DE2444096C3

DE2444096C3 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Verbänden bzw. Gefügen synthetischer Fasern mittels Infrarotstrahlung

Info

Publication number: DE2444096C3
Application number: DE2444096A
Authority: DE
Inventors: Toyohiko Hoshi; Masayoshi Shimojo; Yasunori Suma
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1974-09-14
Publication date: 1978-10-26
Also published as: IT1021399B; BE819923A; JPS5241370B2; DE2444096B2; JPS5058314A; US3972127A; DE2444096A1; GB1483533A; FR2244037A1; FR2244037B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Verbänden bzw. Gefügen -,0 synthetischer Fasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind aus der US-PS 36 39 207 bekannt, r, Hierbei wirkt die Luft aber unmittelbar auf den Faserverband ein, löst innerhalb der Haube Turbulenz aus und führt dazu, daß auch die einzelnen Fasern von dieser Turbulenz beeinflußt werden und unerwünschte Effekte im Faserverband auftreten. 6<>

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Verbünden bzw. Gefügen synthetischer Fasern mittels Infrarotstrahlung bereitzustellen, (.lurch welche eine Verwirrung des Faserverban- t» des vermieden wird und eine schonende Erhitzung der Fasern erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Maßnahmen gelöst.

Der genannte Luftvorhang stellt im Gegensatz zu den bei den bisher bekannten Verfahren eine Turbulenz auslösenden und die Fasergebilde direkt beeinflussenden Luftströmungen eine in etwa stehende, nur eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit aufweisende Luftschicht dar, die keine Turbulenz auslöst und die Ausbildung einer Atmosphäre mit bestimmten 1 emperaturbereich zuläßt. Dieser schützt das durch den Ofen laufende Fasergefüge wirksam gegen die an die Infraroterhitzer angrenzende heiße Atmosphäre, wodurch ein unerwünschtes Vergilben der Fasern vermieden wird. Da ferner der Luftvorhang parallel zum F.'.serverband und mit Abstand dazu gebildet wird, verwirren die Luftströme, die die Luftvorhänge bilden, den Faserverband nicht, auch nicht bei entspannten Faserverbänden und -gefügen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem waagerechten, langgestreckten Ofen mit Einlaß und Auslaß an den gegenüberliegenden Enden und zwei im Ofen an der oberen Wand und am Boden parallel zueinander angeordneten Reihen von langgestreckten, qucrvcrlaiifenden Infrarotstrahlern sowie Einrichtungen zum Einblasen von Druckluft und ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen aus einem Körper mit einer Kammer, einer Reihe von damit verbundenen Düsen und einem auf die Reihen von Düsen ausgerichteten langgestreckten Schlitz bestehen, wobei der genannte Körper mit einer Druckluftvcrsorgung verbunden und der Abstund zwischen den Düsen und dem langgestreckten Schlitz so gewählt ist, daß die von der Druckluftversorgung kommende Druckluft aus diesem Schlitz gleichmäßig über seine gesamte Länge ausgeblasen wird.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Seitenansich.¹ einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung:

Fig. 2-a zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt in einer Ebene längs der Linie H-Il in F i g. I;

F i g. 2-b zeigt in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch einen Teil der in F i g. I dargestellten Vorrichtung:

F i g. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine in der in F i g. I dargestellten Vorrichtung verwendete Einrichtung zur Bildungeines Luftvorhanges:

F i g. 4 ist eine Seitenansicht der in F i g. 3 dargestellten Einrichtung:

F i g. 5 ist eine Vorderansicht der in F i g. J dargestellten Einrichtung:

F i g. b zeigt im Längsschnitt eine Aiisfiihrimgsfonn eines zu verwendenden Infrarotstrahlers:

F i g. 7 ist ein schematischcr Querschnitt, der eine andere Ausführungsform der Vorrichtung veranschaulicht;

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Energieverteilungen verschiedener Infrarotstrahlungen, wobei die Wellenlänge in u als Abszisse und die realtive Strahlungsenergie als Ordinate aufgetragen ist:

I i g. 4 bis F i g. I I /eigen Infriirolspektren von Fasern aus dem Polyamid N\ lon-b. aus Polyethylenterephthalat uiiil Polyacrylnitril:

Fig. 12 is! eine graphische Darstellung der Tempera-

lurverteilungen eines Ofens unier verschiedenen Arbeitsbedingungen in Längsrichtung.

F* i g. 13 ist eine graphische Darstellung der Temperauirverieilung eines mit und ohne l.uftvorhänge betriebenen Ofens.

Nuchstehend werden bevor/ugie Auslührungsformen der Erfindung unter Bezugnahme ;iuf die Zeichnungen beschrieben.

Die in Fig. I, Fig.2-a und Fig. 2-b dargestellte erfindungsgemäfte Vorrichtung kann zur thermischen Trocknung und Relaxation von Kunstfaserverbänden und -gefügen verwendet werden. Die Vorrichtung hat eine Zuführungszone A und eine Wärmcbehandlungszone B. Die Zuführungszone A ruht auf einem Rahmen I aus geschweißten Winkeln, an dem die Lieferrollenpaare 2 und 3 befestigt sind. Das Lieferrollenpaar 2 ruht auf zwei Lagerplatten 4 (von denen nur eine in F i g. I dargestellt ist) die an der Oberseite des Rahmens 1 zu beiden Seiten des Rahmens befestigt sind. Jede Lagerplane 4 ist mit einem U-förmigcn Schlitz 5 versehen. Die beiden Schlitze sind aufeinander ausgerichtet. Auf dem unterer! Ende der Schlitze 5 ruht die querverlaufeude langgestreckte Rolle 6. Liie frei rotierende, quer angeordnete langgestreckte Rolle 7 ruhlauf der Rolle 6.

Am oberen Ende jeder Lagerplatte 4 sind zwei parallel zueinander verlaufende Stabe 8 und 8' befestigt. Die oberen Enden der Stäbe 8 und 8' sind mit einer Platte 9 verbunden. Ein Stab 10 ist in eine in der Platte 9 vorhandene Bohrung geschraubt. Das obere Ende des Stabs 10 ist mit einem Griff 11 und das untere Ende des Stabes IO mit einer Scheibe 12 versehen.

Auf der Rolle 7 ist eine Platte 13 angeordnet. Die Unterseite der Platte 13 weist einen gekrümmten Teil auf, der der Krümmung der Rolle 7 entspricht und die Oberfläche der Rolle 7 berührt. Der Stab 8 ist durch eine Bohrung in der Platte 13 geführt. Eine Schraubenfeder

14 ist /wischen der Unterseite der Scheibe 12 und der Oberseite der Platte 13 angeordnet. Der Druck der Walze 7 gegen die Wal/c 6 kann daher durch Drehen des Griffs 11 ;o eingestellt werden, daß die Schraubenfeder 14 gegen die Walze 7 drückt. Das Licfcrrollcnpaar 3 ist im wesentlichen in der gleichen Weise ausgebildet wie das Liefcrrollenpaar 2. Durch Drehen eines Griffs

15 kann daher der Druck der Walze 16 gegen die Walze 17 eingestellt werden. Ein Kettenrad 18 und ein Zahnrad 19 sind an einem Elide der Walze 17 befestigt. Das Zahnrad 19 kämmt mit einem Zahnrad 20. das am Rahmen I befestigt ist. Das Zahnrad 20 ist im Eingriff mil einem Zahnrad 21, das an einem Ende der Wal/c 6 befestigt ist. Das Kettenrad 18 ist über eine Kette 22 mit einem Kettenrad 24 verbunden, das an der Ausgangswelle eines Elektromotors 23 befestigt ist. Daher drehen sich die Walzen 17 und 6, wenn der Motor 2.3 läuft.

Der Wärmebehandlungsieil //ruht auf einem Rahmen

25. der aus geschweißten Winkeleisen besteht. F.in Ofen

26. der sich in Längsrichtung erstreckt, isl auf der Oberseile des Rahmens 25 befestigt. Eine Wai/e 27 und eine Führungsrolle 29. die sich quer zum Rahmen erstrecken, sind drehbar auf dem vorderen Teil des Rahmens 25 gelagert. Eine Walze 28 und eine Führungsrolle 30, die c|ucr /um Rahmen 25 angeordnet sind, sind drehbar auf dem hinteren Teil des Rahmens 25 gelagert. Eine quer /um Rahmen verlaufende Führungsrolle 51 ist drehbar am vorderen Teil des Rahmens 25 gelagert. Eine quer/um Rahmen verlaufende Führungsrolle J2 ist drehbar am riickvväriigen Teil ties Rühmens 25 gelagert. Ebenso is' am rückwärtigen Teil ties Rahmens 25 eine .Spiiniiungsrcgclvorrichuing 13 angeordnet. Die Spannungsregelvorrichiung 33 ist mit einer Platte 34 versehen, die am Rahmen 25 befestigt und mil einer Führungsnut 35 versehen ist. Ein -, Befestigungsbügel 16 ist an der in der Führungsnut 35 gleitenden Gleitplatte 3b' befestigt. Ein Ende eines Gewindestabes 37 ist drehbar am Bügel 36 befestigt. Das andere Ende des Stabes ist in eine Mutter 38 geschraubt, die mit Bolzen an der Platte 34 befestigt ist.

to Eine quer zum Rahmen verlaufende Spannrolle 39 ist drehbar im Befestigungsbügel 36 gelagert.

Ein endloses Gitter-Transportband 40 läuft um die Walze 27. die Führungsrollen 29 und 30, die Waize 28. die Spannrolle 39 und die Führungsrollen 31 und 32.

Wenn der Stab 37 gedreht wird, verschiebt sich die Rolle 39 waagerecht, wodurch die Spannung des Transportbandes 40 geregelt wird. Das Transportband 40 muß breiter sein als der zu behandelnde Faserverband. Das Transportband 40 besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff nut guter Reflexion für Infrarotstrahlung. /. B. aus Aluminiiimdrahl.

An einem Ende der Walze 27 is¹. c"~. Kettenrad 4! befestigt. Über eine Keite 42 isl das Kettenrad 41 mit einem Kettenrad 45 verbunden, das an der Ausgangswelle eines Elektromotors 43 mit veränderlicher Drehzahl befestigt ist. Wenn der Motor 43 läuft, bewegt sich somit das Transportband 40. Der Motor 43 ist durch eine Abdeckplatte 46 geschützt, die am Rahmen 25 befestigt isl.

jii Zwischen der Rolle 17 und der Walze 27 isl eine Führungsplatte 93 angeordnet. Ein Ende der Platte 93 ist mit dem Lieferwerk 3 verbunden und das andere Ende am Rahmen 25 befestigt. Eine Rolle 94. die auf dem Transportband 40 frei rotiert, isl am Rahmen 25 neben

j) dem Ende der Führungsplatte 93 befestigt. Am Rahmen 25 ist außerdem eine Bürsie 100 zum Reinigen des Transportbandes 40 befestigt. Ein Gebläse 47 ist mit Hilfe eines Befestigiingswinkels 101 am Rahmen 25 befestigt. Das Gebläse 47 weist einen Austritissti i/en

4Ii 48 und einen Ventilator 49 auf. Der Austritt des Stutzens 48 ist auf die Unterseite des Transportbandes 40 gerichtet, wie in F i g. 2-a dargestellt. Wenn das Gebläse läuft, wird Kühlluft gegen das Transportband 40 geblasen, so daß das Transportband gekühlt wird.

Der Ofen 26 besteht aus einer Vorderwand 30. einer Rückwand 52. einer oberen Wand 54. einem Boden 55 und .Seitenwänden 56 und 57. Die quer angeordneten Führung'-rollen 58 und 59 sind drehbar an den Seilenwändcn 56 und 57 gelagert. Der obere Teil des

in Transportbandes 40 wird durch einen Eintrittsschiit/ 51 in der Wand 50 in eine Kammer 102 eingeführt, die durch die Wände 50, S2, 54, 55, 56 und 57 gebildet wird. Das Transportband 40 wird auf den Führungsrollen 58 iiütl 59 in der Kammer 102 geführt. Das Transportband

Vi 40 tritt aus der Kammer 102 durch einen Austrittsschiit/ 53 in der Rückwand *?, aus.

Eine Platte 60. die für die Befestigung von Infrarotstrahlen ausgebildet ist. ist an der Innenseite der oberen Wand 54 befestigt. Ein Ende von mehreren

Wi Gcwindesläben 61 i ; drehbar an der Platte 60 befcstigi. Die Zwischenteile der Stäbe 61 sind in Gewindelöcher m der oberen Wand 54 geschraubt. An den andeien Enden der Stäbe 61 sind 1 landgrifl'e 62 befestigt. Wenn die Handgriffe 62 gedreht weiden, verschiebt sich die

hi Platte 60 nach oben odet unten. Eine Reihe \on quer und parallel vcilauleniici. !nfrarulsirahlern f>5 isl ;m der 1 !nleiseile der Plane 60 mn I laltertingen 108 befestigt. Eine weitere I¹I,nc 64. die /tir lieicMiL'UiiL' von

Infrarotstrahlern ausgebildet ist. ist an der Innenseile der unteren Wand 55 befestigt. Die Plane M ist an der unteren Wand 55 im wesentlichen in der gleichen Weise, nie vorstehend beschrieben, befestigt. Wenn die I landgriffe f>5 gedreht «erden, w ird somit die Platte 64. an deren Oberseile tlie Infrarotstrahler h6 befestig! sind, nach oben und unten bewegt.

An ilen Innenseiten der Seiienwände 5f> und 57 sind langgestreckte Infrarotstrahler 67 mit Halterungen K)S in Längsrichtung der Kammer befestigt.

Kino Hinrichtung /um I inblasen von Druckluft (Druckluftdüse 68) ist über dem Transportband 40 im Kintriltssehlil/ 51 angeordnet, linie weitere Druckluft düsi· 68' ist timer dem Transportband 40 im Kiniriltsschlil/ 51 angeordnet. Die Düsen 68 und 68 sind an tier Außenseite der Vorder« and 50 mit IkTesliguiigsw in kein 69 bzw. 69'befestigt.

Die in I' ig. }. 4 und "> dargestellte Diuckluftilüsc 68 /«ei Strahlern he angeordnet. In tier Mitte der Kammer 102 des Ofens 5fi isl ein temperaturfühler 86. der die temperatur in der Kammer 102 abtastet. I cm über dem Transportband 40 angeordnet. Dieser Meßfühler 86 isl ■, mit einer (nicht dargestellten) die Ofentemperaiur an/eigenden Vorrichtung verbunden, die im (nicht dargestellten) Schaltkasten der Vorrichtung angeordnet ist.

In l'ig. b ist als licispiel ein Infrarotstrahler

in dargestellt, der bei dieser Aiisfühnmgsform der Vorrichtung verwendet wird. Der Strahler weist eine Röhre 87 aus Kcniniiksioif auf. In die· Röhre 87 isl ein (hioniiiickeldralit 88 in l-'orni einer Spirale eingesetzt. Mil den Knden der Rohre 87 sind über Asbestschichlcn

ι-, 40 Pro/ellanisolaloren 89 verbunden. Die luden des ('hioiiinickeldrahts 88 sind mit Verbindungsstücken 91 verbunden, die jeweils aus einem liol/eii 91'. der am Isolator 89 befestigt und mil dem jeweiligen l.ndc des

IHl / HVIM LItIUI l\ " <l j »

1111. VH. I V- Il

bildet. Kin Uohrsitick 82 mn geschlossenen Knden ist im körper 81 angeordnet. Knie I.eilung 70. die /u einem (nicht dargestellten) kompressor führt, isl mit dem Rolirslüek 82 verbunden.

Kino Reihe \on Düsen 83. die mit gleichem Absland zueinander angeordnet sind, sind in einem Stück mn dem Kohrsiück 82 ausgebildet. Kin qucrverlaufender Schlitz 84 wird in der Vorderseite des Körpers 81 gebildet. Der Abstand zwischen den Knden der Reihe w>n Düsen 83 und dem Schiit/ 84 isl so gewählt, daß die I uft aus dem Schlitz 84 gleichmäßig über seine gesamte I .äuge ausgeblasen wird.

Die Kjektoren 68 und 68' sind so angeordnet (I ig. I. 2-a und 2-b). daß die aus dem Schlitz 84 ausgestoßene Kult zwei l.uftvorhänge bildet, wobei ein Vorhang sich zwischen dem Transportband 40 und der Reihe von Strahlern 63 und der andere Vorhang sich /wischen dem Transportband 40 und der Reihe von Strahlern 6h bewegt, wobei jeder Luftvorhang einen Abstund zur (Iberfläche ties I ransportbandos 40 aufweist.

Kin Luftkanal 71. der Luft ausstößt, isl über dem Transportband 40 neben dem Austrittsschiit/ 53 angeordnet. D;*r Kanal 71 ist mit einer (nicht dargestellten) Luftversorgung verbunden und an der rückseitigen Stirnwand 52 lies Ofens 26 mit einem I3efestigungsw inkel 72 befestigt. Kin Kuftsaugkanal 73 isl unter dem Transportband 40 neben dem Ausirittsschlii/ 53 angeordnet. Der Kanal 73 isl mit einer (nicht dargestellten) l.uftsaugvorrichtung verbunden und an der rückseitigen Stirnwand 53 mil dem Befestigungswinkol 74 befestigt. Die Druckluft aus den Druckluftdüsen 68 und 68' sirriru durch die Kammer 102 des Ofens 26 und wird vom Kanal 73 mil Hilfe von Luft, die von Kanal 71 zum Kanal 73 geblasen wird, aufgenommen.

Kin Kettenrad 75. das an einem Knde der Walze 28 befestigt ist. ist über eine Kette 76 mit einer am Rahmen 25 befestigten Abzugsrolle 77 verbunden. An einem Knde der Abzugsrolle 77 isl ein Kellenrad 78 befestigt. An der Unterseite des Rahmens 25 sind Kenkrollcn 79 befestigt, so daß der Behandlungstcil B in die gewünschte Lage bewegt werden kann.

In den Wänden 50, 52, 54. 56 und 57 ist W.irmeisoliermaterial 104. z. B. Asbest und Glaswolle. angeordnet, um den Ofen 26 thermisch gegen die Atmosphäre zu isolieren.

Kin Temperaturfühler 85. tier die Oberflächcntemperaiur tier infraroisirahier abiasiei und mit einem (nichi darL'csiclhen) Regler für die Regelung der Obcrflächenu-mperaturcn der Strahler verbunden isl. ist zwischen zum Anschluß ties Chromniekeldrahis 88 an die (nicht dargestellte) Stromquelle dienen, und einer Kappe 9Γ" bestellen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Verbänden und Gefügen von synthetischen Käsern arbeitet wie folgt:

Kin I aserverbantl /in l'orni eines flächigen (iebikles. das tier Wärmebehandlung iinierworleii werden soll, w ird dem '.Varmcbehanilliingsleil Il vom Ausgabeleil \ zugeführt. Die Drehung ties Motors 23 wird auf die l.ieferrollen 2 und 3 übertragen, wodurch der I aserver band I'. tier von tier: Rollen 6 unJ, 7 bzw. 16 und 17 ergriffen wird, tier Küliiungsplatlt 93 zugeführt wird. Die Krall, mit tier der I aserverbantl /ergriffen wird, wird durch Drehen tier I landgriffe 11 und 15 eingestellt, wobei der Druck, der von den Rollen 7 und 16 auf die Rollen 6 und 17 ausgeübt wird, verändert wird. Der in dieser Weise der Kührungsplatle 93 /»geführte I aserverbantl / w ird auf das Transportband 40 abgelegt. Die Drehung ties Motors 43 im I llir/eigersmn (I- ig. I) wird auf das Transportband 40 übertragen, das hierdurch umläiih. wie durch den Pfeil ΛΊ angedeutet. Der I aserverbantl /-' auf dem Transportband 40 wird hierdurch dem Kintrittsschlit/ 51 des Ofens 26 zugeführt. Auf den in dieser Weise in tlie Kammer 102 eingeführten I aserverbantl kommt tlie Strahlungswärme aus ilen Infrarotstrahlern 63,66 und 67 zur Kin wirkung.

Mit alitieren Wollen, tlie Oberseite des Kaserverbanties /-"wird durch die an tier Platte 60 befestigte Reihe ν on Infrarotstrahlern 63 erhitzt, während die Unterseite ties Kaserverbandes /■" durch die an der Platte 64 befestigte andere Reihe von Infrarotstrahlern 66 er! Λ/\ wird. Die Unterseite lies Kaserverbandes wird durch das Transportband 40 hindurch erhitzt. Daher ist der Abstand zwischen der Reihe von Strahlern 66 und der Unterseite des Transportbandes 40 geringer als der Abstand zwischen der Reihe von Strahlern 63 und der Oberseite des Transportbandes 40. Als Folge dieser Anordnung kommt auf beide Seiten des Faserverbandes Feine gleichmäßige Wärmestrahlung zur Einwirkung.

Da die Strahlungsenergie der langgestreckten Infrarotstrahler an ihren Knden geringer wird, erhalten die beiden seitlichen Teile des Faserverbandes F. der die form eines flächigen Gebildes hat. ungenügende Strahlung von den Strahlern 63 und 66. Um dieses ungenügende Erhitzen /u vermeiden, werden die seitlichen Teile des f-aserverbandes Γ zusätzlich durch tlie an den .Seilenwänden 56 und 57 des Ofens 26 befestigten Strahler 67 erhitzt. Die Abslände /wischen

den Reihen von Strahlern W und der Oberseite des I ascrverbiindes / und /wischen der Reihe von Strahlern 66 und der Unterseite des I aserverbandcs w erden durch Drehen der I landgriffe 62 und 65. die die Platten 60b/w.64 bewegen, eingestellt.

Uni direktes Erhitzen lies laserverbandcs /'durch Konvektion und Leitung aus den Infrarotstrahlern /u vermeiden, muli der (nicht dargestellte) Kompressor bctägigt werden, der mit den Leitungen 70 der Ejektoren 68 und 68' verbunden ist. Die hierbei aus den Schlitten 84 (I' ig. 4) der Ejektoren 68 und 68' atisgcsioßene Druckluft (durch die Pfeile X_> angedeutet) bildet zwei LuIΊvorhänge /wischen den Strahlern 63 und 66 und dem I ascrverband I. leder Luftvorhang hat einen Abstand /ti ilen Oberflächen des Faserverbandes /und erstreckt sich parallel /um Faserverband /im wesentlichen über die gesamte Breite und Lange des Ofens 26. Mit diesen l.ultvorhängen ist es möglich, den I asciverband /-'gegen direkte Wäruiekonvektion und leitung /u isolieren. Die l.iifivorhiinge vermögen dither einen übermäßig starken Anstieg der Temperatur im Ofen 26 wirksam /ti verhindern, so daß Vergilben des I aserveibandcs /vermieden werden kann.

Das in dieser Weise im Ofen 26 behandelte I asergeliige /' wird aus dem Austrittsschiit/ 53 .ibgc/ogen und durch die Rolle 77. die durch die Walze 28 über das Kellenrad 75. die Kette 76 und Kettenrad 78 angetrieben wird, dem nächsten l'ro/eß zugeführt. Die Druckluft verläßt den Ofen durch den Austritlsschlit/ 53 und wird vom Kanal 73 angesaugt, wie durch die Pfeile Λι iinj'-.'deiiiei. Dies wird dadurch erreicht, dal.i ein Luftstrom aus dem Kanal 71 zum Kanal 73 geblasen w ird. w ie durch die Pfeile .V₁ angedeutet, und der Kanal 73 mit einer(nicht dargestellten) im Betrieb befindlichen Saugvorrichtung verbunden ist Gleichzeitig wird das I asergeliige /'durch den Luftstrom (durch die Pfeile Λι angedeutet) aus dem Kanal 71 gekühlt. Das erhitzte Transportband 40 wird durch l.uftströme gekühlt, die aus dem Kiinal 48 ausgestellten werden.

I i g. 7 zeigt eine andere Ausfiihriingsform einer Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die dargestellte Vorrichtung kann zum Heißverstrckken von endlosen Gefügen von synthetischen Fasern. /. B. Kabeln, verwendet werden. Diese Vorrichtung besieht im wesentlichen aus einem langgestreckten Ofen 126. Neben dem Ij η tritt sende des Ofens 126 ist ein Lieferwerk 96 mit Rollenmechanismus 95 angeordnet, der aus drei rotierenden Rollen, die einander berühren, gebildet wird. An der Austrittsseite des Ofens 126 ist ein Abzugsteil 98 angeordnet, der einen Abzugsrollenmechanismus 97 aufweist, der aus drei rotierenden Rollen besteht, die einander berühren. Zwei Reihen von quer verlaufenden Infrarotstrahlern 163 und 166sind im Ofen 126 an der oberen Wand und unteren Wand angeordnet. Ein endloses Fasergebilde F'. das der Wärmebehandlung unterworfen werden soll, wird vom Lieferwerk 95 und vom Abzugsteil 97 ergriffen und durch den Ofen 126 geführt, in dem die Wärmestrahlung der Strahler 163 und 166 auf den Faserverband zur Einwirkung kommt.

Zwei Ejektorcn 168 und 168' für Druckluft sind im Lintrittsschlitz in der Seitenwand des Ofens 126 angeordnet. Jeder Ejektor ist so angeordnet, daß die aus ihm austretende Druckluft parallel zur Oberfläche des Faserverbandes F' in der durch die Pfeile AV angedeuteten Weise so ausgestoßen wird, daß zwei Luf'.vorhänge zwischen dem Faserverband F' und der jeweiligen Reihe von Erhitzern 163 und 166 gebildet «ird. jeder dieser I.iiflvorhänge hat einen Abstand zum l'aserverband /·" und verläuft parallel da/u. Ein Kühlkanal 99 ist über den Ab/ugsrollen 97 ungeordnet. Der behandelte l'aserverband /'wird durch l.uftströme (durch den Pfeil Aj' angedeutet) aus dem Kanal 99 ϊ gekühlt.

In I ig. 8 sind die Strahlungscnergicvcrlcilungen verschiedener Infrarotstrahlungen graphisch dargestellt. Als Abszisse ist die Wellenlänge in μ und als Ordinate die relative Strahlungsenergie aufgetragen

ι» Die Kurve n stellt die Energieverteilung einet Infrarotstrahlung eines Strahlers dar, der aus einem Ouarzrohr und einer Wolframdrahtspirale besteht. Bei dieser Strahlung erscheint die maximale Energie bei einer Wellenlänge von 1.2 μ. Im allgemeinen wird eine

η Wellenlänge, bei der die Strahlungsenergie einei gegebenen Strahlung aus einem gegebenen Strahler am höchsten ist. nachstehend als »Wellenlänge des Maximums« der Strahlung oder des Strahlers bezeichnet. Die Wellenlänge des Maximums eier Infrarolslrah-

_>o lung aus der vorstehend genannten Lumpe beträgt 1.2 μ Dieser Slralilerlvp wird /um Trocknen von Anstrichschichien verwendet.

Die Kurve b in Fig. 8 stellt die Energieverteilung einer Infrarotstrahlung aus einem Strahler dar. der aus

>-> einer Quar/röhre und einer C'hromnickcldrahtspirak¹ besteht. Diese Infrarotstrahlung hat eine Wellenlänge des Maximums von 2.1 μ und wird beispielsweise zum Aufschrumpfen von Verpackungen aus Polyäthylenfolie verwendet.

jo Die Kurve ein Fig. 8 stellt die Energieverteilung einer Infrarotstrahlung aus einem Strahler dar. der aus einem Keramikrohr, das in der IJSA.-Patenlschrifl 35 85 390 beschrieben wird, und einer Chromnickeldrahtspirale besteht. Dieser Strahler hat eine Wellen-

Γι länge des Maximums von 3.5 μ. Ein Strahler dieses Typs ist in F i g. 6 dargestellt.

Die Kurve d in Fig. 8 stellt die Energieverteilung einer Infrarotstrahlung aus einem Strahler dar. der irgendeine Art von Halbleiter enthält. Die Wellenlänge

an des Maximums dieses Strahlers beträgt 5.5 u.

Wie die Kurven ;i bis el zeigen, ist die gesamte Strahlungsenergie um so geringer, je größer die Wellenlänge des Maximums ist.

In F i g. 9. F i g. 10 und F i g. 11 sind die Infrarotspek-

4-, tren von Fasern aus dem Polyamid Nylon-6. aus Polyethylenterephthalat und aus Polyacrylnitril dargestellt. Sie zeigen, daß die Infrarotabsorptionsbanden der typischen synthetischen Fasern bei Wellenlängen von 3 u und größer liegen.

Erfindungsgeniäß werden Gefüge von synthetischen Fasern der Einwirkung von Infrarotstrahlung ausgesetz¹. die eine solche Strahlungsenergicverteilung hat. daß die Wellenlänge des Maximums im Bereich von 3.5 bis 7.0 μ liegt. Infrarotstrahlung mit kürzerer Wellenlänge des Maximums wie z. B. die durch die Kurven a und b in Fig.8 dargestellte Strahlung verursacht häufig eine unerwünschte Vergilbung der Fasern. Wenn beispielsweise ein Fasergefüge mit Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge des Maximums von 3 μ behandelt wird.

steigt die Oberflächentemperatur der Erhitzer bis auf etwa 720"C. wodurch eine äußerst heiße Atmosphäre im Ofen erzeugt wird, die einen wirksamen Schutz der Fasern schwierig macht. In einem solchen Fall kann selbst bei Bildung von I.uftvorhängen im Ofen die Atmosphäre zwischen den das Fasergefüge umgebenden Luft vorhängen nicht unter der zulässigen höchsten Temperatur von 280 C gehalten werden. Bei einer Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge des Maximums

von 3.5 μ stellt sich cine OberHächentemperatur des Erhitzers von etwa 580"C ein. und die die zu behandelnde Ware umgebende Atmosphäre läßt sich leicht unter der höchsten zulässigen Temperatur von 280" C halten, indem Luftvorhänge gemäß der Erfindung gebildet werden.

Strahlung im Bereich des fernen Infrarot mit einer Wellenlänge des Maximums von 3,5 μ enthält bei Einwirkung auf synthetische Fasern einen wesentlichen Anteil von Strahlungsenergie, der von den Fasermolckülen absorbiert wird und innere Wärmebilcliing induziert.

Andererseits wird Strahlung im Bereich des lernen Infrarot mit einer Wellenlänge des Maximums von mehr als 7 μ aus praktischen Gründen ausgeschlossen. Aufgrund der geringen Gesamistrahlungsenergie erfordert diese Strahlung eine unannehmbar lange Dauer der Behandlung der Fasern.

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung der Temperaturverteilung in Längsrichtung m einem unter verschiedenen Bedingungen betriebenen Ofen. Der verwendete Ofen war auf die in F i g. I dargestellte Weise ausgebildet und wurde unter den in Beispiel I beschriebenen Bedingungen betrieben. Die Temperaturmessungen wurden auf der Mittellinie in Längsrichtung des Ofens vorgenommen. Kurve c in F i g. 12 stellt eine Temperaturverteilimg in Längsrichtung in dem ohne Einblasen von Luft betriebenen Ofen dar. Die Bedingungen waren die gleichen wie bei Versuch 3 von Beispiel I mit dem Unterschied, daß kein Fasergefüge durch den Ofen geführt wurde. Die Kurve f in Fig. 12 stellt die Temperaturverteilung in Längsrichtung in dem Ofen dar. der unter den in Versuch 4 von Beispiel I beschriebenen Bedingungen unter Luftabsaugung betrieben wurde, mit dem Unterschied, daß kein Fasergefüge behandelt wurde. Kurve g in F i g. 12 stellt eine Temperaturverteilung in Längsrichtung in dem unter Bildung von Luftvorhängen betriebenen Ofen dar. Die Bedingungen waren die gleichen wie bei Versuch 5 in Beispiel 1 mit dem Unterschied, daß kein Fasergefüge durch den Ofen geführt wurde. Wie die Kurve e in Fig. 12 zeigt, ist die Temperatur der Atmosphäre, die das zu behandelnde Gut umgibt, unzulässig hoch, wenn keine Luft gemäß der Erfindung durchgeblasen wird. Wenn mit Luftabsaugung gearbeitet wird, wird die Temperatur der Atmosphäre im Ofen nur in der Nahe der Stelle, an der abgesaugt wird, gesenkt, wie die Kurve f in Fig. 12 zeigt. Dies genügt jedoch nicht, um die Temperatur über die gesamte Länge des Ofens richtig zu regeln. Die Kurve g in Fig. 12 zeigt, daß bei ordnungsgemäßer Bildung von Luftvorhängen gemäß der Erfindung die Temperatur der Atmosphäre im Ofen richtig und gleichmäßig über eine wesentliche Länge des Ofens geregelt werden kann.

Unter Verwendung des gleichen Ofens und unter den gleichen Bedingungen, die bei den Temperaturmessungen für die Kurven e und g angewandt wurden, wurden Messungen in verschiedenen Höhen in einer senkrechten Ebene durchgeführt, die den Ofen an einer Stelle, die einen Abstand zum Eintritt 51 des Ofens von 70 cm hat. schnitt. Die Ergebnisse sind in Fig. 13 graphisch dargestellt, wobei die Höhe oder der Abstand über dem Transportband 40 (in cm) als Ordinate und die Temperatur (in "C) der Atmosphäre im Ofen als Abszisse aufgetragen ist. Die Kurve Λ in Fig. 13 stellt die senkrechte Luftveneüung in dem ohne Luftvorhänge betriebenen Ofen dar. während die Kurve i\:\ Fig. 13 die senkrechte Temperaturverteilung im Ofen darstellt.

der mit Lufivorhängen betrieben wird, die durch Einblasen von '.lift unter einem Druck von 2 aiii gebildet werden. Fig. 13 zeigt ferner eine Kurve ./. die die senkrechte Temperatiirverteilung im Ofen unter ■) Bildung von Luftvorhängen unier einem Druck von 5 aiii darstellt, während die anderen Bedingungen die gleichen sind wie bei den Temperaturmessimgen für die Kurve i. Die Pfeile, die mit /'/ und Pn bezeichnet sind, geben die Höhe des Ejeklors 68 bzw. die Höhe der an

κι der oberen Wand des Ofens angeordneten Infrarotstrahler an. Fig. 13 zeigt, daß bei Bildung von l.uflvorhängen im Ofen gemäß der Erfindung die Temperatur der das /u behandelnde Gm umgebenden Atmosphäre im Ofen ordnungsgemäß geregelt und in

η dem Bereich des Ofens zwischen den gebildeten Luftvorhängen im wesentlichen konstant «ehalten werden kann. Dies bedeuiel. dall die gemäß der Erfindung gebildeten Liifivorhäiige es wirksam verhindern, daß eine übermäßig heiße Atmosphäre angren-

.'Ii zend an die Inlrarotcrhitzcr das /u behandelnde lint erreicht und nachteilig \cränderi. Fig. 13 /eigl feiner, dull die Temperatur der das Gu: umgebenden Atmosphäre im Ofen wenigstens teilweise vom Druck der eingeblasenen Lull abhängt.

2i Während die Atmosphäre im Ofen zweckmäßig bei Umgebungsdruck gehalten weiden kann, sollte tier Druck der in den Ofen zur Bildung der l.ufnorhänge geblasenen Luft in den meisten Füllen wenigstens I aiii, insbesondere 1 bis 7 aiii benagen.

in Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung muß die direkt mil dem Fasergefüge in Berührung kommende Atmosphäre auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 280 C eingestellt werden. Die jeweils zu wählende Temperatur hängt von der An des

i'i Verbandes oder Gefüges. beispielsweise dem Nylonkabel. Band aus Polyester-Stapelfasern oder dem PoIvacryliiitrilfaserband) und vom /weck der Behandlung, wie Heißverstrecken. Heißfixieren unter Spannung, thermisches Aussehrumpfen oder Trocknen ab. Die

-4Ci Einstellung oder Regelung der Temperatur kann leicht durch Veränderung von Faktoren wie Wellenlänge des Maximums. Druck und Temperatur der cin#..iblasenden Druckluft und Weite des Schlitzes 84. durch den die Druckluft eingeblasen wird (d. h. Diirchflußnienge der

4) Luft), vorgenommen werden. Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel weiter erläutert.

Beispiel

Unter Verwendung der in Fig. I durgestellten Vorrichtung wurde die thermische Ausschrumpfun« von Faserbändern unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt.

Die verwendeten Faserbänder wurden aus einem Acrylfadenkabel einer Gesamtdicke von 500 000 den und einem Einzeltiter der Fäden von 3 den hergestellt, indem das Kabel auf einem mehrstufigen Perlok-Stapler mit einer Plattentemperatur von 120"C und bei einem Verstreckverhältnis von 1.28 verstreckt und unmittelbar nach dem Verstrecken zu schrumpfbaren Faserbändern gereckt und gerissen wurde.

Bei sämtlichen Versuchen I bis 6 wurde das Faserband dem Lieferwerk A der Vorrichtung zugeführt, wo es in vliesartige Form mit einer Breite von 20 cm und einem Gewicht von 25 g/m gebracht und dann der Wärmebehandlungszone B der gleichen Vorrichtung zugeführt wurde.

Der Ofen 26 der Vorrichtung hatte eine Nutzlänge von 1.5 m und eine Nuizbreile von 50 cm und war mit

12

insgesamt 54 Infrarotstrahlern nil der Oberseite und ;im Hoden verschen. Die l.eistungsaulnr.hme jedes Strahlers betrug 50 V ■ 200 W. Zwei Alten von Strahlern mit verschiedenen maximalen Wellenlängen, die in tier Tabelle genannt sind, wurden verwendet. Der Abstand der oberen Kcihe von Strahlern iiiitl dem Transportband 40. das das zu behandelnde Faserband durch den Ofen l'iihrle, betrug 10 cm, und der Abstand von der unteren Reihe von Strahlern zum Transportband 40 betrug b cm. Der Schlitz 84 der Ejektoren 68 (68') hatte eine Höhe von 4 mm und eine Breite von 45 cm. Die Mittellinien

Tabelle

des Schlitzes der Ejektoren 68 und 68' in Fig. I lagen in einer solchen Höhe, daß der Schiit/ 84 des Ejektors 68 sich in einer Höhe von 28 mm unter der Oberfläche der oberen Reihe von Strahlern und der Schiit/ dcv Ejektoren 68' sich in einer Höhe von JO mm über der Oberfläche der unteren Reihe von Strahlern befand. Zur B'ldung der Luftvorhänge wurde l.-jft unter einem Druck von 2 aiii eingeblasen. Die übrigen angeweniieten Arbeitsbedingungen sowie die Ergebnisse sind nachstehend in der Tabelle genannt.

Versuch	Arbeitsbedingungen	Luft	Wellen	lnf")	Tempe	Behand	Ergebnisse	Aussehen
Nr.	Filter¹)		länge des		ra tu r.	lungs-	Restschrunipfung.
			Maxi	C ¹I	dauer. S	'V¹I
			mums, Ί.
		ja⁴)	1.5	120	45		gut
I	ja	nein	1,5	560	9	1.4	stark vergilbt:
2	ja					-⁵)	Verklebung der
							Fasern
		nein	3,7	350	5		vergilbt
3	nein	Siiuguns )	3,7	350	5	0-23.0")	vergilbt
4	nein	ja")	3,7	220	9	0-22.0	gut
5^S)	nein	ja	3.7	300	9	1.7	Oberseite vergilbt
6	nein	ja¹")	3.7	260	9	1,4-10,5")	gut
7	nein	ί mit Wasserdan		1920	1,8-3,7")	nut
8	Fixieruni			1.5

') Ein festes Filter aus einem Gemisch von Thalliumbromid und Thalliiimjodid.
') Gemessen mit dem in Fig. 2-b dargestellten Meßfühler 86.
^!) Berechnet aus der Gleichung

.V₁ - ' ' ■ Kid.

worin S] die prozentuale restliche Schrumpfung. /. die Länge einer aus dem wärmebehandelten laserband entnommenen Einzelfaser und L' die Länge dieser Einzelfaser ist. nachdem sie 30 Minuten gekocht worden ist.

⁴) 200 cnrVs bei einer Temperatur von 14 C und unter einem Druck von 2 atü wurde zur Kühlung auf das filter gerichtet. ^Λ) Da die Fasern verklebt waren, konnte die Messung nicht vorgenommen werden.
'') Ungleichmäßige Schrumpfung, ein Zeichen für ungleichmäßige Behandlung.
') Anstelle des Einblasens von Luft wurde die Atmosphäre im Ofen durch eine Öffnung von 18 cm", die neben dem Ofen ustntt

angeordnet war, in einer Menge von 3000 cm Vs abgesaugt. ^s) Versuch gemäß der Erfindung.

'') Luft wurde nur durch den Ejektor 68 eingcblasen. Der obere Ejektor 68 war abgeschaltet.
"') Luft wurde nur durch den Ejektor 68 eingeblasen. Der untere Ejektor 68' war abgeschaltet.
¹¹) Das Faserband wurde mit Wasserdampf in üblicherweise bei einer Ofentemperatur von 110 C bei einer Gesamtbehandlungs-

dauer von 1920 Sekunden fixiert.

Bei den Versuchen 1 und 2 hatte die verwendete Infrarotstrahlung eine Wellenlänge des Maximums von 1.5 μ. Durch ein Filter wurde verhindert, daß die heiße Atmosphäre, die die Infrarotstrahler umgab, das zu behandelnde Faserband erreichte. Wenn das Filter ordnungsgemäß geküMt wurde (Versuch 1). wurden gute Ergebnisse erhalten, jedoch war eine verhältnismäßig lange Behandlungsüauer erforderlich. Wenn das Filter nicht gekühlt wurde (Versuch 2), war das Faserband stark vergilbt und durch Verklebung von Fasern erhärtet.

Bei den Versuchen 3 bis 6 wurde das Faserband mit Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge des Maximums von 3.7 μ ohne Verwendung eines Filters behandelt. Wenn keine Luflvorhänge gebildet wurden (Versuch 3). war die Temperatur der das Faserband im Ofen umgebenden Atmosphäre unzulässig hoch, wie die Kurve c'in F ig. 12 zeigt. Als Folge hiervon vergilbte die Oberfläche des Faserbandes, das sich übermäßig stark zusammenzog und \erdichtete, wodurch verhindert wurde, daß die Infrarotstrahlung in die inneren Teile des Faserbandes eindrang, so daß eine ungleichmäßige Behandlung die Folge war. Wenn mit Absaugung gearbeitet wurde (Versuch 4). wurde die Temperatur der Atmosphäre nur in der Nähe der Absaugestelle gesenkt, wie die Kurve /in Fig. 12 zeigt. In der Mitte des Ofens war jedoch die Temperatur der das Faserband umgebenden Atmosphäre ebenso hoch wie beim Versuch 3. so daß die Ergebnisse der Behandlung ähnlich waren wie die Ergebnisse bei Versuch 3. Der Versuch 5 ist das Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Beim Versuch 5 wurde Luft bei einer Temperatur bei 20 C unter einem Druck von 2 atü von den Ejektoren 68

und 68' in einer Gesamtmenge von etwa Ό 000 an V Sek. ausgestoßen. Hierbei konnte die Temperatur der das Faserband umgebenden Atmosphäre geregelt und da-> Faserband unter diesen Bedingungen in einer behandlung veh vcn nur 4 Sekunden erhitzt werden. wobei gute ProdukU|iialiiiiien erzielt wurden, die mit denen vergleichbar sind, die unter Verwendung einer liampffixiervcirrichuing erreichbar sind.

Heim Versuch b wurde I .tilt nur durch den F-jeklorhS eingebliisen. während der obere Ejektor 68 abgeschaltet Ki war. Das Faserband war an der Oberseite vergilbt. Heim Versuch 7 wurde nur eier FjektorhS /um Einblasen von Luft verwendet, während der Ejektor 68' abgeschaltet war. Pas Aussehen des behandelten Faserbandes war /war gut ohne Vcrgilbiing von Fasern auf beiden Seiten, jedoch wurde eine ungleichmäßige Schrumpfung, ein Zeichen für ungleichmäßige Behandlung, festgestellt.

In der Tabelle ist ferner der Versuch 8 genannt, bei dem das gleiche Faserband mit Wasserdampf unter Verwendung einer bekannten Dampffixierapparaiur wärmebehandelt wurde. Zwar wurden gut;; Ergebnisse bezüglich der Produktqualitäten erzielt, jedoch erforderte der Versuch 8 eine Behandlungsdauer von insgesamt 1920 Sekunden.

Hierzu *ί Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Verbänden bzw. Gefügen synthetischer Fasern mittels Infrarotstrahlung innerhalb einer waagerechten, langgestreckten und an der Oberseite und Unterseite mit einer Reihe von Infrarotstrahlern versehenen Behandlungszone durch Hindurchführen des Faserverbandes bzw. -gefüges durch diese Behandlungszone unter gleichzeitigem Einwirken von in die Behandlungszone ein- und aus ihr herausgeführter Druckluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung Wellenlängen des Maximums im Bereich zwischen 3,5 und 7,0 μ aufweist, daß zwischen dem Faserverband und den Infrarotstrahlern durch die eingeführte Druckluft jeweils ein Luftvorhang aufrechterhalten wird, der einen Abstand zum Faserverband hat und sich parallel zu ihm im wesentlichen über die gesamte Breite und i-änge der Behandlungszone erstreckt, und daß in dieser Behandlungszone zwischen den Luftvorhängen eine Atmosphäre geschaffen wird, deren Temperatur im Bereich zwischen 80 und 280⁰C liegt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus einem waagerechten, langgestreckten Ofen mit Einlaß und Auslaß an den gegenüberliegenden Enden und zwei im Ofen an der oberen Wand und jo am Boden parallel zueinander angeordneten Reihen von langgestreckten, querverlaufenden Infrarotstrahlern sowie Einrichtungen zum Einblasen von Druckluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (68, 68') aus einem Körper (81) mit einer Kammer, einer Reihe von damit verbundenen Düsen (83) und einem auf die Reihen von Düsen ausgerichteten langgestreckten Schlitz (84) bestehen, wobei der Körper (81) mit einer Druckluftversorgung verbunden und der Abstand zwischen den Düsen (83) und dem Schlitz (84) so gewählt ist, daß die von der Druckluftversorgung kommende Druckluft aus dem Schlitz (84) gleichmäßig über seine gesamte Länge ausgeblasen wird.