Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln eines Stapelfaserverbandes mit Flüssigkeit Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln eines Stapelfaserverban- des mit Flüssigkeit.
Es sind schon Vorrichtungen zum Behandeln von Stapelfasern mit Flüssigkeiten bekannt, die darauf be ruhen, entweder bereits das Kardenvlies zu besprühen oder das Stapelfaserband durch ein Flüssigkeitsbad durchzuleiten. Besprüht man aber ein Vlies, so ist die Benetzung sehr gering. Führt man das kompakte Stapel faserband durch ein Flüssigkeitsbad, so ergeben sich von aussen gegen innen abnehmende Benetzungsgrade, ganz abgesehen von den schwer zu verdrängenden Luft einschlüssen.
Im speziellen ist schon bekannt, das Kardenvlies rohrförmig zu formen und unmittelbar vor den üblichen Kalanderwalzen im Auslauf der Karde einem Trichter zuzuführen, in dessen Mündungszentrum ein axial ver laufendes Rohr endet, das Flüssigkeit in den rohrförmig angelegten Faserverband hineinleitet. Durch aneinander- gepresste, glatte Kalanderwalzen wird dann die Flüssig keit aus dem Faserverband verdrängt und gezwungen, in axialer Richtung, in bezug auf die Kalanderwalzen- achsen, zu entweichen und sich seitlich des Faserbandes anzusammeln, was insofern von Nachteil ist,
als die seit lichen Zonen des Faserverbandes die angesammelte Flüssigkeit wieder mitreissen, was unweigerlich zu In- homogenitäten in der Flüssigkeitsverteilung führt.
Die Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln mit Flüssigkeit gemäss der Erfindung umfasst eine Füh rungszone mit einer diese koaxial durchstossenden Flüs sigkeitszuleitung und eine darauffolgende umfänglich allseitig vollständig freie Flüssigkeitsaustrittszone sowie eine Zusammenfasszone und eine hydrodynamische Druckzone.
Die Zusammenführungszone wird vorzugs weise durch Kalanderwalzenscheiben und seitliche Ab deckungen gebildet, die auf der den Scheiben zugewand ten Seite je eine Ausnehmung besitzen, die an den durch die Scheiben gebildeten konvergierenden Raum an- schliessen und sich entsprechend diesem verjüngen. Diese Ausnehmung reicht vorteilhafterweise bis an die durch die Kalanderwalzenscheiben unter Mitwirkung der seit lichen Abdeckungen erzeugte Druckzone.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung lassen sich erhebliche Vorteile realisieren. Einmal lassen sich hohe Durchlaufgeschwindigkeiten von über 200 m/min errei chen. Die erzeugte hydrodynamische Druckzone erlaubt die Anwendung derart hoher spezifischer Flächenpres sungen, die bei trockener Behandlung unweigerlich zur Zermalmung der Fasern führen müssten.
Die Vorrichtung gestattet ein peinlich genaues Tren nen der überschüssigen Flüssigkeit vom Faververband durch den guten seitlichen Abschluss der Druckzone und damit eine absolut homogene Flüssigkeitsverteilung im Faserband. Auch werden sämtliche Lufteinschlüsse durch den umfänglich allseitig austretenden Flüssigkeits strom weggeschwemmt.
Die Vorrichtung kann sowohl zum Einbringen von Flüssigkeit in einen Stapelfaserverband als auch zum Auswaschen von bereits in Lösung im Faserverband vorhandenen Substanzen, wie z. B. nichtfixierten Farb stoffen, oder zum Ausschwemmen von kleinen, losen Partikeln, z. B. unerwünschten Kurzfasern, Unreinigkei- ten usw., dienen.
Die Erfindung sei anhand von illustrierten Beispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1, 2 schematisch die vorbereitende Umformung eines Vlieses bzw. einer Mehrzahl einzelner Faserbän der in eine Faserschicht von rohrförmigem Querschnitt, Fig. 3 eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Behan deln eines solchen Stapelfaserverbandes mit Flüssigkeit, Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IV von Fig. 3, Fig.5 ein konventionelles Kalanderwalzenpaar,
Fig. 6 einen Schnitt entlang Linie VI-VI von Fig. 3, Fig.7, 8 die Druckzone zwischen zwei zusammen arbeitenden Scheiben und die zugehörige Druckvertei lung, Fig. 9 eine Variante zur Ausführung gemäss Fig. 3. Ein zusammenhängendes Vlies 1 aus Stapelfasern wird in an sich bekannter Weise in eine rohrförmige Schicht 2 umgeformt (Fig. 1). Eine solche Schicht 2' kann auch durch kreisförmiges Aneinanderlegen von einer Anzahl einzelner Stapelfaserbänder 3 gebildet werden (Fig. 2).
Diese rohrförmige Schicht 2 bzw. 2' wird einer innen und aussen stützenden Führungszone A zugeführt, die aus einem Trichter 4, in dem koaxial eine den Trichter längs durchstossende Flüssigkeitszufuhrlei- tung 5 verläuft, besteht. Der Innendurchmesser des Trichters 4 und der Aussendurchmesser der Leitung 5 sind so gewählt, dass ein für den Durchtritt der rohr- förmigen Faserschicht genügender Durchgangskanal ver bleibt. Die Faserschicht wird so stark gewählt, dass dieser Kanal ausgefüllt wird, d.h. es erfolgt eine allseitig satte Führung der durchlaufenden Faserschicht.
Nach Verlassen der Führungszone A erfolgt das Einführen von Behandlungsflüssigkeit unter ca. 0,2 bis 0,4 atü Überdruck und Überschuss. Ein Rückfliessen durch den Trichter 4 ist durch die erwähnte satte, abdichtende Führung des durchlaufenden Materials durch Trichter 4 und Rohr 5 verunmöglicht. Das Rohr 5 reicht bevorzugt über die Führungszone A hinaus. Dann wird die Faser schicht in einer Freizone B umfänglich allseitig, d.h. so wohl innen als auch aussen freigegeben, was der unter Überdruck eingeführten Flüssigkeit gestattet, durch die Faserschicht hindurch im übrigen vollkommen unbe hindert radial nach aussen zu treten.
Die Wahl des Überdruckes hängt in erster Linie von der Kompakt heit der Faserschicht, von der Faserschichtdicke und der Flüssigkeitsüberschussmenge ab. Die Länge der Frei zone B ist wesentlich kleiner als die maximale Stapel länge des behandelten Fasermaterials und wird bevor zugt kleiner als die mittlere Stapellänge gewählt. In der Freizone B wird die Faserschicht regelrecht in die Flüs sigkeit eingebettet.
Nach Passieren der Freizone B ge langt die rohrförmige Faserschicht in eine durch einen sich auf den Durchmesser d verjüngenden Trichter 6 Qebildete Zusammenfasszone C, in der die rohrförmige Faserschicht in kompakte Bandform 7 (Fig. 4) übergeht. Die noch im Innern der rohrförmigen Faserschicht be findliche Flüssigkeit wird hier gegen den Materialfluss in die Freizone B zurückgedrängt, wo sie radial austritt.
Der grösste Durchmesser des gebildeten, kompakten, annähernd kreisförmigen Faserbandquerschnittes ent spricht beim Austritt aus der Zusammenfasszone C höchstens der Breite b der das Band abziehenden, schmalen, gegeneinandergepressten Scheiben 8, 9, d. h. d < b. Die an sich bekannte Belastungseinrichtung für die Scheibenwellen ist der Einfachheit halber nicht dar gestellt. Durch Führung der rohrförmigen Faserschicht in zwei benachbarten Zonen A und C bilden die Fasern gleichsam einen kompakten Filterschlauch, durch den in der Freizone B Flüssigkeit unter Überdruck allseitig und gleichmässig durchgepresst wird.
Das Faserband 7 wird nun in die aus den schmalen Scheiben 8, 9 und den seitlichen Abdeckplatten 10, 11 gebildete Druckzone D geführt, in der auf hydrodyna mische Weise ein sehr hoher Druck aufgebaut wird, so dass eine mittlere spezifische Pressung in der Grössen- ordnung von P = bis zu ca. 200 kg/cmz erreicht wird. Wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich, hängt diese spezifische Flächenpressung bei einer angenommenen Belastung der Scheiben von der Länge der elastischen Deformation (Abplattung) derselben in der Druckzone ab. Die Länge L1 ist z.
B. durch die Anbringung eines elastischen Be lages 12 auf den Scheiben, z. B. eines harten Gummi belages, erheblich vergrössert und die spezifische Flä chenpressung P1 reduziert worden gegenüber einer mit kleinerer Länge L- erzeugten, höheren spezifischen Flä chenpressung P@. Die kleinere Länge L2 entsteht bei Verwendung von starren Scheiben, die z. B. aus Stahl oder geeigneten verschleissfesten Kunststoffen gefertigt sind.
Im ersteren Fall (Fig. 7) entstehen bei gleicher Belastung Bänder mit hohem, im zweiten (Fig. 8) solche mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt.
Der Vorteil dieser beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass bei konventionellen glatten Kalanderwalzen 13 (Fig. 5) grosser Länge der Faserverband 14 durch Kräfte, die ausschliesslich senkrecht zur Kalanderwal- zenachse wirken, flachgedrückt wird und sich die seitlich abgequetschte Flüssigkeit 15 ansammelt, die nach dem Verlassen der Klemmlinie auf dem Band hängenbleibt und wieder in dieses eindringt,
wodurch sich eine un- homogene Flüssigkeitsverteilung drgibt. Demgegenüber stehen die in der Druckzone allseitig einwirkenden Kräfte der erfindungsgemässen Ausführung (vgl. Fig. 6).
Eine Variante zur in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Fig. 9 gezeigt, wobei die Führungszone A', die Freizone B' und die Druckzone D' unverändert geblieben ist. Das Zusam menfassen der rohrförmigen Faserschicht 16 (strich punktiert gezeichnet) übernimmt beidseitig der Schei ben 17, 18 eine gegen die Scheiben sich öffnende Aus- nehmung 19, die in den seitlichen Abdeckungen 20 (nur die hintere gezeichnet) eingelassen ist und die an den durch die Scheiben 17, 18 gebildeten konvergierenden Raum anschliesst und sich entsprechend diesem ver jüngt.
Die umfänglich allseitige Zusammenfassung in der Zone<B>C</B> erfolgt hier einerseits durch die beiden gegen überliegend angeordneten Ausnehmungen 19 und an dererseits durch die beiden Scheiben 17, 18. Diese Aus führungsform hat den Vorteil, dass die Zusammenfass- zone (<B>C</B>) und Druckzone (D') - abgesehen von den Scheiben - aus nur zwei Elementen, nämlich den beiden seitlichen Abdeckungen besteht. Die Ausnehmung reicht bis an die Druckzone D' heran.
Device for the continuous treatment of a staple fiber bundle with liquid The present invention relates to a device for the continuous treatment of a staple fiber bundle with liquid.
Devices for treating staple fibers with liquids are already known that rest on either already spraying the carded web or passing the staple fiber sliver through a bath of liquid. If a fleece is sprayed, however, the wetting is very low. If the compact staple fiber sliver is passed through a liquid bath, the degree of wetting decreases from the outside towards the inside, not to mention the air inclusions that are difficult to displace.
In particular, it is already known to form the card web tubular and to feed a funnel immediately before the usual calender rollers in the outlet of the card, in the center of which an axially ver running pipe ends, which guides liquid into the tubular fiber structure. Smooth calender rolls pressed against one another displace the liquid from the fiber structure and force it to escape in the axial direction in relation to the calender roll axes and to accumulate on the side of the fiber sliver, which is a disadvantage in this respect.
when the lateral zones of the fiber structure carry away the accumulated liquid again, which inevitably leads to inhomogeneities in the liquid distribution.
The device for continuous treatment with liquid according to the invention comprises a guiding zone with a liquid feed line which coaxially penetrates it and a subsequent liquid outlet zone that is completely free on all sides and a summarizing zone and a hydrodynamic pressure zone.
The merging zone is preferably formed by calender roller disks and lateral covers which each have a recess on the side facing the disks, which adjoin the converging space formed by the disks and taper accordingly. This recess advantageously extends to the pressure zone generated by the calender roller disks with the assistance of the since union covers.
With the device according to the invention, considerable advantages can be realized. On the one hand, high throughput speeds of over 200 m / min can be achieved. The hydrodynamic pressure zone generated allows the use of such high specific surface pressures that would inevitably lead to the fibers being crushed in the event of dry treatment.
The device allows a meticulous separation of the excess liquid from the fiber bandage due to the good lateral closure of the pressure zone and thus an absolutely homogeneous liquid distribution in the sliver. All air inclusions are also washed away by the liquid flow exiting on all sides.
The device can be used both for introducing liquid into a staple fiber structure and for washing out substances already present in solution in the fiber structure, such as. B. non-fixed color materials, or for flushing out small, loose particles such. B. undesired short fibers, impurities, etc., are used.
The invention will be explained in more detail by means of illustrated examples. It shows: Fig. 1, 2 schematically the preparatory deformation of a fleece or a plurality of individual fiber bands into a fiber layer of tubular cross-section, Fig. 3 a device for continuously treating such a staple fiber structure with liquid, Fig. 4 a section along a line IV-IV of Fig. 3, Fig. 5 a conventional pair of calender rolls,
Fig. 6 shows a section along line VI-VI of Fig. 3, Fig.7, 8, the pressure zone between two working discs and the associated Druckvertei development, Fig. 9 shows a variant of the embodiment according to FIG. 3. A cohesive fleece 1 from Staple fibers are formed into a tubular layer 2 in a manner known per se (FIG. 1). Such a layer 2 'can also be formed by placing a number of individual staple fiber strips 3 next to one another in a circular manner (FIG. 2).
This tubular layer 2 or 2 'is fed to an internally and externally supporting guide zone A, which consists of a funnel 4, in which a liquid supply line 5 runs coaxially through the funnel. The inside diameter of the funnel 4 and the outside diameter of the line 5 are selected so that a through-channel sufficient for the passage of the tubular fiber layer remains. The fiber layer is chosen so thick that this channel is filled, i.e. the continuous fiber layer is fully guided on all sides.
After leaving the guide zone A, the treatment liquid is introduced under approx. 0.2 to 0.4 atmospheric pressure and excess. A backflow through the funnel 4 is made impossible by the aforementioned full, sealing guidance of the material passing through the funnel 4 and tube 5. The tube 5 preferably extends beyond the guide zone A. Then the fiber layer is circumferentially all around in a free zone B, i.e. released both inside and outside, which allows the liquid introduced under excess pressure to pass radially outward through the fiber layer completely unhindered.
The choice of overpressure depends primarily on the compactness of the fiber layer, the fiber layer thickness and the amount of excess liquid. The length of the free zone B is much smaller than the maximum stack length of the treated fiber material and is chosen to be smaller than the average stack length before given. In free zone B, the fiber layer is literally embedded in the liquid.
After passing the free zone B, the tubular fiber layer reaches a summarizing zone C formed by a funnel 6 Qebuilt tapering to diameter d, in which the tubular fiber layer merges into a compact band shape 7 (FIG. 4). The liquid that is still inside the tubular fiber layer is pushed back against the flow of material into the free zone B, where it exits radially.
The largest diameter of the formed, compact, approximately circular fiber sliver cross-section corresponds at the exit from the summarizing zone C at most to the width b of the sliver-pulling, narrow disks 8, 9 pressed against one another, i.e. H. d <b. The known loading device for the disk shafts is not provided for the sake of simplicity. By guiding the tubular fiber layer in two adjacent zones A and C, the fibers form, as it were, a compact filter hose, through which liquid is pressed evenly and on all sides in the free zone B under excess pressure.
The sliver 7 is now guided into the pressure zone D formed from the narrow disks 8, 9 and the side cover plates 10, 11, in which a very high pressure is built up in a hydrodynamic manner, so that a mean specific pressure of the order of magnitude of P = up to approx. 200 kg / cm2 is achieved. As can be seen from FIGS. 7 and 8, given an assumed load on the panes, this specific surface pressure depends on the length of the elastic deformation (flattening) of the same in the pressure zone. The length L1 is z.
B. by attaching an elastic loading layer 12 on the discs, for. B. a hard rubber covering, increased considerably and the specific surface pressure P1 has been reduced compared to a higher specific surface pressure P @ generated with a smaller length L-. The smaller length L2 arises when using rigid disks, which z. B. are made of steel or suitable wear-resistant plastics.
In the first case (FIG. 7), with the same load, tapes with a high moisture content arise, in the second (FIG. 8) tapes with a lower moisture content.
The advantage of this described device is that, with conventional smooth calender rolls 13 (FIG. 5) of great length, the fiber structure 14 is flattened by forces that act exclusively perpendicular to the calender roll axis and the laterally squeezed liquid 15 collects, which after the Leaving the clamping line, it gets stuck on the tape and re-enters it,
which results in an inhomogeneous distribution of the liquid. In contrast, there are the forces acting on all sides in the pressure zone of the embodiment according to the invention (see FIG. 6).
A variant of the device shown in FIG. 3 for performing the method is shown in FIG. 9, the guide zone A ', the free zone B' and the pressure zone D 'remaining unchanged. The summarizing of the tubular fiber layer 16 (shown in dashed and dotted lines) takes over on both sides of the disks 17, 18 a recess 19 opening towards the disks, which is embedded in the side covers 20 (only the rear one shown) and which is connected to the through the discs 17, 18 formed converging space adjoins and tapers according to this ver.
The comprehensive all-round combination in zone <B> C </B> takes place here on the one hand through the two oppositely arranged recesses 19 and on the other hand through the two disks 17, 18. This embodiment has the advantage that the combination zone ( <B> C </B>) and pressure zone (D ') - apart from the panes - consists of only two elements, namely the two side covers. The recess extends to the pressure zone D '.