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Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von mit einer
Flüssigkeit imprägnierten Warenbahnen od. dgl.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Wärmebehandlung von mit einer Flüssigkeit imprägnierten Gewebebahnen oder gewebeähnlichen Bahnen in Wasserdampf bzw. in einem wasserdampfhaltigen gasförmigen Medium, wobei die Warenbahn zu Beginn der Behandlung durch eine Kondensationsaufheizung und durch eine kondensationsfreie Beheizung auf die Behandlungstemperatur gebracht wird.
Veredelungsverfahren für Gewebe werden vielfach bereits vollkontinuierlich oder halbkontinuierlich ausgeführt : u. zw. häufig durch Imprägnieren der Gewebebahnen mit chemischen Behandlungsmitteln, beispielsweise mit Bleichmitteln, Farbstoffen oder sonstigen Veredelungspräparaten, woran meistens Wärmebehandlungen in Wasserdampf bzw. allenfalls auch in einem Dampf-Luft-Gemisch angeschlossen werden ; diese Phasen der Imprägnierung und der Wärmebehandlung gehen oft auch ineinander über, sie werden aber im allgemeinen zweckmässig in unterschiedlichen Temperaturbereichen abgewickelt ; dabei wird die Imprägnierung meistens bei einer für dieses Verfahren optimalen, niedrigen Temperatur und die Wärmebehandlung mit den durch sie ausgelösten bzw. verstärkten chemischen Reaktionen bei einer wieder für dieselbe optimalen, höheren Temperatur durchgeführt.
Diese optimalen, höheren Temperaturbereiche liegen beispielsweise bei Färbeprozessen mit bestimmten Farbstoffarten zwischen 50 und 90 C, bei andern Wärmebehandlungen, beispielsweise beim Färben mit Küpenfarbstoffen sowie bei Dämpfbehandlungen im Stoffdruck und auch bei Bleichbehandlungen, etwa im Bereich von 1000C. Bei Farbstoffbehandlungen bei 100 C kommt meistens, wie auch bei den Küpenfarbstoffen, noch die Forderung hinzu, dass die Wärmebehandlung in Abwesenheit von Sauerstoff (also von Luft) abgewickelt werden muss.
Für die übrigen Färbeverfahren und für sonstige Behandlungen, bei welchen Abwesenheit von Sauerstoff nicht erforderlich ist, insbesondere für solche Wärmeverfahren, deren optimale Entwicklungs-und Fixiertemperaturen bei 50 bis 90 C liegen, werden die Wärmebehandlungen in Dampf-Luft-Ge- mischen in der Weise durchgeführt, dass die Kondensationstemperatur des jeweiligen Dampf-Luft-Gemisches annähernd gleich der Behandlungstemperatur während der Wärmebehandlung ist.
Aus diesem zuletzt beschriebenen Verfahren ergibt sich eine Wärmebehandlung ohne weiteres auch dadurch, dass der Dampfteildruck auf den Wert--l--gebracht wird, d. h., dass das Dampf-Luft-Gemisch durch reinen Wasserdampf ersetzt wird.
Im Rahmen der bisher für die oben erwähnten Wärmebehandlungen von Gewebebahnen od. dgl. verwendeten üblichen Methoden der Aufheizung teilweise mit Strahlungsbeheizungen und teilweise mit Kondensationsbeheizungen, sei es in Dampf-Luft-Gemischen, sei es im reinen Wasserdampf, wurden durchaus auch schon Kombinationen von Strahlungsbeheizungen und Dampfkondensationsbeheizungen verwendet.
Bei solchen Kondensationsbeheizungen ist die Gestaltung der Überlagerung beider Komponente rein zufällig und wurde für Sonderfälle empirisch ermittelt ; die speziellen Wirkungen
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solcher Kombinationsbeheizungen und ihre etwaigen Gesetzmässigkeiten waren jedoch völlig unbekannt ; es ergaben sich daher immer wieder erhebliche Schwankungen in den Wechselwirkungen der beschriebenen Aufheizmethoden in den jeweils zur Anwendung kommenden einzelnen Verfahren.
Nach der Erfindung werden nun bei Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur kontinuierlichen, Wärmebehandlung von mit einer Behandlungsflüssigkeit imprägnierten, gewebe- ähnlichen Bahnen alle diese erwähnten Nachteile in einfacher und wirksamer Weise dadurch vermieden, dass zuerst die Kondensationsaufheizung der Warenbahn mit Sattdampf oder mit einem
Sattdampf-Luft-Gemisch und anschliessend daran die kondensationsfreie Beheizung durchgeführt wird, wobei die Temperatur des Sattdampfes bzw. des Sattdampf-Luft-Gemisches gleich der für das zu behandelnde Gewebe angestrebten Behandlungstemperatur ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Verfahrens wird während der Aufheizung der Warenbahn auf die Behandlungstemperatur der Sattdampf-Luft-Strom entgegen ihrer Laufrichtung geführt.
Dieses erfindungsgemässe Verfahren ist besonders vorteilhaft für die verschiedenen, an imprägnierten Warenbahnen od. dgl. durchzuführenden kontinuierlichen Wärmebehandlungen.
Bei diesem Verfahren wird die zu behandelnde Warenbahn nach der kontinuierlichen Imprägnierung in durchaus bekannter Weise über eine kurze Sperrzone oder durch einen engen Spalt in eine separate Zone mit sorgfältig regulierter Aufheizung geführt ; in dieser Aufheizzone wird die Warenbahn zunächst bei einer Führung über eine ausreichende freie Führungslänge 1 bis 3 m, welche von der maximalen Betriebsgeschwindigkeit und dem Zustand des Materials abhängt, einer reinen Kondensationsaufheizung in einem Dampf-Luft-Gemisch oder in reinem Wasserdampf (Sattdampf) ausgesetzt ;
danach wird die zu behandelnde Bahn in einer zusammenhängenden Zone einer zusätzlichen, jedoch kondensationsfreien Beheizung, beispielsweise mit Infrarotstrahlen, einer Kontaktbeheizung oder auch Hochfrequenzbeheizung, zugeführt, wobei mindestens ein merkbarer Anteil des in der Kondensationsbeheizung aufkondensierten Wassers wieder verdampft wird. Erst nach einer derartigen kombinierten, sorgfältig gesteuerten Aufheiz-und Wärmebehandlung wird die zu behandelnde Warenbahn in die Fixierkammer normaler Bauart eingeführt.
Auf der zu behandelnden, imprägnierten Gewebebahn od. dgl. selbst ergibt sich nun der folgende physikalische Verfahrensablauf : die Kondensationsbeheizung bringt durch ihre besonders hohe spezifische Wärmeübergangsleistung mit Wärmeübergangszahlen von 1 bis 2000 kcal/m. *C. h bei zwischengetrockneter Ware und 4 bis 6000kcal/m.'C. h bei voll durchfeuchteter Ware die Warentemperatur schnell in die Grössenordnung der Sollwarentemperatur. Durch entsprechende Messund Regeleinrichtungen kann das die Aufheizzone in besonderer Weise durchströmende Dampf-Luft-Gemisch so eingestellt werden, dass die dem Dampfteildruck zugeordnete Sättigungstemperatur etwa gleich der Solltemperatur der Wärmebehandlung ist.
Die weitere Wärmeübertragung durch eine kondensationsfreie Beheizung bringt dann die Bahntemperatur, soweit überhaupt noch erforderlich, endgültig auf die Solltemperatur. Mit dem grössten Teil ihrer Wärmeleitung beginnt sie in wirkungsvoller Weise eine Wasserdampfentwicklung aus der nassimprägnierten bzw. der durch die Kondensationsaufheizung befeuchteten Bahn. In besonders vorteilhafter Weise wird dabei das Bahninnere und die Bahnoberfläche von allen anhaftenden Luft-und damit Sauerstoffresten befreit.
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verändert. Dies kann durch entsprechende Strömungsführung (s. unten) gesichert werden.
Die wesentlichen Vorteile und Merkmale des vorbeschriebenen Behandlungssystems sind bei richtiger Anwendung des Verfahrens folgende :
Sorgfältige Regelbarkeit der Aufheizung bei schneller und in der Temperaturgestaltung sicher einstellbarer Aufheizung mit, sofern gewünscht, nur geringen Zusatz-Wärmeleistungen der kondensationsfreien Beheizung ; wirkungsvolle gesteuerte Dampfentwicklung aus dem Gewebe heraus ; durch den Dampfteildruck im Aufheizraum und eine spezielle Strömungsführung zuverlässig und selbsttätig geregelte Gewebeendtemperatur.
Eine besondere Bedeutung kommt der richtigen Strömungsführung des die Warentemperatur regelnden Dampf-Luft-Gemisches bzw. des reinen Wasserdampfes zu. Sollen in der Kammer und der Aufheizzone gleiche Temperaturen auf der Ware herrschen, so wird das Dampfmedium vorteilhaft aus der Verweilkammer der Warenbahn im Gegenstrom entgegengeführt.
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Process for the continuous heat treatment of with a
Liquid-impregnated webs of material or the like.
The invention relates to a method for the continuous heat treatment of fabric webs or fabric-like webs impregnated with a liquid in steam or in a gaseous medium containing water vapor, the web being brought to the treatment temperature at the beginning of the treatment by condensation heating and condensation-free heating.
Refinement processes for fabrics are often carried out fully continuously or semi-continuously: u. Often by impregnating the fabric webs with chemical treatment agents, for example with bleaching agents, dyes or other finishing preparations, which are usually followed by heat treatments in steam or possibly also in a steam-air mixture; these phases of impregnation and heat treatment often merge into one another, but they are generally expediently carried out in different temperature ranges; The impregnation is usually carried out at a low temperature that is optimal for this process and the heat treatment with the chemical reactions it triggers or intensified at a higher temperature that is optimal for the same.
These optimal, higher temperature ranges are, for example, between 50 and 90 C for dyeing processes with certain types of dyes, for other heat treatments, for example dyeing with vat dyes, as well as steam treatments in fabric printing and also for bleaching treatments, around 1000 C. For dye treatments at 100 C, as with vat dyes, there is usually the additional requirement that the heat treatment must be carried out in the absence of oxygen (i.e. air).
For the other dyeing processes and for other treatments in which the absence of oxygen is not necessary, in particular for those heat processes whose optimal developing and fixing temperatures are 50 to 90 ° C., the heat treatments in steam-air mixtures are carried out in this way carried out that the condensation temperature of the respective steam-air mixture is approximately equal to the treatment temperature during the heat treatment.
This last-described method results in a heat treatment also by bringing the steam partial pressure to the value - l -, i.e. This means that the steam-air mixture is replaced by pure water vapor.
In the context of the usual methods of heating used so far for the above-mentioned heat treatments of fabric webs or the like, partly with radiant heating and partly with condensation heating, be it in steam-air mixtures, be it in pure water vapor, combinations of radiant heating have also been used and steam condensation heaters are used.
With such condensation heating, the design of the superposition of the two components is purely coincidental and was determined empirically for special cases; the special effects
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such combination heating and their possible laws were completely unknown; therefore, there were always considerable fluctuations in the interactions between the heating methods described in the individual processes used.
According to the invention, in the method of the type described at the outset for the continuous, heat treatment of fabric-like webs impregnated with a treatment liquid, all these disadvantages mentioned are avoided in a simple and effective manner in that first the condensation heating of the web of material with saturated steam or with a
Saturated steam-air mixture and then the condensation-free heating is carried out, the temperature of the saturated steam or the saturated steam-air mixture being equal to the treatment temperature aimed at for the tissue to be treated.
In a preferred embodiment of this method, while the material web is being heated to the treatment temperature, the saturated steam-air flow is directed against its running direction.
This method according to the invention is particularly advantageous for the various continuous heat treatments to be carried out on impregnated material webs or the like.
In this process, after the continuous impregnation, the web to be treated is guided in a well-known manner over a short restricted zone or through a narrow gap into a separate zone with carefully regulated heating; In this heating zone, the material web is first subjected to pure condensation heating in a steam-air mixture or in pure water vapor (saturated steam) when guided over a sufficient free guide length of 1 to 3 m, which depends on the maximum operating speed and the condition of the material ;
Thereafter, the web to be treated is fed in a contiguous zone to an additional, but condensation-free heating system, for example with infrared rays, contact heating or high-frequency heating, with at least a noticeable proportion of the water condensed in the condensation heating being evaporated again. Only after such a combined, carefully controlled heating and heat treatment is the web to be treated introduced into the fixing chamber of normal construction.
The following physical process sequence now results on the impregnated fabric web or the like to be treated: the condensation heating, with its particularly high specific heat transfer capacity, brings heat transfer coefficients of 1 to 2000 kcal / m. * C. h for intermediate dried goods and 4 to 6000 kcal / m.'C. h with fully moistened goods, the temperature of the goods quickly reaches the order of magnitude of the target temperature. The steam-air mixture flowing through the heating zone in a special way can be adjusted by means of appropriate measuring and control devices in such a way that the saturation temperature assigned to the partial steam pressure is approximately equal to the target temperature for the heat treatment.
The further heat transfer through condensation-free heating then brings the web temperature, if it is still necessary, to the target temperature. With most of its heat conduction, it effectively begins to develop water vapor from the wet-impregnated web or from the web moistened by the condensation heating. In a particularly advantageous manner, the inside of the web and the surface of the web are freed from all adhering air and thus oxygen residues.
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changed. This can be ensured by appropriate flow guidance (see below).
If the procedure is used correctly, the main advantages and features of the treatment system described above are:
Careful controllability of the heating with rapid heating that is reliably adjustable in terms of temperature with, if desired, only low additional heat output of the condensation-free heating; effective controlled steam development out of the fabric; Due to the partial pressure of steam in the heating-up room and a special flow guide, the final tissue temperature is reliably and automatically regulated.
The correct flow guidance of the steam-air mixture regulating the temperature of the goods or the pure water vapor is of particular importance. If the same temperatures are to prevail on the goods in the chamber and the heating zone, the steam medium is advantageously fed from the dwell chamber in countercurrent to the material web.