DE2637087A1

DE2637087A1 - Fluidbehandlungsmedium

Info

Publication number: DE2637087A1
Application number: DE19762637087
Authority: DE
Inventors: George C Pedersen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-27
Filing date: 1976-08-18
Publication date: 1977-03-10
Also published as: IT1069696B; US4022596A; JPS5932165B2; DE2637087C2; GB1553410A; IN145635B; FR2321925B1; JPS5228772A; CA1046432A; FR2321925A1

Description

G 5ο 443 -su-Herr George C. Pedersen, 2o42o Southwest 114th Court, Perrine, Florida, (USA)

Fluidbehandlungsmedium

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Fluidbehandlungsmedium, das in einem begrenzten Bereich angeordnet wird, durch den das Fluid gelangt, um aus diesem Makroteilchenmaterial zu entfernen oder dem Fluid sonstige spezielle Eigenschaften zu verleihen, und zwar durch besonderen und wiederholten Kontakt mit dem Behandlungsmedium. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Material, das als ein Turmpackungs- bzw. -füllungsmedium zum Begünstigen der Aufprall- bzw. Auftreffkontaktoberflachen des Stroms von Fluids durch den Turm oder als ein Trennmedium in Entnebelungsanlagen nützlich ist, um das Hohlraum- bzw. Porenvolumen in der Entnebelungsanlage zu vergrößern und hierdurch eine verbesserte Leistungsfähigkeit beim Entfernen von Feuchtigskeitströpfchen und/oder anderen Materialpartikeln in einem Fluidstrom zu erreichen.

Wie es dem Praktiker auf dem Gebiet der Entnebelungs- bzw. Entdunstungsanlagen und der Fluidstrombehandlungstürme bekannt ist, sind die zwei erwünschten Optimaleigenschaften für das Behandlungsmedium in solchen Vorrichtungen im wesentlichen konträr zueinander. Das heißt es ist für eine wirksame Behandlung wichtig, daß das Fluid ohne unzulässige Blockierung bzw. Sperrwirkung durch das Behandlungsmedium strömt. Sonst steigt die beispiels-

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weise in Gegenstrombehandlungstürmen zum Bewegen des Fluids erforderliche Leistung beträchtlich an, und zwar in direkter Relation zu der von dem Behandlungsmedium begründeten Sperrwirkung. Bei Entnebelungsanlagen wird das Behandlungsmedium von dem Material überflutet, das aus dem hindurchgelangenden Fluid entfernt wird. Nichtsdestoweniger muß das Behandlungsmedium für den geeigneten Aufprall- bzw. Auftreffkontakt mit dem zu behandelnden Fluid sorgen, da sonst die Behandlung nicht wirksam ist und die erwünschten Ergebnisse nicht erzielt werden. Um einen Ausgleich zwischen diesen zwei im wesentlichen entgegengesetzten Wunscheigenschaften zu schaffen, wurden viele Behandlungsmediumformen entwickelt. Eine solche Form ist ein Material vom gestrickten Drahtnetztyp Cknitted wire mesh type material), und neue Entwicklungen umfaßten Behandlungsmaterialien aus synthetischen Polymerfäden. Bei allen diesen Anwendungen ist jedoch die Konfiguration der einzelnen Stränge dergestalt, daß ein erheblicher Teil der das Material ausmachenden individuellen Längen nicht rechtwinklig zum Strom des behandelten Fluids angeordnet ist. Dementsprechend strömt das zu behandelnde Fluid im wesentlichen parallel zu den nicht rechtwinklig zum Fluidstrom verlaufenden Abschnitten, und demzufolge sind diese Abschnitte des Behandlungsmaterials nicht wirksam für das Ausbilden des geeigneten Aufprall- bzw. AuftreffVorgangs. Diese Abschnitte sind deshalb in dem Behandlungsmaterial bzw. -medium im wesentlichen inaktiv oder nutzlos, und somit muß eine größere Massendichte des mit irgendeiner gegebenen Dimension der Behandlungsmaterialdicke verbundenen tatsächlichen Materials benutzt werden, oder die endgültige Behandlungsleistungsfähigkeit wird beträchtlich reduziert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines wesentlich verbesserten Fluidbehandlungsmediums unter Vermeidung der geschilderten Nachteile.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Fluidbehandlungsmedium vorgeschlagen, das sich auszeichnet durch einen ersten Satz von Materialsträngen, die im wesentlichen gerade sind und parallel zueinander verlaufen, und durch einen mit dem ersten Satz durch-

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schossenen zweiten Satz von zueinander weitgehend parallelen Materialsträngen, wobei die Stränge des ersten Satzes rechtwinklig zu den Strängen des zweiten Satzes verlaufen und wobei sich die Längen eines jeden Strangs des zweiten Satzes durchschußartig durch die Stränge des ersten Satzes in einer geometrischen Ausrichtung bzw. Orientierung erstrecken, um dem Medium eine Querschnittsdicke zu geben, die größer als die Dicke desselben vor der geometrischen Orientierung ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik und völlig unerwartet wurde festgestellt, daß nach der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Vergrößerung bzw. Verbesserung bezüglich der Aufprall- oder Auftreffwirksamkeit von für die Behandlung hindurchgelangenden Fluids erreicht wird. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen bestehen darin, daß zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Sätze von Strängen durchschossen bzw. durchschußartig miteinander verbunden und die Stränge in einer bestimmten Weise angeordnet werden. Die Stränge des einen Satzes sind im wesentlichen gerade, während die hierzu rechtwinklig verlaufenden Stränge des anderen Satzes in einer solchen Weise gebogen oder deformiert sind, daß dem aus den zwei Sätzen bestehenden Gesamtmaterial eine vergrößerte Querschnittsdickenabmessung erteilt wird. An den Überkreuzungspunkten werden die zwei Sätze bzw. die Stränge der beiden Sätze verbunden. Darüberhinaus ergibt sich eine beträchtliche Zunahme im Hohlraum- bzw. Porenvolumen des Behandlungsmaterials. Das heißt die Stränge unterliegen einer beträchtlichen Verminderung bzw. Abnahme in dem Raum, der von dem gesamten Material in einem gegebenen Materialvolumen eingenommen wird, wodurch der Leerstellenoder Porenbruchteil bzw. -anteil in der genannten Weise vergrössert wird. Dies trifft, wie es ebenfalls oben erwähnt wurde, deshalb zu, weil im wesentlichen die gesamte Längserstreckung der einzelnen Stränge in rechtwinklig zum Strom des behandelten Fluids verlaufenden Ebenen liegt. Das Leerstellen- bzw. Hohlraumbzw. Porenvolumen oder der entsprechende Anteil sollte zumindest 7o % und vorzugsweise mehr als 9o % betragen.

Das erfindungsgemäße Material besteht aus zumindest zwei Sätzen

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oder Systemen von Strängen, die in einer rechtwinkligen Konfiguration gegenseitig durchschossen sind und gleichzeitig oder nachfolgend behandelt werden, so daß die sich in einer Materialrichtung erstreckenden Stränge des einen Systems gerade sind, während die Stränge des zweiten Systems in ihrer Durchschußposition mit
dem ersten Satz von Strängen in einer spezifischen Weise angeordnet sind, um dem Material einen spezifischen Querschnitt zu geben. Im Vergleich zu früheren Materialien bildet das erfindungsgemäße
Material für das hindurchgelangende Fluid eine Oberfläche mit
verbessertem oder vergrößertem Leerstellen- bzw. Porenvolumen.

Während eine Vielzahl von Materialien für die Stränge benutzt werden kann, einschließlich Metall, bestehen die Stränge vorzugsweise aus Garnen aus thermoplastischen Polymeren, die ein gewisses Maß
an Wärmeschrumpfbarkeit haben. Dem Fachmann ist es jedoch klar,
daß die Garne aus natürlichen Materialien bestehen können, die
vorzugsweise mit einem wärmeschrumpfbaren Thermoplast beschichtet werden, und zwar für die nachfolgende Formung der Garne zu der erwünschten endgültigen Konfiguration des Behandlungsmaterials. Darüberhinaus können die Garne entweder teilweise oder ganz aus Vorpolymeren (pre-polymers) bestehen, die geometrisch umorientiert
oder in anderer Weise zu dem erfindungsgemäßen Material durch
nachfolgendes Querverbinden gestaltet werden können, entweder
durch Anwenden von Wärme oder indem sie anderen die Querverbindung begründenden Substanzen ausgesetzt werden. Während die Stränge vorzugsweise Monofile aus thermoplastischen Polymeren sind,
können sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Multifile
oder gesponnene Stränge bzw. Garne sein.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Fluidbehandlungsmaterial zu einer Stoffbahn beträchtlicher Länge gewebt, die in einer herkömmlichen Textilhandhabungsanlage für eine nachfolgende Behandlung
bearbeitet werden kann, um die passende erfindungsgemäße Konfiguration des Behandlungsmaterials herbeizuführen. Beispielhaft für
ein Webmuster, das sich bezüglich der erwünschten Ergebnisse als
zweckmäßig erwiesen hat, und zwar als Muster für eine 'Stuhlwaren¹ Materialbahn für eine nachfolgende Behandlung, ist die 'Waffelwebung bzw.-bindung¹ oder der 'Waben¹ Typ von gewebtem Muster. -5""

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Bevor die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, daß sich zufriedenstellende Resultate ergaben, als für die Stränge des Behandlungsmaterials nach der Erfindung thermoplastische monofxle Garne benutzt wurden, die aus solchen repräsentativen Materialien bestanden, wie Polyvinyliden Fluorid, Polypropylen, Polyäthylen, Polyphenylenoxid, Polyestern und PoIytetrafluoräthylen. So kann eine aus Polypropylengarn hergestellte Wabenwebbahn nachfolgend kontinuierlich spezifizierten Temperaturbereichen während bestimmter Zeitperioden und unter besonderen, noch zu erläuternden Bedingungen ausgesetzt werden. Durch Ausnutzen der Wärmeschrumpfeigenschaften des Garns können entweder die Kett- oder die Schußgarne der Bahn einer Wärmeschrumpfung bis zu einer spezifischen neuen Orientierung in bezug auf den anderen Satz der Garne unterworfen werden, um die Dicke der Wabenkonfiguration der Bahn zu vergrößern und somit das Bahnmaterial dazu zu veranlassen, mehr Raum oder Volumen in bezug auf das tatsächliche Volumen einzunehmen, das von den Kett- und Schußgarnen selbst oder der Bahn vor der Behandlung eingenommen wird.

Als lediglich beispielhaft für ein durchführbares Verfahren wird eine durchgehende Länge einer Bahn aus zu einem Wabenmuster verwebten Polypropylengarnen auf einem üblichen Spannrahmen angeordnet, wobei die Schußgarne von den Stiften des Spannrahmens unter einem Spannungsmaß gehalten werden, das nur so groß ist, wie es erforderlich ist, um das Schrumpfen der Schußgarne aufzunehmen, während diese im wesentlichen gerade gehalten werden. Auf die Kettgarne wird bei einem solchen Verfahren keine direkte Spannung ausgeübt, und zwar keine andere als diejenige bezüglich der durch eine Behandlungsstrecke gelangenden Bahnlänge. Somit wird eine durchgehende Länge einer solchen Bahn durch eine Erwärmungszone geleitet und Temperaturen von etwa 143° C ( 295°F) ausgesetzt. Die die Bahn vor und hinter der Erwärmungszone abstützenden Walzen werden so gesteuert, daß sich ein leichter Zufuhrüberschuß der Bahn durch die Erwärmungszone ergibt. Dies führt zu einer Längskräuselung der Kettfasern bei ihrer geometrischen Umorientierung, und zwar in einem Maße, das erforderlich ist, um aus dem anfänglichen Waben- oder Waffelwebungs- bzw. -bindungsmuster der

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Bahn die erwünschte Dicke des endgültigen, genauer abgegrenzten Musters zu bilden. Das Verhältnis zwischen der auf die Kettgarne und die Schußgarne ausgeübten tatsächlichen Spannung steht in einer direkten Beziehung zum Leerstellen- bzw. Porenvolumen des endgültigen Materials, und eine Verminderung des Verhältnisses führt zu einer Verminderung des Leerstellen- bzw. Hohlraumvolumens.

Die Wirkung der speziellen Behandlung (in diesem Fall eine Anwendung von Wärme) besteht darin, der endgültigen Bahn ein hohes Maß an Elastizität unter Belastung zu geben. Zusätzlich hat das Material eine sehr viel größere Festigkeit, wodurch es selbsttragend wird. Dies ist besonders zweckmäßig, wenn das Material beispielsweise für eine Turmpackung bzw. -füllung benutzt wird. Beispielsweise können Garne mit größerem Durchmesser zum Stützen bzw. Halten des tatsächlichen Turmfüllungsmaterials benutzt werden, oder es können als Ersatz für solche Stützen herkömmliche Turmstützplatten verwendet werden. Die aus Strängen oder Fäden größeren Durchmessers bestehenden Materialien können in der Turmfüllung wechselweise mit Fäden kleineren Durchmessers angewendet werden, um einerseits selbsttragend zu sein und um andererseits gleichzeitig die hindurchgelangenden Fluids zu behandeln. Dieser Aufbau ermöglicht einerseits eine verstärkte Behandlung, während andererseits gleichzeitig der schädliche Einfluß herkömmlicher Turmstützplatten vermindert wird, die die für die Behandlung von hindurchgelangenden Fluids ausnutzbare Querschnittsfläche im Turm reduzieren.

In gleicher Weise können Garnbehandlungsmaterialien unterschiedlichen Durchmessers in der Behandlungszone von Entnebelungsanlagen benutzt werden, da sehr feine Fäden für kleinere Partikel oder Tröpfchen wirkungsvoller als dickere bzw. größere Fäden oder Garne des Behandlungsmaterials sind. Mit dem abnehmenden Durchmesser dei Auftreffoberflachen des Behandlungsmaterials sinjöt jedoch auch die Fähigkeit der Anlage bezüglich der Behandlung einer besonderen Sprühbelastung. Wenn der Strang- oder Garndurchmesser des Behandlungsmaterials zu klein ist, kann zwar der theoretische Wirkungs-

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grad im normalen Betrieb sehr groß sein, wobei die Säule jedoch überflutet und nicht richtig arbeitet.

Demgegenüber wird nach der vorliegenden Erfindung eine solche Situation dadurch überwunden, daß die Garndurchmesser der Materialien in der Entneblerzone abgestuft bzw. abgestimmt werden. Das heißt die aus relativ gröberen bzw. dickeren Strängen oder Garnen bestehenden Behandlungsmaterialien können am Boden oder anfänglichem Behandlungsbereich der Entneblerzone angewendet werden, während feinere Fäden oder Garne in den oberen Bereichen der Entneblerzone eingesetzt werden. Beispielsweise kann bei einer Entneblerzone mit einer Dicke von 1o1,6 mm (4 Zoll) innerhalb der ersten bodenseitigen 25,4 mm (1 Zoll) ein Behandlungsmaterial aus Garnen mit einer Dicke von o,787 mm (o,b31 Zoll) angeordnet sein. Innerhalb der nächsten höherliegenden 25,4 mm (1 Zoll) der Zone kann sich ein Behandlungsmaterial aus Garnen mit einem Durchmesser von o,2o3 mm (0,008 Zoll) befinden. Während die dann folgenden 25,4 mm (1 Zoll) Garne mit einer Dicke von o,o51 mm (o,oo2 Zoll) aufweisen können, ist es möglich, im oberen Abschnitt Garne mit einer Dicke bzw. einem Durchmesser von o,o25 mm (o,oo1 Zoll) anzuordnen. Bei einem solchen Aufbau führt jeder einzelne Abschnitt zu einer Behandlung und einem Entfernen hauptsächlich der Beladungsgröße, für die der jeweilige Abschnitt wirksam ist.

Wenn die bevorzugten thermoplastischen Garne benutzt werden, ergeben sich nach der vorliegenden Erfindung beträchtliche Kostenvorteile nicht nur bezüglich des anfänglichen Ausbildens des Behandlungsmaterials sondern auch in bezug auf die relativ einfache Ausführung bzw. Montage solcher Materialien, was insbesondere dann gilt, wenn sie in einer selbsttragenden Weise angewendet wer den. Wegen der eingebauten Wärmeverbindung zwischen den einzelnen gekreuzten Strängen des Materials und ihrer weitgehend flexiblen Stabilität bzw. Festigkeit ergibt sich ferner für das Material eine gute Unversehrtheit über eine lange Benutzungsperiode. Während das Behandlungsmaterial nach der vorliegenden Erfindung zwar allgemein aus zwei Sätzen-von Garnen besteht, die in einer gegenseitig rechtwinkligen Weise angeordnet sind, kann im Rahmen der

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vorliegenden Erfindung auch für bestimmte Anwendungen ein drittes System eingebaut werden, beispielsweise bei der Entneblung, wo eine spezifische Behandlungskapazität für einen bestimmten Bereich der Entneblungszone erforderlich ist.

Im Zusammenhang mit einer Betrachtung der nachfolgend noch näher angegebenen Bedingungen zum Erreichen der besten Resultate ist festzustellen, daß zufriedenstellende Fluidbehandlungsmaterialien mit Strängen bzw. Fasern erreicht werden, deren Durchmesser im Bereich zwischen etwa o,o25 und 12,7 mm (ο,οοΐ und o,5o Zoll) liegt. Für eine Turmpackung bzw. -füllung liegt der Durchmesser im Bereich zwischen etwa o,381 und 12,7 mm (o,o15 und o,5o Zoll). Für Entnebelungszwecke sind die Durchmesser allgemein kleiner, und sie liegen im Bereich zwischen etwa o,o25 und 1,o16 mm (o,oo1 und o,o4o Zoll). Wenn eine Wabenwebung bzw. -bindung benutzt wird, beträgt die Länge des Rapportmusters etwa 16 - 7o Garne pro Rapport statt der herkömmlichen 12 Garne oder weniger. Während im allgemeinen die Durchmesser der 'Kett' und 'Schuß¹ Garne der Bindung gleich sind, ist darauf hinzuweisen, daß diese Durchmesser im Rahmen der vorliegenden Erfindung in bezug aufeinander und auf die spezifischen Erfordernisse in bestimmten Anlagen variieren können. Wie es oben erwähnt wurde, sind thermoplastische Garne bevorzugt, da sie leicht zu handhaben sind, um die Geometrie sowie Ausrichtung bzw. Orientierung der Garne zu ändern und ihre Behandlungskapazität möglichst optimal zu gestalten. Vorzugsweise sind diese Garne Monofile. Es können jedoch in der erwähnten Weise für einen Satz der Stränge bzw. Fasern in dem Behandlungsmaterial, vorzugsweise in Kettrichtung, Multifile benutzt werden, um die Schutt- bzw. Fülldichte zu vergrößern, und zwar insbesondere bei bestimmten Anwendungen von Entnebelungsanlagen.

In der oben erwähnten Weise führt die besondere geometrische Orientierung der einzelnen Stränge des Behandlungsmaterials dazu, daß die gesamte Länge eines jeden einzelnen Strangs im wesentlichen rechtwinklig zu dem hindurchgelangenden Fluid angeordnet wird. Das führt auch zu einer Vergrößerung der Dicke des anfänglichen 'Stuhlwaren¹ Materials (greige material), wobei die Dickenzu-

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nähme eine Vergrößerung des Leerstellen- bzw. Poren- bzw. Hohlraumanteils oder eine Verminderung des Raumes bewirkt, der in einem gegebenen Materialvolumen von den einzelnen Strängen bzw. Fasern selbst eingenommen wird. Obwohl es nicht ganz klar ist, warum dieser besondere Aufbau und die entsprechende Positionierung zu einer Vergrößerung der Wirksamkeit des Behandlungsmediums führen, wird angenommen, daß das Fluid beim Strömen über jedes einzelne Garn oder jeden Strang dahinter oder in einer von der Fluidbewegung abweisenden Richtung Drehwirbel in bezug auf die Stränge bildet. Diese Wirbel bewegen sich in Richtung des behandelten Fluidstroms und treffen ihrerseits auf nachfolgende, rechtwinklig angeordnete Stränge. Deshalb und wegen der beträchtlichen Zunahme bezüglich der Anzahl und Länge der einzelnen Stränge, die diesen Effekt bilden, wird das behandelte Fluid ständig dieser Art von Dreh- bzw. Wirbelkontakt unterworfen. Dies führt zu einem verstärkten Einfluß des Behandlungsfluids beispielsweise bei einem Flüssigkeit-Gas Gegenstromkontakt in einem Behandlungsturm oder bei dem Entfernen von Partikeln oder Feuchtigkeit in einer Entnebelungsanlage. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Hinweis auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1a - in einer perspektivischen Ansicht einen Abschnitt des Materials nach der vorliegenden Erfindung in 'Stuhlwaren¹ Form vor der endgültigen Behandlung, wobei das Material eine Wabenwebung bzw. -bindung aufweist,

Figur 1b - in einer perspektivischen Ansicht das Material aus Figur 1a nach der endgültigen Behandlung,

Figur 2a - einen Schnitt längs der Linie 2a-2a aus Figur 1a, Figur 2b - einen Schnitt längs der Linie 2b-2b aus Figur 1b, Figur 3a - die Konfiguration der einzelnen Kett- und Schußgarne bei solchen Anwendungen, bei denen das Schußgarn im wesentlichen gerade und unter einer höheren Spannung als die Kettgarne gehalten wird,

Figur 3b - die Konfiguration der Kett- und Schußgarne, wenn wäh-

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rend einer Wärmebehandlung eine übermäßige Spannung auf das Kettgarn ausgeübt wird,

Figur 3c - die Konfiguration eines einzelnen Kett- und Schußgarns wenn während einer Wärmebehandlung eine übermäßige Spannung auf die Schußgarne ausgeübt wird und

Figur 4 - eine lediglich schematische Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Wärmebehandlung der erfindungsgemässen Materialien benutzt werden kann und wobei die Kettgarne unter einer höheren Spannung als die Schußgarne gehalten werden.

Es ist festzustellen, daß die Dicke des Behandlungsmaterials in Figur 1b beträchtlich größer als diejenige des sich im Stuhlwarenzustand (greige condition) befindlichen Materials aus Figur 1a ist. Darüberhinaus sind die einzelnen Taschen der Konfiguration des Wabenmusters viel tiefer und deutlicher als bei dem Material aus Figur 1a. Ferner ergibt sich aus einem Vergleich der Figuren 2a und 2b, daß dasselbe behandelte Material aus Figur 2b ein wesentlich größeres Volumen einnimmt als das entsprechende Material aus Figur 2a.

Die Figuren 3a, 3b und 3c zeigen Vergleichskonfigurationen der einzelnen Kett- und Schußgarne bei solchen Anwendungen, bei denen die Schußgarne im Vergleich zu den Kettgarnen unter einer wesentlich größeren Spannung gehalten werden. Hierbei wird die Bahn aus thermoplastischen monofilen Strängen bzw. Fasern auf einem herkömmlichen Spannrahmen behandelt, wobei die Schußgarne an den Spannrahmenstiften unter Spannung und die Kettgarne unter einer wesentlich geringeren Spannung gehalten werden. Diese geringere Spannung ergibt sich hauptsächlich durch die Länge der sich zwischen den drehzahlgesteuerten Walzen vor und hinter der Wärmebehandlungszone erstreckenden Bahn. Die Drehzahlsteuerung sorgt bezüglich der Kettgarne für einen gewissen Zufuhrüberschuß, der dergestalt ist, daß die übrigbleibende Schrumpfung in den Garnen aufgenommen oder 'absorbiert¹ wird, die nicht zum Anpassen der tatsächlichen und erwünschten Bildung der geometrischen Kettgarnkonfiguration gemäß Figur 3a erforderlich ist. Wenn beispielswei-

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se eine übermäßige Kettgarnspannung vorliegt, nehmen die Garne des Endprodukts die Konfiguration aus Figur 3b ein. Wenn demgegenüber eine übermäßige Schußgarnspannung vorliegt oder die Schußgarne von den Spannrahmenstiften unter einer größeren Spannung gehalten werden, als es zum Geradehalten der Garne erforderlich ist, während ihre restliche Schrumpfung aufgenommen wird, nehmen die Garne die Konfiguration aus Figur 3c an.

Der in Figur 4 dargestellte Aufbau ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung, die zur Wärmebehandlung einer langgestreckten thermoplastischen Bahn benutzt werden kann. In Figur 4 ist eine Rolle 1o als Versorgungs- bzw. Zufuhrrolle dargestellt, die eine Bahn aus zu einem bestimmten Muster gewebten thermoplastischen Garnen aufweist. Die von der Versorgungsrolle 1o zugeführte Bahn 12 wird über Eintrittsrollen bzw. -walzen 14 sowie vorbei an einem Paar von Breitenabstandshaltern (temple spacers) 16 und dann in einen Ofen 18 geleitet. Von dem letzteren gelangt die Bahn 12 über ein Paar von Austrittsrollen bzw. -walzen 26 und dann zum Kühlen sowie Sammeln für eine nachfolgende Verwendung. Dieser Aufbau aus Figur 4 ist repräsentativ für eine zum Erzeugen eines erfindungsgemäßen Behandlungsmaterials zweckmäßige Vorrichtung, wobei die Kettgarne unter einer höheren Spannung als die Schußgarne und während der Behandlung in einem im wesentlichen geraden Zustand gehalten werden. Um dieses zu erreichen, ist eine Steuerung für die Drehzahl der Eintrittswalzen 14 in bezug auf die Drehzahl der Austrittswalzen 26 vorgesehen, damit die Kettgarne unter der Spannung gehalten werden, die zum Geradehalten derselben erforderlich ist, während dennoch die restlichen Schrumpfungseigenschaften in den Kettgarnen aufgenommen werden. Andererseits können die Schußgarne in einer gesteuerten Weise zwischen den verschiedenen Paaren von Breitenabstandshaltern 16, 2o, 22 und 24 schrumpfen, wobei die letzteren die allmähliche Breitenverminderung der Bahn 12 aufnehmen, wenn die Schußgarne durch die Wärmebehandlung im Ofen 18 zu der erwünschten geometrischen Orientierung des Behandlungsmaterials schrumpfen.

Das folgende Beispiel ist lediglich ein Beispiel für ein Verfah-

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ren, das zum Erzeugen eines erfindungsgemäßen Fluidbehandlungsmaterials durchgeführt werden kann, wobei ein Stuhlwarengewebe-Wabenmaterial aus Polypropylengarnen benutzt wird.

Beispiel

Das benutzte Stuhlwarenmaterial bestand aus Kett- sowie Schußgarnen, die jeweils einen Durchmesser von o,41 mm (16 mils) hatten
und monofile Polypropylengarne mit kleinem Schrumpfungsmaß waren. Das Wabenmuster des Stuhlwarenmaterials hatte einen 36 Rapport im Muster mit einer Kettfadendichte von 32 und einer Schußfadendichte von 26. Bei diesem Beispiel wurden drei Wärmebehandlungsdurchgänge benutzt, und zwar wegen der Beschränkungen der Abstandshalterung bei der benutzten Anlage.

Ferner wurden bei diesem Beispiel die Schußgarne auf einem Spannrahmen unter Spannung gehalten, und sie konnten nur in dem Maße
schrumpfen, wie es erforderlich war, um die Schußgarne unter
Spannung zu halten, während die Schrumpfung aufgenommen wurde.
Im ersten Durchgang erfolgte eine Breitenverminderung der Bahn
und deshalb der Schußgarnlänge um 1 % bei einem Zufuhrüberschuß
der Kettgarne von etwa 7 %, wobei die Bahn einer Temperatur von
1o4,5° C (22o° F) während zehn Minuten ausgesetzt wurde. Im zweiten Durchlauf konnte sich die Breite der Bahn (die Schußgarnlänge; um weitere 1 % vermindern, und zwar bei einem Zufuhrüberschuß der Kettgarne von etwa 7 % und einer Temperatur von 121° C (25o F)
während zehn Minuten. Im dritten Durchgang wurde die Breite konstant gehalten, und zwar bei einem ZufuhrÜberschuß der Kettgarne von etwa 7 % und einer Temperatur von 145° C (295° F) während
zehn Minuten. Nach dieser Behandlung ergab sich gemäß der Querschnitt sdar stellung eine Bahndickenzunahme von anfänglich 5,o8 mm (o,2o Zoll) bis 9,14 mm (o,36 Zoll) nach dem dritten Durchgang.
Die Schußfadendichte stieg auf 31 Schußfäden pro Zoll, und es erfolgte eine Verminderung der Restschrumpfung des endgültig behandelten Gewebes von etwa 5 % auf weniger als 1 %, wie es in kochendem Wasser bestimmt wurde. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Material in diesem Beispiel nach jedem Erwärmungsdurchgang und vor dem nächsten Wärmedurchgang herabgekühlt und von den Spannrahmen-

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	1,o3	73	0	1	,12	60
	o,2o	68	0	0	,36	64
	o,o65		0	,o39
	o,935		0	,961
ο,	72 - 0,		,59	- 0,
ο,	64 - 0,		,62	- 0,

stiften abgenommen wurde. Die bei dem Material des oben erwähnten Beispiels 'vor¹ und 'nach¹ der Behandlung erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Vor Nach

Gewicht in oz/sq ft

2
bzw. 315 Gramm/m

Dicke in Zoll bzw. 25,4 mm
Garnanteil

Leerstellen bzw. Porenanteil
Anteil von eine Schicht passierenden 4 μ Partikeln
Anteil von eine Schicht passierenden 6 u Partikeln
Druckabfall pro Materialdicke
in Zoll bzw. mm Wassersäule

pro Zoll bzw. mm aP=6,76x1o~³xV² 4P=4,27x1o~³xV

F χ ft"¹ bzw. F χ o,3o5 m"¹ 347o 327o

Wie es aus der Tabelle I ersichtlich ist, hat sich eine beträchtliche Zunahme bezüglich des Hohlraum- bzw. Leerstellenanteils oder mit anderen Worten eine bedeutende Verminderung des Raumes ergeben, der von den einzelnen Garnen des Materials in einem vorgegebenen Volumen eingenommen wird. Bei Turmfüllungsanwendungen führen diese Zunahme im Hohlraumanteil und die verbesserte Ausrichtung der Garne des Behandlungsmaterials zu einer bedeutenden Verminderung des Druckverlustes durch das Material oder der Beladung bzw. Belastung bei Entnebelungsanwendungen. Gemäß der Tabelle I ergibt sich durch Verwenden des erfindungsgemäßen Behandlungsmaterials eine wesentliche Verbesserung sowohl bezüglich des F-Faktors zum Messen bei Entnebelungsanwendungen als auch bezüglich des Hohlraumanteils, was wichtig in bezug auf Turmfüllungsanwendungen ist.

Die erfindungsgemäßen Materialien liefern verbesserte Resultate als Behandlungsmedium in Form einer Turmfüllung oder bei Entnebe-

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lungsanlagen. Das Material weist nicht nur durch die besondere Anordnung der Längen der einzelnen Stränge des das Behandlungsmedium ausmachenden Materials ein vergrößertes Leerstellen- bzw. Hohlraum- bzw. Porenvolumen auf, sondern die Materialien sind wegen ihrer gegenseitigen Strangverbindung auch selbsttragend. Sie bilden ein hohes Maß an Elastizität unter Belastung, während sie jedoch im Vergleich zu ähnlichen Materialien entsprechender Massendichte relativ inkompressibel sind. Die erhebliche Verminderung bezüglich der Massendichte für ein von dem erfindungsgemäßen Material eingenommenes vorgegebenes Volumen führt zu einer Vergrößerung der 'Strömungseigenschaften¹ und zu einer Verminderung der Leistung, die erforderlich ist, um die behandelten Fluids durch das Material zu treiben. Abgesehen davon wird wegen der präzisen Anordnung der Längen der einzelnen Materialstränge, die im wesentlichen rechtwinklig zum Fluidstrom verlaufen, ein günstigerer Oberflächenkontakt für eine gegebene feste Masse erreicht. Da das Material selbsttragend ist und da große Veränderungen bezüglich der Durchmesser der einzelnen Stränge oder Fäden des erfindungsgemäßen Materials vorgenommen werden können, können ferner zahlreiche Abwandlungen bezüglich des Behandlungseffekts entwickelt werden, um die Behandlung an die Erfordernisse einer bestimmten Anlage anzupassen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Fluidbehandlungsmedium, gekennzeichnet durch einen ersten Satz von Materialsträngen, die im wesentlichen gerade sind und parallel zueinander verlaufen, und durch einen mit dem ersten Satz durchschossenen zweiten Satz von zueinander weitgehend parallelen Materialsträngen, wobei die Stränge des ersten Satzes rechtwinklig zu den Strängen des zweiten Satzes verlaufen und wobei sich die Längen eines jeden Strangs des zweiten Satzes durchschußartig durch die Stränge des ersten Satzes in einer geometrischen Ausrichtung bzw. Orientierung erstrecken, um dem Medium eine Querschnittsdicke zu geben, die größer als die Dicke desselben vor der geometrischen Orientierung ist.

2. Behandlungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines jeden Strangs in jedem Satz im Bereich von etwa o,o25 bis 12,7 mm (o,oo1 bis o,5o Zoll) liegt.

3. Behandlungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine Turmfüllung (tower packing) ist und daß jeder Strang in jedem Satz einen Durchmesser im Bereich von etwa o,38 bis 12,7 mm (o,o15 bis o,5o Zoll) hat.

4. Behandlungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für eine Entnebelungsanlage (mist eliminator) bestimmt ist und daß jeder Strang in jedem Satz einen Durchmesser im Bereicl· von etwa o,o25 bis 1,o2 mm (o,oo1 bis o,o4o Zoll) hat.

5. Behandlungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge· kennzeichnet, daß jeder Strang eines jeden Satzes aus einem Ma terial besteht, welches aus der Gruppe Metall, wärmeschrumpfbare thermoplastische Polymere und wärmeschrumpfbare thermoplastisch beschichtete natürliche oder synthetische Fasern aus gewählt ist.

6. Behandlungsmedium nach.Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strang eines jeden Satzes aus einem Material besteht, da

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aus der Gruppe Polypropylen, Polyphenylenoxid, Polyäthylen, Polyvinyliden Fluorid und Polyvinyliden Chlorid ausgewählt ist.

7. Behandlungsmediura nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strang eines jeden Satzes aus einem wärmeschrumpfbaren thermoplastischen Polymer besteht.

8. Behandlungsmedium nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strang eines jeden Satzes ein monofiles Garn ist.

9. Behandlungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Umorientierung des zweiten Satzes von Strängen durch die gesteuerte Anwendung von Wärme auf das Behandlungsmedium begründet wird.

10. Behandlungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Stränge eines der ersten und zweiten Sätze aus multifilen Garnen bestehen.

11. Behandlungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Satz von Strängen mit den ersten und zweiten Sätzen durchschußartig verbunden ist, wobei die Stränge des dritten Satzes zueinander und zu den Strängen eines der ersten und zweiten Sätze parallel verlaufen.

12. Behandlungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es zu einem Muster bzw. einer Bindung gewebt ist.

13. Behandlungsmedium nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Wabenmuster mit einem Rapport von etwa 16 bis 7o Strängen aufweist.

14. Behandlungsmedium nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge des ersten und zweiten Satzes aus Polypropylenmonofilen bestehen, die einen Durchmesser im Bereich von etwa o,o25 bis 12,7 mm (o,oo1 bis o,5o Zoll) haben. - 17 -

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-15. Verfahren zum Herstellen des Fluidbehandlungsmediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Materialsträngen ausgewählt sowie in zwei Sätze unterteilt wird, daß der erste Satz mit dem zweiten Satz durchschossen bzw. durchschußartig verbunden wird, wobei die Stränge eines jeden Satzes zueinander parallel und rechtwinklig zu den Strängen im anderen Satz verlaufen, und daß einer der Sätze gerade gehalten wird, während der andere Satz geometrisch umorientiert wird,um dem Medium hierdurch eine Querschnittsdicke zu geben, die größer als die Dicke des Mediums vor der geometrischen Umorientierung ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das durchschußartige Verbinden durch Weben zu einem Muster erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Weben ein Wabenmuster mit etwa 16 bis 7o Strängen pro Rapport erzeugt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Stränge wärmeschrumpfbare thermoplastische monofile Garne benutzt und die Halte- sowie Umorientierungsschritte unter Anwendung von Wärme durchgeführt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Garne mit einem Durchmesser im Bereich von etwa o,o25 bis 12,7 mm (o,oo1 bis o,5o Zoll) verwendet werden.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Polypropylengarne mit einem Durchmesser von etwa o,41 mm (o,o16 Zoll) benutzt und die Halte- sowie Umorientierungsschritte durchgeführt werden, indem die Garne Temperaturen im Bereich von 121° bis 145° C (25o° bis 295° F) ausgesetzt werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- sowie Umorientierungsschritte durch-

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geführt werden, indem ein Satz von Garnen unter einer ausreichenden Spannung gehalten wird, um ihn bei Aufnahme seiner Schrumpfung gerade zu halten, und daß der zweite Satz von
Garnen unter einer kleineren Spannung als der erste Satz gehalten wird, um eine weitgehende Schrumpfung und Umorientierung desselben durch den Satz von geraden Garnen zuzulassen.

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