DE1271889B

DE1271889B - Device for the continuous treatment of endless strands of fibers or threads with a pressure chamber

Info

Publication number: DE1271889B
Application number: DEP1271A
Authority: DE
Inventors: Robert Cheves Jackson; James Pete Richeson
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1958-04-14
Filing date: 1959-04-13
Publication date: 1968-07-04
Also published as: NL238052A

Description

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.Device for the continuous treatment of endless fiber or Thread strands finite a pressure chamber The invention relates to a device for continuous treatment of an endless fiber or thread strand with a pressure chamber, a device for supplying and removing a treatment agent and devices for continuous feed and discharge of the strand. In particular, the invention relates a device for the heat treatment (tempering) of endless synthetic tows Material, e.g. B. acrylonitrile polymers od. Like. By means of a pressurized Medium, such as water vapor.

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.In the textile industry, synthetic threads or fibers are made from acrylonitrile polymers Od. Like. Manufactured on a large scale. Following the spinning process, the Threads mostly hidden in strand form in order to orientate the macromolecules and the Threads have the desired physical properties, e.g. B. tensile strength. Such threads, when they are processed into yarns and these in turn into fabrics, however, fibrils tend to split off, especially if they are one Be subjected to friction. This cleavage of the fibrils has the consequence that the one Parts of thread or fabric subjected to friction are lighter in color than the rest Parts appear, giving the impression of wear and tear. It is believed, that this cleavage of fibrils affects the internal tension of the molecular structure of the threads, which is caused during the stretching process and reduced or substantially reduced by relaxation in heat or tempering treatment can be eliminated. When heated the filaments will be in this relaxed state the macromolecules reoriented, which is associated with a shrinkage of the threads is. This tempering treatment is carried out with a medium of high temperature, which the Can wet threads. For example, that is in the de-energized state Cord exposed to highly heated wet steam under pressure.

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.It is a device for drying paper or fabric webs or the like. Known in which tightly closing in the walls of the drying chamber inserted rollers, between which the dry material is fed into and out of the chamber is arranged. This device is used for the treatment of thread cables not suitable as the rollers would squeeze the threads too much. Also will no provision has been made here to ensure that the material introduced is relaxed Condition is present in the treatment chamber.

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.Furthermore, a method and an apparatus for drying continuous Threads known, which via a traversing device on a running conveyor belt can be placed in loose loops and thus tension-free by means of a stream of warm air to be dried.

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.In another known device for performing the tempering or relaxation treatment is the cable in a discontinuous manner treated, with large amounts of cable material in autoclaves or other pressure vessels be introduced, in which the material is in the relaxed state for a long time Time is exposed to water vapor. Such a discontinuous way of working is however, uneconomical in terms of time and effort.

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.Since a thread cable is available in consecutive lengths anyway, it is a continuous operation technically advantageous. However, it is continuous Treatment for the high speed at which the cables are moved must have been viewed as problematic so far. Another problem arises when the cable is to be moved through a high pressure zone that is only sealed in one Space can be obtained. However, this space must have feed and discharge devices have which sealingly the thread tow continuously through the high pressure zone conduct. The object of the invention is therefore to create a device for the continuous treatment of thread cables, in particular for annealing, whereby the treatment is carried out with a pressurized medium and what a sealed, water vapor of relatively high temperature and pressure containing chamber.

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.The device according to the invention is characterized in that the Feed and discharge device two pairs rotating in opposite directions and continuously Surface contact of their adjacent sections of stationary endless conveyor belts includes, each of which a pulley is outside and the other Unfenkrolle are located within the pressure chamber, these rollers being selectively driven or are arranged freely rotatable and one of the conveyor belts is in the pressure chamber extends horizontally to below the feed device and each of the conveyor belts when it passes through the respective wall of the pressure chamber with an elastic, is provided on the inner wall of the chamber arranged sealing device and further the speed of the drive of the pulleys of the take-off device Can be controlled according to the feed rate. The device is in the Simple design and practically prevents any release of steam into the environment. The tempering process is effective for a long time without the risk of Failure is carried out automatically, and also a pollution or a Deterioration in the physical properties of the cable during treatment avoided.

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.For the thermal relaxation and tempering treatment of the cable, under Pressurized steam of high temperature is supplied to the chamber. By the a pair of conveyor belts takes the thread material continuously into the chamber moved in by the second conveyor belt reaching under the feed device recorded and in a de-energized state for a predetermined period of time held.

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.The device according to the invention is shown in the drawing. It shows F i g. 1 a schematic representation of the device for the continuous treatment of endless thread material, FIG. 2 shows a section along line 2-2 of FIG. 1, Fig. 3 shows a section along line 3-3 of FIG. 1. The cable 11, which consists of a large number of continuous threads made of acrylonitrile polymers, is introduced into the pressure chamber 12, which can be of any shape. The interior 13 of the chamber 12 is filled with the treatment medium, such as water vapor. In order to introduce the cable 11 into the chamber 12, a feed device 14 is arranged in the upper wall 16 of the chamber 12. The feed device 14 has a pair of endless belts or belts 17 and 18 rotating in opposite directions, each of which is arranged on a pair of deflection rollers 19 and 21. Each deflection roller 19 or 21 can be driven by appropriate means (not shown), or, if necessary, only one of the rollers can be driven while the other roller is freely rotatable. The deflection rollers 19 are outside the chamber 12, while the rollers 21 are arranged inside the chamber 12. The straps 17 and 18 pass through spaced apart openings 22 in the wall 16.

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.An escape of steam or a loss of pressure from the interior of the chamber To prevent 13 through the wall openings 22 through, sealing members 23 are in the form arranged by elastic bushings on each wall opening 22.

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.In the chamber interior 13 extends the endless belt 24, which runs around the rollers 26, 27 and 28 until below the feed device 14. On this Way a moving horizontal surface 29 is created on which the cable coming from above hangs up.

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.The deflection rollers 26 and the guide roller 27 are arranged in the interior 13 of the chamber 12 , while the deflection roller 28 is located outside the chamber 12 . The endless belt 24 running around these rollers accordingly moves through openings 31 in the side wall 32 of the chamber 12. The belt 24 is part of the discharge device 30, to which the belt 33 with its deflection rollers 34 and 36 also belongs. The upper belt 33 is significantly shorter than the belt 24. The deflection rollers 34 and 36 can optionally both be driven analogously to the feed device 14 or one of them can be freely rotatably mounted. As can be seen, the roller 34 is arranged to cooperate with the roller 27 and the roller 36 with the roller 28 so that the cable 11 lies between the surface contacting portions of the belts 24 and 33 for removal from the chamber 12 comes.

Auch die Wandöffnungen 31 sind innen an der Wand 32 mit Dichtungsgliedern 37 versehen.The wall openings 31 are also inside the wall 32 with sealing members 37 provided.

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.As already explained above, water vapor is fed into the interior 13 of the chamber 12 in order to bring the cable 11 to a tempering temperature between approximately 135 and 155.degree. The water vapor pressure is between 2.4 and 3.5 kg / cm2.

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.In order to introduce the water vapor under pressure into the interior 13 of the chamber 12, is in the upper chamber wall 16 an inlet port 38, preferably with a check valve intended.

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.So that the heat relaxation or annealing treatment of the cable with a minimum of whirling motion can be performed, as is generally the case from the introduction of high pressure water vapor into chamber 12 would result, as shown in FIG. 1, a sieve 39 is shown on the inside of the inclined part of the wall 16 in the vicinity of the connecting piece 38. Condensed Water vapor in the chamber interior 13 can by means of an outlet connection 43 (F i G. 1) can be removed.

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.In operation of the device according to the invention, the cable 11 is through through the top wall 16 by means of the belts 17, 18 continuously into the interior of the chamber 13 guided so that it is due to gravity on the moving upper surface 29 of the Belt 24 falls. Since the belt 24 moves more slowly than the belts 17 and 18, the cable 11 lies on the moving surface 29 (Fig. 3), so that the cable in a substantially relaxed state for a period of time is held.

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.When the cable is tempered, the thread shrinks, so that the speed of the rollers which drive the belts 24 and 33, some is less than the speed of the rollers which the belts of the feeder 14 driv. For example, an acrylic thread cable which is attached to the interior 13 of the Chamber 12 at a speed of 45 m / min. is supplied, in tempered, d. H. freed from internal tensions from the chamber at a speed of about 32 m / min. pulled out.

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.For example, the speed of the rollers can be controlled indirectly by the cable itself via photoelectric cells 41, 42 which are arranged within the chamber 12 so that the length of cable between the rollers 21 and the surface 29 of the belt 24 is controlled. If the cable is fed in at too low or too high a speed, it comes into the light beam area of the cells 41 or 42, which then cause the speed of the cable feed device 14 or the device 30 leading out the cable to be changed. In one embodiment, the cell acts 41 when the light beam is interrupted its light source, as to the speed of the belt 17 to reduce 18 and the cell 42 to the effect that, if their is interrupted light beam, the speed of the belts 17, 18 increases will.

Claims

Claim: Device for the continuous treatment of an endless fiber or thread strand with a pressure chamber, a device for supplying and removing a treatment agent and devices for continuously supplying and removing the strand, characterized in that the supply and removal device (14, 30) two pairs of endless conveyor belts (17, 18 and 24, 33) rotating in opposite directions and in continuous surface contact of their adjacent sections, of which one deflection roller (19, 36 and 28) is located outside and the other deflection roller (21, 34 and 26) are located within the pressure chambers (13), the rollers (21) being optionally driven or freely rotatable and one of the conveyor belts (24) extending horizontally in the pressure chamber to below the feed device and each of the conveyor belts as it passes through the respective wall (16, 32) of the pressure chamber (13) with an elastic, on the inner wall of the chamber (1 3) arranged sealing device (23, 31) is provided and furthermore the speed of the drive of the deflection rollers of the take-off device can be controlled in accordance with the feed speed. Considered publications: German Patent Nos. 1 147 754, 247 772, 874 827; French Patent Nos. 924 369, 1154 202; U.S. Patent Nos. 2,228,260, 2,228,272, 2697023.