Verfahren zur Behandlung von losen Textilfasern mit einem Aerosol Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von losen Textilfasern mit einem Aerosol.
Aus der französischen Patentschrift Nr. 1400 021 ist es bekannt, Textilfasern so zu behandeln, dass der Ober fläche einer Textilfaserschicht ein z. B. flüssiges Aerosol zugeführt wird. Um gleichmässige Behandlungseffekte zu erzielen, ist es hierbei notwendig, das Aerosol in verhältnismässig grossem überschuss zu verwenden, der dann nachträglich auf einem Foulard beseitigt werden muss. Ferner ist hier das Aerosol auf eine verhältnis mässig dünne Textilfaserschicht aufzutragen.
Durch die tschechoslowakische Patentschrift Num mer<B>101</B>446 ist ein Verfahren zum Färben von Textil fasern mit Aerosolen bekanntgeworden, wobei sich das auszufärbende Material nach dem Gegenstromprinzip zum Farbstoff-Aerosol bewegt. Ein solches Aerosol- färbeverfahren ermöglicht es nicht, gleichmässige und wirtschaftliche Ausnützung der Aerosole zu erreichen, da bei einer solchen sogenannten Fluidbettbehandlung von Fasermaterial es nämlich unmöglich ist, ein genü gendes und dauerndes öffnen desselben zu gewährlei sten.
Die bei solchen Fluidbettbehandlungsprozessen ent stehenden Faserbüschel verhindern das Abscheiden der Aerosolteilchen. Überdies kann man mit einmaliger Passage des Aerosols durch das Fluidbett nur einen teilweisen Behandlungseffekt erzielen, so dass es nötig ist, den Vorgang mehrmals zu wiederholen.
Beim Durchgang von Aerosolen durch eine orts- fest abgelagerte Schicht von Fasern hängt die Konzentra tion der auf dem Material abgeschiedenen Aerosolteil- chen von der Konzentration derselben im Aerosol<B>ab.</B> Beim Hindurchgehen von Monodisperionsaerosol durch die filterartige Schicht des Fasermaterials nimmt die Konzentration der festen Teilchen im Aerosol in Ab hängigkeit der Entfernung von der Stirnfläche der Faser schicht gemäss einer Exponentialgleichung ab.
In ähn- licher Weise sinkt auch die Konzentration der auf dem Fasermaterial abgeschiedenen Aerosolteilchen.
Beim Hindurchgehen von Polydispersionsaerosolen ist die Abnahme der Konzentration noch stärker bemerk bar. Daraus folgt die Unmöglichkeit eines gleichmässigen Abscheidens der Aerosolteilchen über die gesamte Dicke der unbeweglichen Schicht des Fasermaterials.
Bekannt ist ferner durch das Schweizer Patent Num mer 307 606 ein Apparat zum Behandeln von Textil material mit einer Flüssigkeit, ohne dass hierbei ein Durchgang eines Aerosols durch eine sich ständig er neuernde Faserschicht vorgesehen ist.
Bei einem Verfahren zum Veredeln von Textilma terial mit einer Flüssigkeit gemäss USA-Patent Num mer 2 936 212 befindet sich das Material in einer Kam mer.
Demgegenüber werden bei dem Verfahren nach dem USA-Patent Nr. 2 736 289 die Fäden durch eine mit einem Aerosol gefüllte Kammer hindurchgeführt.
Beim Schmälzen von Fasern in einer Streck-Dou- bliermaschine nach dem USA-Patent Nr.<B>1597</B> 115 wer den mehrere Lunten vor deren Eintritt in das Streck werk und ein aus demselben auslaufender, flach gepress ter Faserverband in einem eingebauten Gehäuse mit dem Nebel eines zerstäubten Öles imprägniert. Weder in der Anfangs- noch in der Endbehandlungskammer dieses Gehäuses wird ein Durchgang des Nebels durch die Lunten bzw. das Faserband bewirkt, so dass eine gleich mässige Abscheidung von Ölteilchen über die gesamte Dicke der Lunten bzw. des Faserbands in den betreffen den Kammern nicht erzielt werden kann.
Die Ölteilchen werden hier nur auf der Oberfläche oder höchstens in der äussersten Faserschicht der Lunten und des Faser verbands abgeschieden, und erst durch ein Mitwirken von Strecken und Doublieren, insbesondere bei wieder holtem Vorgang, wird ein vollkommenes und gleich mässiges Durchschmälzen aller Fasern erreicht.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaf fung eines Verfahrens zur Behandlung von losen Textil fasern mit einem Aerosol, welches die Nachteile der be kannten Verfahren vermeidet, was erfindungsgemäss da durch erreicht wird, dass das Aerosol durch ein Bett von Textilfasern, die der Oberseite des Bettes kontinuierlich zugeführt und von der Unterseite desselben wieder kon tinuierlich in gleicher Menge abgezogen werden, wobei sie die Höhe des Behandlungsbettes durchwandern, in Richtung oder Gegenrichtung der Bewegung der Textil fasern hindurchgeführt wird.
Die in der gleichen oder entgegengesetzten Richtung wie das Aerosol innerhalb des Bettes wandernden Textil fasern bilden im wesentlichen einen Filter, durch wel chen hindurch das Aerosol gesaugt oder gedrückt wer den kann. In der Praxis kann jedoch beides gleichzeitig erfolgen, insbesondere wenn verhältnismässig dicke Tex- tilfaserbetten zu behandeln sind. Beim Durchgang des Aerosols durch das Bett der wandernden Textilfasern werden die Teilchen des Aerosols aufgefangen, d. h. dass sie an den einzelnen Textilfasern anhaften.
Mit dem Ausdruck Textilfasern sind Natur- und Chemiefasern, und zwar von einer Sorte oder gemischt, zu verstehen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es eine gleichmässige Ab scheidung der Aerosolteilchen auf die Fasern dadurch ermöglicht, dass die Textilfasern kontinuierlich der einen Seite des Bettes mit bestimmter Geschwindigkeit zuge führt und von der anderen Seite des Faserbettes in glei cher Menge, z.
B. mit der gleichen Geschwindigkeit ab gezogen werden, so dass sie durch die Schicht, deren Stärke unverändert bleibt, hindurchwandern. Das Aero sol kann dabei kontinuierlich durch das Behandlungs bett entweder im Gleichstrom oder im Gegenstrom hin durchdringen, so dass in allen, aufeinanderfolgend der Wirkung des Aerosols ausgesetzten Faserbettabschnitten die gleiche Menge von Aerosolteilchen abgeschieden werden können.
Bei einer konstanten Faserbettdichte bzw. -porosität und einer konstanten Geschwindigkeit des Aerosoldurch- ganges ist der Anwuchs des Abscheide-Effektes der ge- gegebenen Aerosolteilchen der Faserbettdicke proportio nal; verwendet man demgegenüber eine konstante Faser- bettdicke, kann man den Abscheide-Effekt durch Faser bettverdichtung erhöhen.
Auf diese Weise können durch die Wahl einer geeigneten Faserbettdicke bzw. -dichte ein gefordertes Abscheiden der Aerosolteilchen auf den Fasern erzielt werden, wobei es vorteilhaft ist, die Faser bettdicke bzw. -dichte so zu wählen, damit beim einma ligen Durchgang des Aerosols durch das Faserbett eine gute Ausnützung desselben erreicht werden kann.
Den Abscheide-Effekt des Aerosols kann man fer ner durch die Geschwindigkeit des Aerosoldurchgangs beeinflussen. Mit der Ausnahme von besonders niedrigen Geschwindigkeiten nimmt der Abscheide-Effekt mit der Geschwindigkeit des Aerosoldurchgangs zu, wobei diese Zunahme meistens von der Grösse der Aerosolteilchen und dem Diameter der faserbettbildenden Fasern abhän gig ist.
Die gesamte Menge von auf jedem Textilfaserbett gleichmässig aufgefangenen Aerosolteilchen kann durch Ändern der Aerosolkonzentration eingestellt werden. Bei Verwendung einer niedrigen Aerosolkonzentration wird eine geringere Menge von Teilchen als bei Ver wendung einer höheren Konzentration von den Fasern aufgefangen. Verwendet man ein Faserbett von gleicher Dicke und Dichte sowie auch das gleiche Aerosol, sind die verhältnismässigen Mengen von abgeschiedenen Aerosolteilchen in der Regel identisch.
Für das Aerosolbehandlungsverfahren können Aero sole, deren dispergierte Phase fest, flüssig bzw. gemischt ist, verwendet werden. Die festen Aerosole eignen sich z. B. zum optischen Aufhellen oder Färben von synthe tischen Fasern, die flüssigen Aerosole z. B. zum Schmäl- zen, Präparieren, Propfen u. a. Behandlungen von syn thetischen sowie auch Naturfasern, und die gemischten, aus festen Teilchen von Dispersionsfarbstoff und flüssi gen Wasserteilchen bestehenden Aerosole z. B. zum Fär ben von synthetischen Fasern.
Beim Verfahren können ferner normale oder erhöhte Arbeitstemperaturen vorgesehen werden. Bei normaler Temperatur kann man vorteilhaft z. B. flüssige Aerosole hindurchführen, während erhöhte Temperaturen sich zum Hindurchführen von festen Aerosolteilchen oder in solchen Fällen, in den die an den Fasern anhaftenden Aerosolteilchen in den Fasern gelöst werden bzw. mit diesen in anderer Weise chemisch reagieren, eignen.
Ferner kann das Verfahren bei normalem, herab gesetztem oder erhöhtem Druck durchgeführt werden. Den Unter- bzw. Überdruck kann man vorteilhaft z. B. zur Beschleunigung des Lösens von Aerosolteilchen in Fasern oder zur Beschleunigung bzw. Verzögerung einer chemischen Reaktion zwischen den von den Fasern auf gefangenen Aerosolteilchen und den betreffenden Textil fasern verwenden.
Der Abscheide-Effekt der Aerosolteilchen kann bei Verwendung des Verfahrens durch elektrische Aufla- dung des Aerosols und/oder Textilmaterials noch erhöht werden. Die Aerosolteilchen können eine Unipolar- oder Bipolarladung tragen, von welchen die Unipolarladung für diesen Zweck zu bevorzugen ist. Die Aersosolteil- chen kann man mittels Sprühentladung, UV-Bestrah- lung, Radiostrahlungsquelie u. a. laden.
Demgegenüber kann dem Textilmaterial die Aufladung so erteilt wer den, dass es in elektrostatischem Feld zwischen den an eine Hochspannungsquelle angeschlossenen Elektroden eines Kondensators bewegt wird. Im Hinblick auf die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten der Aerosol- trägersubstanz und der Fasern, nimmt die elektrosta tische Feldstärke in der Richtung zu den Fasern zu. Die die gegenpolige Aufladung tragenden Teilchen sowie auch die ungeladenen Teilchen können auf diese Weise von den Fasern in der Richtung des anwachsenden Gra dienten des elektrostatischen Feldes angezogen werden.
Bei den unter dem Einfluss der elektrostatisch erregbaren Mechanismen stehenden Abscheide-Prozessen kann man auch spontane Ladungen der Aerosolteilchen ausnützen.
Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes sollen nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur Behandlung von Textil fasern im Gleichstromprinzip, im vertikalen Axialschnitt und Fig. 2 eine Vorrichtung zur Behandlung von Textil fasern im Gegenstromprinzip, im vertikalen Axialschnitt. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Kammer 1, deren Oberteil 2 einen Speisemechanismus 3 und deren er weiterter Unterteil 4 einen Abliefermechanismus 5 für Textilfasern aufweisen.
Der Speisemechanismus 3 be steht aus einer geriffelten Speisewalze 6 mit zugeordne tem Speisetisch 7 und. aus einer Auflockerungswalze 8 mit Sägezahnbeschlag 9. Die geriffelte Speisewalze 6 ist über ein Übersetzungselement 10 von einem Elektro motor 11 und die Auflockerungswalze 8 über ein Über setzungselement 12 von einem Elektromotor 13 ange trieben, wobei die Drehrichtung der Speisewalze 6 und der Auflockerungswalze 8 mit Pfeilen S1 respektive S2 veranschaulicht ist.
Der Abliefermechanismus 5 besteht aus einer ge riffelten Ablieferwalze 14 mit zugeordneter Absaug- siebtrommel 15, die zusammen mit der geriffelten Ab lieferwalze 14 über ein Übersetzungselement 16, und über ein anderes Übersetzungselement 17 mit einem elektrischen Antriebsmotor 18 gekuppelt ist, wobei die Drehrichtungen der geriffelten Ablieferwalze 14 und der Absaugsiebtrommel 15 mit Pfeilen S3 resp. S4 ange zeigt sind.
Unterhalb des Abliefermechanismus 5 ist die zylin drische Kammer 1 in eine Austrittsöffnung 19 verjüngt, welche Austrittsöffnung 19 oberhalb eines Trichters 20 einer pneumatischen, an einen Ventilator 22 angeschlos senen Ablieferleitung 21 angeordnet ist; der Ventilator 22 dient zur Erzeugung eines für das Abliefern der Tex tilfasern in der Pfeilrichtung S5 notwendigen Arbeits überdrucks und ist über ein Übersetzungselement 23 von einem Elektromotor 24 angetrieben. Die mit einer inne ren ortsfesten Blende 25 versehene Absaugsiebtrommel 15 ist mittels Rohrleitung 26 an einen anderen, über ein Übersetzungselement 28 von einem Elektromotor 29 angetriebenen Ventilator 27 angeschlossen.
In diesem Fall dient die Absaugsiebtrommel 15 als ein Mittel zum Absaugen von Aerosol aus der zylindrischen Kammer 1.
In den Oberteil 2 der zylindrischen Kammer 1 mün det eine Zufuhrleitung 30 für das Aerosol, die aus einem, mittels Hauptrohrleitung 32 an den Ventilator 27 angeschlossenen Düsenrohrkranz 31 besteht. In der Hauptrohrleitung 32 sind ein elektrischer, von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Quelle gespeister Heizkörper 33, eine Steuerklappe 34 zum Regulieren von Luftstrom über den Heizkörper 33, und ein an die Hauptrohrleitung 32 mittels Abzweigröhre 36, 37 ange schlossenes Aerosolbildungselement 35 angebracht. Das Aerosolbildungselement 35 ist mit einer an sich bekann ten Reguliereinrichtung 38 zum Regulieren von Aerosol- konzentration versehen.
Die vom Ventilator 27 erzeugte Luftstrommischung, die über den elektrischen Heiz körper 33 gerichtet ist, ist in der Zeichnung mit Pfei len S6 und S7 veranschaulicht, während Pfeile S6, S8 und S9 die Luftstromrichtung über das Aerosolbildungs- element 35 anzeigen.
In der Hauptrohrleitung 32 vor der Aerosoizufuhr- leitung 30 befindet sich ein Gerät 39 zum Aufladen der Aerosolteilchen durch Sprühentladung, welches Gerät an eine Hochspannungsquelle 40 angeschlossen ist.
Der Hohlmantel 41 der zylindrischen Kammer 1 wird mit Heissdampf geheizt, der durch eine Eintritts leitung 42 zugeführt und durch Austrittsleitung 43 ab geliefert wird. Das Kondensat wird mittels Ventil 44 in der Pfeilrichtung S11 abgelassen.
Die Anordnung des Speise- und Abliefermechanis- mus 3 resp. 5 der zylindrischen Kammer 1 ist so ge wählt, dass diese als ein gegenüber dem Aussenraum ab geschlossenes Gehäuse ausgeführt ist. Die Leistungen beider Mechanismen 3 und 5 sind identisch, so dass bei einem bestimmten Textilfaserbett in der zylindrischen Kammer 1, die dem Faserbett zugeführten und davon abgelieferten Fasermengen immer gleich sind.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Der Speisemecha- nismus 3 entspricht dem in Fig. 1 veranschaulichten Speisemechanismus. Demgegenüber besteht der in die sem Fall unterhalb der zylindrischen Kammer 1 ange- ordnete Abliefermechanismus 5 aus zwei geriffelten Ab lieferwalzen 45, 46, die durch ein Übersetzungselement 47 miteinander gekuppelt und von einem gemeinsamen Elektromotor 48 angetrieben sind.
Die Drehrichtung der geriffelten Ablieferwalzen 45, 46 ist mit Pfeilen S 10, S11 angezeigt. Unterhalb einer verjüngten Austrittsöff nung 49 der zylindrischen Kammer 1 ist ein Trichter 50 und unter diesem ein in der Pfeilrichtung S12 über ein Übersetzungselement 52 von einem Elektromotor 53 angetriebenes Lieferband 51 angeordnet.
Die Zufuhrleitung 30 für das Aerosol ist in diesem Fall im Unterteil 4 der zylindrischen Kammer 1 ange bracht. Der Düsenrohrkranz 31 ist an die mit dem Aero- solbildungselement 35 und dem Ventilator 27 kommu nizierende Hauptrohrleitung 54 angeschlossen. Der Ven tilator 27 ist mit dem aus einem Rohrkranz 55 mit Düsen 56 bestehenden Absaugmittel für das Aerosol verbunden; dieser Rohrkranz 55 befindet sich im Ober teil 2 der zylindrischen Kammer 1.
Die Richtung der Luftströmung vom Rohrkranz 55 zum Ventilator 27 ist mit Pfeil S13, die Richtung derselben vom Ventilator 27 zur Zufuhrleitung 30 für das Aerosol mit Pfeil S14, und die Richtung der Luftströmung über das Aerosol- bildungselement 35 mit Pfeilen S8, S7 angezeigt. Die Düsen der Zufuhrleitung 30 und die Düsen 56 des Rohrkranzes 55 sind mit feinem nicht dargestellten Tüllnetz bedeckt, welches das Mitreissen von Fasern in die Düsenmündungen verhindert. Auch in diesem Fall ist die zylindrische Kammer 1 als ein abgeschlosse nes Gehäuse ausgeführt.
Die elektrische Heizung der zylindrischen Kammer 1 und der elektrische Heizkörper 33 sind bei diesem Ausführungsbeispiel nicht vorge sehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist zum Fär ben von Polyester-Stapelfasern mit einem Dispersions- farbstoff-Aerosol bestimmt. Die in der Pfeilrichtung S15 kontinuierlich auf einem Förderband (nicht dargestellt) von einer betreffenden Spinnanlage dem Speisetisch 7 zugeführten Polyester-Stapelfasern werden im Speise mechanismus 3 zu feinen Büscheln vorgeöffnet, die in den Innenraum der zylindrischen Kammer 1 geschleu dert und hier auf ein homogenes Faserbett abgelagert werden.
Nach dem Auffüllen der zylindrischen Kam mer 1 bis zum Niveau der Aerosolzufuhrleitung 30 wird der Abliefermechanismus 5 und gleichzeitig auch der Ventilator 27 und das Aerosolbildungselement 35 in Gang gesetzt. Durch das Ingangsetzen des Abliefer- mechanismus 5 wird die Oberfläche des Textilfaser bettes 58 kontinuierlich erneuert, indem immer neue zu behandelnde Fasern demselben zugeführt werden, wobei von der anderen Seite des Bettes 58 die Textilfasern wieder kontinuierlich mit gleicher Geschwindigkeit ab geliefert werden. Die Richtung der Faserbewegung ist in der Zeichnung mit Pfeil S16 veranschaulicht.
Das von der Zufuhrleitung 30 der zylindrischen Kammer 1 in der Pfeilrichtung S17 zugeführte Dispersionsfarbstoff- Aerosol durchdringt das Textilfaserbett 58 infolge eines von der Absaugsiebtrommel 15 erzeugten Unterdruckes. Bei dieser Passage erfolgt das Anhaften von Aerosolteil- chen an den Polyester-Stapelfasern 57. Nach dem Durchgang durch das Bett 58 wird das im wesentlichen erschöpfte Aerosol vom Unterteil 4 durch die Absaug- siebtrommel 15 in der Pfeilrichtung S18 abgesaugt.
Das Aerosol wird dann vom Ventilator 27 durch die Haupt- rohrleitung 32 über den elektrischen Heizkörper 33 wieder in die Zufuhrleitung 30 befördert, wo es mit frischem Aerosol gemischt wird. Ein Teil des im we sentlichen erschöpften Aerosols, d. h. fast reine Luft, wird mittels der Steuerklappe 34 durch das Zweigrohr 36 ins Aerosolbildungselement 35 gerichtet, wo es mit frischem Aerosol bereichert, mit geheizter Luft gemischt, in die Aerosolzufuhrleitung 30 befördert und von dieser durch die Düsen des Düsenrohrkranzes 31 wieder der zylindrischen Kammer 1 zugeführt wird.
Die elektrische Aufladung der Aerosolteilchen wird vom Gerät 39 besorgt.
Die zylindrische Kammer 1 wird auf geeignete Färbetemperatur vorgeheizt, so dass nach dem gleich mässigen Anhaften von Aerosolteilchen des Dispersions- farbstoffes an den Polyester-Stapelfasern das Lösen der angehafteten Aerosolteilchen und somit auch das An färben der Fasern erfolgt. Aerosolkonzentrationen wer den mittels Reguliereinrichtung 38 eingestellt.
Auf diese Weise werden die Polyester-Stapelfasern bei einmaligem Aerosoldurchgang durch die zylindrische Kammer 1 vollkommen angefärbt, ohne dass es nötig wäre, diese weiteren Nachbehandlungsprozessen, wie Fixieren, Seifen, Waschen usw. zu unterwerfen.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung ist zum Schmälzen von Wollfasern 59 mit einem Schmälzmittel- Aerosol bestimmt.
Infolge eines von einem Saugmittel erzeugten Un terdruckes durchdringt das Aerosol in Pfeilrichtung S19 das in Pfeilrichtung S16 wandernde Wollfaserbett 58; das Saugmittel befindet sich im Oberteil 2 der zylindri schen Kammer 1. Während dieser Bewegung im Gegen stromprinzip haftet das Schmälzmittel an den Woll- fasern an. Das im wesentlichen erschöpfte Aerosol wird in Pfeilrichtung S20 aus der zylindrischen Kammer 1 abgesaugt, durch die Hauptrohrleitung wieder in die Zufuhrleitung befördert und davon in die zylindrische Kammer 1 zurückgeführt.
Ein Teil desselben wird mit- tels Steuerklappe 34 durch das Abzweigrohr 36 ins Aerosolbildungselement 35 gerichtet, von dem die mit Aerosol bereicherte Luft durch das Abzweigrohr 37 in die Zufuhrleitung 30 und durch die Düsen des Düsen rohrkranzes 31 wieder in die zylindrische Kammer 1 abgeliefert wird. Die Aerosolkonzentrationen werden wiederum von der Reguliereinrichtung 38 eingestellt.
Das angeschmälzte, aus der zylindrischen Kammer 1 von dem Riffelwalzenpaar 45, 46 abgezogene Wollfaser- material fällt durch den Trichter 50 auf das Förderband 51, auf dem es zur Weiterverarbeitung befördert wird.
Der Schmälzprozess verläuft bei Raumtemperatur. Auf diese Weise kann man das Wollfasermaterial gleich mässig und ökonomisch schmälzen.