DE2933235A1 - Verfahren zum kraeuseln von faserkabeln - Google Patents

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ

DR. DIETER F. MORF - 3 -

DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER

Patentanwälte

München

16. August 1979

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Verfahren zum Kräuseln von Faserkabeln

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kraulsen von Kabeln nasser Fasern bzw. Filamente, insbesondere von nassen Kabeln, die von Acrylpolymer- bzw. -copolymer-Fasergut gebildet werden.

Es ist beim Kräuseln von Kabeln nassen Faserguts nach, der Behandlung in einem oder mehreren wässrigen Bädern gebräuchlich, aus dem Kabel einen Teil des Wassers zu entfernen, indem man das Kabel unter massigem Druck, z. B. von 6,26 kg/cm (35 Pounds/Zoll) ausdrückt, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt des Kabels auf 60 bis 90 Gew.% vermindert wird. Man bringt dann auf das Kabel Schlichte oder Präparation auf und kräuselt das Kabel, z. B. auf einer Stauchkammer-Kräuselvorrichtung, wodurch aus dem Kabel Präparation und Lösungsmittel enthaltendes Wasser ausgeschieden wird. Das Exsudat besteht zwar grösstenteils aus Wasser von der Präparation und den wässrigen Bädern her, kann aber auf Grund von Verschmutzungserwägungen nicht einfach verworfen werden. Zwecks schliesslicher Wiedergewinnung von Lösungsmittel zum Bad zurückführen kann man das Exsudat auch nicht, da die Präpration im Bad zu einem übermässigen Schäumen führt. Eine Wiedergewinnung von Lösungsmittel aus dem Exsudat ist schwierig, da ein Zerfall von Präparationskoraponenten zur Verschmutzung bzw. Vollsetzung der bei der Lösungsmittel-Wiedergewinnung eingesetzten Destillationsvorrichtung führt. Wenn man das Exsudat in der Stauchkammer wieder auf das Kabel aufbringt, enthält das gekräuselte Kabel eine übergrosse Menge an Wasser und Lösungsmittel. Wenn, wie praktisch, üblich, ein solches Kabel vor dem Trocknen eine Zeit in Kannen verweilen gelassen wird, zeigt die überhöhte Feuchte die Tendenz, sich zum Kannenboden hin abzusondern. Wenn Kabel aus solchen Kannen durch einen Trockner geführt wird, stellt sich ein ungleichmässiges Trocknen ein, das Kabel-Ungleichmässigkeiten verursacht. Es wäre hocherwünscht, die Notwendigkeit einer Lösungsmittel-Wiedergewinnung aus dem Exsudat wie auch den Verlust an Präparation vermeiden zu können.

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Die vorliegende Erfindung macht ein verbessertes Verfahren zum Kräuseln von Kabeln aus nassen Fasern verfügbar, durch das im wesentlichen die gesamte aufgebrachte Präparation auf den Fasern erhalten bleibt. Ss tritt dementsprechend bezüglich der Präparation keine Verschmutzung ein.

Nachdem Verfahren gemäss der Erfindung erfolgt das Kräuseln eines sich vorwärtsbewegenden Kabels von Fasern bzw. Filamenten, die in einem wässrigen Bad oder einer Keine wässriger Bäder behandelt worden sind, indem man das Kabel zur Ausscheidung von lösungsmittelhaltigem Wasser aus demselben in einem umgrenzten Raum bei einem Spaltdruck von 107 bis 178 kg/cm (600 bis 1000 Pounds/Zoll) gleichmässig zusammenpresst, wobei das Exsudat zum letzten wässrigen Bad zurückgeführt wird, auf das Kabel eine vorbestimmte Menge an Präparation aufbringt, die Fasern in einer Stauchkammer-Kräuselvorrichtung kräuselt, wodurch ein Teil der Präparation und eine kleine Menge an Restfeuchtigkeit aus dem Kabel ausgeschieden wird, das Exsudat wiedergewinnt und zu eineai Speicherbehälter abführt, das Exsudat in der Stauchkanner wieder auf das Kabel mit einer Rate aufbringt, die der Auspress-Rate entspricht, und das gekräuselte Kabel sammelt und dann trocknet. Vorzugsweise wird ein Kabel aus Acrylharz-Fasern bzw. -Filamenten eingesetzt und das Kabel entsprechend einem Gehalt * an Wasser von 25 bis 35» vorzugsweise 30 bis 35 Gew.% zusammengepresst. In besonders bevorzugter Weise beträgt der Walze η sp al t-Druck etwa 14-3 kg/cm (etwa 800 Pounds/Zoll).

Bei herkömmlichen Verfahren, bei denen ein Faserkabel in einem wässrigen Bad oder einer Reihe von wässrigen Bädern behandelt wird, bringt man auf das Kabel gewöhnlich Präparation unmittelbar beim Abnehmen des Kabels von Quetschwalzen nach dem letzten wässrigen Bad auf. Ein Beispiel für eine solche Kabelbehandlung ergibt sich beim Nass- oder Trockenspinnen von Acrylharzfasern, bei dem man die frisch gesponnenen Fasern extrahiert, um Spinnlösungsmittel zu entfernen, und verstreckt, während sie eine Reihe heisser, wässriger Bäder durchlaufen,

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wobei eine Gegenstrom-Strö-mung der Badflüssigkeit von Jeweils dem einen zum vorhergehenden Bad vorliegt. Zur (gewöhnlich destillativen) Wiedergewinnung des Spinnlösungsmittels wird die Flüssigkeit aus dem ersten Bad entnommen. Die Quetschwalzen werden bei einem massigen Druck, z. B. von 6,26 kg/cm betrieben, wodurch der Wassergehalt des Kabels auf etwa 60 bis 90 Gew.% vermindert wird.

Nach einer Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird die Präparation nicht auf das die Quetschwalzen verlassende Kabel aufgebracht, sondern das Kabel vielmehr Präzisionsquetschwalzen zugeführt, die vorzugsweise von einer glatten, ebenen Walze und einer passenden bzw. paarigen Flanschwalze solcher Ausbildung gebildet wird, dass eine positive bzw. zwangsläufige Spaltfläche für den Kabelhindurchlauf erhalten wird. Diese Walzen sollen zur Ausübung einer Kraft im Bereich von 10? bis 178 kg/cm ausgelegt sein. Durch diese Walzen aus dem Kabel ausgequetschtes, lösungsmittelhaltiges Wasser wird zur etwaigen Wiedergewinnung des Lösungsmittels zum letzten wässrigen Bad zurückgeführt. Diese Walzen können die Abzugswalzen ersetzen, die normalerweise zur Belieferung einer Stauchkammer— Kräuselvorrichtung Verwendung finden. Man bringt auf das Kabel Präparation auf und führt das Kabel in eine Stauchkamraer-Kräuselvorrichtung, wo aus dem Kabel ein Teil der Präparation und eine kleine zusätzliche Menge an lösungsmittelhaltigeo Wasser ausgeschieden wird. Dieses Exsudat wird gesammelt und wieder auf das Kabel mit der gleichen Rate aufgebracht, mit der seine Ausscheidung erfolgt. Das gekräuselte Kabel wird gesammelt und getrocknet. Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung gekräuselte Kabel weisen einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt als Kabel des Standes der Technik auf und lassen sich somit leichter trocknen.

Wie in der Zeichnung gezeigt, wird das von dem wässrigen Bad kommende Kabel 1 durch die Quetschwalzen 3 und dann zu Präzisionsquetschwalzen geführt, die von der ebenen Walze 4 und der Flanschwalze 5 gebildet werden, wobei ein Spaltdruck von

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107 bis 178 kg/cm zur Einwirkung gebracht und der Wassergehalt des Kabels auf 30 bis 35 Gew.% und der Lösungsmittelgehalt des Kabels auf 2,0 bis 2,5 Gew.% herabgesetzt wird. Hit den Applikator-Spulen 6 und 7 wird auf das Kabel beidseitig eine vorbestimmte Menge an Präparation aufgebracht, und das Kabel 1 wird zwischen Kräuselungswalzen 8 und 9 in die Stauchkammer-Kräuselvorrichtung 10 geführt, die der Ausbildung des gewünschten Kräuselbetrags entsprechend eingestellt sind. Die Präparation und die kleine Menge an lösungsmittelhaltigern Wasser, die aus dem Kabel 1 durch die Kräuselungswalzen 8 und 9 ausgeschieden werden, werden in der Wanne 11 gesammelt und durch die Rohrleitung 12 dem Speichertank 13 zugeführt, der mit einer Gutstand-Steuerung 14 versehen ist. Zu Beginn der Arbeiten wird der Speichertank 13 mit auf einen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen von etv/a 12 % eingestellter Präparation bis zur Gut st and-Steuerung 14 gefüllt. Auf die Stand-Steuerung 14 ansprechend nimmt die Pumpe 15 wiedergewonnene- Präparation aus dem Speichertank 13 über die Rohrleitung 16 zur Stauchkammer der Kräuselvorrichtung 10 hin ab, wo die wiedergewonnene Präparation wieder auf das Kabel aufgebracht wird. Das gekräuselte Kabel 18 kann zur schliesslichen Trocknung in Kannen 17 gesammelt werden.

Das Verfahren gemäss der Erfindung kann bei Kabeln von Fasern bzw. Filamenten mit Titern von 0,056 bis 2,22 tex (0,5 bis 20 den) Anwendung finden. In Abhängigkeit von der Grosse der Kräuselvorrichtung können Kabel mit einem Gesamttiter von 22 000 bis 55 600 tex oder mehr (200 00 bis 5000" 000 den oder mehr) behandelt werden. Vorzugsweise setzt man Acrylharz-Kabel ein, die Wasser und eine kleine Menge an Spinnlösungsmittel, wie N,F-Dimethylformamid (DMF) oder N,N-Dimethylacetamid (DMAc), enthalten.

Bei spiel

Es wurde ein Aery!polymeres mit einem Gehalt von 93>6 Gew.% an Acrylnitril, 6,0 Gew.% an Methylacrylat und 0,4 Gew.% an

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lfatriumstyrolsulfonat mit einer Intrinsic-Viscosität von 1,5 in herkömmlicher Weise trockengesponnen, restliches Spinnlösungsmittel extrahiert und das Fasergut während des Hindurchlaufs durch neun aufeinanderfolgende Heisswassertanks gestreckt. Der letzte Tank wurde mit frischem Heisswasser gespeist; das bei jedem Tank überlaufende Wasser wurde jeweils dem vorhergehenden Tank zugeführt, wobei das Überlaufwasser des ersten Tanks zur Lösungsmittel-Wiedergewinnung ging.Das Gesamtstreckverhältnis betrug 4,52x; trocken hatten die Fasern einen Titer von 0,67 tex (6 den) und das Kabel einen solchen von 52 000 tex (4-70 000 den).

A) Entsprechend Arbeitsweisen des Standes der Technik wurde das Kabel beim Hervorkommen aus dem letzten Tank zwischen zwei Quetschwalzen mit einem Druck von etwa 6,26 kg/cm geführt, wobei das Exsudat zum letzten Tank zurückgeführt wurde. Während des Hinwegziehens des Kabels über eine Walze, die in einer Masse textiler Präparation umlief, wurde auf das Kabel die Präparation aufgebracht. Mittels Abzugswalzen wurde das Kabel zu einer Stauchkammer-Kräuselvorrichtung geführt. Der Druck auf den Kräuselwalzen wurde entsprechend der Ausbildung des gewünschten Kräuselbetrags (2 bis 5 Kräusel/cm) eingestellt, und aus dem Kabel wurde 9 % Flüssiggut, bezogen auf das Trockengewicht des Kabels, ausgeschieden. Dieses Flüssiggut enthielt 1 bis 2 Gew.% an Lösungsmittel (DIiF) und 1 bis 2 Gew.% Präparation, was etwa 50 Gew.% der aufgetragenen Präparation entspricht. Das Vorliegen von Präparation macht das ausgeschiedene Flüssiggut für eine Rückführung zur Lösungsmittel-Wiedergewinnung ungeeignet, da die Präparation die Lösungsmittel-Destillationskolonne vollsetzt. Man muss zur Vermeidung von Verschmutzung dementsprechend das Flüssiggut einer Sonderbehandlung unterwerfen. Der Verlust an Präparation bedeutet nicht nur Verschwendung, sondern macht auch eine Regelung des Präparationsgehalts des Kabels dadurch schwieriger, dass man auf das Kabel einen empirisch zu suchenden Überschuss an Präparation aufbringen muss, um zu einer gewünschten Präparationsmenge auf dem Kabel nach dem Kräuseln zu gelangen. Hinzu kommt die Komplikation, dass

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Veränderungen der Kräuselbedingungen auch Veränderungen der Menge an aufgebrachter überschüssiger Präparation erfordern.

Wenn man das ausgeschiedene Flüssiggut wieder auf das Kabel aufbringt und das Kabel unverzüglich trocknet, stellt die Behandlung mit der Ausnahme zufrieden, dass das zusätzliche Wasser zu einer zusätzlichen Belastung des Trockners führt. Wenn man, wie es normalerweise geschieht, das Kabel in Kannen sammelt und 12 bis 24- Stunden verweilen lässt, sondert sich das zusätzliche Wasser aus dem Kabel zum Boden der Kanne hin ab, was zur ungleichmässigen Trocknung und einer inakzeptablen Ünglexchmassigkeit des Kabels führt.

B) Gemass der Erfindung wurde das Kabel beim Hervorkommen aus dem letzten Tank durch zwei Quetschwalzen wie oben bei einem Spaltdruck von etwa 6,26 kg/cm geführt, wobei das Exsudat zun letzten Tank zurückgeführt wurde. Von der üblichen Präparationswalze her wurde nur Wasser zugeführt.Das Kabel wurde dann zwischen eine glatte, ebene Walze uad eine Flanschwalze geführt, die zusammen einen rechteckigen Spalt bildeten, in den das Kabel unter gleichmässiger und starker Quetschung bei einem Spaltdruck von 14-3 kg/cm lief. Das ausgeschiedene Flüssiggut wurde zum letzten Tank zurückgeführt. Die Präparation wurde auf beide Seiten des bandartigen, aus den Quetschwalzen austretenden Kabels aufgebracht, indem das Kabel mit Flanschspulen in Kontakt gebracht wurde, deren jede längs der Bandkontaktlinie einen waagerechten Schlitz aufwies, durch den auf das Kabel eine wässrige Textilpräparation aufdosiert wurde. Das Kabel wurde dann einer Stauchkammer-Kräuseivorrichtung zugeführt. Die Kräuselwalzen quetschten eine Menge an Präparation und Flüssiggut aus, die etwa 2 % vom Kabeltrockengewicht betruf. Dieses Exsudat wurde einem Tank zugeführt, der mit einer Gutstand-Steuerung herkömmlicher Bauart ausgerüstet war. Eine entsprechend den Signalen der Stand-Steuerung angetriebene Pumpe nahm Exsudat aus dem Tank mit einer Rate ab, die der Rate der Exsudat-Sammlung entsprach, und spritzte dieses in die Stauchkaramer ein. Das ge-

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Ar

kräuselte Kabel entsprach mit seinem Präparationsgehalt demjenigen bei der Auftragung mit den geschlitzten Flanschspulen. Auf diese Weise wurde Präparationsverlust vermieden, und es liegt kein Lösungsmittel vor, dass man in diesem Stadium zur Wiedergewinnung sammeln müsste.

Ein Vergleich der gekräuselten Kabel aus den Versuchen A und B des vorliegenden Beispiels zeigt einen niedrigeren Wassergehalt im Kabel von Versuch B (32 gegenüber 41 % auf der Faser), was eine herabgesetzte Trockner-Belastung und weniger Lösungsmittelverlust bedeutet und somit der Prozessokonooie wie auch -Ökologie zugutekommt. Das Produkt, das sich unter geringerer Wärmezufuhr und mit grösserer Gleichmässigkeit trocknen lässt, bietet subtile, aber der Auswirkung nach wichtige Verfahrensvorteile an. Die Erwartung der verbesserten Gleich— mässigkeit ergibt sich aus der minimierten Absetzung von Wasser zu den unteren Zonen der Faser in Kräuselkabelkannen beim Verweilen. Auf das mit dem vorliegenden Verfahren erhältliche Ausmass entwässertes Stranggut zeigt nur eine geringe oder keine Neigung, eine Gradation des Wassergehalts (und Präparationsgehalts) von oben nach unten wie beim Verweilen in Kannen auszubilden.

Die Zusammensetzung des Kabels kann dessen Befähigung, Feuchtigkeit bei einem gegebenen Walzenspaltdruck zu behalten, ausgeprägt beeinflussen. Ein stärker hydrophiles Filament, z. B. ein Filament mit etwa 4 % an sich von Natriurastyrolsulfonat ableitenden Einheiten, wird typischerweise nach Kräuseln in der Weise, die bei den vorstehenden Vergleichsversuchen zu 41 % Wasser führte, etwa 60 % Wasser enthalten. Es ist bei der Behandlung solcher Kabel gemäss der Erfindung adäquat, den Wassergehalt vor der Präparationszuführung auf etwa 55 % zu senken. Die Menge an Exsudat, die durch die Kräuselvorrichtung aus einem solchen Kabel nach Präparationszuführung entfernt wird, überschreitet die Menge, die sich in Form der Wiederzuführung zum Kabel in der Kräuselvorrichtung aufnehmen lässt, nicht.
Ende der Beschreibung - 7 -

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Kräuseln eines sich vorwärtsbewegenden Kabels von Fasern bzw. Filamenten, die in einem \vässrigen Bad oder einer Reihe wässriger Bäder behandelt worden sind, bei dem man das Kabel zur Ausscheidung von lösungsmittelhaltigem Wasser aus demselben in einem umgrenzten Saum bei einem Spaltdruck von 107 bis 173 kg/cm (600 bis 1000 Pounds/Zoll) gleichmässig zusammenpresst, wobei das Exsudat zum letzten wässrigen Bad zurückgeführt wird, auf das Kabel eine vorbestimmte Menge an Präparation aufbringt, die Fasern in einer Stauchkammer-Kräuselvorrichtung kräuselt, wodurch ein Teil der Präparation und eine kleine Menge an Restfeuchtigkeit aus dem Kabel ausgeschieden werden, das Exsudat wiedergewinnt und zu einem Speicherbehälter abführt, das Exsudat in der Stauchkammer wieder auf das Kabel mit einer Rate aufbringt, die der Auspress-Rate entspricht, und das gekräuselte Kabel sammelt und dann trocknet.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Kabel aus Acrylfaser-Kabel einsetzt.

   Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kabel entsprechend einem Gehalt an Wasser von 30 bis 35 Gew.% zusammenpresst.

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   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einem Spaltdruck, von etwa 14-3 kg/cm arbeitet.

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