AT391712B - Verfahren und vorrichtung zum faerben und/oder ausruesten, trocknen und fixieren einer textilen warenbahn - Google Patents

Description

Nr. 391 712

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1) sowie eine Vorrichtung (gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3) zum Färben und/oder Ausrüsten, Trocknen und Fixieren einer textilen Warenbahn im kontinuierlichen Betrieb.

Durch die DE-PS 22 14 714 ist bereits ein Verfahren zum Imprägnieren und Trocknen von Textilmaterial bekannt, bei dem das Material mit einer Imprägnierflotte behandelt wird, die eine brennbare organische Flüssigkeit enthält durch deren Abbrennen die Ware getrocknet wird. Das Abbrennen der mit der Imprägnierflotte auf die textile Warenbahn aufgebrachten organischen Flüssigkeit (beispielsweise Methanol) an bzw. in unmittelbarer Nähe der Warenbahn ergibt eine rasche und gleichmäßige Wärmeübertragung und damit eine vollständige Trocknung innerhalb kurzer Zeit und auf kurzer Strecke. Dadurch werden auch bei besonders kritischen Waren, wie synthetischen Fasern aus Polyester oder Mischfasem aus Baumwolle/Polyester, Migrationserscheinungen vermieden und eine gleichmäßige Trocknung erzielt

Es ist weiterhin bekannt (DE-PS 22 46 781) eine textile Warenbahn nach Aufbringen einer Färbeflotte (enthaltend eine brennbare organische Flüssigkeit) und Trocknen der Warenbahn durch Abbrennen dieser organischen Flüssigkeit einer Fixierzone zuzuführen, die eine sog. Thermokontaktanlage mit einer Anzahl von Zylindern enthält, die in einem durch Heißluft beheizten Raum angeordnet sind und von der textilen Warenbahn umschlungen werden. Der getrocknete Farbstoff bzw. das Ausrüstungsmittel werden hierbei durch die Berührung der Warenbahn mit den Zylindern in der Faser fixiert (ein Vorgang, der in der Fachwelt beim Färben auch als "Thermosolieren" bekannt ist). Bei dem bekannten Verfahren werden die durch das Abbrennen der organischen Flüssigkeit in der Trocknungszone entstehenden Abgase der Fixierzone zugeführt, so daß ihr Wärmeinhalt für den Fixierprozeß ausgenutzt wird.

Bei der Weiterentwicklung dieses bekannten Verfahrens haben sich nun gewisse Verbesserungen als wünschenswert erwiesen.

Je nach dem verwendeten brennbaren organischen Lösemittel ist in der Brennkammer eine gewisse Mindesttemperatur erforderlich, um eine vollständige Verbrennung zu erreichen bzw. die Abluft frei von Schadstoffen zu halten (diese Mindesttemperatur beträgt beispielsweise bei Methanol ca. 600 °Q.

Wegen der Auf heizung der in der Trocknungszone vorhandenen Metallmassen muß ferner die Trocknung - zur Erzielung einer gleichbleibenden Restfeuchte - mit langsamer Warengeschwindigkeit begonnen werden und kann erst nach einer gewissen Zeit (etwa einer halben Stunde) auf die Endgeschwindigkeit gesteigert werden. Dadurch wird ein kontinuierlicher Betrieb der Trocknungszone mit vor- und nachgeschalteten Anlagen außerordentlich erschwert, wenn nicht gar unmöglich. Bei schweren Waren können durch die bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten unterschiedliche Penetration Ungleichmäßigkeiten auftreten. Bei leichten Geweben mit geringer Flottenaufnahme, d. h. insgesamt geringer Energiezufuhr, sind andererseits die Aufheizzeiten sehr lang, wobei die Gefahr einer unvollständigen Verbrennung besteht

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art so auszubilden, daß ein einwandfreier kontinuierlicher Betrieb mit gleichbleibender Geschwindigkeit für Waren aller Art erreicht wird, wobei das Verfahren die Vorteile der schonenden migrationsarmen Trocknung mit denen einer wirtschaftlichen Thermosolierung verbinden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. 3 gelöst

Aus der Zeitschrift "TEXTILVEREDLUNG" 11 (1976), Nr. 5, S. 201 bis 204, ist es zwar allgemein bereits bekannt, in Textilveredlungs- und Paratextil-Betrieben Wärmerückgewinnungsanlagen einzusetzen, wobei zunächst auf ein Wärmerückgewinnungssystem u. a. auch in Verbindung mit einem Spannrahmen eingegangen wird, während in einem zweiten Kapitel u. a. anhand der dortigen Abb. 11 eine thermische Nachverbrennung in Verbindung mit Wärmerückgewinnung an Trocknern, Beschichtungs- und Lackieranlagen usw. erläutert wird. Bei dieser zuletzt genannten thermischen Nachverbrennung ist jedoch zu beachten, daß es hier um ein System geht, das einem Thermobehandlungskanal, beispielsweise einem Trockner, einer Beschichtungs- und Lackieranlage, als vollkommen gesonderter Anlagenteil nachgeschaltet ist, um die Abluft aus einem solchen Thermobehandlungskanal von umweltfeindlichen Stoffen zu reinigen, wozu diese dann thermisch verbrannt werden und die dabei frei werdende Wärmeenergie wieder dem Prozeß zurückgeführt werden soll, indem die dem Thermobehandlungskanal zuzuführende Frischluft indirekt durch die aus der Nachverbrennungsanlage kommenden, gereinigten Abgase aufgewärmt wird.

Eine solche bekannte Verfahrensweise mit gesondert aufgestellter Nachverbrennungsanlage unterscheidet sich deutlich von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Färben und/oder Ausriisten, Trocknen und Fixieren einer textilen Warenbahn, wie es bei der vorliegenden Erfindung vorausgesetzt wird. Selbst wenn man bei Kenntnis insbesondere der Ausbildung gemäß Beispiel der Abb. 11 in "TEXTILVEREDLUNG" versuchen wollte, die weiter oben beschriebenen bekannten Ausführungen entsprechend zu modifizieren, so könnte dies günstigstenfalls dazu fuhren, daß die mit Hilfe eines Ventilators aus der Fixierzone abgezogene Fortluft vor ihrer endgültigen Ableitung in die Atmosphäre noch durch eine gesondert angeordnete Nachverbrennungsanlage hindurchgefiührt wird, um etwa Frischluft für die Trocknungszone oder die Fixierzone damit vorzuwärmen. Ein solches Vorgehen macht jedoch in jedem Falle - durch die zusätzlichen Nachverbrennungseinrichtungen - einen zusätzlichen Raum sowie zusätzliche Kosten erforderlich.

Indem bei der erfindungsgemäßen Ausbildung die Abgase der Trocknungszone innerhalb der Fixierzone nachverbrannt werden, ist es möglich, die Trocknungszone, in der die textile Warenbahn durch Abbrennen der -2-

Nr. 391712 organischen Flüssigkeit getrocknet wird, mit konstanter Geschwindigkeit zu betreiben, wobei die gewünschte Restfeuchte der Warenbahn durch die Luftmenge gesteuert wird und wobei sich unter diesen Bedingungen schnell eine gewisse Temperatur (ca. 200 bis 250 °C) im Verbrennungsschacht der Trocknungszone einstellt. Die bei einer solchen Betriebsweise in den Abgasen der Trocknungszone noch enthaltenen restlichen Schadstoffe verbrennen dann in der Fixierzone vollständig zu CO2 und Wasser.

Bei einem solchen Verfahren können damit nicht nur relativ einfach beherrschbare organische Lösemittel, wie Methanol oder Ethanol, sondern auch schwierigere Lösemittel eingesetzt werden, die zur vollständigen Verbrennung höhere Temperaturen und höhere Sauerstoffmengen erfordern würden, wofür jedoch die Voraussetzungen in der Trocknungszone aus Materialgründen nicht gegeben sind.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit wesentlich kürzeren Farbstoff-Fixierzeiten als bei herkömmlichen Verfahren (mit Spannrahmen oder separat laufenden Zylinder-Fixiermaschinen) gearbeitet werden kann. Der wesendiche Grund hierfür dürfte in dem hohen Wasserdampfanteil zu suchen sein, der in den Abgasen der Trocknungszone enthalten ist (dieser Wasserdampfanteil beruht auf der Verdampfung des in da Färbeflotte enthaltenen Wassers und des bei da Verbrennung des organischen Lösemittels entstehenden Wassers). Die Farbstoff-Fixierung geschieht infolgedessen nicht in trockener Luft, sondern in einer mit Wasserdampf hoher Tempoatur angereicherten Atmosphäre.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man somit bei vorgegebener, konstanter Geschwindigkeit der textilen Warenbahn den Grad der Trocknung, d. h. die gewünschte Restfeuchte der Warenbahn, durch die der Brennzone zugeführte Luftmenge und damit durch den Grad der Verbrennung des organischen Lösemittels steuern, da durch die Nachverbrennung der Abgase in der Fixierzone eine vollständige Verbrennung gewährleistet ist Hierdurch wird einerseits den Umwelt- und Sicherheitsforderungen Rechnung getragen und andererseits eine erhöhte Wirtschaftlichkeit erzielt

Vorteilhaft bei dem eifindungsgemäßen Verfahren ist weiterhin die dadurch ermöglichte kompakte Bauweise. Da die Leistung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage weitgehend von der Fixierzone (Thermosol-Anlage) bestimmt wird, kann man diese Fixierzone noch mit einem zweiten und/oder dritten Kammersegment versehen, um dadurch die Leistungsbreite · bezogen auf die Warengeschwindigkeit - zu steigern. So kann diese Anlage beispielsweise auch für das Trocknen von schwoen Baumwollgeweben eingesetzt werden, falls die Verdampfungsleistung sonst nicht ausreicht

Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehört auch eine beachtliche Energieerspamis durch die vollständige Nachverbrennung der Abgase der Trocknungszone in der Fixierzone. Das Anordnen da Fixierzone (Thermosol-Anlage) in unmittelbarer Nähe der Trocknungszone ermöglicht fema kürzere Aufheizzeiten als bei den bekannten Anlagen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine stark vereinfachte Schemadarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. la und lb schematische Vertikalschnittansichten durch die Trocknungszone und die Fixierzone (in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab);

Fig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie (II-II) der Fig. lb.

Die dargestellte Vorrichtung zum Färben und/oder Ausrüsten, Trocknen und Fixieren einer textilen Warenbahn (1) enthält eine Imprägnierzone (2), eine Trocknungszone (3) sowie eine Fixierzone (4). Die Imprägnierzone (2) ist mit einem Trog (5) und einem Quetschwalzenpaar (6) versehen. Zwischen der Imprägnierzone (2) und der Trocknungszone (3) ist eine Verweilstrecke (7) angeordnet.

Die Trocknungszone (3) enthält eine Brennkamma (8), die von der Warenbahn (1) in vertikaler Richtung durchlaufen wird und in der ein organisches Lösemittel, beispielsweise Methanol, verbrennt, das in der Imprägnierzone (2) zusammen mit dem Farbstoff oder einem anderen Ausrüstungsmittel in der Klotzflotte auf die Warenbahn (1) aufgebracht wird.

Eine Zündeinrichtung (9), bestehend z. B. aus Infrarotstrahlern und einer Gasflamme, im unteren Bereich der Trocknungszone (3) läßt das organische Methanol verdampfen und entzündet es. Die entstehenden Verbrennungsgase strömen in die Brennkammer (8) nach oben (Pfeile (10)) und dann längs der Pfeile (11), (12) an Strahlungswänden (13) entlang nach unten zu Abgas-Austrittsöffnungen (14), die an einen Ventilator angeschlossen sind.

Die Warenbahn (1) wird über eine Umlenkwalze (15) umgelenkt und über eine Zugwalze (16) aus der Trocknungszone (3) abgezogen. Frischluftzufuhr zur Trocknungszone (3) erfolgt über Ansaugöffnungen (17). Der dosierte Eintritt von Frischluft in die Brennkammer (8) geschieht über eine Luftschleuse (18), welche gleichzeitig den Austritt heißer Verbrennungsgase verhindert.

Die Fixierzone enthält beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Anzahl von Zylindern (19), die in zwei Ebenen derart übereinander angeordnet sind, daß benachbarte Zylinder beider Ebenen jeweils um eine halbe Abstandsteilung gegeneinander versetzt sind.

Auf beiden Außenseiten (d. h. oberhalb und unterhalb) der Zylinderanordnung ist je ein Heißluft-Düsensystem -3-

Nr. 391 712 (20) bzw. (21) angeordnet, wobei die nur angedeuteten Düsen (22) jeweils im Bereich der Mittelebene benachbarter Zylinder sowie im Lückenbereich zwischen aufeinanderfolgenden Zylindern vorgesehen sind. Das aus den Düsen (22) ausströmende Heißgas trifft daher bevorzugt einerseits im Bereich der Scheitelzonen der Zylinder auf die Warenbahn (1) und andererseits in die Lücke zwischen aufeinanderfolgenden Zylindern (vgl. Pfeile (23), (24)). Dadurch ist eine gute Wärmebeaufschlagung der Warenbahn gewährleistet, zumal die an ihren Stirnseiten offenen Zylinder (19) auch von der Innenseite her auf der Temperatur des umgewälzten Heißgases gehalten werden.

Dem oberen und unteren Düsensystem (20) bzw. (21) ist je ein Ventilator (25) bzw. (26) sowie ein Brenn» (27) zugeordnet (in Fig. 2 ist der zum Ventilator (25) des oberen Düsensystemes gehörende Brenner (27) sichtbar). Das aus den Düsensystemen (20), (21) ausströmende Heißgas wird aus dem Innenraum der die Zylinder (19) enthaltenden Kammer über Gitter (28) von den Ventilatoren (25), (26) angesaugt und nach Aufheizung durch die Brenner (27) wieder den Düsensystemen (20), (21) zugeführt.

Eine an die Trocknungszone (3) anschließende Abgasleitung (29) mündet · vgl. Fig. 2 - auf der Ansaugseite des Ventilators (25) bzw. (26) in das System des umgewälzten Heißgases ein, so daß die aus der Trocknungszone (3) abgezogenen Abgase in der Fixierzone (4) durch die zur Beheizung der umgewälzten Heißgase dienenden Brenner (27) ein» Nachverbrennung unterworfen werden. Dadurch werden in den Abgasen der Trocknungszone (3) bei einer unvollständigen Verbrennung noch enthaltene Schadstoffe zuverlässig beseitigt. Zugleich wird d» Wärmeinhalt der Abgase der Trocknungszone (3) optimal ausgenutzt. Zur Abführung der überschüssigen Fortluft aus dem Innem der Fixierzone (4) dient ein Fortluftventilator (30).

Nach Verlassen der Fixierzone (4) wird die Warenbahn (1) über zwei Kühlwalzen (31), (32) geführt und dann zu einem Wickel (33) aufgewickelt. Die noch nicht gefärbte textile Warenbahn befindet sich auf einem Wickel (34), von dem aus die Warenbahn der Imprägnietzone (2) zuläuft.

In der Brennkammer (8) der Trocknungszone (3) ist ein (nicht dargestellter) Temperaturfühler angeordnet, der zur Regelung der in der Brennkammer herrschenden Temperatur mit einem Ventilator verbunden ist, der an die Abgasleitung (29) angeschlossen ist und den Luftdurchsatz durch die Brennkammer (8) bestimmt. Steigt die Temp»atur in der Brennkamm» über den Sollwert, so wird der Luftdurchsatz vergrößert und damit die Temperatur wieder auf den Sollwert zurückgeführL

Auf der Außenseite des Warenbahn-Eintrittsschlitzes (35) der Fixierzone (4) ist ein Temperaturfühler (36) angeordnet, der die Temperatur der austretenden Heißluft mißt und zur Regelung der in der Fixierzone (4) herrschenden Temperatur mit dem Fortluftventilator (30) verbunden ist. Übersteigt die Temperatur in der Fixierzone (4) den vorgegebenen Sollwert, so wird der Fortluftventilator (30) im Sinne einer Erhöhung der Fortluftmenge betätigt

In der Abgasleitung (29), die die Trocknungszone (3) mit der Fixierzone (4) verbindet, ist eine Klappe (37) angeordnet. Eine weitere Klappe (38) befindet sich in einer an die Abgasleitung (29) anschließenden Fortluftleitung (39). Die beiden Klappen (37), (38) sind gemeinsam und gegensinnig betätigbar. Beim Anfahren der Anlage ist zunächst die Klappe (37) geschlossen und die Klappe (38) geöffnet. Hat dann die Trocknungszone (3) nach kurzer Betriebszeit ihre vorgewählte Betriebstemperatur erreicht, so wird die Klappe (37) geöffnet und die Klappe (38) geschlossen. Die Abgase der Brennkammer (8) der Trocknungszone (3) gelangen dann in die Fixierzone (4) und werden hier nachverbrannt.

Die ersten Zylinder (19) der Fixierzone (4) weisen zweckmäßig eine Beschichtung aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, auf, um eine leichte Reinigung dieser Zylinder zu ermöglichen, falls bei nicht optimaler Einstellung der Anlage Farbstoff von der Warenbahn auf die ersten Zylinder abgeschmiert werden sollte.

Zur weiteren Erläuterung d» Erfindung diene folgendes Arbeitsbeispiel:

Polyester-Futterstoff (von 1,50 m Breite und ca. 50 g/lfd m) wird mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min in der Färbezone geklotzt Die Färbeflotte setzt sich aus Farbstoff, Wasser und 34 Vol.-% Methanol zusammen.

Anschließend wird die geklotzte Warenbahn in der Trocknungszone durch Verbrennung des aufgebrachten Methanols getrocknet wobei die Warenbahn eine 1,60 m lange senkrechte Trocknungsstrecke durchläuft und die Warentemperatur unter 100 °C bleibt Die Restfeuchte der Warenbahn beim Verlassen der Trocknungszone beträgt weniger als 1 %.

Unmittelbar nach Verlassen der Trocknungszone wird die Warenbahn mit gleichbleibender Geschwindigkeit kontinuierlich in die beschriebene Fixierzone eingefahren und darin thermosoliert. Je nach Farbstoff beträgt die Lufttemperatur in der Fixierzone 200 bis 220 °C. Die Verweilzeit der Warenbahn in der mit 10 Zylindern ausgerüsteten Fixierzone beträgt ca. 26 s.

Durch die gleichmäßige Antrocknung des Farbstoffes in der Trocknungszone tritt in der Fixierzone keine nachteilige Farbstoff-Migration ein. Man erhält vielmehr eine gleichmäßig gefärbte Ware ohne Seitenungleichheit und ohne Kantenabläufe.

Durch Verwendung der Abgase der Trocknungszone zur Nachverbrennung in der Fixierzone wird der Gasverbrauch für die Beheizung der Umluft in der Fixierzone auf 7 cbm/h gesenkt (im Vergleich dazu beträgt der Heizgasverbrauch ohne Abgasverwertung der Trocknungszone ca. 11 cbm/h). Die aus der Fixierzone (4) entlassene Fortluft ist völlig frei von Schadstoffen. -4-

Claims (4)

1. Nr. 391 712 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Färben und/oder Ausrüsten, Trocknen und Fixieren einer textilen Warenbahn im kontinuierlichen Betrieb, wobei die Warenbahn a) zunächst eine Imprägnierzone durchläuft, in der auf die Warenbahn eine Flotte aufgebracht wird, die Farbstoff bzw. Ausrüstungsmittel und eventuell notwendige Hilfsmittel und/oder Chemikalien sowie eine brennbare organische Flüssigkeit enthält, b) anschließend in einer Trocknungszone durch Abbrennen der organischen Flüssigkeit getrocknet wird, c) danach in ein» Fixierzone über eine Anzahl von Zylindern läuft und hierbei durch Wärmekonfaktübertragung und durch Heißgase unter Ausnutzung der Abgase der Trocknungszone fixiert wird, wobei in der Fixierzone ein mittels eines Brenners beheizt» Heißgasstrom umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß d) die Abgase d» Trocknungszone (3) innerhalb der Fixierzone (4) nachverbrannt weiden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Trocknungszone (3) zusammen mit dem umgewälzten Heißgasstrom dem Brenner (27) zwecks Nachverbrennung zugeführt werden.
3. 3. Vorrichtung zum Färben und/oder Ausrüsten, Trocknen und Fixieren einer textilen Warenbahn im kontinuierlichen Betrieb, »ithaltend a) eine Imprägnierzone, b) eine Trocknungszone mit ein» Brennkammer und einer Abgasleitung, c) eine Fixierzone mit einer Anzahl von Zylindern, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: d) vorzugsweise auf der Außenseite eines Warenbahneintritts- bzw. -austrittsschlitzes (35) der Fixierzone (4) ist ein Temperaturfühler (36) angeordnet, der zur Regelung der in der Fixierzone herrschenden Temperatur mit einem Ventilator (30) für die aus der Fixierzone abgezogene Fortluft verbunden ist; e) in der die Brennkammer (8) der Trocknungszone (3) mit der Fixierzone (4) verbindenden Abgasleitung (29) sowie in einer an die Brennkammer (8) angeschlossene Fortluftleitung (39) ist je eine Klappe (37 bzw. 38) vorgesehen, wobei diese beiden Klappen gemeinsam gegensinnig betätigbar sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (29) der Trocknungszone (3) auf der Saugseite wenigstens eines in der Fixierzone (4) angeordneten, einen mittels eines Brenners (27) beheizten Heißgasstrom umwälzenden Ventilators (25,26) in den Heißgasstrom einmündet. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen -5-