Verfahren zum kontinuierlichen Nassbehandeln einer Textilbahn Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Nassbehandeln einer Textilbahn in einem kanalförmigen Behälter.
Bei der Nassbehandlung, beispielsweise beim Aus waschen, Bleichen, Dämpfen, Färben, Imprägnieren, Mercerisieren usw. von Textilbahnen, z. B. von Ge weben, Gewirken, Vliesen usw. ist einmal zu beachten, dass die Badkonzentration möglichst gleichmässig über die Breite der Textilbahn verteilt sein soll, was bei spielsweise durch Badturbulenz oder Durchmischung, beispielsweise durch Umpumpen der Behandlungsflotte, erreicht werden kann. Ein weiteres Problem besteht darin, die Behandlungsflüssigkeit wirklich an die Faser heran bzw. in diese hineinzubringen.
Dabei haben die Flottenpartikel im wesentlichen zwei Zonen zu durch laufen, nämlich vorerst die Grenzschicht, welche um die bewegte Faser herumliegt und dann bei Baumwolle die eigentliche Faserwand bzw. bei synthetischen Ma terialien die homogene Faser. Das Durchdringen dieser beiden Zonen erfolgt durch Diffusion. Solche. Diffu sionsprozesse sind bekanntlich verhältnismässig lang sam und beeinflussen die Wirtschaftlichkeit einer sol chen Anlage nachteilig.
Man ist deshalb bestrebt, diese Behand-lungsceiten nach Möglichkeit zu verkürzen. Wenn man vom ersten Fickschen Diffusionsgesetz aus geht, gelangt man zur Erkenntnis, dass die Diffusions geschwindigkeit dem Konzentrationsgradienten propor tional ist.
Das Ficksche Diffusionsgesetz lautet wie folgt:
EMI0001.0023
dm <SEP> - <SEP> D <SEP> _ <SEP> dc
<tb> Fdt <SEP> dx
<tb> dm <SEP> = <SEP> diffundierende <SEP> Menge
<tb> F <SEP> = <SEP> zu <SEP> durchwandernde <SEP> Fläche
<tb> dt <SEP> = <SEP> Diffusionszeit
<tb> dx <SEP> = <SEP> Diffusionsweg
EMI0001.0024
dm <SEP> = <SEP> Diffusionsgeschwindigkeit
<tb> Fdt
<tb> D <SEP> = <SEP> Diffusionskonstante
<tb> dc <SEP> - <SEP> Konzentrationsgradient
<tb> <B>dx</B>
<tb> de <SEP> = <SEP> Konzentrationsdifferenz Um verfahrenstechnisch zu einer möglichst günsti gen Lösung zu gelangen, muss man also bestrebt sein,
die Werte auf der rechten Seite der obigen Gleichung so zu beeinflussen, dass der ganze Ausdruck ein Maxi mum wird. Diese Maximierung der Diffusionsgeschwin digkeit darf jedoch nicht gleichzeitig auch zu hohen Betriebskosten führen, sondern soll eine Wirkungsgrad verbesserung ergeben. Der Konzentrationsgradient dc/dx kann vom Anfang bis zum Schluss des Prozesses maximal gemacht werden, wenn die Konzentrations differenz zwischen Flotte und Gewebe kontinuierlich auf einem möglichst grossen Wert gehalten wird.
Daraus folgt, dass die Textilbahn während des ganzen Prozesses in der Flotte eingetaucht und die Flotte in einem konti nuierlichen Gegenstrom gegenüber der Textilbahn ge führt werden muss.
Daraus ergibt sich ein Einbadver- fahren. Um den Diffusionsweg dx aus wirtschaftlichen Gründen kleinstmöglich zu halten, muss die bewegte Flotte unmittelbar auf die einzelnen Fasern gebracht werden, damit die Konzentrationsdifferenz zwischen Faseroberfläche und Faserinnerem maximal wird und die entsprechenden Chemikalien rasch diffundieren kön nen. Da aber die in der Flüssigkeit bewegte Stoffbahn eine verhältnismässig dicke Grenzschicht aufweist, ist es notwendig, diese möglichst rasch und gründlich zu durchbrechen, um den gewünschten Behandlungseffekt zu erreichen.
Um eine zusätzliche Durchdringung der Grenz- schicht zu erzielen, ist es bekannt, im Behälter Organe vorzusehen, durch welche Behandlungsflüssigkeit direkt, vorzugsweise im rechten Winkel auf die Textilbahnober- fläche gebracht wird.
Auf diesem Prinzip beruht eine bekannte Einrich tung, welche in einem Behandlungsbehälter die Textil bahn durch eine mäanderförmige Führung um Walzen möglichst ununterbrochen abstützt und Organe aufweist, durch welche von innerhalb der Walzen heraus die Behandlungsflotte ergänzt bzw. erneuert werden kann. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden aber alle Vorteile, die eine ununterbrochen abgestützte Gewebe bahn für den Chemikalienaustausch bieten könnte, ge rade dadurch zunichte gemacht, dass die genannten Organe, die eine relativ zur Grenzschicht senkrechte Strömung erzeugen könnten, innerhalb der perforierten Stützwalzen angebracht sind.
Durch die durch diese Organe erzeugte radial von innen nach aussen gerich tete Strömung wird die Textilbahn - da sie gegen diese Strömung nicht gestützt ist - von der Walze abgehoben. Das bedeutet, dass die Textilbahn durch den vorhan denen Staudruck unter zum Teil beträchtliche Zugspan nung gesetzt wird. Nun ist aber bekannt, dass mit zunehmender Zugspannung der Chemikalienaustausch sehr stark abnimmt, was nie im Sinne eines leistungs fähigen Verfahrens liegen kann. Der Grund für dieses Verhalten liegt darin, dass bei erhöhter Zugspannung die einzelnen Fasern oder Fibrillen oder Textilbahn fäden sich sehr stark ineinander verkeilen und das Ein dringen von Flüssigkeit zu den einzelnen Fibrillen be hindern oder gar verunmöglichen.
Gerade diese Vor aussetzung aber muss, wie aus dem vorgehenden er sichtlich, erfüllt sein, um die Diffusion wirksam unter stützen zu können.
Demgegenüber ist das erfindungsgemässe Verfahren zum kontinuierlichen Nassbehandeln einer Textilbahn, die in einem Behandlungsflüssigkeit enthaltenden kanal- förmigen Behälter zwangläufeg mäanderförnnig geführt wird, wobei der Behandlungsflüssigkeit im Kanal eine zur Bewegungsrichtung der Bahn entgegengesetzte Strö mung erteilt wird und Organe vorhanden sind, durch welche im Kanal Behandlungsflüssigkeit direkt auf die Bahnoberfläche aufgebracht wird, um eine Durchdrin gung der Bahn mit Flüssigkeit zu erzielen, dadurch ge kennzeichnet,
dass zur Beschleunigung des Grenzschich- tenaustausches beidseits der Textilbahnoberflächen min destens eine sich über die ganze Breite der Textilbahn ebene oberhalb dieser erstreckende Breitstrahldüse ver wendet wird, mittels welcher die Flottenzufuhr und/ oder -Umwälzung erfolgt und der Behandlungsflotten strahl in einem spitzen Winkel zur Durchlaufrichtung der Textilbahn durch den Behälter so auf die Textil bahnoberfläche gerichtet wird, dass im Behälter eine Behandlungsflüssigkeitsströmung entgegengesetzt der Durchlaufrichtung der Textilbahn durch den Behälter erzeugt und/oder unterstützt wird.
Mit der erwähnten, bekannten Vorrichtung ist es, wie aus dem ersten Fickschen Gesetz hervorgeht, nicht möglich, einen solchen, für einen wirksamen Grenz- schichtaustausch wesentlichen, kontinuierlichen Gegen strom zwischen Behandlungsflotte und Textilbahn zu erzeugen. Bei der bekannten Vorrichtung entsteht näm lich um die einzelne Abstützungstrommel herum eine allseitig, radial gegen aussen gerichtete Strömung. Da durch kann keine resultierende Strömung im Behälter entstehen, weil sich alle Geschwindigkeitsvektoren auf heben.
Die einzige bestehende Strömungskomponente wird durch die Flüssigkeit gebildet, die infolge Rei- bung der bewegten Textilbahn mitgerissen wird. Es ent steht also ein Gleichstrom.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren sind alle diese Nachteile ausgeschaltet. Durch den alleinigen Einsatz einzelner, von aussen auf die Stütztrommeln gerichteten Breitstrahldüsen, wird einerseits die Grenz- schicht bis auf die einzelnen Fibrille.noberflächen schlag artig und vollständig durchbrochen, was zwischen Fi- brilleninnerem und -äusserem zu einem maximalen Kon zentrationsgefälle und somit zu einer beschleunigten Diffusion führt, sowie anderseits die notwendige Gegen strömung auf einfache Weise erzeugt und/oder unter stützt, ohne dass dabei die Textilbahn eine Spannungs erhöhung erfährt.
Gleichzeitig entfällt die Notwendig keit, ausschliesslich für die Erzeugung und/oder Unter stützung der Gegenströmung der Behandlungsflüssig keit im Behälter spezielle Pumpen oder dergleichen Mittel vorzusehen.
Auf diese Weise gelingt es mit verhältnismässig ge ringem Aufwand, eine wesentliche Verbesserung der Nassbehandlung von Textilbahnen zu erreichen und die Behandlungszeit zu verkürzen.
Das erfindungsgemässe Verfahren soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Ausfüh rungsvariante der Vorrichtung der Fig. 1.
In einem im wesentlichen U-förmigen, stehenden Behälter 1 sind eine grösstmögliche Zahl von dreh baren Walzen 2, 3 untergebracht, die in den beiden Vertikalschenkeln des Behälters in Form von zwei Walzenreihen angeordnet sind, die zueinander versetzt liegen. Die Walzen 2, 3 sind je mit einer perforierten Oberfläche versehen, damit die den Behandlungskanal ausfüllende Behandlungsflüssigkeit von beiden Seiten an die Textilbahn herankommt. Zudem wird durch diese Perforierung verhindert, dass sich zwischen der Textilbahn 14 und den Walzen 2, 3 ein Flüssigkeits kissen aufbaut, das die Spannung im Gewebe erhöhen würde, da sich dadurch der Umfang der Rollen ver grössern würde. Die Anordnung der Walzen 2, 3 ist so gewählt, dass sie möglichst nahe beieinanderliegen, ohne sich aber zu berühren.
Dadurch wird gleichzeitig die freie ungestützte Wegstrecke der Textilbahn 14 relativ klein. Die Textilbahn 14 wird mäanderförmig um die Walzen 2, 3 geführt und in Pfeilrichtung durch die mit Behandlungsflotte angefüllte Vorrichtung hin durchgeführt und damit während des Durchlaufes be handelt. Da die Walzen sehr nahe beieinanderliegen, wird der Umschlingungswinkel verhältnismässig gross und übersteigt bei den meisten Rollen 180 .
Durch diese besondere zwangläufige Führung der Textilbahn 14 durch die Walzen 2, 3 ergibt sich durch die ab wechselnd entgegengesetzte Umlenkung der Textilbahn ein öffnen und Schliessen , was für die Dprchdrin- gung der Behandlungssubstanz durch die Grenzschicht besonders wichtig ist, indem bei der Krümmung der Stoffbahn die Faserzwischenräume auf der Innenseite geschlossen werden und die sich darin befindliche Flüssigkeit herausgedrückt wird.' Bei der unmittelbar darauffolgenden nächsten Umlenkung wird die Textil bahn 14 auf die andere Seite umgelenkt, und die zuvor geschlossenen Zwischenräume werden jetzt geöffnet;
die aussenliegenden Faserzwischenräume werden da durch vergrössert und saugen Flüssigkeit von aussen ein. Dadurch entsteht in dieser bei den üblichen Rauhig- keiten relativ dicken Grenzschicht eine Austauschströ mung, die von den Faseroberflächen zu den Grenz- schichtoberflächen führt.
Dadurch wird unmittelbar an der Faseroberfläche das gewünschte Konzentrationsge fälle erzeugt, im Gegensatz zu konventionellen Ma schinen, bei denen die Behandlungsflotte, welche an der Faseroberfläche liegt, etwa die gleiche Konzen tration hat wie die Faser selbst und sich erst gegen die äusseren Begrenzungen der Grenzschicht hin eine Konzentrationsdifferenz mit der umgebenden Flotte bil det. Bei diesen konventionellen Maschinen aber kann innerhalb der relativ dicken Grenzschicht die Wirkung der Behandlungsflotte nur durch eine verhältnismässig langsame Diffusion erfolgen.
Durch sich über die ganze Breite der Textilbahn erstreckende Breitschlitz- bzw. Breitstrahldüsen 4 wird die Grenzschicht zusätzlich durchdrungen. Im Hin blick auf den verhältnismässig grossen Energieaufwand, der für den Betrieb solcher Breitstrahldüsen 4 erfor derlich ist, ist die Verwendung derselben auf eine geringe Anzahl beschränkt.
Diese Breitstrahldüsen sind so gerichtet, dass der aus ihnen austretende Behand- lungsflottenstrahl im wesentlichen senkrecht auf die Textilbahnoberfläche und auf die Achse einer unter halb dieser befindlichen Umlenkwalze weist, jedoch so, dass der Strahl mit der Kanallängsaxe bzw. mit der Durchlaufrichtung der Textilbahn durch den Behälter einen spitzen Winkel bildet, der gegen die Textilbahn- Austrittsöffnung des Behälters 1 offen ist.
Die Öffnung der derart gerichteten Breitstrahldüsen 4 ist somit so zur allgemeinen Laufrichtung der Textilbahn gerichtet, dass der von der Textilbahn abgelenkte Teil des sie verlassenden Strahls die Gegenströmung der Behand lungsflüssigkeit im Behälter unterstützt oder gegebenen falls allein erzeugt.
Es hat sich gezeigt, dass es zweckmässig ist, in der Textilbahn 14 während des Behandlungsprozesses eine möglichst geringe Spannung vorzusehen. Bei der darge stellten Vorrichtung wird dies dadurch erreicht, dass alle Walzen 2, 3 schlupffrei angetrieben sind, beispiels weise mit Hilfe von Ketten, so dass alle Rollen zwang läufig stets die gleiche Geschwindigkeit haben. Ferner wird die Spannung zwischen der Einzugswalze 5 und den restlichen Walzen 2, 3 inklusive den Quetschwal- zen 6 durch eine nachgiebig gelagerte Tänzerwalze 7 gesteuert.
Die Flottenzufuhr erfolgt durch die direkt unter halb den Quetschwalzen 6 liegende Breitstrahldüse 8, während die übrigen Breitstrahldüsen 4 für ihre Spei- sung an eine Leitung 10 angeschlossen sind und die erwähnte Gegenströmung der Behandlungsflüssigkeit er zeugen bzw. unterstützen.
Zum Einziehen der Textilbahn können die Wände 11 abgenommen werden. Die Walzen 2, 3 sind als Rohre ausgebildet und enthalten in ihrem Innern Ver drängungskörper 12, um die erforderliche Flottenmenge zu reduzieren und zudem die Behandlungsflotte zu kanalisieren.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform darge stellt, bei welcher der Eintritt der Textilbahn 14 am untern Ende des Behälters vorgesehen ist. Dies be dingt eine gute Abdichtung an der Einführstelle. Die Zahl und Anordnung der Walzen richtet sich nach dem vorgesehenen Behandlungsprozess und dem zu behan delnden Textilgut.
Es ist ferner möglich, den Behälter oben zu schlie ssen und ihn beispielsweise durch Druckluft unter Ober- druck zu setzen, wodurch auch bei Badtemperaturen von über 100 C gearbeitet werden kann.