DE2722071B2

DE2722071B2 - Schaumabgabekopf, insbesondere zum Schaumauftrag auf Textilbahnen o.dgl

Info

Publication number: DE2722071B2
Application number: DE19772722071
Authority: DE
Inventors: Donald Harold Ashmus; William Wirt Rankin; Andrew Tainter Walter
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2722071A1; DE2722071C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaumabgabekopf, insbesondere zum Schaumauftrag auf Textilbahnen od. dgl., gebildet aus einer Verteilkammer mit einer Einlaßöffnung und einer von Düsenlippen gebildeten Abgabeöffnung für den Schaum und mit mindestens einer in der Verteilkammer angeordneten Schikane.

Einen derartigen Schaumabgabekopf zum Schaumauftrag auf Textilbahnen beschreibt die DE-OS 2523062. Die Schikane besteht dort aus mehreren, senkrecht zur Strömungsrichtung des Schaumes im Schaumabgabekopf angeordneten und sich teilweise überlappenden Platten, so daß für den Schaum im Schaumabgabekopf ein zickzackförmiger Strömungsweg ausgebildet wird. Die Düsenlippen werden dort von den unteren Kanten von Platten gebildet.

Nachteilig hieran ist es insbesondere, daß der Schaum relativ ungleichmäßig auf eine an den Düsenlippen vorbeigeführte Bahn aufgebracht wird. Dies beruht darauf, daß der Schaum seine Konsistenz im Schaumabgabekopf noch ändert und daß keine Vorsorge dafür getroffen ist, diese sich ändernden Parameter im Sinne eines gleichmäßigen Schaumauftrages auf die Bahn zu beeinflussen. Allenfalls ermöglicht dieser vorbekannte Schaumabgabekopf einen einigermaßen gleichförmigen Schaumauftrag für eine ganz bestimmte Schaumsorte. Wenn andere Schäume mit dem Schaumabgabekopf abgegeben werden, so wird der Auftrag auf die Bahn wieder ungleichmäßig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Schaumabgabekopf dahingehend weiterzubilden, daß der Schaum sehr gleichförmig auf ein an den Düsenlippen vorbeigeführtes Substrat abgegeben wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung da- ·"> durch gekennzeichnet, daß die Schikane durch eine die Verteilkammer in zwei Kammern unterteilende Verteilerplatte mit Drosselöffnungen gebildet ist und die Zahl und Größe der Drosselöffnungen so gewählt ist, daß ein Differenzdruck zwischen etwa 7,5 cm und

ιυ 380 cm Wassersäule zwischen der Vorder- und Rückseite der Verteilerplatte erzeugbar ist, und daß die freien Stirnflächen der die die Abgabeöffnung bildenden Wände einen nicht rechtwinkligen Winkel mit der Ebene der Verteilerplatte einschließen.

ι > Der damit erzielbare technische Fortschritt besteht darin, daß der Schaum durch den Schaumabgabekopf sehr gleichförmig auf ein an den Düsenlippen vorbei bewegtes Substrat, insbesondere Textilbahn od. dgl. aufgetragen werden kann.

_ti Die Unteranspriiche geben bevorzugte Werte für den erwähnten Winkel an der stromabseitigen Wand an. Der Winkel an dieser stromabseitigen Wand ist für einen gleichmäßigen Auftrag des Schaumes auf das Substrat besonders wichtig.

r> Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des neuartigen Schaumabgabekopfes,

jo Fig. 2 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1 bei einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 eine schematische Ansicht mit zusätzlichen Paßstücken, ebenfalls zur Erläuterung der Winkelverhältnisse.

)> Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsfonm eines Schaumabgabekopfes, bei dem zwei Wände 100,102 einer Verteilkammer 112 in fester Position angeordnet sind.
Der Schaumabgabekopf enthält wenigstens eine

to Einlaßöffnung 108 für den Schaum. Der Schaum wird unter Druck über die Einlaßöffnung 108 in die Verteilerkammer 106 des Schaumabgabekopfes eingeleitet. In der Verteilkammer 106 herrscht aufgrund des durch eine Verteilerplatte 104 ausgeübten Strö-

4-, mungswiJerstandcs ein Druckgleichgewicht, wenn der Schaum die Schaumverteilerkammer 106 vollständig füllt, wobei die Verteilerplatte 104 die Verteilkammer 106 von der Verteilkammer 112 trennt. Es sei darauf hingewiesen, daß auch mehrere Verteil kammern 106

-,(i und Verteilerplatten 104 hintereinander angeordnet sein können.

Die Verteilerplatte 104 enthält mehrere Drosselöffnungen 110, die es ermöglichen, daß der Schaum von der Verteilkammer 106 in die Verteilkammer 112

-,-, strömt. Die Anzahl und die Abmessungen der Drosselöffnungen 110 ist von den Verfahrensparametern abhängig Wird ein Substrat behandelt, das breiter als etwa 25 cm ist, so wird die Gleichförmigkeit der Behandlung über die Substratbreite erhöht, wenn der

ho durch die Verteilerplatte 104 ausgeübte Strömungswiderstand erhöht wird. Der Strömungswiderstand soll einen Differenzdruck zwischen der Verteilerkammer 106 und der Verteilerkammer 112 zwischen etwa 7,5 cm und etwa 380 cm Wassersäule erzeugen Die

_h-, bevorzugte Druckdifferenz hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. der Größe des Schaumabgabekopfes, der Weite der Düsenöffnung, der Zahl der Drosselöffnungen 110, der chemischen und physikalischen Form

des Schaumes, dem zu behandelnden Substrat, der Menge an Schaum, die an das Substrat abgegeben werden soll, der Bahngeschwindigkeit des Substrats etc. Die Druckdifferenz läßt sich jedoch durch sorgfältige vorherige Auswertungen einstellen. Eine zu kleine Druckdifferenz bewirkt eine ungleichförmige Abgabe des Schaums über die Breite des Substrats. Eine zu hohe Druckdifferenz kann eine Unterbrechung des Schaums hervorrufen, während dieser durch die Drosselöffnungen 110 hindurchtritt, sie kann selbst zur Verstopfung dieser Öffnungen führen. Ein bequemes Mittel zur Einstellung stellt die Verwendung von Stopfen dar, die einige der Drosselöffnungen 110 schließen, während die gewünschten Drosselöffnungen 110 offen gelassen werden.

Wenn der Schaum in die Verteilkammer 112 eintritt, kann ein leichter Druckabfall auftreten, und die Verteilkammer 112 füllt sich mit Schaum. Der Druck in dieser Kammer hängt von vielen Faktcren ab, einschließlich der Zufuhrgeschwindigkeit des Schaums in diese Kammer und der Aufnahme des Schaums durch das an der Düsenöffnung vorbeilaufende Substrat. Das Substrat geht in Pfeilrichtung an den Düsenlippen vorbei und befindet sich dabei in Kontakt mit diesen. Der Winkel, den das Substrat mit den freien Stirnflächen der Düsenlippen bildet, wird nachstehend in Einzelheiten erläutert.

Fig. 1 zeigt die stromaufseitige Wand 102 und eine stromabseitige Wand 100 mit Paßstücken l(b) und !(ο). Die äußeren Kanten der Wände 100,102 bilden die Düsenlippen aus.

Ferner ist eine Verteilerplatte 204, eine Verteilerkammer 206 mit einer Einlaßöffnung 208 und eine Verteilerplatte 204 mit Drosselöffnungen 210 vorgesehen.

In Fig. 2 ist ein Schaumabgabekopf mit einer Einlaßöffnung 308 und mit Wänden 314 und 316 und geeigneten Berestigungseinrichtungen 308 gezeigt. Drosselöffnungen 310 sind in einer Verteilerplatte 304 angeordnet, die eine Verteilerkammer 306 von einer Verteilerkammer 312 trennt.

Die Fig. 3 kennzeichnet die relative Stellung der stromaufseitigen Düsenlippe und der stromabseitigen Düsenlippe zueinander.

Fig. 3 zeigt ein Paar Wände 501, 504 mit daran befestigten Paßstücken 502,503. Der Abstand w zwischen den beiden Wänden, die Düsenöffnung, beträgt etwa 0,25 bis etwa 15 cm. Die Breiten s und ν können Werte zwischen etwa 0,63 cm bis 2,54 cm annehmen; die Breite t kann Werte zwischen 0,25 cm bis etwa 10 cm besitzen, und die Breite u kann Werte zwischen etwa 1,25 cm bis 3,8 cm einnehmen. Der Winkel C kann zwischen etwa 30° bis 90°, bevorzugt bei etwa 45°, liegen. Der Winkel D kann zwischen 75° und 90° liegen. Der Winkel E kann zwischen 30° bis 90° betragen; der Winkel F kann zwischen 75° und 90° liegen, er liegt bevorzugt zwischen 80° und 88°, er beträgt besonders bevorzugt 85°; und der Winkel G kann zwischen 45° und 105° liegen.

Beispiel 1

Durch Mischen folgender Komponenten in den angegebenen Gewichtsproz.entmengen wurde eine Zubereitung hergestellt:

DMDHEU 81,2 ,

Zinknitrat 17,9

Schaumbildemittel I 0,3

Benetzunesmittel IV (),fi

Diese Zubereitung enthielt ferner eine Prüfmenge einer !,S-Dihydroxynaphthalin-S^-disulfonsäure-Farbe, die ausreicht, die Mischung zu färben, so daß eine Sichtprüfung der Gleichförmigkeit der Abgabe vorgenommen werden konnte.

Die Zubereitung wurde in einem bekannten Schaumerzeuger hergestellt, wobei ein ausreichendes Luftvolumen verwendet wurde, um einen Schaum der Dichte 0,078 g/cem zu erzeugen. Die Flüssigkeitszu-) bereitung wurde dem Schaumerzeuger mit einer Geschwindigkeit von 564 ecm pro Minute zugeführt, und der Druck auf den Kopf des Schaumerzeugungsgeräts betrug 1,12 kg/cm². Der Schaum wurde der Abgabedüse zugeführt und gleichförmig auf die Oberfläche einer 50/50 Polyester-Baumwollbahn mit einer Breite von etwa 23 cm zugeführt, deren Gewicht etwa 270 g/cm² betrug. Das Gewebe lief an der Abgabedüse mit einer Geschwindigkeit von etwa 91,5 m/min vorbei, und die Zugabe der Schaumzubereitung zu dem Gewebe betrug 4,5 Gew.-%. Der Schaum wurde gleichmäßig auf das Gewebe übertragen, und während die Schaummischung das Gewebe berührte, brachen die Blasen auf; die Mischung wurde vom Gewebe absorbiert, und das Gewebe war im wesentlichen unmittelbar danach berührungstrocken. Das behandelte Gewebe wurde dann bei 171° C 3 Minuten lang erwärmt. Es besaß eine Trockenknittererholung von 292° und eine Reißfestigkeit von 2,997 g, während diese Größen beim nicht behandelten Gewebe 215° bzw. 3,541 g betrugen.

Der Schaumabgabekopf bestand aus einer unteren Verteilerkammer und einer oberen Verteilerkammer mit einer von Düsenlippen gebildeten Abgabeöffnung, die oberhalb einer Verteilerplatte angeordnet war. Die Innenabmessungen der unteren Verteilerkammer lauteten:

Länge: 22,86 cm, Breite: 5,08 cm, Höhe: 5,08 cm. Die Grundplatte der unteren Schaumverteilerkammer besaß eine zentrale Einlaßöffnung mit einem Durchmesser von 19 mm. Über dieser Kammer befand sich die Verteilerplatte mit einer Reihe von 15 Drosselöffnungen, die je einen Durchmesser von 4,76 mm besaßen. Über der Verteilerplatte befand sich die obere Verteilkammer, die sich über die gesamte Länge von 22,86 cm des Schaumabgabekopfes erstreckte und sich bis zu einer Höhe von 5,08 cm über die Schaumverteilerplatte erstreckte, und eine Schlitzbreite der Abgabeöffnung von 3 cm zwischen den beiden Düsenlippen besaß. Die stromaufseitige Wand war 12,7 mm breit und besaß einen Winkel A von 45°. Die stromabseitige Wand war 3,175 cm breit mit einem Winkel B von 45°, und ein innere? Paßstück besaß eine Dicke von 19 mm und einen nach innen auf die Düsenöffnung zu gerichteten Winkel von 5°. Während des Betriebs wurde der Schaum in dem Schaumerzeuger erzeugt, er trat in die untere Verteilerkammer ein, von dort durch die Drosselöffnungen der Verteilerplatte in die obere Verteilkammer ein und wurde an der Öffnung der Abgabedüse auf das Gewebe aufgebracht. Das Gewebe wurde an den Düsenlippen des Schaumabgabekopfes vorbeigeführt, es berührte zu Anfang die stromaufseitige Lippe und dann die stromabseitige Lippe mit der angegebenen Geschwindigkeit. Während das Gewebe sich an der Düsenöffnung und den Düsenlippen vorbeibewegt, wurde Schaum auf die Oberfläche des Gewebes mit einem leichten positiven Druck aufgebracht. Der Schaum wurde gleichförmig von den Baumwollfasern

absorbiert, wie durch Röntgenstrahlemissionsuntersuchungen und Rasterelektronenmikroskopie-Untersuchungen des behandelten und erhitzten Gewebes festgestellt wurde.

Beispiel 2

Es wurde eine Serie von Zubereitungen hergestellt, die sich in der Menge des zugefügten Verdickungsmittels unterschieden. Die konstanten Komponenten der Zubereitungen waren folgende:
DMDHEU 81,2

Zinknitrat, 30% 17,9

Benetzungsmittel IV 0,6

Schaumbildemittel I 0.3

Die Zubereitung A enthielt kein Verdickungsmittel und besaß eine Brookfield-Viskosität von 5,2 cps bei 23° C. Die Zubereitung B enthielt 0,1 Prozent Hydroxyäthylzellulose (die ein einer einprozentigen Lösung eine LVT-Brookfield-Viskosität von etwa 3000 cps bei 25 ° C besaß, wobei eine Spindel mit der Nr. 3 bei 30 Umdrehungen pro Minute verwendet wurde) und besaß eine Brookfield-Viskosität von 15,7 cps bei 23° C. Die Zubereitung C enthielt 0,2% derselben Hydroxyäthylzellulose und besaß eine Brookfield-Viskosität von 30,4 cps bei 23° C. Die Zubereitung D enthielt 0,3% derselben Hydroxyäthylzellulose und besaß eine Brookfield-Viskosität von 83,1 cps bei 23° C. Diese Zubereitungen wurden in der in Verbindung mit dem Beispiel 1 geschilderten Weise aufgeschäumt, um Schäume zu erzeugen mit einer Dichte von 0,054 g/ccm; die Schäume wurden auf 65/35 Polyester/Baumwoll- und 100%iges Baumwollbahngewebe mit einem Gewicht von 113,4g aufgebracht. Der verwendete Schaumabgabekopf war demjenigen nach Fig. 1 ähnlich. Er besaß eine obere Verteilerkammer mit den Abmessungen 22,86 X 5,08 X 5,08 cm und eine untere Verteilerkammer mit den Abmessungen 22,86 X 50,8 X 1,90 cm. Die Düsenöffnung war daher 1,905 cm breit. Die Verteilerplatte besaß 15 öffnungen, die je einen Durchmesser von 4,76 mm besaßen. Die nach innen gerichtete Abschrägung auf dem Paßstück auf der stromabseitigen Wand betrug 5°. Die Zugabemenge betrug 6 Gew.-% bei einer Geschwindigkeit des Gewebes von 91,44 m pro Minute. Die Gleichförmigkeit der Aufbringung war für die Zubereitungen A bis einschließlich C gut, sie war für die Zubereitung D ziemlich gut.

Beispiel 3

Es wurde eine Zubereitung hergestellt, die folgende Komponenten enthielt:

DMDHEU 81,2

Zinknitrat, 30% 17,9

Benetzungsmittel IV 0,6

Schaumbildemittel I 0,3

Die flüssige Zubereitung besaß eine Dichte von 1,18 g/ccm und einen gesamten Feststoff gehalt von 43,5 Gew.-%. Mit einem bekannten Schaumerzeuger wurde Schaum dadurch erzeugt, daß pro Minute 188 ecm der Zubereitung in den Schaumerzeuger mit genügender Luft eingegeben wurden, um Schaum zu erzeugen, der eine Dichte von 0,02 g/ccm besaß. Der Schaum wurde der Oberfläche eines 50/50 Polyester-Baumwollbahngewebes mit einer Zugabemenge von 3% zugeführt, wobei der im Beispiel 2 beschriebene Schaumabgabekopf verwendet wurde, der eine Düsenöffnungsbreite von 3,01 cm und einen Winkel an der stromabseitigen Wand von 5 ° besaß. Die Aufbringung auf das Gewebe erfolgte mit einer Gewebegeschwindigkeit von 91,4 m pro Minute und mit einem Druckabfall von 6,35 mm Wassersäule über das Ge- - webe. Es wurde eine gleichförmige Aufbringung erzielt.

Beispiel 4

Es wurde eine Zubereitung hergestellt, die die fol-

Ki genden Komponenten enthielt:

DMDHEU 81,2

Zinknitrat, 30% 17,9

Benetzungsmittel IV 0,6

Schaumbildemittel I 0,3

i~> Diese Zubereitung wurde in einem bekannten Schaumerzeuger hergestellt, wobei die Zubereitung mit 564 ecm pro Minute und einem Verhältnis von etwa 15 Volumenanteilen Luft pro Volumenanteil der Zubereitung eingegeben wurde. Der erzeugte Schaum

2(i besaß eine Dichte von 0,078 g/ccm. Dieser Schaum wurde einer 50/50 Polyester/Baumwollgewebebahn mit einem Gewicht von 226,8 g pro 0,836 m², bei einer Gewebegeschwindigkeit von 91,4 m pro Minute und mit einer Zugaberate von 4,5% unter denselben

j-) Bedingungen und unter Verwendung desselben Schaumabgabekopfes zugeführt, wie sie im Beispiel 3 vorlagen, wobei die öffnung der Düse 3,01 cm betrug. Es wurde eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit beobachtet. Der Druckabfall über das Gewebe betrug

)o 7,3 cm Wassersäule.

Beispiel 5

Es wurde eine Farbzubereitung hergestellt, die folgende Komponenten enthielt:

i-, Latyl Orange 2 GFS (C. I. 44) 6,8 Ib

Wasser 36,4 Ib

Benetzungsmittel IV 0,41b

Schaumbildemittel III 0,4 Ib

Der pH-Wert wurde mit Essigsäure auf 5-6 eingestellt, und es wurden mit dem Schaumerzeuger zwei Schäume hergestellt, die verschiedene Schaumdichten besaßen.

Schaum

5 Dichte, g/ccm 0,03 0,057 Halbwertszeit, min — 5
Flüssigkeitszufuhr zum Schaumerzeugungsgerät in ccm/min 125 125

so Die Schäume wurden einem 100%igen Polyester- und einem 65/35 Polyester/Baumwollbahnengewebe zugeführt, wobei der Schaumabgabekopf gemäß Beispiel 2 verwendet wurde, wobei die Spaltbreite zwischen der stromaufseitigen und der stromabseitigen Düsenlippe 1,27 cm betrug. Das Gewebe bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 30,5 m pro Minute an der Düsenöffnung vorbei und berührte dabei beide Lippendes Schaumabgabekopfes, wobei die gesamte Feuchtigkeitszugabe 14 Gew. % betrug.

Beim Auftragen des Schaums A auf die 100%ige Polyesterbahn wurden Teile der Düsenöffnung mit bandförmigem Material abgedeckt, und es ergaben sich gestreifte Muster auf dem Gewebe. Der Schaum wurde, wie bei den anderen Beispielen, gleichförmig

auf das Gewebe aufgebracht, wobei das Gewebe im wesentlichen berührungstrocken belassen wurde. Nachdem das gestreifte Gewebe eine Zeitlang abgelagert wurde, wurde es 3 Minuten lang auf 215,6° C

erhitzt, um die Farbe zu fixieren. Es wurde ein klar definiertes Muster erzielt. Auf ähnliche Weise wurde die gesamte Gewebeoberfläche gefärbt, indem das Band von der Düse entfernt wurde.

Es wurde der Schaum A verwendet, um auf ein 65/35 Polyester/Baumwollgewebe mit demselben Schaumabgabckopf ein Muster aufzubringen. Eine Musterwirkung wurde dadurch erzielt, daß zwischen Düsenöffnung und Gewebe eine Schablone angebracht wurde, wobei sich die Schablone mit derselben Geschwindigkeit wie das Gewebe bewegt, während der Schaum aus der Düsenöffnung austritt. Die gefärbten Bereiche des Gewebes waren gleichförmig

und einheitlich, es wurden klar definierte gefärbte Bereiche festgestellt.

Der Schaum B wurde in gleicher Weise auf ein 100%iges Polyestergewebe aufgebracht, um dieses vollständig zu färben. Es wurde eine gleichförmige Aufbringung und eine gleichmäßige Färbung beobachtet. Nach Aufbringung des Schaums wurde ein Teil des Gewebes mit Wasser besprüht, das Gewebe wurde auf eine Rolle aufgerollt, etwa 48 Stunden gelagert, anschließend wurde die Farbe bei etwa 215,6° C drei Minuten lang fixiert; es wurde ein Zufallsmuster beobachtet, das hellere Flächen dort aufwies, wo die Wassertropfen aufgetroffen waren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaumabgabe kopf, insbesondere zum Schaumauftrag auf Textilbahnen od. dgl., gebildet aus einer Verteilkammer mit einer Einlaßöffnung und einer von Düsenlippen gebildeten Abgabeöffnung für den Schaum und mit mindestens einer in der Verteilkammer angeordneten Schikane, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikane durch eine die Verteilkammer (106, 112, 306, 312) in zwei Kammern unterteilende Verteilerplatte (104; 304) mit Drosselöffnungen (110; 310) gebildet ist und die Zahl und Größe der Drosselöffnungen (110,310) so gewählt ist, daß ein Differenzdruck zwischen etwa 7,5 cm und 380 cm Wassersäule zwischen der Vorder- und Rückseite der Verteilerplattae (104,304) erzeugbar ist, und daß die freien Stirnflächen der die die Abgabeöffnung bildenden Wände (100,102; 401, 402; 501, 504) einen nicht rechtwinkligen Winkel mit der Ebene der Verteilerplatte (104, 304) einschließen.

2. Schaumabgabekopf nach Anspruch 1_T dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (F) der bezüglich eines über die Abgabeöffnung geführten Substrats stromab liegenden Stirnfläche zwischen 75° und 90° beträgt.

3. Schaumabgabekopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (F) zwischen 80° und 88° beträgt.

4. Schaumabgabekopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (F) 85° beträgt.