DE2150857A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Impraegnieren eines textilen Faserverbandes mit Fluessigkeit - Google Patents

Description

Dr. Muller-Boro - Dr. Manltz ■ Dr. Deufel Dipi.-lng. Finsterwald · Dipl.-lng. Grämkow

Patentanwilt·

12. Oktober 1971 Mak/th -.P 2117

PiTiSNA AG
St.Albangraben 8

Basel / Schweiz

Verfahren zum kontinuierlichen Imprägnieren eines textlien Faserverbandes mit Flüssigkeit

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Imprägnieren eines textlien Faserverbandes mit Flüssigkeit, in dem der Faserverband einen zusammen mit dem Scheibenpaar gebildeten konvergierenden Raum durchläuft und in einer anschließenden hydrodynamischen Druckzone verdichtet wird.

Unter "Faserverband" sollen sowohl natürliche wie auch künstlich erzeugte Stapelfasern verstanden werden, wie sie als kontinuierliches Gebilde z. B. als Karden- oder Streckenband oder als Vlies im Auslauf eines Streckwerkes anfallen. Ebenso sollen unter diesem Begriff auch Bündel aus Endlosfilamenten eingeschlossen sein.

Unter "Flüssigkeit" sind Wasser oder Lösungsmittel oder irgendwelche Lösungen, Dispersionen und Emulsionen beliebiger Stoffe (z. B. Klebstoffe, Farbstoffe, usw.) in Wasser und/oder andern Lösungsmitteln zu verstehen.

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Der Ausdruck "imprägnieren" soll schließlich sowohl das Überziehen der einzelnen Faser bzw . des einzelnen Filamentes des Faserverbandes mit einem Flüssigkeitsbelag, wie auch eine homogene, feine, tröpfchenförmige Verteilung der Flüssigkeit im Faserverband oder eine Kombination davon einschließen.

Es sind schon Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln eines Faserverbandes mittels eines Scheibenpaares mit Flüssigkeit bekannt, die darauf beruhen, in einem rohrförmig umgeformten Faserverband koaxial Flüssigkeit durch eine separate Leitung zuzuführen und in einer anschließenden Freizone den Faserverband unbehindert radial nach außen mit Flüssigkeit durchdringen zu lassen. Der so mit Flüssigkeit durchsetzte Faserverband durchläuft hierauf einen zusammen mit dem Scheibenpaar gebildeten konvergierenden Raum und wird schließlich in einer allseitig wirkenden hydrodynamischen Druckzone mit hoher spezifischer Pressung zu einem kompakten Faserband verdichtet.

Bei einem solchen Vorgehen wird wohl eine homogene Imprägnierung bzw. Flüssigkeitsverteilung im Faserband erzielt, doch sind Nachteile damit verbunden. Der konvergierende Raum wie auch die nachfolgende Druckzone werden wie bekannt zusammen aus dem Scheibenpaar und seitlichen Äbdeckplatten gebildet. Trotz Bemühungen, den Abstand zwischen den Stirnseiten des Scheibenpaares und den seitlichen Abdeckplatten klein zu halten, läßt sich nicht verhindern, daß sich häufig Fasern wegen ihrer außerordentlichen Feinheit zwischen den Scheiben und ihren Abdeckplatten beim Durchlauf verklemmen. Dieser Effekt wird durch die in der Druckzone herrschende hohe spezifische Pressung noch verstärkt. Es bilden sich als Folge beim Weglaufen des

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verdichteten Faserbandes von den Abdeckplatten aus zuvor verklemmten Fasern sogenannte "Schnäuze", was oft ein störungsfreies Arbeiten unmöglich macht. Eine weitere Verkleinerung des Spiels zwischen den Stirnseiten des Scheibenpaares und den seitlichen Abdeckplatten bringt zwar eine vorübergehende Verbesserung, doch wird wegen des zu kleinen Spiels die Abnützung der Scheiben und/oder der seitlichen Abdeckplatten stark vergrößert und der oben beschriebene Zustand des Verklemmens von Fasern tritt erneut wieder ein, Es zeigt sich auch, daß das Gesamtspiel zwischen Scheiben und Abdeckplatten bei kleinsten, praktisch nicht auszuschließenden Ungenauigkeiten nicht mehr gleichmäßig verteilt ist, d. h., es entsteht auf einer Seite der Scheibe ein größeres Spiel als auf der gegenüberliegenden Seite. Das Verklemmen von Fasern zwischen den Scheiben und ihrer Abdeckplatten wird dadurda weiter begünstigt und eine gleichmäßige Verdichtung der Fasermasse in der Druckzone in Frage gestellt.

Zweck der Erfindung ist es, diese gravierenden Mangel zu beheben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum kontinuierlichen Imprägnieren eines textlien Faserverbandes mit Flüssigkeit, in dem der Faserverband einen zusammen mit dem Scheibenpaar gebildeten konvergierenden Raum durchläuft und in einer anschließenden hydrodynamischen Druckzone verdichtet wird, durch richtige Führung des Flüssigkeitsstromes einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten und gleichzeitig ein einwandfreies Faserband zu erzeugen, wobei insbesondere mit der richtigen Flüssigkeitsführung in einer Imprägniervorrichtung die Lagegenauigkeit der Scheiben in bezug

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auf deren Abdeckplatten verbessert und den außerordentlich feinen Fasern verwehrt werden soll, zwischen die Scheiben und Abdeckplatten zu gelangen und sich dort zu verklemmen.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß die Flüssigkeit unter Druck an den Stirnseiten der Scheiben zugeführt, zu einem tragenden Flüssigkeitsfilm für die Scheiben geformt, durch diese in den konvergierenden Raum befördert wird, dort einen den Faserverband umgebenden Flüssigkcdtsmantel bildet und durch die Scheiben in den Faserverband eingepreßt wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die benötigte Imprägnierflüssigkeit ohne irgendwelche zusätzliche Hittel am richtigen Ort, nämlich im konvergierenden Raum und in Form eines Flüssigkeitsmantels eingebracht wird, während die Zufuhr entlang den stirnseitigen Begrenzungsebenen den unbedingt benötigten Spielausgleich und die Ausrichtung von Scheiben- und Begrenzungsebenen bewirkt, was in Anbetracht der außerordentlichen Feinheit des Fasermaterials einaistörungsfreien Betrieb überhaupt ersteermöglicht.

Bevorzugt erfolgt die Zufuhr der Flüssigkeit an jeder Stirnseite unter gleichem Druck, wobei vorteilhafterweise die an jeder Stirnseite zugeführte Flüssigkeit zur Bildung gleicher Flüssigkeitsfilme einer gleichen Drosselung unterworfen wird.

Bei einem bevorzugten Verfahren wird die Flüssigkeit unter kleinem Initialdruck zugeführt und der Druck im Einlaufquadrant des Faserverbandes auf hydrodynamische Weise erhöht.

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Vorteilhafterweise fließt die Flüssigkeit von innen gegen die Hantelflächen der Scheiben des Scheibenpaares.

Die Flüssigkeit wird vorteilhafterweise vor der Filmbildung im Bereich der Stirnflächen der Scheiben des Scheibenpaares verteilt und dann in Begrenzungsebenen geführt, wobei die Verteilung im Auslaufquadrant des Faserverbandes bevorzugt unterbrochen wird.

Bevorzugt wird während der Verteilung der Flüssigkeit der Druck unter Bildung eines Flüssigkeitskeiles erhöht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine zum kontinuierlichen Imprägnieren eines Faserverbandes mit Flüssigkeit dienende Vorrichtung in Schnitt, entlang Linie I - I von Fig. 2_r und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die erwähnte Vorrichtung.

Um das Verfahren klar beschreiben zu können, ist es zweckmäßig, die hierzu dienende Vorrichtung kurz zu erläutern, die Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin vom gleichen Tage ist und den Titel "Imprägniervorrichtung für Textilfasern" trägt (Aktenzeichen der Prioritätsanmeldung Nr. 15070/70 - Schweiz - vom 12. 10. 1970J unser Aktenzeichen: Z 2121 ). Im wesentlichen besteht diese aus einem Scheibenpaar mit stirnseitig anliegenden Begrenzungsebenen 2. Die Begrenzungsebenen 2 sind zueinander durch Distanzstücke im Abstand e fixiert. Jede Scheibe des Scheibenpaares besitzt die Breite b, wobei de nach Viskosität und Art

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der verwendeten Flüssigkeit ungefähr die Beziehung e = b + 0,01 mm bis e = b + 0,3 mm gilt. Innerhalb dieses Spiels lassen sich die Scheiben des Scheibenpaares 1 und die in festem gegenseitigem Abstand gehaltenen Begrenzungsebenen 2 relativ zueinander frei verschieben und selbstverständlich auch in die gleiche Ebene bringen.

Zum kontinuierlichen Imprägnieren eines IPaserverbandes 4 der Materiallauf ist in Fig. 1 zur Verdeutlichung des Vorganges unterbrochen - wird auf beiden Seiten des i-icheibenpaares 1 Flüssigkeit unter gleichem Druck z. B. über öffnungen 5 lincl Flüssigkeits_verteilnuten 6 eingespeist und zum Austritt entlang den stirnseitigen Begrenzungsebenen 2 des S.cheibenpaares 1 gezwungen. Die durch die beiden Stirnselten jeder Scheibe des Scheibenpaares 1 überdeckten Flächen 7 - eine dieser vier Flächen 7 ist in Fig. 1 zur Verdeutlichung gestrichelt schraffiert eingezeichnet - in den Begrenzungsebenen 2 sind sowohl im Ausmaß wie auch in der Anordnung von Flüssigkeitsverteilnuten 6 usw. vollständig symmetrisch. Somit wird das Scheibenpaar 1 in bezug auf die stirnseitigen Begrenzungsebenen 2 automatisch in Mittellage gebracht, d. h., die entlang den Begrenzungsebenen 2 austretende Flüssigkeit stellt sich selbsttätig auf beidseitig gleiche Drosselung ein bzw. bildet beidseitig tragende Fküssigkeitsfilme der gleichen

e—b
Dicke -⁵W-. Diese Verhältnisse gelten sowohl, bei ruhendem, wie auch sich drehenden Scheibenpaar 1. Drehen sich die Scheiben des Scheibenpaares 1 in Pfeilrichtung - in Fig. 1 sind lediglich deren Mantelflächen 8 gestrichelt eingezeichnet - dann fließt Imprägnierflüssigkeit entlang den Begrenzungsebenen 2 von innen gegen die Mantelflächen 8 des Scheibenpaares 1 und wird durch die Bewegung der Mantelflächen 8 in einen konvergierenden Raum C befördert, wo

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— ^r/ —

sie don zu imprägnierenden Faserverband 4 in Form eines Flüssigkeitsmantels 9 umschließt. Beginnend im konvergierenden Raum 0 und fortgesetzt in einer Druckzone D wird somit die Imprägnierflüssigkeit in den Faserverband 4 eingepreßt, worauf dieser die Vorrichtung als imprägniertes Faserband 10 verläßt. Ein Teil der für die Imprägnierung im Überschuß zugeleiteten Flüssigkeit kann oberhalb des konvergierenden Raumes C seitlich austreten, wird über nicht gezeichnete Iiittel aufgefangen und dem Flüssigkeitssystem wieder zugeführt. Durch peinlich genaues räumliches Trennen der Überschußflüssigkeit vom ablaufenden imprägnierten Faserband 10 wird eine nochmalige ungewollte Benetzung nach Durchlauf der Zonen 0 und D vermieden, indem z. B. die Flüssigkeitsverteilnuten 6 im Auslaufquadrarit A nicht bis auf die Höhe der Druckzone D geführt sind.

In mehrfacher Hinsicht hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Imprägnierflüssigkeit entlang den Begrenzungsebenen 2 unter kleinem Initialdruck einzuspeisen und im Einlaufquadrant E des Faserverbandes 4 partiell eine hydrodynamische Druckerhöhung vorzunehmen. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, können zu diesem Zweck im Einlauf quadrant E und im Anschluß an die Flüssigkeitsverteilnuten 6 kreisbahnförmige, konvergierende Vertiefungen 11 angeordnet sein, die in Laufrichtung des Scheibenpaares 1 bevorzugt asymptotisch gegen die Begrenzungsebenen 2 auslaufen. Trotz kleinem Initialdruck läßt sich dadurch im Bereiche des konvergierenden Raumes C und der anschließenden Druckzone D der Druck im Flüssigkeitsfilm (mit Dicken -^s- von 0,005 mm bis ca. 0,15 mm) je nach Viskosität und Art der Flüssigkeit auf sehr hohe Endwerte steigern. Dadurch ist es möglich, dem hohen

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spezifischen Druck zwischen dem Scheibenpaar 1 in der

Druckzone D, der bis zu 200 kg/cm betragen kann, einen ebenso großen oder noch größeren Gegendruck im Flüssigkeitsfilm entgegenzusetzen. Ungeachtet des kleinen Initialdruckes und der hohen Drücke in der Druckzone D gelingt es demnach, auf den Stirnseiten des Scheibenpaares einen genügenden Flüssigkeitsfilm aufrecht zu erhalten. Zudem wird durch die Anwendung kleiner Initialdrücke eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der zur Flüssigkeitsförderung benötigten Einrichtungen erzielt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum kontinuierlichen Imprägnieren eines Faserverbandes wird die benötigte Imprägnierflüssigkeit ohne irgendwelche zusätzliche Mittel am richtigen Ort, nämlich im konvergierenden Eaum und in Form eines Flüssigkeitsmantels eingebracht, während die Zufuhr entlang den stirnseitigen Begrenzungsebenen den unbedingt benötigten Spielausgleich und die Ausrichtung von Scheiben- und Begrenzungsebenen bewirkt, was in Anbetracht der außerordentlichen Feinheit des Fasermaterials einen störungsfreien Betrieb überhaupt erst ermöglicht. Wird im Einlauf quadrant des Faserverbandes zudem noch eine hydrodynamische Druckerhöhung in der Imprägnierflüssigkeit vorgenommen, dann wird jegliches Verklemmen von Fasern zwischen den Scheiben und ihren Abdeckungen ausgeschlossen und Reibung und Abnützung reduzieren sich auf ein Minimum.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   CSCBaSSSSSS=SaB=SBSSBSSSSSBISC

   Λ.) Verfahren zum kontinuierlichen Imprägnieren eines textlien Faserverbandes mittels eines Scheibenpaares mit Jj¹IUssigkeit, in dem der Faserverband einen zusammen mit dem Scheibenpaar gebildeten konvergierenden Kaum durchläuft und in einer anschließenden hydrodynamischen Druckzone verdichtet wird, dadurch gekennz eichnet, daß die Flüssigkeit unter Druck an den Stirnseiten der Scheiben des Scheibenpaares (1) zugeführt, zu einem tragenden Flüssigkeitsfilm für die Scheiben geformt, durch diese in den konvergierenden Kaum (O) befördert wird, dort einen den Faserverband (4-) umgebenden Flüssigkeitsmantel (9) bildet und durch die Scheiben in den Faserverband eingepreßt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Flüssigkeit an jeder Stirnseite unter gleichem Druck erfolgt.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Stirnseite unter gleichem Druck zugeführte Flüssigkeit zur Bildung gleicher Flüssigkeitsfilme einer gleichen Drosselung unterworfen wird.

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit unter kleinem Initialdruck zugeführt und der Druck im Einlaufquadrant (E) des Faserverbandes (4) auf hydrodynamische Weise erhöht wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit von innen gegen die Hantelflächen (3) der Scheiten des Scheibenpaares (1) fließt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vor der Filmbildung im Bereich der Stirnflächen der Scheiben des Scheibenpaares (1) verteilt und dann in die Begrenzungsebenen (2) geführt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung im Auslauf-(fuadrant (A) des Faserbandes (10) unterbrochen wird.
8. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gek ennz e i chn et, daß während der Verteilung der Flüssigkeit dsr Druck durch Bildung eines Flüssigkeitskeiles erhöht wird.

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