Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung einer textilen Warenbahn, insbesondere zum Farbfixieren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beim Färben ist es notwendig, den auf die textile Warenbahn aufgebrachten Farbstoff zu fixieren. Die Fixierung kann durch Verweilen der mit Farbflotte beaufschlagten Warenbahn bei Raumtemperatur oder der feuchten oder getrockneten Warenbahn bei höheren Temperaturen erfolgen. Die Fixierbehandlung ist vom Material der Warenbahn und dem aufgebrachten Farbstoff abhängig.
Beim Färben von Chemiefasern mit Dispersionsfarbstoffen ist es z.B. bekannt, die mit Farbflotte beaufschlagte Warenbahn zunächst zu trocknen und anschließend den Farbstoff bei höherer Temperatur auf der Warenbahn zu fixieren.
Aus der
Beim Färben von Baumwolle oder Zellulose mit Reaktivfarbstoffen ist es z.B. bekannt, die mit Farbflotte beaufschlagte Warenbahn zunächst zu trocknen und anschließend den Farbstoff bei höherer Temperatur mit den Fasern der Warenbahn reagieren zu lassen. Dazu werden Hilfsmittel wie Harnstoff, die der Farbflotte beigemischt werden, benötigt. Die Hilfsmittel halten den Farbstoff beim Trocknen in Lösung und verdunsten beim Fixieren. Als Behandlungsgas wird erwärmte Luft eingesetzt. Der Einsatz aggressiver Hilfsmittel, wie Harnstoff, kann bei einer Behandlung der mit Farbflotte beaufschlagten Warenbahn mit einem Dampf-Luftgemisch reduziert oder vermieden werden.
Aus der
Aus der
Bei einem under
Bei einem höheren Dampfgehalt sind höhere Temperaturen der Warenbahn bei der Wärmebehandlung erreichbar; insbesondere steigt bei reinem Heißdampf die Warenbahntemperatur bis auf etwa 100° C. Die höhere Warenbahntemperatur beschleunigt die Reaktion des Farbstoffes mit den Fasern beim Fixieren von Reaktivfarbstoff auf Baumwolle oder Zellulose. Dies führt zu geringeren Fixierzeiten, entsprechend geringeren Verweilzeiten in einer Behandlungsvorrichtung und ermöglicht damit kleinere Vorrichtungen.
Der hohe Dampfgehalt des Behandlungsgases beschleunigt aufgrund der Kondensationsfähigkeit des Heißdampfes die Aufheizzeit, was zu einer weiteren Reduzierung der benötigten Verweilzeit führt.
Überraschenderweise führt das Behandlungsverfahren trotz des hohen Dampfgehaltes und der hohen Warentemperatur, und damit der verstärkten Trocknung, zu guten Fixierergebnissen, d.h. zu einer guten Farbausbeute und einer guten Farbqualität, die den Ergebnissen des Standes der Technik entsprechen.
Die Trocknung der feuchten Warenbahn während der Behandlung mit Heißdampf hat sich als wesentlich für eine vollständige Fixierung bei geringen Fixierzeiten herausgestellt. Dies wird durch eine Beschleunigung des Fixiervorgangs, zum Beispiel der Reaktion des Reaktivfarbstoffes mit nativen Fasern, wie Baumwolle und Zellulose, durch die Trocknung erklärt.
Die Eingangsfeuchte der mit Farbflotte beaufschlagten Warenbahn beträgt beim Färben von nativen Fasern mit Reaktivfarbstoff 40 bis 80%.
Für die meisten Reativfarbstoffe kann auf den Einsatz von Harnstoff verzichtet werden.
Die Temperatur des Heißdampfes kann vorzugsweise 160 bis 230° C betragen. Je höher die Temperatur des Behandlungsgases und damit je höher die Temperaturdifferenz zwischen Behandlungsgas und Warenbahn, desto größer ist der Wärmeübergang und desto schneller die Aufheizzeit der Warenbahn und die Trocknung der Warenbahn.
Die Verweilzeit der Warenbahn in der Vorrichtung kann 5 bis 60 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 30 Sekunden, betragen. Diese Zeit reicht zur vollständigen Fixierung mit guter Farbausbeute aus und ermöglicht eine Vorrichtung kleiner Baugröße.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß bei dem Verfahren optimale Fixierergebnisse auch mit einer Restfeuchte der Warenbahn kleiner oder gleich der Gleichgewichtsfeuchte unter Normalbedingungen, d.h. bei etwa 10% Feuchte bezogen auf das Gewicht der Warenbahn bei Zellulose und etwa 8 % Feuchte bei Baumwolle, erzielt werden. Dies wird durch die schon erwähnte beschleunigende Wirkung der Trocknung für das Farbfixieren erklärt. Eine Regelung der Restfeuchte der Warenbahn in der Vorrichtung ist nicht notwendig.
Prinzipiell sind alle Verfahren, bei denen die Warenbahn mit Heißdampf in Kontakt gebracht wird, zum Einsatz für ein o.g. Verfahren geeignet.
Zu diesen Verfahren könnte eine Führung der Warenbahn durch eine mit Heißdampf gefüllte Kammer in Form von Hängeschleifen und eine mäanderförmige Führung der Warenbahn um zwei Reihen von Leit- und Förderwalzen gehören, soweit sie zum Transport einer feuchten, gefärbten und unfixierten Warenbahn geeignet ist.
Zur Verbesserung des Wärmeüberganges vom Heißdampf auf die Warenbahn und damit der Reduzierung der Verweilzeit kann die Warenbahn gemäß Anspruch 5 mit im Umluftverfahren geführtem Heißdampf über auf die Warenbahn gerichtete Düsen in Kontakt gebracht werden. Dies ist bei dem o.g. Verfahren ohne Farbverläufe möglich, da aufgrund des hohen Dampfgehaltes und ggf. der hohen Dampftemperatur ein schnelles Antrocknen der Warenbahn und damit des Farbstoffes erfolgt.
Vorrichtungen mit einer mäanderförmigen Führung der Warenbahn um zwei Reihen von Walzen und auf die Warenbahn gerichteten Düsen sind der Anmelderin als Hotflue bekannt. Die bekannten Vorrichtungen haben jedoch, wie die der
Eine weitere Verbesserung des Wärmeüberganges kann erreicht werden, wenn die Warenbahn 6 im wesentlichen eben durch die Behandlungskammer transportiert wird und über oberhalb und ggf. unterhalb der Warenbahn angeordneten Düsenkästen mit Heißdampf in Kontakt gebracht wird.
Vorrichtungen, in denen die Warenbahn eben hindurchtransportiert und über Düsenkästen mit Behandlungsgas in Kontakt gebracht wird, nämlich düsenbelüftete Fixierspannrahmen, sind zur Schnellaufheizung beim Farbfixieren von Chemiefasern, d.h. beim Thermosolieren, aus der
Vorrichtungen dieser Art, die geeignet sind als Behandlungsgas Heißdampf einzusetzen, sind in der
Bei einer schwebenden Führung der Warenbahn in einem Schwebetrockner ist die Gefahr der Entstehung welliger Abschnitte der Warenbahn, die beim Fixieren zu Farbverläufen führen können, groß. Spannketten haben beim Farbfixieren den Nachteil, dass sie Randmarkierungen verursachen.
Eine weitere, Vorrichtung, nämlich ein zur Heißdampfbehandlung einsetzbarer Spannrahmentrockner, ist aus der
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Wärmebehandlung einer Warenbahn ist in der
Diese Vorrichtung ist wenig geeignet, ein in der
Ein Durchlauftrockner für eine Reifenkordgewebebahn mit einer Transportvorrichtung, die ebenfalls drei Walzenanordnungen aufweist, ist aus der
Eine weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zum Farbfixieren einer Warenbahn aus der
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung einer textilen Warenbahn, insbesondere zum Farbfixieren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu entwickeln, die eine Behandlung der Warenbahn mit Heißdampf in kleineren Metragen ermöglicht. Bei der Behandlung soll die mit Farbflotte beaufschlagte, feuchte Warenbahn fixiert und getrocknet werden. Während der Behandlung soll die Warenbahn durch eine Längsspannung glatt gezogen werden, um ein gleichmäßiges Fixieren und damit eine gleichmäßige Farbausbeute zu gewährleisten.
Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung einer textilen Warenbahn insbesondere zum Farbfixieren, mit einem Gehäuse, mit mindestens einer Behandlungskammer mit einer Umluftvorrichtung, d.h. einer Vorrichtung zum Führen von Heißdampf im Umluftverfahren, mit einem Umluftventilator und oberhalb und unterhalb der Warenbahn angeordneten Düsenkästen in jeder Behandlungskammer, mit einer Transportvorrichtung mit Walzen zur im wesentlichen ebenen Führung der Warenbahn unter einer Längsspannung durch die Behandlungskammer des Gehäuses weist ein dampfdichtes Gehäuse auf.
Sie weist als wesentlichen Teil der Transportvorrichtung mindestens einen zur vorherigen Trocknung der Warenbahn mit Abstand zu einer Vorderwand des Gehäuses angeordneten Walzengang auf. Der Abstand zur Vorderwand beträgt mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 30 %, der Länge des horizontalen Transportweges der Warenbahn durch die Behandlungskammern.
Ein Walzengang kann zwei zueinander versetzte Walzen aufweisen, wobei eine relativ zur anderen, zur Erzeugung einer Längsspannung verstellbar ist.
Ein Walzengang kann auch zwei, die Warenbahn in ihrer Transportierebene führende Stangen oder Walzen und eine zwischen den beiden Stangen bzw. Walzen oberhalb oder unterhalb der Transportierebene angeordnete, senkrecht zur Transportierebene verstellbare Zugwalze aufweisen. In diesem Fall wird die Warenbahn in Form einer Schleife um die Zugwalze herumgeführt und durch Auslenkung der Zugwalze senkrecht zur Transportierebene unter Längsspannung gehalten.
Die Warenbahn wird mittels des mit Abstand zu einer Vorderwand des Gehäuses angeordneten Walzengangs unter einer Längsspannung, insbesondere von 10 bis 100 N /m, durch die Behandlungskammern transportiert. Der Abstand zur Vorderwand beträgt mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 30%, der Länge des horizontalen Transportweges der Warenbahn durch die Behandlungskammern. Dabei wird die Warenbahn erst durch den Walzengang geführt, wenn sie und damit der Farbstoff bereits angetrocknet ist. Während des Antrocknens und auch während des gesamten Fixiervorganges wird die Warenbahn durch die Längsspannung glatt gezogen, was ein gleichmäßiges Fixieren und damit eine gleichmäßige Farbausbeute gewährleistet. Eine Führung der Warenbahn durch einen Walzengang ist darüber hinaus ein einfaches Transportierverfahren, das z.B. verglichen mit einer Spannkettenführung, einfachere Ein- und Ausgänge in die Behandlungskammer ermöglicht.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mindestens zwei hintereinander angeordneten Behandlungskammern ist der Walzengang gemäß Anspruch 2 jeweils im Bereich, in dem die beiden Behandlungskammern aneinander stoßen, angeordnet, d. h. der Abstand zur Vorderwand beträgt etwa 50% der Länge des horizontalen Transportweges der Warenbahn durch die Behandlungskammern. Die Behandlungskammern werden auch Felder und die Bereiche zwischen den Behandlungskammern Feldstöße genannt.
Gemäß Anspruch 3 weist der Walzengang zwei Leitwalzen und eine vertikal verstellbare Zugwalze auf, wobei die Leitwalzen dicht hintereinander und die Zugwalze in der Mitte unterhalb der Leitwalzen angeordnet sind. Diese Anordnung der Leitwalzen und Zugwalzen ermöglicht einen schmalen Stoßbereich der Behandlungskammer, d.h. der Bereich oder die Bereiche, in denen keine Düsenkästen angeordnet sind, können klein gehalten werden.
Eine Zugwalze, die gemäß Anspruch 4 gleichzeitig als Ausrichtwalze ausgebildet ist, erspart zusätzliche Mittel zum Ausrichten der Warenbahn.
Gemäß Anspruch 5 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vor und hinter dem Gehäuse jeweils eine Schleuse auf. Die Schleusen erstrecken sich vom Boden bis über die Transportebene der Warenbahn und weisen in Bodennähe und auf Höhe der Transportebene Umlenkwalzen auf. Die Schleusen sind in eine untere, nach unten offene Vorkammer und eine weitere darüber angeordnete Hauptkammer unterteilt. An die Vorkammern können Saugkanäle oder Saugkästen angeschlossen sein. Im Vergleich zu den aus der
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Beispiels weiter erläutert. Figur 1 zeigt eine Anlage zum Färben mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Farbfixieren. In Figur 2 ist eine Eingangsschleuse, eine erste Behandlungskammer und ein Walzengang der Vorrichtung dargestellt.
Eine Anlage zum Färben einer textilen Warenbahn 1, z.B. aus Baumwolle oder Zellulose mit Reaktivfarbstoff, weist in Transportrichtung hintereinander angeordnet einen Warenspeicher 2, eine Zufuhrvorrichtung 3, eine Färbevorrichtung 4, einen Luftgang 5, eine Vorrichtung zum Farbfixieren 6, eine weitere Zufuhrvorrichtung 7 und einen weiteren Warenspeicher 8 auf. In diesem Beispiel sind der vordere Warenspeicher 2 als Behälter, die Färbevorrichtung 4 als Foulard, der hintere Warenspeicher 8 als Wickelwalze und die Zufuhrvorrichtungen 3, 7 als Galgen ausgebildet. Die Vorrichtung zum Farbfixieren 6 weist eine Eingangsschleuse 9, ein dampfdichtes, wärmeisoliertes Gehäuse 10 und eine Ausgangsschleuse 11 auf. Das Gehäuse 10 umfaßt mindestens eine, vorzugsweise zwei bis fünf, hier zwei, baukastenartige aneinandergereihte Behandlungskammern 12, 13. Durch die Behandlungskammern 12, 13 ist das Innere des Gehäuses 10 in zwei, hintereinander angeordnete Felder unterteilt. Das Gehäuse 10 ist nicht unterteilt und umfaßt alle Behandlungskammern 12, 13.
In jeder der Behandlungskammern 12, 13 ist eine Umluftvorrichtung, d.h. eine Vorrichtung zum Führen von Heißdampf in einem Kreislauf, auch Umluftverfahren genannt, mit einem Umluftventilator 14, einer in Figur 2 nicht dargestellten Heizeinrichtung und mit Düsenkästen 15 mit auf die Warenbahn 1 zielenden Düsenöffnungen angeordnet. In einer Behandlungskammer 12, 13 können mehrere, z.B. jeweils zwei oberhalb und unterhalb der Warenbahn 1 sich quer über die Warenbahn 1 erstreckende Düsenkästen 15 angeordnet sein. Die Düsenöffnungen sind bevorzugt als Schlitze ausgebildet.
Eine Transportvorrichtung weist neben Führungswalzen 16, 17 in der Eingangsschleuse 9 und Führungswalzen 18, 19, 20 in und hinter der Ausgangsschleuse 11 im Bereich, in dem die beiden Behandlungskammern 12, 13 aneinanderstoßen, einen Walzengang mit zwei Leitwalzen 21, 22 und einer Zugwalze 23 auf. Der Walzengang ist damit auf der Hälfte des Transportweges der Warenbahn 1 von Einlaufschlitz 27 in der Vorderwand 26 zum Auslaufschlitz 29 in der Hinterwand 28 angeordnet. Dabei sind die beiden Leitwalzen 21, 22 gleich groß und dicht hintereinander auf einer Höhe angeordnet. Die Anordnung der Leitwalzen 21, 22, der letzten Führungswalze 17 der Eingangsschleuse 9 und der ersten Führungswalze 18 der Ausgangsschleuse 11 ist so, daß die Transportebene der Warenbahn 1 in den Behandlungskammern 12, 13 eben und horizontal ist.
Die Zugwalze 23 ist in der Mitte, unterhalb der Leitwalzen 21, 22 höhenverstellbar angeordnet. Sie ist gleichzeitig als Ausrichtwalze, d.h. in einer durch ihre Achse gehenden Ebene parallel zur Transportebene verstellbar, ausgebildet. Die Höhenverstellbarkeit der Zugwalze 23 ist durch die Pfeile 24 und die Ausrichtbarkeit durch die Pfeile 25 angedeutet. Die Zugwalze 23 ist außerdem mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden.
Das Gehäuse 10 weist an einer Vorderwand 26 der ersten Behandlungskammer 12 einen Einlaufschlitz 27 und an einer Hinterwand 28 der letzten Behandlungskammer 13 einen Auslaufschlitz 29 auf, durch die die Warenbahn 1 in das Gehäuse 10 bzw. aus ihm herausgeführt ist.
Die Eingangsschleuse 9 weist ein parallel zur Vorderwand 26 verlaufendes, sich in der Nähe einer unteren Kante 30 bis oberhalb des Einlaufschlitzes 27 erstreckendes Vorderblech 31, ein Deckenblech 32 und zwei nicht dargestellte Seitenbleche auf. Die Bleche 31, 32 der Eingangsschleuse 9 sind dampfdicht miteinander und mit der Vorderwand 26 verbunden. Die Eingangsschleuse 9 ist durch Zwischenbleche 33, 34, die sich vom Vorderblech 31 und von der Vorderwand 26 ins Innere der Eingangsschleuse 9 erstrecken und zwischen sich einen Spalt 35 für die Warenbahn 1 freilassen, in eine obere Hauptkammer 36 und eine untere Vorkammer 37 unterteilt. Die Vorkammer 37 ist nach unten offen. An die Vorkammer 37 ist eine Absaugeinrichtung, in diesem Beispiel ein mit einem nicht dargestellten Ventilator verbundenem Absaugkanal 38 angeschlossen. Gegebenenfalls befinden sich, wie in diesem Beispiel, Saugkästen 39, an die der Saugkanal 38 angeschlossen ist, in der Vorkammer 37. Die erste Führungswalze 16 der Transportvorrichtung befindet sich unterhalb der Vorkammer 37 und die zweite, d.h. letzte Führungswalze 17 vor dem Einlaufschlitz 27.
Die Ausgangsschleuse 11 ist analog zur Eingangsschleuse 9 aufgebaut. Die erste und zweite Führungswalze 18,19 sind analog zu denen der Eingangsschleuse 9 und die dritte Führungswalze 20 hinter der zweiten hinter der Ausgangsschleuse 11 angeordnet.
Zum Färben wird die Warenbahn 1 aus dem Warenspeicher 2 über die als Galgen ausgebildete Zufuhrvorrichtung 3 abgetafelt und durch die als Foulard ausgebildete Färbevorrichtung 4 und den Luftgang 5 der Vorrichtung 6 zum Farbfixieren zugeführt.
Die Warenbahn 1 wird dazu um die Führungswalze 16 der Transportvorrichtung von unten in die Vorkammer 37 der Eingangsschleuse 9 durch die Vorkammer 37 und durch den Spalt 35 in die Hauptkammer 36 und um die Führungswalze 17 durch den Einlaufschlitz 27 in die erste Behandlungskammer 12 der Vorrichtung 6 transportiert. Der Transport der Warenbahn 1 durch die Behandlungskammern 12, 13 erfolgt durch den zwischen der ersten und zweiten Behandlungskammer 12, 13 angeordneten Walzengang in einer horizontalen Ebene und unter einer Längsspannung von 10 bis 100 N/m. Im Walzengang wird die Warenbahn 1 mäanderförmig, hintereinander und um die Leitwalze 21, die angetriebene Zugwalze 23 und die Leitwalze 22 herumgeführt. Die gewünschte Längsspannung wird durch Höhenverstellung der Zugwalze 23 eingestellt. Gegebenenfalls auftretende Verschiebungen der Warenbahn 1 werden durch Verstellen der Zugwalze 23, und zwar durch eine Winkelverstellung der Achse der Zugwalze 23 parallel zur Transportebene, ausgeglichen.
Die Warenbahn 1 verläßt die Vorrichtung 6, durch den Ausgangsschlitz 29 und die Ausgangsschleuse 11. Sie wird über eine als Galgen ausgebildete Zufuhrvorrichtung 7 dem als Wickelwalze ausgebildeten Warenspeicher 8 zugeführt. Die Warenbahngeschwindigkeit beträgt z.B. 40 m/min.
In der Färbevorrichtung 4 wird die Warenbahn 1 mit Farbflotte beaufschlagt. Im Luftgang 5 findet eine Vergleichmäßigung der Farbflotte auf der Warenbahn 1 statt.
Die feuchte Warenbahn 1 wird, während sie bis auf den Walzengang eben durch die Behandlungskammer 12, 13 der Vorrichtung 6 transportiert wird, über die oberhalb und unterhalb der Warenbahn 1 angeordneten Düsenkästen 15 mit auf die Warenbahn 1 gerichteten Düsenöffnungen mit Heißdampf beaufschlagt. Der Düsendruck beträgt 200 bis 1000 PA und die Wärmeübergangsleistung etwa 240 W/m2.
Die Temperatur des Heißdampfes beträgt 160 bis 230° C und die Verweilzeit der Warenbahn 1 in den Behandlungskammern 12, 13 5 bis 60 Sekunden, bevorzugt 10 bis 30 Sekunden. Die Restfeuchte der Warenbahn 1 beim Verlassen des Gehäuses 10 beträgt etwa oder weniger als die Gleichgewichtsfeuchte unter Normalbedingungen, d.h. kleiner oder etwa gleich 10 %. In den Behandlungskammern 12, 13 und in den Hauptkammern 36 der Eingangs- und Ausgangsschleuse 9, 11 wird ein leichter Überdruck aufrechterhalten. Der Dampfgehalt, bevorzugt zwischen 95 und 100 Vol.-%, wird durch Verändern der Menge abgesaugtem Behandlungsgases über die Absaugkanäle 38 der Vorkammern 37 der Eingangs- und Ausgangsschleusen 9, 11 aufrecht erhalten. Eine Regelung einer bestimmten Restfeuchte der Warenbahn ist nicht notwendig.
Eine mit Farbflotte eines Reaktivfarbstoffes ohne Harnstoff beaufschlagte Warenbahn 1 aus Baumwolle (BG) mit einem Warengewicht von 80 g/m2 wird mit einer Warenbahngeschwindigkeit von 40 m/min durch die Vorrichtung 6 transportiert. Die Temperatur des reinen Heißdampfes beträgt 180° C. Der Düsendruck an den Düsenöffnungen der Düsenkästen 15 beträgt 700 PA. Schon nach einer Verweilzeit von 5 Sekunden hat der überwiegende Teil des Farbstoffes mit den Fasern der Warenbahn 1 reagiert und ist fixiert. Nach weiteren 5 Sekunden ist die Warenbahn 1 vollständig getrocknet und der restliche Teil des Farbstoffs fixiert. Die Eingangsfeuchte von etwa 80% reduziert sich in der Vorrichtung 6 auf einen Wert kleiner als 10 %. Die gesamte Verweilzeit der Warenbahn 1 in der Vorrichtung 6 beträgt 10 Sekunden.
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.