DE2325827A1 - Verfahren zur beschichtung von fasern, faeden und flaechengebilden - Google Patents
Verfahren zur beschichtung von fasern, faeden und flaechengebildenInfo
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Description
Bayer Aktiengesellschaft 2325827
Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen
Ad/Wi. ■ 509 Leverkusen, Bayerwerk
21. Mai 1973
Verfahren zur Beschichtung von Fasern, Fäden und Flächengebilden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufbringen von flüssigen Systemen in dünner Schicht auf gleichförmig
linear bewegte Fasern, Fäden oder Flächengebilde.
Das Beschichten der Fasern mit Spinnpräparationen hat vor allem den Zweck, das Gleiten der Fäden zu erleichtern.
Außerdem dient die Beschichtung vielfach als Antistatikum.
Schließlich soll die Faser in dosierter Form mit Wasser
beladen werden. Diese Anforderungen führen für das Beschichtungsmittel
fast zwangsläufig zu einer Emulsion, deren äußere Phase aus Wasser und deren innere Phase aus
Öl besteht.
Die bekannten Verfahren zum Aufbringen dieser Emulsion
sind so angelegt, daiB die Fäden an einer rotierenden, porösen Walze ( Galette ) vorbei laufen und diese tangential
berühren. Die Galette taucht in eine mit Emulsion gefüllte Wanne und überträgt durch ihre Rotation die Emulsion auf
die Fäden. Die übertragene Emulsionsmenge kann durch die
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Rotationsgeschwindigkeit dosiert werden. Durch Umpumpen wird die .Zr.ulsion in der Wanne ständig erneuert.
Bei derartigen Auftragsverfahren kommt es ständig zu Schwamcungen · im Err.ulsionsauftrag. Diese Schwierigkeiten
sind vor allem dadurch bedingt, daß'der Auftrag der
Emulsion über'die Galette nur einseitig erfolgt und somit
kein gleiclinäßiser Auftrag über die ganze Faseroberfläche
gewährleistet ist. Ferner ändern sich die Eigenschaften der Galettenoberflache im Laufe der. Zeit. Es treten
Abnutzungserscheinungen auf. Hinzu kommt, daß die Emulsion ( z.B. infolge Bakterieneinwirkung ) ihre Eigenschaften
ändert.
Die durch die oben angegebenen Effekte bewirkten Schwankungen im Öl-Auftrag haben zur Folge, daß beim Strecken der Fäden
ReifoungsSchwankungen entstehen. Dadurch ergeben sich Streckfenler,
die zu unterschiedlicher Faserfestigkeit führen. In Extremfällen kann es zu Fadenbrüchen kommen. Schwankungen
in äer viasseraufnahme bewirken vor allem Schwankungen in
den Einfärbeeigenschaften der Fasern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obengenannten
Naciiteile und Schwierigkeiten zu vermeiden.
-Es wurde nun gefundenA daß sich Emulsionen und ganz allgemein
Präparation.en" bzw. flüssige Systeme auf linear bewegte
Fasern, Fäden oder Flächengebilde gleichmäßig und in dosierbaren Mengen aufbringen lassen, wenn diese flüssigen
Systece in verschäumter Form angeboten werden.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zum
Aufbringen von flüssigen Systemen in dünner Schicht auf gleichförmig linear bewegte Fasern, Fäden oder Fiächengebilde,
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das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das flüssige System
kontinuierlich verschäumt und die Fasern, Fäden oder Flächengebilde mit den verschäumten System im Einwegverfahren in
Kontakt bringt.
Das flüssige System, z.B. eine Emulsion, wird zu diesem
Zweck z.3. über einen Frittenboden (Glasfritte, Kapillarsystem)
physikalisch durch Einblasen von Gasen, z.B. Luft oder Stickstoff, verschäumt und auf die Fasern oder Fäden
durch Hindurchführen derselben durch das sich aufhauende Schaumpolster aufgetragen.
Man bringt in den Verschäumungsraum pro Zeiteinheit eine für
die gewünschte Belegungsdicke notwendige Menge des flüssigen Systems ein und hält durch Dosierung der Gasmenge den Flüssigkeitspegel
(Grenzfläche, Flüssigkeit/Schaum) im Verschäumungsteil
konstant.
Der Flüssigkeitszulauf ist verbunden mit einem Vorratsgefäß, das heb- und senkbar ist. Durch Anheben des Pegels im Vorratsgefäß gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel im Verschäumungsraum
kann die Zulauf menge reguliert werden. Im Dauerbetrieb kann
die Höhe des Pegels dadurch konstant gehalten werden, daß zwei Elektroden in die Flüssigkeit eintauchen, an die Spannung
angelegt ist. Bei Erreichen des Pegelsollwertes fließt
zwischen beiden Elektroden ein Strom. Wird der Sollwert unterschritten,
so wird der Stromkreis unterbrochen und über eine elektrische Schaltung eine Pumpe in Bewegung gesetzt, die
solange Flüssigkeit in das Vorratsgefäß pumpt, bis der Kontakt wieder hergestellt ist.
Es gelingt auf diese Weise, 0,01 bis 10 Gew.-96, ,bezogen auf
die Masse der Substrate, des verschäumten Systems gleichmäßig aufzutragen. Die Schichtdicken des Auftrages betragen
0,01 μ bis 100 ja, vorzugsweise jedoch 0,1 μ bis 10 ja.
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BAD ORIGINAL.
Als Fäden, Fasern oder Flächengebilde, die nach dem erfindungsgemäßeri
Verfahren präpariert werden können, eignen sich solche aus organischem oder anorganischem, synthetischem
oder natürlichem Material. So werden z.B. Fasern, Fäden oder Flächengebilde aus Polyamiden, Polyestern, Polyacrylnitrilen,
Polyolefinen, Kohlenstoff, Glas, Asbest oder Aluminiumoxid erfolgreich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
mit einer Reihe bekannter Präparationen beschichtet. Solche Präparationen sind beispielsweise Gleitmittel, wie
Mineralöle, pflanzliche und. tierische Öle, natürliche und synthetische Wachse sowie Esteröle (Fettsäure- oder Dicarbonsäurealkylester);
Antistatika, wie Salze von Partialestern der Phosphorsäure mit Fettalkoholpolyglykoläthern oder
Alkylphenol-polyglykoläthern sowie Schwefelsäureester der
oben genannten Äthyienoxidaddukte; Emulgatoren, wie Äthylenoxid-
und/oder Prop3/lenoxidaddukte von Fettalkoholen, Fettsäuren und Fettaminen; Netzmittel, wie Sulfobernsteinsäureester
sowie evtl. Zusätze von Baktericiden, wie o-Phenylphenol und p-Chlor-in-kresol.
Als besonders vorteilhaft hat sich das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von Fasern und Fäden aus
Polyamid-6 erwiesen. Je nach Herstellungsverfahren bzw. Nachbehandlung
sve rf ahren können Spinnpräparationen erfindungsgemäß an praktisch jeder Stelle im Verfahrensablauf der
Polyamid-6-Fadenherstellung aufgetragen werden. So kann die
Präparation in verschäumter Form unmittelbar nach Verlassen des Spinnschachts, nach dem Verstrecken, vor und nach dem
Texturieren, nach dem Färben und vor oder nach dem Zwirnen oder Spulen auf die Fäden übertragen werden. Trotz der bei
diesen Vorgängen recht hohen Geschwindigkeiten werden die flüssigen Systeme gleichmäßig und ausreichend aufgetragen.
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Insbesondere ist das e rf induing sgemäße Verfahren geeignet,
verschäunts flüssige Systeme, bevorzugt Emulsion, auf Fasern
oder' Fäden unmittelbar nach ihrer Herstellung, bevorzugt
unmittelbar nach Verlassen des Spinnschachtes, aufzubringen.
Bevorzugt werden im Falle der Polyamid-6-Fäden- bzw. -Garnherstellung
0,5 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Substratmasse, der verschäumten Emulsion (Spinnpräparation) aufgetragen.
Sine technische Ausführungsform einer derartigen Beschichtungsapparatur
ist in den Abb. 1-4 dargestellt, über der Fritte 5 wird ein Flüssigkeitsspiegel von einigen cm Höhe
durch Zupumpen von Emulsion aufrechterhalten. Durch den Einlaß 1 kann Flüssigkeit (Präparationsmittel) in den Verschäumungsraum
2 nachgefüllt werden, über die Zuleitung 4 wird durch die Fritte Luft 3 eingeblasen. Über dem Flüssigkeitsspiegel
bildet sich Schaum aus, der in die beiden parallel gegeneinander verschiebbaren Rohre 6 und 7 gedrückt
wird. Die zu beschichtenden Fäden 8 laufen zwischen den beiden Rohren 6 und 7 hindurch. In jedem Rohr befindet sich
ein Längsschlitz 9, durch den der Schaum hindurchdringt. Dadurch wird zwischen den beiden Rohren ein Schaumpolster
erzeugt, durch das die zu beschichtenden Fäden hindurchlaufen. Dabei werden die Fäden mit der Emulsion gleichmäßig beladen.
Die Schaumzufuhr kann so geregelt werden, daß den Fäden genau so viel Schaum angeboten wird, wie sie zu einer guten Beschichtung
benötigen. Auf diese Weise ergibt sich als weiterer Vorteil gegenüber dem bisherigen. Verfahren eine Einweg-Praparation.
Störende Alterserscheinungen der Emulsion, wie beim Galettenauftrag, werden somit vermieden.
Abb. 1 ist eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Abb. 2 ist eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Abb. 3 zeigt einen Querschnitt der Vorrichtung in Richtung der beiden Rohre 6 und 7.
Abb. 4 zeigt ebenfalls einen Querschnitt der Vorrichtung in Richtung der beiden Rohre 6 und 7 und verdeutlicht den
Schauaauftrag auf den Faden 8.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zum Aufbringen von verschäumten Flüssigkeiten auf
linear bewegte Fäden, Fasern und Flächengebilde, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein mit Zuführungen für ein
Treibgas 4 und eine Flüssigkeit 1 versehener Verschäumungsraum
2, in den eine Glasfritte 5 eingelassen ist, mit zwei
gegeneinander parallel verschiebbaren Rohren 6 und 7, die in ihrer Längsrichtung sich gegenüber liegende Schlitze 9
aufweisen, verbunden ist. 19 und 20 sind Stellschrauben, mit denen die Schlitzlänge bzw. der Abstand zwischen 6 und 7,
einreguliert werden kann.
3 sind Gummi schläuche, welche es gestatten, die Rohre 6 und
gegeneinander zu bewegen.
Eine weitere technische Ausführungsform der erfindungsgemäßen BeSchichtungsapparatur ist in den Abb. 5 und 6 dargestellt.
Vorratsgefäß 10 und Verschäumungsapparatur 11 . bilden eine Einheit über die Zuleitung 17 · Die Höhe des
Flüssigkeitspegels im Vorratsgefäß wird dadurch konstant gehalten, daß in das Vorratsgefäß ständig Präparationsemulsion
über die Zuleitung 12 gepumpt wird, und die überflüssige Menge durch ein Überlaufrohr 13 abläuft.
Infolge der Konstanz des Flüssigkeitspegels im Vorratsgefäß wird dem Verschäumungsteil ständig eine konstante Menge an
Emulsion zugeführt, die durch entsprechenden Treibgasdurchlass
16, (z.B. Luft) verschäumt wird. Der Schaum wird kon-
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tinuierlich einer Schlitzdüse -14 zugeführt und dort
quantitativ von der vorbeilaufenden Fadenschar 15 übernommen.
Um einen möglichst gleichmäßigen Auftrag zu erhalten, kann man zwei Einheiten, wie in Abb. 6, gegene inander schal ten.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Schaum an jeder Stelle des Austrittsschlitzes die gleiche Struktur hat, da
jedes Schaunielement von seiner Entstehung bis zum Auftrag
denselben Weg zurücklegen muß.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zum Aufbringen von verschäumten Flüssigkeiten auf
linear bewegte Fäden, Fasern, und Flächengebilde, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß sie aus einem mit einer Zuführung für Flüssigkeit 12 und Überlaufrohr 13 versehenen
Vorratsgefäß 10 , das mit einem Verschäuinungsraum 11 über die Zuleitung 17 eine Einheit bildet, besteht und
der Verschäxmungsraum 11 , der über eine Fritte 18 mit
der Treib gasleitung 16 verbunden ist, in eine Schlitzdüse 14 ausläuft.
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BAD ORIGSNAL
Beispiele :
Die aus Spinnmaschinen laufenden Fäden wurden mit Öl-in-Wasser-Emulsionen
in· Schäumform nach dem erfindungsgemäßen Verfahren präpariert:
Polyamid-6. Strecktiter dtex 1880/f 140.
Spinnabzugsgeschwindigkeit 248 m/min.
(Flüssiger) Emulsionsverbrauch 750 ml/h.
Luftverbrauch zum Verschäumen 6,0 l/h unter Normalbedingungen,
Die so präparierten Fäden enthielten nach der Behandlung 3,25 Gev,-% Wasser und 1,34 Gew.-% Öl und ließen sich gut
aufwickeln und sehr gut (keine Fadenrisse) auf einer Rieter-Streckzvirn-Maschine
-weiterverarbeiten. Die spezifische Reißfestigkeit lag 5 Rkm über der der nach der Galetten-Methode
präparierten und somit, auf gleiche Weise behandelten Fäden. (81 Rkm gegenüber 76 Rkm). Die Ausbeute an Minderqualität
war nur ca. halb so groß wie bei Vergleichsmaterial (0,8 % gegenüber 1,5 %).
Polyamid-6. Strecktiter 1100/f 63.
Spinnabzugsgeschwindigkeit 558 m/min.
(Flüssiger) Emulsionsverbrauch 480 ml/h.
Luftverbrauch zum Verschäumen 4,0 l/h unter Nonnalbe dingungen.
Die präparierten Fäden enthielten 2,1 % Wasser und 0,9 % Öl
und wurden nach dem Bremskammer-Verfahren strecktexturiert. Der Lauf war gut, die Texturier- und Anfärbegleichmäßigkeiten
waren deutlich besser als bei entsprechendem nach der Galetten-Methode präpariertem Vergleichsmaterial.
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Beispiel 3 »3*
Polyamid-6. Strecktiter dtex 22/f 5.
Spimiabzugsgeschwindigkeit 1000 m/min.
(Flüssiger) Emulsionsverbrauch 190 ml/h.
Luftverbrauch zum Verschäumen 1,5 l/h unter Normalbedingungen,
Die präparierten Fäden enthielten 3,1 % Wasser und 1,2 % Öl.
Das Material wurde verstreckt und nach dem Falschdraht-Verfahren friktionstexturiert. Die Gleichmäßigkeit der erreichten
Kräuselung und Anfärbung war höher als bei entsprechendem Vergleichsmaterial, das nach der Galetten-Methode
präpariert war.
Polyamid-6. Sin fixiertes Faserband vom Titer dtex 10 wurde
mit 80 m/min Bandgeschwindigkeit nach dem beschriebenen Verfahren
nachaviviert. Der Emulsionsverbrauch betrug 4,8 1 Flüssigkeit/h, die verbrauchte Luftmenge lag bei 38 l/h unter
Normalbedingungen. Gegenüber dem üblichen Sprüh-Auftragsverfahren ergab sich eine erhöhte Gleichmäßigkeit. Als besonderer
Vorteil erwies sich der nach der Schaum-Auftragsmethode erreichte geringere Wassergehalt des Faserbandes.
Polyamid-6,6. Strecktiter dtex 44/f 9.
Spinnabzugsgeschwindigkeit 1400 m/min.
(Flüssiger) Emulsionsverbrauch 630 ml/h.
Luftverbrauch zum Verschäumen 5f0 l/h unter Normalbedingungen.
Die präparierten Fäden enthielten 3,4 % Wasser und 1,52 % Öl.
Die Streckausbeute lag beträchtlich (um ca. Faktor 3) höher, und die Gleichmäßigkeit der technologischen Daten über die
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Fadenlänge war besser als bei Vergleichsmaterial, das nach der Galetten-Methode präpariert war. Darüber hinaus wurde
im Wirkstück eine höhere Farbgleichmäßigkeit festgestellt.
Polyäthylenterephthalat. Strecktiter dtex 167/f 34.
Spinnabzugsge-schwindigke it 1100 m/min.
(Flüssiger) Emulsionsverbrauch 170 ml/h.
Luftverbrauch zum Verschäumen 1,4 l/h unter Normalbedingungen.
Die präparierten Fäden enthielten 0,9 % Öl und wurden nach
dem Falschdraht-Verfahren strecktexturiert. Die Laufweise
war besser, "und die Bausch-Schwankungen waren geringer als bei Vergleichsmaterial, das nach der Galetten-Methode präpariert
worden war.
Polyamid-6. Strecktiter dtex 1880/f 140.
Spinnabzugsgeschwindigkeit 248 m/min (Flüssiger) Emulsionsverbrauch 500 ml/h.
Luftverbrauch zum Verschäumen 3,5 l/h unter Normalbedingungen,
Die präparierten Fäden enthielten 2,2 Gew.-% Wasser und
.1,0 Gev.-% Öl und ließen sich gut aufwickeln und sehr gut
(keine Fadenrisse) auf einer Rieter-Streckzwirn-Maschine weiterverarbeiten. Die spezifische Reißfestigkeit lag 5 Rkm
über der der nach der Galetten-Methode präparierten gleichen Fäden. Die Ausbeute an Minderqualität war nur ca. halb so
groß wie bei Vergleichsmaterial (0,8 % gegenüber 1,5 %).
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Claims (15)
- Patentansprüche "=-\
1.) Verfahren zum Aufbringen von flüssigen Systemen in dünner Schicht auf gleichförmig linear bewegte Fasern, Fäden oder Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, daß man das flüssige System kontinuierlich verschäumt und die Fasern, Fäden oder Flächengebilde mit dem verschäumten System im Einwegverfahren in Kontakt bringt. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das flüssige System kontinuierlich verschäumt und die Fasern oder Fäden mit dem verschäumten System im Einwegverfahren unmittelbar nach ihrer Herstellung, bevorzugt unmrttelbar nach Verlassen des Spinnschachtes, in Kontakt bringt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fasern, Fäden und Flächengebilde durch das verschäuate flüssige System führt und 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Fasern, Fäden oder Flächengebilde, des flüssigen Systems in verschäumter Form aufbringt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,5 bis 6 Gew.-% des flüssigen Systems in verschäumter Form aufbringt. ■
- 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das verschäumte flüssige System in einer. Schichtdicke von 0,01 μ bis 100 μ aufbringt.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das verschäumte flüssige System in einer Schichtdicke von 0,1 bis 10 μ aufbringt.Le A 15 066 - 11 -■.409851/0 415
- 7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Verschäumungsraum pro Zeiteinheit ein für .die gewünschte Belegungsdicke notwendige Menge des flüssigen Systems einbringt und durch Dosierung der Gasnenge den Flüssigkeitspegel (Grenzfläche Flüssigkeit/Schaum) im Verschäumungsteil konstant hält.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als flüssiges zu verschäumendes System ein Präparationsmittel verwendet.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Präparationsmittel eine Emulsion verwendet.
- 10.· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Präparationsmittel Gleitmittel, Antistatika, Bakterieide, Emulgatoren und/oder Netzmittel verwendet.
- 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die verschäuaten flüssigen Systeme auf organische oder anorganische, natürliche oder synthetische Fasern, Fäden oder Flächengebilde aufbringt.
- 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die verschäumten flüssigen Systeme auf Faden, Fasern und Folien aus Polyamiden, Polyestern, Polyacrylnitrilen, Polyolefinen, Carbonfasern, Glas, Asbest oder Aluminiumoxid aufbringt.
- 13» Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die verschäumten flüssigen Systeme auf Fäden aus Polyamid-6 aufbringt.Le A 15 066 - 12 -409851 /0415
- 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Zuführungen für ein Treibgas (4) und eine Flüssigkeit (1) versehenes Verschäujrungsgefäß (2), in das eine Glasfritte (5) eingelassen ist, mit zwei gegeneinander parallel verschiebbaren Hohren (6) und (7), die in· ihrer Längsrichtung sich gegenüber liegende Schlitze (9) aufweisen, verbunden ist.
- 15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem mit einer Zuführung für Flüssigkeit (12) und Überlaufrohr (13) versehenen Vorratsgefäß (10), das mit einem Verschäumungsraum (11) über die Zuleitung (17) eine Einheit bildet, besteht und der Verschäumungsraum (11), der über die dritte (18) mit der Treibgasleitung (16) verbunden ist, in eine Schlitzdüse (14) ausläuft.- 13 -409 851/OA15
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