Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln eines Stapelfaserverbandes mit Flüssigkeit Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln eines Stapelfaserverban- des mit Flüssigkeit.
Es sind schon Vorrichtungen zum Behandeln von Stapelfasern mit Flüssigkeiten bekannt, die darauf be ruhen, entweder bereits das Kardenvlies zu besprühen oder das Stapelfaserband durch ein Flüssigkeitsbad durchzuleiten. Besprüht man aber ein Vlies, so ist die Benetzung sehr gering. Führt man das kompakte Stapel faserband durch ein Flüssigkeitsbad, so ergeben sich von aussen gegen innen abnehmende Benetzungsgrade, ganz abgesehen von den schwer zu verdrängenden Luft einschlüssen.
Im speziellen ist schon bekannt, das Kardenvlies rohrförmig zu formen und unmittelbar vor den üblichen Kalanderwalzen im Auslauf der Karde einem Trichter zuzuführen, in dessen Mündungszentrum ein axial ver laufendes Rohr endet, das Flüssigkeit in den rohrförmig angelegten Faserverband hineinleitet. Durch aneinander- gepresste, glatte Kalanderwalzen wird dann die Flüssig keit aus dem Faserverband verdrängt und gezwungen, in axialer Richtung, in bezug auf die Kalanderwalzen- achsen, zu entweichen und sich seitlich des Faserbandes anzusammeln, was insofern von Nachteil ist,
als die seit lichen Zonen des Faserverbandes die angesammelte Flüssigkeit wieder mitreissen, was unweigerlich zu In- homogenitäten in der Flüssigkeitsverteilung führt.
Die Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln mit Flüssigkeit gemäss der Erfindung umfasst eine Füh rungszone mit einer diese koaxial durchstossenden Flüs sigkeitszuleitung und eine darauffolgende umfänglich allseitig vollständig freie Flüssigkeitsaustrittszone sowie eine Zusammenfasszone und eine hydrodynamische Druckzone.
Die Zusammenführungszone wird vorzugs weise durch Kalanderwalzenscheiben und seitliche Ab deckungen gebildet, die auf der den Scheiben zugewand ten Seite je eine Ausnehmung besitzen, die an den durch die Scheiben gebildeten konvergierenden Raum an- schliessen und sich entsprechend diesem verjüngen. Diese Ausnehmung reicht vorteilhafterweise bis an die durch die Kalanderwalzenscheiben unter Mitwirkung der seit lichen Abdeckungen erzeugte Druckzone.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung lassen sich erhebliche Vorteile realisieren. Einmal lassen sich hohe Durchlaufgeschwindigkeiten von über 200 m/min errei chen. Die erzeugte hydrodynamische Druckzone erlaubt die Anwendung derart hoher spezifischer Flächenpres sungen, die bei trockener Behandlung unweigerlich zur Zermalmung der Fasern führen müssten.
Die Vorrichtung gestattet ein peinlich genaues Tren nen der überschüssigen Flüssigkeit vom Faververband durch den guten seitlichen Abschluss der Druckzone und damit eine absolut homogene Flüssigkeitsverteilung im Faserband. Auch werden sämtliche Lufteinschlüsse durch den umfänglich allseitig austretenden Flüssigkeits strom weggeschwemmt.
Die Vorrichtung kann sowohl zum Einbringen von Flüssigkeit in einen Stapelfaserverband als auch zum Auswaschen von bereits in Lösung im Faserverband vorhandenen Substanzen, wie z. B. nichtfixierten Farb stoffen, oder zum Ausschwemmen von kleinen, losen Partikeln, z. B. unerwünschten Kurzfasern, Unreinigkei- ten usw., dienen.
Die Erfindung sei anhand von illustrierten Beispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1, 2 schematisch die vorbereitende Umformung eines Vlieses bzw. einer Mehrzahl einzelner Faserbän der in eine Faserschicht von rohrförmigem Querschnitt, Fig. 3 eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Behan deln eines solchen Stapelfaserverbandes mit Flüssigkeit, Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IV von Fig. 3, Fig.5 ein konventionelles Kalanderwalzenpaar,
Fig. 6 einen Schnitt entlang Linie VI-VI von Fig. 3, Fig.7, 8 die Druckzone zwischen zwei zusammen arbeitenden Scheiben und die zugehörige Druckvertei lung, Fig. 9 eine Variante zur Ausführung gemäss Fig. 3. Ein zusammenhängendes Vlies 1 aus Stapelfasern wird in an sich bekannter Weise in eine rohrförmige Schicht 2 umgeformt (Fig. 1). Eine solche Schicht 2' kann auch durch kreisförmiges Aneinanderlegen von einer Anzahl einzelner Stapelfaserbänder 3 gebildet werden (Fig. 2).
Diese rohrförmige Schicht 2 bzw. 2' wird einer innen und aussen stützenden Führungszone A zugeführt, die aus einem Trichter 4, in dem koaxial eine den Trichter längs durchstossende Flüssigkeitszufuhrlei- tung 5 verläuft, besteht. Der Innendurchmesser des Trichters 4 und der Aussendurchmesser der Leitung 5 sind so gewählt, dass ein für den Durchtritt der rohr- förmigen Faserschicht genügender Durchgangskanal ver bleibt. Die Faserschicht wird so stark gewählt, dass dieser Kanal ausgefüllt wird, d.h. es erfolgt eine allseitig satte Führung der durchlaufenden Faserschicht.
Nach Verlassen der Führungszone A erfolgt das Einführen von Behandlungsflüssigkeit unter ca. 0,2 bis 0,4 atü Überdruck und Überschuss. Ein Rückfliessen durch den Trichter 4 ist durch die erwähnte satte, abdichtende Führung des durchlaufenden Materials durch Trichter 4 und Rohr 5 verunmöglicht. Das Rohr 5 reicht bevorzugt über die Führungszone A hinaus. Dann wird die Faser schicht in einer Freizone B umfänglich allseitig, d.h. so wohl innen als auch aussen freigegeben, was der unter Überdruck eingeführten Flüssigkeit gestattet, durch die Faserschicht hindurch im übrigen vollkommen unbe hindert radial nach aussen zu treten.
Die Wahl des Überdruckes hängt in erster Linie von der Kompakt heit der Faserschicht, von der Faserschichtdicke und der Flüssigkeitsüberschussmenge ab. Die Länge der Frei zone B ist wesentlich kleiner als die maximale Stapel länge des behandelten Fasermaterials und wird bevor zugt kleiner als die mittlere Stapellänge gewählt. In der Freizone B wird die Faserschicht regelrecht in die Flüs sigkeit eingebettet.
Nach Passieren der Freizone B ge langt die rohrförmige Faserschicht in eine durch einen sich auf den Durchmesser d verjüngenden Trichter 6 Qebildete Zusammenfasszone C, in der die rohrförmige Faserschicht in kompakte Bandform 7 (Fig. 4) übergeht. Die noch im Innern der rohrförmigen Faserschicht be findliche Flüssigkeit wird hier gegen den Materialfluss in die Freizone B zurückgedrängt, wo sie radial austritt.
Der grösste Durchmesser des gebildeten, kompakten, annähernd kreisförmigen Faserbandquerschnittes ent spricht beim Austritt aus der Zusammenfasszone C höchstens der Breite b der das Band abziehenden, schmalen, gegeneinandergepressten Scheiben 8, 9, d. h. d < b. Die an sich bekannte Belastungseinrichtung für die Scheibenwellen ist der Einfachheit halber nicht dar gestellt. Durch Führung der rohrförmigen Faserschicht in zwei benachbarten Zonen A und C bilden die Fasern gleichsam einen kompakten Filterschlauch, durch den in der Freizone B Flüssigkeit unter Überdruck allseitig und gleichmässig durchgepresst wird.
Das Faserband 7 wird nun in die aus den schmalen Scheiben 8, 9 und den seitlichen Abdeckplatten 10, 11 gebildete Druckzone D geführt, in der auf hydrodyna mische Weise ein sehr hoher Druck aufgebaut wird, so dass eine mittlere spezifische Pressung in der Grössen- ordnung von P = bis zu ca. 200 kg/cmz erreicht wird. Wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich, hängt diese spezifische Flächenpressung bei einer angenommenen Belastung der Scheiben von der Länge der elastischen Deformation (Abplattung) derselben in der Druckzone ab. Die Länge L1 ist z.
B. durch die Anbringung eines elastischen Be lages 12 auf den Scheiben, z. B. eines harten Gummi belages, erheblich vergrössert und die spezifische Flä chenpressung P1 reduziert worden gegenüber einer mit kleinerer Länge L- erzeugten, höheren spezifischen Flä chenpressung P@. Die kleinere Länge L2 entsteht bei Verwendung von starren Scheiben, die z. B. aus Stahl oder geeigneten verschleissfesten Kunststoffen gefertigt sind.
Im ersteren Fall (Fig. 7) entstehen bei gleicher Belastung Bänder mit hohem, im zweiten (Fig. 8) solche mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt.
Der Vorteil dieser beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass bei konventionellen glatten Kalanderwalzen 13 (Fig. 5) grosser Länge der Faserverband 14 durch Kräfte, die ausschliesslich senkrecht zur Kalanderwal- zenachse wirken, flachgedrückt wird und sich die seitlich abgequetschte Flüssigkeit 15 ansammelt, die nach dem Verlassen der Klemmlinie auf dem Band hängenbleibt und wieder in dieses eindringt,
wodurch sich eine un- homogene Flüssigkeitsverteilung drgibt. Demgegenüber stehen die in der Druckzone allseitig einwirkenden Kräfte der erfindungsgemässen Ausführung (vgl. Fig. 6).
Eine Variante zur in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Fig. 9 gezeigt, wobei die Führungszone A', die Freizone B' und die Druckzone D' unverändert geblieben ist. Das Zusam menfassen der rohrförmigen Faserschicht 16 (strich punktiert gezeichnet) übernimmt beidseitig der Schei ben 17, 18 eine gegen die Scheiben sich öffnende Aus- nehmung 19, die in den seitlichen Abdeckungen 20 (nur die hintere gezeichnet) eingelassen ist und die an den durch die Scheiben 17, 18 gebildeten konvergierenden Raum anschliesst und sich entsprechend diesem ver jüngt.
Die umfänglich allseitige Zusammenfassung in der Zone<B>C</B> erfolgt hier einerseits durch die beiden gegen überliegend angeordneten Ausnehmungen 19 und an dererseits durch die beiden Scheiben 17, 18. Diese Aus führungsform hat den Vorteil, dass die Zusammenfass- zone (<B>C</B>) und Druckzone (D') - abgesehen von den Scheiben - aus nur zwei Elementen, nämlich den beiden seitlichen Abdeckungen besteht. Die Ausnehmung reicht bis an die Druckzone D' heran.