DE2510452B2

DE2510452B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Avivierung von Fasern, Fäden und Flächengebilden

Info

Publication number: DE2510452B2
Application number: DE19752510452
Authority: DE
Inventors: Fritz 5090 Leverkusen Feld; Ferdinand Dr. 4047 Dormagen Konnertz; Helmut Kuerten; Richard Dr. Menold; Klaus Dr. 4047 Dormagen Steiner; Roland Dr. 5074 Odenthal Weisbeck
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1979-10-11
Also published as: DE2510452A1; DE2510452C3

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum quantitativen Aufbringen von Flüssigkeiten in dünner Schicht auf ein gleichförmig bewegtes Faserband, bei der die Spritzdüsen symmetrisch als rotierende Düsensysteme ausgebildet sind.

Das Beschichten von Fasern und Fäden mit flüssigen Systemen, z. B. mit Spinnpräparationen, dient vor allem dazu, das Gleiten der Fäden bzw. Fasern zu erleichtern. Daneben dient die Beschichtung vielfach als Antistatikum bei den folgenden Verarbeitungsprozessen. Als Präparationsflüssigkeit wird oft eine öl-in-Wasser-Emulsion verwendet.

In dem DE-GM 72 11 946 ist ein Sprühaggregat zum Ausrüsten von Warenbahnen beschrieben. Es besteht aus zwei oder mehreren Düsen, die auf einer elliptisch bzw. ellipsoidisch umlaufenden Befestigungsvorrichtung angeordnet sind. Wegen der mechanischen Schwierigkeiten bei höheren Umlaufgeschwindigkeiten ist die Vorrichtung nur für niedrige Bahngeschwindigkeiten geeignet. Da die große Halbachse der Ellipse größer sein muß als die Bandbreite, wenn ein halbwegs gleichmäßiger Auftrag erreicht werden soll, ist ein Flüssigkeitsverlust an den Scheitelpunkten der Ellipse unvermeidlich.

Aus der DE-PS 6 22 029 ist eine Vorrichtung zum Behandeln von Textilgut bekannt, bei der die Flüssigkeit im Überschuß aufgespritzt wird. Wenn überhaupt ein gleichmäßiger Auftrag damit erzielt wird, so wird er in jedem Fall mit großen Flüssigkeitsverlusten erkauft. Dadurch bedingt sind Abwasserprobleme bzw. ein hoher Aufwand für die Abwasserreinigung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches und umweltfreundliches Einwegverfahren mit hoher Dosiergenauigkeit zu entwickeln. Das bereitgestellte Avivagemitlel soll möglichst quantitativ auf die Fasern aufgetragen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spritzdüsen zu beiden Seiten des Faserbandes innerhalb einer geschlossenen Kammer angeordnet sind, wobei das Düsensystem jeweils aus 2 Düsen mit unterschiedlichem radialem Abstand besteht und die Kammer mit öffnungen versehen ist, durch die das Faserband senkrecht zur Rotationsachse in der Svmmetrieebene der beiden Düsensysteme hindurchge

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führt ist Mit dieser Vorrichtung werden mindestens zwei zusammenhängende ortsveränderliche Flüssigkeitsstrahlen erzeugt, die auf die mit der Geschwindigkeitskomponente ν senkrecht zum Flüssigkeitsstrahl vorbeibewegten Fasern, Fäden oder Flächengebilde auftref fen. Dabei wird die Geschwindigkeitskomponente ν und die Frequenz der Düsen so gewählt, daß die senkrecht zur Rotationsachse in der Zeiteinheit vorübergeführte Fläche der Fäden, Fasern bzw. Flächengebilde kleiner oder gleich der vom Flüssigkeitsstrahl in der Zeiteinheit überstrichenen Fläche ist Vorteilhaft wird die Düsenfrequenz kleiner als 200 Hz gewählt Man mußte zunächst erwarten, daß der Flüssigkeitsstrahl bei höheren Frequenzen in kleine Tröpfchen »zerreißen« würde. Es gelingt jedoch innerhalb eines überraschend weiten Frequenzbereichs, einen stabilen zusammenhängenden Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verhalten sich die radialen Abstände der Düsen von der Rotationsachse etwa wie 1 :2.

Gegenüber der bekannten Sprüh-Avivage hat die Erfindung den Vorteil, daß mit einem Einstoffsystem gearbeitet wird; d. h. die bereitgestellte Avivage-Flüssigkeit wird in einem direkten Arbeitsgang praktisch quantitativ auf die Fasern, Fäden oder Flächengebilde aufgetragen, während bei dem Versprühen die gesamte umgebende Atmosphäre von dem Aerosol erfüllt ist. Damit entfallen von vornherein alle Probleme hinsichtlich des Abtransportes des Aerosols und der Reinigung der Abluft Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit umweltfreundlicher und zudem von höherer Wirtschaftlichkeit.

Wichtig ist ferner, daß eine wesentlich genauere Dosierung möglich ist. Die Auftragsmenge, das ist z. B. die Belegungsdichte des Faserbandes mit Avivagemittei, ergibt sich unmittelbar aus dem Emulsionsverbrauch pro Sekunde und der Geschwindigkeit der senkrecht zum Flüssigkeitsstrahl vorbeigeführten Fasern.

Eine intensive Vermischung des Avivagemittels mit Luft — wie bei dem Sprühverfahren — wird vermieden. Dadurch wird eine Schädigung des Avivagemittels durch Oxydation infolge des Luft-Sauerstoffes ausgeschlossen.

Es hat sich ferner gezeigt, daß Flächengebilde von Fasern mit dem neuen Verfahren intensiver und gleichmäßiger präpariert werden können. Diese Verbesserung ist auf den hohen Impuls zurückzuführen, mit dem der Flüssigkeitsstrahl auf das Faserband auftrifft. Der hohe Impuls in Strahlrichtung bewirkt eine größere Eindringtiefe der Flüssigkeit. Im Gegensatz dazu wird beim Sprühverfahren kein zusammenhängender Flüssigkeisstrahl benutzt. Das Avivagemittei wird hier in der Sprühdüse zu einem feinen Nebel zerstäubt. Der Impuls der Tröpfchen nimmt mit zunehmender Entfernung von der Düse schnell ab. In einem gleichmäßigen Aerosol sind die Impulsrichtungen praktisch statistisch verteilt, während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der gesamte Impuls in Vorwärtsrichtung konzentriert ist

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Gesamtansicht der Rotationsdüsen-Avivagevorrichtungund

F i g. 2 einen Schnitt durch das Düsensystem.

Gemäß F i g. 1 wird das zu präparierende Faserband 1 über Umlenkrollen 2 in vertikaler Richtung kontinuier-

Hch durch eine Kammer 3 geführt Die Kammer 3 weist eine Einlauföffnung 4 und eine Austrittsöffnung 5 für das Faserband 1 auf. Die eigentliche Avivagekammer wird durch den Käfig 6 gebildet, der ebenfalls an seinem unteren und oberen Ende mit öffnungen 7 und 8 zum Hindurchführen des Faserbandes 1 versehen ist In den Seitenwänden der Kammer 3 sind einander gegenüberstehende, rotierende Düsensysteme 9,9' eingebaut Die Düsensysteme erzeugen jeweils zwei zusammenhängende Flüssigkeitsstrahlen 10, 11 und 10', 11'. Das iu Faserband 1 wird senkrecht zur Rotationsachse 12 durch die Symmetrieebene der FlüssigkeitSitrahlen 10, 11, 10', 11' hindurchgeführt Die Flüssigkeitsstrahlen werden im rechten Düsensystem 9 durch die Düsen 13 und 14 und im linken Düsensystem 9' durch die Düsen 13' und 14' erzeugt

Der Aufbau eines Düsensystems 9 bzw. 9' ist aus F ig. 2 ersichtlich. Die Düsen 13 und 14 sind asymmetrisch zur Rotationsachse 12 angeordnet Ihre Abstände von der Achse verhalten sich wie 1:2. Aufgrund der asymmetrischen Anordnung der Düsen 13 und 14 beschreiben die Flüssigkeitsstrahlen in der Symmetrieebene zwei konzentrische Kreise. Dadurch wird der Avivageauftrag über die Breite des Faserbandes vergleichmäßigt '

Die Düsen 13 und 14 sind an dem Düsenhalter 15 montiert, der über die Gleitringdichtung 16 mit dem feststehenden Flansch 17 verbunden ist. Die Drenrichtung wird nur auf den Düsenhalter 15 übertragen. Der Antrieb erfolgt z. B. durch einen Drehstrommotor mit Keilriemenübersetzung (nicht gezeigt). Das Avivagemittel wird dem Düsensystem 9 durch das feststehende axiale Rohr (siehe F i g. 2) zugeführt Die Abdichtung gegenüber dem rotierenden Teil wird durch die Gleitringdichtung 16 gewährleistet. Solche Gleitringdichtungen sind handelsübliche Bauelemente. Im Rahmen dieser Erfindung erübrigt sich daher eine nähere Beschreibung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich im Prinzip um ein Rasterverfahren; d. h. das Faserband (Flächengebilde) wird von dem Flüssigkeitsstrahl abgerastert Dabei wird die Transportgeschwindigkeit ν des Faserbandes 1 und die Frequenz der Düsen so gewählt, daß die senkrecht zur Rotationsachse in der Zeiteinheit vorübergeführte Fläche des Faserbandes kleiner oder gleich der von dem Flüssigkeitsstrahl während der Zeiteinheit überstrichenen Fläche ist. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Flächenbelegung erreicht. Die Düsenfrequenz kann innerhalb eines weiten Bereiches an die erforderlichen Betriebsbedingungen angepaßt werden. Erst bei Frequenzen über 200 Hz treten deutliche Instabilitäten im Flüssigkeitsstrahl auf. Der Flüssigkeitsstrahl neigt dann zum Zerstäuben. Bei den nachfolgend beschriebenen Präparationsbeispielen wurde ein Drehstrommotor von 0,55 KW Nennleistung zum Antrieb der Düsensysteme 9, 9' benutzt. Seine Drehzahl betrug η = 3000 min-'. Durch eine Keilriemenübersetzung von 1 :2 wurde die notwendige Drehzahl von η=6000 min"¹ an den Düsensystemen erreicht. Der Abstand der Düsensysteme 9, 9' betrug 18 cm, der Durchmesser der Düsenbohrungen 0,35 mm. Im Düsensystem hatte die Düse 14 einen Abstand von R= 18 mm von der Drehachse und die Düse 13 einen Abstand von -γ = 9 mm.

Beispiel 1

Ein Nylon-6-Faserband vom Gesamttiter 1 χ 10⁶ dtex (Einzeltiter 1,6 dtex) wird in üblicher Weise in einem Bad gewaschen, in einem Kalander getrocknet, anschließend gekräuselt und läuft dann mit 200 m/min und einer Breite von 15 cm durch die Präparationskammer 3, in der eine 7,5%ige Öl-in-Wasser-Emulsion mittels der beiden rotierenden Düsensysteme 9, 9' auf die beiden Seiten des Bandes 2 aufgetragen wird. Durch jede Düse wurden 660 ml Emulsion pro Minute aufgetragen. Das so präparierte (avivierte) Kräuselband hatte aufgrund von Analysen vor der Schneidvorrichtung einen Konzentrat-Gehalt von 0,49%.

Zur Überprüfung der Jokalen Gleichmäßigkeit des Auftrages wurde kurzzeitig mit einer blau gefärbten Emulsion gearbeitet Das so avivierte Kräuselband hatte bei visueller Betrachtung an den beiden Bandseiten eine homogene blaue Färbung. Lediglich das Innere des Bandes war etwas schwächer gefärbt und zeigte einige kleinere Farb-Inhomogenitäten, die jedoch hinter der Schneidvorrichtung an der Masse der gecchnittenen Fasern nicht mehr visuell zu erkennen waren.

Beispiel 2

Ein Nylon-6-Faserband mit dem Gesamttiter 2 χ 10⁶ dtex (Einzeltiter 12 dtex) wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Anordnung, diesmal jedoch hinter dem Trockner (Kalander) und vor der Kräusel-Vorrichtung aviviert. Die Bandgeschwindigkeit betrug 200 m/min, die Bandbreite 12 cm. Eine 20%ige Emulsion wurde verwendet. Durch jedes Düsensystem wurden 800 ml/min aufgetragen. Der Konzentrat-Gehalt auf dem Band vor der Kräusel-Vorrichtung betrug 0,78%.

Beispiel 3

Ein Nylon-6-Faserband mit dem Gesamttiter 3 χ ΙΟ⁶ dtex (Einzeltiter 20 dtex) wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Anordnung, diesmal jedoch hinter der Wäsche und vor dem Trockner (Kalander) aviviert. Die Bandgeschwindigkeit betrug 200 m/min, die Bandbreite 10 cm. Es wurde 100°/oiges Konzentrat, das in seiner Zusammensetzung spontane Emulgierung mit der Feuchte des Faserbandes sichert, eingesetzt. Durch jedes Düsensystem wurden 450 ml/min aufgetragen. Der Konzentrat-Gehalt auf dem Band vor der Kräusel-Vorrichtung betrug 1,48%.

Beispiel 4

Ein trocken gesponnenes Polyacrylnitril Faserband mit dem Gesamttiter 2 χ 10⁶ dtex (Einzeltiter 9,7 dtex) wird in der in Beispiel 1 beschriebenen Anordnung hinter dem Trockner und vor der Kräusel-Vorrichtung aviviert. Die Bandgeschwindigkeit betrug 60 m/min, die Bandbreite 16 cm. Eine 30%ige Emulsior. wurde verwendet. Durch jedes Düsensystem wurden 19,0 ml/min aufgetragen. Der Konzentrat-Gehalt auf dem Band vor der Kräusel-Vorrichtung betrug 0,29% (Methanol-Extrakt).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum quantitativen Aufbringen von Flüssigkeiten in dünner Schicht auf ein gleichförmig bewegtes Faserband, bei der die Spritzdüsen symmetrisch als rotierende Düsensysteme ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen zu beiden Seiten des Faserbandes (1) innerhalb einer geschlossenen Kammer (3) angeordnet sind, wobei das Düsensystem jeweils aus 2 Düsen (13, 14) mit unterschiedlichem radialem Abstand besteht und die Kammer (3) mit öffnungen (4, 5) versehen ist, durch die das Faserband senkrecht zur Rotationsachse (12) in der Symmetrieebene der beiden Düsensysteme (9,9') hindurchgeführt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die radialen Abstände der Düsen (13, 14) von der Rotationsachse (12) etwa wie 1 :2 verhalten.

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