Verfahren zum Trocknen mit IR-Strahlung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein gattungsgemässes Verfahren zum falten- und knitterfreien Glätten und Trocknen von Gegenständern, nämlich flächigen Textilien und textilen Formteilen oder konfektionierter Ware nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Der Markt für die textile Dienstleistung "Berufskleidungsleasing BKL" erfährt seit Jahren kontinuierlich hohe Zuwachsraten. Textile Formteile wie Jacken, Kittel, Hosen etc. für die unterschiedlichsten Berufsgruppen stellen dabei den Hauptanteil. Täglich werden in Deutschland ca. 2 Mio. Teile bearbeitet. Das Spektrum reicht beispielsweise von der OP-Bekleidung aus Kliniken oder "BKL-Blauzeug" aus der Kfz-Werkstatt bis zur Reinraumkleidung für Chiphersteller.

[0003] Die gebrauchten, verschmutzten BKL-Teile werden dabei von Wäschereien regelmäßig gegen gewaschene und aufbereitete Teile (z.B. Reparatur) beim Kunden vor Ort ausgetauscht. Als Gewebe für diese Teile hat sich ein Gemisch aus Baumwolle und Polyester in unterschiedlichen Mengen-Anteilen durchgesetzt. Für Spezialanwendungen kommt auch reines Polyester-Gewebe zum Einsatz (z.B. Reinraumkleidung).

[0004] Allen zu trocknenden Gegenständen ist gemeinsam, das sie trocken sowie falten- und knitterfrei ausgeliefert werden müssen. Während des Waschprozesses sind die Teile einer Temperaturbelastung von 60-80°C und einer mechanischen Belastung ausgesetzt. Bei Temperaturen grösser 50°C wird dabei die Polyesterfaser plastifiziert und durch die Waschmechanik verformt. Die dadurch entstehenden Spannungen und Knitter werden beim anschließenden Spülprozess mit niedrigen Wassertemperaturen teilweise "eingefroren" und erzeugen deutliche Falten bzw. Knitter bei den Gegenständen.

[0005] Diese Knitterbildung wird mittels einer Skala nach Monsanto quantifiziert (AATCC 124). Nur Formteile mit einer Knitterstufe grösser 3 werden ausgeliefert (Stufe 5: knitterfrei).

[0006] Die Trocknung und Knitterbeseitigung geschieht nach dem Stand der Technik in sogenannten "Tunnelfinishern" (EP 1 889 968 A2, EP 1 889 969 A2 und DE 20 2009 005 748 U1). Bei diesen üblichen Tunnelfinishern beträgt dabei die Durchlaufzeit der zu trocknenden Gegenstände zwischen 300 bis 600 s. Es entsteht überdies Feinstruß (durch den Gasbrenner in der gasbeheizten Ausführung), ganz abgesehen von der üblichen Aufwirbelung von Staubpartikel. Ein weiterer Nachteil des derzeitigen Stands der Technik -insbesondere der zunehmend etablierten Gasfinisherist der relativ hohe Wartungsaufwand zur Reinigung und Pflege der Gasbrenner (üblicherweise werden bei einem Drei-Modul Finisher auch drei Gasbrenner benötigt), wobei bei Gasfinishern zusätzlich die Installation einer Sprinkleranlage empfohlen wird.

[0007] Diese Anlagen bestehen je nach Stundenleistungen aus mehreren, hintereinanderliegenden Heizzonen, die von den Gegenständen, vorzugsweise Formteilen kontinuierlich durchlaufen werden. Die Trocknung und Glättung der Formteile geschieht mittels Heißluft, unterstützt vom sogenanntem Sprühdampf und einer speziellen Luftführung mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten parallel zu den ausgerichteten Teilen.

[0008] Der Gesamtenergiebedarf dieser Finisher ergibt sich aus der elektrischen Leistung der Umluftanlage, der Dampferzeugung für den Sprühdampf und der Heisslufterzeugung mittels direkter Gasbeheizung. Den größten Anteil hat dabei die Bereitstellung des Sprühdampfes (Glättung und verbesserte Wärmeübertragung). Der Dampf wird üblicherweise zentral in einem sogenannten Kesselhaus mittels Dampfkessel und Dampfleitungen zur Verfügung gestellt. Ein derartiges Konzept zur Dampfversorgung und zusätzlichen Anlagen zur Wasserversorgung in dem Kesselhaus erfordert erheblichen Platzbedarf und führt zu Kohlendioxid-Emisionen.

[0009] Ausserdem benötigt man üblicherweise sog. Vorlaufzeiten zur Erwärmung des Dampfkessels zur Erzeugung des Heißdampfs vor dem eigentlichen Arbeitsbeginn. Darüber hinaus entstehen praxisübliche Wärmeverluste, die beispielsweise während des Transports von Heißdampf entstehen.

[0010]  Es ist ein gattungsgemässes Verfahren zum Falten- und knitterfreien Glätten und Trocknen von Gegenständen bekannt (US 3 765 580 A), wobei die Gegenstände durch zumindest eine Kammer bewegt und einer IR-Strahlung von zumindest einem IR-Strahler in einem bestimmten Wellenlängenbereich für 10-150 Sekunden mit einer Leistungsdichte von einem Wert zwischen 1 und 80 Kw/m² ausgesetzt werden.

[0011] Die WO 2007/147 100 A2 offenbart eine ganz spezielle IR-Bestrahlungsquelle und beschäftigt sich nicht im Detail mit dem gattungsgemässen Verfahren sowie der zu dessen Durchführung dienenden Vorrichtung.

[0012] Aus der DE 100 21 011 A1 ist eine Trocknungskammer für einen Tunnel-Finisher offenbart. Hierbei sollen in einer Dampfkammer die Bekleidungsstücke mit Dampf besprüht werden.

[0013] Aus der EP 0 965 806 A2 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der gasbetriebene IR-Strahler das Gewebe trocknen sollen.

[0014] Die DE 100 64 277 A1 offenbart ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats. Dieses Verfahren arbeitet zwar auch mit einer Infrarotstrahlung. Allerdings hat es mit dem Gattungsverfahren zum Trocknen, als Wegführen einer Feuchtigkeit aus den Gegenständen nichts zu tun.

[0015] In der DE 37 10 787 A1 wird eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Textilbahnen beschrieben. Auch hier wird eine Infrarotstrahlung, allerdings mit gasbetriebenen Infrarotstrahlern durchgeführt. Nachdem diese im Gegensatz zu elektrischen Strahlern nicht schnell und in einfacher Weise gesteuert werden können, ist diese bekannte Vorrichtung für das erfindungsgemässe Verfahren nicht relevant.

[0016] Aus der DE 196 54 130 A1 ist eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum automatischen Glätten oder Trochnen und Glätten von Kleidungsstücken bekannt, wobei auch Infrarot eingesetzt und zusätzlich Dampf und/oder Heissluft eingesetzt werden, was die Betriebskosten erheblich erhöht.

[0017] In der US 3 150 864 A ist eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Bekleidungsstücken offenbart, bei der eine Infrarotstrahlung abgegeben wird. In erster Linie soll diese Infrarotstrahlung allerdings durch einen gasbetriebenen Strahler erzeugt werden. Zwar soll auch noch eine zweite Infrarotquelle Einsatz finden, die mit anderer Wellenlänge arbeitet; eine Steuerung der Strahlungsleistung anhand der tatsächlichen Verteilung der Feuchtigkeit an den zu trocknenden Gegenständen erfolgt dabei aber nicht.

[0018] Die vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres und billigeres sowie zusätzlich kohlendioxidreduziertes Verfahren zur Trocknung und Glättung von textilen Gegenständen sowie eine platzsparende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäss durch dessen kennzeichnende Merkmale, also dadurch gelöst, dass die Gegenstände durch zumindest eine Kammer bewegt und einer IR-Strahlung im Wellenlängenbereich von 800 bis 5.000 nm für 10 bis 150 s ausgesetzt werden. Zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0019] Die Erfindung trägt der Hauptgedanke, dass textile Gegenstände zur beschleunigten Erwärmung mit elektromagnetischer Strahlung im Bereich des Infrarot (IR) -insbesondere im Wellenlängebereich zwischen 800 bis 5.000 nm- bestrahlt werden, da wegen der in ihrem Spektrum liegenden Absorptionsbanden des Wassers in wirksamer Weise eine Entwässerung des Textils stattfindet.

[0020] Zusätzlich erfolgt durch die Absorption der eindringenden kurzwelligen IR-Strahlungsanteile im Innern der Faser eine spontane Aufheizung und homogene Plastifizierung. Dadurch werden "eingefrorene" Falten, Spannungen oder Knitter beseitigt bzw. abgebaut, und die Faser stellt sich in ihre ursprüngliche Form zurück.

[0021] Gegenüber dem Stand der Technik wird kein Sprühdampf mehr benötigt (Dampffreie Wäscherei) und eine Reduzierung des Energieeinsatzes um 5 bis 25% erreicht.

[0022] Als besonderes Merkmal der IR-Strahler gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik unter Verwendung eines dampf- oder gasbeheizten Tunnelfinishers mit einem Dampf- und Heißluftgemisch kann genannt werden, dass die IR-Strahler nur dann in Betrieb sein müssen, wenn auch wirklich textile Gegenstände im Trockner vorhanden sind. Die Strahler lassen sich innerhalb von Sekunden an- oder abschalten und sind insbesondere für Trocknungsprozesse mit kurzen Taktzeiten geeignet. Auf die sonst üblichen sog. Vorlaufzeiten beim Stand der Technik kann verzichtet werden, so dass ein derartiger IR-Strahler einen kleineren Energiebedarf als die üblichen Dampf- und Gasfinisher aufweist.

[0023] Darüber hinaus werden Wärmeverluste wie beim Stand der Technik durch die Erfindung vermieden, was zu einer weiteren Energieeinsparung führt. Eine derartig hohe Flexibilität der Strahlungsquelle erlaubt beispielsweise auch eine vollständige Abschaltung der IR-Trocknungs-Vorrichtung in Pausenzeiten.

[0024] Zusätzlich dient die IR-Trocknung auch zur Schnelltrocknung von Textilien. Während beim Stand der Technik die Durchlaufzeit zwischen 300 - 600 s liegt, können unter Anwendung der IR-Trocknung Behandlungszeiten zwischen 10 - 150 s erzielt werden.

[0025] Da im Gegensatz zum Stand der Technik die Formteile die Vorrichtung einzeln durchlaufen, kann praktisch auf jegliche individuelle Bearbeitungsbedingung des Formteiles (Flächengewicht; Faserzusammensetzung, Farbe, Qualitätsanforderungen etc.) eingegangen werden.

[0026] Ein wesentlicher Vorteil ist ferner, dass diese IR-Strahlungsquellen die Forderung nach der sog. "dampffreien Wäscherei" erfüllen und einen deutlich geringeren Platzbedarf aufgrund der reduzierten Baugröße benötigen. Diese platzsparende Ausführung der IR-Trocknung gegenüber den raumfüllenden Tunnelfinishern führt zu weiteren Einsparungen.

[0027] Zusätzlich vermeidet die besondere IR-Strahlungsquelle die Entstehung von Emissionen und Immisionen, z.B. Feinstruß und führt damit zu einer verbesserten Finishqualität, insbesondere bei weißen Mischgewebe-Textilien. Jeglicher Wartungsaufwand entfällt überdies.

[0028] Zusätzlich erfüllt der IR-Strahler, der vorugsweise als Modul ausgebildet ist, höchste Sicherheitsanforderungen. Überraschenderweise kann mit dem IR-Strahler auf den beim Stand der Technik üblichen glättenden Sprühdampf verzichtet werden, da die Glättung auf die besondere Aufheizung und Entwässerung der textilen Faser bei Anwendung der kurz- und mittelwelligen IR-Strahlung zurückgeführt werden kann. Während beim Stand der Technik die Polyester-Faser die Erwärmung durch Wärmeübertragung mittels Sattdamf bzw. Heissluft erfolgt, wird bei der IR-Technik das gesamte Faservolumen gleichzeitig und homogen durch die eindringende, absorbierte IR-Strahlung aufgeheizt. Der Wirkungsgrad des Energieeinsatzes wird damit wesentlich verbessert.

[0029] Der Verzicht auf den üblichen Sprühdampf hat die hohe Wirtschaftlichkeit der Verfahrenstechnik gegenüber dem Stand der Technik zur Folge.

[0030] Ein Beispiel der Erfindung ist nachfolgend angegeben: Die Bestrahlung der Gegenstände, die vorzugsweise mit ihrer grössten Fläche senkrecht zu der IR-Strahlung ausgerichtet sind, erfolgt mit einer Leistungsdichte auf der Textiloberfläche von bevorzugt 5 bis 50 kW/m² in einem mehrstufigen Prozess. Hierbei sollen bevorzugt aber nicht notwendigerweise zwei aufeinanderfolgende Stationen in Form der Module vorgesehen werden, wobei zunächst zur schnellen Vortrocknung mit 10 bis 60 kW/m² und sich gegenüberliegenden IR-Strahlern im mittelwelligen Bereich und anschließend mit reduzierter Leistung im Bereich von 5 - 20 kW/m² und sich gegenüberliegenden Modulen im kurzwelligen Bereich getrocknet wird, um eine ausreichende Glättung des Textils zu erzielen. Je nach gualitätsanforderung können die beiden unterschiedlichen IR-Strahlungsquellen auch in umgekehrter Reihenfolge betrieben werden.

[0031] Einstufige Prozesse lassen sich durch integrierten Einbau von kurz- und mittelwelligen IR-Strahlern in einem Modul darstellen.

[0032] Die gesamte Trocknungszeit beträgt mit der Erfindung ca. 10 bis 150 sec und soll durch eine intensive Luftströmung mit nicht geheizter Luft unter Verwendung von Ventilatoren unterstützt werden.

[0033] Bei der Auslegung der IR-Strahler sollte der Strahlerachsenabstand 50 bis 300 mm, bevorzugt ca. 100mm betragen, um eine ausreichende Erwärmung des textilen Gegenstandes zu gewährleisten. Als Heizfeldgröße wurde in der Höhe ca. 1.500 bis 1.800 mm und in der Breite ca. 800 mm definiert, woraus ein gesamter Anschlusswert von ca. 57,6 kW resultiert. Einzelne parallel angeordnete IR-Strahler können in Abhängigkeit des Flächengewichts des Gewebes bzw. der Größe der Formteile zu- oder abgeschaltet werden.

[0034] Nach den derzeitigen Erkenntnissen wird die Oberflächentemperatur des Textils -in Abhängigkeit des Flächengewichts des Gewebes- auf einen Wert im Bereich zwischen 40 und 180 °C eingestellt, um eine Übertrocknung des Textils zu vermeiden. Zur Überwachung der Grenztemperaturen werden handelsübliche Pyrometer eingesetzt. Dabei ist es erforderlich, die Oberflächentemperatur an verschiedenen Stellen bzw. Zonen des Gegenstandes, z.B. Formteiles zu messen und diese als Führungsgröße zur Leistungsregelung der IR-Strahler zu nutzen. Zur Vermeidung von Übertrocknung und Schmelzschäden muss für jeden Messpunkt ein freiwählbarer Grenzwert in der Steuerung programmierbar sein.

[0035] Als bevorzugte Strahlungsquelle zur Trocknung kann der Carbon-IR-Strahler dienen, der mittelwellige Strahlung im Bereich von 1.400 bis 3.500 nm mit sehr kurzen Reaktionszeiten erzeugt und eine hohe Flächenleistung bei hohem Wirkungsgrad besitzt. Als bevorzugte Strahlungsquelle zur Glättung sei der kurzwellige Zwillingsrohrstrahler im Bereich 800 bis 1.400 nm genannt, der eine schnelle Aufheizung bei hoher Eindringtiefe in das Textil vereint.

[0036] Zusammenfassend bietet also die bei der Erfindung eingesetzte Infrarot-Technik den Vorteil, dass Wärme zur Trocknung und "Entknitterung" des textilen Gegenstandes nur dort hingelangt, wo sie auch gebraucht wird, mit der optimalen Wellenlänge für das textile Produkt und im Takt mit dem gesamten Trocknungsprozess einer gewerblichen Wäscherei. Durch die Übertragung großer Energiemengen in kurzer Zeit wird dem Markt eine Schnelltrockniingsmethode von Textilien zur Verfügung gestellt. Durch die geringe Materialbelastung des Textils werden die Wirkungsgrade des Trocknungsprozesses erhöht, was letztendlich zu einer Energieeinsparung und zur Senkung der Betriebskosten beiträgt.

Ansprüche

1. Verfahren zum falten- und knitterfreien Glätten und Trocknen von Gegenständen, nämlich flächigen Textilien und textilen Formteilen oder konfektionierter Ware, wobei die Gegenstände durch zumindest eine Kammer bewegt und einer IR-Strahlung von zumindest einem IR-Strahler im Wellenlängenbereich von 800 bis 5.000 nm für 10 bis 150 s ausgesetzt werden und wobei die Gegenstände der IR-Strahlung mit einer Leistungsdichte mit einem Wert zwischen 1 bis 80 kW/m² ausgesetzt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gegenstände mit einer mittelwelligen IR-Strahlung zumindest eines ersten elektrisch betriebenen IR-Strahlers im Bereich von 1.400 bis 3.500 nm mit einer Leistungsdichte von 10 bis 60 kW/m² vorgetrocknet werden, dass die Gegenstände mit einer kurzwelligen IR-Strahlung zumindest eines zweiten elektrisch betriebenen IR-Strahlers im Bereich von 800 bis 1.400 nm mit einer Leistungsdichte von 5 bis 20 kW/m² unter Glättung endgetrocknet werden, dass die Oberflächentemperatur an verschiedenen Stellen bzw. Zonen der Gegenstände gemessen und diese Oberflächentemperatur als Führungsgröße zur Regelung der Leistung der IR-Strahler genutzt wird und dass das Trocknen von einer nicht geheizten Luftströmung und ohne Sprühdampf unterstützt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur der Gegenstände auf einen Bereich zwischen 40 bis 180°C eingestellt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein erster IR-Strahler zum Vortrocknen und zumindest ein zweiter IR-Strahler zum Endtrocknen

- nebeneinander in einer einzigen Kammer zur Ausübung eines einstufigen Prozesses angeordnet sind oder

- in zwei bezüglich der bewegten Gegenstände hintereinander angeordneten Kammern angeordnet sind, wobei die erste Kammer der Vortrocknung und die folgende Kammer der Endtrocknung dient,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine erste IR-Strahler ein elektrisch betriebener Carbon-IR-Strahler mit der mittelwelligen Strahlung im Bereich von 1.400 bis 3.500 nm ist und eine Heizfeldgröße von 1.500 bis 1.800 mm Höhe und 700 bis 1.000 mm Breite aufweist, dass der zumindest eine zweite IR-Strahler ein elektrisch betriebener IR-Strahler mit der kurzwelligen Strahlung im Bereich von 800 bis 1.400 nm ist und dass eine Steuerung zur Leistungsregelung der IR-Strahler in Abhängigkeit von einer an verschiedenen Stellen bzw. Zonen der Gegenstände mittels Pyrometern gemessenen Oberflächentemperatur vorgesehen ist.

Claims

1. Method of fold-free and wrinkle-free smoothing and drying of objects, namely planar textiles and textile pre-formed parts or ready-made goods, wherein the objects are moved through at least one chamber and exposed for 10 to 150 sec to IR radiation from at least one IR emitter in the wavelength range of 800 to 5000 nm and wherein the objects are exposed to IR radiation with a power density of between 1 to 80 kW/m²,
characterized in
that the objects are pre-dried with medium-wave IR radiation of at least a first electrically-operated IR emitted in a range from 1400 to 3500 nm with a power density of 10 to 60 kW/m², that the objects are fully dried with short-wave IR radiation of at least a second electrically-operated IR emitter in the range from 800 to 1400 nm with a power density of 5 to 20 kW/m² while being smoothed, that the surface temperature at various point or zones of the objects is measured and this surface temperature is used as a guideline parameter for regulating the output of the IR emitter, and that the drying is supported by a non-heated flow of air and without spray steam.

2. Method according to claim 1 characterized in that the surface temperature of the objects is set for a range between 40 to 180°C.

3. Device for executing the method according to claim 1 or 2, wherein at least one IR emitter for pre-drying and at least one second IR emitter for final drying

- are arranged next to each other in a single chamber for executing a single-stage process or

- are arranged in two chambers arranged one behind the other with regard to the objects being moved, wherein the first chamber is for pre-drying and the following chamber for final drying,
characterized in
that the at least one first IR emitter is an electrically-operated carbon IR emitter with medium-wave radiation in the range from 1400 to 3500 nm and has a heat field size of 1500 to 1800 mm in height and 700 to 1000 mm in width, that the at least one second IR emitter is an electrically-operated IR emitter with short-wave radiation in the range from 800 to 1400 nm, and that a controller is provided for the output regulation of the IR emitters in dependence on a surface temperature measured at various points or zones of the objects by means of pyrometers.

Revendications

1. Procédé de lissage et de séchage sans pli et infroissable d'objets, notamment de textiles plats et de pièces moulées textiles ou de produit confectionné, pour lequel les objets sont déplacés à travers au moins une chambre et exposés à un rayonnement infrarouge d'au moins un émetteur à infrarouge dans une gamme de longueurs d'ondes de 800 à 5000 nm pendant 10 à 150 sec et pour lequel les objets sont exposés à un rayonnement infrarouge avec une puissance volumique d'une valeur se situant entre 1 à 80 kW/m²,
caractérisé en ce
que les objets sont préséchés avec un rayonnement infrarouge à ondes moyennes au moins d'un premier émetteur à infrarouge fonctionnant électriquement dans une gamme de 1400 à 3500 nm avec une puissance volumique de 10 à 60 kW/m², que les objets sont définitivement séchés sous lissage avec un rayonnement infrarouge à ondes courtes au moins d'un deuxième émetteur à infrarouge fonctionnant électriquement dans la gamme de 800 à 1400 nm avec une densité volumique de 5 à 20 kW/m², que la température de surface est mesurée à des points ou zones différents des objets et cette température de surface est utilisée en tant que grandeur de référence pour la régulation de la puissance de l'émetteur à infrarouge et que le séchage est assisté par un flux d'air non chauffé et sans vapeur de pulvérisation.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température de surface des objets est réglée sur une gamme variant entre 40 à 180°C.

3. Dispositif d'exécution du procédé selon la revendication 1 ou 2 pour lequel au moins un premier émetteur à infrarouge pour le préséchage et au moins un deuxième émetteur à infrarouge pour le séchage final

- sont disposés l'un à côté de l'autre dans une chambre unique pour exécuter un procédé en une seule phase ou

- sont disposés dans deux chambres disposées l'une derrière l'autre par rapport aux objets déplacés, pour lequel la première chambre sert au préséchage et la chambre suivante au séchage final,
caractérisé en ce
qu'au moins un premier émetteur à infrarouge est un émetteur à infrarouge au carbone fonctionnant électriquement avec le rayonnement à ondes moyennes dans une gamme de 1400 à 3500 nm et comporte une grandeur de champ de chauffage de 1500 à 1800 mm de hauteur et de 700 à 1000 mm de largeur, qu'au moins un deuxième émetteur à infrarouge est un émetteur à infrarouge fonctionnant électriquement avec le rayonnement à ondes courtes dans une gamme de 800 à 1400 nm et qu'une commande pour la régulation de puissance de l'émetteur à infrarouge est prévue en fonction d'une température de surface mesurée au moyen de pyromètres à des points ou zones différents des objets.