DE908661C

DE908661C - Verfahren zur Herstellung wollartiger, kuenstlicher Faeden aus Polymerisationsprodukten

Info

Publication number: DE908661C
Application number: DER2074D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Franz Hoelkeskamp
Original assignee: Roehm and Haas GmbH
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1941-08-28
Filing date: 1941-08-28
Publication date: 1954-04-08
Also published as: CH234763A; FR885500A

Description

(WiGBI. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 8. APRIL 1954

R 20/4 IVc/2p b.

(Ges. v. 15. 7. 51)

Beim Verspinnen von Lösungen und Schmelzen von Kunststoffen nach dem Naß-, Schmelz- oder Verdunstungsspinnverfahren werden, einerlei, ob man mit oder ohne Verzwirnung oder Verstreckung arbeitet, in der Regel glatt liegende ungekräuselte Fäden erhalten, die typischen Kunstseidencharakter besitzen. Derartige ungekräuselte, glatt liegende Fäden lassen wollähnliche Eigenschaften ganz vermissen. Für manche Bekleidungszwecke ist die wollähnliche Struktur aber besonders notwendig. Es wurden daher bereits zahlreiche Verfahren entwickelt, um durch nachträgliche Kräuselung der Fäden die gewünschte Wollähnlichkeit zu erzeugen, z. B-. durch chemische oder mechanische Behandlung. Die bisher bekannten Behandlungsverfahren sind aber mehr oder weniger umständlich in der Durchführung, oder sie bringen nicht eine wirkliche Annäherung an die natürliche Wolle.

Es wurde nun gefunden, daß man auf einfache Weise gut gekräuselte Fäden aus Kunststoffen nach folgendem Verfahren erhalten kann: Zunächst wird die Lösung eines vollsynthetischen organischen Kunststoffes, wie Polymethacrylsauremethylester oder dessen Mischpolymerisate, nach dem Naßspinnverfahren versponnen. Die entstandenen Fäden, die noch Wasser und Lösungsmittel enthalten können, werden durch Einwirkung mäßiger Wärme in den hochelastischen Zustand übergeführt. Dabei werden sie um mehr als 50%, vorzugsweise um mehr als 150%, verstreckt, gezwirnt und in Wickelform gebracht. Nach Fertigstellung des Wickels wird dieser sogleich ohne Spannung zu einem Strang abgespult,

und dieser Strang wird ohne äußere Spannung etwa Va bis ι Stunde ausgehängt.

Als Stoffe zur Durchführung dieses Verfahrens eignen sich Kunststoffe der verschiedensten Art. Insbesondere kann man mit Vorteil verwenden: bei Raumtemperatur harte Polymerisate oder Mischpolymerisate von Äthylenderivaten, z.B. aus Styrol, Acrylaten, Methacrylaten, Vinylchlorid, Vinylcarbazol, Vinylacetat, sowie lineare Polykondensationsprodukte, z. B. solche aus Diaminen und Dicarbonsäuren, Aminocarbonsäuren, wie die Superpolyamide. Zusatzstoffe, wie Weichmacher, Farbstoffe usw., können mitverwendet werden.

Erfindungsgemäß werden die·? nach dem Naßspinnverfahren gewonnenen Fäden verarbeitet, es kann auch vorteilhaft unmittelbar im Anschluß an das jeweilige Spinnverfahren den Fäden der wollähnliche Charakter verliehen werden. Die Fäden können hierbei in der üblichen Weise vorgestreckt werden.

Bei Durchführung der für die Entstehung des gekräuselten Zustandes verantwortlichen Streckung befinden sich die Fäden erfindungsgemäß in hochelastischem, d. h. kautschukähnlichem Zustand. Durch Erwärmen lassen sich solche Fäden hochelastisch verstrecken, die aus an sich thermoplastischem Material bestehen. Durch diese Eigenschaft wird die Wirkung der Lösungsmittel usw. unterstützt. Liegen lösungsmittelfreie thermoplastische Fäden vor, dann genügt Erwärmen allein, um den verformbaren Zustand herbeizuführen. Die erwähnten Maßnahmen zur Erweichung der Stoffe bzw. deren Anwendung auf die einzelnen Stoffe sind für die Zwecke der Erfindung einander weitgehend gleichwertig.

Die Hauptverstreckung kann vorgenommen werden z. B. durch rasch laufende Abzugswalzen, Verstreckungskegel usw. Die gegebenenfalls erforderliche Erwärmung kann durch heiße Gase oder Dämpfe, heiße Bäder usw. bewirkt werden. Die Verstreckung ist zweckmäßig in einem Nachbad vorzunehmen.

Die zu verstreckenden Fäden sollen nach der Wärmebehandlung so· beschaffen sein, daß sie sich unter Überwindung eines gewissen Widerstandes noch gut, mindestens um 50%, verstrecken lassen. Vorteilhaft ist eine Verstreckung um die mehrfache ursprüngliche Länge des Fadens. Diese Beschaffenheit wird je nach dem Ausgangsstoff und dessen Zusammensetzung durch verschiedene Arbseitsbedingungen, Temperaturen oder Konzentration beeinflußt.

Für die Durchführung des Verfahrens ist von entscheidender Bedeutung, daß alle auf die Ver-Streckung folgenden Maßnahmen mit möglichster Beschleunigung durchgeführt werden, damit die den gestreckten Fäden innewohnende latente Energie voll für den Kräuselvorgang ausgenutzt werden kann. Die verstreckten Fäden müssen erfindungsgemäß unmittelbar nach der Streckung in den nicht hochelastischen Zustand wieder zurückgeführt werden. Dies geschieht zweckmäßig in der Weise, daß man die Fäden auf mindestens Raumtemperatur abkühlt bzw, ihnen die Lösungs- und ' Quellmittel entzieht. Man muß sie dann in losem Zustand sich selbst überlassen, wobei darauf zu achten ist, daß die einzelnen Fäden nicht miteinander verkleben. Man kann die zuvor aufgespulten Fäden in die Form von lockeren Strängen bringen, die schließlich in losem Zustand aufgehängt werden. Der beste Kräuselungserfolg tritt dann ein, wenn man darauf achtet, daß die Kräuselungstemperatur unterhalb der zur Überführung der Kunststoffe oder der Lösungen in den Zustand der Hochelastizität erforderlichen Temperatur liegt.

Besondere Wirkungen erzielt man erfindungsgemäß, wenn man die gestreckten Fäden zunächst in an sich bekannter Weise verzwirnt und das Verz\virnungsprodukt lose aufhängt.

Wenn die Fäden aufgespult werden, ist es erforderlich, die Zeit des Verweilens auf der Spule möglichst abzukürzen, da beim längeren Verweilen das Kräuselungsvermögen mehr oder weniger verlorengeht.

Sind in den verstreckten Fäden noch Lösungsmittel vorhanden, dann verdunsten diese noch während der Verhäiigung.

Die nach dieser Erfindung erhaltenen Fäden zeigen gegenüber glatten oder nur durch Nachbehandlung schwach gekräuselten Kunstfäden ein stark erhöhtes Wärmespeicherungsvermögen.

Diese Fäden ähneln in ihrer äußeren Erscheinungsform weitgehend der natürlichen AVoile, sind jedoch in ihren inneren stofflichen Eigenschaften, je nach dem verwendeten Rohmaterial, weitgehend den verschiedenen Anwendungszwecken anpaßbar, z. B. lassen sich durch Anwendung von Methacrylaten als Rohstoff wollähnliche Fäden erzeugen, die im Gegensatz zur natürlichen Wolle vollkommen alkali- und säurefest sind.

Es wurde schon vorgeschlagen, durch Anwendung von Wärme und Druck eine durch mechanische Maßnahmen erreichte Kräuselung zu fixieren. In dem Erfindungsfall tritt diese Kräuselung jedoch spontan ohne Anwendung mechanischer Mittel ein.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß man hierdurch erstmalig zu endlosen, wollähnlichen Fäden gelangen kann. Man ist erfindungsgemäß aber nicht darauf angewiesen, endlos zu no arbeiten. Man kann auch Stapelfasern erzeugen, indem man auf beliebigen Stufen nach Durchführung der Nachverstreckung die gebildeten Fäden oder Faserbündel in Stapel gewünschter Länge zerschneidet, die dann nach erfolgter Verwollung zu wollähnlichen Fäden weiterversponnen werden können.

Beispiel 1

Eine I4%ige acetonische Lösung von PoIymethacrylsäuremethylester, dessen io%ige Lösung in Aceton eine relative Viskosität von etwa 50 besitzt, wird mit einem Weichmachungsmittel, z. B. Äthylacetanilid, im Verhältnis Kunstharz zu Weichmachungsmittel wie 100 :25 vermischt.

Sodann wird durch Rühren homogen gemachte Spinnmasse durch eine Spinnbrause vom Lochdurchmesser o,i mm in einem mit 45⁰ warmem Wasser gespeisten Fällgefäß von unten nach oben hineingespritzt. Die durch das Fällgefäß hindurchlaufende Wassermenge beträgt 700 ecm je Minute. Das so gebildete Fadenbündel überführt man nun mit Hilfe einer Umlenkvorrichtung in ein frisches, 50⁰ warmes Bad und unterzieht es dort mechanisch einer Nachstreckung um etwa 170°/». Im fortlaufenden Arbeitsgang wird unmittelbar anschließend der Faden auf einer Ringzwirnmaschine mit 200 Drehungen je Meter gezwirnt. Sofort, nachdem die Zwirnspulen vollgelaufen sind, weift man sie ohne Spannung ab und hängt die Stränge bei Zimmertemperatur auf Stöcken lose, also ohne äußere Spannung, aus. Nach etwa V2 bis 1 Stunde tritt die Verwollung ein.

Beispiel 2
^l

Eine Lösung wie Beispiel 1 wird mit einem Weichmachungsmittel, z. B. Äthylacetanilid, im Verhältnis Kunstharz zu Weichmachungsmittel wie 100 : 18 vermischt. Sodann wird die durch Rühren homogen gemachte Spinnmasse durch eine Spinnbrause vom Lochdurchmesser 0,1 mm in einem mit 45⁰ warmem Wasser gespeisten FäMgefäß von unten nach oben hineingespritzt. Die durch das Fällgefäß hindurchlaufende Wassermenge beträgt 800 ecm je Minute. Das so gebildete Faserbündel überführt man nun mit Hilfe einer Umlenkvorrichtung in ein frisches, 50⁰ warmes Bad und unterzieht es dort mechanisch einer Nachstreckung um 125, 144 oder 170%. Die Weiterverarbeitung erfolgt wie bei Beispiel 1. Die so erhaltenen verwollten Fäden werden nun locker ohne äußere Spannung im Trockenschrank auf 8o° Va Stunde erwärmt, hierbei nimmt die Verwollung der Fäden zu, und zwar in Abhängigkeit der vorher beim Spinnen erteilten Nachstreckung.

Beispiel 3

Eine 20°/oige acetonische Lösung von PoIymethaerylsäuremethylester, dessen io'/oige Lösung in Aceton eine relative Viskosität von etwa 5 besitzt, wird mit einem Weichmachungsmittel wie 100 : 5 vermischt. Sodann wird die durch Rühren homogen gemachte Spinnmasse durch eine Spinnbrause vom Lochdurchmesser 0,1 mm in einem mit 45'⁰' warmem Wasser gespeisten Fällgefäß von unten nach oben hineingespritzt. Die durch das Fällgefäß hindurchlaufende Wassermenge beträgt 450 ecm je Minute. Das so gebildete Fadenbündel überführt man nun mit Hilfe einer Umlenkvorrichtung in ein frisches, 50⁰ warmes Bad und unterzieht es dort mechanisch einer Nachstreckung um etwa 170%.

Die weitere Verarbeitung erfolgt wie bei Beispiel 1.

B e i s ρ i e 1 4

Eine i5%ige acetonische Lösung von PoIymethacrylsäuremethyester, dessen io°/oige Lösung in Aceton eine relative Viskosität von etwa 25 besitzt, ohne Weichmachungszusatz, wird durch eine Spinnbrause vom Lochdurchmesser 0,1 mm in einem mit 45 ° warmem Wasser gespeisten Fällgefäß von unten nach oben hineingespritzt. Die durch das Fällgefäß hindurchlaufende Wassermenge beträgt 400 ecm je Minute. Das so gebildete Fadenbündel überführt man nun mit Hilfe einer Umlenkvorrichtung durch ein auf etwa 130⁰ temperiertes Heizrohr und unterzieht es in dTesem mechanisch einer Nachstreckung um etwa 138%. Die Weiterverarbeitung erfolgt wie bei Beispiel 1.

Beispiel 5

Man verspinnt eine 35°/oige Lösung von Polystyrol in Benzol unter Benutzung der bekannten Spinnvorrichtungen durch eine Spinnbrause von 0,1 mm Lochdurchmesser in ein Spinnbad, das aus Methanol als Fällflüssigkeit besteht. Das so koagulierte Fadenbündel bringt man nun über zweckmäßig angeordnete Fadenführer oder Rollen in ein auf 150⁰ erwärmtes Heizrohr und unterzieht es dort in plastischem Zustand einer Nachstreckung um 150%. Unmittelbar anschließend wird der so gestreckte Faden fortlaufend mit 175 Touren gedreht. Weitere Verarbeitung wie zuvor.

Beispiel 6

Eine 2O%ige Lösung eines Mischpolymerisates aus Vinylchlorid und Vinylacetat im Verhältnis 85 : 15 in Aceton wird in Wasser als Fällflüssigkeit durch eine Spinnbrause mit einem Lochdurchmesser von 0,08 mm gesponnen. Das ent- ' stehende koagulierte Fadenbündel unterzieht man wie in Beispiel 3 nach Verlassen der Spinnvorrichtung in einem frischen, auf 90⁰ erwärmten Wasserbad einer Nachstreckung von 145% und zwirnt unmittelbar anschließend.

Weitere Verarbeitung wie zuvor.

Beispiel 7

Eine 32%ige Lösung in Aceton eines Mischpolymerisates, bestehend aus 65 Teilen Methacrylsäuremethylester und 35 Teilen Vinylacetat, dessen relative Viskosität in io%iger Acetonlösung etwa 1,5 beträgt, wird gemäß Beispiel 1 versponnen und weiterverarbeitet.

Claims

"5 Patentansprüche:

i. Verfahren zur Herstellung künstlicher, wollähnlicher Fäden aus Polymerisationsprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung eines vollsynthetischen organischen Kunststoffes, wie Polymethacrylsäureester oder ihrer Mischpolymerisate, nach dem Naßspinnverfahren verspinnt, die entstandenen, gegebenenfalls Lösungsmittel und Wasser enthaltenden Fäden durch Einwirkung mäßiger Wärme in den hochelastischen Zustand über-

führt und sie dabei um mehr als 50 °/o, vorzugsweise über 150%, verstreckt, darauf zwirnt und in Wickelform bringt, nach Fertigstellung des Wickels diesen dann sogleich ohne Spannung zu einem Strang abspult und den Strang ohne äußere Spannung etwa ¹Za bis 1 Stunde aushängt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung in den hochelastischen 'Zustand mit Hilfe von warmen wäßrigen Flüssigkeiten, z. B. Wasser, von etwa 50⁰ erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnlösung ein Weichmachungsmittel, wie Äthylacetanilid, zugesetzt wird.

Angezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 373 406;
schweizerische Patentschrift Nr. 213 409; deutsche Patentschriften Nr. 653250, 666264, 930, 609 802, 681 317, 345 630, 333 174, 876, 654 800, 641 028, 633 376, 661 538, 284.

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