EP0168582B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren von Synthesefasermaterial - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren von Synthesefasermaterial Download PDF

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EP0168582B1
EP0168582B1 EP85105890A EP85105890A EP0168582B1 EP 0168582 B1 EP0168582 B1 EP 0168582B1 EP 85105890 A EP85105890 A EP 85105890A EP 85105890 A EP85105890 A EP 85105890A EP 0168582 B1 EP0168582 B1 EP 0168582B1
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EP
European Patent Office
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steam
zone
spinning
cables
solvent
Prior art date
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EP85105890A
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English (en)
French (fr)
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EP0168582A3 (en
EP0168582A2 (de
Inventor
Ulrich Dr. Reinehr
Rolf-Burkhard Dipl.-Ing. Hirsch
Wolfram Dr. Wagner
Erich Dipl.-Ing. Hilgeroth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Publication of EP0168582A3 publication Critical patent/EP0168582A3/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C7/00—Heating or cooling textile fabrics

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for conditioning cables made of synthetic fibers with the aid of steam, in particular threads and fibers made of acrylonitrile polymers with at least 40% by weight of acrylonitrile units, optionally after previous crimping.
  • Devices for steaming continuously conveyed synthetic fiber material are preferably screen drum and screen belt dampers (for example DE-OS 2 060 941 or GB-PS 1 208 792).
  • Steam pipes, tunnels and U-shaped steaming boots cf. eg international textile practice Dec. 1981, page 1410 or man-made fibers / textile industry Nov. 1981, page 821 or Feb. 1982, page 96.
  • Combinations of crimping devices with a subsequent fixing chamber (for example US Pat. No. 2,865,080) are also described in a wide variety of shapes and designs, in particular for texturing and fixing processes.
  • These steaming units are used for drying and shrinking of fiber cables, as well as to stabilize crimp and spin dyeing of the fibers.
  • DE-A 22 17 667 describes a sealing device for a band damper, a flap being provided over the entire working width of the steam, which seals the upper part as much as possible, but compresses the fleece strongly.
  • the steam is used to dampen the fleece from a water sump located in the steam chamber.
  • EP-OS 98 477 describes for the first time a continuously operating dry spinning process for acrylonitrile threads and fibers, in which the spinning cable of 100,000 dtex and more is prepared shortly before or immediately after leaving the spinning shafts, then stretched, crimped and then fixed without the cable comes into contact with an extraction liquid for the spinning solvent, such as water. The majority of the spinning solvent is already driven out in the spinning shafts in this process.
  • the solvent content of the threads is usually less than 10% by weight, based on the fiber solids content, but more than 1% by weight when leaving the spinning shafts.
  • the known conditioning devices are not suitable for this method. Either the amount of steam required was too high or raw clay damage or matting of the fiber cables occurred.
  • the object of the present invention was for continuous To provide a suitable conditioning device for dry spinning processes, an upstream crimping process being able to be integrated.
  • the conditioning device has to perform the tasks of stabilizing the crimp, reducing the shrinkage built up by the stretching process and removing the remaining portions of spinning solvent.
  • the method and device for conditioning cables should be suitable.
  • the object is achieved in that in a vapor-tight conditioning device, the synthetic fiber material is exposed to at least two stages of superheated steam from 105 to 150 ° C. on a circulating wire belt and has a dwell time of over 3 minutes in the conditioning device.
  • the invention therefore relates to a method for conditioning synthetic fiber cables, characterized in that the synthetic fiber cable is exposed in a steam-tight conditioning device on a circulating wire belt to at least two stages of superheated steam from 105 to 150 ° C and has a dwell time of over 3 minutes in the conditioning device.
  • vapor-tight is understood to mean that the uncontrolled vapor losses at the inputs and outputs of the synthetic fiber material are less than 1%. If a crimping device is integrated in the conditioning device in an absolutely vapor-tight manner, the following applies as an input for the synthetic fiber material, the input into the crimps. Stuffer box and blow nozzle crimping devices are preferred.
  • the superheated steam is expediently conducted in countercurrent to the fiber material and is fed to the fiber material several times in the individual treatment stages with the aid of fans.
  • the superheated steam is preferably generated in the conditioning device into which saturated steam enters, which is overheated with the aid of heat exchangers.
  • the temperature of the superheated steam is preferably 120 to 140 ° C, the residence time is preferably 5 to 15 minutes.
  • the process works efficiently with a screen density of up to 15 kg / m2, preferably up to 10 kg / m2.
  • the document density can easily be calculated from the documentable surface of the sieve belt, the residence time and the throughput (kg / h).
  • the process is particularly suitable for the conditioning of spun cables made of acrylic fibers with at least 85% by weight of acrylonitrile units, which are obtained by a continuous dry spinning process in the course of which they have not come into contact with an extraction liquid for the spinning solvent,
  • a stable crimp, a residual solvent content of less than 1% by weight and a cook-shrink-free acrylic fiber are used in the device according to the invention generates a steam consumption that is less than 1 kg per kg of fiber material penetrated.
  • the device according to the invention consists of a sieve belt damper, which is closed in a vapor-tight manner and is divided into several zones A to D, the individual zones being separated from one another, zones B and C may occur several times, and zone A an inlet device and a suction device for solvent-laden steam , zone B has a fan, a heat exchanger and an extraction device for steam laden with solution, zone C has a fan, a heat exchanger and a steam supply and zone D has an extraction device for steam laden with solvents,
  • zone E in which the synthetic fiber material is cooled before it is passed on for further use, storage, packaging or cutting,
  • a stuffer box crimping device (1) is integrated in the conditioning device (2).
  • the crimped fiber cable (5) on a conveyor belt (6) for example a perforated or screen belt, is paneled.
  • the folded fiber cable After passing through the entrance zone (A), in which there is no forced circulation of the steam, the folded fiber cable passes through the sealing flap (7) into the steam zones (B) and (C). Both zones are separated from each other by baffles and equipped with circulation fans (8).
  • live steam is introduced at (10) into the steaming zone (C) via a heat exchanger (11) so that the steam temperature is at least 105 ° C.
  • the process steam flows through the folded fiber cable and is then sucked off by means of fans (8), reheated via the heat exchanger (11) and sent again through the fiber cable.
  • a partial flow of the steam from the steam zone (C) reaches the steam zone (B) in the opposite direction to the direction of the fiber cable.
  • the steam is again passed through fans (8) via heat exchangers (12), led through the fiber cable and a partial stream loaded with residual spinning solvent is removed via the suction (13).
  • Belt seals in the form of sliding sealing flaps (7) at the level of the folded fiber cable and sealing strips (14) of the surrounding sieve belt (6) largely prevent steam from escaping.
  • the amounts of steam that still escape through the sealing flaps (7) and sealing strips (14) are in the entrance zone (A) and the exit zone (D) via suction devices (13), which are provided with adjustable throttle valves, which are not suitable for the figure. led away.
  • the folded fiber cable is then sent through a cooling zone (E). Air from room temperature is blown through the cooling zone by means of a fan (15). Then the fiber cable fed to a cutting device and further processed to staple fibers or paneled as an endless belt in boxes.
  • FIGS. 2 and 3 show, on the basis of cross sections through the steaming zones B and C, the path of the process steam through the conditioning device.
  • the live steam which enters the steaming zone (C) via the entry point (10), flows through the heat exchanger (11) and experiences overheating.
  • the steam then flows through the paneled fiber cable (5) and is fed back to the heat exchanger for renewed circulation via an intake duct (16) by means of fans (8) via a pressure duct (17).
  • a partial stream of the steam passes from the steaming zone (C) into the circulated amount of steam in the steaming zone (B), where the steam is circulated as in the steaming zone (C), reheated via the heat exchanger (12) and removed as a partial stream via the suction (13).
  • a crimping process can be combined with the conditioning.
  • a stuffer box crimping device (1) is directly connected to the conditioning device via a closed channel (3) according to FIG. 1.
  • a blow nozzle crimp which is coupled analogously to the conditioning device , especially at high production speeds, was found to be very cheap.
  • the 30% by weight spinning solution of an acrylonitrile copolymer composed of 93.6% acrylonitrile, 5.7% methyl acrylate and 0.7% sodium methallylsulfonate with a K value of 81 (Fikentscher, Cellulosechemie 13 , (1932), page 58) in dimethylformamide was obtained from Dry spun 1264-hole nozzles with a 0.2 mm nozzle hole diameter at a take-off speed of 60 m / min on a 20-shaft spinning system.
  • the dwell time of the spun threads in the spinning shafts was 4 seconds.
  • the shaft temperature was 210 ° C and the air temperature was 380 ° C.
  • the throughput of air was 40 m3 / h for each shaft, which was blown in at the head of the shaft in the longitudinal directions to the threads.
  • the preparation was dosed via gear pumps.
  • the warm cable was then sent over a pair of rollers heated inductively to 150 ° C, with a contact time of approx. 2 seconds being achieved by looping several times over a feed roller.
  • the cable took a tape temperature of 112 ° C, measured the KF 15 radiation thermometer (manufacturer: Heimann GmbH, Wiesbaden, Germany).
  • the cable was stretched by 450%, with a stretch septet with coolable rollers serving as the second clamping point.
  • the strip temperature after the stretching process was 61 ° C.
  • the cable was mechanically crimped in a stuffer box (1), which was connected to the conditioning device (2) by a closed channel (3), and paneled onto a continuous endless sieve belt (6) via a traversing device (4).
  • the crimping speed was 270 m / min.
  • the folded, crimped fiber cable After passing through the entrance zone (A), the folded, crimped fiber cable entered the damping zones (B) and (C), each 1 m long and 0.4 m wide. Both steam zones were separated from each other by baffles and equipped with circulation fans (8). At the same time, live steam, the quantity of which was regulated by a valve, came into the steaming zone (C) in counterflow to the fiber cable direction via the steam entry point (10). The amount of steam fed in was 48 kg / h with a calculated fiber cable throughput of 96.1 kg / h, so that a specific steam consumption of 0.5 kg of steam per kg of fiber cable occurred.
  • the residence time of the folded fiber cable in the steaming zones (B + C) of the conditioning device was 5.0 minutes. This resulted in a specific covering density of approx. 10 kg / m2.
  • the fiber cable was sent over a 1.5 m long cooling zone (E) to stabilize the crimp. Air from room temperature is blown through the cooling zone by means of a fan (15). The fully shrunk fiber cable is then cut into staple fibers with a cutting length of 60 mm, blown and fed to a packing press.
  • the acrylic fibers produced in this way in a continuous process are shrink-free and have a single fiber final titer of 3.3 dtex.
  • the fiber strength is 2.9 cN / dtex and the elongation is 39%.
  • the content of residual solvents in the staple fiber is 0.62% by weight.
  • Yarns made from the fibers on a high-performance card at 120 m / min with a yarn count of 278 dtex have a yarn strength of 15.3 RKM, an elongation of 18.9% and a yarn boiling shrinkage of 2.4%.
  • part of the fiber cable according to Example 1 is fed to a blow nozzle instead of a stuffer box, which is also connected to the conditioning device by a closed channel.
  • the blowing curl which is operated with superheated steam at 140 ° C., is constructed in front of the conditioning device in such a way that the blowing nozzle outlet opening and the subsequent channel lead into the conditioning device without kinking. All other conditions correspond to the specifications of Example 1.
  • the acrylic fibers produced in this way in a continuous process have a single fiber final titer of 3.3 dtex.
  • the fiber strength is 2.8 cN / dtex and the elongation is 33%.
  • the residual solvent content in the staple fiber is 0.58% by weight.
  • Yarns made from the fibers on a high-performance card at 140 m / min with a yarn count of 283 dtex have a yarn strength of 16.1 RKm, an elongation of 18.4% and a yarn shrinkage of 2.4%.
  • a part of the fiber cable from Example 1 was crimped in a stuffer box with a rotor blade into staple fibers for 60 mm staple length and applied to the conditioning device via a feed roller.
  • the other conditions correspond again to the information from example 1.
  • the fiber fleece is blown via a funnel-shaped suction device using a fan and fed to a packing press.
  • Single fiber final titer 3.3 dtex; Fiber strength 2.5 cN / dtex; Elongation 34%.
  • the residual solvent content in the staple fiber is 0.43% by weight. Again, no fiber boiling shrinkage was found.
  • Yarn values yarn tenacity 15.8 Rkm with a yarn count of 290 dtex; Elongation 18.1%, yarn shrinkage 2.7%; Carding speed 120 m / min.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konditionieren von Kabeln aus synthetischen Fasern mit Hilfe von Dampf, insbesondere Fäden und Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten mit mindestens 40 Gew.-% Acrylnitrileinheiten, gegebenenfalls nach vorhergehendem Kräuseln.
  • Einrichtungen zum Dämpfen von kontinuierlich gefördertem synthetischem Fasermaterial sind vorzugsweise Siebtrommel- und Siebbanddämpfer (z.B. DE-OS 2 060 941 oder GB-PS 1 208 792). Ferner sind Dampfröhren, -tunnel und U-förmige Dämpfstiefel, vgl. z.B. Textilpraxis international Dez. 1981, Seite 1410 oder Chemiefasern/Textilindustrie Nov. 1981, Seite 821 bzw. Febr. 1982, Seite 96 bekanntgeworden. Ebenso sind Kombinationen von Kräuselvorrichtungen mit anschließender Fixierkammer (z.B. US-PS 2 865 080) in vielfältigsten Formen und Ausführungen, namentlich für Texturier- und Fixierprozesse, beschrieben. Diese Dämpfaggregate dienen zum Trocknen und Schrumpfen von Faserkabeln, sowie zur Stabilisierung von Kräuselung und Spinnfärbung der Fasern.
  • In der DE-A 22 17 667 wird eine Abdichtungsvorrichtung für einen Banddämpfer beschrieben, wobei eine Klappe über die gesamte Arbeitsbreite des Dampfes vorgesehen ist, die den oberen Teil möglichst abdichtet, dabei aber das Vlies stark komprimiert. Der Dampf wird aus einem innerhalb der Dampfkammer befindlichen Wassersumpf zur Dämpfung des Vlieses benutzt.
  • In der EP-OS 98 477 wird erstmals ein kontinuierlich arbeitendes Trockenspinnverfahren für Acrylnitrilfäden und -fasern beschrieben, bei dem das Spinnkabel von 100.000 dtex und mehr kurz vor oder direkt nach Verlassen der Spinnschächte präpariert, dann verstreckt, gekräuselt und anschließend fixiert wird, ohne daß das Kabel mit einer Extraktionsflüssigkeit für das Spinnlösungsmittel, wie beispielsweise Wasser, in Kontakt tritt. Der größte Teil des Spinnlösungsmittels wird bei diesem Verfahren bereits in den Spinnschächten ausgetrieben. Der Lösungsmittelgehalt der Fäden liegt bei Verlassen der Spinnschächte in der Regel unter 10 Gew.-%, bezogen auf den Faserfeststoffgehalt, jedoch über 1 Gew.-%.
  • Für dieses Verfahren sind die bekannten Konditioniervorrichtungen nicht geeignet. Entweder waren die benötigten Dampfmengen zu hoch oder es traten Rohtonschädigungen oder Verfilzungen der Faserkabel auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, für das kontinuierliche Trockenspinnverfahren eine geeignete Konditioniervorrichtung zur Verfügung zu stellen, wobei ein vorgeschalteter Kräuselprozeß integriert werden kann. Die Konditioniervorrichtung hat dabei die Aufgaben zu erfüllen, die Kräuselung zu stabilisieren, den durch den Streckvorgang aufgebauten Schrumpf abzubauen und die restlichen Anteile an Spinnlösungsmittel zu entfernen.
  • Dabei sollten Verfahren und Vorrichtung für die Konditionierung von Kabeln geeignet sein.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer dampfdichten Konditioniervorrichtung das Synthesefasermaterial auf einem umlaufenden Siebband mindestens zweistufig überhitztem Dampf von 105 bis 150°C ausgesetzt wird und in der Konditioniervorrichtung eine Verweilzeit von über 3 Minuten hat.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Konditionieren von Synthesefaserkabeln, dadurch gekennzeichnet, daß das Synthesefaserkabel in einer dampfdichten Konditioniervorrichtung auf einem umlaufenden Siebband mindestens zweistufig überhitztem Dampf von 105 bis 150°C ausgesetzt wird und in der Konditioniervorrichtung eine Verweilzeit von über 3 Minuten hat.
  • Unter dem Begriff "dampfdicht" wird verstanden, daß an den Ein- und Ausgängen des Synthesefasermaterials die unkontrollierten Dampfverluste zusammen weniger als 1 % betragen. Ist eine Kräuselvorrichtung in die Konditioniervorrichtung absolut dampfdicht integriert, so gilt als Eingang für das Synthesefasermaterial der Eingang in die Kräusel. Dabei sind Stauchkammer- und Blasdüsenkräusel-Vorrichtungen bevorzugt.
  • Der überhitzte Dampf wird zweckmäßigerweise im Gegenstrom zum Fasermaterial geführt und in den einzelnen Behandlungsstufen mit Hilfe von Ventilatoren dem Fasermaterial mehrfach zugeführt. Die Erzeugung des überhitzten Dampfes erfolgt vorzugsweise in der Konditioniervorrichtung, in die Sattdampf eintritt, der mit Hilfe von Wärmetauschern überhitzt wird.
  • Die Temperatur des überhitzten Dampfes beträgt vorzugsweise 120 bis 140°C, die Verweilzeit vorzugsweise 5 bis 15 Minuten. Bei einer Belegdichte des Siebbandes bis zu 15 kg/m², vorzugsweise bis zu 10 kg/m², arbeitet das Verfahren effizient. Die Belegdichte läßt sich leicht aus der belegbaren Oberfläche des Siebbandes, der Verweilzeit und dem Durchsatz (kg/h) berechnen.
  • Das Verfahren ist besonders für das Konditionieren von Spinnkabeln aus Acrylfasern mit mindestens 85 Gew.-% Acrylnitrileinheiten geeignet, die nach einem kontinuierlichen Trockenspinnverfahren erhalten werden, in dessen Verlauf sie nicht mit einer Extraktionsflüssigkeit für das Spinnlösungsmittel in Kontakt getreten sind,
  • Bei deren Konditionierung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine stabile Kräuselung, ein Restlösungsmittelgehalt unter 1 Gew.-% und eine kochschrumpffreie Acrylfaser bei einem Dampfverbrauch erzeugt, der geringer als 1 kg pro kg durchgesetztes Fasermaterial ist.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Konditioniervorrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die Konditioniervorrichtung wird in den Fig. 1 bis 3 gezeigt.
    • Fig. 1
    zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung
    Fig. 2
    zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung in Höhe der Dämpfzone B
    Fig. 3
    zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung in Höhe der Dämpfzone C.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Siebbanddämpfer, der dampfdicht verschlossen und in mehrere Zonen A bis D aufgeteilt ist, wobei die einzelnen Zonen voneinander abgetrennt sind, die Zonen B und C mehrfach vorkommen können, und die Zone A eine Einlaufvorrichtung und eine Absaugung für lösungsmittelbeladenen Dampf, die Zone B einen Ventilator, einen Wärmetauscher und eine Absaugung für lösungsbeladenen Dampf, die Zone C einen Ventilator, einen Wärmetauscher und eine Dampfzufuhr und die Zone D eine Absaugung für lösungsmittelbeladenen Dampf aufweisen,
  • Gegebenenfalls schließt sich eine Zone E an, in der das Synthesefasermaterial gekühlt wird, bevor es der weiteren Verwendung, der Ablage, der Verpackung oder der Schneide zugeführt wird,
  • In Fig. 1 ist eine Stauchkammerkräusel-Vorrichtung (1) in die Konditioniervorrichtung (2) integriert. Über den geschlossenen Kanal (3) und eine Changiervorrichtung (4) wird das gekräuselte Faserkabel (5) auf ein Förderband (6), beispielsweise ein Loch- oder Siebband, aufgetäfelt. Nach Durchlaufen der Eingangszone (A), in der keine zwangsweise Umwälzung des Dampfes erfolgt, gelangt das gefaltete Faserkabel durch die Abdichtklappe (7) in die Dampfzonen (B) und (C). Beide Zonen sind durch Leitbleche voneinander abgetrennt und mit Umwälzventilatoren (8) ausgerüstet. Gleichzeitig wird Frischdampf bei (10) in die Dämpfzone (C) über einen Wärmetauscher (11) eingeleitet, so daß die Dampftemperatur wenigstens 105°C beträgt. Der Prozeßdampf durchströmt das gefaltete Faserkabel und wird anschließend mittels Ventilatoren (8) abgesaugt, über den Wärmetauscher (11) wieder aufgewärmt und erneut durch das Faserkabel geschickt. Ein Teilstrom des Dampfes der Dampfzone (C) gelangt entgegengesetzt zur Laufrichtung des Faserkabels in die Dampfzone (B). Hier wird der Dampf erneut durch Ventilatoren (8) über Wärmetauscher (12) geschickt, durch das Faserkabel geführt und ein mit restlichem Spinnlösungsmittel beladener Teilstrom über die Absaugung (13) ausgekreist. Bandabdichtungen in Form von schleifenden Abdichtklappen (7) in Höhe des gefaltenen Faserkabels und Abdichtstreifen (14) des umlaufenden Siebbandes (6) verhindern weitgehend einen Dampfaustritt. Die Dampfmengen, die dennoch durch die Abdichtklappen (7) und Abdichtstreifen (14) entweichen, werden in der Eingangszone (A) und der Austrittszone (D) über Absaugungen (13), die mit einstellbaren, in der Figur nicht geeigten Drosselklappen versehen sind, weggeführt. Das gefaltete Faserkabel wird anschließend über eine Kühlzone (E) geschickt. Durch die Kühlzone wird Luft von Raumtemperatur mittels eines Ventilators (15) geblasen. Anschließend wird das Faserkabel einer Schneidvorrichtung zugeführt und zu Stapelfasern weiterverarbeitet bzw. als Endlosband in Kartons eingetäfelt.
  • Fig. 2 und Fig. 3 zeigen anhand von Querschnitten durch die Dämpfzonen B und C den Weg des Prozeßdampfes durch die Konditioniervorrichtung. Der Frischdampf, der über die Eintrittsstelle (10) in Dämpfzone (C) gelangt, durchströmt den Wärmetauscher (11) und erfährt eine Überhitzung. Anschließend durchströmt der Dampf das aufgetäfelte Faserkabel (5), wird über einen Ansaugkanal (16) mittels Ventilatoren (8) über einen Druckkanal (17) wieder dem Wärmetauscher zur erneuten Umwälzung zugeführt. Ein Teilstrom des Dampfes gelangt aus Dämpfzone (C) in die umgewälzte Dampfmenge der Dämpfzone (B), wo der Dampf wie in Dämpfzone (C) umgewälzt, über den Wärmetauscher (12) nacherhitzt und als Teilstrom über die Absaugung (13) ausgekreist wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Kräuselprozeß mit der Konditionierung verbunden werden.
  • Für eine kontinuierliche Faserherstellung hat sich die unmittelbare Kopplung von Kräusel- und Konditioniervorrichtung als äußerst vorteilhaft erwiesen. In einem besonders bevorzugten Falle wird eine Stauchkammerkräusel-Vorrichtung (1) direkt über einen geschlossenen Kanal (3) nach Fig. 1 direkt mit der Konditioniervorrichtung verbunden, Neben einer Stauchkammer- hat sich auch der Einsatz einer Blasdüsenkräusel, welche analog mit der Konditioniervorrichtung gekoppelt ist, nameltlich bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten, als sehr günstig herausgestellt.
    • Beispiel 1
  • Die 30 gew.-%ige Spinnlösung eines Acrylnitrilcopolymerisates aus 93,6 % Acrylnitril, 5,7 % Acrylsäuremethylester und 0,7 % Natriummethallylsulfonat vom K-Wert 81 (Fikentscher, Cellulosechemie 13, (1932), Seite 58) in Dimethylformamid wurde aus 1264-Lochdüsen mit 0,2 mm Düsenlochdurchmesser bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 60 m/min an einer 20-schächtigen Spinnanlage trocken versponnen. Die Verweilzeit der Spinnfäden in den Spinnschächten betrug 4 Sekunden. Die Schachttemperatur lag bei 210°C und die Lufttemperatur betrug 380°C. Die durchgesetzte Luftmenge betrug 40 m³/h für jeden Schacht, die am Kopf des Schachtes in Längsrichtungen zu den Fäden eingeblasen wurde.
  • Das Spinngut vom Gesamttiter 267.000 dtex, welches noch einen Restlösungsmittelgehalt von 9,3 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt, besaß, wurde unmittelbar vor Verlassen der Spinnschächte mit einer 80 bis 90°C warmen, wäßrigen, ölhaltigen, antistatischen Präparation derart benetzt, daß der Ölgehalt der Fäden 0,25 Gew.-%, der Gehalt an Antistatikum 0,06 Gew.-% und die Feuchte 1,2 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt, ausmachten. Die Dosierung der Präparation geschah über Zahnradpumpen. Dann wurde das warme Kabel über ein induktiv auf 150°C beheiztes Walzenpaar geschickt, wobei durch mehrfaches Umschlingen über eine Beilaufrolle eine Kontaktzeit von ca. 2 Sekunden erzielt wurde. Das Kabel nahm dabei eine Bandtemperatur von 112°C, gemessen mit dem Strahlungsthermometer KF 15 (Hersteller: Firma Heimann GmbH, Wiesbaden, BRD) an. Das Kabel wurde um 450 % verstreckt, wobei als zweiter Klemmpunkt ein Streckseptett mit kühlbaren Walzen diente. Die Bandtemperatur nach dem Streckvorgang betrug 61°C. Unmittelbar hierauf wurde das Kabel in einer Stauchkammer (1), welche mit der Konditioniervorrichtung (2) durch einen geschlossenen Kanal (3) verbunden war, mechanisch gekräuselt und über eine Changiervorrichtung (4) auf ein umlaufendes endloses Siebband (6) aufgetäfelt. Die Kräuselgeschwindigkeit betrug 270 m/min. Nach Durchlaufen der Eingangszone (A) gelangte das gefaltete, gekräuselte Faserkabel in die Dämpfzonen (B) und (C) von je 1 m Länge und 0,4 m Breite. Beide Dämpfzonen waren durch Leitbleche voneinander abgeschottet und mit Umwälzventilatoren (8) ausgerüstet. Gleichzeitig gelangte Frischdampf, der über ein Ventil in der Menge geregelt wurde, im Gegenstrom zur Faserkabelrichtung über die Dampfeintrittsstelle (10) in die Dämpfzone (C). Die eingespeiste Dampfmenge betrug 48 kg/h bei einem berechneten Faserkabeldurchsatz von 96,1 kg/h, so daß sich ein sezifischer Dampfverbrauch von 0,5 kg Dampf pro kg Faserkabel einstellte. Der eingeströmte Frischdampf und der umgewälzte Dampf, der über Wärmetauscher (11) bzw. (12) auf 135°C erhitzt wurde, durchströmte das gefaltete, gekräuselte Faserkabel und ein Teilstrom, der in die Dämpfzone (B) gelangte, wurde anschließend mittels Ventilatoren (8) über einen Ansaug- (16) und Druckkanal (17) abgesaugt, über Wärmetauscher nacherhitzt und erneut über das Faserkabel geschickt. Ein Teilstrom, der mit dem restlichen Spinnlösungsmittel Dimethylformamid beladen war, wurde an der Dampfaustrittsstelle (13) der Dämpfzone (B) ausgekreist und einer Destillationskolonne zugeführt. Bandabdichtungen in Form von schleifenden Abdichtklappen (7) in Hohe des gefalteten Faserkabels und Abdichtstreifen (14) in Hohe des umlaufenden Siebbandes verhinderten weitgehend einen unnötigen Dampfaustritt. Kleinere Dampfmengen, die in der Eingangszone (A) und der Austrittszone (B) gelangten, wurden dort ebenfalls ausgekreist und der Destillationskolonne zugeführt. Die Verweilzeit des gefalteten Faserkabels in den Dämpfzonen (B + C) der Konditioniervorrichtung betrug 5,0 Minuten. Hieraus errechnete sich eine spezifsiche Belegdichte von ca. 10 kg/m². Das Faserkabel wurde nach Verlassen der Konditioniervorrichtung zur Stabilisierung der Kräuselung über eine 1,5 m lange Kühlzone (E) geschickt. Durch die Kühlzone wird Luft von Raumtemperatur mittels eines Ventilators (15) geblasen. Anschließend wird das fertig ausgeschrumpfte Faserkabel zu Stapelfasern von 60 mm Schnittlänge geschnitten, verblasen und einer Packpresse zugeführt. Die auf diese Art und Weise in einem kontinuierlichen Prozeß hergestellten Acrylfasern sind schrumpffrei und haben einen Einzelfaserendtiter von 3,3 dtex. Die Faserfestigkeit beträgt 2,9 cN/dtex und die Dehnung 39 %. Der Gehalt an Restlösungsmitteln in der Spinnfaser liegt bei 0,62 Gew.-%. Aus den Fasern auf einer Hochleistungskarde mit 120 m/min hergestellte Garne besitzen bei einer Garnfeinheit von 278 dtex eine Garnfestigkeit von 15,3 RKM, eine Dehnung von 18,9 % und einen Garnkochschrumpf von 2,4 %.
  • In der folgenden Tabelle wird für Spinnkabel vom gleichen Gesamttiter 267.000 dtex, welches unterschiedliche Restlösungsmittelgehalte an Dimethylformamid aufwies und unter verschiedenen Dämpfbedingungen durch die Konditioniervorrichtung lief, Bandaufmachung und Laufweise in der Sekundärspinnerei beurteilt. Die unterschiedlichen Restlösungsmittelgehalte im Faserkabel wurden durch Variation der Spinnlufttemperatur und Spinnluftmengen bei sonst gleichen Versuchsbedingungen wie im Beispiel 1 erzielt. Variiert wurden die Dämpfertemperatur, die pro kg Faserkabel durchgesetzte Dampfmenge und die Verweilzeit in der Konditioniervorrichtung.
  • Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist überhitzter Dampf bei Temperaturen bis 140°C wesentlich besser als Sattdampf unter sonst gleichen Bedingungen zur Restlösungsmittelentfernung aus dem Faserkabel geeignet. Je niedriger der Restlösungsmittelgehalt im Faserkabel vor der Konditioniervorrichtung ist, um so niedriger ist naturgemäß der Restlösungsmittelgehalt im Faserkabel nach Durchlaufen der Konditioniervorrichtung bei sonst gleichen Bedingungen. Ferner ist aus der Tabelle ersichtlich, daß bei Faserkabeln mit Lösungsmittelgehalten um 10 Gew.-% im allgemeinen Dampfmengen kleiner 1 kg pro kg Faserkabel völlig ausreichens sind, um den Restlösungsmittelgehalt bei Verweilzeiten von ca. 5 Minuten deutlich unter 1 Gew.-%, bezogen auf Faserkabel, abzusenken. Alle Fasern waren wiederum schrumpffrei. Bei höheren Lösungsmittelgehalten im Faserkabel kommt man durch entsprechende Anhebung der Dampfmenge und der Verweilzeit in der Konditioniervorrichtung ebenfalls zu niedrigen Restlösungsmittelgehalten. Wie sie Versuche weiterhin zeigen, ist nur dann eine gute Verarbeitung in der Sekundärspinnerei gewährleistet, wenn keine unaufgelösten Schnittverbände infolge Bandstarre im Faserkabel auftreten. Diese Bandstarre, worunter man die teilweise Verbackung bzw. Verklebung von mehreren gekräuselten Einzelkapillaren zu einem verdichteten Kräuselpaket versteht, wird immer dann vermieden, wenn der Restlösungsmittelgehalt im Faserkabel unter 2 Gew.-% liegt.
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    • Beispiel 2
  • Ein Teil des Faserkabels nach Beispiel 1 wird nach dem Strecken anstelle einer Stauchkammer einer Blasdüse zugeführt, welche mit der Konditioniervorrichtung ebenfalls durch einen geschlossenen Kanal verbunden ist. In Abänderung zur Fig. 1 ist die Blaskräusel, die mit überhitztem Dampf von 140°C betrieben wird, vor der Konditioniervorrichtung so aufgebaut, daß die Blasdüsenaustrittsöffnung und der anschließende Kanal ohne Knickung in die Konditioniervorrichtung führt. Alle übrigen Bedingungen entsprechen den Angaben von Beispiel 1. Die auf diese Art und Weise in einem kontinuierlichen Prozeß hergestellten Acrylfasern haben einen Einzelfaserendtiter von 3,3 dtex. Die Faserfestigkeit beträgt 2,8 cN/dtex und die Dehnung 33 %. Der Gehalt an Restlösungsmittel in der Spinnfaser liegt bei 0,58 Gew.-%. Die Fasern waren wiederum schrumpffrei. Aus den Fasern auf einer Hochleistungskarde mit 140 m/min hergestellte Garne besitzen bei einer Garnfeinheit von 283 dtex eine Garnfestigkeit von 16,1 RKm, eine Dehnung von 18,4 % und einen Garnkochschrumf von 2,4 %.
    • Beispiel 3
  • Ein Teil des Faserkabels aus Beispiel 1 wurde nach dem Kräuseln in einer Stauchkammer mit einer Rotorschneide zu Stapelfasern für 60 mm Stapellänge geschnitten und über eine Einzugswalze auf die Konditioniervorrichtung aufgetragen. Die übrigen Bedingungen entsprechen wieder den Angaben aus Beispiel 1. Am Ende der Kühlzone (E) wird das Faservlies über eine trichterförmige Absaugung mittels Ventilator verblasen und zu einer Packpresse geführt. Einzelfaserendtiter 3,3 dtex; Faserfestigkeit 2,5 cN/dtex; Dehnung 34 %. Der Gehalt an Restlösungsmitteln in der Spinnfaser liegt bei 0,43 Gew.-% Es wurde wiederum kein Faserkochschrumpf festgestellt. Garnwerte: Garnfestigkeit 15,8 Rkm bei einer Garnfeinheit von 290 dtex; Dehnung 18,1 %, Garnkochschrumpf 2,7 %; Kardiergeschwindigkeit 120 m/min.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Konditionierung von Synthesefaserkabeln, bestehend aus einem Siebbanddämpfer, der dampfdicht zu weniger als 1 % Dampfverlust an Ein- und Ausgängen verschlossen und in mehrere Zonen A bis D aufgeteilt ist, wobei die einzelnen Zonen voneinander abgetrennt sind,

    die Zone A ein Einlaufvorrichtung in Form eines geschlossenen Kanals (3). woraus das gekräuselte Faserkabel (5) über eine Changiervorrichtung (4) auf das Förderband (6), in Form eines Loch- oder Siebbandes, in gefalteter Form aufgetäfelt werden kann, und eine Absaugung (13) für lösungsmittelbeladenen Dampf besitzt,

    die Zone B einen Ventilator (8), einen Wärmetauscher (12) für die Überhitzung des Dampfes und eine Absaugung (13) für spinnlösungsmittelbeladenen Dampf aufweist,

    die Zone C einen Umwälz-Ventilator (8), einen Wärmetauscher (11) für eine Überhitzung des Dampfes und eine ventilgeregelte (Frisch)dampfeintrittsstelle (10) aufweist, wobei die Dampfzonen B und C mehrfach vorkommen können und

    die Zone D eine Absaugung (13) für lösungsmittelbeladenen Dampf aufweist

    und wobei die Umlenkrolle für das Förderband mit in die dampfdicht verschlossene Konditioniervorrichtung (2) integriert ist, am Einlaufende der Dampfzone B und am Auslaufende von Dampfzone C Abdichtklappen (7) und Abdichtstreifen (14) für das umlaufende Siebband vorhanden sind und beide Zonen durch Leitleche voneinander getrennt sind,

    und der in C zugeführte Frischdampf im Gegenstrom zur Laufrichtung des Förderbandes über die Absaugvorrichtung in Zone B entnommen werden kann.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kräuselvorrichtung (1) dampfdicht über einen geschlossenen Kanal (3) in die Zone A der Kondittioniervorrichtung (2) integriert ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräuselvorrichtung (1) eine Stauchkammer- oder Blasdüsenkräusel-Vorrichtung ist.
  4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Kühlzone E an die dampfdichte Konditioniervorrichtung (2) anschließt, welche in Zone E einen Ventilator (15) vorsieht, der Luft von Raumtemperatur durch die Kühlzone zieht.
  5. Verfahren zum Konditionieren von Synthesefaserkabeln unter Abbau des Schrumpfes, Entfernung restlicher Anteile an Spinnlösungsmitteln und gegebenenfalls zur Stabilisierung des Schrumpfes, in einer dampfdichten Vorrichtung entsprechend Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Spinnkabel aus Acrylfasern mit mindestens 85 Gew.-% Acrylnitrileinheiten, hergestellt nach dem Trockenspinnprozeß, bestehen und gegebenenfalls einem vorgeschalteten Kräuselprozeß in (1) unterworfen werden,

    über einen geschlossenen Kanal (3) und eine Changiervorrichtung (4) auf ein umlaufendes Loch- oder Siebband (6) in der Zone A aufgetäfelt werden,

    in den durch Abdichtklappen (7) und Leitbleche (14) voneinander getrennten, gegebenenfalls mehrfach vorkommenden Dampfzonen B und C mindestens zweistufig überhitztem Dampf von 105 bis 150°C im Gegenstrom zur Fadenkabellaufrichtung ausgesetzt werden, wobei Frischdampf jeweils in der Zone C über eine Sattdampfzufuhr (10) eingeleitet und einen Wärmetauscher (11) geleitet wird, so daß die Dampftemperatur mindestens 105°C beträgt, der Dampf die gefalteten Kabel durchströmt, der Dampf mittels Ventilatoren (8) abgesaugt, über einen Wärmeaustauscher (12) wieder aufgewärmt, erneut durch das Faserkabel geschickt wird,

    ein Teilstrom des Dampfes in C entgegengesetzt zur Laufrichtung des Faserkabels in die Dampfzone B gelangt, wo der Dampf erneut durch Ventilatoren (8) über Wärmeaustauscher (12) durch die Faserkabel geführt und ein Teil mit Spinnlösungsmittel beladenen Dampfes über die Absaugung (13) ausgekreist wird,

    noch durch die Abdichtkappen und Abdichtstreifen entweichende Dampf/Lösungsmittelgemische in der Eingangszone A und in der Austrittszone D über Absaugungen (13) weggeführt werden,

    die Verweilzeit der Faserkabel in der Konditioniervorrichtung über 3 Minuten beträgt und die gefalteten Faserkabel gegebenenfalls anschließend über eine Kühlzone E, durch die mit Hilfe eines Ventilators (15) Luft von Raumtemperatur geblasen wird, geschickt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5 wobei die Temperatur des überhitzten Dampfes in B und C 120 bis 140°C, die Verweilzeit 5 bis 15 Minuten und die Belegdichte des Siebbandes mit dem Faserkabel bis 15 kg/m² beträgt.
  7. Verfahren nach Ansprüchen 5 und 6, wobei Spinnkabel aus Acrylfasern eingesetzt werden, die nach einem kontinuierlichen Trockenspinnverfahren erhalten werden, in dessen Verlauf sie nicht mit einer Extraktionsflüssigkeit für das Spinnlösungsmittel in Kontakt getreten sind.
  8. Verfahren nach Ansprüchen 5 bis 7, wobei durch Behandlung in dem Verfahren Fasern mit einer stabilen Kräuselung, einem Restlösungsmittelgehalt unter 1 Gew.-% und ohne Kochschrumpf, bei einem Dampfverbrauch unter 1 kg Dampf/1 kg durchgesetztes Fasermaterial, erhalten werden.
  9. Verfahren nach Ansprüchen 5 bis 8, wobei die Spinnkabel über eine in die Konditioniervorrichtung integrierte Stauchkammerkräuselvorrichtung (1) als gekräuselte Faserkabel (5) über den geschlossenen Kanal (3) und eine Changiervorrichtung (4) direkt als gefaltete, gekräuselte Faserkabel (5) auf ein Loch- oder Siebband (6) aufgetäfelt werden.
  10. Verfahren nach Ansprüchen 5 bis 8, wobei die Spinnkabel über eine in die Konditioniervorrichtung integrierte Blasdüsenkräuselvorrichtung (1) als gekräuselte Faserkabel über den geschlossenen Kanal (3) und eine Changiervorrichtung (4) direkt als gefaltetes, gekräuseltes Faserband auf ein Loch- oder Siebband (6) aufgetäfelt werden.
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