La présente invention concerne un procédé de teinture en continu d'un fil textile, notamment d'un fil en fibres synthétiques, par imprégnation de ce fil au moyen d'une solution de teinture constituée d'au moins un colorant de base dissous dans un solvant approprié, procédé dans lequel on fait passer le fil en continu à travers une enceinte d'imprégnation contenant ladite solution, puis à travers au moins une enceinte d'essorage par air comprimé dans laquelle on récolte un résidu liquide d'essorage.
La présente invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé, comportant au moins une enceinte d'imprégnation suivie d'au moins une enceinte d'essorage, des moyens pour faire passer un fil textile en continu à travers lesdites enceintes, et un circuit de solution de teinture passant dans l'enceinte d'imprégnation et pourvu de moyens de récupération sous cette enceinte et sous l'enceinte d'essorage.
Une des techniques pour teindre des fils textiles en continu est décrite dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR-A-2 429 288 et consiste à faire passer les fils dans au moins un bain de teinture contenu dans au moins une cuve alimentée en solution de teinture. Ces cuves contiennent habituellement un volume de solution de teinture relativement important, pour éviter un appauvrissement trop rapide du bain de teinture. La "correction" du bain s'effectue en général périodiquement, par addition manuelle de colorants de base, éventuellement suivie d'un contrôle colorimétrique. Une correction de la solution de teinture automatique est décrite dans le document DE-OS-2 531 442.
Ces cuves sont constamment alimentées en solution de teinture nouvelle pour compenser la partie utilisée. En pratique on travaille à niveau constant.
Dans les technologies utilisant les bains de teinture dans lesquels on trempe les fils en bobines ou écheveaux, le rapport de bain est couramment de 1 à 10, c'est-à-dire que pour 100Kg de produits traités, le bain doit contenir environ 1000Kg de solution de teinture. Etant donné que le colorant de base est coûteux, cette technique qui n'est pas économique, pose en outre le problème écologique de l'évacuation de la solution restante.
Toutes ces techniques antérieures présentent de nombreux inconvénients à la fois économiques et techniques.
La présente invention se propose de pallier l'ensemble des inconvénients mentionnés ci-dessus, en mettant à disposition un procédé économique et précis de teinture de fils textiles, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Dans ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que, pendant l'essorage du fil, on réutilise ledit résidu liquide d'essorage dans la solution de teinture, on procède à une analyse colorimétrique automatique de cette solution, on effectue automatiquement, le cas échéant, une correction de couleur de cette solution par adjonction de quantités appropriées dudit colorant de base et/ou dudit solvant, ces quantités étant déterminées automatiquement en fonction des résultats de l'analyse colorimétrique, et l'on réutilise cette solution corrigée pour l'imprégnation du fil dans l'enceinte d'imprégnation.
Si la solution de teinture est constituée de plusieurs colorants de base dissous dans un solvant approprié, on procède à une analyse colorimétrique automatique de la solution de teinture en vue de déterminer la teneur de la solution en chacun des colorants de base et l'on effectue automatiquement, le cas échéant, une correction de couleur de la solution de teinture en ajoutant des quantités desdits colorants de base, et l'on effectue automatiquement, le cas échéant, une correction de couleur de la solution de teinture en ajoutant des quantités desdits colorants de base, déterminées par une unité de calcul en fonction des résultats de l'analyse colorimétrique pour chacun des colorants de base contenus dans la solution.
De préférence, on effectue en outre une phase initiale de mise en marche du procédé, dans laquelle on procède à une analyse colorimétrique d'étalonnage de la solution de teinture et l'on mémorise les résultats de cette analyse dans l'unité de calcul sous la forme de valeurs de référence, et dans la suite du procédé, on compare automatiquement les résultats de l'analyse colorimétrique à ces valeurs de référence en vue d'effectuer la correction de couleur. L'analyse colorimétrique peut avantageusement être une analyse spectrophotométrique.
Dans une forme de réalisation avantageuse du procédé, on effectue l'analyse colorimétrique sur des échantillons dilués de la solution de teinture. De préférence, on prépare lesdits échantillons dilués en introduisant un volume prédéterminé de solution de teinture dans un volume prédéterminé de solvant et en agitant ce mélange pour le rendre homogène. Par exemple, on contrôle ledit volume prédéterminé de solvant en remplissant un récipient calibré de ce solvant jusqu'à un premier niveau, et l'on contrôle ledit volume prédéterminé de solution de teinture en injectant dans le solvant déjà contenu dans le récipient calibré, de la solution de teinture jusqu'à ce que le mélange atteigne un second niveau.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisée en ce que le circuit de solution de teinture comporte, à la suite des moyens de récupération, des moyens automatiques de correction pour contrôler et corriger la quantité de colorant dans la solution de teinture contenant le résidu liquide d'essorage.
De préférence, lesdits moyens automatiques de correction comportent un analyseur automatique de couleur couplé à une unité de calcul, des sources respectives de colorants et de solvant, et des moyens de dosage commandés par ladite unité de calcul pour prélever des quantités déterminées de colorant et/ou de solvant desdites sources et les introduire dans la solution de teinture. L'analyseur de couleur peut être monté sur une dérivation du circuit de solution de teinture, et cette dérivation peut être issue d'une enceinte de régénération contenant un volume déterminé de solution de teinture.
Dans une forme de réalisation particulière, ladite dérivation est branchée en circuit fermé sur l'enceinte de régénération, elle est équipée d'une pompe de circulation, et lesdites sources sont raccordées au circuit de solution de teinture par l'intermédiaire de cette dérivation.
De préférence le dispositif de dilution de la solution de teinture est interposé sur ladite dérivation, entre l'enceinte de régénération et l'analyseur de couleur, et l'enceinte de régénération est équipée de moyens de réchauffage, ainsi que de moyens de régulation de la température et/ou du pH de la solution de teinture.
Dans une autre forme de réalisation particulière, le circuit de solution de teinture est divisé en un premier circuit passant par l'enceinte d'imprégnation, et un second circuit passant par la ou les enceintes d'essorage, le premier circuit comportant un bac de récupération disposé sous l'enceinte d'imprégnation et équipé de moyens de régulation de la température et de moyens de contrôle du niveau de la solution, et le second circuit comportant successivement un bac de récupération disposé sous l'enceinte d'essorage, lesdits moyens automatiques de correction et un réservoir de compensation, dont une sortie est reliée au premier circuit à travers une vanne commandée par lesdits moyens de contrôle du niveau.
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'exemples d'installations selon l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
En référence à la figure 1, un fil 1 est prélevé d'une bobine 2 et il est entraîné en continu par des poulies 3 à travers une enceinte d'imprégnation 4 et une enceinte d'essorage pneumatique 5 qui sont logées dans des compartiments respectifs d'une enceinte 6. En fait, dans la plupart des cas, plusieurs fils 1 se déplacent parallèlement et sont traités ensemble dans la même installation. Au-delà des poulies 3, le fil 1 est généralement déposé sous forme de spires sur un transporteur continu qui lui fait traverser une enceinte de séchage, puis un four de vaporisage pour la thermofixation du colorant, avant d'être rembobiné. Cette partie non illustrée de l'installation est connue dans son principe et elle peut faire l'objet de diverses variantes selon la nature du fil et les traitements qu'il doit subir.
Dans l'enceinte d'imprégnation 4, le fil est imprégné par une solution de teinture qui est trichrome dans le cas présent, c'est-à-dire qu'elle contient un colorant jaune, un colorant rouge et un colorant bleu dans les proportions convenables pour donner au fil 1 la couleur voulue. Cette solution circule dans un circuit fermé qui sera décrit plus loin. Dans l'enceinte d'essorage pneumatique 5, un excédent de solution de teinture est enlevé du fil par injection d'air comprimé provenant d'une source A à travers une vanne de réglage 7 et une conduite 8. Cet air est évacué de l'enceinte 6 par une conduite d'aspiration 9. L'excédent de liquide s'échappant du fil et des boîtes 4 et 5 s'écoule sur le fond de l'enceinte 6 pour tomber dans un bac de récupération 10, lequel peut recevoir également du liquide par une dérivation 12 munie d'une vanne 11 servant à régler le débit de solution de teinture traversant l'enceinte d'imprégnation 4. A la sortie du bac 10 une électrovanne 13 commande l'entrée du liquide dans une enceinte de régénération 14 qui, dans le cas présent, est agencée comme un réchauffeur contenant un circuit de vapeur 15 alimenté par une source de vapeur V à travers une vanne de réglage 16 commandée par une sonde de température 17 (les traits interrompus représentent des liaisons de commande). Par ailleurs, l'enceinte 14 est associée à un dispositif 18 de régénération automatique de la solution de teinture, dispositif qui sera décrit plus loin.
A la suite de l'enceinte de régénération 14, le circuit de solution de teinture comporte une électrovanne 20 commandant la sortie de l'enceinte 14 dans une conduite 21, un réservoir 22 puis une pompe volumétrique 23 qui renvoie le liquide sous pression en direction de l'enceinte d'imprégnation 4 à travers une conduite 24 et une vanne d'arrêt 25. Au lieu de régler le débit au moyen de la vanne 11, on pourrait évidemment remplacer la pompe 23 par une pompe à débit variable. Le réservoir 22 est aussi agencé comme un réchauffeur à vapeur, pour porter la solutuion de teinture à une température aussi élevée que possible sans qu'elle se vaporise et sans qu'elle altère les propriétés physiques du fil 1, selon la nature de celui-ci. Cette température est contrôlée par une sonde 26 commandant une vanne 27 d'admission de la vapeur V dans un circuit de vapeur 28. En outre, le réservoir 22 est équipé d'un détecteur de niveau minimal 29 lié à l'électrovanne 20.
Le dispositif 18 de régénération automatique de la solution de teinture est raccordé à l'enceinte 14 par une dérivation en circuit fermé comprenant des conduites 30, 31 et 32, une pompe de circulation 33 et un analyseur de couleur 34, couplé à une unité électronique de calcul 34′. Cette unité reçoit de l'analyseur 34 des signaux représentant des valeurs respectives de densité de couleur correspondant à chaque colorant de base. Elle compare ces valeurs à des valeurs de consigne respectives et, si elle détecte des écarts, elle émet des signaux de correction correspondants sur des lignes 35 commandant des vannes de sortie respectives 36 de trois (ou plus) réservoirs de colorants de base 37, 38 et 39, raccordés à la conduite 32 de la dérivation. L'unité 34′ peut également commander une vanne 40 reliant à la conduite 32 un réservoir 41 d'eau ou d'un autre solvant. Ce dispositif 18 peut être utilisé pour la formulation des recettes de teintures, il suffit alors de changer les valeurs de consigne pour obtenir des concentrations de colorants différentes.
Dans la partie du circuit allant du bac de récupération 10 au réservoir 22, l'écoulement du liquide est discontinu. Quand la vanne 13 s'ouvre, le résidu liquide d'essorage contenu dans le bac 10 s'écoule dans l'enceinte 14 jusqu'à ce que son niveau atteigne un détecteur de niveau maximal 13′ qui ferme la vanne 13. A ce moment, si le niveau dans le bac 10 est inférieur à un minimum, il est complété par un apport de solution de teinture provenant d'une réserve 42, grâce à une électrovanne 43 commandée par un détecteur de niveau minimal 44.
L'enceinte 14 étant pleine, la pompe 33 fait alors circuler le liquide dans le dispositif 18 pour contrôler sa couleur et la corriger s'il le faut, tandis qu'un réchauffage s'effectue dans l'enceinte 14.
Lorsque le liquide est corrigé en couleur et en température, et que le niveau du liquide a baissé dans le réservoir 22 jusqu'au niveau du détecteur 29, ce dernier ouvre l'électrovanne 20, de sorte que l'enceinte 14 se vide dans le réservoir 22. Un détecteur de niveau minimal 13˝ ferme alors l'électrovanne 20 et ouvre l'électrovanne 13 pour recommencer le cycle.
Dans la variante de réalisation illustrée en figure 2, beaucoup d'éléments de l'installation sont semblables à ceux de la figure 1 et ils portent les mêmes numéros de référence. Dans ce cas, le circuit de la solution de teinture se compose en fait d'un premier circuit qui est fermé et qui passe par l'enceinte d'imprégnation 4, et d'un second circuit qui constitue en fait le retour du liquide de l'enceinte d'essorage 5 au réservoir 22, d'où la solution régénérée est réinjectée dans le premier circuit en fonction des besoins.
Dans le premier circuit, un bac de récupération 50 sous l'enceinte d'imprégnation 4 comporte un filtre 51, un circuit de réchauffage 52 pourvu d'une vanne 53 commandée par une sonde de température 54 afin de maintenir la solution de teinture à une température élevée comme dans l'exemple précédent, et un détecteur de niveau minimal 55 qui commande l'électrovanne 43 pour compléter le niveau du bain dans le bac 50 à partir du réservoir 22.
Sous l'enceinte d'essorage pneumatique 5, le second circuit comporte un autre bac de récupération 60 équipé également d'un filtre 61 et d'un détecteur de niveau maximal 62 qui commande l'ouverture de l'électrovanne 13 sur la sortie du bac 60, quand ce bac contient suffisamment de liquide pour remplir l'enceinte 14, laquelle fonctionne comme dans l'exemple précédent, en combinaison avec le dispositif 18 assurant la régénération de la solution de teinture. Cette solution est ensuite stockée et maintenue à la température voulue dans le réservoir 22 qui remplit en même temps la fonction du réservoir 42 de l'exemple précédent. Une pompe de circulation 64 prélève la solution de teinture à la sortie du réservoir 22 et la fait circuler dans un circuit fermé 65 commandé par une électrovanne 66, laquelle se ferme quand l'électrovanne 43 s'ouvre.
Par rapport à l'installation selon la figure 1, un avantage de cette réalisation est que la température maintenue dans le réservoir 22 peut être un peu plus basse que celle de la solution contenue dans le premier circuit, notamment quand cette dernière est supérieure à 90°C.
L'installation illustrée en figure 3 est en grande partie semblable à celle de la figure 2. Toutefois, dans ce cas, l'analyse colorimétrique est faite sur un échantillon dilué de la solution de teinture, prélevé sur une dérivation en circuit fermé 70, 71 de l'enceinte de régénération 14, dérivation où circule constamment, grâce à une pompe 72, la solution prélevée dans un creux 73 au fond de l'enceinte 14. L'opération de dilution se fait dans un récipient 75 pouvant communiquer avec la dérivation à travers une soupape 76, avec l'analyseur 34 à travers une soupape 77, et avec un réservoir d'eau 78 à niveau N1constant à travers une soupape 79. Ce récipient est surmonté d'un ballon calibré 80 équipé d'un détecteur 81 d'un niveau supérieur N2. La figure montre également une vanne de vidange 82 des récipients 75 et 80, ainsi qu'une pompe 83 d'alimentation et de purge de l'analyseur.
Un prélèvement d'échantillon est effectué périodiquement, par exemple toutes les 2 minutes, sur commande de l'unité 34′ et se déroule de la manière suivante : le récipient 75 est d'abord rempli d'eau jusqu'au niveau N1 par la soupape 70. Ensuite la soupape 76 est ouverte pour laisser entrer de la solution de teinture jusqu'à ce que le niveau N2 soit atteint, ce qui détermine un taux de dilution constant correspondant au rapport des volumes des récipients 80 et 75. Un agitateur (non représenté) homogénéise la solution diluée, puis la soupape 77 permet à celle-ci d'atteindre l'analyseur 34. Après la mesure colorimétrique, l'analyseur peut être rincé à l'eau claire en même temps que le récipient 75.
Dans cet exemple, l'unité de calcul 34′ peut commander des corrections de couleur dans l'enceinte 14 à partir de quatre réservoirs de colorants 82a à 82d et d'un réservoir de solvant 83. Chacun de ces réservoirs est équipé d'un circuit fermé de circulation ayant une pompe 84 et un clapet détendeur 85, pour assurer une pression de distribution et une qualité constante du produit distribué. La sortie de chacun de ces circuits, en direction de l'enceinte 14, se fait à travers un doseur respectif 86 commandé par l'unité 34′. Les quantités dosées de colorants ou d'eau sont injectées près du fond de l'enceinte 14 dans la solution, laquelle est brassée par un agitateur 88.
Dans cet exemple, on remarque aussi que la solution régénérée sortant de l'enceinte 14 peut être renvoyée par la pompe 64 directement dans le circuit d'imprégnation, sans passer dans le réservoir 22.
Dans un procédé du type décrit ci-dessus, la plupart des fils textiles peuvent supporter une température de teinture atteignant au moins 60°C. Cependant, on constate que l'efficacité de la teinture augmente avec la température et, notamment pour les fils en polyamide, la température préférée de la solution de teinture est de l'ordre de 95 à 98°C. Cela nécessite évidemment une installation qui est bien isolée thermiquement et qui consomme un peu plus d'énergie qu'une installation classique. En revanche, cela présente plusieurs avantages par rapport aux procédés classiques de teinture à environ 30° C :
On a constaté que ces avantages sont encore renforcés si l'on utilise une solution de teinture nettement acide pour teindre notamment les fils en polyamide, au lieu d'utiliser les solutions de teinture classiques ayant un pH de 6 à 7. En effet, en diminuant le pH, an augmente l'affinité du colorant grâce à une réaction avec le polyamide. Avec le procédé selon la présente invention, on a obtenu d'excellents résultats avec des solutions de teinture ayant un pH de 3,5 et une température proche de 98°C. Le contrôle et la correction du pH peuvent s'effectuer par exemple dans l'enceinte 14.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation et d'application décrits ci-dessus, car elle peut faire l'objet de multiples modifications évidentes pour un homme du métier, sans sortir du cadre défini par les revendications. En particulier, elle ne s'applique pas seulement au traitement des fils en polyamide, mais à tous les autres fils susceptibles d'être teints en continu.
D'autre part, il est évident que l'analyse colorimétrique automatique peut se faire de différentes manières, la technique actuellement préférée étant l'analyse spectrophotométrique sur plusieurs longueurs d'ondes caractéristiques des colorants respectifs et considérées soit séquentiellement, soit simultanément. Avec un appareillage approprié, on peut envisager d'effectuer cette analyse directement dans le circuit de la solution de teinture, par exemple dans l'enceinte 14.