Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von fadenförmigem Material Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung einer Anzahl fadenförmiger parallel zueinander angeordneter Materialien unter er höhtem Druck.
In der Faserindustrie ist es in vielen Fällen notwen dig, fadenförmiges Material unter erhöhtem Druck zu behandeln, so zum Beispiel in Färbeverfahren, bei Wär mebehandlung usw. Wenn die auf diese Weise zu behan delnden fadenförmigen Materialien von langer und konti nuierlicher Form sind, wie zum Beispiel Garn, usw., so ist es im Interesse der Gleichförmigkeit des Produktes und der verschiedenen, durchzuführenden Operationen wünschenswert, die fadenförmigen Materialien zur konti nuierlichen Behandlung in ihrer Längsrichtung durch einen Druckbehälter zu bewcgen, also unter erhöhten Druck zu setzen.
Es sind schon viele Vorschläge gemacht worden, fadenförmiges Miiterial kontinuierlich in einen Druckkessel einzuführen und kontinuierlich daraus hin- atLs, zum Beispiel an die Luft zu bewegen. Für feine fadenförmige 'Materialien von mehreren zehn Deniers bis zu mehreren hundert Deniers gab es bisher jedoch keine industriell vorteilhafte Vorrichtung.
Bei dieser Behandlung von feinem fadenförmigen Material gibt es ausser den durch die kontinuierliche Hindurchführung des Materials durch die Behälterw:,n- dune an den Ort der Druckdifferenz auftretenden Schwieri-keiten noch folgende, durch die Feinheit des Materials verursachte Probleme.
1) Wegen der geringen Stärke des fadenförmigen Materials zerreisst es oft infolge grossen Widerstandes beim Durchgang durch den Druckbehälter.
2) Da die behandelte Menge im Vergleich zu grossen Faserbündeln klein ist, sollte die Vorrichtung billig und daher einfach sein.
3) Es ist notwendig, eine Anzahl feiner Filamente gleichzeitig in industriellem Ausmass zu behandeln.
Es ist das Ziel der Erfindung, diese Schwierigkeiten zu überwinden und infolgedessen die kontinuierliche Behandlung feinen fadenförmigen Materials unter erhöh tem Druck industriell vorteilhaft zu ermöglichen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeich net durch einen Behälter mit einem Flansch, der ein zwei einander gegenüberliegenden Seiten dem Durchtritt der Fadengebilde dienende Rillen aufweist, deren Quer schnitt kleiner als 4 mm= ist.
Zum Verständnis der Erfindung wird die beispiels weise Anwendung einer erfindungsgemässen Vorrichtung bei der Produktion von mehrfädigem Garn aus Akrylo- nitril Kunstfaser erläutert. Gemäss einem solchen Ver fahren, wie es im Detail in der veröffentlichten japani schen Patentanmeldung Nr.22042/64 beschrieben ist, wurde vorgängig der Behandlung in der erfindungsge- mässen Vorrichtung ein Akrylonitril-Polymer einem Nassspinnen, einer Wasser-Waschung und einer Vordeh nung unterzogen.
Die so erhaltenen, durch Wasser aufge quollenen Garne werden nun in der in der Zeichnung dargestellten beispielsweisen Ausführungsform der erfin- dungsgemässen Vorrichtung in Sattdampf von 120 C einer Wärmedehnung unterworfen. In der Zeichnunc, ist F12. 1 ein.; Seiten;:nsicht. und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung.
Hundert in den vorangehenden, oben angedeuteten Behandlungen zubereitete Garne 1 sind im Abstand von 5 mm voneinander parallel zueinander angeordnet und werden durch von einer Antriebsvorrichtung 2 angetrie benen Rollen 3 kontinuierlich von links nach recht durch einen Druckbehandlungsbehälter bewegt. Dieser Behälter besteht aus einem Bodenteil 4 mit einem Flansch 6 und einem Deckelteil 5 mit einem Flansch 7, zwischen welchen Flanschen 6 und 7 eine Dichtung oder Packung S vorgesehen ist.
Die Flanschen 6 und 7 werden im geschlossenen Zwstande des Behälters auf nicht dargestellte Weise gegeneinander oder genauer gegen die Packung 8 gepresst. Im Durchlaufweg der Garne 1 sind im Abstand von 5 mm voneinander hundert kleine in der Bewegun"srichtung der Garne 1 verlaufende Rillen oder Nuten 9 und 10 aneinander gegenüberliegenden Teilen des Flansches 6 vorgesehen und bilden zusammen mit der Packung 8 feine, Aussen- und Innenseite des Behäl ters miteinander verbindene Löcher.
Die Garne 1 werden bei offenem Behälter durch die Rollen 9 und 10 gelegt, die Dichtunu auf den Flansch 6 aufgelegt, der Deckel 5 Beschlossen und festgeklemmt. Hierauf wird Dampf unter von einem Reduzierventil 12 eingestelltem Druck durch ein Dampfrohr 11 eingeblasen und so der Behälter mit Sattdampf von 120 C angefüllt.
Obschon Dampf durch die kleinen Rillen 9 und 10 nach aussen abgeblasen wird, so ist die ausgeblasene Menge infolge des kleinen Quer schnittes der Rillen 9 und 10 nicht gross, so dass ein dem Sattdampfdruck bei 120 C (ungefähr 1 kg/cm - Mano- meterdruck) entsprechender Druck im Behälterinnern aufrechterhalten werden kann. Der Behälter ist mit nicht dargestellten Zubehören, wie Manometer, Ablasshahn, Sicherheitsventil usw. versehen.
Die Garne 1 werden durch von einer Antriebsvorrichtung 13 angetriebene Rollen 14 kontinuierlich aus dem Behälter zum rechts davon stattfindenden, nicht dargestellten und beschriebe nen Behandlungsprozess herausbewegt.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 3 beträgt z.B. 25 m/Min. und diejenige der Rollen 14 z.B. 100 m/Min. Das heisst, die Garne werden in der Vorrich tung um das 4fache gedehnt oder gestreckt. Jedes der Garne 1 ist ein mehrfädiges oder mehrfaseriges Garn aus 25 Einzelfäden oder -fasern.
Die Dicke des Einzelfadens oder der Einzelfaser ist z.B. 3 Denier. Sie wird nach der Behandlung ohne Längenänderung getrocknet, so dass die Dicke des mehrfädigen oder mehrfaserigen Garns 75 Denier beträgt. Da das durch die Vorrichtung hindurch gehende Garn durch Wasser aufgequollen ist, so beträgt sein Querschnitt beim Eintritt in die Vorrichtung z.B. 0,06 mm"- und beim Austritt 0,01 mm=. Für dieses Garn werden am Eintritt Rillen 9 von 0,5 mm Breite und 1 mm Tiefe Lind am Austritt Rillen 10 von 0,3 mm Breite und 1 mm Tiefe verwendet.
Die Länge der Rillen 9 und 10, d.h. die Breite des Flansches 6 ist dabei z.B. 5 cm und die Gesamtlänge des Behandlungsbehälters z.B. 2 m.
Die obigen Erläuterungen betreffen nur ein Anwen dungsbeispiel der Erfindung. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist in verschiedensten Ausführungsformen für alle möglichen fadenförmigen Materialien verwend bar, wie z.B. mehrfädiges Garn, einfädiöes Garn, Spinn garn usw.
Da, wie weiter unten beschrieben, durch die Dicke des Materials eine obere Grenze gesetzt ist und das durch die kleinen Rillen hindurchtretende Garn oft infolge von unreleelmässigen Teilen wie z.B. Knoten zerreisst. so kommt die et-findungsgemässe Vorrichtung am besten zur Geltung, wenn feine, Endlosfaden"arn von ungefähr mehreren zehn Denier bis zu mehreren hundert Denier behandelt wird.
Als Füllsubstanz für den Behand lungsbehälter kann, zusätzlich zum Saudampf, Heiss- dampf oder überhitztem Dampf. Heisswasser, eine wäss rige Lösung von Salz oder Farbstoff oder die Flüssigkeit oder das Gas von anorganischen oder organischen Sub stanzen mit Ausnahme von Wasser in Frage kommen.
In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, im Behälter einen Erhitzer anzuordnen oder die Behandlungsflüssigkeit zwischen dem Behandlungsbehälter und einem Flüssig keitsreservoir und einem Wärmeaustauscher einer Pum- penflüssigkeit zu unterwerfen.
ltn gezeigten und beschriebenen Beispiel geht das Garn in linearer, also gerader Bewegung durch den Behälter, weil die erforderliche Behandlungszeit nur kurz ist. Zur Verläng=erung der Behandlungszeit im Behälter kann man in einer andern Ausführungsform das Garn durch Umlenkrollen und Garnführungen im Behälter einmal oder mehrmals umlenken.
Während im oben geschilderten Beispiel im Behälter das Garn gedehnt oder gestreckt wird, 4,t es je nach dem angestrebten Ziel natürlich auch möglich, eine Behand- lung durchzuführen, bei welcher das Garn kontrahiert wird oder konstante Länge beibehält.
Das Wesentliche der Erfindung liegt im Teil mit den kleinen Rillen 9 und 10, durch welche das fadenförmige Material im Behandlungsbehälter läuft. Das Ergebnis einer Reihe von Versuchen hat gezeigt, dass für eine vorteilhafte industrielle Verwendung in einer Ausfüh rungsform folgende Bedingungen zu erfüllen sind: Die erste liegt in den von der Packung 8 und Rillen 9, 10 gebildeten feinen Löchern. Dadurch kann eine Anzahl Garne vor Behandlungsbeginn bei offenem Deckel 5 durch den Behälter gelegt werden. Eine solche Vorrich tung zur gleichzeitigen Behandlung einer Anzahl Garne kann nicht nur leicht und bei niedrigen Preisen herge stellt, sondern sie kann auch einfach zur Arbeit vorberei tet werden.
Sie hat eine einfache Vorschubeinrichtung für die Garne, weil diese parallel zueinander in der gleichen Ebene durch den Behälter geführt werden. In der Wahl der Zahl und des gegenseitigen Abstandes der kleinen Rillen ist man praktisch nicht begrenzt. Diese beiden Grössen können dem Anfall von Garn aus den vorange henden und nachfolgenden Behandlungsarten und somit der Leistungsfähigkeit der Gesamtanlage ohne Verwir rung des Garns oder der Fadenmasse angepasst werden.
Der Querschnitt der Rillen ist kleiner als 4 mm=, soll aber mindestens mehr als das 2fache desjenigen des zu behandelnden fadenförmigen Materials betragen. Werden Rillen mit mehr als 4 mm- Querschnitt verwendet, so wird der Ausblasverlust des Behandlungsfluidums unvor teilhaft goss und das Garn unterliegt dann unregelmässi- gen Vibrationen, die im Extremfall zum Zerreissen führen können,
wahrscheinlich weil das ausblasende Fluidum im Bereich der Ausblasöffnung einen ungleich- mässigen Wirbel erzeugt.
Beträgt dagegen der Querschnitt der Rillen weniger als das 2fache desjenigen des zu behandelnden Garns, so läuft letzteres Gefahr, von den Wänden der Rillen beschädigt zu werden- wobei es auch hier im Extremfall zum Zerreissen kommen kann. Die untere Grenze für den Rillenquerschnitt variiert etwas in Abhängigkeit von der ,Art des zu behandelnden Materials und von den Beh;tndlung;bedingunecn:
so ist der Rillenquerschnitt z.B. das 3-. 4- (--)der mehrfache desjenigen von besonders schwachem Garn. Oh,chon es itn Interesse der 1"crrin=e- rung der Ausblasverluste des Behandlungsfluidums er wünscht wäre, bei sehr feinen Garnen Rillen mit entspre chend kleinem Querschnitt zu wählen, so ist man darin doch durch die Be < < rbeitttngsmethoclen bei der Herstel lung der Rillen begrenzt.
Die besten Verhältnisse ergeben ,ich bei einer besonclet-en Ausführungsform für die Behandlung von fadenförmigem Material von etwa eini- uen zehn bis einigen hundert Denier bei einem Rillenquer- schnitt von weniger als 1 mm'.
Die geeignete Rillen- querschnittsform kann sehr verschieden sein, z.B. recht eckig, tr < < pezoidfiirmig, dreieckig, halbkreisförmig, ellip- s"nfiirmi(, ttsw" wobei es wünschbar ist, dass die Tiefe der Rillen grösser ist als deren Breite auf der Seite der Packum_ 8 oder des Flansches 7.
Wird eine wenig tiefe Rille verwendet, so besteht die Gefahr, dass sie durch eine leichte Deformation der Packung verschlossen oder verstopft @%ird, was eine häufige Auswechslung der Packung erfordert. Eine schmale Rille, als.) eine solche mit im Vergleich zur Breite grosser Tiefe ist auch nicht vorteilhaft, weil der von den Wänden der Rillen auf das Garn ausgeübte Widerstand erhöht wird.
Als Ergebnis von Versuchen hat Sich ein Verhältnis von Rillentiefe zu Rillenbreite im Bereiche von 1,5 bis 4,0 ergeben. Es empfiehlt sich, die Wände der Rillen fein zu bearbeiten und die Kanten an deren beiden Enden abzurunden. Die Länge der Rillen ist nicht ausschlaggebend. Bei Versu chen hat sich beim schrittweisen Übergang von 5 mm bis 20 cm Länge keine wesentliche Änderung ergeben. Die Rillenlänge kann sich also nach der Breite des Flansches 6 richten, die mit Rücksicht auf die Festigkeit des Druckbehälters zu wählen ist.
Als Werkstoff für die Packung 8 kann z.B. Asbest, Gummi, Teflon oder ein anderes Material verwendet werden, wobei bei der Wahl desselben die Betriebstemperatur und die Art des Flui dums im Behälter zu berücksichtigen sind. Die Oberfläche der Packung 8 soll so glatt wie möglich sein, und eine Verstopfung der Rillen soll auch bei Deformation der Packung vermieden werden. Können die Flansche 6 und 7 sehr genau bearbeitet werden, so kann möglicherweise auf die Verwendung der Packung 8 verzichtet werden, so dass die Flansche direkt aufeinander liegen.
Zur Erleich terung des Öffnens und Schliessens des Behälters empfielt es sich, die Packung am rillenlosen Flansch, also im vorliegenden Beispiel am Flansch 7 festzuhalten. Da die Rillen durch das ausblasende Fluidum und das hindurch tretende fadenförmige Material bei langem Gebrauch abgenützt werden, empfiehlt es sich, die Rillen an einem Teil anzuordnen, der auswechselbar am Flansch ange bracht ist. Ausserdem kann durch diese Anordnung der Rillen an einem auswechselbaren Teil die Rillengrösse leicht nach der Dicke des zu behandelnden Garns gewählt werden.
PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung einer Anzahl fadenförmiger, parallel zueinander angeordneter Materialien unter erhöhtem Druck, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einem Flansch (6), der an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Hindurchführung der fadenförmigen Materialien (1) dienende Rillen (9, 10) aufweist, deren Querschnitt kleiner als 4 mm= ist.