DE2307554A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von bahn- oder faserfoermigem material mit einem erhitzten gas wie insbesondere dampf - Google Patents

Description

• "Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von bahn- oder faserförmigem Material mit einem erhitzten Gas wie insbesondere Dampf" Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von bahn- oder faserförmigem Material, insbesondere Synthesefasern, mit einem erhitzten Gas wie insbesondere Dampf, wobei das Material kontinuierlich in eine Kammer gefördert wird, deren Kammerwände sich teilweise mit dem Material bewegen.
• Es sind eine Vielzahl von unterschiedlich arbeitenden Wärmebehandlungskammern bekannt, von denen die die Ware mittels einer Unterlage durch die heiße Atmosphäre tragenden hervorgehoben seien, da bei diesen eine gleichbleibende Förderung gewährleistet ist. In solchen Maschinen wird sowohl getrocknet als auch bei Temperaturen über 200 ° C z.B. thermosoliert.
• Eine weitere Behandlungsart ist das Dämpfen, was jedoch nur bis zu Temperaturen bis zu 1000 C möglich ist, weil überhitzter Wasserdampf nur in einem Raum erzeugt werden kann, in dem der Druck höher als der der Außenatmosphäre steigen kann. Ein Druckdämpfer bedarf dazu nicht nur eines dichten Gehäuses, sondern auch eines druck- und dampfdichten Warenein- und auslaufs.
• Die Mechanik einer solchen Maschine und die dauerhafte Funktionsfähigkeit bringen erhebliche Probleme mit. Es sind im wesentlichen deshalb nur diskontinuierliche Druckdämpfer oder allgemein Druckbehandlungseinrichtungen bekannt geworden, die dann allerdings für alle Materialarten eingesetzt werden können. Es sind aber auch HT-Kontinue-Dämpfer bekannt, die jedoch nur für auf Längszug beanspruchbare Endlosmaterialien geeignet sind. In diese Dämpfer tritt das Material durch zwei Abdichtungen ein, durchläuft mäanderförmig über ein angetriebenes Walzensystem den Dämpfraum und verläßt ihn ebenfalls durch ein Walzenpaar, das für diese Ware durchaus eine genügende Abdichtung bringt. In diesen Maschinen werden im allgemeinen auf Textilien aus synthetischen Faserstoffen vorher aufgegebene Farbstoffe mit sehr guten Echtheiten in nur kurzen Dämpfzeiten fixiert.
• Die Behandlung von Materialien mit Hochtemperaturdampf ist aber nicht nur zum Farbfixieren, sondern auch zum Schrumpfen und zum Fixieren von gekräuselten Synthesefasern und auch zum Dämpfen von Wirkwaren zur Erhöhung des Griffvolumens u.dgl.
• von großem Vorteil. Dafür sind die bekannten HT-Dampfer jedoch nicht geeignet. Zum einen kann zur Abdichtung nicht einfach ein Walzenpaar verwendet werden, zum anderen muß der spannungs-und reibungslose Transport der empfindlichen Ware durch die Dampfatmosphäre möglich gemacht sein.
• Diese Bedingungen erfüllen eine Vorrichtung, deren Behandlungskammer durch vier oder mehr parallel zueinander ausgerichtete und aneinanderliegende Rollen gebildet ist, wobei die Umfangsfläche einer jeden Rolle in Antriebskontakt mit der benachbarten steht.
• Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß zumindest bei einer aus vier Rollen gebildeten Kammer die Kammerwände sich mit dem zu behandelnden Material in gleicher Richtung bewegen. Jedoch ist die darin erzielbare Dämpfzeit wegen des geringen Kammervolumens zu gering und deshalb die Vorrichtung für die Praxis ungeeignet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln, mit dem Materialien aller Art insbesondere aber zugempfindliche, faserförmige Bänder, wie gekräuselte Synthesefaserkabel, Wirkwaren u. dgl. kontinuierlich mit einem Gas, vorzugsweise einem unter Druck stehenden Gas, wie Dampf, behandelt werden können, um z.B. bei Synthesefasern Schrumpfwerte zu erreichen, die an den Kochschrumpf grenzen, um z.B. bei gleichbleibender Fibrillenlage im Kabelpaket gleichmäßige Kräuselungen mit gutem Kräuseleffekt zu erhalten, jedenfalls um die jeweiligen physikalischen Eigenschaften des zu behandelnden Materials zu verbessern. Dabei soll ein völlig gleichmäßiger Transport des Materials durch die Kammer erreicht werden, ohne daß das Materialpaket in irgendeiner Weise durch Reibung an Kammerwänden beansprucht, deformiert od.dgl. beeinträchtigt wird.
• Ausgehend von dem Verfahren anfangs genannter Art besteht die Erfindung darin, daß das Material in eine im Querschnitt etwa rechteckige längliche Kammer geführt und ohne Reibung zwischen zwei mit dem Material sich bewegenden Kammerwandungen durch eine Erhitzungszone in der Kammer transportiert wird.
• Mit Vorzug wird am Einlauf dieser Kammer das Material mittels eines diese abschließenden Walzenpaares in die Kammer gedrückt, wogegen am Auslauf das Material selbst die Kammer abdichten sollte.
• Dieses Verfahren ermöglicht eine Behandlung eines Materials, das in dichter gestauchter Lage die Erhitzungszone ohne jegliche Reibung an Kammerwänden durchläuft, während es in der Erhitzungszone von einem z.B. unter Druck stehenden Gas wie Dampf, welches vorzugsweise von zwei Seiten in die Kammer einströmt oder gegebenenfalls auch das Paket durchströmt, beaufschlagt wird. Soll z.B. diesen Druckdämpfer ein gekräuseltes Synthesefaserkabel durchlaufen, so besteht ein weiterer Vorteil darin, daß das gekräuselte Faserpaket unverändert zu der am Einlauf aufgezwungenen Kräuselung die Erhitzungszone durchläuft. Dies hat z.B. bei Polyamidfasern einen hohen Kräuseleffekt bei völlig gleichmäßiger Kräuselung zur Folge. Die am Anfang vorhandene Fibrillenlage bleibt während der Behandlung erhalten, so daß später exakte Stapellängen geschnitten oder gerissen werden können.
• Die Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahrensschritte besteht aus einer im Querschnitt etwa rechteckigen, länglichen, durch eine Erhitzungszone, hicbcler,trec)cenden Kammer, die auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten durch gleichgerichtete, vorzugsweise angetriebene Endlosbänder, gebildet ist. Die die Endlosbänder begrenzenden gegebenenfalls elastisch ausgebildeten Längswandungen sollen dabei dichtend an den Längskanten der Bänder zur Anlage kommen. Dazu sollten die aneinander gleitenden Wandungen mittels Pneumatik oder Hydraulik oder unter Federdruck aufeinandergedrückt sein.
• Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt in der Möglichkeit, eine Kammer zu schaffen, die den jeweiligen Produktionsgeschwindigkeiten ohne Schwierigkeiten angepaßt werden kann. Es können große Kabelmengen durch die am Einlauf der Kammer vorgesehenen Einzugswalzen mit einer sich gegebenenfalls anschließenden Stauchkammer auf kleinem Raum untergebracht werden, so daß der Druckdämpfer auch bei hohen Kabelgeschwindigkeiten relativ klein gehalten werden kann. Es bietet sich deshalb an, die erfindungsgemäße Vorrichtung im Anschluß an die an sich bekannte Kräuselkammerstaucheinrichtung anzuordnen, wobei dann die Einzugswalzen dieser Kräuselvorrichtung als Einlauf der Dämpfkammer dienen. Der Druckdämpf er kann jedoch auch als separate Dämpfvorrichtung für z.B. Wirkware verwendet werden.
• Im einzelnen ist die Kammer aus vorzugsweise elastischen Stahlendlosbändern gebildet, die mit der Transportgeschwindigkeit der Ware mit dieser gleichgerichtet umlaufen. Die Endlosbänder können gasdurchlässig ausgebildet sein, so daß ein die Bänder von außen beaufschlagendes Gas das Materialpaket erreicht. Dazu kann in der Erhitzungszone ein mit einer Gasleitung verbundenes Druckgehäuse mit seiner offenen Seite zumindest einem der Endlosbänder zugeordnet sein und mit seinen Gehäusekanten dichtend an der Außenseite der Endlosbänder anliegen. Bei dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn das unter Druck stehende Gas das Materialpaket durchströmt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Endlosbänder gasundurchlässig auszubilden, dagegen die beiden den Endlosbändern benachbarten, ortsfesten Längswandungen gasdurchlässig. An diese z.B. perfor; ten Längswandungen ist dann das Druckgehäuse z.B. anzuscFißen, womit weitere Gleitdichtungen vermieden sind. Ir diesem Fall ist es jedoch besser, das Materialpaket von dem jeweiligen Gas nicht durchströmen zu lassen, sondern zweckmäßigerweise strömt von beiden Seiten auf das Materialpaket das Gas unter Druck ein.
• Dies hat den Vorteil, daß das Material von den ortsfesten Wandungen abgedrückt wird, womit hier nur eine geringe Reibung des Materials beim Transport durch die Kammer entsteht.
• In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Die in der Beschreibung erwähnten Merkmale sind insgesamt auch in Kombination mit anderen von erfinderischer Bedeutung. Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt längs durch einen Druckdämpfer mit einem das zu behandelnde Material quer durchströmenden Gas, Figur 2 einen Schnitt quer durch einen Dämpfer ähnlich dem nach Figur 1, jedoch mit einem das Material beidseitig beaufschlagenden Gas und Figur 3 die Aufsicht auf das Einzugswalzenpaar der Dämpfvorrichtung nach Figur 1 mit einer besonderen Kammerseiten-Abdichtung.
• Der Druckdämpfer besteht im wesentlichen aus zwei Endlosbändern 1, 2, die parallel zueinander und mit einem der jeweiligen-Kammergröße angepaßten Abstand 3 voneinander angeordnet sind. Die unmittelbar gegenüberliegenden Trums der Endlosbänder 1, 2 laufen in Richtung des Pfeiles 4 und bilden zwei der Wandungen der Behandlungskammer 5. Die Endlosbänder laufen dabei mit einer Geschwindigkeit um, die der Transportgeschwindigkeit des Materials entspricht; Zweckmäßigerweise sind sie dazu angetrieben. Auf diese Weise findet keine Reibung zwischen dem Material und den Wandungen der Endlosbänder statt.
• Die Kammer 5 ist zwischen den Endlosbändern durch ortsfeste, zur Anpassung an die jeweilige Kammerfüllung gegebenenfalls elastisch ausgebildete Längswandungen 6, 7 abgeschlossen, die im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 perforiert ausgebildet sind, für das Beispiel nach Figur 1 jedoch gasundurchlässig sein sollten. Die Endlosbänder 1, 2, 1', 2' liegen mit ihren Längskanten 8, 9 auf den Längswandungen 6, 7 auf und bilden mit diesen eine Gleitdichtung. Um die Dämpfkammer 5 ausreichend an diesen Stellen dampfdicht zu gestalten, werden die Längskanten 8, 9 der Endlosbänder 1, 2, 1', 2' mit Druck 10 auf die Längswandungen 6, 7 gedrückt.
• Dieser Druck 10 kann durch gesonderte Einrichtungen pneumatischer oder hydraulischer Art oder mittels Federdruck erzeugt werden. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur l.wird zweckmäßigerweise der Druck durch die Wandungen des Druckgehäuses 11, 12 erzeugt. Das Druckgehäuse umschließt in der Breite der Endlosbänder 1, 2 diese über eine größere Länge, wodurch die Dämpfkammer 5 in ihrer Größe bestimmt ist. Der Ein- und Auslauf der Dämpfkammer 5 wird durch quer über die Breite der Endlosbänder 1 sich erstreckende Dichtschuhe 13, 14 gebildet, die möglichst eine breite Dichtfläche aufweisen und auf den Endlosbändern gleiten. Durch diese Dichtschuhe ist auch das Druckgehäuse gegenüber den Endlosbändern abgedichtet. Die Abdichtung der Dämpfkammer 5 selbst zur Außenatmosphäre erfolgt über das Material.
• Der in das Druckgehäuse 11 durch eine nicht dargestellte Gasleitung einströmende Dampf durchdringt das Endlosband 1, beaufschlagt das Material in der Behandlungskammer 5 und strömt durch das Endlosband 2 in das Druck- hier Sauggehäuse 12, von wo es gegebenenfalls wieder zurück in das Druckgehäuse 11 nach Regeneration geleitet wird. Es ist auch möglich, das Materialpaket von beiden Seiten mit Gas zu beaufschlagen, so daß innerhalb des Paketes ein hoher Staudruck entsteht.
• Diese Gasführung ist insbesondere beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vorgesehen, wo die Endlosbänder nicht perforiert ausgebildet sind, sondern die Längswandungen 6, 7. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß das Material nach wie vor mit den auch schmäler auszuführenden Endlosbändern 1', 2' ohne Reibung transportiert wird und zusätzlich durch den Gasdruck 15, 16 zumindest teilweise von den beiden anderen Innenwandungen der Kammer 5 abgedrückt wird. Damit ist eine schonungsbehaftete Behandlung gewährleistet.
• Mit Vorteil ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 außerdem das Druckgehäuse 11', 12' ortsfest an den Längswandungen 6, 7 befestigt, so daß hier die bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 notwendigen Gleitdichtungen entfallen.
• Es ist auch möglich, die Seitenabdichtung der Kammer 5 durch weitere aus Fig. 3 ersichtliche Endlosbänder 17 zu bilden.
• Mit Vorteil laufen jetzt sämtliche, die Kammer 5 bildenden Wände mit dem Material in Transportrichtung 4, so daß jegliche Reibung beim Transport gegenüber den Kammerwandungen entfällt.
• Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Druckkammer ist gegeben, wenn der Einlauf durch das in Figur 1 dargestellte Druckwalzenpaar 18 gebildet ist. Dieses Druckwalzenpaar fördert das jeweilige Material zwischen die Endlosbänder 1, 2 oder zunächst in eine Stauchkammer 19, die von zwei Kammerplatten 20, 21 mit seitlichen Begrenzungen gebildet ist. Die seitliche Begrenzung kann wie Figur 3 zeigt ausgebildet sein. Die Einheit 18 bis 21 stellt die an sich bekannte Stauchkammerkräuselvorrichtung dar, deren eine Kammerplatte 20 zur Verkleinerung des Kammerraumes um die zugeordnete Einzugswalze beweglich ausgebildet ist. In dieser Stauchkammer wird das zu behandelnde Material wie z.B. zu kräuselnde Synthesefasern unter hohem Druck eingeführt und zunächst gekräuselt. An diese Kammer 19 schließt sich dann unmittelbar der Druckdämpfer 5 an, indem die Endlosbänder 1, 2 elastisch, gegebenenfalls mit Druck 22, an den Kammerplatten 20, 21 dicht anliegen.

Claims (21)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Behandeln von bahn- oder faserförmigem Material, insbesondere Synthesefasern, mit einem erhitzten Gas wie insbesondere Dampf, wobei das Material kontinuierlich in eine Kammer gefördert wird, deren Kammerwände sich teilweise mit dem Material bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in eine im Querschnitt etwa rechteckige längliche Kammer geführt und ohne Reibung zwischen zwei mit dem Material sich bewegenden Kammerwandungen durch eine Erhitzungszone in der Kammer transportiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch ein den Endlauf abschließendes Walzenpaar in die Kammer gedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf der Kammer durch das Material selbst abgedichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material die sich zumindest teilweise mitbewegende Kammer in dichter Packung durchläuft.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in der Erhitzungszone von einem unter Druck stehenden Gas wie Dampf, vorzugsweise von zwei Seiten, beaufschlagt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material von einem unter Druck stehenden Gas durchströmt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer aus teilweise sich mit dem Material bewegenden Wänden gebildeten Kammer, die einen Anschluß an eine Gasleitung aufweist, gekennzeichnet durch eine im Querschnitt etwa rechteckige, längliche, durch eine Erhitzungszone (5) sich erstreckende Kammer (1, 2; 1', 2', 6, 7), die auf zwei sich gegenüber liegenden Seiten durch gleichgerichtete, umlaufende Endlosbänder (1, 2; 1', 2', 17) gebildet ist, an deren Längskanten (8, 9) Längswandungen (6, 7) dichtend anliegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosbänder angetrieben umlaufen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanten (8, 9) der Endlosbänder (1, 2; 1', 2', 17) pneumatisch, hydraulisch oder unter Federdruck (10) an den Längswandungen (6, 7) der Kammer (5) gegebenenfalls über Gleitleisten angedrückt sind.

lO.Anspruch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswandungen (6, 7) elastisch ausgebildet sind.

ll.Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Längswandungen (6, 7) aus mit dem Material sich bewegenden Endlosbändern (17) gebildet sind.

12.Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosbänder (1,2; 1', 2', 17) als Stahlbänder ausgebildet sind.

13.Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosbänder (1, 2), gegebenenfalls zwei sich gegenüberliegende, gasdurchlässig ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Erhitzungszone (5) ein mit der Gasleitung verbundenes Druckgehäuse (11, 12, 11', 12') mit einer offenen Seite zumindest einem der durchlässigen Kammerwandungen z.B. Endlosband (1, 2) zugeordnet ist und mit seinen Gehäusekanten dichtend an der Kammerwandung (6, 7) anliegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des Druckraumes am Druckgehäuse (11, 12) quer über die Breite der als Endlosband ausgebildeten Kannerwandung (1, 2) auf dem Band gleitende Dichtschuhe (13, 14) angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtschuhe (13, 14) eine breite Dichtfläche aufweisen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Längsseite des Druckgehäuses (11, 12) unter Druck auf den Längskanten (8, 9) des zugeordneten Endlosbandes (1, 2) und damit auf den Längswandungen (6, 7) der Kammer (5) aufliegen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosbänder (1', 2') gasundurchlässig ausgebildet sind und das Druckgehäuse (11', 12') an einer gasdurchlässig ausgebildeten Längswandung (6, 7) befestigt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf der Kammer durch ein Einzugswalzenpaar (18) gebildet ist, an dessen eine Seite sich die Kammer (1, 2, 6, 7) anschließt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einzugswalzenpaar (18) und der Kammer (1, 2, 6, 7) eine Stauchkammer (19) aus zwei Kammerplatten (20, 21) mit seitlichen Begrenzungen angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Kammerplatten (20) in an sich bekannter Weise zur Verkleinerung des Kammerraumes (19) um die zugeordnete Einzugswalze beweglich ausgebildet ist und das der jeweiligen Kammerplatte (20, 21) zugeordnete Endlosband (1, 2; 1', 2') an der Kammerplatte (20, 21), gegebenenfalls elastisch, unter Druck (22) anliegt.

L e e r s e i t e