Verfahren zur Nass- und bzw. ed Wärmebehandlung von bahnförmigem textilem Materi in einer Viel stufenwirbelschicht.
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Als "bahnförmiges textiles Material" kommt ungewobenes, gewobenes, gestricktes oder in ähnlicher Weise verbundenes Material, oder anderes maschisches Material, das einer Vielzahl von Fädenfasern oder Garnen besteht und das in Bahnform vorliegt, in Betracht.
Eine Wirbelschicht ist eine Schicht von feste, einzelnen Teilchen, die einem aufwärtsgerichteten Gas strom unterworfen sind, wobei die Grösse und das Gewicht der Teilchen und die Geschwindigkeit und die Natur des Gasstromes die Anordnung des zu behandelnden Materials so gewählt werden, dass die durch den Gasstrom auf die Teilchen ausgeübten Kräfte mit den frei auf die Teil chen einwirkenden Gravitationskräfte im Gleichgewicht stehen. Die Schicht dehnt sich dabei aus, und es entsteht eine Bewegung der Teilchen, die jedoch ungenügend ist, um die ganze Schicht in einen gleichgerichteten Teilchen- Strom zu verwandeln.
Die genannten Teilchenbewegungen in der Schicht können willkürlich sein oder analog denjenigen Konvexion oder eines zirkulierenden Stromes in einer Flüssigkeit, d.h. in einer oder mehreren Zonen der Schicht können lokalisierte Teil chenaufwärtsbewegungen stattfinden, z.B. in den dem zu behandelndem Material benachbarten Zonen und in einer anderen Zone oder Zonen der Schicht können lokalisierte Teilchenabwärtsbewegungen auftreten.
Praktische Versuche haben ergeben, dass eine Viel:@tufenwirbelschicht besonders vorteilhaft das Fixieren von Farbstoffen auf bahnförmigem textilem Material verwendet werden
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wenn die mechanischen Schwierigkeiten beim Gebrauch einer solchen Schicht zum Behandeln von bahnförmigem tex tilem Material überwunden werden
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Diese Schwierigkeiten sind in den Tatsachen zu suchen, dass
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zu behandelnde Material während der Be arbeitung dazu neigt, zerknittert zu werden und dass es zusätzlich übermässigen Spannungen ausgesetzt die in solchen Regionen entstehen können,
wo die Bewegungsrichtung des Materials umgekehrt ist und somit auf das Material übertragen wird. Dieser Nachteil hat jetzt die Verwendung dieser Art von Wirbelschich- verhindert, mit der Ausnahme, wo es starkes und stabiles, bahnförmiges Material ging.
Es wurde bereits vorgeschlagen, das zu behandelnde Material einmal von unten nach oben durch eine Wirbel- Schicht zu führen, wobei es sich als notwendig erwies, die Schicht an ihrem unteren Ende mit einem Verschluss versehen. Dieser Verschluss dient einerseits dazu Eintritt des Materials zu ermöglichen, und ander seits, den Austritt von Wirbelteilchen zu verhindern, insbesondere, wenn sich die Schicht in ruhendem Zustand befindet. Ein solcher Verschluss enthielt z.B. eine Oeffnu ng in Form eines umgekehrten "V", durch welche behandelnde Material eintreten kann, wobei auf beiden Seiten der Oeffnung je eine weitere Oeffnung vorgesehen zum Einlass des Wirbelmediums.
Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass sie verhältnismässig kostspielig ist und dass nicht mit Sicherheit die erforderliche Auf- wirbelung in der Schicht erzielt werden kann. Insbesondere wird beobachtet, dass eine stärkere Aufwirbelu ng in einem Teil der Schicht als in einem anderen auftritt, wobei Massenbewegungen von Wirbelteilchen in solcher Weise entstehen können, dass
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zu behandelnde Material einer übermässigen und unerwünschten Spannung ausgesetzt wird.
Es wurde ferner eine Wirbelschichtapparatur vorgeschlagen, weiche zwei getrennte WirbeIächicht- kammern aufweist, die durch einen U-förmigen Behälter verbunden sind, in welchem sich ein Metall mit niederem Schmelzpunkt befindet. In dieser Konstruktion befindet sich kein Ausgang für das in Behandlung befindliche Material am Boden des Apparates und daher auch keiner der oben erwähnten Verschlüsse.
Bei dieser Konstruktion besteht jedoch keine Gewähr dafür, dass die Wirbelbe dingungen in jedem Bett annähern die gleichen sind, so dass es nick möglich ist, die Behandlung des Textil materials während seines Durchtrittes durch die beiden Teile der Apparatur genau regulieren. Ein weiterer und schwerwiegender Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass das Wirbelgas Behandlungstemperaturen ober halb der Schmelztemperatur Metalles inert sein muss, da andernfalls eine Oxydation des Metalles auftritt, die sich schädlich auf das sich in der Behandlung befindliche Material auswirken kann.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung gelingt es, das Zerknittern des bahnförmigen textilen Materials während seiner Behandlung verhindern und
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über mässigen Spannungen, welchen das stärker empfindliche bahnförmige Material ausge zt ist, zu eliminieren oder wesentlich zu reduzieren.
Gegenstand des Patentes
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<tb> ist <SEP> ein <SEP> Verfahren <SEP> zur <SEP> Behandlung <SEP> von <SEP> bahnförmigem, textilem Material in einer Vielstufenwirbelschicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Material durch diese Schicht von aufgewirbelten Teilchen nach unten und durch eine Oeffnung der Basis Wirbel schichtbehälters in eine unter Druck mit Luft oder einem anderen Gas versorgten Kammer und danach aus dieser Kammer durch eine zweite Oeffnu ng wieder nach oben in den Wirbelschichtbehälter und durch diese Wirbelschi leitet, wobei der Richtungswechsel des genannten Materials mittels einer oder mehreren Walzen vollzogen werden kann, und wobei die Kammer,
der Behälter und die Oeffnung so angeordnet sind und Druck der Luft oder des Gases in der Kammer derart , dass die Kammer im wesentlichen frei von Wirbelteilchen bleibt und die Wirbelbedingungen auf beiden Seiten des Material aus geglichen sind und dass der Ab- und Aufwärtsdurchlauf und der Richtungswechsel gleichzeitig mindestens einmal durch geführt werden.
Im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen weist die erfindungsgemäss verwendete Wirbelschicht keinerlei Oeffnung an der Basis dps Schichtbehälters oder der Walzenkammer aufs so daso '.7irbel teilchen unter keinen austreten können.
geeigneter Apparat zur Durchführung des er- findungsgemässen Verfahrens weist einen
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dessen Basis eine oder mehrere Kammern angeordnet_sind, die im wesentlichen vom Behälter isoliert sind, der Ausnahme Ein- und Austrittöffnungen für das be handelnde Material und die oder jede dieser Kammern ent hält eine oder mehrere Walzen oder äquivalente Mittel die so beschaffen sind, dass sie einen Wechsel Be wegungsrichtung des Materials zwischen Eintritt- und Austrittsöffnungen vollziehen können, und diese Kammer oder Kammern weisen Einlassöffnungen für Luft oder Gas genügend Druck und Geschwindigkeit ,
um diese Kammern im wesentlichen frei von Wirbelteilchen zu halten, wenn sich die Schicht im aufgewirbelten Zustande befindet.
Luft oder das Gas tritt vorzugsweise an Stellen oberhalb oder unterhalb der Wale oder der Walzen in die Kammer oder Kammern ein, und zwar mit genügender Geschwindigkeit, um zu verhindern, dass Schichtteilchen durch die Materialein- und - trittsöffnungen in die Kammer oder Kammern gelangen.
In einer Ausführungsform des Apparates wird die obere Wand Kammer oder jeder Kammer durch eine gewölbte Platte gebildet, die nach oben sich er streckende Seitenteile aufweist, wovon jedes über einen Teil seiner Länge eine innere Wand entweder der Einlass- oder der Auslassöffnung definiert und nachher gegen das andere Seitenteil zuläuft, um über der gewölbten Platte einen eingeschlossenen Raum zu definieren. ser Raum enthält ein Luft- oder
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für Wirbelung der Luft oder des Gases und ist durch jede der inneren Wände hin durch über Löcher oder ähnliches mit jeder angrenzen den Oeffnung kommunizierend verbunden.
Die Unter wände der Kammer sind ebenfalls gewölbt, so
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obere Wand und die untere Wand der Kammer oder jeder Kammer in der Nähe der darin liegenden Walze oder Walzen befinden. Die \t@alze oder die 21a1 zen sind so angeordnet, dass sie das Metall auf seinem Durch lauf in Abwärtsrichtung durch eine der genannten Oeff- nungen aufnehmen.
und s in Aufwärtsrichtung durch die andere oder eine weitere der genannten Oeffnungen
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Auch unteren Wände der genannten Kammer oder jeder Kammer definieren einen Raum, der einen Luft- Oder Gaseinlass enthält- und dieser Raum ist ebenfalls mit jeder oder einem Paar der ge nannten Oeffnungen verbunden.
Die Wirkungsweise ist nun so, dass wenn jedem der genannten Räume Luft oder ein anderes Gas unter Druck und mit der benötigten Geschwindigkeit zugeführt wird, eine Schicht von Teilchen im Wirbelschichtbehälter aufgewirbelt wird, wobei im wesentlichen verhindert wird, dass Teilchen durch die genannten Oeffnungen nach abwärts gelangen können.
Die Ein- und Austrittsöffnungen zwischen dem Behälter und der Kammer oder jeder Kammer sind vorzugsweise in der Form von Spaltöffnungen, die in ihrer Breite verstellbar sind, um der variablen Dicke des zu behandelnden Materials angepasst werden zu können.
In einer Ausführungsform des Apparates wird
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Wirbelschichtbehälter mit zusätzlichen Eintrittsöffnungen für das wirbelnde Gas versehen, und das Gas oder die Luft kann durch diese Eintritts öffnungen und die oben genannten Oeffnungen zugeführt werden.
Die Erfindung wird im folgenden auf Grund eines Beispieles und mit Bezugnahme auf die beiliegende schematische Zeichnung näher beschrieben, welche einen Querschnitt des unteren Teiles eines Zweistufenwirbelschichtapparates darstellt.
Grundsätzlich steht der Apparat aus einem Behälter 10 von rechteckigem Querschnitt für die Wirbel schicht. Innerhalb dessen sind zwei vertikale Reihen paare von horizontal verlaufenden Jalousieblenden 11 angeordnet. Die Jalousieblenden sind gegen die Ver tikale leicht geneigt nd laufen oben gegen die Bahn des gewobenen Materials hin.
Die Jalousieblenden der einen Reihe sind gegenüber denjenigen der anderen Reihe versetzt angeordnet. Zwischen den Jalousieblenden jeder
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Reihe <SEP> sind <SEP> Tuchführungen <SEP> 12 <SEP> angeordnet <SEP> und <SEP> diese <SEP> sorgen
<tb> dafür, <SEP> dass <SEP> das <SEP> Material <SEP> beim <SEP> Durchlaufen <SEP> der <SEP> Jal.ousie blendenreihenpaare <SEP> ni <SEP> T <SEP> t <SEP> .?;.n <SEP> Jalo:zsiebler.icn <SEP> s#-lbst
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<tb> stillsteht.
<tb> Die <SEP> Jal <SEP> ou <SEP> siebienden <SEP> sind <SEP> hohl, <SEP> urr. <SEP> Heizrriittt-#l,
<tb> z.B. <SEP> ein <SEP> elektrisches <SEP> -i <SEP> zr=lcment <SEP> aufzunehmen, <SEP> um <SEP> die
<tb> Schichtteilchen <SEP> zia <SEP> erhi <SEP> _ <SEP> . <SEP> Die <SEP> Jalousieblenden <SEP> können
<tb> aber <SEP> auch <SEP> durch <SEP> Dampf <SEP> oder <SEP> Abgase <SEP> geheizt <SEP> ::-erdF@ri. Unter dem untersten hohlen Jalousieglied 11 jeder äusseren Reihe befindet sich eine kompakte Jalousieblende 13.
Unterhalb des oben beschriebenen Apparate teilen ist eine Kammer angebracht, die ei ne angetriebene Walze 14 enthält Die Kammer hat dieselbe Länge wie der Behälter 10 ihre Seitenteile 15 haben eine innere Form, die sich über Teile ihrer Peripherie nahe an die Kontur der Walze 14 anlegt. Zwischen den Seiten teilen 15 und unter der Walze 14 liegt ein Zwischen stück 16, welches den Boden eines im wesentlichen rechteckigen Raumes bildet, welcher mit der die Walze 14 enthaltenden Kammer verbunden ist und sich von die ser nach unten aus erstreckt. Zwischen den Seitenteilen 15 und dem Zwischenstück 16 sind Dichtungsscheiben 17 angeordnet. Die eben erwähnten Teile werden durch Bol zen 1ö zusammengehlaten.
Innerhalb des rechteckigen Raumes befindet
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eine Luftzufuhrleitung 19 mit darin befindlichen Oeffnungen
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Luft für die Wirbel Schicht u;ter Druck in die Kammer eingeführt werden kann. Oberhalb der Walze 14 ist eine Platte 21 angeordnet, welche im Querschnitt gewölbt ist und durch einen kleinen Zwischenraum von der Walze 14 getrennt ist. Die Platte 21 ist mit nach oben gerichteten Seitenteilen 22 versehen, die in einem kurzen, vertikalen Teil parallel zueinander und mit geringem Abstand vom unteren vertikalen Teil der Seitenwände 23 des Behälters 10 verlaufen.
Die verbleibenden Stücke der Seitenwände 22 laufen oben über der Platte 21 und über der Längs achse Walze 14 zusammen. Die Platte 21 und die Sei tenwände 22 definieren zusammen einen im wesentlichen dreieckigen Raum, innerhalb dessen eine weitere Luft zufuhrleitung 24 angeordnet ist. In der Platte 21 und in den Seitenwänden 22 sir:d Luftdurchlassöffnungen 25 angebracht.
Die Seitenwände 23 des Behälters laufen in den untersten Regionen der Schicht zusammen und ver laufen einem kurzen Teilstück parallel zueinander und zu den Seitenwänden 22,
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sich parallele Spal,-( & - öffnungen bilden, die sich von einem Ende Schicht zum anderen und im wesentlichen tangential Walzen- ersetrecken. Die Seitenteile 15 der Kammer sind durch Schrauben 26 an die Seitenwände 23 des Schichtbehälters 10 festgeschraubt.
Um diese Verbindung zu erleichtern ist der oberste Teil der Innenseite jedes Seiten teiles 15 mit einer entsprechenden Aufsparung 27 ver sehen, in welche die entsprechende Seitenwand 23 ein gesetzt ist.
Für den Betrieb wird das Material zwischen die beiden Jalousiereihen eines Reihenpaares einge legt, und zwar in Behälter 10 von oben her und dann durch eine der Spaltöffnungen zwischen einer Seiten wand 23 und der Seitenwand 22 der Platte, um die Walze 14 herum und durch die Schicht hindurch zwischen die Jalousieblenden des anderen Reihenpaares. Die Walze 14 wird durch eine äussere Kraftquelle (nicht gezeigt) angetrieben. Die Walze 14 ist zweckmässigerweise auf äusserlich angebrachten Kugellagern hingelagert und die Antriebswelle wird gegenüber den Kammerwänden vorzugs weise durch Kohleabdichtungen abgedichtet.
Die Schicht wird durch das Einleiten von Luft in den Schichtbehälter in solcher Weise aufge wirbelt, dass die Wirbelbedingungen ausgeglichen sind, d.h. dass über den ganzen Schichtquerschnitt im wesentlichen derselbe Wirbelzustand zwischen den Gewebebahnen wie auf deren Aussenseite herrscht. Wenn die Schicht in der oben erwähnten Weise gewirbelt ist,
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fallen praktisch keine Schicht teilchen unterhalb des Niveaus, das durch die Linie X - X angedeutet ist, und somit kommen die Teilchen mit der Walze 14 nicht in Berührung. Mit dem oben beschriebenen Apparat konnten sehr niedere Spannungen erzielt werden.
In
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des Apparates wurde ein Gewebe aus "Terylene" (eingetragene Marke), das 15,24 cm breit war und ein Gewicht von ungefähr 34 g pro m2 aufwies, mit einer Geschwindi it von 5, m pro Minute durch die Wirbelschicht laufen gelas- Die Laufspannung im Gewebe betrug 1,81 Den Schichtteilchen wurde über elektrische izelemente, die innerhalb der Jalousieblenden ange bracht waren, Wärme zugeführt. Die Schicht wurde durch Luft aufgewirbelt.
Luft- oder Gasöffnungen
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.B. auch in den Seitenwänden 22 dort angebracht werden, sich die beiden Teile vereinigen. Dadurch wird Wirbel bewegeng zwischen den beiden Materialdurchläufen ver- stärkt. Zusätzlich können auch Wirbelgaseinlassöffnungen innerhalb der unteren Region des Behälters 10 angebracht werden.
Die Spaltöffnungen sind vorzugsweise 5 mm breit. Dieser Abstand scheint jedoch nicht kritisch zu sein, und die Seitenwände 23 können tat sächlich innerhalb
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Grenzen
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beweglich sein, um die Breite der Spaltöffnungen ein zustellen.
Einer der prinzipiellen Vorteile des be schriebenen Apparates liegt in der Tatsache, dass Farbstofflüssigkeit versehenen Materialien relativ leicht durch die Schicht hindurchgeleitet werden können, ohne den Farbstoff zu beeinrächtigen.
Neben dem Färben kann der Apparat auch die Wärmebehandlung von nassen, trockenen oder imprägnierten Materialien und für den Harzerhärtungs prozess verwendet werden.
Bei einer weiteren Modifikation des oben beschriebenen Apparates können in demselben Heiz- luftmittel vorgesehon sein.
In einer weiteren Modifikation können in Kammer mehrere parallel aber getrennt voneinander liegende Walzen angeordnet sein, so dass das Material durch Wirbelschicht nacheinander mehrmals auf ab bewegt werden kann. Bei einer solchen Modifikation werden auch oberhalb der Schicht Walzen angebracht um die Luftrichtung des Materials umzukehren und ihm Wiedereintritt in die Schicht zu ermöglichen. Die Anordnung wäre aber auch wieder so, dass das Material von oben her in die Wirbelschicht gelangen würde, und diese auch wieder oben verlassen würde, und zwar unabhängig von der Anzahl seiner Durchgänge durch Schicht. Alternativ kann jede der unteren Walzen einer getrennten Kammer untergebracht werden.
In einer praktischen Ausführungsform des Apparates ist es notwendig, die Durchlaufgeschwindig- keit Material durch die Schicht, die der Schicht zugeführten Wärme und das Aufwirbelungsmass zu kon trollieren.
Die Durchlaufgeschwindigkeit des Materials durch Schicht windmechanisch mittels einer Auf nahmewalze
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Diese Geschwindigkeit vari- fiert z.B. gemäss dem Material und dem darauf aufgebra chten Farbstoff. Im Falle des Färbens wird die Geschwindig keit der Färbewalzen der Geschwindigkeit der Aufnahme- walze angepasst, wobei ein Ausgleich für das Schrum pfen des Materials während der Behandlung berücksichtigt werden muss. Die mechanische Anordnung ist derart, dass die Materialspannung mit einer, mit einem ent sprechenden Gewicht versehenen Ausgleichswalze ge messen werden kann.
Die Kontrolle wird somit durch Einstellen der aufgewickelten Geschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Walze 14 kontrolliert. Die letztgenannte Walze läuft gewöhnlich etwas schneller das Material, welches um sie ganz herumgeführt wird.
Die zugeführte Wärme wird dadurch kon trolliert, indem man die elektrischen Heizungen der Jalousieblenden 11 in drei Aggregaten zu je 16 Kw anordnet und jedes Aggregat mittels eines in die Schicht eingetauchten Thermostaten kontrolliert. Jeder Thermostat kann individuell eingestel't werden, die eigentliche Schichttemperatur wird durch Thermoelemente gemessen, die über die ganze Schicht verteilt sind.
Das Ausmass der Aufwirbelu ng ist nicht kritisch, aber es wird normalerweise unter Kontro gehalten. Bei einer Schicht, die 15,24 cm breit 1,22 m lang ist, bewegt sich der Luftzustrom zwischen 7,79 und 9"91 m3 pro Minute (bei einem Druck von ungefähr 0,492 kg/cm 2), die Teilchen weisen einen Durchmesser von 0,5 mm