DE69120187T2

DE69120187T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung eines beschichteten Fadens

Info

Publication number: DE69120187T2
Application number: DE1991620187
Authority: DE
Inventors: Thomas Hulegaard Jensen
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1990-09-26
Filing date: 1991-09-21
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2011-09-22
Also published as: CA2050543A1; AU635861B2; DE69128098D1; EP0648991A2; ES2110176T3; DE69128098T2; ES2090196T3; EP0648991B1; EP0477807A3; JPH0669900B2; AU8365891A; EP0648991A3; EP0477807B1; CA2050543C; DE69120187D1; JPH04286576A; EP0477807A2

Description

Objekt der Erfindung

1. Bereich der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Apparat zur Trocknung mindestens eines beschichteten Stranges.

2a. Technische Gesichtsdunkte

Glasfasern, die ursprünglich in den 30er Jahren entwickelt wurden, wurden über die Jahre hinweg als Faserstränge und -garne für zahlreiche Endzwecke, wie zum Beispiel Gewebe, Verstärkung von Polymergrundmaterialien und Gummiprodukte, verwendet. Glasfasern werden traditionell mittels Verfeinerung über kleine Düsenöffnungen eines Glasschmelzofens hergestellt. Die Glasfasern treten als geschmolzene Ströme aus den Düsen aus, werden abgekühlt und mit einer Schlichtenzusammensetzung behandelt. Die Schlichtenzusammensetzung ist im allgemeinen eine wäßrige Zusammensetzung mit z.B. Haftvermittlern, Gleitmitteln und fumbildenden Polymerkomponenten. Die geschlichteten Glasfasern werden zu einem oder mehreren Glasfaserbündeln oder -strängen zusammengefaßt und zu einer Formpackung aufgewickelt oder geschnitten. Für Anwendungen in Geweben können die Glasfaserbündel in den Formpackungen zur Gambildung gedrillt und/oder mit anderen Strängen kombiniert werden. Bei Verwendung der Glasfaserstränge von den Formpackungen zur Verstärkung von Gummiprodukten wird gewöhnlich eine zweite chemische Behandlung oder Beschichtung bei den Strängen angewandt, um die Stränge oder Strangbündel mit dem Gummigrundmaterial kompatibel zu machen. Bei dieser Anwendung wird die Elastomerbeschichtung im allgemeinen mittels Hindurchführen der Stränge durch einen Behälter, der eine das Elastomer enthaltende Lösung oder Tauchflüssigkeit enthält, aufgetragen. Die nassen oder gesättigten Glasfaserstränge werden dann abgestützt und unter leichter Spannung über Walzen o.ä. befördert, während sie zur Trocknung der Elastomerbeschichtung durch Heißluft laufen. Einige der bei dieser Art von Trocknungsanordnung auftretenden Probleme schließen Schwierigkeiten beim Bearbeiten der beschichteten Glasfaserstränge über Förderwalzen, Rollen u.ä. ein, ohne daß Beschichtungsmaterial abgestreift wird und/oder sich auf den Förder- oder Stützelementen absetzt und der Querschnitt des beschichteten Produktes während des Trocknungsprozesses beibehalten wird. Ein Kontakt mit den Führungen und Stützrollen kann zu einer Anlagerung von Beschichtungsmaterial auf diesen führen, wodurch das beschichtete Produkt im allgemeinen abgebaut wird und was zu einem Herauslaufen der beschichteten Fasern aus den Führungen und einem Zusammenkleben führen kann.
Eine Lösung, diese Probleme zu vermeiden, besteht in einer nichtberührenden Abstützung des Stranges im Ofen. Zum Beispiel kann ein Satz Luftmesser unter den beschichten Strängen angebracht werden, um eine vertikal ausgerichtete Luftschicht zum Abstützen der Stränge zu liefern. Jedoch sorgen die Luftströme nicht für eine Beständigkeit in bezug auf eine laterale Bewegung der Stränge, so daß die Stränge vibrieren oder sich im Ofen lateral bewegen und einen anliegenden Strang berühren können. Beim Versuch, die Trennung zwischen nebeneinanderliegenden Strängen aufrechtzuerhalten, können die Luftmessersätze vertikale, zwischen den benachbarten beschichteten Strängen liegende Scherteile einschließen, um die einzelnen Stränge beim Bewegen durch den Ofen in einem Abstandsverhältnis zueinander zu halten und zu verhindern, daß das nichtgehärtete Produkt, das noch eine klebrige Oberfläche aufweisen kann, an anderen beschichteten Strängen festklebt. Jedoch wird die laterale Bewegung nicht durch die Scheranordnung verhindert, sondern nur eingeschränkt durch Errichten einer physischen Barriere, und außerdem kann sich bei einem eventuellen Kontakt der Stränge mit dem Scherblatt etwas Beschichtung auf den Scherteilen ablagern, was sowohl zu einer Beschichtungsanhäufung auf dem Scherblatt als auch zu einem Abbau des beschichteten Stranges führt.

2b. Interessante Patente

Das US Patent Nr. 3.619.252 von Roscher offenbart Beschichtungs- und Imprägnierglasfasern mit einer wäßrigen Elastomerzusammensetzung und anschließenden Trocknung des beschichteten Produktes mit elektrischen Hochfrequenzerhitzern zwecks Beseitigen des Wassers ohne Einwirkung auf die zur;ickbleibenden Elastomerfestkörper. Die beschichtete Glasfaser läuft vertikal durch einen dielektrischen Erhitzer, in dem unerwünschte flüchtige Bestandteile der Beschichtung entfernt werden. Der Strang strömt dann mehrfach durch einen heißen Gasofen, um die Beschichtung aus zuhärten.
Die US Patente Nr. 3.680.218 und 3.914.477 von Belue et al. offenbaren ein Verfahren für das Abstützen und Trocknung beschichteter Stränge. Die einzelnen Stränge werden heißen Luftströmen aus einander gegenüberliegenden Schlitzdüsen ausgesetzt, die relativ zueinander versetzt sind. Die Düsen erzeugen Heißluftvorhänge an beiden Seiten des Stranges, die die Beschichtung trocknen, während sie die beschichteten Bündel zwischen den Düsen hängend halten.
Das US Patent Nr. 3.750.302 von Smith offenbart einen Apparat zum Abstützen einer Vielzahl von Fasern. Die Stränge bewegen sich über eine planare Fläche vorwärts, die auf ihrer Breite einen Querschlitz aufweist. Eine erhitzte Druckflüssigkeit tritt aus dem Schlitz aus und wird längs über die planare Fläche geleitet, um für ein Flüssigkeits polster zum Abstützen der darüberliegenden Fasern zu sorgen.
Das US Patent Nr. 4.292.745 von Caratsch offenbart einen Flügeitrockner zur Trocknung von Materialgeweben. Obere und untere Düsengruppen liegen an den einander gegenüberliegenden Seiten des Gewebes in zueinander versetzter Position. Die Luft zur Trocknung aus der unteren Düse bildet ein Luftpolster, das das Abstützen des Gewebes unterstützt.
Das US Patent Nr. 4.698.914 von Shu et al. offen-bart ein Verfahren zur Trocknung eines flexiblen beschicht-eten Gewebes. Eine Reihe von Luftkissen und -flügeln liegt unter dem sich vorwärts bewegenden Gewebe, um dieses in einem im wesentlichen vibrationsfreien Zustand schweben zu lassen.
Die GB-A- 894.237 offenbart einen Apparat zur Trocknung eines Produktes in Form eines gasdurchlässigen Blattes, der an einer Seite des Blattes liegende Mittel einschließt, um mindestens einen Strahl heißen Gases, das durch das Blatt strömen kann, daraufzublasen, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß er außerdem auf der anderen Seite des Blattes liegende Ablenkmittel enthält, die mindestens einen Teil des aus den Blasvorrichtungen in eine Richtung durch das Blatt geflossenen Gasstroms zwingt, ein zweites Mal in entgegengesetzter Richtung durch das Blatt zurückzuströmen.
Die DE-A1-31.637 offenbart ein Verfahren und einen Apparat zur Trocknung einer Vielzahl paralleler Stränge, die durch einen Bereich geführt werden, in dem sie gegenläufig mit vorerhitzter, vielstrahlig von einer Seite aus lateral eingeführter Luft in Berührung kommen, die zwischen und durch die Stränge strömt und danach in einen verbreiterten Abschnitt des besagten Bereichs eintritt, wo sie umgeleitet wird, um von der anderen Seite aus zwischen und durch die Stränge zu strömen. Nach dem zweiten Durchlauf wird die Luft wieder so gelenkt, daß sie von der einen Seite aus zwischen und durch die Stränge strömt und durch Umlenken von der anderen Seite aus wieder zurückströmt. Dieses Lenken und Zurücklenken der Heißluft wird mehrere Male wiederholt. Auf diese Art wird ein wellenähnliches Fließmuster der Luft erzeugt, und abschließend wird die feuchtigkeitsgeladene Luft aus dem Apparat herausgezogen.

Zusammenfassung der Erfindung

Vom ersten Aspekt her bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Trocknung mindestens eines beschichteten Stranges, bei dem man
(a) den Strang oder die Stränge in einer allgemein horizontalen Richtung bewegt,
(b) eine Vielzahl erhitzter Gasströme mit hoher Geschwindigkeit abwärts richtet, so daß sie auf die obere Oberfläche oder die oberen Oberflächen des Stranges oder der Stränge treffen,
(c) die Gasströme aufwärts umlenkt, nachdem sie den Strang oder die Stränge passiert haben, so daß sie danach in einem spitzen Winkel auf die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge treffen, wobei der umgelenkte Gasstrom eine Komponente hat, die parallel zu dem Strang oder den Strängen, aber der Bewegungsrichtung des Stranges oder der Stränge entgegengerichtet ist, und
(d) die in der Stufe (c) aufwärts gelenkten Gasströme wieder abwärts umlenkt, nachdem sie auf die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge aufgetroffen sind, wobei die Umlenkung abwärts durch die abwärts gerichteten erhitzten Gasströme mit hoher Geschwindigkeit der Stufe (b) bewirkt wird.
Vom zweiten Aspekt her bezieht sich die Erfindung auf einen Apparat zur Trocknung mindestens eines beschichteten Stranges (14), enthaltend
einen ersten Raum (42),
einen zweiten Raum (68),
Mittel (28, 30, 32, 40) zur Einführung von erhitztem Gas in den ersten Raum (42) und zur Entfernung des erhitzten Gases aus dem zweiten Raum (68),
Mittel zur Bewegung des Stranges oder der Stränge (14) zwischen den Räumen (42, 68) in einer allgemein horizontalen Richtung,
eine Vielzahl von Düsen (48), die allgemein quer zu der Bewegungsrichtung des Stranges oder der Stränge (14) angeordnet sind, um erhitzte Gasströme von dem ersten Raum (42) aus abwärts zu richten, so daß sie auf die obere Oberfläche oder die oberen Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) treffen, und
eine Vielzahl von Umlenkplatten (54), die zwischen den Räumen (42, 68) so angeordnet sind, daß der Strang oder die Stränge (14) zwischen den Umlenkplatten (54) und den Düsen (48) bewegt werden, wobei jede dieser Umlenkplatten (54) einer entsprechenden Düse (48) zugeordnet ist, um die erhitzten Gasströme aufwärts zu lenken, so daß sie danach auf die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) treffen, und wobei die Umlenkplatten (54) einen ersten Oberflächenabschnitt (60), der die erhitzten Gasströme aufnimmt, nachdem sie zuerst auf die obere Oberfläche oder die oberen Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) getroffen sind und den Strang (14) passiert haben oder zwischen den Strängen (14) hindurchgeströmt sind, einen zweiten, gekrümmten Oberflächenabschnitt (62), der die Gasströme umlenkt, und einen dritten Oberflächenabschnitt (64) aufweisen, der mit dem beschichteten Strang oder den beschichteten Strängen (14) einen spitzen Winkel bildet, um die Gasströme gegen die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) zu leiten; wobei die Umlenkplatten (54) mittels ihres zweiten, gekrümmten Oberflächenabschnitts (62) und ihres dritten Oberflächenabschnitts (64), der mit dem beschichteten Strang oder den beschichteten Strängen (14) einen spitzen Winkel bildet, die Gasströme so aufwärts umlenken, daß sie eine Komponente parallel zu dem Strang oder den Strängen (14) erhalten, die der Bewegungsrichtung des Stranges oder der Stränge (14) entgegengerichtet ist, und die Gasströme, nachdem sie auf die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) aufgetroffen sind, abwärts umgelenkt werden, wenn sie von einem erhitzten Gasstrom getroffen werden, der aus einer Düse (48) austritt und abwärts gerichtet ist.
Das Verfahren und der Apparat der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise in Kombination mit einer Methode und einem Apparat zum Abstützen eines Stranges verwendet, wobei der Strang zwischen einem Paar Düsen liegt, die schräg zueinander angeordnet sind, so daß ein aus der ersten Düse austretender, aufwärts gerichteter Gasstrom einen aus der zweiten Düse austretenden, abwärts gerichteten Gasstrom auf einer Achse kreuzt, die zusammen mit dem Strang eine im allgemeinen vertikale Ebene bildet. Die kombinierte aufwärts gerichtete Kraft der Gasströme hebt und stützt den Strang, während die entgegengesetzte, auf den Strang wirkende, laterale Kraft jeden Gasstromes zu einer Reduzierung irgendeiner lateralen Bewegung führt und seine relative Position stabilisiert. Der Strang kann ein beschichteter Glasfaserstrang sein, der sich durch einen Trockungs- und Aushärtungsofen bewegt. Der Strang wird beim Auftragen der Beschichtung an einem Ende und nach der Trocknung der Beschichtung am gegenüberliegenden Ende abgestützt Solch eine Stützanordnung stützt den Strang im Ofen, zwischen diesen Endabstützungen liegend, ohne irgendeinen physichen Kontakt damit, so daß die Form und Unversehrtheit des beschichteten Stranges während des Trockungsund Aushärtungsvorganges erhalten bleiben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Abb. 1 stellt eine Draufsicht einer Faserbeschichtungs- und -trockungsanordnung dar, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung einschließt.
Abb. 2 ist eine den Trockenofen der vorliegenden Erfindung darstellende Seitenansicht entlang der Achse 2-2 der Abb. 1.
Abb. 3 ist ein vergrößerter Aufriß durch die Achse 3-3 der Abb. 2 mit zwecks Übersichtlichkeit weggelassenen Teilen.
Abb. 4 ist eine vergrößerte Ansicht der in Abb. 3 dargestellten Düsen- und Umlenkplattenanordnung. Abb. 5 ist ein Teilaufriß entlang der Achse 5-5 der Abb. 3, der die Stützanordnung für den beschichteten Strang darstellt.
Abb. 6 ist eine Ansicht durch die Achse 6-6 der Abb. mit zwecks Übersichtlichkeit weggelassenen Teilen.
Abb. 7 ist eine entlang der Achse 7-7 der Abb. 6 aufgenommene Ansicht mit zwecks Übersichtlichkeit weggelassenen Teilen.
Abb. 8 ist eine entlang der Achse 8-8 der Abb. 6 aufgenommene Ansicht mit zwecks Übersichtlichkeit weggelassenen Teilen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit der Trocknung von Glasfasersträngen offenbart, die mit chemischen Polymerbeschichtungen beschichtet sind, aber es sollte klar sein, daß die vorliegende Erfindung zwecks Verbesserung der Trocknungseffizienz bei irgendeiner Art Trockungsverfahren angewandt werden kann, und insbesondere kann die Erfindung zur Trocknung irgendwelcher länglichen Teile, wie z.B. Stränge, Garne, Schnüre o.ä., angewandt werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung nicht begrenzend, werden die Glasfasern in der hierin besprochenen speziellen Ausführung aus irgendeiner Glasgemengezusammensetzung, die sich zu Fasern verarbeiten läßt, hergestellt und zu Glasfasern geformt, wie zum Beispiel "E-Glas"-Fasern, "621 Glas-Fasern, "A-Glas"Fasern, "5-Glas-Fasern, "C-Glas"- Fasern und niedrigen Fluor- und/oder Borderivaten davon. Jedoch können auch andere beschichtete Materialien, wie zum Beispiel Kohlenstoff, Graphit, Nylon, Polyester, Polyaramid, Stahl u.ä., gemäß den Ausführungen der vorliegenden Erfindung getrocknet werden. Die Glasfasern werden aus Düsenöffnungen eines Glasschmelzofens gezogen, und nach ausreichendem Abkühlen wird eine Schlichtenzusammensetzung auf sie aufgetragen. Die Glasfasern können mechanisch verfeinert oder mit irgendeiner den in der Technik Erfahrenen bekannten Methode hergestellt werden. Die Schlichtenzusammensetzung kann mittels irgendeinem, den in der Technik Erfahrenen bekannten Verfahren aufgetragen werden, wie zum Beispiel mit Riemen, Walzen, Sprays u.ä. In der Schlichtenzusammensetzung können ein oder mehrere der folgenden Bestandteile vorkommen: ein Haftvermittler und ein Faserschutzmittel, wobei das Schutzmittel ein Fasergleitmittel oder ein einen Faserfum bildendes Material sein kann. Das filmbildende Material kann ein Polymermaterial sein, das bei Verdunstung eines Trägers einen Film oder bei der Trocknung einen Flüssigfum bildet, oder die Fumbildung kann mit irgendeiner den in der Technik Erfahrenen bekannten filmbildenden Methode geschehen. Auch können bei Glasfasern oder anderen Faserarten zusätzliche Bestandteile wie friktionsreduzierende Mittel und/oder anstistatische Mittel vorkommen. Irgendein Haftvermittler, Fasergleitmittel oder einen Faserfilm bildendes Polymer, die den in der Technik erfahrenen bekannt sind, können verwendet werden. Ein nichtexklusives Beispiel für eine geeignete wäßrige Schlichtenzusammensetzung für Glasfasern ist das in dem US Patent Nr. 4.390.647 von Girgis offenbarte, dessen Ausführungen hierin als Referenz miteingeschlossen sind. In bezug auf Glasfasern werden die geschlichteten Glasfasern zu Glasfaserbündeln oder -strängen von 200 bis zu mehr als 3000 Fasern zusammengefaßt. Die Stränge werden gewöhnlich durch Aufwickeln auf eine Formpackung oder eine feingewickelte Vorgespinstpackung zusammengefaßt.
Unter Bezugnahme auf Abb. 1 umfaßt ein Aufsteckgatter 12 eine Vielzahl von den Glasfaserstrang 14 enthaltenden Spulen oder Formpackungen (nicht dargestellt). Jeder der Glasfaserstränge 14 wurde mit einer Schlichtenzusammensetzung beschichtet, die ein Gleitmittel, ein Bindemittel und einen Haftvermittler enthält. Beim Abziehen des Stranges von den Spulen weist jeder Strang 14 eine Verdrehung in sich auf, damit eine Unversehrtheit des Stranges und eine Beständigkeit gegenüber Abfaserung während der anfänglichen Handhabung und Bearbeitung vor dem Beschichten und Imprägnieren mit einem Elastomermaterial gegeben ist.
Die Stränge 14 werden parallel zueinander aus den Packungen im Aufsteckgatter 12 gezogen und durch eine Führung 16 in tangentialem Kontakt über motorbetriebene Drehwalzen oder Tauchapplikatoren 18 zu einer motorbetriebenen rotierenden Abstreifwalze oder -führung 20 geleitet. Die Tauchapplikatoren 18 hängen teilweise in einer in Behältern oder Tanks 24 enthaltenen wäßrigen Gummitauchlösung oder -emulsion 22. Obgleich die vorliegende Erfindung nicht begrenzend, kann es sich bei der Emulsion um die in den US Patenten Nr. 4.663.231, 4.762.750 und 4.762.751 von Girgis et al. offenbarte Art handeln, deren Ausführungen hierin als Referenz miteingeschlossen sind. Die Tauchapplikatoren 18 werden entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Stranges 14 getrieben, um dessen Beschichtung und Imprägnierung zu verbessern. Die Aufnahme der Gummitauchlösung 22 durch die Applikatoren 18 und den Strang 14 ist mehr als ausreichend, um die Stränge 14 mit der gewünschten endgültigen Menge der Gummitauchlösung 22 zu imprägnieren. Die Abstreifwalze oder -führung 20 wird entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Stranges 14 angetrieben und sorgt für ein weiteres Imprägnieren des Stranges und/oder Beseitigen von überschüssiger Gummitauchlosung 22 vom beschichteten Strang 14.
Nach dem Beschichten läuft der Strang 14 in den Trockenofen 26. Falls erwünscht, können mehrere beschichte te Stränge zu einem größeren Bündel zusammengefügt und, falls notwendig, durch eine Umformgesenk (nicht dargestellt) gezogen werden, um das Bündel zusammenzufassen und zu formen sowie überschüssiges Beschichtungsmaterial zu entfernen. Nach der Trocknung und Härten werden die beschichteten Stränge 14 auf eine Reihe von Lessona-Haspeln 27 oder irgendeine andere in der Technik bekannte Art Lagerungsvorrichtung für Stränge gewickelt, z.B. Spindeln oder Textilwickelrahmen.
Unter Bezugnahme auf die Abb. 2 und 3 und wie später detaillierter ausgeführt bewegen sich die Stränge 14 durch den Ofen 26, in dem heiße Umluft oder Gas durch Düsen geleitet wird, um einen Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit zu liefern, der auf eine Seite des beschichteten Stranges 14 auftrifft. Das Gas wird dann mittels Ablenkplatten zurück auf die entgegengesetzte Seite des Stranges 14 gelenkt, wodurch die Wirbelhitzeübertragung vergrößert und die Trocknungseffizienz verbessert werden. Spezifisch bezugnehmend auf Abb. 2 treibt das Gebläse 28 Gas, vorzugs weise Luft, durch die Ofeneingangsleitung 30, den Ofen 26 und die Ofenausgangsleitung 32. Die Lufteinlaßleitung 34 liegt an der Eingangsleitung 30 und die Luftauslaßleitung 36 an der Ausgangsleitung 32, damit für eine Möglichkeit der Hinzufügung oder Beseitigung von Umluft im System gesorgt ist. Zusätzlich sind Luftzirkulationssteuerplatten 38 in den Leitungen 30 und 32 zwecks weiterer Kontrolle des dadurch fließenden Luftstroms angebracht.
Die Luft gelangt durch den Einlaß 40 des oberen Raumes 42 in den Ofen 26. Ablenkplatten 44 sind an im oberen Raum 42 liegenden drehbaren Ablenkbügeln 46 befestigt, um die ankommende Luft auf eine Vielzahl von Düsen 48 zu lenken und sie auf diese zu verteilen. Obgleich die vorliegende Erfindung nicht begrenzend, liegen die Düsen 48 bei der speziellen, in Abb. 2 und 3 dargestellten Ausführung im allgemeinen senkrecht und quer zur Bewegungsrichtung der beschichteten Stränge 14 durch den Ofen 26. Vorzugsweise enthält das untere Ende der Düsen 48 eine längliche Öffnung 50, die zwecks Abänderung der Düsenöffnungsbreite und unterstützung der Steuerung des Volumens und der Geschwindigkeit der durch den oberen Raum 42 zugeführten Luft verstellbar ist. Die Düsen 48 leiten Luft mit hoher Geschwindigkeit auf die obere Oberfläche des sich vorwärts bewegenden Stranges 14.
Obgleich die vorliegende Erfindung nicht begrenzend, erstreckt sich eine Vielzahl von Heizelementen 52 in den oberen Raum 42, um die Luft vor ihrem Ausstoßen durch die Düsen 48 zu erhitzen. Bei der in den Abb. 2 und 3 dargestellten, speziellen Ausfuhrung sind die Elemente 52 elektrische Widerstandserhitzer, die so positioniert sind, daß die sich bewegende Luft zum Erhitzen über und/oder um die Elemente herum strömen muß. Als Alternative kann dem oberen Raum 42 des Ofens 26 heißes Gas aus einer externen Gasheizquelle (nicht dargestellt) zugeführt werden.
Bezugnehmend auf die Abb. 3 und 4 sind viele gekrümmte Umlenkplatten 54 auf Rundstäben 56 abgestützt und erweitern die Breite des Ofens 26, um die Hitzeübertragung zwischen dem beschichteten Strang 14 und der Heißluft zu erhöhen. Die Platten 54 ändern den Luftstrom aus den Düsen 48 und lenken ihn so um, daß er auf die untere Oberfläche des Stranges 14 aufprallt, wie durch die Pfeile 58 (nur in Abb. 4 dargestellt) angezeigt. Spezieller liegen die Umlenkplatten 54 unter jeder Düsenöffnung 50, so daß die Luft aus der Düse 48 nach dem Auftreffen auf und dem Passieren durch die sich bewegenden Stränge 14 durch die gekrümmte Oberfläche der Platte 54 umgelenkt wird, so daß ein Wechsel der Luft mit hoher Geschwindigkeit von einer Abwärtsrichtung in eine Aufwärtsrichtung stattfindet und die Luft ein zweites Mal auf den Strang 14 auftrifft. Die weiche, durchgehende Oberfläche der Umlenkplatte 54 leitet die Luft mit einem Mindestausmaß an Luftverlust und Durchwirbelung des Luftstroms um. Der Oberflächenteil 60 der Platte 54 liegt beim Austritt des Luftstroms aus der Düse 48 vorzugsweise tangential zu ihm. Bei der in Abb. 3 dargestellten speziellen Ausführung leiten die Düsen 48 die Luft in vertikaler Richtung abwärts, so daß der Teil 60 vertikal ausgerichtet ist. Der Oberflächenteil 62 der Platte 54 ist gekrümmt und dient zum Ändern der vertikalen Abwärtsrichtung der Luft. Der Oberflächenteil 64 lenkt die Luft in einem gewünschten Winkel zum Aufprall auf die gegenüberliegende Seite des beschichteten Stranges 14. Der Winkel 66 des Oberflächenteils 64 liegt vorzugsweise im Bereich von 30º bis 50º, und in der in Abb. 3 dargestellten speziellen Ausführung beträgt der Winkel 66 45º Zusätzlich sind die Umlenkplatten 54 so ausgerichtet, daß der umgelenkte Luftstrom eine Komponente aufweist, die parallel zu, aber der Bewegungsrichtung des beschichteten Stranges 14 entgegengesetzt ist, wie durch den Pfeil 67 angezeigt. Nach dem Passieren der Umlenkplatte 54 und dem Auftreffen auf den beschichteten Strang 14 wird das erhitzte Gas durch den unteren Raum 68 aus dem Ofen 26 abgezogen. Zusätzliche Ablenkplatten 70 und Einstellbügel 72 sind zwecks Steuerung und Einstellung des Luftstroms im unteren Raum 68 positioniert.
Wenn der Trockenofen 26 so ausgerichtet ist, daß der Strang 14 sich in horizontaler Richtung durch ihn bewegt, sind zusätzliche Mittel zum Abstützen des Stranges 14 erforderlich, um während der Trocknung ein Durchbiegen des Stranges zu reduzieren. Falls gewünscht können Stützrollen (nicht dargestellt) entlang des Strangweges positioniert werden, um ihn beim Bewegen durch den Ofen 26 abzustützen Da solche Rollen jedoch zwecks der erwünschten Abstützung den Strang 14 physisch berühren müssen, kann sich durch diesen Kontakt die Form des beschichteten Stranges 14 ändern oder etwas Beschichtung von dem Strang 14 entfernt werden, was zu einem Anhäufen der Beschichtung an den Berührungspunkten führt. Deswegen wird ein Abstützen des Stranges durch eine den Strang nichtberührende Abstützgruppe 74 bevorzugt. Bei der speziellen, in den Abb. 5-7 dargestellten Ausführung der Abstützgruppe 74 enthält diese einen Luftzufuhrsammler 76, der vom Abstützteil 78 ausgehend durch eine Bundgruppe 80 schwenkbar montiert ist, so daß er über und generell quer zu den beschichteten Strängen 14 liegt. Eine Vielzahl von Düsengruppen 82 erstreckt sich vom Sammler 76 in generell voneinander getrennter und paralleler Ausrichtung abwärts, damit zwischen ihnen ein Abstand für jeden Strang 14 besteht. Jede Düsengruppe 82 enthält ein Paar U-förmige Teile 84 und 86. Der Sammler 76 ist zwecks Aufnahme des Teils 86 muschelförmig ausgebogen, der zum Festhalten der Gruppe 82 am Sammler 74 befestigt ist. Der Abstand zwischen den Schenkeln 88 des Teils 84 ist etwas geringer als der Abstand zwischen den Schenkeln 90 des Teils 86, so daß beim gegenseitigen Anpassen und Befestigen der Teile, wie in Abb. 7 dargestellt, ein enger Spalt für eine Düsenöffnung 92 zwischen jedem nebeneinanderliegenden Schenkelpaar sorgt, wodurch ein Paar Düsen 94 und 96 gebildet wird. Die Breite der Düsenöffnung 92 beträgt im allgemeinen zwischen 0,010 und 0,020 Zoll (0,25 bis 0,50 mm), abhängig von dem zu trocknenden Material und dem durch den Kopfteil 76 vorgesehenen Luftvolumen. Bei einer speziellen Ausführung betrug die Breite der Öffnung 92 0,020 Zoll (0,50 mm) und der Luftstrom durch die Abstützgruppe 74 20 bis 40 CFM (0,57 bis 1,13 m³/min). Aus einer unter Druckluftquelle (nicht dargestellt) wird Luft durch ein Anschlußstück 98 an der Bundgruppe 80 in den Kopfteil 76 gepumpt. Die Druckluft strömt dann durch die Öffnung 100 im unteren U-förmigen Teil 86 und in die Düsengruppen 82. Die Platten 102 und 104 versiegeln die Vorder- und Rückseiten jeder Düsengruppe 82.
Die Düsengruppen 82 sind schräg zum Strang 14 angeordnet, wie in Abb. 6 dargestellt, und die Düsen 94 und 96 der nebeneinanderliegenden Düsengruppen 82 liegen jeweils schräg zueinander, so daß ein Luftvorhang aus der Düse 94 der einen Düsengruppe 82, dargestellt durch die gestrichelte Linie 95, einen Luftvorhang aus der Düse 96 der benachbarten Düsengruppe 82, dargestellt durch die gestrichelte Linie 97, auf einer Achse kreuzt, die im allgemeinen auf gleicher Ebene wie irgendeine vertikale Bewegung des Stranges 14 liegt, wenn er sich durch den Trockenofen 26 bewegt, wie in Abb. 8 dargestellt. Jeder am Strang 14 durch eine Düse aufgebrachten lateralen Kraft wird eine gleiche, von einer benachbarten Düse an einer danebenliegenden Düsengruppe ausgehende laterale Kraft entgegengerichtet. Zusätzlich sind die vertikalen Kräfte des Luftstroms hinzuzurechnen. Außerdem führen die lateralen Kräfte jeden Luftstroms dazu, irgendeine laterale Vibration des Stranges 14 beim Durchluf durch den Ofen 26 zu stabilisieren. Auf diese Art sorgen die Luftströme sowohl für ein Anheben und ein Stützen des Stranges 14 beim Transport durch den Ofen 26 als auch für ein Aufrechterhalten jeder Strangbewegung in einer generell vertikalen Ebene parallel zur Richtung, in der ein Strang durch den Ofen 26 befördert wird.
Die Länge, L, der Düsenöffnung 92 ist eine Funktion des Winkels, A, der Düsengruppe 82 und der antizipierten vertikalen Bewegung, V, des Stranges 14 beim Transport durch den Ofen 26. In der Praxis ist die Länge L vorzugsweise leicht größer als V/sin A. Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung beträgt der Winkel A 450, so daß die Länge etwas größer als 1,41V ist. Von der bevorzugten Länge abweichende Düsenöffnungen 92 können versiegelt werden, z.B. durch Schweißen. Zusätzlich wird bevorzugt, daß die Stützgruppe 74 so angebracht ist, daß die Düsenöffnungen 92 entlang der Mitte der erwarteten vertikalen Bewegung (V) des Stranges 14 zentriert sind.
Bezugnehmend auf die Abb. 6 und 7 ist eine Ausrichtplatte 106 vom Sammler 76 aus drehbar über Bünde 108 aufgehängt und wird zum Aufrechterhalten der Strangaus richtung verwendet, wenn der Ofen 26 erneut mit einem Strang 14 beschickt wird. Insbesondere enthält die Platte 106 eine Vielzahl voneinander getrennter Finger 110, die mit einer entsprechenden Düsengruppe 82 ausgerichtet sind, so daß der Abstand 112 zwischen einem Paar Finger 110 dem Abstand zwischen jeder Düsengruppe 82 und somit der Lage des Stranges 14 beim Transport durch den Ofen 26 entspricht. In der Praxis wird während eines erneuten Einfädelungsvorgangs eine Wiedereinfädelungsschiene (nicht dargestellt) mit darauf im bevorzugten Abstand befestigten Strängen 14 von rechts nach links durch den Ofen 26 geführt, wie aus Abb. 1 zu ersehen. Wenn die Schiene die Stützgruppe 74 erreicht, hebt und zentriert sie zuerst die Ausrichtplatte 106 und dann die Düsengruppen 82 aufwärts und aus ihrem Weg. Bezugnehmend auf Abb. 6 wäre dies eine Drehung im Uhrzeigersinn um den Sammler 76. Beim Fortbewegen durch den Ofen 26 passiert sie die Platte 106, wobei diese zurück in ihre Lage schwingen kann, während die Düsengruppen 82 noch angehoben bleiben. Die Finger 110 halten die Ausricht-position der Stränge 14 an der Stützgruppe aufrecht, bis die Schiene die Düsengruppen 82 passiert, wodurch diese in ihre ursprüngliche Position zurückfallen können. Ein Anschlag 114 ist zum Begrenzen der Abwärtsdrehung der Düsengruppen in der Stützgruppe 74 angebracht.
Jedem in der Technik Erfahrenen sollte bewußt sein, daß andere Verfahren angewandt werden können, um für eine nichtberührende Abstützung des Stranges zu sorgen. Zum Beispiel kann eine Luftmessergruppe (nicht dargestellt) unter den beschichteten Strängen 14 angebracht werden, um eine aufwärts gerichtete Luftschicht zum Abstützen der Stränge 14 zu liefern, wie in der Technik bekannt ist. Zusätzlich können die Luftmessergruppen zwischen benachbarten beschichteten Strängen 14 liegende, vertikale Scherteile enthalten, um die Einzelstränge 14 beim Bewegen durch den Ofen 26 in einem Abstandsverhältnis zueinander zu halten und das ungehärtete Produkt, das noch eine klebrige Oberfläche aufweisen kann, am Festkleben an anderen beschichteten Strängen zu hindern.
Als Alternative zur Verwendung von Walzen oder Luft zum Abstützen des beschichteten Stranges, abhängig von der Art des Produktes, kann an dem beschichteten Strang 14 eine Spannung aufgebracht werden, um ihn beim Bewegen durch den Ofen 26 abzustützen
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung wurden die Stränge unter Verwendung eines 10 Fuß langen Ofens des in den Abb. 2 und 3 dargestellten Typs und wie vorher besprochen getrocknet. Jeder Ofen enthielt 30 Düsen mit 0,5 Zoll (1,27 cm) breiten Düsenöffnungen. Die Stranggeschwindigkeit variierte von 45 bis 300 Fuß pro Minute 14 bis 92 Meter pro Minute), abhängig von der Strang- und Beschichtungsstärke. Der Mindestabstand der beschichteten Stränge war auf 0,75 Zoll (1,91 cm) festgesetzt. Die Zufuhr von Luft erfolgte durch die Düsenöffnungen mit einer Geschwindigkeit von 2.000 bis 5.000 Fuß pro Minute (610 bis 1.524 Meter pro Minute) und bei einer Temperatur zwischen 400ºF bis 700ºF (204ºC bis 371ºC), vorzugsweise mit 3.000 bis 4.000 Fuß pro Minute (915 bis 1.220 Meter pro Minute) und bei 500ºF bis 600ºF (260ºC bis 316ºC). Es wurde festgestellt, daß die in diesen Öfen bearbeiteten beschichteten Stränge ungefähr viermal schneller trockneten und aushärteten als in konventionellen Heißluftöfen.

Claims

1. Verfahren zur Trocknung mindestens eines beschichteten Stranges, bei dem man

(a) den Strang oder die Stränge in einer allgemein horizontalen Richtung bewegt;

(b) eine Mehrzahl von erhitzten Gasströmen mit hoher Geschwindigkeit abwärts richtet&sub1; so daß sie auf die obere Oberfläche oder die oberen Oberflächen des Stranges oder der Stränge treffen;

(c) die Gasströme aufwärts umlenkt, nachdem sie den Strang oder die Stränge passiert haben, so daß sie danach unter einem spitzen Winkel auf die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge treffen, wodurch der umgelenkte Gasstrom eine Komponente hat, die parallel zu dem Strang oder den Strängen, aber der Bewegungsrichtung des Stranges oder der Stränge entgegen gerichtet ist;

(d) die in der Stufe (c) aufwärts gelenkten Gasströme wieder abwärts umlenkt, nachdem sie auf die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge aufgetroffen sind, wobei die Umlenkung abwärts durch die abwärts gerichteten erhitzen Gasströme mit hoher Geschwindigkeit der Stufe (b) bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in der Umlenkungsstufe (c) die Gasströme so umgelenkt werden, daß sie mit dem Strang oder den Strängen eine Winkel von 45º bilden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei zumindest ein Teil des aus dem Verfahren abgezogeneii Gasstromes zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Strang oder die Stränge zwischen ihren Enden unterstützt werden, während sie bewegt werden und sich in den lenkenden und umlenkenden Stufen (b), (c) und (d) befinden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Strang oder die Stränge dadurch unterstützt werden, daß zusätzliche Gasströme aufwärts gegen die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge gerichtet werden.

6. Apparat zum Trocknen mindestens eines beschichteten Stranges (14), enthaltend:

einen ersten Raum (42);

einen zweiten Raum (68):

Mittel (28, 30, 32, 40) zur Einführung von erhitztem Gas in den ersten Raum (42) und zur Entfernung des erhitzten Gases aus dem zweiten Raum (68);

Mittel zur Bewegung des Stranges oder der Stränge (14) zwischen den Räumen (42, 68) in einer allgemein horizontalen Richtung;

eine Mehrzahl von Düsen (48), die allgemein quer zu der Bewegungsrichtung des Stranges oder der Stränge (14) angeordnet sind, um erhitzte Gasströme von dem ersten Raum (42) aus abwärts zu richten, so daß sie auf die obere Oberfläche oder die oberen Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) treffen; und

eine Mehrzahl von Umlenkplatten (54), die zwischen den Räumen (42, 68) so angeordnet sind, daß der Strang oder die Stränge (14) zwischen den Umlenkplatten (54) und den Düsen (48) bewegt werden, wobei jede dieser Umlenkplatten (54) einer entsprechenden Düse (48) zugeordnet ist, um die erhitzten Gasströme aufwärts umzulenken, so daß sie danach auf die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) treffen, und wobei die Umlenkplatten (54) einen ersten Oberflächenabschnitt (60), der die erhitzten Gasströme aufnimmt, nachdem sie zuerst auf die obere Oberfläche oder die oberen Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) getroffen sind und den Strang (14) passiert haben oder zwischen den Strängen (14) hindurchgeströmt sind, einen zweiten, krummlinigen Oberflächenabschnitt (62), der die Gasströme umlenkt, und eine dritten Oberflächenabschnitt (64) aufweisen, der mit dem beschichteten Strang oder den beschichteten Strängen (14) einen spitzen Winkel bildet, um die Gasströme gegen die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) zu leiten; wobei die Umlenkplatten (54) mittels ihres zweiten, krummlinigen Oberflächenabschnitts (62) und ihres dritten Oberflächenabschnitts (64), der mit dem beschichteten Strang oder den beschichteten Strängen (14) einen spitzen Winkel bildet, die Gasströme so aufwärts umlenken, daß sie eine Komponente parallel zu dem Strang oder den Strängen (14) erhalten, die der Bewegungsrichtung des Stranges oder der Stränge (14) entgegengerichtet ist, und die Gasströme, nachdem sie auf die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) aufgetroffen sind, abwärts umgelenkt werden, wenn sie von einem erhitzten Gasstrom getroffen werden, der aus einer Düse (48) austritt und abwärts gerichtet ist.

7. Apparat nach Anspruch 6, wobei der dritte Oberflächenabschnitt mit dem Strang oder den Strängen (14) einen Winkel von 45º bildet.

8. Apparat nach einem der Ansprüche 6 oder 7, weiterhin Mittel (28) enthaltend, um zumindest einen Teil des Gasstromes, der aus dem unteren Raum (68) entfernt wird, in den oberen Raum (42) zurückzuführen.

9. Apparat nach einem der Ansprüche 6 bis 8, weiterhin Mittel (74) zur Unterstützung des Stranges oder der Stränge (14) innerhalb des unteren Raumes (68) enthaltend.

10. Apparat nach Anspruch 9, wobei die unterstützenden Mittel (74) Mittel (82) einschließen, um zusätzliche Gasströme aufwärts gegen die untere Oberfläche oder die unteren Oberflächen des Stranges oder der Stränge (14) zu richten, um den Strang oder die Stränge zu unterstützen.