DE3538871A1 - Verfahren zur behandlung eines endlosen faserkabels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines endlosen Faserkabels in einer Apparatur, in die es einge­ führt, in der es gekräuselt und mit einem Gas behandelt und aus der es ausgeführt wird.

Verschiedene Arten von endlosen Faserkabeln müssen Trocknungs-, Relaxier- oder Thermofixierschritten unter­ zogen werden, insbesondere nach dem Waschen, Strecken oder Avivieren, um einen gewünschten Feuchtegehalt und bestimm­ te Werte für Eigenschaften wie Dehnung, Festigkeit oder Anfärbbarkeit zu erhalten. Außerdem werden solche Faser­ kabel üblicherweise gekräuselt, um ein Auseinanderfallen des Faserkabels in einzelne Fäden zu vermeiden und als Schnittfasser genügend Haftung für den nachfolgenden Spinnprozeß zu besitzen. Die Trocknungs-, Relaxier- und Thermofixierschritte werden üblicherweise durch Behandlung des Faserkabels mit einem Gas, insbesondere mit Dampf oder erhitzter Luft durchgeführt. Für diese Dämpf- und Trocknungsvorgänge sind bestimmte Verweilzeiten ein­ zuhalten.

Bei herkömmlichen Nachbehandlungsverfahren mit niedrigen Produktgeschwindigkeiten bis zu 150 m/min und großen Bandgewichten von beispielsweise 100 ktex erreicht man die erforderlichen Verweilzeiten mit Hilfe von Siebtrommel­ trocknern, die eine Reihe von Siebtrommeln enthalten, beispielsweise 20 bis 30 Trommeln mit einem Durchmesser von 140 cm. Die Trocknung wird mit erhitzter Luft durchge­ führt, wobei Luftgeschwindigkeiten von 3 bis 5 m/sek. angewendet werden müssen, um ausreichende Trocknungen zu erzielen. Der dafür notwendige Energiebedarf ist erheb­ lich. Da beim Dämpfen und Trocknen auch stets noch rest­ liches Lösungsmittel oder restliches Monomer aus dem Faserkabel ausgetrieben wird, ist es erforderlich, die Trocknungsapparate gegen die Umwelt zu kapseln, was aber im Falle eines Siebtrommeltrockners nur unvollkommen gelingt. Die Kräuselung wird üblicherweise im Anschluß an die Trocknung durchgeführt.

Bei kontinuierlichen Nachbehandlungsverfahren, die sich z.B. an Trockenspinnprozesse mit Abzugsgeschwindigkeiten von 50 bis 400 m/min anschließen, ergeben sich, bedingt durch das Verstrecken, Geschwindigkeiten von beispiels­ weise 100 bis 2000 m/min. Bei diesen Geschwindigkeiten und gestreckter Produktführung, wie sie auf Siebtrommel­ trocknern erforderlich ist, können die erforderlichen Verweilzeiten zur Trocknung auf realistischen Apparate­ größen nicht verwirklicht werden. Hierfür sind sogenannte Siebbandtrockner bekannt, auf denen das Produkt mäander­ förmig und spannungsarm abgelegt und so durch die Behand­ lungszonen transportiert wird. Die spannungsarme, meist spannungslose Ablage auf dem Siebband hat den Nachteil, daß zuerst abgelegte Produktlagen des gefalteten Kabels nach unten zu liegen kommen und immer von später abge­ legten Produktlagen bedeckt werden, so daß beim Abziehen des Kabels vom Siebband ein großer Teil des Kabels unter dem übrigen Kabel weggezogen werden muß. Dadurch kann es zu Wirrlagen, Verfilzungen und damit zu Störungen des Verfahrensablaufes kommen. Um diesen Nachteil zu beheben, muß das Kabel vor Einführung in den Dämpf- oder Trock­ nungsapparat auf sogenannten Wendetrommeln abgelegt werden, die gewährleisten, daß bei der Ablage auf das Siebband die zuerst abgelegten Produktlagen nach oben zu liegen kommen und einwandfrei abgezogen werden können.

Nachteilig bei dieser komplizierten Technik ist, daß der Apparat an der Produkteintrittsseite nur schwer abzudich­ ten ist, so daß große Luftmengen unnötigerweise in den Apparat eingeschleust und mit aufgeheizt werden oder schädliche Emissionen an den Undichtigkeiten austreten. Ferner tritt durch die Wendetrommel ein Abkühlen des Kabels und damit ein Energieverlust ein.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit Geschwindigkeiten von 100 bis 2000 m/min ankommende Faserkabel mit Bandge­ wichten von 5 bis 500 ktex energie- und emissionsarm zu kräuseln und zu dämpfen bzw. relaxieren oder zu trocknen und fixieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kabel über eine gasdynamisch betriebene, in die Stirnwand einer Apparatur zur Behandlung des Kabels mit einem Gas montierte Kräuselvorrichtung gekräuselt und so schleusen­ artig in diese Apparatur eingeführt, über eine Rutsche mit S-förmigem Profil als Kräuselkuchen auf eine gasdurchläs­ sige, horizontal transportierenden Unterlage abgetäfelt, dort mit dem Gas behandelt und schließlich aus der Appara­ tur ausgeführt wird.

Die Blasdüse kann mit Dampf oder entsprechend temperierter Luft betrieben werden. Die Stirnwand, in die sie montiert ist, kann gleichzeitig die Abschlußwand einer vorhergehen­ den Vorrichtung, in der beispielsweise gewaschen, ge­ streckt oder aviviert wird, sein.

Die Apparatur zur Gasbehandlung kann in mehrere Behand­ lungszonen unterteilt sein. ln den einzelnen Behandlungs­ zonen wird das Behandlungsmedium Dampf oder Luft jeweils von einem Ventilator über einen Wärmetauscher und das Produkt im Kreis umgewälzt. Im Falle von Kühlzonen wird auf Wärmetauscher verzichtet und Frischluft zum Kühlen herangezogen. Wird die Apparatur als Trockner benutzt, so wird den internen Kreisläufen im Gegenstrom zum Produkt ein Frischluftstrom überlagert. Dieser Frischluftstrom kühlt in den Kühlzonen das Produkt und erwärmt sich gleichzeitig. Im Parkour durch den Trockner lädt er sich mit der dem Produkt entnommenen Feuchtigkeit auf und wird in der ersten Trocknerzone mit Hilfe eines Ventilators abgezogen. Wird die Apparatur als Dämpfer betrieben, so wird auch die Kräuseldüse sinnvollerweise mit Dampf betrieben. Der Kräuseldampf kann dann gleichzeitig zum Dämpfen herangezogen werden, muß dann aber im Gleichstrom zum Produkt geführt werden. Als Abschluß wird auch hier gekühlt. Die Apparatur kann auch zur kombinierten Dämpf­ und Trockenbehandlung herangezogen werden, wobei zwischen Dämpf- und Trockenzonen zweckmäßigerweise eine Zwischen­ zone eingeschaltet ist. Am Ende der Apparatur befindet sich eine Öffnung, durch die das Kabel aus der Apparatur geführt und gegebenenfalls einer weiteren Vorrichtung, beispielsweise einer Schneide- oder einer Abtäfelvor­ richtung zugeführt wird.

Die horizontal transportierende Unterlage kann ein Sieb­ band sein, das mindestens bis zur Abzugszone komplett in das Apparaturgehäuse einbezogen ist.

Die horizontal transportierende Unterlage kann auch ein Schwingförderer sein, an den die Rutsche mit S-förmigem Profil direkt angebracht sein kann. Die Rutsche schwinqt dann mit dem Schwingförderer mit. Überraschend ist, daß der spannungslos auf den Schwingförderer aufgebrachte Kräuselkuchen, ohne daß Wirrlagen des Kabels produziert werden, gefördert wird, wenn man bestimmte Frequenz- bzw. Schwingweitenbereiche einhält, nämlich Schwingweiten von 1 bis 8 mm und Frequenzen von 10 bis 20 Hz. Ein wesent­ licher Vorteil in der Benutzung des Schwingförderers liegt darin, daß eine besonders gute Abdichtung der Apparatur erreicht wird und keine rotierenden Teile vorliegen, an denen sich Kabelaufläufer bilden könnten. Aber auch mit einem Siebband läßt sich eine solche Dichtheit des Appa­ rates erzielen, daß die Gasbehandlung mit leichtem Unter­ druck durchgeführt werden kann, ohne durch zu große Leck­ luftmengen unwirtschaftlich zu werden. Das hat zur Folge. daß das behandelte und gekräuselte Band am Ende der Apparatur durch eine einfache Öffnung entnommen werden kann. Zudem wird durch die geringen Leckluftmengen die Wirksamkeit und Reinheit der Behandlungsgase verbessert und eine schonende gleichmäßige Produktbehandlung ge­ währleistet. Durch den Kräuselvorgang wird das gestreckte Faserband in eine gestauchte, im Querschnitt runde, ovale oder viereckige Kuchenform überführt. Der Stauchungs­ faktor, als Verhältnis der Faserbandgeschwindigkeit zur Kuchengeschwindigkeit definiert, liegt im Bereich von 2 bis 25. Zusätzlich zu diesem Stauchungsfaktor wird noch ein Abtäfelungsfaktor definiert als Verhältnis der Kuchengeschwindigkeit zur Fördergeschwindigkeit der transportierenden Unterlage. Dieser beträgt 1 bis 100. Durch die enorme Verlangsamung der Fasergeschwindigkeit lassen sich Fördergeschwindigkeiten von 0,5 bis 5 m/min realisieren und damit relativ kleine Apparaturen mit hohen Verweilzeiten von beispielsweise 2 bis 15 min. Durch die Stauchung und Abtäfelung gelingt es, Belegungsdichten von 1,5 bis 20 kg/m zu verwirklichen. Dadurch werden schonen­ de und sehr gleichmäßige Behandlungen mit niedrigen Gas­ geschwindigkeiten von 0,3 bis 3 m/sek ermöglicht.

Ein sauberes Abtäfeln des Kräuselbandkuchens auf die hori­ zontal transportierende Unterlage wird insbesondere dann erreicht, wenn die S-förmig profilierte Rutsche eine Neigung zur Horizontalen von 30 bis 70°, vorwiegend von 45 bis 60° und einen Übergangsradius am oberen und unteren Ende von 50 bis 200 mm, vorzugsweise 75 bis 150 mm, auf­ weist.

Mehrere Bändern größeren Bandgewichtes, z.B. 100 ktex werden parallel über eine geradlinig quer über die Arbeitsbreite ausgestaltete Rutsche abgetäfelt, während ein einzelnes Band von z.B. 20 ktex über eine bogenförmige Rutsche changierend mäanderförmig abgetäfelt wird.

Das gasförmige Medium, vorzugsweise Dampf oder Heißluft, kann die gasdurchlässige, horizontal transportierende Unterlage und den Kräuselbandkuchen von unten nach oben oder von oben nach unten durchströmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich prinzipiell für alle endlosen Faserkabel, insbesondere aber für solche, die durch Verspinnen einer Spinnlösung erzeugt wurden. Ganz besonders effektiv ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Behandlung von Acrylfaserkabeln, vorzugsweise nach dem Trockenspinnverfahren erzeugt.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Vorrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Das Produkt 1 wird durch eine gasdynamische Kräuselvor­ richtung 2, die in der Stirnseite 3 des Isoliergehäuses 4 gasdicht montiert ist, in den Apparat eingeschleust. Über die erfindungsgemäße S-förmige Rutsche 5 wird der Kräuselbandkuchen auf ein in den Apparat integriertes Siebband 7 so abgetäfelt, daß er nach der Behandlung ordentlich abgezogen werden kann.

Frischluft wird durch die Produktaustrittsöffnung (nicht gezeigt) angesaugt und vom Ventilator 8 über den Wärme­ tauscher 9 auf das Produkt geblasen. Abluft wird über die Leitung 10 und den Ventilator 11 und eine einstellbare Klappe (nicht gezeigt) abgeführt.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen üblichen und bekannten Siebbandtrockner. Das Produkt 1 wird mit Hilfe der in einer vertikalen Ebene quer zur Produkt­ fließrichtung beweglichen Changiervorrichtung 12 auf die Wendetrommel 13 abgetäfelt. Durch einen an der Wende­ trommel angelegten Unterdruck liegt das Produkt an dieser an. Durch teilweise Abschirmung 14 der Trommelinnenseite geht im Übergabebereich das Produkt von der Trommel auf das Siebband 15 über. Dieses transportiert das Produkt durch die Öffnung 16 in die Kammern 17 des isolierten Gehäuses 18. Um keine Wirrlagen entstehen zu lassen, muß die Öffnung 16 entsprechend groß sein. Innerhalb der Kammern 17 wird durch die einstellbaren Klappen 19 seit­ lich Frischluft angesaugt und vom Ventilator 20 über den Wärmetauscher 21 auf das Produkt geblasen. Aus jeder Kammer wird ein Teilstrom über die Leitung 22 vom ge­ meinsamen Abluftventilator 23 abgeführt.

Beispiel 1

Vier Polyacrylnitril-Faserbänder zu je 80 ktex, einem auf Feststoff bezogenen Feuchtegehalt von 45 Gew.-%, einer Breite von je 200 mm werden mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min und einer Temperatur von 100°C je einer mit 100 kg/h Dampf betriebenen rechteckigen Kräuseldüse zuge­ führt, gekräuselt und nebeneinander abgetäfelt. Durch den Stauchungsfaktor von 12,5 und eine auf 4 m/min eingestell­ te Fördergeschwindigkeit des Siebbandes ergibt sich ein Abtäfelungsfaktor von 2 und damit eine Belegung von 10 kg/m². Die mit S-förmigem Profil gefertigte Rutsche, über die der Kräuselkuchen von der Kräuseldüse auf das Siebband rutscht, liegt geradlinig quer zur Förderrichtung und hat einen Neigungswinkel von 60° und einen Radius im Übergangsbereich von 125 mm. In einer ersten Zone von 2 m Länge wird der Kräuseldampf mit 110°C und 1,5 m/sek von oben nach unten, auf das Produkt bezogen, umgewälzt. Dabei wird der Kochschrumpf von 25 auf 2% gesenkt. Des weiteren wird der Kräuselkuchen durch die Zwischenzone von 0,5 m in die 7 Trockenzonen zu je 2,5 m transportiert und hier mit Luft von 140°C und 1,5 m/sek beaufschlagt, in zwei nachfolgenden Kühlzonen zu je 2,5 m auf etwa 60°C abgekühlt und von einer Abzugszone von 2 m abgezogen und einer Verpackungseinheit zugeführt. Das Material ist vollkommen ausgeschrumpft und hat einen Feuchtegehalt von 2%.

Beispiel 2

Ein Faserband aus Polyacrylnitril von 10 ktex wird mit einer Geschwindigkeit von 1200 m/min, einer Temperatur von 100°C und einem auf Feststoff bezogenen Feuchtegehalt von 50% einer runden Kräuseldüse, die mit 120 kg/h Dampf betrieben wird, zugeführt. Der Kräuselkuchen wird einer mit 33° zur Horizontalen geneigten Changiervorrichtung in deren Drehpunkt übergeben, von dieser über eine mit S-förmigem Profil gestalteten bogenförmigen Rutsche mit 55′ Neigung und einem Radius von 100 mm im Übergangsbe­ reich auf einen Schwingförderer von 750 mm Arbeitsbreite abgetäfelt. Die Fördergeschwindigkeit beträgt 2 m/min und die Belegung 8 kg/m². In der ersten 2 m langen Zone wird der Kräuseldampf bei 105°C mit 1,2 m/sek von unten nach oben umgewälzt. Nach der Zwischenzone von 0,5 m folgen 8 Trocknungszonen zu je 2 m, in denen die Luft bei 135°C und mit fallender Geschwindigkeit von 1,2-0,7 m/sek von unten nach oben umgewälzt wird. Den zwei Kühlzonen folgt die Abzugszone, von der das Band einer Schneide zugeführt wird. Das Produkt ist ausgeschrumpft und hat eine Feuchte von 1,5%.

Claims (8)

1. Verfahren zur Behandlung eines endlosen Faserkabels in einer Apparatur, in die es eingeführt, in der es gekräuselt und mit einem Gas behandelt und aus der es ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel über eine gasdynamisch betriebene, in die Stirnwand einer Apparatur zur Behandlung des Kabels mit einem Gas montierte Kräuselvorrichtung gekräuselt und so schleusenartig in diese Apparatur eingeführt, über eine Rutsche mit S-förmigem Profil als Kräusel­ kuchen auf einer gasdurchlässigen, horizontal trans­ portierenden Unterlage abgetäfelt, dort mit dem Gas behandelt und schließlich aus der Apparatur ausge­ führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Dampf und/oder Luft behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige, horizontal transportierende Unterlage ein Siebband oder ein Schwingförderer ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingförderer mit Schwingweiten von 1 bis 8 mm und Frequenzen von 10 bis 20 Hz betrieben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauchungsfaktor 2 bis 25 und der Abtäfe­ lungsfaktor 1 bis 100 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbehandlung mit Gasgeschwindigkeiten von 0,3 bis 3 m/sek durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutsche mit S-förmigem Profil eine Neigung zur Horizontalen von 30 bis 70° und einen Übergangs­ radius am oberen und unteren Ende von 50 bis 200 mm aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel ein Acrylfaserkabel ist.