DE2443395A1 - Vorrichtung zum behandeln von materialbahnen mit gasfoermigen medien - Google Patents
Vorrichtung zum behandeln von materialbahnen mit gasfoermigen medienInfo
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Description
HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
KALLE Niederlassung der Hoechst AG K 2339
Wiesbaden-Biebrich 6. September 1974
WLJ-Dr.Kn-df
Vorrichtung zum Behandeln von Materialbahnen mit gasförmigen Medien
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln
von flachen Materialbahnen, bei dem die Bahn durch eine geschlossene Behandlungskammer geführt wird, die einen
Eintritts- und einen Austrittsschlitz aufweist und bei dem
die Bahn wenigstens von einer Seite her mit einem gasförmigen Medium behandelt wird, das aus mehreren Schlitzdüsen gegen diese Materialbahnseite anströmt.
Es ist allgemein bekannt, daß Materialbahnen aus Papier, Kunststoffen, Metallen oder Laminaten aus den genannten
Materialien aus den verschiedensten Gründen mit gasförmigen Medien wärmebehandelt werden. So werden z.B.
Materialbahnen aus thermoplastischen Kunststoffen zur Verbesserung gewisser physikalischer Eigenschaften unmittelbar nach dem Extrudieren, Kalandrieren oder Gießen
mittels geeigneter Einrichtungen in Behandlungskammern gereckt oder fixiert. Ferner werden Materialbahnen mit
flüssigen Medien beschichtet und anschließend in Trockenkammern getrocknet.
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Die Material bahnen werden in den vorerwähnten Anlagen
wärmebehandelt, indem man ein temperiertes gasförmiges
Medium, vornehmlich Luft, über eine Vielzahl von Schlitzdüsen auf die Oberflächen der Materialbahn einseitig
oder beidseitig anströmen läßt. Um möglichst Wärmeverluste zu vermeiden, werden diese Anlagen üblicherweise
in geschlossener Bauart, im folgenden Behandlungskammern genannt, ausgeführt. Außer dem Materialbahneintrittsschlitz
und -austrittsschlitz sind deshalb sämtliche
Teile nach außen hin abgeschlossen.
Bei solchen Behandlungskammern ist das Problem der Wärmeverluste
am Bahneintrittsschlitz und -austrittsschlitz bisher
noch nicht befriedigend gelöst. An diesen Stellen kann nämlich ein Austausch des gasförmigen Behandlungsmediums
mit der freien Atmosphäre stattfinden. Das bedeutet, daß an jenen Stellen aufgeheiztes gasförmiges Behandlungsmedium aus den Kammern abströmen und relativ kühle
atmosphärische Luft in die Kammern einströmen kann. Bei beidseitiger Bahnbehandlung kann es sogar leicht möglich
sein, daß das Behandlungsmedium oberhalb der Materialbahn
aus den Kammern abströmt und an derselben Seite Luft unterhalb der Materialbahn in die Kammern einströmt
oder umgekehrt. Es ist aber im allgemeinen nicht möglich, den Ort der Ein- bzw. Ausströmstellen genau vorauszubestimmen.
Man spricht deshalb von instabilen Behandlungs-
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kammern. Dieses nicht zu erklärende Phänomen kann bei allen Behandlungskammerη beobachtet werden. Es
spielt dabei keine Rolle, ob die Strömung des Behandlungsmediums in den Kammern nach dem Prinzip des Umluft- oder
Teilstromverfahrens betrieben wird.
Die mit instabilen Behandlungskammern verbundenen Nachteile
sind im wesentlichen die durch das ausströmende gasförmige Behandlungsmedium an den Materialbahneintritts-
und/oder -austrittsschlitzen verursachten hohen Wärmeverluste. So ergaben Messungen an einem 20 m
langen Fixierrahnien, der im Kreislaufverfahren betrieben
wird, daß aus dem Materialbahneintrittsschlitz 10% des Behandlungsmediums
ausströmten. Diese in den freien Arbeitsraum abströmende aufgeheizte Luft, steht zum Wärmebehandeln
der Materialbahn nicht zur Verfügung. Dieser Verlust muß nun einerseits in der Behandlungskammer
durch nachströmende Luft aus dem freien Arbeitsraum ausgeglichen
und in der Behandlungskammer wieder auf die gewünschte
BehandTungstemperatur aufgeheizt werden. Andererseits belastet die austretende Luft im hohen Maße zusätzlich
eine zur Klimatisierung des Arbeitsraumes ohnehin erforderliche Klimaanlage, die den Arbeitsraum für
die darin beschäftigten Personen auf eine zumutbare Raumtemperatur
herabkühlt. Die so vergeudeten jährlichen Wärme-
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energieverlus te sind sehr hoch und somit wirtschaftlich
völlig unbefriedigend.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Behandlungskammern
besteht darin, daß beim Trocknen von mit 1ösemittelhai ti gen Medien beschichteten Materialbahnen
freiwerdende gasförmige Lösemittel gemeinsam mit dem gasförmigen Behandlungsmedium aus den Behandlungskammern abströmt. Dabei wird der Arbeitsraum besonders
an den Austrittsstellen trotz Absaugeinrichtungen mit
gesundheitsschädlichen Stoffen angereichert.
Nachteilig macht sich auch beim Wärmebehandeln von Polyester-Kunststoffbahnen
die aus dem Kunststoff in gasförmige Phase übergehende mit dem Behandlungsmedium vermischte
Terephthalsäure bemerkbar, die beim Ausströmen aus der Behandlungskammer im relativ kühlen Arbeitsraum abkühlt
und dann als Sublimat in Form von Staub anfällt. Solcher Staub ist für die Qualität der Kunststoffbahnen und bei
evtl. weiterer Konditionierung von großem Nachteil und
reduziert außerdem die Standzeiten der eigens in solchen Produktionsräumen für staubfreie Luft sorgenden Luftfilter.
All diese Nachteile versuchte man bereits durch verschie-
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dene Maßnahmen zu beseitigen, ohne daß sich jedoch ein
befriedigendes Ergebnis gezeigt hat. So hat man bereits
versucht, den Eintritts- bzw. Austrittsschlitzquerschnitt
zu reduzieren, indem man die Schlitzhöhe bis dicht an die Materialbahn herangeführt und noch zusätzlich mit flexiblen
Dichtlippen versehen hat. Diese Einrichtung hat sich aber in der Praxis nicht bewährt, weil die meist empfindlichen
Materialbahnen durch nicht zu vermeidende Schwingbewegungen die Dichtlippen berührten und beschädigt wurden oder
weil beim Recken und/oder Fixieren bekanntlich die aus den Behandl ungskainmern nach außen geführten Kluppenketten
sowieso einen größeren Schlitzquerschnitt benötigten.
Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein Ausströmen von gasförmigen Behandlungsmedien
am Materialbahneintrittsschlitz und -austrittsschlitz
von ansonsten relativ dichten Behandlungskammern verhindert und somit die geschilderten Nachteile vermeidet.
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von flachen Material bahnen ,
bestehend aus einem geschlossenen wärmeisolierenden Gehäuse,
das einen Eintritts- und Austrittsschlitz aufweist,
wenigstens einseitig quer zur Bahnlaufrichtung angeordnete
Schlitzdüsen, die mit Druckräumen in Verbindung stehen,
wenigstens einem Wärmeaustauscher, der mit Saugräumen in
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Verbindung steht und wenigstens einem Ventilator, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß die Schlitzdüsen
quer zur Bahnlaufrichtung entweder aus quer zur Bahnlaufrichtung
hintereinanderliegenden Einzelschlitzdüsen
bestehen, deren Breite B = 2 - 25 mm und deren Länge L = 20 - 200 mm betragen und die quer zur Bahnlaufrichtung
zwischen sich strömungsfreie Bereiche von einer Länge
L = 20 - 200 mm aufweisen und daß die Düsenreihen in Bahnlaufrichtung in Abständen T = 50 - 500 mm fortlaufend
angeordnet sind odur daß quer zur Bahnlaufrichtung in Bahnlaufrichtung
im Abstand T = 50 - 500 mm durchgehende Schlitzdüsen einer Breite B = 2 - 25 mm angeordnet sind, die derart
abgeschottet sind, daß die Länge L = 20 - 200 mm für die Materialbahn anströmende und nichtanströmende Bereiche
beträgt.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch die
erfindungsgemäße Anordnung und Abmessung der Düsen und damit der angeströmten Bereiche in den eingangs beschriebenen,
bekannten Behandlungskammern der Austritt des gasförmigen
Behandlungsmediums am Materialbahneintritts- und
-austrittsschlitz weitgehend, wenn nicht gar vollständig,
verhindert wird.
Mit solchen als stabil bezeichneten Behandlungskammern
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spart man mit geringem technischen Aufwand hohe Energiekosten, die bisher durch die ständigen Wärmeve rl us te der
Behandlungskammern und durch die Belastung der Klimaanlage
der Arbeitsräume verursacht wurde. Weiterhin verhindert
man Verunreinigungen der Arbeitsräume durch die aus den
Behandlungskammern austretenden gasförmigen gesundheitsschädlichen
Stoffe und durch anfallenden Sublimatstaub. Zahl und örtliche Anordnung der angeströmten Bereiche entsprechen
dem freien Querschnitt der verwendeten Düsen. Um eine völlig gleichmäßige Oberflächenbehandlung der Materialbahn
zu erreichen, ist bevorzugt, daß bei einseitiger Materialbahnbehandlung die quer zur Bahnlaufrichtung angeordneten
Düsen gegenüber den längs in Abständen T angeordneten Düsen vorzugsweise auf Lücke versetzt sind.
Bei besonders- langen Behandlungskammern können auch zwei,
drei und mehr Düsenreihen längs in Behandlungsrichtung gleiche
Anordnung hintereinander aufweisen, bevor dann die darauf folgenden entsprechende Anzahl Düsen versetzt angeordnet
werden (s. Fig. 3).
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den folgenden Zeichnungsbeschreibungen zu ersehen, ohne daß jedoch eine
Einschränkung auf die aufgezeigten Ausführungsformen besteht.
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: U 33-9 5
ί-iQ. 1 stellt die Seitenansicht der ι ei !kammern 1 und 4 einer
Behandlungskammer im Teilschnitt dar»
Fig. 2 ist eine Draufsicht der Behandlungskammer gemäß
Fig. 1 ebenfalls im Teilschnitt und
Fig. 3 eine Variante der Düsenanordnung und somit der angeströmten
und strömungsfreien Bereiche,
Die Vorrichtung gemäß den Figuren I und 2 zeigt eine allseits geschlossene Behandlungskammer„ wie sie zum beidseitigen
Wärmebehandelη von flachen Material bahnen mit
gasförmigen BehandlungsmedienB z.B. beim Recken oder
Thermofixieren von Kunststoffolien,, benutzt wird. Es handelt
sich dabei um eine Behandlungskammer„ die üblicherweise
wegen ihrer' großen Länge aus einzelnen Kammerabschnitten 1,
20 3 und 4 besteht und im Baukastensystem beliebig erweitert
und zusammengefügt werden kann0 Die einzelnen
Kammern sind an ihren Trennstellen S0 β und 7 jeweils luftdicht
zusammengeflanscht. Ferner sind die Außen- und Stirn™
wände durch geeignete Maßnahmen wärmeisoliert. Der- Einfachheit halber ist nur der !(ammerabschnitt 1 und 4 vollständig
im Schnitt gezeigte da die anderen Kammerabschnitte analog dazu aufgebaut sind»
0 9 8 1 7 / Γ) 9 7
Die zu behandelnde Materialbahn 8 wird mit gleichförmiger
Geschwindigkeit über den in der Stirnwand 9 befindlichen
Eintrittsschlitz 10 längs durch die Behandlungskammer geführt
und verläßt die Behandlungskammer an der entgegengesetzten
Seite über den in der Stirnwand 11 befindlichen Austrittsschlitz 12. Dabei wird die erforderliche Wärmebehandlung
in diesem Fall so vorgenommen, daß man über die hier quer oberhalb sowie unterhalb zur Materialbahn 8 angeordneten
Schlitzdüsen 13, 14 mit gasförmigem Behandlungsmedium z.B. von ca. 200 C und mehr ausströmen läßt, das
seine gespeicherte Wärmeenergie an die Materialbahn 8 abgibt. Das angekühlte Behandlungsmedium, vorzugsweise Luft,
wird dann im Kreislauf mittels Umluftventilatoren 15 über
die untereinander in Verbindung stehenden Saugräume 16 und über die Wärmeaustauscher 17 erneut angesaugt,' aufgeheizt
und schließlich wieder über die Druckräume 18 und die Schlitzdüsen 13, 14 der Materialbahn 8 zugeführt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der kurzen Schlitzdüsen bzw. durch geeignetes Abschotten durchgehender Schlitzdüsen
kann man das unkontrollierte Austreten des aufgeheizten
Behandlungsmediums am Eintrittsschlitz 10 und am Austrittsschlitz 12 weitgehend bis völlig verhindern. Das erfindungsgemäße
Verfahren kann auf alle Behandlungskammernsysteme mit gutem Erfolg angewendet werden. Die Größen der Behandlungs
kammern, ihre Luftführung, wie Kreislauf-, Teilstromverfahren
usw. sowie ein- bzw. beidseitige Materialbahnbehandlung
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haben dabei keinen Einfluß auf die Erfindung. Die genaue Größe und Anordnung der Düsen bzw. abzuschottenden Bereiche
muß von Fall zu Fall ermittelt werden, da z.B. die Düsenschlitze B und der Abstand T der Schlitzdüsen in Behandlungsrichtung der meist im Handel erhältlichen Behandlungskammern
unterschiedlich sind. Es ist aber leicht möglich, durch
einfaches Probieren, wie z.B. Abdecken und Zukleben der Düsenöffnungen durchgehender Düsen den optimalen Effekt
zu ermitteln.
In Fig. 2 ist eine bewährte Anordnung der Schlitzdüsen 14 zu sehen, die sich quer zur Behandlungsrichtung der Materialbahn 8 mit den strömungsfreien Bereichen 19 abwechseln. Längs
zur Behandlungsrichtung (s. Pfei1richtung auf angedeutete
Materialbahn 8) sind die Düsen in den benachbarten Reihen vorzugsweise' gegensei tig versetzt auf Lücke angeordnet. Es
handelt sich dabei um die Düsen, die bei der hier beschriebenen beidseitigen Materialbahnbehandlung unterhalb
der Materialbahn 8 angeordnet sind. Die oberhalb der Material bahn 8 wegen der Schnittführung nicht sichtbaren Düsen 13
sind ebenfalls vorzugsweise gegenüber den unterhalb der Materialbahn 8 befindlichen Düsen 14 versetzt zueinander
angeordnet.
Grundsätzlich können die Schiitzdüsen 13 bzw. 14 und die
strömungsfreien Bereiche 19 in Behandlungsrichtung beliebig
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verteilt zueinander angeordnet werden, wenn gewährleistet
ist, daß das gasförmige Behänd!ungsmedium die Oberfläche
der zu behandelnden Materialbahn gleichmäßig statistisch verteilt anströmt und zeitlich gesehen gleichmäßig und
gleich lang auf die Oberfläche einwirkt. Bei beidseitiger Materialbahnbehandlung kann gegebenenfalls
auf das Lücke setzen der angeströmten Bereiche in vorbeschriebener Art verzichtet werdena wenn in einem solchen
Fall die Düsen unterhalb der Materialbahn gegenüber den Düsen oberhalb der Materialbahn auf Lücke gesetzt
sind.
Die benötigten Bereiche 19 erzielt man vorzugsweise durch einfaches Abschotten der quer zur Behandlungsrichtung
der Materialbahn verlaufenden Schlitzdüsen 13, Aus Gründen -der Fertigung hat es sich gezeigt, daß es
einfacher ist, durchgehende Schlitzdüsen in den gewünschten Bereichen abzuschotten, als Schlitzdüsen speziell mit bestimmten
Abmessungen anzufertigen. Abgeschottet werden Schlitzdüsen durch Verschließen der freien Düsenquerschnitte
mit Hilfe geeigneter Mittel, in dem man beispielsweise U-förmig gebogene Bleche über die Schlitzdüsen schiebt
und festklemmt.
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Claims (3)
- LAJ ENTA NS P ROC H EΙ« Vorrichtung zum Wärmebehandeln von flachen Materialbahnen, bestehend aus einem geschlossenen wärmeisolierten Gehäuse,, das einen Eintritts- und Austrittsschlitz aufweistB wenigstens einseitig quer zur Bahnlaufrichtung angeordnete Schlitzdüsen, die mit Druckräumen in Verbindung stehen, wenigstens einem Wärmeaustauscher „ der mit Saugräumen in Verbindung steht und wenigstens einem Ventilator dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüsen quer zur Bahnlaufrichtung entweder aus quer zur ßahnlaufrichtung nebeneinanderliegenden Einzeldüsen bestehen,, deren Breite B = 2-25 mm und deren Länge L = 20 - 200 mm betragen und die quer zur Bahnlaufrichtung zwischen sich störungsfreie Bereiche 'von einer Länge L = 20 - 200 mm aufweisen und daß die Düsenreihen in Bahnlaufrichtung in Abständen T = 50 - 500 mm fortlaufend angeordnet sind oder daß quer zur Bahnlaufrichtung in Bahnlaufrichtung im Abstand T = 50 - 500 mm durchgehende Schlitzdüsen einer Breite B = 2 - 25 mm angeordnet sindD die derart abgeschottet sind, daß die Länge L = 20 - 200 mm für die Materialbahn anströmende und nichtanströmende Bereiche beträgt.12 Ό 9 7 5
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldüsen oder die abgeschotteten Schlitzdüsen derart in Bahnlaufrichtung angeordnet sind, daß anströmende und nichtanstromende Bereiche versetzt zueinander sind.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Diisenreihen die Einzeldüsen oder die abgeschotteten Schlitzdüsen gleiche Anordnung aufweisen und wobei wenigstens die nächstfolgende Düsenreihe derart ausgelegt ist, daß anströmende und nichtanstromende Bereiche versetzt zueinander sind.- 13 609817/0975
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