Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen, egalen Veredeln von Polyacrylnitril-Spinnkabel sowie die mittels dieses Verfahrens veredelten Spinnkabel.
Fasern aus Polyacrylnitril werden nach den sogenannten Trocken-Spinnverfahren, bei welchen die Faser aus einer Lösung des Polymeren in organischen Lösungsmitteln durch Verdampfen des Lösungsmittels hergestellt wird, oder nach den sogenannten Nass-Spinnverfahren, bei welchen die Faser in wässriger Lösung ausgefällt wird, erhalten. Bei den sogenannten Nass-Spinnverfahren wird die Faser im Anschluss an den Faserbildungsvorgang (Spinnvorgang) gewaschen und zur Orientierung der Makromoleküle verstreckt, bevor sie getrocknet wird. In diesem ungetrockneten, gequollenen Gel-artigen Zustand, welcher auch als hydratisierter Zustand bezeichnet wird, ist die Faser in besonders hohem Masse aufnahmefähig für Farbstoffe, z. B. aus wässriger Flotte.
Eine Färbung in diesem Zustand kann daher unter wesentlich milderen Bedingungen erfolgen, als sie zum Färben derselben, anschliessend an das Spinnen jedoch getrockneten Faser benötigt werden. Es ergibt sich also beim Färben von Spinnkabel im hydratisierten Zustand (sogenannte Nasskabel) eine Energie- und Zeiteinsparung; ausserdem kann ein Trocknungsvorgang eingespart werden.
Die bisher bekannt gewordenen Verfahren zum Färben von im Gel-artigen Zustand befindlichen Fasern bestehen im wesentlichen darin, dass die Fasern entweder auf einem Foulard oder in einem einfachen Färbebad mit der Farbstofflösung in Kontakt gebracht und anschliessend weiterverarbeitet werden.
Es erweist sich jedoch als sehr schwierig, ein Nasskabel, welches aus Tausenden von Fäden besteht, vollständig gleichmässig durchzufärben. Die Lösung dieses Problems hat man auf verschiedene Art und Weise versucht, wie z. B. Führen des Polyacrylnitril-Kabels durch eine räumlich beschränkte Zone, in welcher die Färbeflotte senkrecht zu der Laufrichtung des Kabels durch das Kabel gepresst wird; Färben nach dem Gegenstromprinzip, wobei das Nasskabel zunächst mit einer relativ verdünnten Farbstofflösung in Kontakt kommt; weitgehende Entwässerung des Nasskabels vor dem Farbstoffauftrag, Modifizieren der Gelstruktur und Verringerung der Färbegeschwindigkeit.
Allen diesen Verfahren hafteten jedoch Nachteile an, wie z. B., dass die Färbungen unegal waren; zudem ist das zuletzt beschriebene Verfahren nur auf sehr dünne Kabel mit einem Gesamttiter unter 500 Denier anwendbar.
In den US-PS 3 113 827 ist weiter ein Färbeverfahren für Nasskabel beschrieben, in welchem das Nasskabel vor dem Färben durch Quetschwalzen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 100 bis 2000/0, bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser, abgequetscht wird. Mit diesem Verfahren gelingt es jedoch nicht, egale Färbungen zu erhalten.
In weiterer Ausbildung des Verfahrens des Hauptpatentes CH 569 799 dem das vorliegende Zusatzpatent beigeordnet ist, und das auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Färben und/oder optischen Aufhellen von im Nass-Spinnverfahren hergestellten Fasern, insbesondere zum kontinuierlichen Färben und/oder Aufhellen von Polyacrylnitril-Spinnkabel im hydratisierten Zustand Bezug hat, bei dem man das Nasska bel zur Erzielung einer egalen Anfärbung erfindungsgemäss vor dem Imprägnieren mit der Flotte zu einem Band von maximal 2 mm Dicke ausbreitet, wurde nun gefunden, dass man solche Spinnkabel im hydratisierten Zustand nicht nur Färben und optisch Aufhellen, sondern mit gleichem Erfolg auch anderen Veredlungsoperationen unterwerfen kann, wenn man das Kabel, welches normalerweise eine durchschnittliche Dicke von etwa 5 bis 10 mm aufweist,
durch geeignete Massnahmen vor dem Veredlungsprozess so ausbreitet, dass die Dicke des Kabels 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1,5 mm, beträgt
Als geeignete Massnahme zum Ausbreiten kommt in erster Linie die Verwendung von sogenannten Breithaltern in Betracht. Solche Breithalter, wie z. B. gebogene Stäbe oder Bogenwalzen, werden in der Textilindustrie allgemein bei kontinuierlichen Verfahren zur Gewebeveredlung und insbesondere beim kettenlosen Mercerisieren benützt, um zu verhindern, dass das ausgebreitet geführte Gewebe Falten bildet.
Das Nasskabel kann aber auch durch Überleiten über eine gewölbte Fläche oder durch Besprühen mit einem Wasserstrahl aus Fächerdüsen ausgebreitet werden. Jede Massnahme, die dazu führt, dass das Nasskabel auf eine Dicke von 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1,5 mm, ausgebreitet wird, ist für das erfindungsgemässe Verfahren geeignet.
Der grösste zur Erzielung einer egalen Veredlungseffektes zulässige Wert für die Dicke des Kabels hängt u. a. vom Titer der einzelnen Fäden ab und ist im allgemeinen bei sehr dünnen Fäden kleiner als bei gröberen Fäden, da die Flotte schlechter durch das Kabel dringen kann.
Es ist jedoch nicht erwünscht, das Nasskabel so weit auszubreiten, dass die Fäden einzeln nebeneinander liegen. Dies wäre zwar der Idealzustand im Hinblick auf egale Veredlungen, es würden jedoch andererseits Schwierigkeiten auftreten wegen der zu grossen Gefahr des Reissens einzelner Fäden. Eine untere Grenze von 0,1, vorzugsweise 0,3 mm, sollte deshalb nicht unterschritten werden.
Das Ausbreiten des Nasskabels erfolgt zweckmässigerweise unmittelbar bevor dieses Kabel mit der Lösung des Veredlungsmittels imprägniert wird, kann jedoch an jeder beliebigen Stelle des kontinuierlichen Verfahrens stattfinden, sofern nur bei dem eigentlichen Imprägnierprozess die angestrebte Dicke des Kabels gewährleistet ist.
Als Fasermaterial für das erfindungsgemässe Verfahren ist jedes nach dem Nass-Spinnverfahren gewonnene Polyacrylnitril-Material geeignet, sofern es sich noch im hydratisierten Zustand befindet. In Frage kommen z. B. Polymerisate, die saure Stellen aufweisen und mindestens 50 Gewichtsprozent Acrylnitrileinheiten enthalten, Homopolymerisate von Acrylnitril, die mittels Katalysatoren bereitet sind, welche in das Ende der Polymerisatketten eine saure Funktion einführen, wie z.
B. die Redoxsysteme mit Schwefligsäureanhydrid oder einer Verbindung, welche Schwefligsäureanhydrid zu erzeugen vermag, und Mischpolymerisate, die mindestens 50 Gewichtsprozent Acrylnitrileinheiten und bis zu 50 Gewichtsprozent Einheiten von wenigstens einer mit Acrylnitril mischpolymerisierbaren Äthylenverbindung enthalten, von denen mindestens eine Carbonsäure- oder Sulfonsäuregruppen oder Alkalicarboxylat- oder Alkalisulfonatgruppen besitzt. Desweitern kommen in Frage Acrylnitrilpolymerisate, die basische Stellen aufweisen und mindestens 50 Gewichtsprozent Einheiten von wenigstens einer mit Acrylnitril mischpolymerisierbaren Athylenverbindung enthalten, von denen mindestens eine Carbonsäure- oder Sulfonsäuregruppen oder Alkalicarboxylat- oder Alkalisulfonatgruppen besitzt.
Desweitern kommen in Frage Acrylnitrilpolymerisate, die basische Stellen aufweisen und mindestens 50 Gewichtsprozent Acrylnitrileinheiten und bis zu 50 Gewichtsprozent Einheiten von wenigstens einer mit Acrylnitril mischpolymerisierbaren Äthylenverbindung enthalten, von denen mindestens eine basische Gruppe besitzt
So können beispielsweise als Mischpolymerisate verwendet werden: die Mischpolymerisate von Acrylnitril und Itakonsäure, Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Vinyloxyarensulfonsäure, Allyloxyarensulfonsäure, Methallyloxyarensulfonsäure, Acryloxyalkoxyarensulfonsäure sowie ihren Alkalisalzen und die Mischpolymerisate von Acrylnitril mit basischen Verbindungen, wie Acrylamid, Vinyl- und Aminoalkyloxyde, Acrylate und Methacrylate von Dialkylaminoalkoholen, Vinylpyridin und seine alkylierten Derivate.
Die Mischpolymerisate können überdies Acrylnitrileinheiten und saure oder basische Einheiten, Einheiten anderer mit Acrylnitril mischpolymerisierbarer äthylenischer Mischmonomeren, wie Vinylchlorid oder Vi nylidenchlorid, Vinylacetat und Alkylacrylate oder Alkylmethacrylate enthalten. Es sei schliesslich bemerkt, dass Mischpo lymerisate von Acrylnitril mit anderen äthylenischen Mischmonomeren, wie den zuletzt genannten; die keine basischen oder sauren Einheiten enthalten, ebenfalls zur Durchführung der Erfindung verwendet werden können, falls sie mittels Katalysatoren bereitet worden sind, die am Schluss der Polymerisatketten eine endständige Säuregruppe einführen.
Als Imprägnierflotten werden die in der Praxis üblichen verwendet. Zweckmässig werden diese so zubereitet, dass man das Veredlungsmittel in Wasser löst oder dispergiert und die erhaltene Flotte mit Säure und/oder einem Puffersalz auf den gewünschten pH-Wert einstellt.
Als Veredlungsmittel kommen die in der Textilveredlung gebräuchlichen in Frage, beispielsweise Weichmachungsmittel, Antistatika, Antioxidantien, antimikrobielle Mittel, Zusätze zum Flammfestausrüsten oder zur Erhöhung der Hydro philie oder der Scheuerfestigkeit, schmutz-, wasser-, ölabweisende und geruchsverbessernde Mittel sowie Mittel zum Schrumpffest- oder Knitterfestmachen.
Erfindungsgemäss können sowohl dispergierte als auch anionische und insbesondere kationische Veredlungsmittel eingesetzt werden.
Im erfindungsgemässen Verfahren können auch Imprägnierflotten verwendet werden, welche mehrere Veredlungsmittel enthalten, beispielsweise mehrere der weiter oben aufgeführten Veredlungsmittel.
Die Temperatur der Imprägnierflotte liegt vorteilhaft im Bereich von 20 bis 100 "C, im allgemeinen entsprechend der Temperatur der vorangehenden und/oder der folgenden Behandlung.
Die zu veredelnde Faser kann sich prinzipiell in einem be liebigen Verarbeitungszustand zwischen dem Verlassen des Koagulationsbades und dem endgültigen Trocknen befinden.
Insbesondere kann es sich um verstrecktes oder unverstrecktes Material mit unterschiedlichem Wassergehalt handeln.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass man dass Nasskabel vor dem Imprägnieren auf einen Wassergehalt von 30 bis 2000/0, insbesondere 100 bis 200%, bezogen auf das Trockengewicht der Faser, bringt. Dies kann z. B. durch Quetschwalzen oder Abstreifer erreicht werden.
Es versteht sich, dass das hier beschriebene erfindungsgemässe Verfahren mit demjenigen des Hauptpatentes CH 569 799 kombiniert werden kann, dass also gleichzeitig ein Färben und/oder optisch Aufhellen sowie Applizieren eines anderen Veredlungsmittels möglich ist.
In dem erfindungsgemässen Verfahren wird nun eine konstante Aufnahme des Veredlungsmittels durch das breitgeführte Kabel in sehr einfacher Weise dadurch erreicht, dass dieses Kabel mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit durch die Imprägnierflotte geführt und anschliessend auf eine zusätzliche Feuchtigkeitsaufnahme von 20 bis 12O0/o, bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser, abgequetscht wird. Die abgestreifte Flotte fliesst in das Imprägnierbad zurück. Durch einen konstanten Zulauf wird dem Bad ständig so viele Flotte zugeführt, wie aus dem Imprägnierbad durch das Nasskabel entfernt wird. Das Volumen des Imprägnierbades bleibt also unverändert. Der abgestreifte bzw. abgequetschte Imprägnierflottenüberschuss wird dem Imprägnierbad vorteilhaft auf der Kabeleinlaufseite zusammen mit der frisch zulaufenden Imprägnierflotte zugegeben.
Da die meisten der erfindungsgemäss einsetzbaren Veredlungsmittel sehr schnell auf die Faser aufziehen, ist die Flotte, die von den Quetschwalzen abtropft, an Veredlungsmittel verarmt.
Im Imprägnierbad stellt sich jedoch nach einer gewissen Zeit eine konstant bleibende durchschnittliche Konzentration ein und demzufolge ist auch die Aufnahme an Veredlungsmittel durch das Nasskabel konstant.
Die Konzentration an Veredlungsmittel im Imprägnierbad ist zwar an der Stelle, an der das Kabel in die Imprägnierflotte eintaucht, anders als an der Stelle, wo es das Imprägnierbad verlässt, insgesamt gesehen stellt sich jedoch nach einer gewissen Zeit eine konstant bleibende durchschnittliche Konzentration an Veredlungsmittel ein.
Damit diese Einstellung möglichst rasch erfolgt, wird das Volumen des Imprägnierbades möglichst klein gehalten, d. h., die Menge der Imprägnierflotte, in die das ausgebreitete Nasskabel eintaucht, beträgt das 100- bis 500fache der Menge des eingetauchten Kabels, bezogen auf das Trockengewicht der Faser.
Abgesehen vom Arbeiten bei einem möglichst kleinen Flottenvolumen im Imprägnierbehälter zu Beginn mit einer um 30 bis 60 Gewichtsprozent mit Wasser verdünnten Veredlungsflotte zu füllen, entsprechend der durchschnittlichen Konzentration an Veredlungsmittel, welche sich erfahrungsgemäss nach Erreichen des Gleichgewichtes einstellt.
Auf diese Weise werden beim Inbetriebnehmen der Anlage nur geringe Mengen Faser veredelt, bevor sich die endgültige durchschnittliche Konzentration an Veredlungsmittel im Imprägnierbad eingestellt hat. Der Ausschuss ist also sehr gering. Anschliessend bedarf es dann keinerlei aufwendiger Massnahmen mehr zur Kontrolle der Konzentration. Es wird lediglich die Menge an Imprägnierflotte kontinuierlich ergänzt, die durch das Nasskabel aufgenommen wird.
Man erhält nach dem erfindungsgemässen Verfahren über den ganzen Querschnitt egal veredelte Polyacrylnitril Spinnkabel.
Das folgende Beispiel dient der Erläuterung der Erfindung, ohne sie darauf zu beschränken. Darin sind die Temperaturen in "C angegeben und Prozente bedeuten Gewichtsprozente.
Beispiel
Ein verstrecktes und durch Spülen von Spinnchemikalien befreites Polyacrylnitril-Spinnkabel im hydratisierten Zustand mit einem Gesamttiter von 600 000 Denier, welches aus 50 000 Einzelfäden besteht und einen Wassergehalt von 1300/o, bezogen auf das Trockengewicht der Faser, aufweist, wird über gebogene Stäbe geführt und so zu einem Band von 2 mm Dicke ausgebreitet. In diesem ausgebreiteten Zustand wird das Kabel mit einer wässrigen Flotte von 20 imprägniert, welche pro Liter 35 g des Antistatikum der Formel
EMI2.1
enthält, wobei zu Beginn der Imprägnierung das Imprägnierbad mit einer um 30 /0 mit Wasser verdünnten Flotte gefüllt wird.
Die Menge der Imprägnierflotte im Bad beträgt das 100fache der Menge des Faserbandes, bezogen auf das Trokkengewicht der Faser, welches in das Bad eingetaucht ist.
Nach dem Verlassen des Imprägnierbades wird das Band durch Quetschwalzen auf eine zusätzliche Flottenaufnahme von 30% abgequetscht, wobei die überschüssige Imprägnierflotte auf der Kabeleinlaufseite dem Imprägnierbad wieder zugesetzt wird. Aus einem Vorratsbehälter fliesst fortlaufend so viel Imprägnierflotte, welche pro Liter 35 g des Antistatikum der obenstehenden Formel enthält, in das Bad, wie aus diesem durch das Nasskabel entfernt wird. Anschliessend wird das Nasskabel getrocknet und wie üblich weiterverarbei tet.
Man erhält ein PolyacryinitrilSpinnkabel. weIches sehr gleichmässig antistatisch ausgerüstet ist.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum kontinuierlichen Veredeln mit Ausnahme des Färbens und/oder optischen Aufhellens von im Nass Spinnverfahren hergestellten Fasern, insbesondere zum konti nuierlichen Veredeln von Polyacrylnitril-Spinnkabel im hydratisierten Zustand, dadurch gekennzeichnet, dass man das Nasskabel zur Erzielung eines egalen Veredlungseffektes vor dem Imprägnieren mit der Veredlungsflotte zu einem Band von maximal 2 mm Dicke ausbreitet.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Nasskabel auf eine Dicke von 0,3 bis 1,5 mm ausgebreitet wird.
2. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbreiten des Spinnkabels Breithalter, wie gebogene Stäbe oder Bogenwalzen, verwendet werden.
3. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Imprägnierflotte, in die das ausgebreitete Nasskabel eintaucht, das 100- bis 1500 fache der Menge des eingetauchten Faserbandes beträgt, bezogen auf das Trockengewicht der Fasen
4. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine konstante Aufnahme des Veredlungsmittels dadurch erreicht, dass durch konstanten Flottenzulauf genau so viel Flotte zugeführt wird, wie durch das Spinnkabel aufgenommen wird.
5. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Veredeln vor dem Verstrecken des Spinnkabels erfolgt.
6. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Veredeln nach dem Verstrecken des Spinnkabels erfolgt.
7. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Veredlungsflotte verwendet, welche nur ein einziges Veredlungsmittel enthält.
8. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Veredlungsflotte verwendet, welche mindestens zwei Veredlungsmittel enthält.
9. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der abgestreifte bzw. abgequetschte Imprägnierflottenüberschuss zusammen mit der zulaufenden frischen Imprägnierflotte auf der Kabeleinlaufseite dem Imprägnierbad wieder zugegeben wird.
PATENTANSPRUCH II
Das gemäss dem Verfahren des Patentanspruchs I veredelte Spinnkabel aus Polyacrylnitril.
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