DE2443395A1 - Vorrichtung zum behandeln von materialbahnen mit gasfoermigen medien - Google Patents

Vorrichtung zum behandeln von materialbahnen mit gasfoermigen medien

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DE2443395A1 DE19742443395 DE2443395A DE2443395A1 DE 2443395 A1 DE2443395 A1 DE 2443395A1 DE 19742443395 DE19742443395 DE 19742443395 DE 2443395 A DE2443395 A DE 2443395A DE 2443395 A1 DE2443395 A1 DE 2443395A1
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Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
KALLE Niederlassung der Hoechst AG K 2339
Wiesbaden-Biebrich 6. September 1974
WLJ-Dr.Kn-df
Vorrichtung zum Behandeln von Materialbahnen mit gasförmigen Medien
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von flachen Materialbahnen, bei dem die Bahn durch eine geschlossene Behandlungskammer geführt wird, die einen Eintritts- und einen Austrittsschlitz aufweist und bei dem die Bahn wenigstens von einer Seite her mit einem gasförmigen Medium behandelt wird, das aus mehreren Schlitzdüsen gegen diese Materialbahnseite anströmt.
Es ist allgemein bekannt, daß Materialbahnen aus Papier, Kunststoffen, Metallen oder Laminaten aus den genannten Materialien aus den verschiedensten Gründen mit gasförmigen Medien wärmebehandelt werden. So werden z.B. Materialbahnen aus thermoplastischen Kunststoffen zur Verbesserung gewisser physikalischer Eigenschaften unmittelbar nach dem Extrudieren, Kalandrieren oder Gießen mittels geeigneter Einrichtungen in Behandlungskammern gereckt oder fixiert. Ferner werden Materialbahnen mit flüssigen Medien beschichtet und anschließend in Trockenkammern getrocknet.
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Die Material bahnen werden in den vorerwähnten Anlagen wärmebehandelt, indem man ein temperiertes gasförmiges Medium, vornehmlich Luft, über eine Vielzahl von Schlitzdüsen auf die Oberflächen der Materialbahn einseitig oder beidseitig anströmen läßt. Um möglichst Wärmeverluste zu vermeiden, werden diese Anlagen üblicherweise in geschlossener Bauart, im folgenden Behandlungskammern genannt, ausgeführt. Außer dem Materialbahneintrittsschlitz und -austrittsschlitz sind deshalb sämtliche Teile nach außen hin abgeschlossen.
Bei solchen Behandlungskammern ist das Problem der Wärmeverluste am Bahneintrittsschlitz und -austrittsschlitz bisher noch nicht befriedigend gelöst. An diesen Stellen kann nämlich ein Austausch des gasförmigen Behandlungsmediums mit der freien Atmosphäre stattfinden. Das bedeutet, daß an jenen Stellen aufgeheiztes gasförmiges Behandlungsmedium aus den Kammern abströmen und relativ kühle atmosphärische Luft in die Kammern einströmen kann. Bei beidseitiger Bahnbehandlung kann es sogar leicht möglich sein, daß das Behandlungsmedium oberhalb der Materialbahn aus den Kammern abströmt und an derselben Seite Luft unterhalb der Materialbahn in die Kammern einströmt oder umgekehrt. Es ist aber im allgemeinen nicht möglich, den Ort der Ein- bzw. Ausströmstellen genau vorauszubestimmen. Man spricht deshalb von instabilen Behandlungs-
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kammern. Dieses nicht zu erklärende Phänomen kann bei allen Behandlungskammerη beobachtet werden. Es spielt dabei keine Rolle, ob die Strömung des Behandlungsmediums in den Kammern nach dem Prinzip des Umluft- oder Teilstromverfahrens betrieben wird.
Die mit instabilen Behandlungskammern verbundenen Nachteile sind im wesentlichen die durch das ausströmende gasförmige Behandlungsmedium an den Materialbahneintritts- und/oder -austrittsschlitzen verursachten hohen Wärmeverluste. So ergaben Messungen an einem 20 m langen Fixierrahnien, der im Kreislaufverfahren betrieben wird, daß aus dem Materialbahneintrittsschlitz 10% des Behandlungsmediums ausströmten. Diese in den freien Arbeitsraum abströmende aufgeheizte Luft, steht zum Wärmebehandeln der Materialbahn nicht zur Verfügung. Dieser Verlust muß nun einerseits in der Behandlungskammer durch nachströmende Luft aus dem freien Arbeitsraum ausgeglichen und in der Behandlungskammer wieder auf die gewünschte BehandTungstemperatur aufgeheizt werden. Andererseits belastet die austretende Luft im hohen Maße zusätzlich eine zur Klimatisierung des Arbeitsraumes ohnehin erforderliche Klimaanlage, die den Arbeitsraum für die darin beschäftigten Personen auf eine zumutbare Raumtemperatur herabkühlt. Die so vergeudeten jährlichen Wärme-
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energieverlus te sind sehr hoch und somit wirtschaftlich völlig unbefriedigend.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Behandlungskammern besteht darin, daß beim Trocknen von mit 1ösemittelhai ti gen Medien beschichteten Materialbahnen freiwerdende gasförmige Lösemittel gemeinsam mit dem gasförmigen Behandlungsmedium aus den Behandlungskammern abströmt. Dabei wird der Arbeitsraum besonders an den Austrittsstellen trotz Absaugeinrichtungen mit gesundheitsschädlichen Stoffen angereichert.
Nachteilig macht sich auch beim Wärmebehandeln von Polyester-Kunststoffbahnen die aus dem Kunststoff in gasförmige Phase übergehende mit dem Behandlungsmedium vermischte Terephthalsäure bemerkbar, die beim Ausströmen aus der Behandlungskammer im relativ kühlen Arbeitsraum abkühlt und dann als Sublimat in Form von Staub anfällt. Solcher Staub ist für die Qualität der Kunststoffbahnen und bei evtl. weiterer Konditionierung von großem Nachteil und reduziert außerdem die Standzeiten der eigens in solchen Produktionsräumen für staubfreie Luft sorgenden Luftfilter.
All diese Nachteile versuchte man bereits durch verschie-
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dene Maßnahmen zu beseitigen, ohne daß sich jedoch ein befriedigendes Ergebnis gezeigt hat. So hat man bereits versucht, den Eintritts- bzw. Austrittsschlitzquerschnitt zu reduzieren, indem man die Schlitzhöhe bis dicht an die Materialbahn herangeführt und noch zusätzlich mit flexiblen Dichtlippen versehen hat. Diese Einrichtung hat sich aber in der Praxis nicht bewährt, weil die meist empfindlichen Materialbahnen durch nicht zu vermeidende Schwingbewegungen die Dichtlippen berührten und beschädigt wurden oder weil beim Recken und/oder Fixieren bekanntlich die aus den Behandl ungskainmern nach außen geführten Kluppenketten sowieso einen größeren Schlitzquerschnitt benötigten.
Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein Ausströmen von gasförmigen Behandlungsmedien am Materialbahneintrittsschlitz und -austrittsschlitz von ansonsten relativ dichten Behandlungskammern verhindert und somit die geschilderten Nachteile vermeidet.
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von flachen Material bahnen , bestehend aus einem geschlossenen wärmeisolierenden Gehäuse, das einen Eintritts- und Austrittsschlitz aufweist, wenigstens einseitig quer zur Bahnlaufrichtung angeordnete Schlitzdüsen, die mit Druckräumen in Verbindung stehen, wenigstens einem Wärmeaustauscher, der mit Saugräumen in
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Verbindung steht und wenigstens einem Ventilator, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß die Schlitzdüsen quer zur Bahnlaufrichtung entweder aus quer zur Bahnlaufrichtung hintereinanderliegenden Einzelschlitzdüsen bestehen, deren Breite B = 2 - 25 mm und deren Länge L = 20 - 200 mm betragen und die quer zur Bahnlaufrichtung zwischen sich strömungsfreie Bereiche von einer Länge L = 20 - 200 mm aufweisen und daß die Düsenreihen in Bahnlaufrichtung in Abständen T = 50 - 500 mm fortlaufend angeordnet sind odur daß quer zur Bahnlaufrichtung in Bahnlaufrichtung im Abstand T = 50 - 500 mm durchgehende Schlitzdüsen einer Breite B = 2 - 25 mm angeordnet sind, die derart abgeschottet sind, daß die Länge L = 20 - 200 mm für die Materialbahn anströmende und nichtanströmende Bereiche beträgt.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung und Abmessung der Düsen und damit der angeströmten Bereiche in den eingangs beschriebenen, bekannten Behandlungskammern der Austritt des gasförmigen Behandlungsmediums am Materialbahneintritts- und -austrittsschlitz weitgehend, wenn nicht gar vollständig, verhindert wird.
Mit solchen als stabil bezeichneten Behandlungskammern
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spart man mit geringem technischen Aufwand hohe Energiekosten, die bisher durch die ständigen Wärmeve rl us te der Behandlungskammern und durch die Belastung der Klimaanlage der Arbeitsräume verursacht wurde. Weiterhin verhindert man Verunreinigungen der Arbeitsräume durch die aus den Behandlungskammern austretenden gasförmigen gesundheitsschädlichen Stoffe und durch anfallenden Sublimatstaub. Zahl und örtliche Anordnung der angeströmten Bereiche entsprechen dem freien Querschnitt der verwendeten Düsen. Um eine völlig gleichmäßige Oberflächenbehandlung der Materialbahn zu erreichen, ist bevorzugt, daß bei einseitiger Materialbahnbehandlung die quer zur Bahnlaufrichtung angeordneten Düsen gegenüber den längs in Abständen T angeordneten Düsen vorzugsweise auf Lücke versetzt sind.
Bei besonders- langen Behandlungskammern können auch zwei, drei und mehr Düsenreihen längs in Behandlungsrichtung gleiche Anordnung hintereinander aufweisen, bevor dann die darauf folgenden entsprechende Anzahl Düsen versetzt angeordnet werden (s. Fig. 3).
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den folgenden Zeichnungsbeschreibungen zu ersehen, ohne daß jedoch eine Einschränkung auf die aufgezeigten Ausführungsformen besteht.
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: U 33-9 5
ί-iQ. 1 stellt die Seitenansicht der ι ei !kammern 1 und 4 einer Behandlungskammer im Teilschnitt dar»
Fig. 2 ist eine Draufsicht der Behandlungskammer gemäß Fig. 1 ebenfalls im Teilschnitt und
Fig. 3 eine Variante der Düsenanordnung und somit der angeströmten und strömungsfreien Bereiche,
Die Vorrichtung gemäß den Figuren I und 2 zeigt eine allseits geschlossene Behandlungskammer„ wie sie zum beidseitigen Wärmebehandelη von flachen Material bahnen mit gasförmigen BehandlungsmedienB z.B. beim Recken oder Thermofixieren von Kunststoffolien,, benutzt wird. Es handelt sich dabei um eine Behandlungskammer„ die üblicherweise wegen ihrer' großen Länge aus einzelnen Kammerabschnitten 1, 20 3 und 4 besteht und im Baukastensystem beliebig erweitert und zusammengefügt werden kann0 Die einzelnen Kammern sind an ihren Trennstellen S0 β und 7 jeweils luftdicht zusammengeflanscht. Ferner sind die Außen- und Stirn™ wände durch geeignete Maßnahmen wärmeisoliert. Der- Einfachheit halber ist nur der !(ammerabschnitt 1 und 4 vollständig im Schnitt gezeigte da die anderen Kammerabschnitte analog dazu aufgebaut sind»
0 9 8 1 7 / Γ) 9 7
Die zu behandelnde Materialbahn 8 wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit über den in der Stirnwand 9 befindlichen Eintrittsschlitz 10 längs durch die Behandlungskammer geführt und verläßt die Behandlungskammer an der entgegengesetzten Seite über den in der Stirnwand 11 befindlichen Austrittsschlitz 12. Dabei wird die erforderliche Wärmebehandlung in diesem Fall so vorgenommen, daß man über die hier quer oberhalb sowie unterhalb zur Materialbahn 8 angeordneten Schlitzdüsen 13, 14 mit gasförmigem Behandlungsmedium z.B. von ca. 200 C und mehr ausströmen läßt, das seine gespeicherte Wärmeenergie an die Materialbahn 8 abgibt. Das angekühlte Behandlungsmedium, vorzugsweise Luft, wird dann im Kreislauf mittels Umluftventilatoren 15 über die untereinander in Verbindung stehenden Saugräume 16 und über die Wärmeaustauscher 17 erneut angesaugt,' aufgeheizt und schließlich wieder über die Druckräume 18 und die Schlitzdüsen 13, 14 der Materialbahn 8 zugeführt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der kurzen Schlitzdüsen bzw. durch geeignetes Abschotten durchgehender Schlitzdüsen kann man das unkontrollierte Austreten des aufgeheizten Behandlungsmediums am Eintrittsschlitz 10 und am Austrittsschlitz 12 weitgehend bis völlig verhindern. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf alle Behandlungskammernsysteme mit gutem Erfolg angewendet werden. Die Größen der Behandlungs kammern, ihre Luftführung, wie Kreislauf-, Teilstromverfahren usw. sowie ein- bzw. beidseitige Materialbahnbehandlung
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haben dabei keinen Einfluß auf die Erfindung. Die genaue Größe und Anordnung der Düsen bzw. abzuschottenden Bereiche muß von Fall zu Fall ermittelt werden, da z.B. die Düsenschlitze B und der Abstand T der Schlitzdüsen in Behandlungsrichtung der meist im Handel erhältlichen Behandlungskammern unterschiedlich sind. Es ist aber leicht möglich, durch einfaches Probieren, wie z.B. Abdecken und Zukleben der Düsenöffnungen durchgehender Düsen den optimalen Effekt zu ermitteln.
In Fig. 2 ist eine bewährte Anordnung der Schlitzdüsen 14 zu sehen, die sich quer zur Behandlungsrichtung der Materialbahn 8 mit den strömungsfreien Bereichen 19 abwechseln. Längs zur Behandlungsrichtung (s. Pfei1richtung auf angedeutete Materialbahn 8) sind die Düsen in den benachbarten Reihen vorzugsweise' gegensei tig versetzt auf Lücke angeordnet. Es handelt sich dabei um die Düsen, die bei der hier beschriebenen beidseitigen Materialbahnbehandlung unterhalb der Materialbahn 8 angeordnet sind. Die oberhalb der Material bahn 8 wegen der Schnittführung nicht sichtbaren Düsen 13 sind ebenfalls vorzugsweise gegenüber den unterhalb der Materialbahn 8 befindlichen Düsen 14 versetzt zueinander angeordnet.
Grundsätzlich können die Schiitzdüsen 13 bzw. 14 und die strömungsfreien Bereiche 19 in Behandlungsrichtung beliebig
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verteilt zueinander angeordnet werden, wenn gewährleistet ist, daß das gasförmige Behänd!ungsmedium die Oberfläche der zu behandelnden Materialbahn gleichmäßig statistisch verteilt anströmt und zeitlich gesehen gleichmäßig und gleich lang auf die Oberfläche einwirkt. Bei beidseitiger Materialbahnbehandlung kann gegebenenfalls auf das Lücke setzen der angeströmten Bereiche in vorbeschriebener Art verzichtet werdena wenn in einem solchen Fall die Düsen unterhalb der Materialbahn gegenüber den Düsen oberhalb der Materialbahn auf Lücke gesetzt sind.
Die benötigten Bereiche 19 erzielt man vorzugsweise durch einfaches Abschotten der quer zur Behandlungsrichtung der Materialbahn verlaufenden Schlitzdüsen 13, Aus Gründen -der Fertigung hat es sich gezeigt, daß es einfacher ist, durchgehende Schlitzdüsen in den gewünschten Bereichen abzuschotten, als Schlitzdüsen speziell mit bestimmten Abmessungen anzufertigen. Abgeschottet werden Schlitzdüsen durch Verschließen der freien Düsenquerschnitte mit Hilfe geeigneter Mittel, in dem man beispielsweise U-förmig gebogene Bleche über die Schlitzdüsen schiebt und festklemmt.
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Claims (3)

  1. LAJ ENTA NS P ROC H E
    Ι« Vorrichtung zum Wärmebehandeln von flachen Materialbahnen, bestehend aus einem geschlossenen wärmeisolierten Gehäuse,, das einen Eintritts- und Austrittsschlitz aufweistB wenigstens einseitig quer zur Bahnlaufrichtung angeordnete Schlitzdüsen, die mit Druckräumen in Verbindung stehen, wenigstens einem Wärmeaustauscher „ der mit Saugräumen in Verbindung steht und wenigstens einem Ventilator dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüsen quer zur Bahnlaufrichtung entweder aus quer zur ßahnlaufrichtung nebeneinanderliegenden Einzeldüsen bestehen,, deren Breite B = 2-25 mm und deren Länge L = 20 - 200 mm betragen und die quer zur Bahnlaufrichtung zwischen sich störungsfreie Bereiche 'von einer Länge L = 20 - 200 mm aufweisen und daß die Düsenreihen in Bahnlaufrichtung in Abständen T = 50 - 500 mm fortlaufend angeordnet sind oder daß quer zur Bahnlaufrichtung in Bahnlaufrichtung im Abstand T = 50 - 500 mm durchgehende Schlitzdüsen einer Breite B = 2 - 25 mm angeordnet sindD die derart abgeschottet sind, daß die Länge L = 20 - 200 mm für die Materialbahn anströmende und nichtanströmende Bereiche beträgt.
    12 Ό 9 7 5
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldüsen oder die abgeschotteten Schlitzdüsen derart in Bahnlaufrichtung angeordnet sind, daß anströmende und nichtanstromende Bereiche versetzt zueinander sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Diisenreihen die Einzeldüsen oder die abgeschotteten Schlitzdüsen gleiche Anordnung aufweisen und wobei wenigstens die nächstfolgende Düsenreihe derart ausgelegt ist, daß anströmende und nichtanstromende Bereiche versetzt zueinander sind.
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