Vorrichtung zur Behandlung von Textilsträngen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen, raschen und gleichmässigen Behandeln von Textilsträngen in einem Behandlungsrohr, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr in seiner Längsrichtung abwechselnd kleine und grosse Querschnitte aufweist und dass Mittel vorhanden sind, um ein gasförmiges oder flüssiges Behandlungsmedium unter Druck durch das Rohr zu pressen.
Mit dieser Vorrichtung können gleichzeitig von einer Mehrzahl Spulen auf einem Spulengatter abgewickelte Kettfäden oder auf einem Kettbaum aufgewickelte Kettfäden sowie Garne aus Stapelkunstfasern, im Stapelfaser-Spinnverfahren erzeugte und durch Spezialbehandlung kontinuierlich gestaltete Faserbänder oder andere Garne in Form von Strängen behandelt werden.
Unter dem in der vorliegenden Beschreibung durchwegs verwendeten Begriff der Behandlung kommen, einzeln oder in Kombination, folgende Gas- oder Flüssigkeitsbehandlungen in Frage: Veredeln, Entfetten, Bleichen, Färben, Waschen, Rückgewinnung von Chemikalien, Schlichten, Trocknen, Wärmebehandlung, Dampfbehandlung und ähnliches.
Die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise unter Druck bei einer Temperatur von 1000 C und darüber arbeiten.
Das Behandlungsrohr ist so konstruiert, dass es an zahlreichen Stellen verkleinerte Querschnitte aufweist, was zum Beispiel dadurch erreicht wird, dass das Rohr an einer Mehrzahl von Stellen, vorzugsweise in gleichen Abständen, gleich stark zusammengedrückt wird. Durch die Schaffung zahlreicher, zweckmässig in regelmässigen Abständen angeordneten Rohrstellen von kleinerem Querschnitt bietet die Vorrichtung eine Anordnung, welche die häufige und zwangläufige Aufnahme der Behandlungsflüssigkeit oder des Behandlungsgases durch das Textilmaterial, sowie das entsprechende Heraustreten dieser Flüssigkeit oder dieses Gases aus dem Material während der Behandlung im Rohr ermöglicht, wobei diese Behandlungsvorgänge häufig und in erstaunlich kurzer Zeit wiederholt werden können,
so dass infolgedessen die gewünschte gleichmässige und rasche Behandlung mit erstaunlich hoher Betriebsleistung und mit einem ausserordentlich raumsparenden Gerät verwirklicht werden kann.
An Hand der beiliegenden Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Fig. 1 zeigt Längsschnitte A und B durch einen einstufigen Behandlungsapparat bzw. durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform desselben.
Fig. 1C zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Behandlungsrohres.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsform, welche ein geschlossenes Flüssigkeits-Umlaufsystem unter Druck aufweist.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen senkrechten, mehrstufigen Apparat, welcher eine Reihe von unter Druck stehenden Behandlungsrohren aufweist, in welche die Behandlungsflüssigkeit zusammen mit den Fadensträngen eingeführt und am Ende herausgeführt wird.
Textilstränge 1 werden durch die Düse 2 eines Behandlungsrohres 3 von länglicher Form in dessen Inneres eingeführt, wobei die genannte Düse dazu dient, ein allfälliges Aussickern der in nachstehend ausführlich beschriebener Weise das Rohr durchlaufenden Flüssigkeit zu hemmen. Das Rohr 1 weist, wie dargestellt, in abwechselnder Anordnung vergrösserte Querschnitte 4 und verkleinerte Querschnitte 5 auf. Man wird demnach bemerken, dass die Geschwindigkeit der durch das Behandlungsrohr fliessenden Flüssigkeit auf der ganzen Rohrlänge variiert und von einer intensiven Durchwirbelung begleitet ist. Durch diese Anordnung wird die Berührung der Fadenstränge mit der Behandlungsflüssigkeit häufig geändert und die Behandlung der Textilfadenstränge kann äusserst gleichmässig gestaltet werden.
Die Fadenstränge 1, welche unter mechanischer Spannung zwangläufig geführt werden, durchlaufen eine Öffnung 2, welche das Aus sickern der unter Druck stehenden Flüssigkeit fast vollständig verhindert, und werden dann in ein Behandlungsrohr 3 eingeführt, welches gegen die Aussenluft hermetisch abgeschlossen ist.
Das sachgemäss und gleichmässig behandelte Material wird dann als behandelte Stränge 7 dem Rohr an dessen entgegengesetztem Ende durch eine weitere Druckdichtungsöffnung 6 entnommen, welche Öffnung wiederum dazu dient, das allfällige Aus sickern der Flüssigkeit aus dem Rohr auf ein Minimum zu reduzieren.
Um den Durchlauf der Behandlungsflüssigkeit durch das Rohr und um den in Fig. 1 (A) dargestellten Lauf zu gewährleisten, ist in der Nähe des Einlass endes des Rohres eine Flüssigkeitszuführungsleitung 8 mit dem Rohr verbunden, wogegen eine Ablassleitung 9 in der Nähe des Auslassendes mit dem genannten Rohr verbunden ist. In derselben Abbildung ist eine Anzahl kleiner Pfeile dargestellt, welche die Bewegungsrichtung des zu behandelnden und des behandelten Materials sowie die Strömungsrichtung der Behandlungsflüssigkeit angeben. In der vorliegenden Anordnung weist das Rohr 3 eine Verbindungsstelle 10 auf, wodurch die Herstellung vereinfacht werden kann.
Es versteht sich, dass die Anzahl dieser Verbindungsstellen je nach Länge der ganzen Anordnung beliebig vermehrt werden kann; Besteht das Behandlungsrohr aus Glas, so kann die Verbindungs- muffe aus Teflon , Gummi oder einem ähnlichen elastischen und zähen Material bestehen. Ferner dürfte ebenfalls klar sein, dass Länge, Abstand und Durch messer der verkleinerten Rohrabschnitte den Anforderungen entsprechend in geeigneter Weise dimensioniert werden können.
Ein in der Fig. 1 (13) dargestelltes, etwas abge ändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist so konstruiert, dass es nach dem Gegenstromprinzip arbeitet.
Bei dieser Vorrichtung sind im Innern eines Behandlungsrohres, das im Gegensatz zum runden Querschnitt des in Fig. 1 (A) dargestellten ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist, in Abständen Trennwände angeordnet, welche für den Durchlass der zu behandelnden Textilfadenstränge verkleinerte Öffnungen aufweisen. Der Querschnitt dieses Behandlungsrohres kann jedoch, falls erwünscht, ebenfalls rund sein. Wird die Dicke der Trennwand beträchtlich vergrössert, so wird diese die gleiche Wirkung erzielen wie die verengte Stelle der Rohrlängswand des ersten Ausführungsbeispiels.
Eine weitere Variante, das Behandlungsrohr 12, ist in Fig. 1 (C) dargestellt. Zur Herstellung dieses Rohres kann ein rundes Glasrohr dienen, welches in heissem Zustand in bestimmten Abständen an einer Mehrzahl Stellen senkrecht zur Längsachse beidseitig des Durchmessers eingedrückt wird. Wie abgebildet, sind die eingedrückten Stellen 5 mit einem elliptischen Querschnitt, wie bei 11, ausgebildet, wogegen die nicht ver formten Teile des Rohres ihren ursprünglichen Querschnitt, wie bei 12, beibehalten. Es ist wohl ohne weiteres klar, dass beide auf diese Weise erhaltenen Rohrstückarten zwar verschiedene Querschnitte, jedoch die gleiche Mantellänge aufweisen. Der Querschnitt der eingedrückten Teile ist selbstverständlich kleiner als derjenige der nicht eingedrückten Teile.
Was nun die abwechselnden Querschnitte des Behandlungsrohres selbst betrifft, so kann jede Gestaltungsart oder jede beliebige Kombination von Querschnittformen der beiden Rohrteile gewählt werden. So kann beispielsweise der verengte Rohrteil rund, elliptisch, rechteckig, quadratisch, rechteckig abgerundet, quadratisch abgerundet, plattenartig abgeflacht usw. sein. In gleicher Weise kann der Rohrteil mit grösserem Querschnitt in jeder beliebigen Form ausgebildet werden.
Es kann also für die beiden Rohrstücke jede beliebige Kombination zweier beliebiger Querschnittsformen gewählt werden, wenn spezielle Anforderungen der Materialbehandlung erfüllt werden müssen.
Als Material für das Rohr selbst ist Glas in hohem Masse empfehlenswert, denn erstens weist ein Glasrohr eine vollkommen glatte Innenfläche auf und kann zweitens zu verschiedenen Rohrelementen beliebigen Durchmessers oder zu einem durchgehenden Rohr dieser Art verformt werden. Den Umständen entsprechend kann jedoch für den Rohrkörper auch Metall oder Plastik verwendet werden, namentlich dann, wenn ein stärkeres und widerstandsfähigeres Behandlungsrohr erwünscht ist.
Wird die Behandlungsflüssigkeit veranlasst, in der Bewegungsrichtung der zu behandelnden Textilfadenstränge zu fliessen, begegnen diese letzteren bei ihrem Durchgang durch das Rohr einem wesentlich geringeren Widerstand, da ihre Bewegung durch den Flüssigkeitsstrom gefördert wird, so dass die Spannung in den Fadensträngen entsprechend reduziert wird. Sollen in oder auf diesen Textilfadensträngen oder in der Waschflüssigkeit abgelagerte Chemikalien wiedergewonnen werden, empfiehlt es sich, den Flüssigkeitsstrom entgegengesetzt zur Bewegung der Stränge zu leiten, um die Wirksamkeit der Behandlung zu erhöhen.
Die Proportion zwischen dem Querschnitt der zu behandelnden Fadenstränge und demjenigen des Behandlungsrohres kann je nach der Behandlungsart variieren.
Werden 30 bis 40% des verjüngenden Rohrquerschnittes von den zu behandelnden Fadensträngen und der Rest von der Behandlungsflüssigkeit eingenommen, dann ist der Durchlaufwiderstand der Stränge in den verengten Rohr teilen verhältnismässig gross; dies verursacht jedoch keinerlei Beschädigung des Textilmaterials.
Nehmen die Stränge, wie oben erwähnt, 30 bis 40% des Querschnittes ein, so wirkt die Oberfläche der Fasern als Reibungsfläche und verhindert ein allfälliges Vorbeifliessen der Behandlungsflüssigkeit. Auf diese Weise wird bei der Behandlung mit einer Flüssigkeit oder einem gasförmigen Medium der Druck innerhalb des Rohres proporional zur Faserdichte des Materials verringert. Ausführlicher gesagt, kann eine Faserdichte der obenerwähnten Grössenordnung vorzugsweise bei der Einlassdüse verwendet werden, um das Material in die Behandlungsröhre einzuführen. Anderseits kann je nach Art und Bedingungen des angewendeten Verfahrens die Faserdichte der Textilfadenstränge im Innern des Rohres beträchtlich variieren.
So wird zum Beispiel bei einem Trocknungsverfahren, bei welchem das Behandlungsmedium meistens ein Heissluftstrom ist, eine verhältnismässig geringe Faserdichte verwendet, um allfällige Druckverluste auf ein Minimum zu reduzieren.
So ist beispielsweise eine Faserdichte von t/30 1/20 mm2 pro denier, oder von 3-5 mm2 je Faden von 100 denier am verengten Rohrteil zu empfehlen.
Während dieser Behandlung dürfen sich die einzelnen Fäden unter Einwirkung des Heissluftstromes in jeder Richtung bewegen, soweit die Begrenzungen des Rohres dies gestatten. So wird jeder einzelne Faden eines Stranges getrocknet, währenddem er wiederholt abwechselnd die Nebenfäden berührt und von ihnen wieder getrennt wird.
Gelangen die Fäden in der Schlussphase der Behandlung in eine viskose Flüssigkeit, wie zum Beispiel bei der Kunstharzappretur, beim Schlichten usw., so erfolgt die Trocknung in der oben erwähnten Weise, wobei die Fäden im umlaufenden Heissluftstrom in ständiger Bewegung gehalten werden, so dass die Stränge im Gegensatz zum unbewegten Trocknungsverfahren als Ganzes behandelt werden können, wobei die einzelnen Fäden voneinander getrennt oder in einem solchen Zustand gehalten werden, dass sie nicht dazu neigen, stark zusammenzukleben und daher ohne weiteres getrennt werden können, wenn sie trocken sind.
So können unter Verwendung einer Mehrzahl dieser Vorrichtung, wobei jedes dieser Geräte gemäss der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, zum Beispiel Zettelfäden, von einem Kettbaum ohne Unterbruch in einer Reihe aufeinanderfolgender Bearbeitungsstufen behandelt werden, wie zum Beispiel: Entbasten, Bleichen, Färben, Waschen, Kunstharz-Appretieren, Schlichten, Trocknen.
Mit Ausnahme der wie vorstehend erwähnt mit viskoser Flüssigkeit behandelten Fäden kann das Trocknen der Textilfadenstränge ohne jede Schwierigkeit auf jeder geeigneten üblichen Trocknungsvorrichtung erfolgen.
Es wurde vorangehend erläutert, dass die Faserdichte in bezug auf den Querschnitt des Behandlungsrohres je nach Art und Natur des Behandlungsverfahrens beträchtlich variieren kann. Werden zum Beispiel aus 1000 Fäden zu 100 deniers bestehende Kettfadenstränge, also insgesamt 100 000 deniers, bearbeitet, so wird in der Praxis der Durchmesser der verengten Rohrstellen 5-6 mm betragen, wogegen der Durchmesser der grossen Rohrpartien jedes geeignete Ausmass aufweisen kann, beispielsweise 10-15 mm bei einem Färbverfahren mit einem minimalen Flottenverhältnis. Beim Trocknen hingegen kann bei gleichen Kettfadenverhältnisssen wie oben der Durchmesser der verengten Rohrteile 70-100 mm betragen.
Bei gleicher denier-Gesamtzahl für die Textilfadenstränge kann die optimale Grösse des verengten Rohrteils innerhalb der oben angegebenen Begrenzungen abgeändert werden, je nach Art und Natur der zu behandelnden Stränge, d. h. zum Beispiel je nachdem, ob es sich um Faden oder gesponnenes Garn handelt. Weiterhin können die genannten Abmessungen für Werggarne abgeändert werden, je nachdem ob diese, ihrer Art und Natur entsprechend, gekreppt oder ungekreppt verwendet werden.
Je kleiner der Durchmesser der verengten oder eingedrückten Rohrteile ist, in desto kürzeren Abständen können sie angeordnet sein. So kann zum Beispiel zur Behandlung der obenerwähnten, aus 1000 Kettfäden bestehenden Textilfadenstränge ein Behandlungsrohr etwa 30 verengte Stellen je Meter aufweisen. Werden diese Stränge in einem Rohr von 10 m Länge mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 10 m in der Minute behandelt, so erhält man in der Minute 300 Wiederholungskontakte zwischen der Behandlungsflüssigkeit und dem Textilmaterial, so dass eine rasche, gleichmässige und wirksame Behandlung in erstaunlich kurzer Bearbeitungszeit erreicht werden kann.
Die verschiedenen, im Handel erhältlichen Kunstfaser-Stapelgarne weisen 200 000 bis 500 000 deniers auf, so dass der Durchmesser der verengten und der grossen Rohrteile etwa 8-12 resp. 15-30 mm betragen kann. Auf diese Weise enthält ein Meter Rohrlänge etwa 20 abrupte Durchmesseränderungen, so dass unter diesen Bedingungen eine zuverlässige und gleichmässige Behandlung erwartet werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Behandlungsvorrichtung vom horizontalen Typ, bei welcher die Textilfadenstränge durch ein Behandlungsrohr hindurchgeführt werden, und ein unter Druck stehendes, flüssiges Medium von hoher Temperatur zur Behandlung durch das Innere des Rohres fliesst. Unter Bezugnahme auf die genannte Figur werden Textilfadenstränge 1 durch ein Paar Vorschubrollen 22 in das Einlassrohr 23 und die Düse 24, welche zum Verringern des Druckes dient, in ein kontinuierliches Behandlungsrohr 26 eingespeist, welches eine Reihe von in Abständen angeordneten, verjüngten Rohrteilen aufweist, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 ausführlich beschrieben. Wie bereits erwähnt, kann das Rohr aus einer hitzebeständigen Glasröhre hergestellt werden, welche in einem Druckgehäuse 25 montiert wird.
Die in der Figur mit der Zahl 210 bezeichneten, behandelten Textilfadenstränge werden durch zwei Förderrollen 29 durch das den Druck verringernde Auslassrohr 27 und das Ventil 28 wieder an die Aussenluft befördert. Das Behandlungsmedium fliesst in derselben Richtung wie das sich vorwärtsbewegende Textilgut durch das Rohr, und trennt sich am Förderende des Gehäuses 25 vom Fördergut. Das flüssige Medium fliesst dann durch den Zwischenraum zwischen dem Rohr und dem Gehäuse in entgegengesetzter Richtung durch ein von einer Pumpe 212 betätigtes Saugrohr 211 in Richtung auf die Mitte des Gehäuses und wird dann dem Gehäuse zur Umwälzung wieder zugeführt.
Die auf diese Weise der als Führung dienenden Hälfte des Gehäuses 25 zugeleitete Behandlungsflüssigkeit gelangt zusammen mit den zu behandelnden Textilfadensträngen am Einlassende wieder in das Behandlungsrohr und setzt seinen Umlauf durch dieses fort. Dieser Behandlungs- und Umwälzungsvorgang wird durch die kleinen Pfeile in der Figur verdeutlicht. Um eine bessere Umwälzung des Behandlungsmediums zu gewährleisten, ist in der Mitte des Gehäuses eine Trennwand 213 vorgesehen, welche, wie dargestellt, das Innere des Gehäuses in zwei Abteile unterteilt. Der Stutzen des Förderrohres der Flüssigkeitsumwälzungspumpe mündet in die linke Gehäusekammer und der Stutzen des Saug- rohres 211 mündet in die gegenüberliegende oder rechte Kammer.
Ein Flüssigkeitsnachfüllrohr 214 und ein Ablaufrohr 215 sind an geeigneten Stellen mit dem Innern des Gehäuses 25 verbunden, welch letzteres, falls erforderlich, mit einem Heizmantel versehen sein kann, der jedoch in der Figur nicht dargestellt ist.
Bei Verwendung der in Fig. 2 dargestellten Behandlungsvorrichtung kann die Aufnahmegeschwindigkeit der Rollen 29 so eingestellt werden, dass sie geringer ist als diejenige der Förderrollen 22, wodurch die Fäden gelockert und während der Behandlung geschrumpft werden können. Werden anderseits die Zuführungsrollen 29 etwas schneller angetrieben als die Förderrollen 22, werden die Fäden in entsprechendem Verhältnis gestreckt.
Wird das Gehäuse 25 der genannten Vorrichtung zu einem Druckgefäss aus Metall ausgebildet und besteht das Behandlungsrohr 26 aus hitzebeständigem Glas, dann kann die so erhaltene Vorrichtung wirksam und sicher für die gewünschte Bearbeitung unter Druck und bei hoher Temperatur verwendet werden, da der auf die Innenwandungen einwirkende Innendruck nur der Umlaufdruck des Behandlungsmediums ist und einen verhältnismässig niedrigen Wert aufweist. Wie bereits angedeutet, kann das Behandlungsrohr falls erforderlich auch aus Metall hergestellt werden.
Beim Apparat der Fig. 2 wird die Flüssigkeit in einem geschlossenen Umlaufsystem verwendet und die Flüssigkeit, welche auf die bereits behandelten Stränge einwirkt, wird zusammen mit den Strängen, d. h. von diesen aufgesaugt, in die Aussenluft mitgeführt. Deshalb besteht ein schwacher Punkt dieser Ausführungsform darin, dass sie eine Vorrichtung zur Rückgewinnug der Flüssigkeit benötigt, falls die Verwendung der Flüssigkeit wirtschaftlich ins Gewicht fällt. Deshalb wird der nachstehend beschriebene Apparat der Fig. 3 im allgemeinen zum Färben, Bleichen und zur chemischen Behandlung verwendet, ausgenommen das Verstrecken von Kunstfasern in heissem Wasser, das Schrumpfen in heissem Wasser, die Behandlung mit gesättigtem Dampf, sowie die Heisslufttrocknung.
Um Ausschussware zu vermeiden, muss beim Apparat der Fig. 2 darauf geachtet werden, dass zwischen der mit den behandelten Strängen ausgestossenen Flüssigkeit und dem beim Beginn des Vorganges eingespeisten Behandlungsmedium Gleichgewicht besteht.
Fig. 3 stellt ein senkrechtes Gerät mit mehreren Rohren zur kontinuierlichen Behandlung von Textilfadensträngen für das Entbasten, Bleichen, Färben und ähnlichem dar, mit niedrigem, nur einige Ganzzahlen oder noch weniger betragendem Flottenverhältnis, unter der Einwirkung von Druckdampfbeheizung.
Textilfadenstränge werden von Zuführungsrollen 32 über eine Führungsrolle 33, ein druckreduzierendes Einlassrohr aus Metall und ein Ventil, beide unter derselben Hinweiszahl 34 dargestellt, in ein aus Glas bestehendes Behandlungsrohr 35 eingespeist, welches verschiedene Querschnitte aufweist und im übrigen gleich konstruiert ist wie unter Fig. 1 beschrieben. Über und in der Nähe des oberen Endes des Behandlungsrohres 35 ist ein Paar Keil-Nut-Rollen 37 angeordnet, welche die auf diese Weise behandelten Stränge aufnehmen und der nächsten Bearbeitungsstufe zuführen.
Das oben beschriebene Rohr für die erste Behandlungsstufe ist mit einer Muffe 36 versehen, welche zuverlässig einen hermetisch dichten Anschluss zwischen dem Metallrohr 34 und dem Behandlungsrohr 35 aus Glas gewährleistet, welch letzteres in einem Druckgehäuse 38 montiert ist. Dampf mit geeigneter Behandlungstemperatur wird durch eine Speiseleitung 39 in das Innere des Gehäuses eingeführt und bewirkt indirekt die Erwärmung der Textilfadenstränge und der Behandlungsflüssigkeit, welche das Innere des Rohres durchlaufen. Das sich bildende Kondensat wird durch ein Ablaufrohr 310 aus dem Gehäuse abgeleitet.
Wird die Führungsrolle 33 eingetaucht unter dem Spiegel der in einem Tank 311 sich befindenden Behandlungsflüssigkeit gehalten, nehmen die bewegten Textilfadenstränge bei ihrem Durchgang durch dieses Bad mehr als genügend Behandlungsflüssigkeit auf, und die überschüssige Flüssigkeit wird beim Eintritt in das Einlassrohr 34 abgestreift. Auf diese Weise wird eine angemessene Menge Behandlungsflüssigkeit von diesem Strängen aufgenommen und in wesentlich konstanter Proportion in das Behandlungsrohr mit eingeführt.
Wird im Gegensatz dazu die Führungsrolle hoch über dem Flüssigkeitsspiegel des Tanks 311 angeordnet, so wird die Behandlungsflüssigkeit mittels einer Dosierungspumpe 313 durch eine Speiseleitung 314 in das Innere des Behandlungsrohres eingespeist, wobei das Flottenverhältnis so gewählt wird, dass es der Durchlaufgeschwindigkeit des Textilmaterials entspricht. In diesem Falle ist es einfach, die Leitung der Pumpe so einzustellen, dass die von ihr abgegebene Flüssigkeit im Behandlungsrohr dieselbe Geschwindigkeit aufweist wie das durchlaufende Textilmaterial.
Die Dampfzufuhrleitnng 316 ist innerhalb der Kammer 315, in welcher die genannten zwei Keil-Nut-Rollen drehbar befestigt sind, so angeschlossen, dass Dampf mit angemessener Geschwindigkeit zugeführt werden kann, wodurch die behandelten Stränge zusammen mit der in der ersten Verfahrensstufe aufgenommenen Flüssigkeit erwärmt werden. Auf diese Weise kann, falls erforderlich, ein während der ersten Behandlung erfolgter Hitzeverlust ausgeglichen werden. Mit einer solchen Vorrichtung zur direkten Dampfeinwirkung kann das Kondensat die Behandlungsflüssigkeit verwässern und unter gewissen Umständen auch das gewünschte Behandlungsergebnis beeinträchtigen. Falls es erwünscht ist, diesen Nachteil auszuschalten, kann die Dampfzufuhr aus der Leitung 316 unterbrochen werden.
Oder es kann statt dessen eine grössere Heizfläche für die indirekte Beheizung durch die Wandung des Rohres 35 vorgesehen werden. Da in der ersten Stufe das obere oder Auslassende des Behandlungsrohres in das Innere der genannten Kammer 315 einmündet, fliesst der von der Leitung 316 zugeführte Dampf in Gegenstromrichtung in das Behandlungsrohr 35 an dessen Auslassende ein, wenn die von den Textilfadensträngen mitgeführte Flüssigkeitsmenge relativ gering ist, so dass das Innere des Rohres nicht genügend Raum für Faden und Flüssigkeit bietet, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, einen Teil des Materials im Rohr direkt zu erwärmen und die günstige, gleichmässige Erwärmung dieses Materials während der Behandlung zu bewirken.
Werden die Dampfdrücke in den beiden Speiseleitungen 39 und 316 gleich hoch gewählt, so werden dadurch der Innen- und der Aussendruck des Rohres ausgeglichen, so dass ein Rohrbruch sogar dann wirksam vermieden werden kann, wenn das Rohr aus Glas besteht. Der hohe Betriebsdruck wird von der äussersten Gehäusewand aufgenommen.
In dem Verfahren, bei welchem die Stränge und die von ihnen mitgeführte Behandlungsflüssigkeit zwangsweise in das Behandlungsrohr eingeführt werden, und Druck und Temperatur in diesem Rohr auf vorgewählte Werte erhöht werden, besteht ein Druckgefälle zwischen dem Rohrinnern und der Atmosphäre. Deshalb neigt ein Teil der Behandlungsflüssigkeit und des Dampfes gleichgültig, welches das Mengen- und Bewegungsverhältnis zwischen Strängen und Behandlungsflüssigkeit ist - dazu, auszusickern, und dieses Aussickern erfolgt in Richtung auf den Einlass des Behandlungsrohres entgegengesetzt zur Bewegung der Stränge und der mitgeführten Flüssigkeit.
Dieser Gegenstrom durchfliesst auch abwechselnd die Teile des Behandlungsrohres mit grösserem und kleinerem Durchmesser, und das Aufeinandertreffen von normaler Strömung und Gegenströmung ergibt eine stärkere Durchwirbelung, welche ihrerseits einen besseren Kontakt zwischen den durchlaufenden Strängen und der Behandlungsflüssigkeit bewirkt.
Das Ergebnis ist eine bessere Wirkungsweise - d. h.
gleichmässigere Behandlung innert kürzerer Zeit. Diese Durchwirbelung ist im ersten Behandlungsrohr 35 (Fig.
3) am stärksten. An diesem Punkt der Behandlung wird hauptsächlich auf die Faseroberfläche eingewirkt. In den auf das erste Behandlungsrohr 35 folgenden Behandlungsrohren ist die Durchwirbelung zwar weniger kräftig, dient jedoch zur Verlängerung der Behandlung und gewährleistet das gleichmässige und tiefe Eindringen der Flüssigkeit in jede Faser. Dieser längeren Durchwir belung kommt allergrösste Bedeutung zu, da die Konzentration der Behandlungsflüssigkeit beim Durchlaufen der Behandlungsrohre, namentlich des ersten Rohres 35, allmählich abnimmt.
Die Flüssigkeitszufuhr am Einlass wird so berech- net, dass der genannte Leckverlust berücksichtigt wird.
Wird über ein bestimmtes Mengenverhältnis hinaus Behandlungsflüssigkeit hinzugefügt, so ist die Durchlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit grösser als diejenige der Fadenstränge. Da die Bewegung der Flüssigkeit einen Teil des Druckes aufnimmt, kann die zur Fortbewegung der Stränge im Behandlungsrohr erforderliche Zugkraft verringert werden. Wird die Behandlungsflüssigkeit mit verhältnismässig geringerer Förderleistung - zum Beispiel in einer Menge, welche 1-2 Mal dem Gewicht der Stränge oder 0,8-1,5 Mal dem Gewicht der Stränge, welche bereits Flüssigkeit aufgenommen haben und mittels Rollen oder Pressstempel ausgedrückt wurden, entspricht - in den Einlass eingepumpt, so wird das Behandlungsrohr durch BehandTungsflüssigkeit und Stränge nicht vollständig ausgefüllt.
In diesem Fall verursacht die durch den unter Druck stehenden Dampf erzeugte Strahlwirkung sofort nach der Einführung der Stränge in das Behandlungsrohr die oben beschriebene Durchwirbelung mit dem Ergebnis, dass Rückstrom und Aussickern einsetzen, so dass die sich über die gesamten Behandlungsrohre ausdehnende Durchwirbelung eine wirksame und gleichmässige Behandlung gewährleistet.
Um eine gleichmässige Behandlung zu erhalten, ist es deshalb nicht erforderlich, das Behandlungsrohr mit Flüssigkeit ganz aufzufüllen, vorausgesetzt, dass der Querschnitt der Rohrteile mit kleinerem Durchmesser klein genug gewählt wird, um zusammen mit den Teilen mit grösserem Durchmesser die erforderliche Kompression und Dekompression der Flüssigkeit zu bewirken, wodurch wiederum die Durchwirbelung erzeugt wird, welche zur Gewährleistung der häufigen Berührung zwischen Flüssigkeit und Strängen erforderlich ist. Dies bezieht sich auf ein in Übereinstimmung mit Fig. 3 hergestelltes, spezielles Ausführungsbeispiel, welches der Dampfbehandlung nach dem Andruckprinzip dient.
Die von den Keil-Nut-Rollen 37 geförderten Textilfadenstränge werden durch einen, in bezug auf den während der ersten Stufe erfolgten Durchgang um 1800 gedreht, zweiten Durchgang geführt und nach abwärts durch ein zweites Behandlungsrohr 317 geleitet, welches die zweite Stufe bildet. Dieses zweite Rohr 317 ist ebenfalls in einem Druckgehäuse 318 montiert und wird ebenfalls von aussen her durch Dampf, welcher durch eine Speiseleitung 319 zugeführt wird, indirekt beheizt, wobei das sich bildende Kondenswasser durch das Auslassrohr 320 abgeleitet wird. Die aus dem Textilmaterial durch Einwirkung der Keil-Nut-Rollen 37 herausgepresste Flüssigkeit sammelt sich auf dem Boden der Kammer 315 und wird dann vom Material wieder aufgenommen und in das zweite Behandlungsrohr mitgeführt.
Am unteren oder Auslassende des zweiten Behandlungsrohres 317 ist eine Muffe 321 vorgesehen, durch welche das Glasrohr mit einem Auslassrohr 322 aus Metall dicht verbunden wird. Nach dem Durchgang durch das Auslassrohr werden die Textilfadenstränge samt der von ihnen aufgenommenen Flüssigkeit durch eine Führungsrolle 323 mit positivem Antrieb erneut um 1800 gedreht und durch einen senkrechten Durchgang nach oben geführt, welcher durch ein drittes Behandlungsrohr 324 gebildet wird, das ebenfalls in einem Druckgehäuse 325 aus Metall montiert ist, mit welchem zur Beheizung des Rohres eine Dampfspeiseleitung 326 verbunden ist.
Das sich bildende Kondensat wird durch ein Ablassrohr 327 abgeleitet. Über dem Auslass des dritten Behandlungsrohres sind wiederum zwei Keil-Nut Rollen 328 vorgesehen, welche in Überwindung der gesamten Widerstandskraft die behandelten Textilfadenstränge durch die dritte Behandlungsstufe, einschliesslich Passieren des Einlass- und Auslassrohres, wie bereits erläutert, hindurchziehen. Der aus der Speiseleitung 329 zugeführte Dampf beheizt direkt eine Kammer 330, in welcher die Keil-Nut-Rollen 328 angeordnet sind.
Wenn diese Textilfadenstränge aus diesen Rollen heraustreten, werden sie wiederum um 1800 gedreht und so geführt, dass sie sich durch einen grundsätzlich senkrechten Durchgang nach abwärts bewegen, welcher eine vierte Behandlungsstufe darstellt, usw. Es dürfte nun verständlich sein, dass die Textilfadenstränge unten durch Führungsrollen und oben durch Keil-Nut-Rollen angetrieben werden, so dass sie einen senkrecht angeordneten, zickzackförmigen Weg beschreiben, welcher eine Anzahl von Behandlungsstufen aufweist. Diese Bewegung erfolgt innert einer vorausbestimmten Zeitspanne, welche lang genug ist, um das gewünschte Behandlungsergebnis zu gewährleisten, wobei diese Stränge in ihrer Bewegung von einer angemessenen Menge der Behandlungsflüssigkeit begleitet werden.
Schliesslich werden die behandelten Stränge durch ein druckdichtes Auslassrohr und eine verjüngte Düse (beide unter der Hinweiszahl 331 in der Figur dargestellt) geführt und an die Aussenluft gebracht. Die nun behandelten Stränge werden um eine letzte Führungsrolle 332 herumgeführt, von einem Paar Keil-Nut-Rollen 333 aufgenommen und schliesslich einer weiteren, hier nicht dargestellten Behandlungsmaschine zugeführt. Die überschüssige, von den Strängen aufgenommene und in der Druckreduzierungsdüse 331 der letzten Stufe abgestreifte Behandlungsflüssigkeit wird durch ein Ablassrohr 334 abgeführt.
Für die vorstehend beschriebenen Führungs- und Keil-Nut-Rollen können auch gewöhnliche Zylinderwalzen verwendet werden. In den Figuren sind jedoch Rollen dargestellt, welche an ihrem Umfang mit einer U- oder V-förmigen Nut 335 ausgebildet sind. In Verbindung mit Schutzrohren, wie in den entsprechenden Keil-Nut-Rollenkammern 315 und 330 dargestellt, sowie mit einem weiteren, zwischen der letzteren Führungsrolle 332 und den letzten Keil-Nut-Rollen 333 angeordneten Schutzrohre 337, erleichtern Rollen der beschriebenen Art die kontinuierliche Behandlung von Werggarusträngen unter Verwendung der vorliegenden, neuartigen Vorrichtung. Zwischen dem Schutzrohr 336 und dem dazugehörigen Behandlungsrohr 35, 317 oder 324 ist jeweils eine Lücke vorgesehen, durch welche die Flüssigkeit in das Behandlungsrohr hinein oder aus diesem herausgelangen kann.
Ist das zu behandelnde Textilmaterial langfädig, wie zum Beispiel bei Werggarnsträngen, Kettfäden oder ähnlichem, kann auf diese Schutzrohre verzichtet werden. Am oberen Ende des Behandlungsrohres, sowie zwischen diesem und der zugehörigen Kell-Nut-Rollenkammer, sind Stopfbüchsen 338 vorgesehen, welche gegenüber der am Boden der Kammer sich ansammelnden Flüssigkeit abdichtend wirken und verhindern, dass diese Flüssigkeit in den Raum zwischen dem Behandlungsrohr und der Druckgehäusewand eindringen kann. In gleicher Weise sind weitere Stopfbüchsen 340 zwischen der die Führungsrolle 323 enthaltenden Kammer 33-9 und den Material-Ein-und Auslassrohren 322 vorgesehen, um jedes Kommunizieren der in diesen Rohren enthaltenen Flüssigkeit zu unterbrechen.
Wie der Fachmann ahne weiteres verstehen wird, ist es erforderlich, die Maschine -vor der Inbetriebnahme erst einmal warmlaufen zu lassen. Das während dieses Vorganges in den Behandlungsrohren sich bildende Kondenswasser kann durch den Ablauf 341 abgelassen werden.
Nach Abschluss der Behandlung wird die überschüssige oder verbrauchte Behandlungsflüssigkeit aus dem der letzten Behandlungsstufe dienenden Rohr durch ein nahe bei dessen Auslassende angeordnetes Ablaufrohr 334 in den Tank 342 abgelassen, von wo aus sie durch ein weiteres Ablassrohr 343 an einen geeigneten Ort abgeführt wird.
Als Druckreduktionsmittel, wie sie in der vorliegenden Vorrichtung vorgesehen sind, können mit Vorteil die in den japanischen Patenten Nrn. 192 052 und 198 429 sowie im USA-Patent Nr. 2954687 beschriebenen Mittel verwendet werden.
Wie bereits erläutert, können die zur Behandlung in einer Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung bestimmten Textilfadenstränge 50000 bis 100000 denier betragen, wenn es sich um Kettfäden -auf einem herkömmlichen Kettbaum handelt; 200 000 bis 500 000 denier gelten für Stränge von Kunstfasergarnen und etwa 200000 bis 300000 denier für Stränge, welche aus 6-10 im herkömmlichen Kurzfaser-Spinnverfahren hergestellten Faserbändern bestehen; die Durchmesser der verengten Rohrteile betragen 5-15 mm und die normalen oder grossen Rohrteile können einen Durchmesser von 10-30 mm aufweisen, währenddem der Durchmesser des Druckgehäuses 30-50 mm betragen kann.
Mit diesem Abmessungen ist der Innenraum der Behandlungsrohre erstaunlich klein, so dass sie gefahrlos bei hohen Betriebsdrüclcen und -temperaturen verwendet werden können, wobei sich äusserst wirtschaftliche Herstellungs- und Betriebskosten ergeben.
Anwendungsbeispiel
Ein zusammengesetztes Faserband aus drei Elementen, deren jedes 65 000 denier aufweist und seinerseits aus 3 denier starken, aus handelsüblicher Toly- esterfaser hergestellten Fäden besteht, mit einer Länge von 750 m, wurde durch den in Fig. 3 dargestellten Apparat geführt, dessen Behandlungsrohre 30 verengte Rohrstücke pro Meter aufweisen. Der Innendurchmesser jedes dieser verengten Rohrteile betrug 7,5 mm. Das zusammengesetzte Faserband wurde mit einer Lösung vorbehandelt, welche 6% eines Dispersionsfarbstoffes, wie zum Beispiel Amakron L.S. , sowie 2% Resolin -blau TBL , IO%.thanol -und 0,1% eines geeigneten Netzmittels enthielt. Das Aufnahmeverhältnis betrug
120%.
Das auf diese Weise vorbehandelte Faserband wurde nun im Behandlungsapparat bei einer ununter brochenen Durchlaufgeschwindigkeit von 12 m/Min.
einer Behandlung mit gesättigtem Dampf von 1600 C während einer Minute ausgesetzt. Während dieses Vorganges wurde ungefähr 1/5 der Lösung durch das Innere der Rohre unter Druck stehende Medium am Einlass des Apparates durch das Drackreduktionsrohr herausgepresst, und .diese überschüssige Flüssigkeit wurde in geeigneter Weise wieder aufgefangen, währenddem der gesamte in der von den Bändern mitgeführten Flüssigkeit enthaltene Farbstoff vollständig und bis ins Innere des behandelten Materials eingedrungen war, ohne eine ungleichmässige Färbung zu bewirken. Es wurde festgestellt, dass das Behandlungsgut am Schluss alle nennenswerten Farbstoffmengen aus der Flüssigkeit enthielt und dass die Bänder vollständig dunkelbraun eingefärbt waren.
Device for the treatment of textile strands
The present invention relates to a device for the continuous, rapid and uniform treatment of textile strands in a treatment tube, characterized in that the tube has alternately small and large cross-sections in its longitudinal direction and that means are provided to convey a gaseous or liquid treatment medium under pressure to press through the pipe.
With this device, warp threads unwound from a plurality of bobbins on a creel or warp threads wound on a warp beam as well as yarns made of staple synthetic fibers, slivers produced in the staple fiber spinning process and continuously shaped by special treatment or other yarns in the form of strands can be treated.
The term treatment used throughout the present description includes the following gas or liquid treatments, individually or in combination: refining, degreasing, bleaching, dyeing, washing, recovery of chemicals, sizing, drying, heat treatment, steam treatment and the like.
The device according to the present invention can operate, for example, under pressure at a temperature of 1000 ° C. and above.
The treatment tube is designed in such a way that it has reduced cross-sections at numerous points, which is achieved, for example, in that the tube is compressed to the same degree at a plurality of points, preferably at equal intervals. By creating numerous pipe points with a smaller cross-section, expediently arranged at regular intervals, the device offers an arrangement which allows the treatment liquid or gas to be frequently and automatically absorbed by the textile material, as well as the corresponding exit of this liquid or gas from the material during treatment in the pipe, whereby these treatment processes can be repeated frequently and in a surprisingly short time,
so that as a result the desired uniform and rapid treatment can be achieved with an astonishingly high operating efficiency and with an extremely space-saving device.
Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 shows longitudinal sections A and B through a single-stage treatment apparatus or through a somewhat modified embodiment of the same.
Fig. 1C shows a schematic representation of another embodiment of the treatment tube.
Fig. 2 shows a longitudinal section of an embodiment which has a closed liquid circulation system under pressure.
3 shows a longitudinal section through a vertical, multi-stage apparatus which has a number of pressurized treatment tubes into which the treatment liquid is introduced together with the thread strands and led out at the end.
Textile strands 1 are introduced through the nozzle 2 of a treatment tube 3 of elongated shape into the interior thereof, said nozzle serving to inhibit any seeping out of the liquid flowing through the tube in the manner described in detail below. As shown, the tube 1 has enlarged cross-sections 4 and reduced cross-sections 5 in an alternating arrangement. It will therefore be noticed that the speed of the liquid flowing through the treatment tube varies over the entire length of the tube and is accompanied by an intense turbulence. With this arrangement, the contact of the thread strands with the treatment liquid is frequently changed and the treatment of the textile thread strands can be made extremely uniform.
The strands of thread 1, which are forcibly guided under mechanical tension, pass through an opening 2, which almost completely prevents the pressurized liquid from seeping out, and are then introduced into a treatment tube 3 which is hermetically sealed from the outside air.
The properly and evenly treated material is then removed as treated strands 7 from the tube at its opposite end through a further pressure seal opening 6, which opening in turn serves to reduce any leakage of the liquid from the tube to a minimum.
In order to ensure the passage of the treatment liquid through the tube and to ensure the flow shown in Fig. 1 (A), a liquid supply line 8 is connected to the tube near the inlet end of the tube, while a discharge line 9 is connected to the tube near the outlet end is connected to said pipe. In the same figure a number of small arrows are shown, which indicate the direction of movement of the material to be treated and the treated material as well as the direction of flow of the treatment liquid. In the present arrangement, the tube 3 has a connection point 10, whereby the production can be simplified.
It goes without saying that the number of these connection points can be increased as desired depending on the length of the entire arrangement; If the treatment tube is made of glass, the connecting sleeve can be made of Teflon, rubber or a similar elastic and tough material. Furthermore, it should also be clear that the length, spacing and diameter of the reduced pipe sections can be dimensioned in a suitable manner according to the requirements.
A shown in Fig. 1 (13), slightly changed abge embodiment of the invention is designed so that it works on the countercurrent principle.
In this device, inside a treatment tube, which in contrast to the round cross-section of the first embodiment of the present invention shown in Fig. 1 (A) preferably has a square or rectangular cross-section, separating walls are arranged at intervals, which allow the passage of the textile thread strands to be treated have reduced openings. The cross-section of this treatment tube can, however, if desired, also be round. If the thickness of the partition wall is increased considerably, it will achieve the same effect as the narrowed point of the longitudinal pipe wall of the first embodiment.
Another variant, the treatment tube 12, is shown in Fig. 1 (C). A round glass tube can be used to manufacture this tube, which when hot is pressed in at certain intervals at a plurality of points perpendicular to the longitudinal axis on both sides of the diameter. As shown, the indented points 5 are formed with an elliptical cross-section, as at 11, whereas the non-deformed parts of the tube retain their original cross-section, as at 12. It is probably immediately clear that both types of pipe sections obtained in this way have different cross-sections, but the same jacket length. The cross section of the indented parts is, of course, smaller than that of the non-indented parts.
As far as the alternating cross-sections of the treatment tube itself are concerned, any type of design or any combination of cross-sectional shapes of the two tube parts can be selected. For example, the narrowed pipe part can be round, elliptical, rectangular, square, rectangularly rounded, square rounded, flattened like a plate, etc. In the same way, the pipe part with a larger cross section can be designed in any shape.
Any combination of any two cross-sectional shapes can be selected for the two pipe sections if special requirements for material treatment have to be met.
Glass is highly recommended as a material for the tube itself, because firstly, a glass tube has a completely smooth inner surface and, secondly, it can be shaped into various tube elements of any diameter or into a continuous tube of this type. However, depending on the circumstances, metal or plastic can also be used for the tube body, especially when a stronger and more resistant treatment tube is desired.
If the treatment liquid is caused to flow in the direction of movement of the textile thread strands to be treated, the latter encounter a significantly lower resistance as they pass through the tube, since their movement is promoted by the liquid flow, so that the tension in the thread strands is correspondingly reduced. If chemicals deposited in or on these strands of textile thread or in the washing liquid are to be recovered, it is advisable to direct the flow of liquid in the opposite direction to the movement of the strands in order to increase the effectiveness of the treatment.
The proportion between the cross section of the thread strands to be treated and that of the treatment tube can vary depending on the type of treatment.
If 30 to 40% of the tapering pipe cross-section is taken up by the thread strands to be treated and the remainder by the treatment liquid, then the flow resistance of the strands in the narrowed pipe parts is relatively large; however, this does not cause any damage to the textile material.
If, as mentioned above, the strands take up 30 to 40% of the cross-section, the surface of the fibers acts as a friction surface and prevents the treatment liquid from flowing past. In this way, when treating with a liquid or a gaseous medium, the pressure inside the pipe is reduced in proportion to the fiber density of the material. In more detail, a fiber density of the order of magnitude mentioned above can preferably be used at the inlet nozzle in order to introduce the material into the treatment tube. On the other hand, depending on the type and conditions of the process used, the fiber density of the textile thread strands inside the tube can vary considerably.
For example, in a drying process in which the treatment medium is mostly a stream of hot air, a relatively low fiber density is used in order to reduce any pressure losses to a minimum.
For example, a fiber density of t / 30 1/20 mm2 per denier, or 3-5 mm2 per 100 denier thread on the narrowed pipe section is recommended.
During this treatment, the individual threads are allowed to move in any direction under the action of the hot air stream, as far as the limits of the pipe allow this. In this way, every single thread of a strand is dried while repeatedly touching the secondary threads and being separated from them again.
If the threads get into a viscous liquid in the final phase of the treatment, such as in synthetic resin finishing, sizing, etc., drying takes place in the manner mentioned above, the threads being kept in constant motion in the circulating stream of hot air so that the Strands, in contrast to the static drying process, can be treated as a whole, with the individual threads being separated from one another or kept in such a state that they do not tend to stick together strongly and can therefore be easily separated when they are dry.
Thus, using a plurality of these devices, each of these devices being constructed in accordance with the present invention, for example warp threads, can be treated from a warp beam without interruption in a series of successive processing steps, such as: deboning, bleaching, dyeing, washing, synthetic resin -Sizing, finishing, drying.
With the exception of the threads treated with viscous liquid as mentioned above, the drying of the textile thread strands can be carried out without any difficulty on any suitable conventional drying device.
It has been explained above that the fiber density with respect to the cross section of the treatment tube can vary considerably depending on the type and nature of the treatment process. If, for example, warp thread strands consisting of 1000 threads to 100 deniers, i.e. a total of 100,000 deniers, are processed, in practice the diameter of the narrowed pipe points will be 5-6 mm, whereas the diameter of the large pipe sections can be of any suitable size, for example 10 -15 mm for a dyeing process with a minimal liquor ratio. When drying, however, with the same warp thread ratios as above, the diameter of the narrowed pipe parts can be 70-100 mm.
With the same total denier number for the textile thread strands, the optimal size of the narrowed tube part can be changed within the limits given above, depending on the type and nature of the strands to be treated, i. H. for example, depending on whether it is thread or spun yarn. Furthermore, the dimensions mentioned for tow can be modified, depending on whether they are used, according to their type and nature, creped or uncreped.
The smaller the diameter of the narrowed or indented pipe parts, the shorter the intervals between them. For example, for treating the above-mentioned textile thread strands consisting of 1000 warp threads, a treatment tube can have about 30 narrowed points per meter. If these strands are treated in a tube of 10 m length with a throughput speed of 10 m per minute, 300 repeated contacts are obtained between the treatment liquid and the textile material per minute, so that a quick, even and effective treatment is achieved in an astonishingly short processing time can be.
The various, commercially available synthetic fiber staple yarns have 200,000 to 500,000 deniers, so that the diameter of the narrowed and the large pipe parts about 8-12, respectively. Can be 15-30 mm. In this way, one meter of pipe length contains around 20 abrupt changes in diameter, so that under these conditions reliable and even treatment can be expected.
Fig. 2 shows a treatment apparatus of the horizontal type in which the strands of textile threads are passed through a treatment tube and a pressurized liquid medium of high temperature for treatment flows through the inside of the tube. With reference to the aforesaid figure, strands of textile thread 1 are fed through a pair of feed rollers 22 into the inlet tube 23 and the nozzle 24, which is used to reduce the pressure, into a continuous treatment tube 26 which comprises a series of spaced apart, tapered tube parts, such as described in detail in connection with FIG. As already mentioned, the tube can be made from a heat-resistant glass tube which is mounted in a pressure housing 25.
The treated strands of textile thread, designated by the number 210 in the figure, are conveyed back to the outside air by two conveyor rollers 29 through the pressure-reducing outlet pipe 27 and the valve 28. The treatment medium flows through the pipe in the same direction as the textile material moving forward and separates from the material to be conveyed at the conveying end of the housing 25. The liquid medium then flows through the space between the pipe and the housing in the opposite direction through a suction pipe 211 actuated by a pump 212 in the direction of the center of the housing and is then fed back to the housing for circulation.
The treatment liquid fed in this way to the half of the housing 25, which serves as a guide, passes back into the treatment tube at the inlet end together with the textile thread strands to be treated and continues to circulate through it. This treatment and circulation process is illustrated by the small arrows in the figure. In order to ensure better circulation of the treatment medium, a partition wall 213 is provided in the middle of the housing which, as shown, divides the interior of the housing into two compartments. The connector of the delivery pipe of the liquid circulation pump opens into the left housing chamber and the connector of the suction pipe 211 opens into the opposite or right chamber.
A liquid refill pipe 214 and a drain pipe 215 are connected at suitable points to the interior of the housing 25, which latter can, if necessary, be provided with a heating jacket, which, however, is not shown in the figure.
When using the treatment device shown in FIG. 2, the take-up speed of the rollers 29 can be adjusted so that it is slower than that of the conveyor rollers 22, as a result of which the threads can be loosened and shrunk during the treatment. If, on the other hand, the feed rollers 29 are driven somewhat faster than the conveyor rollers 22, the threads are stretched in a corresponding ratio.
If the housing 25 of the above-mentioned device is made into a pressure vessel made of metal and the treatment tube 26 is made of heat-resistant glass, the device obtained in this way can be used effectively and safely for the desired processing under pressure and at high temperature, since the one acting on the inner walls Internal pressure is only the circulation pressure of the treatment medium and has a relatively low value. As already indicated, the treatment tube can also be made of metal if necessary.
In the apparatus of Fig. 2, the liquid is used in a closed circulation system and the liquid which acts on the strands already treated is used together with the strands, i.e. H. sucked up by these, carried into the outside air. Therefore, a weak point of this embodiment is that it requires a device for recovering the liquid if the use of the liquid is economically important. Therefore, the apparatus of FIG. 3 described below is generally used for dyeing, bleaching and chemical treatment, with the exception of stretching synthetic fibers in hot water, shrinking in hot water, treatment with saturated steam and hot air drying.
In order to avoid rejects, care must be taken with the apparatus of FIG. 2 that there is an equilibrium between the liquid expelled with the treated strands and the treatment medium fed in at the beginning of the process.
3 shows a vertical device with several tubes for the continuous treatment of strands of textile thread for deboning, bleaching, dyeing and the like, with a low liquor ratio, only a few integers or even less, under the action of pressurized steam heating.
Strands of textile thread are fed from feed rollers 32 via a guide roller 33, a pressure-reducing inlet tube made of metal and a valve, both shown under the same reference number 34, into a treatment tube 35 made of glass, which has different cross-sections and is otherwise constructed in the same way as in Fig. 1 described. Above and in the vicinity of the upper end of the treatment tube 35, a pair of wedge-and-groove rollers 37 are arranged which take up the strands treated in this way and feed them to the next processing stage.
The pipe described above for the first treatment stage is provided with a sleeve 36 which reliably ensures a hermetically sealed connection between the metal pipe 34 and the treatment pipe 35 made of glass, the latter being mounted in a pressure housing 38. Steam at a suitable treatment temperature is introduced into the interior of the housing through a feed line 39 and indirectly causes the heating of the textile thread strands and the treatment liquid which pass through the interior of the tube. The condensate that forms is drained from the housing through a drain pipe 310.
If the guide roller 33 is held immersed under the level of the treatment liquid in a tank 311, the moving textile thread strands absorb more than enough treatment liquid as they pass through this bath, and the excess liquid is wiped off when it enters the inlet pipe 34. In this way, an appropriate amount of treatment liquid is taken up by these strands and introduced into the treatment tube in a substantially constant proportion.
In contrast, if the guide roller is placed high above the liquid level of the tank 311, the treatment liquid is fed into the interior of the treatment tube by means of a metering pump 313 through a feed line 314, the liquor ratio being selected so that it corresponds to the flow speed of the textile material. In this case it is easy to adjust the line of the pump so that the liquid it dispenses in the treatment tube has the same speed as the textile material passing through.
The steam supply line 316 is connected within the chamber 315, in which said two wedge-groove rollers are rotatably mounted, so that steam can be supplied at an appropriate rate, whereby the treated strands are heated together with the liquid received in the first process stage . In this way, if necessary, heat loss that occurred during the first treatment can be compensated for. With such a device for the direct action of steam, the condensate can dilute the treatment liquid and, under certain circumstances, also impair the desired treatment result. If it is desired to eliminate this disadvantage, the supply of steam from line 316 can be cut off.
Or instead a larger heating surface can be provided for indirect heating through the wall of the tube 35. Since the upper or outlet end of the treatment tube opens into the interior of said chamber 315 in the first stage, the steam supplied by line 316 flows in countercurrent direction into treatment tube 35 at its outlet end when the amount of liquid carried along by the textile thread strands is relatively small, so that the inside of the tube does not offer enough space for thread and liquid, which makes it possible to heat part of the material in the tube directly and to bring about the favorable, even heating of this material during the treatment.
If the vapor pressures in the two feed lines 39 and 316 are selected to be the same, the internal and external pressure of the pipe are equalized, so that a pipe break can be effectively avoided even if the pipe is made of glass. The high operating pressure is absorbed by the outermost housing wall.
In the method in which the strands and the treatment liquid carried along by them are forcibly introduced into the treatment tube, and the pressure and temperature in this tube are increased to preselected values, there is a pressure gradient between the inside of the tube and the atmosphere. Therefore, a part of the treatment liquid and the steam, regardless of the quantity and movement ratio between the strands and the treatment liquid, tends to seep out, and this seepage occurs towards the inlet of the treatment tube opposite to the movement of the strands and the entrained liquid.
This countercurrent also flows alternately through the parts of the treatment tube with larger and smaller diameter, and the meeting of normal flow and countercurrent results in a stronger vortex, which in turn causes better contact between the strands passing through and the treatment liquid.
The result is better performance - i. H.
more even treatment within a shorter time. This turbulence is in the first treatment tube 35 (Fig.
3) strongest. At this point in the treatment, the main action is on the fiber surface. In the treatment tubes following the first treatment tube 35, the turbulence is less powerful, but serves to lengthen the treatment and ensures that the liquid penetrates evenly and deeply into each fiber. This longer Durchwir ventilation is of the utmost importance, since the concentration of the treatment liquid gradually decreases as it passes through the treatment tubes, namely the first tube 35.
The liquid supply at the inlet is calculated in such a way that the mentioned leakage loss is taken into account.
If treatment liquid is added beyond a certain quantity ratio, the flow speed of the liquid is greater than that of the thread strands. Since the movement of the liquid absorbs part of the pressure, the tensile force required to move the strands in the treatment tube can be reduced. If the treatment liquid is used with a relatively lower delivery rate - for example in an amount which is 1-2 times the weight of the strands or 0.8-1.5 times the weight of the strands that have already absorbed liquid and have been squeezed out using rollers or press rams, - pumped into the inlet, the treatment tube is not completely filled by treatment liquid and strands.
In this case, the jet effect generated by the pressurized steam immediately after the introduction of the strands into the treatment tube causes the turbulence described above, with the result that backflow and seepage set in, so that the turbulence that extends over the entire treatment tubes is effective and even Treatment guaranteed.
In order to obtain a uniform treatment, it is therefore not necessary to completely fill the treatment tube with liquid, provided that the cross-section of the tube parts with a smaller diameter is chosen to be small enough to allow the required compression and decompression of the liquid together with the parts with a larger diameter to cause, which in turn creates the turbulence which is necessary to ensure frequent contact between the liquid and the strands. This relates to a special embodiment produced in accordance with FIG. 3, which is used for steam treatment according to the pressure principle.
The strands of textile thread conveyed by the wedge-groove rollers 37 are passed through a second passage, rotated 1800 with respect to the passage made during the first stage, and passed downwards through a second treatment tube 317 which forms the second stage. This second pipe 317 is also mounted in a pressure housing 318 and is also indirectly heated from the outside by steam, which is supplied through a feed line 319, the condensation water that forms being discharged through the outlet pipe 320. The liquid pressed out of the textile material by the action of the wedge-groove rollers 37 collects on the bottom of the chamber 315 and is then taken up again by the material and carried along into the second treatment tube.
At the lower or outlet end of the second treatment tube 317, a sleeve 321 is provided, by means of which the glass tube is tightly connected to an outlet tube 322 made of metal. After passing through the outlet tube, the strands of textile thread together with the liquid they have taken up are rotated again by 1800 by a guide roller 323 with positive drive and guided upwards through a vertical passage, which is formed by a third treatment tube 324, which is also located in a pressure housing 325 made of metal, with which a steam feed line 326 is connected to heat the pipe.
The condensate that forms is drained through a drain pipe 327. Two wedge-groove rollers 328 are again provided over the outlet of the third treatment tube, which, overcoming the entire resistance force, pull the treated textile thread strands through the third treatment stage, including passing through the inlet and outlet tubes, as already explained. The steam supplied from the feed line 329 directly heats a chamber 330 in which the wedge-groove rollers 328 are arranged.
When these strands of textile thread emerge from these rollers, they are again rotated by 1800 and guided so that they move downwards through a basically vertical passage, which represents a fourth treatment stage, etc. It should now be understandable that the strands of textile thread below by guide rollers and driven at the top by wedge-groove rollers so that they describe a vertically arranged, zigzag-shaped path which has a number of treatment stages. This movement takes place within a predetermined period of time which is long enough to ensure the desired treatment result, with these strands being accompanied in their movement by an appropriate amount of the treatment liquid.
Finally, the treated strands are passed through a pressure-tight outlet pipe and a tapered nozzle (both shown under reference number 331 in the figure) and brought to the outside air. The now treated strands are guided around a last guide roller 332, picked up by a pair of wedge-groove rollers 333 and finally fed to a further treatment machine, not shown here. The excess treatment liquid taken up by the strands and stripped off in the pressure reducing nozzle 331 of the last stage is discharged through a discharge pipe 334.
Ordinary cylindrical rollers can also be used for the guide and key-groove rollers described above. In the figures, however, rollers are shown which are formed with a U- or V-shaped groove 335 on their circumference. In connection with protective tubes, as shown in the corresponding wedge-groove roller chambers 315 and 330, and with a further protective tube 337 arranged between the latter guide roller 332 and the last wedge-groove rollers 333, rollers of the type described facilitate continuous treatment tow strings using the present novel apparatus. Between the protective tube 336 and the associated treatment tube 35, 317 or 324, a gap is provided through which the liquid can get into or out of the treatment tube.
If the textile material to be treated is long-threaded, such as tow strands, warp threads or the like, these protective tubes can be dispensed with. Stuffing boxes 338 are provided at the upper end of the treatment tube, as well as between it and the associated Kell-Nut roller chamber, which act as a seal against the liquid that collects at the bottom of the chamber and prevent this liquid from entering the space between the treatment tube and the pressure housing wall can penetrate. In the same way, further stuffing boxes 340 are provided between the chamber 33-9 containing the guide roller 323 and the material inlet and outlet pipes 322 in order to interrupt any communication of the liquid contained in these pipes.
As a person skilled in the art will readily understand, it is necessary to warm up the machine before it is started up. The condensation water that forms in the treatment tubes during this process can be drained through the drain 341.
After completion of the treatment, the excess or used treatment liquid is drained from the pipe used for the last treatment stage through a drain pipe 334 arranged near its outlet end into the tank 342, from where it is drained through a further drain pipe 343 to a suitable location.
As the pressure reducing means provided in the present apparatus, the means described in Japanese Patent Nos. 192,052 and 198,429 and U.S. Patent No. 2954687 can be used with advantage.
As already explained, the textile thread strands intended for treatment in a device according to the present invention can amount to 50,000 to 100,000 denier if they are warp threads on a conventional warp beam; 200,000 to 500,000 denier apply to strands of synthetic fiber yarns and about 200,000 to 300,000 denier apply to strands which consist of 6-10 slivers produced in the conventional short fiber spinning process; the diameter of the narrowed pipe parts are 5-15 mm and the normal or large pipe parts can have a diameter of 10-30 mm, while the diameter of the pressure housing can be 30-50 mm.
With these dimensions, the interior of the treatment tubes is astonishingly small, so that they can be used safely at high operating pressures and temperatures, resulting in extremely economical manufacturing and operating costs.
Application example
A composite fiber band of three elements, each of which has 65,000 denier and in turn consists of 3-denier threads made from commercially available polyester fiber, with a length of 750 m, was passed through the apparatus shown in FIG have narrowed pipe sections per meter. The inner diameter of each of these constricted pipe parts was 7.5 mm. The composite sliver was pretreated with a solution containing 6% of a disperse dye such as Amakron L.S. , as well as 2% Resoline -blue TBL, IO% .thanol -and 0.1% of a suitable wetting agent. The take up ratio was
120%.
The sliver pretreated in this way was now in the treatment apparatus at an uninterrupted throughput speed of 12 m / min.
exposed to a treatment with saturated steam at 1600 C for one minute. During this process, about 1/5 of the solution was pressed out through the interior of the tubes under pressure at the inlet of the apparatus through the pressure reduction tube, and this excess liquid was appropriately recovered, while all of the liquid carried by the belts contained dye had penetrated completely and into the interior of the treated material without causing an uneven color. It was found that the material to be treated contained all significant amounts of dye from the liquid at the end and that the tapes were completely colored dark brown.