DE102009052953A1

DE102009052953A1 - Vorrichtung zum Waschen von gesponnenen Filamenten

Info

Publication number: DE102009052953A1
Application number: DE102009052953A
Authority: DE
Inventors: Erwin Glawion
Original assignee: Fleissner GmbH
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Waschen von gesponnenen Filamenten, wobei die Lösungsmittel enthaltenden Filamente zu Kabeln zusammengefasst um Rollen geführt durch eine ein Wasser-Lösungsmittelgemisch enthaltende Waschwanne geleitet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen: die Waschwanne (W) weist an einem in Förderrichtung des Kabels (K) liegenden Endbereich einen Überlauf (U1) mit einer darunter befindlichen Flüssigkeitsaufnahme (F1) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Waschen von gesponnenen Filamenten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Herstellung der Chemiefasern ist eine physikalische oder physikalisch-chemische Umwandlung von linearen Polymeren hohen Molekulargewichtes in die Form dünner endloser Fäden, Filamente. Der Rohstoff wird dazu in eine fließfähige Form gebracht und in diesem Zustand durch engporige Öffnungen in ein verfestigendes Medium gepresst (Spinnen). Die in den erhaltenen Filamenten ungeordnet liegenden Molekülketten werden anschließend durch Verstrecken in Richtung der Faserlängsachse ausgerichtet, wodurch sich der Filamentdurchmesser verringert und die Festigkeit erhöht.
Die Verfestigung des Spinnfadens entsteht beim Nassspinnen durch Koagulation mit Hilfe geeigneter Fällbäder.
Das Ausgangsprodukt für die Kohlefaserherstellung (Polyacrylnitril, PAN) zersetzt sich, bevor es schmilzt. Es wird daher einer Lösung versponnen. Geeignete Lösungsmittel sind Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid und Rhodanid-Lösungen.
Beim Nassspinnverfahren von PAN besteht das Fällbad aus einem Gemisch des verwendeten Lösungsmittels mit Wasser. Bei der Koagulation im Fällbad entsteht ein hochgequollenes Gel. Die nassgesponnenen Fäden gelangen ohne Zwischenlagerung zur Nachbehandlung. In der Nachbehandlung werden Lösungsmittelreste und Restsalze mit Wasser ausgewaschen. Hierzu werden die zu Kabeln zusammengefassten Filamente durch mehrere hintereinander angeordnete Waschbäder geleitet. Die Kabel werden durch angetriebene Rollen geführt.
Die hintereinander angeordneten Waschbäder lösen in Transportrichtung des Kabels betrachtet einen abnehmenden Anteil Lösungsmittel heraus. Entsprechend nimmt die Lösungsmittelkonzentration in den einzelnen Waschwannen in Transportrichtung ab. Die Waschwannen bekannter Lösungen weisen im Anfangsbereich der Waschwanne, bezogen auf die Kabellaufrichtung, jeweils ein Überlaufwehr auf, über welches überschüssiges Wasser abläuft. Dieses überlaufende Wasser wird mit frischem Wasser gemischt und über eine Pumpe wieder der Waschwanne zugeführt. Die Wasserzufuhr erfolgt bei bekannten Lösungen entgegen der Förderrichtung des Kabels, d. h. im Gegenstrom zur Kabelbewegung. Stark mit Lösungsmittel gesättigtes Wasser wird gesondert aufgefangen und einer Aufbereitung zugeführt. Es erfolgt eine Aufspaltung des Abwassers in Wasser und Lösungsmittel.
Beispiele bekannter Lösungen zeigen die DE-A-16 60 141 sowie die DE 44 46 340 C1 .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Einrichtung zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Waschwanne an dem in Förderrichtung des Kabels liegenden Ende einen Überlauf mit einer darunter befindlichen Flüssigkeitsaufnahme aufweist. Mittels der Flüssigkeitsaufnahme wird das mit Lösungsmittel angereicherte Wasser aufgenommen und einer Wiederaufbereitung zugeführt. Das in dem Waschbad bewegte Kabel erzeugt eine Schleppströmung, welche in der Wanne eine in Förderrichtung zunehmende Lösungsmittelkonzentration bewirkt. Diese höhere Konzentration an Lösungsmittel wird über den im Endbereich angeordneten Überlauf gefördert und von der Flüssigkeitsaufnahme aufgefangen.
Als bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind die folgenden Maßnahmen einzeln oder in Kombination vorgesehen:

– die Waschwanne weist an dem in Förderrichtung des Kabels liegenden Anfangsbereich einen Überlauf mit einer darunter befindlichen Flüssigkeitsaufnahme auf.
– das Kabel wird über Rollen in den Anfangsbereich der Waschwanne eingeleitet.
– das Kabel wird über Rollen im Endbereich der Waschwanne aus dieser herausgeleitet.
– das Kabel durchläuft das Waschbad im Wesentlichen in horizontaler Richtung.
– das Kabel wird innerhalb des Waschbades um Zwischenrollen geführt, welche vorzugsweise in der Höhe versetzt zueinander angeordnet sind.
– einer der das Kabel im Endbereich aus der Waschwanne herausleitenden Rollen ist eine Quetschrolle zugeordnet, wobei das Kabel durch den Spalt zwischen Rolle und Quetschrolle durchgeleitet wird, um im Kabelstrang haftendes Wasser-Lösungsmittelgemisch auszudrücken und in den Endbereich der Waschwanne zurückzuführen.
– das am Endbereich der Waschwanne von der Flüssigkeitsaufnahme aufgenommene Wasser-Lösungsmittelgemisch wird über einen Verteiler der Frischwasserzufuhr einer vorgeordneten Waschwanne zugeführt.
– das am Anfangsbereich der Waschwanne von der Flüssigkeitsaufnahme aufgenommene Wasser-Lösungsmittelgemisch wird der Frischwasserzufuhr der Waschwanne zugeführt.
– die Frischwasserzufuhr der Waschwanne (W) erfolgt in deren Bodenbereich unterhalb eines sich wenigstens über einen Teil der Länge der Waschwanne erstreckenden Bleches, welches vorzugsweise teilweise als Lochblech ausgebildet ist.

Der im Endbereich als eine Kante ausgebildete Überlauf für das sich dort sammelnde höher konzentrierte Wasser-Lösungsmittelgemisch ist vorzugsweise einstellbar ausgebildet, d. h. durch eine Höheneinstellung der Überlaufkante kann die Abflussrate des Wasser-Lösungsmittelgemisches gesteuert werden. Dies gilt bevorzugt auch für die Kante des Überlaufes im Anfangsbereich der Waschwanne. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, die Abflussraten des im Anfangs- und im Endbereich unterschiedlich konzentrierten Wasser-Lösungsmittelgemisches einzustellen.
Ein Teil des im Endbereich der Waschwanne aufgenommenen Wasser-Lösungsmittelgemisches kann der in Förderrichtung des Kabels gesehen vorherigen Waschwanne zugeführt werden, da in dieser vorgeordneten Waschwanne das Kabel einen höheren Lösungsmittelanteil aufweist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wirkt eine der Umlenkrollen im Bereich des Überlaufes mit einer Quetschrolle zusammen, mittels der am Kabel haftendes Wasser-Lösungsmittelgemisch abgequetscht und zurück in die Waschwanne geleitet wird.
Vorzugsweise wird das Kabel über drei Umlenkrollen von der einen zur nächsten Waschwanne geleitet. Die Quetschrolle wirkt hierbei bevorzugt mit einer mittleren, oberen Umlenkrolle zusammen, wodurch das ausgepresste Wasser-Lösungsmittelgemisch am Kabel entlang abläuft und zurück in die Waschwanne im Bereich des Überlaufes gelangt. Das so vom Kabel abgequetschte und in die Waschwanne geförderte Wasser-Lösungsmittelgemisch wird durch die Strömung in der Waschwanne in Richtung Überlauf geleitet.
Die Erfindung ermöglicht eine spürbare Reduktion der in einer Waschwanne anfallenden und direkt einer Wiederaufbereitung zuzuführenden Menge an Wasser-Lösungsmittelgemisch. Dadurch wird der Energieverbrauch gesenkt.
Des Weiteren erfolgt die Erläuterung von Ausführungsformen an Hand der Zeichnungen.
1 zeigt ein Waschbad in Form einer Waschwanne (Wanne) W mit einem Wasser-Lösungsmittelgemisch, durch welche ein von einer Spinnerei kommendes Kabel K, bestehend aus einer Vielzahl von Filamenten, hindurch geführt wird. Die Förderrichtung des Kabels K ist durch die Pfeilrichtung angedeutet. Das Kabel K wird über angetriebene Rollen R1, R2, R3 von einer in Förderrichtung vorgeordneten Wanne W heraus und in den vorderen Bereich der Wanne W hinein (in 1 links) und im hinteren Bereich dieser Wanne W (in 1 rechts) über weitere Rollen R1, R2, R3 in eine nachgeordnete Wanne W geleitet. Innerhalb der Wanne W läuft das Kabel K horizontal durch das in der Wanne W befindliche Wasser-Lösungsmittelgemisch.
Die jeweils mittlere Rolle R2, welche zwischen den mit ihrem Umfang in die Wannen W (das Wasser-Lösungsmittelgemisch) eintauchenden Rollen R1, R3 angeordnet ist, liegt oberhalb der Achsen der benachbarten Rollen R1, R3. Das Kabel K läuft an der Unterseite der Rollen R1, R3 aus der Wanne W aus bzw. in die Wanne W hinein. Der mittleren Rolle R2 ist eine Quetschrolle Q zugeordnet. Das Kabel K läuft durch den zwischen der mittleren Rolle R2 und der Quetschrolle Q gebildeten Spalt.
Zwischen den äußeren und der mittleren Rolle R1, R2, R3 läuft das Kabel K senkrecht.
Die das Kabel K aus bzw. in die Wanne W leitenden Rollen R1, R3 sind jeweils im Endbereich der Wanne W angeordnet. Diese Endbereiche sind als Überlauf U1, U2 ausgebildet, das in der Wanne W befindliche Wasser-Lösungsmittelgemisch tritt über die jeweilige Kante des Überlaufes U1, U2 (angedeutet durch Winkelpfeile) und wird durch je eine unterhalb der Kante befindliche Flüssigkeitsaufnahme F1, F2 aufgefangen. Die Kanten (Wehre) der Überläufe U1, U2 sind in der Höhe einstellbar, so dass die Ablaufraten in gezielter Weise beinflussbar sind.
Die Flüssigkeitsaufnahmen F1, F2 sind jeweils als eine sich über die Breite der Wanne W erstreckende, nach oben offen gestaltete Behälter ausgebildet. Diese Behälter sind jeweils mit einer Leitung verbunden, über welche das aufgenommene Wasser-Lösungsmittelgemisch abgefördert werden kann.
Durch die mit der mittleren Rolle R2 zusammenwirkende Quetschrolle Q wird das am Kabel K anhaftende Wasser-Lösungsmittelgemisch abgestreift, so dass dieses an dem Kabel K herunter in die Wanne W zurücklaufen kann. Dieser Flüssigkeitsstrom ist durch die Pfeile angedeutet.
Das durch die Quetschrolle Q abgestreifte Wasser-Lösungsmittelgemisch wird im hinteren Bereich der Wanne W rückgeführt. Die Bewegung des Kabels K durch das Waschbad bewirkt eine Schleppströmung, so dass das aus den Filamenten des Kabels K ausgelöste Lösungsmittel mitgenommen wird. Die Lösungsmittelkonzentration im vom Kabel K mitgenommenen Flüssigkeitsbereich nimmt daher in Förderrichtung des Kabels K, also vom vorderen zum hinteren Bereich der Wanne W zu. Dies wird durch die Sogwirkung des über die Kante des Überlaufes U1 übertretenden Wasser-Lösungsmittelgemisches zusätzlich unterstützt.
An der Unterseite im hinteren Bereich der Wanne W ist eine Zufuhrleitung Z angeschlossen, durch die von einer Pumpe FW Frischwasser bzw. Wasser-Lösungsmittelgemisch mit einer geringeren Konzentration an Lösungsmittel aus einer nachfolgenden Waschstufe zugeführt wird. Zur Unterstützung des vorgesehenen Konzentrationsverlaufes (Lösungsmittelkonzentration im Waschbad nimmt vom vorderen zum hinteren Bereich zu) ist am Boden der Wanne W ein Trennblech T angebracht, welches sich von der Anschlussstelle der Zufuhrleitung bis etwa in die Mitte der Wanne W erstreckt. Das über die Zufuhrleitung Z zugeführte Frischwasser strömt entlang des Bodens der Wanne W, um sich dann im vorderen Teil mit dem vorhandenen Wasser-Lösungsmittelgemisch zu vermischen. Die Strömungssituation ist durch die Pfeile angedeutet.
Insgesamt ist die Lösungsmittelkonzentration des Waschbades im vorderen Bereich der Wanne W geringer als im hinteren Bereich. Über die Kante des Überlaufes U2 tritt somit Waschwasser mit einer geringen Konzentration an Lösungsmittel über. Dieses Wasser-Lösungsmittelgemisch wird mittels der Flüssigkeitsaufnahme F2 aufgenommen und über eine Leitung der Frischwasserzufuhr dieses Waschbades zugeführt (Pumpe FW).
Im hinteren Bereich der Wanne W des Waschbades sammelt sich Wasser-Lösungsmittelgemisch mit einer höheren Konzentration an Lösungsmittel. Dieses tritt über die Kante des hinteren Überlaufes U1 und wird durch den Behälter der Flüssigkeitsaufnahme F1 aufgefangen. Dieses Wasser-Lösungsmittelgemisch wird einer Wiederaufbereitung zugeführt, über einen Verteiler V wird ein bestimmter Anteil abgezweigt und der Frischwasserzufuhr des vorgeordneten Waschbades zugeführt. In diesem vorgeordneten Waschbad ist die mittlere Lösungsmittelkonzentration höher, so dass der Frischwasserzusatz im vorgeordneten Waschbad vermindert und die Menge an wieder aufzubereitendem Wasser-Lösungsmittelgemisch aus diesem Waschbad reduziert werden kann. Dadurch wird der durch Wiederaufbereitung bedingte Energieverbrauch der Waschbäder gesenkt.
Bei der Ausführung nach 2 erfolgt die Frischwasserzufuhr Z wie bei 1 im unteren, hinteren Bereich der Wanne W. Ebenso ist am Boden der Wanne W ein Trennblech T angebracht, welches in Richtung vorderer Bereich der Wanne als ein Lochblech L ausgebildet. Durch das Trennblech T wird verhindert, dass das Frischwasser sich direkt unterhalb der Rolle R1 mit dem Wasser-Lösungsmittelgemisch vermischt und so der gewünschte Konzentrationsverlauf innerhalb der Wanne ungünstig beeinflusst wird.
Die Öffnungen im Lochblech L können im Verlauf zwischen hinterem und vorderem Ende der Wanne gleich groß bzw. mit unterschiedlicher Größe und in unterschiedlicher Form gestaltet sein. Dadurch ist die über die Länge der Wanne W erfolgende Vermischung von Frischwasser mit dem Wasser-Lösungsmittelgemisch gezielt zu beeinflussen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt die 3. Die Frischwasserzufuhr im Bodenbereich der Wanne W erfolgt wie bei der Version nach 2 durch ein Lochblech L. Im Unterschied dazu wird das Kabel K zwischen den Rollen R3 und R1 über zueinander in der Höhe versetzte Zwischenrollen ZR geführt. Dies ergibt eine stärkere Spülwirkung, die Auswaschwirkung wird verbessert.
Bezugszeichenliste:

K

Kabel

W

Wanne, Waschwanne

R1, R2, R3

Rolle

Q

Quetschrolle

U1, U2

Überlauf

F1, F2

Flüssigkeitsaufnahme

Z

Zufuhr (Frischwasser)

FW

Pumpe (Frischwasser)

V

Verteiler

T

Trennblech

L

Lochblech

ZR

Zwischenrolle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1660141 A [0007]
DE 4446340 C1 [0007]

Claims

Vorrichtung zum Waschen von gesponnenen Filamenten, wobei die Lösungsmittel enthaltenen Filamente zu Kabeln zusammengefasst um Rollen geführt durch eine ein Wasser-Lösungsmittelgemisch enthaltene Waschwanne geleitet werden, gekennzeichnet durch, die Waschwanne (W) weist an einem in Förderrichtung des Kabels (K) liegenden Endbereich einen Überlauf (U1) mit einer darunter befindlichen Flüssigkeitsaufnahme (F1) auf.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, die Waschwanne (W) weist an dem in Förderrichtung des Kabels (K) liegenden Anfangsbereich einen Überlauf (U2) mit einer darunter befindlichen Flüssigkeitsaufnahme (F2) auf.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch, das Kabel (K) wird über Rollen (R1, R2, R3) in den Anfangsbereich der Waschwanne (W) eingeleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch, das Kabel (K) wird über Rollen (R1, R2, R3) im Endbereich der Waschwanne (W) aus dieser herausgeleitet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, das Kabel (K) durchläuft das Waschbad (W) im Wesentlichen in horizontaler Richtung.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch, das Kabel (K) wird innerhalb des Waschbades (W) um Zwischenrollen (ZR) geführt, welche vorzugsweise in der Höhe versetzt zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch, einer der das Kabel (K) im Endbereich aus der Waschwanne (W) herausleitenden Rollen (R2) ist eine Quetschrolle (Q) zugeordnet, wobei das Kabel (K) durch den Spalt zwischen Rolle (R2) und Quetschrolle (Q) durchgeleitet wird, um im Kabelstrang (K) haftendes Wasser-Lösungsmittelgemisch auszudrücken und in den Endbereich der Waschwanne (W) zurückzuführen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, das am Endbereich der Waschwanne (W) von der Flüssigkeitsaufnahme F1) aufgenommene Wasser-Lösungsmittelgemisch wird über einen Verteiler der Frischwasserzufuhr (FW) einer vorgeordneten Waschwanne (W) zugeführt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, das am Anfangsbereich der Waschwanne (W) von der Flüssigkeitsaufnahme (F2) aufgenommene Wasser-Lösungsmittelgemisch wird der Frischwasserzufuhr (FW) der Waschwanne (W) zugeführt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, die Frischwasserzufuhr der Waschwanne (W) erfolgt in deren Bodenbereich unterhalb eines sich wenigstens über einen Teil der Länge der Waschwanne (W) erstreckenden Trennbleches (T), welches vorzugsweise teilweise als Lochblech (L) ausgebildet ist.