befindlichen Kräuselungen, den beiden Klemmen, mit einem Kathetometer ge- Dieser Prüfzyklus wird in der zur Erzielung repromessen. Hierauf entfernt man das Entwässerungs- duzierbarer Ergebnisse erforderlichen Weise wiedermittel aus dem Rohr, füllt dasselbe mit Wasser und 35 holt. Die Kräuselreversiblität unter Gleichgewichtshält es in senkrechter Lage 6 Stunden auf 70° C. Die bedingungen bzw. Veränderung in der Zahl der Länge der nassen Probe wird bei 70° C bestimmt. Die Kräuselungen je Zentimeter gekräuselte Fadenlänge Zyklen werden in der zur Erzielung reproduzierbarer zwischen 25° C im trocknen .und 70° C im nassen Ergebnisse erforderlichen Weise wiederholt. Zustand, ausgedrückt als AK/cm, wird nach der fol-

Eine Komponente des gekräuselten Fadens soll, 40 genden Gleichung erhalten, in welcher das Vorzeidamit eine Kräuselreversibilität entwickelt wird, nach chen des AK/cm nicht berücksichtigt ist:

■ _ Zahl der Kräuselungen (bei 25° C/trocken) — Zahl der Kräuselungen (bei 70 °C/naß)

δ λ./ cm — ■ ^

Gekräuselte Gesamtlänge des Fadens (bei 25° C/trocken)

Beim Verspinnen werden die Polymeren einer be- Unterbrechung der Polymerisation an dem gewünsch-

sonders geformten Düse zugeführt. Die Düse ist so ten Punkt dient. Die Monomeren werden dem Reak-

ausgebildet, daß die Komponenten gesondert aus- 50 tionsgefäß mit relativen Geschwindigkeiten von

gepreßt werden, die eine Komponente sich aber 93, 63, 6,00 bzw. 0,37 % zugeführt. Das Polymere hat

exzentrisch über die andere Komponente legt. Solche eine grundmolare Viskosität von 1,5 und enthält auf

Düsen sind üblich. 1 kg (trocken) 54 Milliäquivalente Säuregruppen. Es

Die Verbundfäden werden, soweit durchführbar, enthält 6 % Methylacrylat.

versteckt und dann (um die Kräuselung zu entwik- 55 Ein Mischpolymeres (b) wird in entsprechender

kehl) in im wesentüchen spannungsfreien Zustand Weise aus Acrylnitril und Natriumstyrolsulfonat bei

einer Schrumpfungsbehandlung unterworfen. relativen Beschickungsgeschwindigkeiten der Monomeren von 97,0 bzw. 3,0 hergestellt. Das Polymere

_ . . besitzt eine grundmolare Viskosität von 1,5 und ent-

üeispiel 1 _{6o hält au£ lkg} ^^^ ₂04 Milliäquivalente Säure-

a) Hier nicht geschützte Herstellung gruppen.

der Ausgangsstoffe Ein Mischpolymeres (c) wird in entsprechender

Weise durch stetige Polymerisation einer Monomeren-

Ein Mischpolymeres (a) wird aus Acrylnitril, beschickung hergestellt, die aus 94% Acrylnitril und Methylacrylat und Natriumstyrolsulfonat durch 65 6% Methylacrylat besteht. Das Polymere hat eine stetige Polymerisation in Wasser mit einem K₂S₂O₈- grundmolare Viskosität von 2,1 und enthält auf Katalysator, Natrium-meta-bisulfit als Aktivator und 1 kg (trocken) 26 Milliäquivalente Säuregruppen, die mit Na₂CO₃ hergestellt, welch letztgenanntes zur: in Form von Säureendgruppen des bei der Polymeri-

sation verwendeten Natrium-meta-bisulfit-Aktivators und K₂S₂O₈ vorliegen dürften. Das Polymere enthält ^O'VoMethylacrylat.

b) Herstellen eines erfindungsgemäßen Verbundfadens

Eine 25°/oige Lösung des Mischpolymeren (a) in Dimethylformamid und eine 25°/oige Lösung des Mischpolymeren (b) in Dimethylformamid werden gleichzeitig bei gleichen Zuführungsgeschwindigkeiten xo als die beiden Komponenten eines Verbundfadens Seite an Seite versponnen, wobei man mit einer entsprechenden Spinndüse, die achtzehn Düsenöffnungen von 0,152 mm Durchmesser besitzt, so arbeitet, daß für jeden Faden jede Komponente in gleicher Raummenge ausgepreßt wird. Die Lösungen werden bei 125° C in ein Inertgas von 180° C ausgepreßt und nach Aufbringung einer Spinnausrüstung mit einer Geschwindigkeit von 183 m/Min, aufgewickelt. Die gesponnenen Fäden werden in Wasser von 95° C um 300% (also vierfach, d.h. um das Vierfache ihrer Länge vor der Verstreckung) verstreckt und getrocknet. Die Kräuselreversibilität beträgt 1,77.

Einkomponentige Fäden aus den Polymeren der beiden Komponenten, die in der gleichen Weise erspönnen und gestreckt werden, ergeben nach Schrumpfung und Einwirkung von Wasser bei 25° C reversible Längenänderungen von 3,67 bzw. 6,51 %.

30 Beispiel 2

Aus 22%igen Lösungen von Polyacrylnitril (Homopolymeres), dessen grundmolare Viskosität 2,0 beträgt und das 26 Milliäquivalente Säuregruppen je Kilogramm enthält, und des Mischpolymeren (c) gemäß Beispiel 1 in Dimethylformamid werden Verbundfäden ersponnen. Man verwendet eine entsprechende Spinndüse, die hundertvierzig Düsenöffnungen von 0,119 mm Durchmesser aufweist. Das gesponnene Fadenbündel wird in Dampf um 300% (d. h. auf das Vierfache seiner ursprünglichen Länge vor der Verstreckung) verstreckt. Einkomponentige Fäden aus den Polymeren der Komponenten, die in der gleichen Weise ersponnen und verstreckt sind, ergeben reversible Längenänderungen von 1,0 bzw. 1,3%. Die Kräuselreversibilität beträgt 0,16.

Beispiel 3

Ein Mischpolymeres von einer grundmolaren Viskosität von 2,0, das Acrylnitril und Vinylacetat im Gewichtsverhältnis von 95:5 enthält, wird mit einem Mischpolymeren von einer grundmolaren Viskosität von 2,0, das Acrylnitril und 2-Methyl-5-vinyl-pyridin im Gewichtsverhältnis von 50:50 enthält, im Verhältnis von 90:10 Teilen miteinander vermischt. Die Endzusammensetzung dieses Gemisches beträgt also 90,5 Teile Acrylnitril, 4,5 Teile Vinylacetat und 5,0 Teile 2-Methyl-5-vinyl-pyridin; das Gemisch enthält auf 1 kg (trocken) 380 Milliäquivalente basischer Gruppen. Man verspinnt eine 22%ige Lösung dieses Polymeren und eine Lösung von Polyacrylnitril, das auf 1 kg 26 Milliäquivalente saurer Gruppen enthält und eine grundmolare Viskosität von 2,0 aufweist, in Dimethylformamid trocken und verstreckt den Verbundfaden in Wasser von 95° C auf das Vierfache. Durch Kochen des Fadenmaterials in spannungsfreiem Zustand erhält man ein ganz ausgezeichnet gekräuseltes Produkt, das 7,9 Kräuselungen je Zentimeter (gestreckt) aufweist. Die Kräuselreversiblität beträgt 4,0.

Claims

Patentansprüche:

1. Verbundfasern oder -fäden, bestehend aus mindestens zwei Komponenten aus synthetischen Acrylnitrilpolymerisaten von unterschiedlichem Schrumpfvermögen, die im Querschnitt gesehen exzentrisch zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Polymeren ionisierbare Gruppen enthält, und zwar in einer um mindestens 30 Milliäquivalente je Kilogramm Polymeres größeren Menge als die anderen.

2. Fasern oder Fäden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Komponente, die die überschüssigen ionisierbaren Gruppen enthält, außerdem ein übliches nichtionogenes Modifizierungsmittel enthält, wie es zum Färben von Polyacrylnitril mit Dispersionsfarbstoffen verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 744111;
USA.-Patentschriften Nr. 2 443 711, 2 428 046,
2 517694.