DE2444096B2

DE2444096B2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Verbanden bzw. Gefügen synthetischer Fasern mittels Infrarotstrahlung

Info

Publication number: DE2444096B2
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: 1978-03-09
Also published as: US3972127A; DE2444096C3; FR2244037A1; IT1021399B; FR2244037B1; JPS5241370B2; DE2444096A1; GB1483533A; BE819923A; JPS5058314A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Verbänden bzw. Gefügen synthetischer Fasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind aus der US-PS 36 39 207 bekannt. 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 F.iserverband auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von Verbänden bzw. Gefiigen synthetischer Fasern mittels Infrarotstrahlung bereitzustellen, durch welche eine Verwirrung des Faserverbandes 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 1 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 Temperaturbereich zuläßt. Dieser schützt das durch den Ofen laufende Fasergefüge wirksam gegen die an die Infrarolerhitzer angrenzende heiße Atmosphäre, wodurch ein unerwünschtes Vergilben der Fasern verniie-ι-, den wird. Da ferner der Luftvorhang parallel zum Faserverband und mit Abstand dazu gebildet wird, verwirren die Luftströme, die die Luftvorhänge bilden, den Faserverband nich:, auch nicht bei entspannten Fasei verbänden und -gefügen.

in 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 2", angeordneten Reihen von langgestreckten, querverlaufenden Infrarotstrahlern sowie Einrichtungen /um Einblasen von Druckluft und ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen aus einem Körper mit einer Kammer, einer Reihe von damit verbundenen Düsen ίο und einem auf die Reihen von Düsen ausgerichteten langgestreckten Schlitz bestehen, wobei der genannte Körper mit einer Druckluftversorgung verbunden und der Abstand zwischen den Düsen und dem langgestreckten Schlitz so gewählt ist, daß die von der π Druckluftversorgung kommende Druckluft aus diesem Schlitz gleichmäßig über seine gesamte Länge ausgeblasen wird.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

•in F i g. I Ist eine Seitenansicht einer Ausführungsforni 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 4i Fig. 1;

F i g. 2-b zeigt in vergrößertem Maßstab einen I ängssehnitt durch einen Teil der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung;

F i g. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine in der -,ο in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung verwendete Einrichtung zur Bildung eines 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. 3 dargcstcll- ·-,-, ten Einrichtung;

F i g. 6 zeigt im Längsschnitt eine Ausführungsform eines zu verwendenden Infrarotstrahlers;

F i g. 7 ist ein sehematiseher Querschnitt, der eine andere Ausführungsforni der Vorrichtung veranschau-W) licht;

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Energieverieilungen verschiedener Infrarotstrahlungen, wobei die Wellenlänge ^;n μ als Abs/isse und die realtivc Strahlungsenergie als Ordinate aufgetragen ist;
fy-, F i g. 9 bis F i g. 11 /eigen Infrarotspektren von Fasern aus dem Polyamid Nylmi-b. mis Polyäthylcnterephthalat und Polyacrylnitril;

F i g. 12 ist eine graphische Darstellung der Tempera-

lurverteilungen eines Ofens unter verschiedenen Arbeitsbedingungen in Längsrichtung.

Fig. 13 ist eine graphische Darstellung der Temperaturverteilung eines mit und ohne Lufivorhänge betriebenen Ofens.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsl'ormen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Die in Fig. I, Fig. 2-a und Fig. 2-b dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur thermischen Trocknung und Relaxation von Kunslfascrverbänden und -gefügen verwendet werden. Die Vorrichtung hat eine Zuführungszone A und eine Wärmebehandlungszone B. Die Zuführungszone A ruht auf einem Rahmen 1 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 Lagerplatte 4 ist mit einem U-förmigen Schlitz 5 versehen. Die beiden Schlitze sind aufeinander ausgerichtet. Auf dem unteren Ende der Schlitze 5 ruht die querverlaufende langgestreckte Rolle 6. Die frei rotierende, quer angeordnete langgestreckte Rolle 7 ruht auf der Rolle 6.

Am oberen Ende jeder Lagerplatte 4 sind zwei parallel zueinander verlaufende Stäbe 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 Plane 9 vorhandene Bohrung geschraubt. Das obere Ende des Stabs 10 ist mit einem Griff 11 und das untere Ende des Stabes 10 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 zwischen der Unterseite der Scheibe 12 und der Oberseite der Platte 13 angeordnet. Der Druck der Walze 7 gegen die Walze 6 kann daher durch Drehen des Griffs 11 so eingestellt werden, daß die Schraubenfeder 14 gegen die Walze 7 drückt. Das Lieferrollenpaar 3 ist im wesentlichen in der gleichen Weise ausgebildet wie das Lieferrollenpaar 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 Ende der Walze 17 befestigt. Das Zahnrad 19 kämmt mit einem Zahnrad 20, das am Rahmen 1 befestigt ist. Das Zahnrad 20 ist im Eingriff mit einem Zahnrad 21, das an einem Ende der Walze 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 23 läuft.

Der Wärmebehandlungsteil ßruht auf einem Rahmen

25, der aus geschweißten Winkeleisen besteht. Ein Ofen

26, der sich in Längsrichtung erstreckt, ist auf der Oberseite des Rahmens 25 befestigt. Eine Walze 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 quer zum Rahmen 25 angeordnet sind, sind drehbar auf dem hinteren Teil des Rahmens 25 gelagert. Eine quer zum Rahmen verlaufende Führungsrolle 31 ist drehbar am vorderen Teil des Rahmens 25 gelagert. Eine quer zum Rahmen verlaufende Führungsrolle 32 ist drehbar am rückwärtigen Teil des Rahmens 25 gelagert. Ebenso ist am rückwärtigen Teil des Rahmens 25 eine Spannungsregelvorrichtung 33 angeordnet. Die Spannungsregelvorrichtung 33 ist mit einer Platte 34 versehen, die am Rahmen 25 befestigt und mit einer Führungsnut 35 versehen ist. Ein > Befestigungsbiigel 36 ist an der in der Führungsnut 35 gleitenden Gleitplatte 36' 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.

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

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

i", 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 /u behandelnde Faserverband. Das Transportband 40 besteht vorzugsweise aus

>o einem Werkstoff mit guter Reflexion für Infrarotstrahlung, z. B. aus Aluminiumdraht.

An einem Ende der Walze 27 ist ein Kettenrad 41 befestigt. Über eine Kette 42 ist das Kettenrad 41 mit einem Kettenrad 45 verbunden, das an der Ausgangs-

2ϊ welle 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 ist.

ίο Zwischen der Rolle 17 und der Walze 27 ist 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, ist am Rahmen 25 neben

i) dem Ende der Führungsplatte 93 befestigt. Am Rahmen 25 ist außerdem eine Bürste 100 zum Reinigen des Transportbandes 40 befestigt. Ein Gebläse 47 ist mit Hilfe eines Befestigungswinkels 101 am Rahmen 25 befestigt. Das Gebläse 47 weist einen Austrittsslutz.cn

4(i 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.

4-, Der Ofen 26 besteht aus einer Vorderwand 50, einer Rückwand 52, einer oberen Wand 54, einem Boden 55 und Seitenwänden 56 und 57. Die quer angeordneten Fiihrungsrollen 58 und 59 sind drehbar an den Seitenwänden 56 und 57 gelagert. Der obere Teil des

•50 Transportbandes 40 wird durch einen Eintrittsschlitz 51 in der Wand 50 in eine Kammer 102 eingeführt, die durch die Wände 50, 52, 54, 55, 56 und 57 gebildet wird. Das Transportband 40 wird auf den Führungsrollen 58 und 59 in der Kammer 102 geführt. Das Transportband

■55 40 tritt aus der Kammer 102 durch einen Austrittsschlitz 53 in der Rückwand 52 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

bo Gewindestäben 61 ist drehbar an der Platte 60 befestigt. Die Zwischenteile der Stäbe 61 sind in Gewindelöcher in der oberen Wand 54 geschraubt. An den anderen Enden der Stäbe 61 sind Handgriffe 62 befestigt. Wenn die ί !andgriffe 62 gedreht werden, verschiebt sich die

b5 Platte 60 nach oben oder unten. Eine Reihe von quer und parallel verlaufenden Infrarotstrahlern 63 ist an der Unterseite der Platte 60 mit I lalterungcn 108 befestigt. Eine weitere Platte 64, die zur Befestigung von

Infrarotstrahlern ausgebildet ist, ist an der Innenseite der unteren Wand 55 befestigt. Die Platte 64 ist an der unteren Wand 55 im wesentlichen in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, befestigt. Wenn die I landgriffc 65 gedreht werden, wird somit die Plane 64. an deren Oberseite die Infrarotstrahler 66 befestigt sind, nach oben und unten bewegt.

An den Innenseiten der Seilenwiinde 56 und 57 sind langgestreckte Infrarotstrahler 67 mit Halterungen 109 in Längsrichtung der Kammer befestigt.

Eine Einrichtung zum Einblasen von Druckluft (Drucklufldüse 68) ist über dem Transportband 40 im Eintrittsschlitz 51 angeordnet. Eine weitere Druckluftdüse 68' ist unter dem Transportband 40 im F.intrittsschlitz 51 angeordnet. Die Düsen 68 und 68' sind an der Außenseite der Vorderwand 50 mit Befestigungswinkeln 69 bzw. 69' befestigt.

Die in F i g. 3, 4 und 5 dargestellte Drucklufidüsc 68 (oder 68') weist einen Körper 81 auf. der eine Kammer bildet. Ein Rohrslück 82 mit geschlossenen Enden ist im Körper 8t angeordnet. Eine Leitung 70, die zu einem (nicht dargestellten) Kompressor führt, ist mit dem Rohrslück 82 verbunden.

Eine Reihe von Düsen 83. die mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, sind in einem Stück mit dem Rohrstück 82 ausgebildet. Ein quervcrlaufender Schlitz 84 wird in der Vorderseite des Körpers 81 gebildet. Der Abstand zwischen den Enden der Reihe von Düsen 83 und dem Schlitz 84 ist so gewühlt, daß die Luft aus dem Schlitz 84 gleichmäßig über seine gesamte Länge ausgeblasen wird.

Die Ejcktoren 68 und 68' sind so angeordnet (I ig. 1. 2-a und 2-b). daß die aus dem Schlitz 84 ausgestoßene Luft zwei Luftvorhängc bildet, wobei ein Vorhang sich zwischen dem Transportband 40 und der Reihe von Strahlern 63 und der andere Vorhang sich zwischen dem Transportband 40 und der Reihe von Strahlern 66 bewegt, wobei jeder Luftvorhang einen Absland zur Oberfläche des Transportbandes 40 aufweist.

Ein Luftkanal 71. der Luft ausstößt, ist über dem Transportband 40 neben dem Austritisschlit/ 5? angeordnet. Der Kanal 71 ist mit einer (nicht dargestellten) Luftversorgung verbunden und an der rückseitigen Stirnwand 52 des Ofens 26 mit einem Bcfcsligungswinkel 72 befestigt. Ein Luftsaugkanal 73 ist unter dem Transportband 40 neben dem Austritts schlitz 53 angeordnet. Der Kanal 73 ist mit einer (nicht dargestellten) Luftsaiigvorriclitung verbunden und an der rückseitigen Stirnwand 53 mit dem Befestigungswinkel 74 befestigt. Die Druckluft aus den Dnicklulttlüsen 68 und 68' strömt 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.

Ein Kettenrad 75, das an einem Ende der Walze 28 befestigt ist, ist über eine Kelte 7h mil einer am Rahmen 25 befestigten Alvugsrulle 77 verbunden. An einem Ende ücv Abzugsrolle 77 isl ein Kellenrad 78 befestigt. An (.icy linierseile des Rahmens 25 sind l.cnkrollen 74 befestig!, so daß <.\cv Bchandlungsteil /I in die gewünschte I .age bewegt werden kann.

In den Wänden 50, 52, 54, 56 und 57 isl Wärmeisoliermaterial 104. /.Ii. Asbest und Glaswolle, angeordnet, um den Ölen 26 thermisch gegen die Atmosphäre /\\ isolieren.

Ein Temperaturfühler 85. der die Oberllächenicmpc i;imi- ilcv Infrarotstrahler ahlasiel und mit einem (iiicln dargi.'slelllcn) Kegler Im die Regelung der ( Mierlläehcn lciiuici'iiliiri'ii der Sli.ililci verbunden ist. ist /wischen zwei Strahlern 66 angeordnet. In der Mille der Kammer 102 des Ofens 56 ist ein Temperaturfühler 86, der die Temperatur in der Kammer 102 ablastet, 1 cm über dem T ransportband 40 angeordnet. Dieser Meßfühler 86 isl ϊ mit einer (nicht dargestellten) die Ofentemperatur anzeigenden Vorrichtung verbunden, die im (nicht dargestellten) Schaltkasten der Vorrichtung angeordnet ist.

In F i g. b ist als Beispiel ein Infrarotstrahler

in dargestellt, der bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung verwendet wird. Der Strahler weist eine Röhre 87 aus Keramikstoff auf. In die Röhre 87 isl ein Chromnickeldraht 88 in Form einer Spirale eingesetzt. Mit den Enden der Röhre 87 sind über Asbesisehichien

π 90 Prozellanisolatorcn 89 verbunden. Die Enden des C'hromniekcldrahls 88 sind mit Verbindungsstücken 91 verbunden, die jeweils aus einem Bolzen 91', der am Isolator 89 befestigt und mit dem jeweiligen Ende des C'hroniniekeldrahts 88 verbunden isl. Mullern 91", die

_>» zum Anschluß des Chromniekcldrahls 88 an die (nicht dargestellte) Stromquelle dienen, und einer Kappe 91"' bestehen.

Die vorstellend beschriebene Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Verbänden und Gefügen von

j'i synthetischen lasern arbeitet wie folgt:

Ein I'aservcrband Fin Form eines flächigen Gebildes, this der Wärmebehandlung unterworfen werden soll, wird dem Wärmebehandliingsteil Ii vom Ausgabeteil Λ zugeführt. Die Drehung des Motors 23 wird auf die

in Lieferrollen 2 und 3 übertragen, wodurch der Faserverband /'. der von den Rollen 6 und 7 bzw. 16 und 17 ergriffen wird, der Führungsplatte 93 zugeführt wird. Die Kraft, mit der der Faserverband /'ergriffen wird, wird durch Drehen der Handgriffe 11 und 15 eingestellt, r. 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 Führungsplatte 93 zugcführle Faserverband /'wird auf das Transportband 40 abgelegt. Die Drehung lies Motors 43 im Uhrzeigersinn (F' ig. 1) wird

■in auf das Transportband 40 übertragen, das hierdurch umläuft, wie durch den Pfeil Ai angedeutet. Der Taserverbantl /■' auf dem Transportband 40 wird hierdurch dem Eintrittssehlitz 51 des Ofens 26 zugeführt. Auf den in dieser Weise in tue Kammer 102 eingeführten

■π Faserverband kommt die Strahlungswärme aus den Infra rot Strahlern 63,66 und 67 zur Einwirkung.

Mit anderen Worten, die Oberseile des l'aserverbandes /-"wird durch die an der Platte 60 befestigte Reihe von Infrarotstrahlern 63 erhitzt, während die Unterseile

Vi des Faserverbandes /' durch die an der Platte 64 befestigte andere Reihe von Infrarolslrahlern 66 erhitz! wird. Die I Interseite des Faserverbandes wird durch das Transportband 40 hindurch erhitzt. Daher ist der Absland zwischen der Reihe von Strahlern 66 und der

■η Unterseile des Transportbandes 40 geringer nls der Absland zwischen i\cf Reihe von Strahlern 63 und der Oberseite des Transportbandes 40. Als Folge dieser Anordnung konimi auf beide Seilen ties I aserverbantles /eine gleichmäßige Wärmestrahlung /ur Einwirkung.

mi Da die Strahlungsenergie tier langgestreckten Infrarotstrahler an ihren Enden geringer wird, erhallen die beiden seitlichen Teile ties I aserverbandes /'. tier die Form eines flächigen Gebildes hat. ungenügende Strahlung von den Strahlern 63 und 66. Um theses

ι/ι ungenügende Erhitzen zu vermeiden, werden die seitlichen Teile ties l'ascrv crbandcs /zusätzlich (lurch die an den Seiteiiwlinden 5h und 57 lies Ofens 2h belesiigten Strahler 67 erhil/l. Die Abstände /wischen

den Reihen von Strahlern 63 und der Oberseite des Faserverbandes /·" und zwischen der Reihe von Strahlern 66 und der Unterseite des Faserverbandes werden durch Drehen der I landgriffc 62 und 65, die die Platten 60 bzw.64 bewegen, eingestellt.

Dm direktes Erhitzen des Faserverbandes /■* durch Konvektion und Leitung aus den Infrarotstrahlern zu vermeiden, muß der (nicht dargestellte) Kompressor betägigt werden, der mit den Leitungen 70 der Ejckloren 68 und 68' verbunden ist. Die hierbei aus den Schlitten 84 (Fig. 4) der Ejckloren 68 und 68' ausgestoßene Druckluft (durch die Pfeile AS angedeutet) bildet zwei Luflvorhänge /wischen den Strahlern 63 und 66 und dem Faserverband .'-". leder Luftvorhang hat einen Abstand zu den Oberflächen des Faserverbandes r> /' und erstreckt sich parallel zum Faserverband F im wesentlichen über die gesamte Breite und Länge des Ofens 26. Mit diesen Luftvorhängen ist es möglich, den Faserverband /"gegen direkte Wärmekonvcktion und -leitung zu isolieren. Die Luft vorhänge vermögen daher einen übermäßig starken Anstieg der Temperatur im Ofen 26 wirksam zu verhindern, so daß Vergilben des Faserverbandes /vermieden werden kann.

Das in dieser Weise im Ofen 26 behandelte Fascrgefügc /-' wird aus dem Austrittsschliiz 53 abgezogen und durch die Rolle 77, die durch die Walze 28 über das Kettenrad 75. die Kette 76 und Kettenrad 78 angetrieben wird, dem nächsten Prozeß zugeführt. Die Druckluft verläßt den Ofen durch den Austriitsschlilz 53 und wird vom Kanal 73 angesaugt, wie durch die Pfeile jo ΑΙ angedeutet. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Luftstrom aus dem Kanal 71 zum Kanal 73 geblasen wird, wie durch die Pfeile Xi angedeutet, und der Kanal 73 mit einer (nicht dargestellten) im Betrieb befindlichen Saugvorrichtung verbunden ist. Gleichzeitig wird das 3-, Fascrgefügc /-"durch den Luftstrom (durch die Pfeile Xt angedeutet) aus dem Kanal 71 gekühlt. Das erhitzte Transportband 40 wird durch Luftströme gekühlt, die aus dem Kanal 48 ausgestoßen werden.

I" ig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform einer Wärmebehandlungsvorrichuing gemäß der Erfindung. Die dargestellte Vorrichtung kann zum Heißvcrstrekken von endlosen Gefügen von synthetischen Fasern, /. !5. Kabeln, verwendet werden. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten v, Ofen 126. Neben dem Eintrittsende des Ofens 126 ist ein Lieferwerk 96 mit Rollenmcchanismus 95 angeordnet, der aus drei rotierenden Rollen, die einander berühren, gebildet wird. An der Ausirittssciie des Ofens 126 ist ein Abzugsteil 98 angeordnet, der einen Abzugsrollcnme- ^r,o chanismus 97 aufweist, der aus drei rotierenden Rollen besteht, die einander berühren. Zwei Reihen von quer verlaufenden Infrarotstrahlern 163 und 166 sind im Ofen 126 an der oberen Wand und unteren Wand angeordnet. Ein endloses Fasergcbikle /■"'. das der Wärmebehand- « lung unterworfen werden soll, wird vom Lieferwerk 95 und vom Ab/ugsleil 97 ergriffen und durch den Ofen 126 geführt, in dem die Wärmestrahlung der Strahler 163 und 166 aiii den Faserverband zur Einwirkung kommt.

Zwei Ejekloren 168 und 168' für Druckluft sind im wi Finiriiissehlii/ in der Seitenwand des Ofens 126 angeordnet, leder Ejektor ist so angeordnet, daß die aus ihm austretende Druckluft parallel zur Oberfläche des Faserverbandes /·"' in der durch die Pfeile Ai' angedeuteten Weise so ausgestoßen wird, daß zwei μ l.tifivorliänge /wischen dem laserverband /''und der jeweiligen Reihe von Erhitzern 163 und 166 gebildet wird leder dieser l.ulivnrhancc hat einen Abstand /um Faserverband /·"' und verläuft parallel dazu. Ein Kühlkanal 99 ist über den Abzugsrollcn 97 angeordnet. Der behandelte Faserverband Pwird durch Luftströme (durch den Pfeil AY angedeutet) aus dem Kanal 99 gekühlt.

In Fig. 8 sind die Strahlungsencrgieverteilungen verschiedener Infrarotstrahlungen graphisch dargestellt. Als Abszisse ist die Wellenlänge in μ und als Ordinate die relative Strahlungsenergie aufgetragen. Die Kurve ;i stellt die Energieverteilung einer Infrarotstrahlung eines Strahlers dar, der aus einem Quarzrohr und einer Wolframdrahtspiralc besteht. Bei dieser Strahlung erscheint die maximale Energie bei einer Wellenlänge von 1,2 μ. Im allgemeinen wird eine Wellenlänge, bei der die Strahlungsenergie einer gegebenen Strahlung aus einem gegebenen Strahler am höchsten ist, nachstehend als »Wellenlänge des Maximums« der Strahlung oder des Strahlers bezeichnet. Die Wellenlänge des Maximums der Infrarotstrahlung aus der vorstehend genannten Lampe beträgt 1,2 μ. Dieser Strahlertyp wird zum Trocknen von Ansiriehschichtcn verwendet.

Die Kurve b in Fig. 8 stellt die Energieverteilung einer Infrarotstrahlung aus einem Strahler dar, der aus einer Quarzröhre und einer Chromnickeldrahtspiralc besteht. Diese Infrarotstrahlung hat eine Wellenlänge des Maximums von 2,1 μ und wird beispielsweise zum Aufschrumpfen von Verpackungen aus Polyäthylcnfolic verwendet.

Die Kurve c in Fig. 8 stellt die Energieverteilung einer Infrarotstrahlung aus einem Strahler dar, der aus einem Keramikrohr, das in der USA.-Patentschrift 35 85 390 beschrieben wird, und einer Chromniekeldrahtspirale besteht. Dieser Strahler hat eine Wcllcnlänge des Maximums von 3,5 μ. Ein Strahler dieses Typs ist in Fi g. 6 dargestellt.

Die Kurve d \n Fig. 8 stellt die Energieverteilung einer Infrarotstrahlung aus einem Strahler dar, der irgendeine Art von Halbleiter enthält. Die Wellenlänge des Maximums dieses Strahlers beträgt 5,5 μ.

Wie die Kurven ;i bis d 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 Infrarolspck-Iren von Fasern aus dem Polyamid Nylon-*), aus Polyethylenterephthalat und aus Polyacrylnitril dargestellt. Sie zeigen, daß die Infrarotabsorptionsbanden der typischen synthetischen Fasern bei Wellenlängen von J μ und größer liegen.

Erfindungsgemäß werden Gefüge von synthetischen Fasern der Einwirkung von Infrarotstrahlung ausgesetzt, die eine solche Strahlungsenergicverlcilung hat, daß die Wellenlänge des Maximums im Bereich von 3,5 bis 7,0 μ liegt. Infrarotstrahlung mit kürzerer Wellcnlängc des Maximums wie z. B. die durch die Kurven ;i und b in F" ig. 8 dargestellte Strahlung verursacht häufig eine unerwünschte Vergilbung der Fasern. Wenn beispielsweise ein Fasergcfüge mit Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge des Maximums von J 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 Schul/ der lasern schwierig macht. In einem solchen l'::!i kann selbst bei Bildung von l.ullvorhäiigen im C)Ie¹Ii die Atmosphäre /wischen den das Fasergcl'ügc umgeben den l.iiflvorhängen nicht unter der zulässigen höchsten Temperatur von 280 C gehalten werden. Bei einer Inlrarolslrahlung mit einer Wellenlänge des Maximum¹-

von 3,5 μ stellt sich eine Oberflächcniempcratur des Erhitzers von etwa 580⁰C ein, und die die zu behandelnde Ware umgebende Atmosphäre läßt sich leicht unter der höchsten zulässigen Temperatur von 280⁰C 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 Fasermolekülen absorbiert wird und innere Wärmebildung induziert.

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

F-" i g. 12 ist eine graphische Darstellung der Temperaturverteilung in Längsrichtung in einem unter verschiedenen Bedingungen betriebenen Ofen. Der verwendete Ofen war auf die in Fig. 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 t? in Fig. 12 stellt eine Temperaturverteilung in Längsrichtung in dem ohne Einblasen von Luft betriebenen Ofen dar. Die Bedingungen waren die gleichen wie bei Versuch 3 von Beispiel 1 mit dem Unterschied, daß kein Fasergefüge durch den Ofen geführt wurde. Die Kurve /'in Fig. 12 sielti die Temperaturverteilung in Längsrichtung in dem Ofen dar, der unter den in Versuch 4 von Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen unter Luftabsaugung betrieben wurde, mit dem Unterschied, daß kein Fasergefüge behandelt wurde. Kurve g in Fig. 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 c in F" i g. 12 zeigt, ist die Temperatur der Atmosphäre, die tlas zu behandelnde Gut umgibt, unzulässig hoch, wenn keine Luft gemäß der Erfindung durchgeblasen wird. Wenn mit Luftabsaugung gearbeitet wird, wirtl die Temperatur der Atmosphäre im Ofen nur in der Nähe der Stelle, an der abgesaugt wird, gesenkt, wie die Kurve /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 ties Ofens geregelt v. erden kann.

I Inier Verwendung des gleichen Ofens und unter den gleichen Bedingungen, die bei den Temperalurmessungen für die Kurven eund g angewandt wurden, wurden Messungen in verschiedenen Höhen in einer senkrechten Ebene durchgeführt, die ilen Ofen an einer Stelle, die einen Abstand zum Eintritt 51 des Ofens von 70 cm hat. schnitt. Die Ergebnisse sind in I·'i g. IJ graphisch dargestellt, wobei die I lohe oiler tier Abstand über dem Transportband 40 (in cm) als Ordinate und die Temperatur (in "C) der Atmosphäre im Ofen als Ahs/isse aufgetragen ist. Die Kurve /) in I" ig. 13 stellt die senkrechte l.uflverteilung in dem ohne l.ufivorhänge betriebenen Ofen dar, während die Kurve /in F i g. I ! die senkrechte Teniperaiurverieiliing im Ofen darstellt.

der mit Luftvorhängen betrieben wird, die durch Einblasen von Luft unter einem Druck von 2 atü gebildet werden. Fig. 13 zeigt ferner eine Kurve /. die die senkrechte Temper aturverteilung im Ofen unter

-) Bildung von Luftvorhängen unter einem Druck von 3 atü darstellt, während die anderen Bedingungen die gleichen sind wie bei den Temperaturmessungen für die Kurve /. Die Pfeile, die mit P₁ und Pu bezeichnet sind, geben die Höhe des Ejektors 68 bzw. die Höhe der an

ι» der oberen Wand des Ofens angeordneten Infrarotstrahler an. Fig. 13 zeigt, daß bei Bildung von Luftvorhängen im Ofen gemäß der Erfindung die Temperatur der das zu behandelnde Gut umgebenden Atmosphäre im Ofen ordnungsgemäß geregelt und in

r> dem Bereich des Ofens zwischen den gebildeten Luftvorhängen im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Dies bedeutet, daß die gemäß der Erfindung gebildeten l.uftvorhänge es wirksam verhindern, daß eine übermäßig heiße Atmosphäre angren-

2i) zend an die Infraroterhitzer das zu behandelnde Gut erreicht und nachteilig verändert. Fig. LJ zeigt ferner, daß die Temperatur der das Gut umgebenden Atmosphäre im Ofen wenigstens teilweise vom Druck der eingeblasenen Luft abhängt.

2) Während die Atmosphäre im Ofen zweckmäßig bei Umgebungsdruck gehalten werden kann, sollte der Druck der in den Ofen zur Bildung der l.uftvorhänge geblasenen Luft in den meisten Fällen wenigstens 1 aiii, insbesondere I bis 7 atü betragen.

ίο Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung muß die direkt mit 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 Art des

Si Verbandes oder Gefüges, beispielsweise dem Nvlonkabei, Band aus Polyester-Stapelfasern oder dem PoIyacrylnitrilfaserband) und vom Zweck der Behandlung, wie lleißverstreeken, I leißfixieren unter Spannung, thermisches Ausschrumpfen oder Trocknen ab. Die

-to Einstellung oder Regelung tier Temperatur kann leicht durch Veränderung von Faktoren wie Wellenlänge des Maximums. Druck und Temperatur der einzublasenden Druckluft und Weile ties Schlitzes 84, durch den die Druckluft eingeblasen wird (d. h. Durchflußmenge der

■(> Luft), vorgenommen werden. Die Erfindung wird durch tlas folgende Beispiel weiter erläutert.

Beispiel

Unter Verwendung tier in Fig. I dargestellten Vorrichtung wurde die thermische Ausschrumpfung von Faserbändern unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt.

Die verwendeten Faserbänder wurden aus einem

Acrylfadenkabel einer Gesamtdicke von 500 000 den

■n und einem Ein/eltiier der Fäden von 3 den hergestellt, indem tlas Kabel auf einem mehrstufigen Perlok-Siapler mit einer Platteniemperalur van l?0'( und bei einem Versireckverhältnis von 1,28 versireckt und unmittelbar nach dem Verstrecken zu sehnimplbaren Faserbändern

W) gereckt und gerissen wurde.

Bei sämtlichen Versuchen I bis b wurde tlas Faserband dem Lieferwerk /\ tier Vorrichtung zugeführt, wo es in v'iesartige Form mit einer Breite von 20 cm uiid einem Gewicht von 25 g/m gebracht und hi dann der Wärmebeiiandlungs/one H tier gleichen Vorrichtung zugeführt wurde.

Y)^v Ofen 2β tier Vorrichtung halle eine Nut/länge von 1.5 m und eine Nui/hreiie son 50 cm und war mit

insgesamt 54 Infrarotstrahlern an der Oberseite und am Hoden versehen. Die Leistungsaufnahme jedes Strahlers betrug 50 V ■ 200 W. Zwei Arten von Strahlern mit verschiedenen maximalen Wellenlängen, die in der Tabelle genannt sind, wurden verwendet. Der Abstand der oberen Reihe von Strahlern und dem Transportband 40, das das zu behandelnde Faserband durch den Ölen führte, betrug 10 cm, und der Abstand von der unleren Reihe von Strahlern /um 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 F i g. I lagen in einer solchen Höhe, daß der Schlitz 84 des Ejektors 68 sich in einer Höhe von 28 mm unter der Oberfläche der oberen Reihe von Strahlern und der Schlitz der

ι Ejekiorcn 68' sich in einer Höhe von 30 mm über der Oberfläche der unteren Reihe von Strahlern befand. Zur Bildung der Luftvorhänge wurde Luft unter einem Druck von 2 atü cingeblasen. Die übrigen angewendeten Arbeitsbedingungen sowie die Ergebnisse sind

in nachstehend in der Tabelle genannt.

Versuch	Arbeitsbedingungen	Luft	Wellen	)	Tempe	Behand	Ergebnisse	Aussehen
Nr.	FiIUT¹)		länge des		ratur,	lungs-	Restschrumpfung,
			Maxi	c-')	dauer, S	Vo³)
			mums, μ
		ja^J)	1,5	120	45		gut
1	_ja	nein	1,5	560	9	1,9	stark vergilbt;
2	ja						Verklebung der
							Fasern
		nein	3,7	350	5		vergilbt
3	nein	Saugung⁷)	3,7	350	5	0-23,0⁶)	vergilbt
4	nein	ja")	3,7	220	9	0-22,0	gut
5^s)	nein	ja	3,7	300	O	IJ	Oberseite vergilbt
6	nein	ja"¹)	3,7	260	9	l,4-10,5⁶)	gut
7	nein	mit Wasserdampf"		1920	l,8-3,7⁶)	gut
8	Fixierung			1,5

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

S₁ -- ' ' ■ ion,

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

⁴) 200 cnvVs bei einer Temperatur von 14 C und unter einem Druck von 2 atü wurde zur Kühlung auf das Filter gerichtet. ^?) Da die Fasern verklebt waren, konnte die Messung nicht vorgenommen werden. ") Ungleichmäßige Schrumpfung, ein Zeichen für ungleichmäßige Behandlung. ⁷) Anstelle des Einblasens von Luft wurde die Atmosphäre im Ofen durch eine Öffnung von 18 cm², die neben dem Ofenaustritt

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

') Luft wurde nur durch den Ejektor 68 eingeblasen. Der obere Ejektor 68 war abgeschaltet. ") Luft wurde nur durch den Ejektor 68 eingcblasen. Der untere Ejektor 68' war abgeschaltet. ') Das Faserband wurde mit Wasserdampf! η üblicher Weise bei einer Ofentemperatur von 110 C bei einer Gesamtbehandl ungs-

dauer von 1920 Sekunden fixiert.

Hei den Versuchen I und 2 hatte die verwendete Infrarotstrahlung eine Wellenlänge des Maximums von I 5 μ. Durch ein Filter wurde verhindert, daß die heiße Atmosphäre, die die Infrarotstrahler umgab, das zu behandelnde Faserband erreichte. Wenn das Filter ordnungsgemäß gekühlt wurde (Versuch 1), wurden gute Ergebnisse erhalten, jedoch war eine verhältnismäßig lange Behandlungsdauer erforderlich. Wenn &c* Filter nicht gekühlt wurde (Versuch 2), war das Faserband stark vergilbt und durch Verklebung von Fasern erhärtet.

Bei den Versuchen J bis b wurde das Faserband mit Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge des Maximums von 3,7 μ ohne Verwendung eines Filters behandelt. Wenn keine I.uftvorhänge gebildet wurden (Versuch 3), war die Temperatur der das Faserband im Ofen unigebenden Atmosphäre unzulässig hoch, wie die Kurve c in F i g. 12 zeigt. Als Folge hiervon vergilbte die Oberfläche des Faserbandes, das sich übermäßig stark zusammenzog und verdichtete, 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 Absaugestellc gesenkt,

ho 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

hi Versuch 5 ist das Aiisführimgsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Beim Versuch 5 wurde Lull bei einer Temperatur bei 20"C unter einem Druck von 2 atü von den Injektoren 68

und 68' in einer Gesamtmenge von etwa 10 000 cm¹/ Sek. ausgestoßen. Hierbei konr.:e die Temperatur tier das l'aserband umgebenden Atmosphäre geregelt und das l'aserband unter diesen Bedingungen in einer Behaiidlungszcil von nur 4 Sekunden erliit/i werden, wobei gute Produktqtialiiäten erzielt wurden, die mn denen vergleichbar sind, die unter Verwendung einer Dampf fixiervorrichtung erreichbar sind.

Beim Versuch 6 wurde Lull nur durch den !Ejektor 68 eingeblasen, während derohere l^:.ji?ktor68 abgeschaltet war. Das l'aserband war an der Oberseite vergilbt. Beim Versuch 7 wurde nur der [Ejektor 68 /um !Einblasen von

Luft verwendet, wahrend der !Ejektor 68' abgeschaltet war. Das Aussehen des behandelten l'aserbandes war /war gut ohne Vergilbung von Käsern auf beiden Seiten, jedoch wurde eine ungleichmäßige Schrumpfung, ein /.eichen für ungleichmäßige Behandlung, festgestellt.

In der Tabelle ist ferner der Versuch 8 genannt, bei dem das gleiche l'aserband mil Wasserdampf unter Verwendung einer bekannten Dampffixierapparatur wärmebehandcll wurde. Zwar wurden gute !Ergebnisse bezüglich der Produktqualiiäten erzieh, jedoch erforderte der Versuch 8 eine Behandlungsdauer von insgesamt 1920 Sekunden.

Hierzu ·) Blatt /.cicliuunuen

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 eingefünrte Druckluft jeweils ein Luftvorhang auirechterhaltei) wird, der einen Abstand zum Faserverband hat und sich parallel zu ihm im wesentlichen über die gesamte Breite und Länge der Behandlungszone erstreckt, und daß in dieser Behandlungszone zwischen den Luftvorhängen eine Atmosphäre geschaffen wird, deren Temperatur im Bereich zwischen 80 und 280"C liegt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, bestehend im wesentlichen aus einem waagerechten, langgestreckten Ofen mil uinlaß und Auslaß an den gegenüberliegenden Enden und zwei im Ofen an der oberen Wand und 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.