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Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von endlosen Faser- oder
Fadensträngen finit einer Druckkammer Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
kontinuierlichen Behandlung eines endlosen Faser- oder Fadenstrangs mit einer Druckkammer,
einer Einrichtung zum Zu- und Abführen eines Behandlungsmittels und Einrichtungen
zum kontinuierlichen Zu- und Abführen des Stranges. Insbesondere betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung (Tempern) von endlosen Fadenkabeln aus synthetischem
Material, z. B. Acrylnitrilpolymerisaten od. dgl. mittels eines unter Druck stehenden
Mediums, wie Wasserdampf.
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In der Textilindustrie werden synthetische Fäden oder Fasern aus Acrylnitrilpolymerisaten
od. dgl. in großem Umfang hergestellt. Im Anschluß an den Spinnvorgang werden die
Fäden meist in Strangform versteckt, um die Makromoleküle zu orientieren und den
Fäden die erwünschten physikalischen Eigenschaften, z. B. Zugfestigkeit, zu verleihen.
Solche Fäden, wenn sie zu Garnen und diese ihrerseits zu Geweben verarbeitet werden,
neigen jedoch zu einer Abspaltung von Fibrillen, insbesondere dann, wenn sie einer
Reibung unterworfen werden. Diese Fibrillenabspaltung hat zur Folge, daß die einer
Reibung unterworfenen Faden- oder Gewebeteile in der Farbe heller als die übrigen
Teile erscheinen, wodurch der Eindruck einer Abnutzung entsteht. Es wird angenommen,
daß diese Fibrillenabspaltung auf den inneren Spannungszustand der Molekularstruktur
der Fäden zurückzuführen ist, der während des Streckvorganges hervorgerufen wird
und durch Entspannung in Wärme oder Temperbehandlung verringert oder im wesentlichen
beseitigt werden kann. Beim Erhitzen der Fäden in diesem entspannten Zustand werden
die Makromoleküle nachorientiert, was mit einer Schrumpfung der Fäden verbunden
ist. Diese Temperbehandlung erfolgt mit einem Medium von hoher Temperatur, das die
Fäden benetzen kann. Beispielsweise wird das im spannungsfreien Zustand befindliche
Fadenkabel hoch erhitztem Naßdampf unter Druck ausgesetzt.
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Es ist eine Vorrichtung zum Trocknen von Papier oder Gewebebahnen
od. dgl. bekannt, bei welcher in den Wandungen der Trockenkammer dichtschließend
eingesetzte Walzen, zwischen welchen das Trockengut in die Kammer ein- bzw. herausgeführt
wird, angeordnet sind. Für die Behandlung von Fadenkabeln ist diese Vorrichtung
nicht geeignet, da die Walzen die Fäden zu stark quetschen würden. Außerdem wird
hier keine Vorsorge dafür getroffen, daß das eingebrachte Material im entspannten
Zustand in der Behandlungskammer vorliegt.
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Ferner ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von fortlaufenden
Fäden bekannt, die über eine Changiervorrichtung auf ein laufendes Transportband
in losen Schlingen abgelegt werden und somit spannungsfrei mittels eines Warmluftstromes
getrocknet werden.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Durchführung der Temper-
oder Entspannungsbehandlung wird das Kabel in einer diskontinuierlichen Arbeitsweise
behandelt, wobei große Mengen Kabelmaterial in Autoklaven oder andere Druckkessel
eingebracht werden, in denen das Material im entspannten Zustand während längerer
Zeit Wasserdampf ausgesetzt wird. Eine solche diskontinuierliche Arbeitsweise ist
jedoch hinsichtlich des Zeit- und Arbeitsaufwandes unwirtschaftlich.
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Da ein Fadenkabel ohnehin in fortlaufenden Längen anfällt, ist eine
kontinuierliche Arbeitsweise technisch vorteilhaft. Jedoch ist eine kontinuierliche
Behandlung wegen der hohen Geschwindigkeit, mit der das Kabel fortbewegt werden
muß, bisher als problematisch angesehen worden. Ein weiteres Problem tritt auf,
wenn das Kabel durch eine Hochdruckzone bewegt werden soll, die nur in einem abgedichteten
Raum erhalten werden kann. Dieser Raum muß jedoch Zuführ- und Abführeinrichtungen
aufweisen, die abdichtend das Fadenkabel kontinuierlich durch die Hochdruckzone
leiten.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung
zur kontinuierlichen Behandlung von Fadenkabeln, insbesondere zum Tempern, wobei
die Behandlung mit einem unter Druck stehenden Medium ausgeführt wird und welche
eine abgedichtete, Wasserdampf von verhältnismäßig hoher Temperatur und hohem Druck
enthaltende Kammer umfaßt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die
Zufuhr- und Abführeinrichtung zwei Paare sich gegenläufig umlaufende und in kontinuierlicher
Oberflächenberührung ihrer benachbarten Abschnitte stehender endloser Transportbänder
umfaßt, von denen -jeweils eine Umlenkrolle sich außerhalb und die andere Unfenkrolle
sich innerhalb der Druckkammer befinden, wobei diese Rollen wahlweise angetrieben
oder frei drehbar angeordnet sind und eines der Transportbänder sich in der Druckkammer
horizontal bis unter die Zuführvorrichtung erstreckt und jedes_ der Transportbänder
bei seinem Durchtritt durch ie jeweilige Wand der Druckkammer mit einer elastischen,
an der Innenwand der Kammer angeordneten Dichtungsvorrichtung versehen ist und ferner
der Antrieb der Umlenkrollen der Abzugsvorrichtung in ihrer Geschwindigkeit nach
Maßgabe der Zuführungsgeschwindigkeit steuerbar ist. Die Vorrichtung ist in der
Ausführung einfach und verhindert praktisch jedwede Abgabe von Dampf in die Umgebung.
Der Tempervorgang wird in wirksamer Weise während längerer Zeit ohne Gefahr des
Versagens selbsttätig durchgeführt, und außerdem wird eine Verschmutzung oder eine
Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des Kabels während der Behandlung
vermieden.
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Für die Wärmeentspannungs- und Temperbehandlung des Kabels wird unter
Druck stehender Wasserdampf von hoher Temperatur der Kammer zugeführt. Durch das
eine Paar von Transportbändern wird das Fadenmaterial kontinuierlich in die Kammer
hineinbewegt, von dem bis unter die Zuführeinrichtung reichenden zweiten Transportband
aufgenommen und während einer vorbestimmten Zeitdauer in einem spannungsfreien Zustand
gehalten.
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In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 in schematische Darstellung die Vorrichtung zur kontinuierlichen
Behandlung von endlosem Fadenmaterial, F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der
F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1. Das Kabel
11, das aus einer Vielzahl von Endlosfäden aus Acrylnitrilpolymerisaten besteht,
wird in die Druckkammer 12, welche von beliebiger Form sein kann, eingeführt. Der
Innenraum 13 der Kammer 12 ist mit dem Behandlungsmedium, wie Wasserdampf, gefüllt.
Um das Kabel 11 in die Kammer 12 einzuführen, ist eine Zuführvorrichtung 14 in der
oberen Wand 16 der Kammer 12 angeordnet. Die Zuführvorrichtung 14 weist ein Paar
gegenläufig umlaufender endloser Bänder oder Riemen 17 und 18 auf, die jeweils auf
einem Paar Umlenkrollen 19 und 21 angeordnet sind. Jede Umlenkrolle 19 oder 21 kann
durch entsprechende Mittel (nicht dargestellt) angetrieben werden, oder gegebenenfalls
kann nur eine der Rollen angetrieben werden, während die andere Walze frei drehbar
gelagert ist. Die Umlenkrollen 19 sind außerhalb der Kammer 12, während die Rollen
21 innerhalb der Kammer 12 angeordnet sind. Die Riemen 17 und 18 gehen durch in
Abstand voneinander angeordnete Öffnungen 22 der Wand 16 hindurch.
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Um ein Entweichen von Dampf oder einen Druckverlust aus dem Kammerinneren
13 durch die Wandöffnungen 22 hindurch zu verhindern, sind Dichtglieder 23 in Form
von elastischen Buchsen an jeder Wandöffnung 22 angeordnet.
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Im Kammerinneren 13 erstreckt sich der endlose Riemen 24, welcher
um die Rollen 26, 27 und 28 läuft, bis unterhalb der Zuführvorrichtung 14. Auf diese
Weise wird eine sich bewegende waagerechte Fläche 29 geschaffen, auf welche sich
das von oben kommende Kabel auflegt.
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Die Umlenkrollen 26 und die Führungsrolle 27 sind im Inneren
13 der Kammer 12 angeordnet, während die Umlenkrolle 28 sich außerhalb
der Kammer 12 befindet. Der um diese Rollen laufende endlose Riemen 24 bewegt
sich demnach durch Öffnungen 31 in der Seitenwand 32 der Kammer 12. Der Riemen 24
ist Teil der Abführvorrichtung 30, zu welcher auch der Riemen 33 mit seinen Umlenkrollen
34 und 36 gehört. Der obere Riemen 33 ist wesentlich kürzer als der Riemen 24. Die
Umlenkrollen 34 und 36 können wahlweise analog der Zuführvorrichtung 14 beide angetrieben
oder eine davon frei drehbar gelagert sein. Wie ersichtlich, ist die Walze 34 so
angeordnet, daß sie mit der Walze 27 und die Walze 36 mit der Walze 28 zusammenarbeitet,
so daß das Kabel 11 zum Abtransport aus der Kammer 12 zwischen die in Oberflächenberührung
stehenden Abschnitte der Riemen 24 und 33 zu liegen kommt.
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Auch die Wandöffnungen 31 sind innen an der Wand 32 mit Dichtungsgliedern
37 versehen.
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Wie oben bereits erläutert, wird in das Innere 13 der Kammer 12 Wasserdampf
zugeführt, um das Kabel 11 auf eine Tempertemperatur zwischen etwa 135 und
155° C zu bringen. Der Wasserdampfdruck beträgt zwischen 2,4 und 3,5 kg/cm2.
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Um den Wasserdampf unter Druck in das Innere 13 der Kammer 12 einzuführen,
ist in der oberen Kammerwand 16 ein Einlaßstutzen 38 vorzugsweise mit einem Rückschlagventil
vorgesehen.
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Damit die Wärmeentspannungs- oder Temperbehandlung des Kabels mit
einem Minimum an Wirbelbewegung durchgeführt werden kann, wie sie sich allgemein
aus der Einführung von unter hohem Druck stehendem Wasserdampf in die Kammer 12
ergeben würde, kann, wie in F i g. 1 dargestellt, ein Sieb 39 an der Innenseite
des schrägen Teiles der Wand 16 in der Nähe des Stutzens 38 angeordnet sein. Kondensierter
Wasserdampf in dem Kammerinneren 13 kann vermittels eines Auslaßstutzens 43 (F i
g. 1) entfernt werden.
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Im Betrieb der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird das Kabel 11 durch
die Oberwand 16 hindurch vermittels der Riemen 17, 18 kontinuierlich in das Kammerinnere
13 geführt, so daß es durch Schwerkraft auf die sich bewegende obere Fläche 29 des
Riemens 24 fällt. Da sich der Riemen 24 langsamer bewegt als die Riemen 17 und 18,
legt sich das Kabel 11 auf die sich bewegende Fläche 29 (F i g. 3), so daß das Kabel
während einer bestimmten Zeitspanne in einem im wesentlichen entspannten Zustand
gehalten wird.
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Bei der Temperbehandlung des Kabels tritt eine Fadenschrumpfung auf,
so daß die Geschwindigkeit der Rollen, welche die Riemen 24 und 33 antreiben,
etwas
kleiner ist als die Geschwindigkeit der Rollen, welche die Riemen der Zuführeinrichtung
14 antreibeh. Beispielsweise wird ein Acrylfadenkabel, welches dem Inneren 13 der
Kammer 12 mit einer Geschwindigkeit von 45m/Min. zugeführt wird, in getempertem,
d. h. von inneren Spannungen befreitem Zustand aus der Kammer mit einer Geschwindigkeit
von etwa 32 m/Min. herausgezogen.
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Beispielsweise kann die Geschwindigkeit der Rollen indirekt vom Kabel
selbst über photoelektrische Zellen 41, 42 geregelt werden, die innerhalb der Kammer
12 so angeordnet sind, daß das Kabelstück zwischen den Walzen 21 und der Oberfläche
29 des Riemens 24 kontrolliert wird. Wenn das Kabel mit zu geringer oder mit zu
hoher Geschwindigkeit zugeführt wird, so kommt es in den Lichtstrahlenbereich der
Zellen 41 oder 42, die daraufhin veranlassen, die Geschwindigkeit der Kabelvorschubeinrichtung
14 oder der das Kabel herausführenden Einrichtung 30 zu verändern. Bei einer Ausführungsform
wirkt die Zelle 41, wenn das Lichtbündel ihrer Lichtquelle unterbrochen wird, dahingehend,
die Geschwindigkeit der Riemen 17, 18 zu reduzieren, und die Zelle 42 dahingehend,
daß, wenn ihr Lichtbündel unterbrochen wird, die Geschwindigkeit der Riemen
17,
18 erhöht wird.