DE2833906A1

DE2833906A1 - Verfahren zur warmbehandlung eines stranges aus acrylnitril enthaltenden fasern

Info

Publication number: DE2833906A1
Application number: DE19782833906
Authority: DE
Inventors: Thomas Mabry Veazey
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1977-08-03
Filing date: 1978-08-02
Publication date: 1979-02-15
Also published as: GB2001900B; JPS5430933A; IT7826411A0; IT1110794B; GB2001900A; US4118190A

Description

DR. BERG DIPL.-lNG. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. Dk. SaNDMAIR

PATENTANWÄLTE

Postfach860245·8000München86

Anwaltsakte 29 327 2.August 1978

Monsanto Company

St. Louis, Missouri /USA

Verfahren für die Warmbehandlung eines Stranges aus Acrylnitril enthaltenden Fasern.

-Ansprüche-

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Sf (089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO I)Ii MM

988274 TELEX: Bayer. Vercinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808 (BLZ 7OOI0O80)

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die
Warmbehandlung von Fasersträngen aus Acrylnitril enthaltenden Fasern. Derartige Faserstr^nre werden auch als Kabel oder ChemJespJnnkabel bezeichnet.

Bei der Herstellung von Acrylnitril enthaltenden Fasern oder Fasersträngen müssen die Fasern durch eine Wärmebehandlung zum Schrumpfen gebracht werden, um ein späteres Zerfasern zu verhindern_o Bei herkömmlichen, intermittierend arbeitenden Verfahren für die Warmbehandlung von Acrylnitril enthaltenden Fasern wird jeweils ein
Paket oder ein Strang der Fasern in einen Autoklav eingebracht und dieser dann mit Druckdampf gefüllte Dieses intermittierend arbeitende Verfahren weist den Nachteil auf, daß die Fasern bzw_o die Stränge übermäßig viel von Hand bewegt oder transportiert werden müssen»

Es wurde bereits versucht, Acrylfasern in einem kontinuierlich arbeitenden Verfahren mit Druckdampf zu behandeln,. In einigen dieser Versuche wurden Faserstränge
durch eine mit Druckdampf gefüllte Kammer hindurchgeführt, welche an jedem Ende Dichtungen aufwies, durch welche die Stränge hindurch geführt wurden_o Bei derartigen Vorrichtungen war die Abdichtung jedoch unzureichend und es
trat ein übermäßiger Verschleiß der Dichtungen auf_o Außerdem war 'dabei die auf die Stränge ausgeübte Zugspannung übermäßig hoch,,

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Es wurde auch schon versucht, Acrylfaserstränge in einer an den Enden keine Dichtungen aufweisenden Vorrichtung mit unter atmosphärischem Druck stehenden Dampf zu behandeln. In derartigen Vorrichtungen dringt der Dampf Jedoch in unzureichendem Maße in die Paserstränge ein und die zum Hindurchziehen der Paserstränge durch die Vorrichtung notwendige Zugspannung verhindert häufig ein ausreichendes Schrumpfen der Pasern. So lange die Pasern Jedoch während der Dampfbehandlung nicht ausreichend schrumpfen, besteht dann nachher im Gebrauch die Gefahr des Ausfaserns.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für die Wärmebehandlung eines Stranges aus Acrylnitril enthaltenden Pasern wird der Strang unter einer unterhalb seiner Schrumpfspannung liegenden Zugspannung entlang einer wenigstens zwei einander entgegengesetzte Krümmungen aufweisenden Bahn durch ein Gehäuse hindurchgeführt und entlang den zu den inneren Ecken der Krümmungen führenden Wänden des Gehäuses wird Dampf mit einer solchen Geschwindigkeit geleitet, daß er in Schichten an den Wänden des Gehäuses anliegt, wobei die Krümmung der inneren Ecken genügend groß ist, daß sich der Dampf an den Krümmungen von den Wänden ablöst und den Strang mit einer dessen Vorwärtsbewegung unterstützenden Geschwin» dikeit durchströmt.

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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert_o Es zeigen:

Figo 1 eine schematisierte Seitenansicht einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbarai Vorrichtung, durch welche ein Faserstrang entlang einer sägezahnförmigen Bahn hindurchgeführt ist und

Figo 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig« 1 zur Darstellung der Querschnittsform eines durch die Vorrichtung hindurchgeführten Faserstrangs β

Eine in Fig. 1 und 2 schematisiert dargestellte Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver~ fahrens hat ein Gehäuse 11 von rechteckiger Querschnittsform mit wenigstens zwei Krümmungen 12, 13 von denen die Krümmung 12 aufwärts und die Krümmung 13 abwärts gerichtet ist. Das Gehäuse 11 hat eine solche Querschnittsform, daß ein Faserstrang 16 in Form eines flachen Bandes entlang einer im Profil sägezahnförmigen Bahn durch das Gehäuse hindurch verläuft_o Beim Eintritt in das Gehäuse 11 ist der Faserstrang 16 vorzugsweise fqphto Die Feuchtigkeit des Stranges kann von einem voraufgegangenen Verfahrensschritt herrühren, oder der Faserstrang kann vor der Wärmebehandlung in einem eigenen

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(nicht dargestellten) Verfahrensschritt mit Wasser benetzt werden.

Die Führungsbahn des Faserstrangs 16 durch das Gehäuse hindurch ist durch die Innseite von dessen oberer Wandung begrenzt. Die Unterseite der oberen Wandung setzt sich zusammen aus einer Führungsfläche 14-, einer an dieser anschließenden Fläche 15 und einer wiederum an diese anschließenden Auslaßfläche 17· An der Unterseite ist die Führungsbahn des FaserStrangs durch die innere Oberfläche der unteren Wand des Gehäuses 11 begrenzt. Diese Wand setzt sich zusammen aus einer Einlaßfläche 19, einer Führungsfläche 20 und einer an dieser anschließenden Oberfläche 21.

Der Faserstrang 16 wird dem Gehäuse 11 mittels eines Förderwalzenpaares 23 zugeführt und mittels eines Förderbands 26 vom Gehäuse abgeführt. D_as Förderband 26 ist so nahe am Austrittsende des Gehäuses 11 angeordnet, daß das Gewicht des vom Gehäuse zum Förderband abwärts verlaufenden Faserstrangs nicht ausreicht, das Schrumpfen der Fasern zu verhindern. An Stelle der bevorzugten Abführung des Faserstrangs mittels eines Förderbands können auch (nicht dargestellte) Aufwickelspulen verwendet werden. Bei Verwendung solcher Aufwickelspulen müssen diese mit einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben sein als die Förderwalzen 23, so daß der Faser-

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Strang 16 unter der'Einwirkung des in nachstehend beschriebener Weise zugeführten Dampfes schrumpfen kann»

Falls nämlich der Faserstrang am Schrumpfen gehindert wird, besteht im späteren Gebrauch die Gefahr des Ausfasernso Die während der Behandlung auf den Faserstrang ausgeübte Zugspannung muß daher kleiner sein als seine Schrumpfspannung, unabhängig davon, auf welche Weise der Faserstrang von Gehäuse 11 abgeführt wird_o

Das Gehäuse 11 enthält eine erste Dampfdüse 28, welche derart geformt und angeordnet ist, daß ein daraus austretender Dampfstrahl in Form einer flachen Schicht entlang der Führungsfläche 14 abwärts strömt» Der Dampfstrahl hat eine solche Strömungsgeschwindigkeit, daß er auf Grund des Coanda-Effekts in einer Schicht an der Führungsfläche 14 anliegt, bis er die innere Ecke der Krümmung 12 erreicht» Dabei übt der Dampf gewissermaßen die Wirkung eines Schmierstoffs zwischen der Führungsfläche 14 und dem Fas erstrang 16 aus«, Die an die Führungsfläche 14 in Strömungsrichtung anschließende Fläche 15 bildet mit dieser einen Winkel 27, welcher genügend groß ist, daß sich die Dampfschicht von der Innenseite der oberen Wandung des Gehäuses 11 löst, den Faserstrang 16 beaufschlagt und diesen durchströmte Falls der Winkel 27 kleiner ist als etwa 45° oder falls die ' innere Ecke der Krümmung 12 zu stark abgerundet ist,

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strömt die Dampfschicht auf Grund des Coanda-Effekts um die Ecke herum und entlang der anschließenden Fläche 15, womit dann der Zweck des Verfahrens nicht erfüllt ist. Zusätzlich zu der durch die Durchströmung des Faserstrangs 16 bewirkte Wärmebehandlung desselben wird der Faserstrang von der Dampfschicht von der inneren Ecke der Krümmung 12 abgehoben und seine Vorwärtsbewegung durch das Gehäuse hindurch unterstützt.

Wie man in Fig. 1 erkennt, hat das Gehäuse einen zweiten Dampfeinlaß 29, welcher so ausgerichtet ist, daß ein daraus austretender Dampfstrahl in Form einer Schicht entlang der zur inneren Ecke der Krümmung 13 führenden Führungsfläche 20 strömt. Der Dampf hat eine solche Strömungsgeschwindigkeit, daß er auf Grund des Coanda-Eff ekts in einer dünnen Schicht bis zur inneren Ecke der Krümmung 13 entlang der Führungsfläche 20 strömt. Die Führungsfläche 20 bildet mit der anschließenden Oberfläche 21 einen Winkel 32, welcher genügend groß ist, daß sich die Dampfschicht hier von der Wandung des Gehäuses 11 löst und den Faserstrang 16 im Bereich der Krümmung 13 durchströmt. Der Winkel 32 soll wenigstens etwa 4-5° betragen und die innere Ecke der Krümmung 13 soll eine möglichst scharfe Kante aufweisen. Anderenfalls folgt die entlang der Führungsfläche 20 strömende Dampfschicht auf Grund des Goanda-Effekts der Krümmung und strömt dann an der anschließenden Oberfläche 21

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entlang, anstatt daß sie sich von der Wandung des Gehäuses löst und den Faserstrang 16 durchströmt.

Die entlang der Führungsfläche 20 strömende Dampfschicht bildet gewissermaßen einen Schmierstoff zwischen dieser und dem Faserstrang 16 und hebt dabei den Faserstrang von der inneren Ecke der Krümmung 13 a.b. Zusätzlich zu der Wärmebehandlung des durchlaufenden, feuchten Faserstrangs trägt die Dampfschicht dazu bei, den Faserstrang durch das Gehäuse 11 hindurch zu befördern· Die Ausdehnung des Behandlungsbereichs für den ^aserstrang ist in Fig. 1 angegeben.

Die entlang den Führungsflächen 14 und 20 strömenden Dampf schichten durchströmen den Faserstrang 16 von einander gegenüberliegenden Seiten aus, um die Fasern des Stranges einer Wärmebehandlung zu unterwerfen, darüber hinaus halten sie den Faserstrang innerhalb des Behandlungsbereichs von einer Berührung mit den Gehäusewandungen ab und tragen zur Fortbewegung des Stranges durch das Gehäuse hindurch bei. Dadurch, daß der Faserstrang im Behandlungsbereich unter einer geringen Zugspannung gehalten ist, können die Fasern des Stranges unter dem Einfluß des Dampfs in einem genügenden Ausmaß schrumpfen, so daß es unter den Bedingungen eines späteren Gebrauchs nicht zu einem Aus-= fasern kommt.

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Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren für die Warmbehandlung eines Stranges aus Acrylnitril enthaltenden lasern, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang unter einer unterhalb seiner Schrumpfspannung liegenden Zugspannung entlang einer wenigstens zwei einander entgegengesetzte Krümmungen aufweisenden Bahn durch ein Gehäuse hindurch geführt wird und daß ein der Warmbehandlung dienendes Strömungsmittel entlang den zu den inneren Ecken der Krümmungen führenden Wänden des Gehäuses geleitet wird, wobei das Strömungsmittel eine solche Geschwindigkeit hat, daß es in einer Schicht an den zu den inneren Ecken führenden Wänden anliegt und die inneren Ecken eine solche Krümmung aufweisen, daß sich das Strömungsmittel von den Wänden ablöst und den Strang mit einer zu dessen Fortbewegung beitragenden Geschwindigkeit durchströmt.

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Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swirt Code: HYPO DE MM Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) Postscheck München 65343-808 (BLZ 7ODIO080)

(089)988272 Telegramme: 988273 BERGSTAPFPATENT München 98 8274 TELEX: 983310 0524560 BERO d

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang vor dem Durchlaufen des Gehäuses feucht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Ecken jeweils einen Winkel von wenigstens etwa 4-5° aufweisen und daß die Bewegungsbahn des Strangs sägezahnförmig verläuft.

4-, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel Dampf ist.

5· Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Krümmungen der Bewegungsbahn aufwärts und die andere abwärts gerichtet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Bewegungsbahn größer ist als ihre Höhe, so daß der Strang das Gehäuse in Form eines Bandes durchläuft.

7c Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Gehäuse austretende Strang auf ein sich bewegendes Förderband abgelegt wird,,

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