DE2132030A1

DE2132030A1 - Verfahren zur Behandlung eines Kabels

Info

Publication number: DE2132030A1
Application number: DE19712132030
Authority: DE
Inventors: Taylor Jun Ernest Austin; Ala Decatur; Bittle David Franklin; Mcpeters Arnold Lawrence
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-06-28
Publication date: 1972-01-13
Also published as: CA954256A; IL37170A; JPS5633512B1; GB1334265A; IL37170A0

Description

Anwalt aalet e 21 179
3e/H

Monsanto Company St. Louis USA

"Verfahren zur Behandlung eines Kabels"

JEs sind viele verschiedene Arten von synthetischen Fäden bekannt. Diese Fäden werden in der Weise hergestellt, daß man eine Spinnlösung durch eine Spinndüse unter Bildung eines Kabels von üäaen drückt. Das Kabel wird dann gewaschen und verstreckt und oftmals in einem kontinuierlichen Arbeitsverfahren gefärbt.

C-14-53-0014/15/16

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ORIGINAL

Das Waschen kann den Zweck haben ein Spimniösungsmittel oder überschüssige Farbe nach der Färbung zu entfernen, oder es kann anderen Zwecken dienen. Herkömmlicherweise wird das Kabel dadurch gewaschen, daß man es durch einen Sprühregen oder ein Bad leitet, oder es durch einegeneigte Kaskade in Gegenrichtung zu der Wasserströmung der Kaskade laufen IaBt₀ Alle diese Maßnahmen sindso"unwirksam, sodaß man'das Kabel durch eine Waschzone mit sehr geringer Geschwindigkeit laufen lassen muß, oder, dass die Wasohzone auf eine beträchtliche Länge entlang der Kabelbearbeitungsstraße ausgedehnt werden muß. Die erstere Möglichkeit senkt die Produktionsgeschwindigkeit, während die Letztere übermäßig Raum beansprucht, der besser für andere Zweckeverwendet werden kann.

Die Färbung von naßgesponnenen Fäden in der Gelform während der Faserbildung scheidet verschiedene Verfahrensstufen aus, die notwendig sind, wenn die Faeer zuerst hergestellt und dann nachfolgend au3 dem Vorrat gefärbt wird. Die Beseitigung dieser Stufen verringert die Kosten der gefärbten Faser, scäaß di© ffägbung_ ^_S£iSB§lläSS- ^sineri beträchtlichen wirtschaftlichen Vorteil "bietet* Jedoch waren die Verfahren naeii öem Stand der !Peohnik zuv lEontinuierliehezi Färbung eines friseisgesponneaen Kabele aus Fäden wie itcrylnitril bisher 2100h nicht vollständig zufriedenstellend. Einige der Probleme die in dieser Hinsicht auftreten, sind eine nichtausreichenie Farbaufnahme in dem begrenzten Rausi und der

,09883,1609

begrenzten Kontaktzeit, die praktisch bei einer Spinnstraese vorliegen, geringe Farbeinheitlichkeit bei den tausenden von Faden in einem technischen Kabel und übermäßige Farbverluste und Kosten und Schwierigkeiten eine kontinuierlich arbeitende Färbestufe in die Spinnstraße einzufügen«

Um beim Verstrecken beste Ergebnisse zu erreichen werden die Fäden des Kabels gewöhnlich in irgendeiner Weise erhitzt und solange sie heiß sind verstreckt. Das Erhitzen des Kabels wird gewöhnlich dadurch erreicht, daß man das Kabel über erhitzte Walzen oder durch eine Dampfkammer leitet_f oder es geschieht dies mittels anderer bekannter Verfahren. Der Nachteil der meisten bekannten Verfahren zum Erhitzen und Verstrecken von Kabel besteht darin, daß die Durchführung der Erhitzung nicht ausreichend ist. Entweder muß das Kabel eine lange Verweilzeit in der Behändlungsζone haben,oder es müssen übermäßige Temperaturen verwendet werden, um die Temperatur der Fäden so zu erhöhen, daß sie verstreckt werden können. Weiterhin ist es bei einem herkömmlichen Verstreckungsverfahren sehr schwierig die inneren Fäden des Kabels auf die gleiche Temperatur wie die äußeren Fäden zu erhitzen. Wenn man diese Schwierigkeiten in Betracnt zieht, so ist es einer der Gegenstände dieser Erfindung, ein neuartiges und verbessertes Verfahren zum 'Waschen, r<j.rb^n und Verstrecken eines Kabels von Fäden zur Ve ri ^ gun.*: zu stellen»

10968 3/16Q9 .

¹^* 4¹ *■"

BAO ORIGINAL

Weitere Gegenstände dieser Erfindung sind:

- ein Verfahren zum Waschen eines Kabels von Fäden in einer solchen Weise, daß überschüßige Farbe oder Lösungsmittel schnell und wirksam von dem Kabel entfernt werden_f

- ein Verfahren zum Waschen eines Kabels aus kontinuierlichen Fäden in einer solchen Weise, daß die Fäden vollständig innerhalb einer sehr kurzen Kontaktzeit gewaschen werden,

- ein Verfahren zur Aufbringung einer Farbflotte auf ein Kabel von frischgesponnenen Fäden in einer solchen Weise, daß die Farbaufnahme und die Farbeinheitlichkeit gut, die Farbverluste gering sind und die Fäden auf den gewünschten Farbton in einer sehr kurzen Kontaktzeit gefärbt werden

- ein Verfahren zum Verstrecken eines Kabels von kontinuierlichen Fäden in der Weise, daß alle Fäden bei im wesentlichen der gleichen Temperatur verstreckt werden.

Die Gegenstände dieser Erfindung werden dadurch erreicht, daß man das zur Bearbeitung vorgesehene Kabel durch eine räumlich beschränkte Zone leitet und eine erhitzte Flüssigkeit quer durch das Kabel in einer Geschwindigkeit über einen vorbestimmten kritischen Wert mit Druck leitet, wobei die Flüssigkeit bei einer Temperatur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird. Die Geschwindigkeit bei der die erhitzte Flüssigkeit durch das Kabel geleitet wird, muß wenigstens so groß sein wie

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i,ooot \[ψ~ -JL

worin χ die Fließgeschwindigkeit der erhitzten Flüssigkeit in Gallonen pro Minute, (3,785 l/Min.), t die Stärke des ..Stroms der erhitzten Flüssigkeit, w die V/eite der beschränkten Zone, h die Höhe der beschränkten. Zone, N die Anzahl der Fäden in dem Kabel, JU die Viskosität der erhitzten Flüssigkeit in lbs/ft-sec ( 14,88 g/cm β ) und ρ "' die Dichte der erhitzten Flüssigkeit in lbs/ft³ (0,01602 g/ ccr) ist· · ·

Weitere Gegenstände der Erfindung Werden außer der nachfolgenden Beschreibung durch die beigeheftete Zeichnung er-

läutert, worin

Figur 1 ein schematischer Querschnitt einer Vorrichtung ist die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene- geeignet ist,

Figur 2 die Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie 2-2 von Figur 1 ist, wobei sie die Querschnittflächt der beschränkten Zone in der Vorrichtung zeigt, durch die das Kabel geleitet wird, uad ■ .

Figur 3 eine achematische Darstellung eines Bottichs oder' Tropfgefäßes zeigt, das mit der Vorrichtung von Figur 1' verwendet wird, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzu-• führen. ' '< '.

Wenn man nun das Verfahren nach den Zeichnungen im einzelnen

ORIGINAL INSPECTED

erläutert, 30 ist in mehr oder weniger schematischer Weise eine Vorrichtung 10 dargestellt, die als Kabelwaach-, Kabelerhitzungs- oder als Farbauftragvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die Vorrichtung ist aus den oberen und unteren Einheiten 11 und 12 hergestellt, wobei die Seitenplatten 13 durch die oberen und unteren Einheiten 11 und 12 gesichert werden. Der Abstand 14 zwischen den oberen und unteren Einheiten 11 und 12 bildet eine (räumlich) beschränkte Zone durch die ein Kabel 15 läuft. Die untere Fläche 18 der oberen Einheit 11 und die obere Fläche 19 der unteren Einheit 12 und die inneren Flächen 20 der Seitenplatten 13 bilden die beschränkte Zone, durch die das Kabel I5 läuft. Die Querschnittfläche der beschränkten Zone wird am besten in Figur 2 erkennbar, worin h die Höhe oder Stärke und w die Breite oder Weite der beschränkten Zone ist. Die Querschnitt fläche der beschränkten Zone Aw ./ird natürlich wh 3ein.

Die untere Einheit 12 ,veist einen Einlaß 21 auf, durch den man die erhitzte Flüssigkeit auf das Kabel wirken läßt. Der Einlaß 21 erstreckt sich quer über die untere Einheit von der einen zur anderen der Seitenplatten 13· Der Einlaß 21 hat eine Stärke von 2t, wobei t gewöhnlich nicht gröber als ungefähr 10h und h die Stärke oder Höüö der be-

109883/1609

schränkten Zone ist, sodaß das Fließen der erhitzten Flüssigkeit durch das Kabel 15 auf eine Stelle konzentriert wird. Die obere Einheit 11 weist einen Ansatz 22 auf, der die durch das Kabel 15 aus dem Einlaß 21 geleitete, erhitzte Flüssigkeit aufnimmt.

'Der Ansatz 22 leitet die erhitzte Flüssigkeit zurück durch das Kabel zu den Auslaßstellen 23» die im Abstand von dem Einlaß 21 angeordnet sind, in Strömen mit einer Stärke t, wobei der Wert von t vorzugsweise nicht größer als ungefähr 10h ist. Der bevorzugte Wert für die Abmessung von t liegt im Bereich von 2 bis 5h.

Die. erhitzte Flüssigkeit, die über den Einlaß 21 eingeführt wird, lauft durch das Kabel 15 und wird im wesentlichen in gleiche Teile geteilt, die zurück durch das Kabel 15 zu den Auslassen 2'j laufen.

Wie in Fi^ur 3 aufgezeigt, ist die Vorrichtung 10 über einem Botticli oder einem Tropfbehälter 30 angebracht, der eine erhitzte Flüssigkeit 31, wie Wasser oder eine her-

Im

körjnliclie Farbflotte enthält. Abstandangebrachte Rollen-. aare ^l ;;:n 33 führen das Kabel 15 durch die Vorrichtung mit eiiioi· einheitlichen Geschwindigkeit. Eine Pumpe 34» die mit uer. Bottich 30 und dem Einlaß 21 der Vorrichtung 10 • verbunden ist, pumpt die Flüssigkeit a^s dem Bottich 30

109883/1609

• durch die Vorrichtung über den Einlaß 21. Die aus der Vorrichtung 10 austretende Flüssigkeit fällt zurück in den Bottich 30 und wird erneut in Umlauf gebracht» Zusätzliche Flüssigkeit kann dem Bottich 30 aua einem Reservebehälter zugeführt werden, sodaß ein einheitlicher Stand in dem Behälter beibehalten wird. line Überlaufleitung 39 zieht überschüssige Flüssigkeit aus dem Behälter 30 ab. Paarweise angeordnete Abstreifstangen 36, die in Kontakt mit dem Kabel wie in Figur 3 aufgezeigt, angeordnet sind, werden verwendet _f um zu verhindern, dass die Flüssigkeit längs dem Kabel jenseits der Kanten des Gefäßes 30 weiterfließt.

Die erhitzte Flüssigkeit macht einen Durchgang durch das Kabel 15 zu jeder der Auslaßstellen 23» also insgesamt zwei Durchgänge bei den Auslaßstellen. Weil zweimal soviel Flüssigkeit durch das Kabel bei dem Einlaß 21, die in jeder der Auslaßstellen läuft, muß in Betracht gezogen werden, dass die Flüssigkeit einen Doppelweg oder zwei Wege durch ) das Kabel 15 bei dem Einlaß 21 macht. Es macht daher, wie dies in der Vorrichtung gezeigt wird, die Flüssigkeit vier Durchgänge durch das Kabel 15. Die ErIi it zungs fluss igke it kann durch das Kabel zurück und vorwärts so oft als gewünscht abgelenkt werden. Bei jedem Punkt, bei dem die Flüssigkeit durch das Kabel durchläuft, sollte die Flüssigkeit in einer Geschwindigkeit fließen, die wenigstens so groß ist wie

109883/1609 ~⁹~

«tfft»

χ - i,ooot V-TT- -^J—

wie dies bereits oben angegeben wurde·

Wenn die Flüssigkeit das Kabel mit einer geringeren Geschwindigkeit durchläuft, ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht brauchbar, weil das Kabel nicht ausreichend erhitzt wird, um es zu verstrecken, weil der Wasohvorgang unwirksam sein wird oder weil zu wenig Farbe auf das Kabel aufgebracht wird.

Natürlich wird ein Teil der erhitzten Flüssigkeit in der Vorrichtung, die oben beschrieben wurde, nicht vollständig das Kabel durchlaufen, sondern längs der Leerstellen in dem Kabel zu den Auslaßstellen 23 laufen. Weil es aehr schwierig sein würde die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit innerhalb dem Kabel tatsächlich zu bestimmen, besteht, wenn gewünscht, eine leichtere Bestimmungsmöglichkeit,ob die minimale kritische Fließgesohwindigkeit überschritten wird. Wenn die Einlaß- oder Auslaßabmessungen innerhalb der oben ausgeführten Grenzen gehalten werden, kann die Fließge-3cnwindigkeit in den Einlaß 21 verglichen werden mit der minimalen kritischen Fließgeschwindigkeit

χ = 1,000t -g3- -J-

um zu bestimmen, ob die minimale kritische Fließgeschwindigkeit überschritten ist ohne¹ Rücksicht auf die tatsach-

109883/160 9 o»_{a(NAL INSPECTeQ}

- ίο -

liehe Fließgeschwindigkeit in dem Kabel oder auf die Tatsache, dass ein Teil der Flüssigkeit entlang der Leerstellen in dem Kabel wandern wird.

Die nachfolgende Tabelle zeigt Werte von udn für Wasser oder für eine wässerige Fa-rbflotte ^bei verschiedenen Temperaturen.

Temperaturen ju P /* Z⁷

⁰ C lbs/ft-sec lbs/cu.ft. g/cm^Sek. g/cm³

30 5.38 χ 10""⁴ 62.16 80.07 x 10~⁴ 0.997

35 4,85 x 10~⁴ 62.06 72.17 χ 10"⁴ 0.994

40 4.40 χ 10"⁴ 61.95 65.48 χ ΙΟ"⁴ 0.992

45 4.02 χ 10"*⁴ 61.82 59.82 χ 10~⁴ 0.990

50 3.69 x 1O~⁴ 61.68 54.91 x 10"⁴ 0.988

55 3.40 χ 10"⁴ 61.54 50.59 x 10~⁴ 0.985

60 3.15 x 10~⁴ 61.38 46.89 x 10~⁴ 0.983

65 2.92 χ 10""⁴ 61.22 43.45 x 10~⁴ 0.980

70 2.72 χ 10~⁴ 61.04 40.47 x 10"⁴ 0.977

75 2.55 x 10"⁴ 60.86 37.94 x 10"⁴ 0.975

80 2.39 x 10"⁴ 60.67 35.56 χ 10~⁴ 0.971

85 2.25 x 10"⁴ 60.47 33.48 χ ΙΟ"⁴ 0.968

90 2.12 χ 10""⁴ 60.27 31.56 χ 10~⁴ 0.965

95 2.01 xlO'⁴ 60.05 29.91 x 10~⁴ 0.962

1.90 χ 10~⁴ 59.83 28.27 x 10"⁴ 0.958

Die folgenden Beispiele zeigen die Wirksamkeit dieses Kabelwaschverfahrens zur Entfernung des Lösungsmittels aus naßversponnenen Acrylnitrilfäden. Vier Waschanlagen (nicht aufgezeigt) wie sie oben beschrieben wurden, wurden in fieihe verwendet, wobei das frischversponnene Kabel in

109 88 3/ 16 0 9 objqsnal inspected -H-

- li -

die Was chvorr icirtung A eingeführt wird und dann durch die Waschvorrichtungen B, C und D in der angegebenen Reihenfolge läuft. Jede Waschvorrichtung war mit ihrem eigenen Behälter 50 ausgerüstet, um den Waschwasser durch die Waschvorrichtung in einer Geschwindigkeit im Kreislauf geführt wurde, die über der aus der oben angegebenen Gleichung ermittelten kritischen minimalen Fließgeschwindigkeit liegt.

Irisches Wasser wurde der Waschvorrichtung D von ihrem Vorratsbehälter 38 zugeführt,und die Überlaufleitung 39 der Waschvorrichtung D wurde zur Beschickung dieses Überlaufes in dem Behälter 30 der Waschanlage C verbunden. Mit dem Überlauf der Waschanlage C wurde die Waschanlage B beschickt, von der der Überlauf a»£ dem Behälter 30 der Waschanlage A zugeführt wurde. Der Überlauf der Waschvorrichtung A wurde zu einem Lösungamittel-Wiedergewinnungssystem (nicht aufgezeigt) geleitet. Die Zuführungsgeschwindigkeit an frischem Wasser, die von der Kreislaufgeschwindigkeit in jeder Waschanlage unabhängig ist, beruht auf den; G«wicht de3 Kabels, das durch die Waschanlagen gele:' tet wird j und sie »vurde in den folgenden Beispielen aufgezeigt, geändert.

Das Kabel war gesponnen aus 93 # Acrylnitril 7 # Vinyl-Acetatmischpolymerisat in einem Spinnbad von 55 $ Dimetnylacetamid/45 i° Wasser bei 38° C und wurde aus dem

109883/1609 8AD omo^ ^f ~¹²~

Spinnbad in die Waschvorrichtung A geleitet. Das der Waschvorrichtung A zugeführte Kabel enthielt ungefähr 50 $ Dimethylacetamid. Das Kabel enthielt bis zu 80 000 Fäden, jeder Faden mit 3 den.

Beispiel 1

Ein Kabel wurde mit einer Geschwindigkeit von 272 kg/Std. (600 Ib/Std.) gesponnen. Die unter den Köpfen A, B, G und D angegebenen Werte entsprechen der Lösungsmittelmenge in dem Kabel, das aus den Waschanlagen A, bzw. B, C und D, kommt *

Züführungs ge -	7	A	Lösungsmittel	in	0	D
s chwind igke it	7	.44	dem Kabel		O	-25
an frischem Wasser		.75	Gew. <?o			.22
kg HgG/kg Kabel		B	C
12.5		1.30 0	.45
10.3 -	2.35 0	.64

Beispiel 2

Ein Kabel wurde mit einer. Geschwindigkeit von 333 kg/Std. (735 Ib/Std.) gesponnen. Frisches Wasser wurde dem Behälter 30 der Waschanlage D in wechselnden Mengen zugegeben, und es wurde Lösungsmittelmenge in dem Kabel nach jeder Waschvorrichtung bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

109883/1609 '~¹³~

Zuführungsge	8	A	Lösungs	mittel in dem	Kabel	D
schwindigkeit	11	.86	Gew. <fo			»34
frisches Wasser		«63				► 39
kg H₂0/kg Kabel		B	G
12.5		2.67	0o85	0,
8.3	3.38	0.84	0,

Die Temperatur.des für das Waschen verwendeten Wassers kann bis zu 100° C betragen. Die bevorzugte Temperatur zum Waschen von Acrylnitrilfäden liegt im Bereich von 30 bis 70° C.

Dieses Verfahren kann nicht nur zum Entfernen von Löaunga"" mittel aus einem frischgesponnenen Kabel verwendet werden, sondern ebenso für andere Waschvorgänge(für andere Waschvorgänge) wie zum Entfernen von überschüssigem Farbstoff nach einem Färbeverfahren usw.. Die Waschwirksamkeit besonders in einem Lösungsmittelentfernungsverfahren wird unbefriedigend, wenn die Fließgeschwindigkeit durch die Waachzone nicht über dem kritischen minimalen Wert wie oben ausgeführt, genalten wird.

Wenn da3 Verfahren zum Farben verwendet wird, wird eine herkömmliche Farbflotte verwendet. Dem Fachmann sind Farbstoffe, Konzentrationen der Farbflotten, die veriacnledene Ar'ufjii voa Kunutfasdrn färben, usw. bekannt,

10 3883/ i 6 0 9

8A0 ORIGINAL

-H-

Die Einfärbungsanlage kann, "bei irgendeiner Stufe des Spinnverfahrens na oh dem Koagulieren und vor dem Trocknen und Zusammenschrumpfen der Fäden eingerichtet werden,, Die Länge und Abmessungen der Aufbringungsanlage können variiert werden. Die Zusammensetzung des Farbbades kann aus Wasser oder einem Lösungsmittel-Wassergemisch, mit oder ohne Puffersalze, Säuren, Verzögerer oder anderer Materialien, welche herkömmlicherweise zum färben verwendet werden, bestehen. Irgendeine naßversponnene Paser, trockengesponnene Faser oder eine andere aufgequollene Faser kann gefärbt werden, vorausgesetzt, daß sie in einem Gelzustand ist.

Beispiel 3

Ein 93# Aorylnitril-7# Vinylacetat-Mischpolymerisat mit einem n_ -Wert von 0,154 wurde in Dirnethylacetamid zur Bildung einer 25$ Feststoffe enthaltenden Spinnflüssigkeit gelöst. Diese Flüssigkeit wurde durch eine 1000 Loch-Spinndüse mit einer Lochweite von 0,076 mm in ein Spinnbad von " 55# Dirne thyla ce tamid/4-5# Wasser bei 38⁰C extrudiert» Das Kabel aus Gelfäden wurde über eine Galettenoberfläche mit einer Geschwindigkeit von 6 m/Minute verstreckt. Dann wurde das Kabel von Dimethylacetamid durch Besprühen mit Wasser bei 5O⁰G während 15 Umläufen um diese Galette, freigewaschen. Es wurde dann durch eine Einfärbungsanlage, wie oben beschrieben, und über eine zweite Galette, ebenso mit

-15-109883/ 1 SO 9

6 m/U in. geführt. Das in die Fä.rbeanlage eingeführte Kabel hattesine 300 $ige Flüssigkeitsüberladung von dem Waschbesprühen. In der Färbevorrichtung wurde nicht veratreckt·

Hach Verlassen der Färbevorrichtung machte das Kabel 10 Umläufe auf einer zweiten Galette, wobei es jedesmal in ein Wasserbad getaucht wurde. Dieses Waschbad entfernte freie Farbe von den: Kabel.

Drei Wechsel wurden wie oben beschrieben mit Änderungen der Farbaufbringung gesponnen. Der Wechsel 1 verwendete das erfindungsgemäße Verfahren und die oben beschriebene Färbevorrichtung.

Die Wechsel 2 und 3 wurden durch Eintauchen in ein herkömmlicnes Tauchbad gefärbt, wobei das Bad im Segenstrom zur Kabelbewegung lief. In allen Fällen wurde die wässrige Farbflotte aus einem getrennten Farbtank im Kreislauf geführt. Im Handel erhältlicher basischer Farbstoff, Sevron Red GL, CI. Basic Red 18, wurde für alle drei Wechsel verwendet. Die Farbflotte war wässrig und hatte eine Temperatur von 60° C.

Die Querschnittfläche des Kabeldurchgangs, oder der raumbeac-iränkten Zone, durch die Einfa.rbungsanlage betrug 5,9 mm² (0.00875 inch²) 2,3 x 2,3 mm (3/32" by 3/32"'). Die Ab.nessur.j t (entsprechend der Ficur l) betrug 7»1 mm

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8-AD Cmiß.^. ~¹⁶~

(9/32")« Die kritische minimale Fließgeschwindigkeit der Farbflotte durch die Einfärbungsanlage 10 bei 60° C betrug 0,170 l/Min. (O.O45 gall/min) entsprechend der nachfolgenden Gleichung:

κ = 0,000t

t	7	,1	mm ■	(9/32»)
W	2	»3	mm	(3/32")
h	2	,3	mm	(3/32»)
N	—	1000

/< = 46,89 g/cm s (3,15 x 10"⁴) ft = P,983 g/cm³ (61,39)

Die tatsächliche Fließgeschwindigkeit der Farbflotte durch die Einfärbungsanlage betrug 0,79 l/Min. (0.21 gall/min); sie liegt also über dem kritischen Minimum von 0,170 l/Min.

Das Färbebad wurde für jeden Wechsel frisch hergestellt und analysiert. Nachdem das Kabel vollständig von der Verspinnungsfront abgezogen war, wurde mit der Zirkulation des Färbebades begonnen. Während dem Spinnen wurde keine Farberneuerung vorgenommen, sodass die Konzentration des Färbebades abnahm. Die Färbung dauerte 20 Minuten bei jedem Wechsel. Nach dieser Zeit wurde die Zirkulation des Färbebades angehalten. Es wurde dann die Endkonzentration und Fabrkonzentratlon in dem Waschbad bestimmt. Die Färb-

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BAD

aufnalime auf dem letzten Teil der gefärbten Faser wurde ebenso dadurch bestimmt, daaa man die Faser in einem Lösungsmittel zur Losung brachte. Alle FarbbeStimmungen wurden durch Absorptionsmessungen mit einem "Cary Modell 14 Spectrophotometer" in bekannter Weise vorgenommen. Das Kabel wurde hinsichtlich der Farbeinheitlichkeit visuell bewertet.

Wechsel
Einfärbungaanlage

Eintauchlänge, om

inch
Temperatur dea Fcirbebads

Diese Erfindung

66 26 60

Umlaufgeschwindigkeit l/Min. 0,79

Aufnähmeverhältnis:

Farbe auf der Faser Farbe in dem Farbbad

Färbverlust in dem Waschbad naίa 20 ininuten, g

Ka bclf ar be inheit Ii chke it

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45.3

.002 gut

2

Herkömm- Herkömmliches liches Tauch- Tauchbad bad

102
40
60

6.7

.0012

102 40 60

gall/min Farbbadkonzentration	0.21	0.21	0.21
Anfang-, $ nach 20 Minuten, JO	.041 .015	.040 .034	.244 .213
Abnahme $ Farbe auf der Faser, Gew.%	.026	.006	.031
nach 20 Minuten	.68	.23	1.11

5.2

.01

streifig -jt ro Lf.ig

Die beiden Kennzeichen der Farbwirksamkeit sind die Abnahme der FarB&onzentration während des 20 Minuten dauernden Färbegangs und das Farbaufnahmeverhältnis bei einer angegebenen Dauer. Beide zeigen, dass da3 erfindungsgemäße Verfahren eine viel höhere Farbaufnahme zustande brachte, obgleich die herkömmlichen Tauchbäder 54 $> länger waren. Ein Vergleich der Wechsel 1 und- 2, bei denen die Anfangs konzentrat ion des Farbbades gleich war, zeigt eine um das 4,3-fache größere Abnahme der Konzentration des Parbbades bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das Farbaufnahmeverhältnis war um das 6-bis 8-fache nach der Erfindung höher*

Die Farbaufnahme bei Verwendung des Tauehbades kann dadurch erhöht werden, dass man zu einer höheren Farbbadkonzentration wie im Wechsel 3 übergeht, wobei jedoch die Farbverluste proportional verringert werden, wie dies erkennbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert ein sehr einheitlich gefärbtes Kabel, ohne dass Farbunterschiede von Faden zu Faden vorliegen. Im Gegensatz dazu waren die beiden Wechselfärbungen in dem herkömmlichen Tauchbad ziemlich streifig.

Beispiel 4

12 Teile eines 50 $ Acrylnitril/50 % Vinylpyridinmisch-

polyinerisats wurden mit 88 Teilen y5 i^a AcrylnitrilI/5 °r> 109883/1609

^M¹-""" ■"■^i>" ·· -19-

Vinylacetatmischpolymerisat gemischt. Das erhaltene polymere Gemiscli wurde in I)imet hy !acetamid zur Bildung einer 18 $ Feststoffe enthaltenden Spinnlösung gelöst. Das Methyl-Vinylpyridin wies Aminogruppen auf, die dieses Polymerisat mit Säuref artist offen färbbar machten.

Dieser Wechsel wurde in Fasern versponnen und das Kabel entsprechend dem Wechsel 1 von Beispiel 1 gefärbt, ausgenommen, dass das Kabel nur 250 Fäden enthielt. Die kritische minimale Fließgeschwindigkeit der Farbflotte bei einem Kabel mit 250 Fäden war 0,087 l/Min. (0.023 gall/min). Die tatsächliche Fließgeschwindigkeit der Farbflotte betrug 0,79 l/Min. (0.21 gall/min). In der Einfärbungsan-Ia^e wurde keinerlei Verstreckung des Kabels vorgenommen.

Die Flüssigkeitsmitführung des Kabels zur Einfärbungsanlage

CI.

betrug 380 ?». Ein Säurefarbstoff, Scarlet 4-HA, Acid Red 18, Hr. 16255, wurde für dieaen Ablauf verwendet. Die Farbflotte wurde in der Weise hergestellt, dass man Natriumformiat und Ameisensäure zur Einstellung des pH Wertes auf 2,5 ver .eridete. Proben der Farbflotte und der Faser wurden glei-iiizeitig am Ende des Ablaufs zur Farbanalyse vorgenommen.

Te.^eratur der Farb^lotte: 50° C

Umlaufgeschwindigkeit: 0,79 l/Hin.

(0.21 gall/min)

Prc~entfärbe in der Farbflotte: .052

109883/1609

-20-

Prozentfarbe an der Faser: 1.53

Farbaufnahme:- , Ii52 _{s 31}

$ Farbe im Bad .052

Die Farbeinheitlichkeit dieses Kabels war sehr gut.

Beispiel 5

Ein Polyacrylnitrilpolimerisat wurde in DimethyIsulfoxid unter Bildung einer 20 *fo Feststoffe enthaltenden Spinnlö^ sung gelöst. Diese Spinnlösung wurde _; in, Fafe-rn_: versponnen "und ein Kabel von 250 Fäden, wie in Beispiel 2, hergestellt.

Ein anderer basischer Farbstoff, Astrazon Yellow

wurde für diese Probe verwendet. Es wurden die .nachfolgenden Aufnahmeergebnisse erreicht.

Farbbadtemperatur: . 50° G

Umlaufgeschwindigkeit: . 0,79 l/Min.

(0.21 gall/min)

io Farbstoff an der Faser: 2.53

fi Farbstoff im Bad: 0.97

2.53

Farbaufnahmeverhältnis:

.097

Die Polyacrylnitrilfasern sind dafür bekannt, dass sie bei dem herkömmlichen Stapelfärben sehr schwierig zu färben sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die i\ rbung leicht und einheitlich bei dem Gelsustand dex- Faser erreicht.

■** '109883/1609 BAD ORIGINAL

Beispiel· 6

Ein Modaery !polymerisat mit einem Gehalt von 10,9 i° Vinylbromid, 18,3 i° Vinylidenchlorid, 1,65 1° Natrium p-Sulfophenylmethylallylether, 1 fo Styrol und 67,2 ^'Acrylnitril wurde hergestellt. Dieses Polymerisat, mit einem η Wert von 0,15, wurde in Dimethylacetamid zur Bildung einer 23 ί° Peststoff enthaltenden Spinnlösung gelöst. Die Spinnlösung wurde in Fasern unter Verwendung ähnlicher Bedingungen wie in Beispiel 2 versponnen, ausgenommen, dass die Kaakadenverstreckung, die die Faser orientierte, nur 4-fach war.

In diesem F<*lle war die Einfärbungsanlage nach der Kaskadenverstreckung mit siedendem Wasser angeordnet, gegenüber einer vorausgehenden Anordnung wie in den früheren Beispielen. Dad Kabel wurde danach mit 2317 m/Min. (78 fpm) während dem Farben bewegt, wobei jedooh die verringerte Kentaktzeit ausgeglichen wurde durch die Verringerung der

Fctueii^röße und Erhöhung der Oberfläche. Bei diesem Versuch wurde ein anderer basischer Farbstoff !liinlioh Deorlene Blue 5G verwendet. Proben des Färbebads und der Faser wurden gleichzeitig entnommen und hinsichtlich der Farbe analysiert.

Diü ?IUsaij;kein.3Übernahme ds3 in die Einfürbungdarilage aus 'l~r Kaskade eingeführten Kabela- betrug 246 V=. In di i!^lul„e lie.i u.xxi d,ui Ka >el aica in der Einfur bungs anlage

10 98 83/160 9

-. 22 -■

um 2,5 "ß> entspannen.

Temperatur des Färbebades: Anzahl der Fäden:

60° G

250

Tatsächliche Umlaufgeschwind igkeit: 0,79 l/üin»

(0.21 gall/min)

Konzentration des !m Färbebads, f>:

.0294

1.26

43

Färbung auf der Easer, $:

Auf nahmeverliältnis:

Farbeinheitlichkeit des Kabels:
Das erfindungsgemäße Verfahren war auch nach der !faserorientierung wirksam.

Beispiel 7

Ein 95 fo Acrylnitril-? *p Vinylacetatmisciipolymerisat mit

einem η Wert von.0,154 v/urde in Diinethy!acetamid unter , sp

Bildung einer 25 'f> Feststoffe enthaltenden Spinnflüssigkeit gelöst. Die Spinnflüasigkeit wurde in ein Spinnbad extrudiert, da3 55 $ Dimethylaeetamid/45 % Wasser enthielt unter Bildung eines Säbels von 1000 Fäden,und das Kabel wurde über eine Galette bei 5,32 m/Hin, verstreckt.
(17.5 fpm)

Dieses Kabel wurde unmittelbar in die in Beispiel 1 beschriebene Einfürbungsanlage geleitet ohne Waschvorgang' zur Entfernung des Dime'bhylacetamidlösungsr.ittels. Die

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-23-

6AD ORIGINAL

F^rbflotte hatte die gleiche Lösungsmittelzusammensetzung wie das Spinnbad. Das in die Einfarbungsanlage eingeführte Kabel hatte eine 250 $ige Flüssigkeitsüberführung, lach Verlassen der Einfärbungsanlage wurde das Kabel zur Entfernung des Lösungsmittels gewaschen, dann verstreckt und wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Der basische Farbstoff Sevron Red GL, CI. Basic Red 18, wurde in der Lösungsmittel/vVasserfarbflotte gelöst. Eine Reihe von gleichzeitigen Proben Farbflotte und der Paser wurden während drei Stunden Spinnen vorgenommen, ohne das3 zusätzliche Farbe den System während dem Dreistundenablauf zugeführt wurd e.

^e-^eratur der Farbflotte: 36° C

Uniäufgescxiwiiidigkeit: 0,79 l/Min.

(0.21 gall/min)

,,J₁ -, Konzentration -Farbe auf Aufnahme- Farbein^e der iarbflocte, der Faser, verhält- heitlich-

fo nis keit

1	. 041	0.92	22	gut	alle Proben ei
2	.022	0.50	23	gut	^rarbtönuü^e- ~t:
3	.01	0c27	27	gut
4	.005	0.13	26	gut
5	.C03	0.07	23	gut
6 ■diese- .- V er-	.C 018 :.'a τ ens in einem	0.04 Lös u ng 3m:	22 gut Die Wirksamkeit Ittel- Wasserfärbe-
' system ist	ci-^eicntlich.	Ebenso	vnirden
heitIi oh S(	Diir bei diesen	se.ir sch-vachej; 1

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Beispiel 8

Ein Terpolymerisat von 7»4$ Vinylacetat, 2,49ε Vinylbromid und 91»2$ Acrylnitril mit einem η -Wert von 0,15 wurde in Dimethylacetamid, unter Bildung einer 25$ Feststoffe enthaltenden Spinnlösung gelöst. Diese Spinnlösung wurde durch eine 60-Loch-Spinndüse mit einem Lochdurchmesser mit 0,127 mm (5 mil) in ein 60$ DimethylacetamidAO^ H₂0-Spinnbad bei 30⁰O extrudiert. Das 60-Fadenkabel wurde über eine Galette mit 5,32 m/Min. (17,5 fpm) verstreckt, während I5 Umläufen um diese Galette mit Wasser gewaschen und unmittelbar in die Einfärbungsanlage geleitet. Die Flüssigkeiteüberführung in das Farbbad betrug unter diesen Bedingungen über 230$, bezogen auf die Trockenfaser» Nach der Einfärbungsanlage wurde das Kabel auf eine zweite Galette geleitet, während die Geschwindigkeit geändert wurde» Das Kabel wurde weiterhin in ein Heutralisierungsbad von 0,5$ UaHCQ.*, welches unterhalb dieser Galette lag, eingetaucht. Das Kabel wurde dann 6-mal in einer Siedewasserkaskade verstreckt, Appretur aufgebracht und getrocknet, gekräuselt und entspannt, wie dies bei Spinnverfahren üblich ist. Enddenierzähl pro Faden betrug in diesem Falle i5j0.

Sechs Wechsel wurden mit Änderungen in der. Temperatur des Färbebades und der Verstreckung in dem Färbebad gesponnen. Es wurde für diese Versuche Sevron Red GL Farbstoff verwendet» Die Ergebnisse sind nachfolgend angegeben. Vor

109883/1609 ~²⁵~

1	2	3	4
45	45	45	45
54	61	70	80
0,79
0.21	0.21	0.21	0.

jedem Wechsel wurde eine frische Farbflotte hergestellt und während dem 10 Minuten dauernden Ablauf wurde kein Farbstoff zugeführt.

Wechsel

Vorwaschtemperatur, ° Farbbadtemperatur, ° C Umlaufges chwindigke it

l/Min, gall/min

Konzentration der Farbflotte i Anfangs

Nach 10 Minuten Abnahme
Verstreckung in der

Färbeζone Farbe inhe itlichke it

Diese Ergebnisse zeigen, dass gute Farbaufnahme und Einheitlichkeit mit einer gleichen oder höheren Temperatur der Farbflotte gegenüber der Vorwasehtemperatur erreicht werden kann. Die Farbaufnahme erhöht sich, wenn man die Temperatur der Farbflotte auf bis zu 70° G erhöht, nimmt

.0230	.0234	.0230	.0248
.02oo	.0200	.0192	.0238
.0030	.0034	.0038	.00Io
1	1	1	1
gut	gut .	gut	gut

aber über

C ab.

In den folgenden Beispielen wurde die oben beschriebene Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-

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fahrens verwendet, ausgenommen, dass die. Vorrichtung größer gestaltet wurde, um stärkere Kabel durchzuleiten. Der räumlich beschränkte Durchlauf durch die Vorrichtung hatte eine Breite w von 101 mm (4,0") und eine Höhe h von 4,35 mm (11/64"). Die Stärke 2t des Stroms der Farbflotte, die auf das Kabel im Einlaß 21 auftraf, betrug 28,5 mm (l l/S"), während die Abmessung f 14,2 mm (9/I6") betrug. .Es wurde eine herkömmliche Farbflotte, wie sie dem Fachmann bekannt ist, verwendet. Die kritisehe.minimale Fließgeschwindigkeit der Farbflotte durch das Kabel wurde nach der vorausgehenden Gleichung bestimmt.»

Beispiel 9

Om die Färbewirksamkeit bei Äcrylnitrilfaser bei verschiedenen Temperaturen zu bestimmen_f wurden verschiedene Abläufe bei geänderten Temperaturen unter den nachfolgenden Bedingungen durchgeführt. Die Färbung wurde bei frischgesponnenen Fäden im Gelzustand vor dem Trocknen und Zusammenschrumpfen durchgeführt.

Bedingungen:

Polymerisatzusammensetzung 93 $ Acrylnitril

7 1° Vinylacetat

Polymerisat η Wert 0.16

Polymerisatlösungsmittel- Dimethylacetamid-25 $ Feststoffgehalt

Temperatur des Spinnbades 35° G

" 109883/1609

ORlSSMAt .__2?_ ,

Streckung in Färbevorrichtung 1 Zusammensetzung des Spinnbads 55$ Dimethylacetamid/

45$ Wasser

Temperatur der (Jeschw. des Kabels Farbein-Farbflotte ⁰O dch. d.Einfärbanlage heitlichkeit

(,ft./min) 18	befriedigend
18	gut
18	ausgezeichnet
18	ausgezeichnet
27	ausgezeichnet
27	ausgezeichnet
27	befriedigend
27	streifig

30 5,48

40 5,48

50 5,48

60 5,48

70 8,22

80 8,22

90 8,22

100 8,22

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Verwendung des erfindungsgemaßen Verfahrens zur Verstreckung des Kabels.

Beispiel 10

Ein 93$ Acrylnitril/?^ Vinylacetat-Mischpolymerisat wurde in einem Spinnbad versponnen, welches aus 55$ Dimethylacetamid und 45$ Wasser bestand» Das so gebildete Kabel hatte 40 000 Fäden, jeden Faden mit 3 den. Das Kabel wurde aus dem Spinnbad abgezogen, zur Entfernung des Dimethylacetamids gewaschen und dann durch die oben beschriebene Vorrichtung

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·. ' geleitet. Durch die Vorrichtung wurde Wasser mit einer Temperatur von 100° C und einer Geschwindigkeit über der kritischen minimalen Fließgeschwindigkeit, entsprechend der oben angegebenen Gleichung im Kreislauf geführt. Das Kabel wurde in eine'Verstreckungszone mit 8,1 m/Min. (26.5 feet) eingeführt und mit 40,4 m/Min. (132.5 ft/min) abgezogen, was einem Verstreckungsverhältnis von 5 zu 1 ^ entspricht. Es wurde kein Bruch von laden beobachtet.

Beispiel 11 '

Beispiel 1 wurde unter Verwendung von Wassertemperaturen von 50° C, 60° C, 70° C, 80° C, 90° C, 100° 0, 102° C, 104° 0, 106° 0 und 108° C wiederholt, um den Temperaturbereich zu bestimmen in dem das Verstrecken des Kabels durchgeführt werden kann. Die Temperaturen über 100° 0 wurden in der Weise erreicht, dass man die Vorrichtung so ausleg- ^ te, dass das erhitzte Wasser 20 mal zum Erreichen eines ausreichenden Rückdruckes durch das Kabel geleitet wurde, um damit die Temperatur des Wassers über 100 C zu erhöhen. Es wurde festgestellt, dass zum Erreichen eines vierfachen Verstreckens die Wasse!temperatur wenigstens 80° C sein muß. Vorzugsweise wird die Wassertemperatur über 90° C gehalten.

Es ist nicht nötwendig, dass die zum Ver&irecken des Kabels verwendete Erjaitzuiigsflüssigkeit Wasser ist. Beispiels-

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weise kann die erhitzte -Flüssigkeit Äthylenglycol, Polyäthylenglyc öl oder weitere IioGhsiedende Alkohole sein, Der Vorteil der Verwendung von einer dieser !Flüssigkeiten besteht darin, dass höhere Temperaturen als 100° G leicht verwendet werden können.

Patentansprüche j

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ORSQSNAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zur Behandlung eines Kabels von Faden'mit einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man

(1) das Kabel durch eine räumlich beschränkte Zone führt und ' . .

(2) die Flüssigkeit durch das Kabel in der räumlich beschränkten Zone mit einer Fließgeschwindigkeit durchführt bzw« zwingt, die wenigstens so groß ist als X, wobei

_{x =} i_fooot M -ψ- -^-

ist und X die Fließgesciiwindigkeit der Flüssigkeit in 3,79 l/Min, (gall/min)

t .Stärke des Flüssigkeitsstroms w die Breite der räumlich beschränkten Zone h die Höhe der räumlich beschränkten Zone N die Anzahl der Fäden
M die. Viskosität der Flüssigkeit in

14,882 g/om Sek. (Ib/ft seo)

P *ie Diöhte der Flüssigkeit in 0,01602 g/om³ (Ib/ft³) iat.

2. ?erfahran gemäß Anspruch 1 dadurch ge-ϊ 8,n η 2 e 1 ο h η et , dass als Flüssigkeit sine Far^- flotte mit einer !Temperatur im Bereich von 30° G Ma 100° C

verwendet wird und die Fäden im'Gelzüstarid sind.

3. Verfahren gemä3 Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , dass als Flüssigkeit Wasser mit einer Temperatur von wenigstens 80° C verwendet wird und das Kabel um wenigstens ungefähr das Vierfache verstreckt

wird. ' ■ .

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , das3 als Flüssigkeit Wasser mit einer Temperatur von ungefähr 30° C "bis 70° C verwendet wird.

Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , dass das Kabel aus Acrylnitril- fiiden besteht. '

·'■'<■-*■

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch g e -·

k e η η ζ e i c h η e. t ,' dass das-Kabel aus Siodacrylfaden. besteht. . . · · ·. · '

7. Verfahren gemäß Anspruch 2 dadurch ge-kennzeichnet, dass die durch das Kabel geführte bzw. gezwungene Farbflotte so geleitet wird» dass si* zurück durch das Kabel an einer Vielzahl von Stellen entlang dem Kabel geführt wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch' 1 dadurea gekennzeichnet , dass als Flüssigkeit Kthylenglycol verwendet wird,

ORSQfMAt INSPECTED

SZ

Le e rs e i te