Vorrichtung zum kontinuierlichen Fixieren von Farbstoffen und Kondensieren von Vernetzungsmitteln und Kunstharzvorkondensaten Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Fixieren von Farbstof fen nach dem Bedrucken und/oder Färben von syntheti schen und künstlichen Fasern und Mischungen davon mit nativen Fasern, in laufenden Gewebe-, Gewirke- oder Faservliesbahnen, Kammzug oder Flocke und zum Kon densieren von Vernetzungsmitteln und Kunstharzvorkon densaten auf natürlichen und regenerierten Cellulosefa sern oder Mischungen davon in loser, verwobener oder verwirkter Form, bei atmosphärischem Druck.
Es ist bekannt, in der Färberei zur kontinuierlichen Fixierung von Farbstoffen auf Chemiefasern und hier im besonderen von Dispersionsfarbstoffen auf synthetischen Fasern, wie Polyesterfasern, Polyamid-Fasern und dergl., bei normalem atmosphärischem Druck das Thermosolie- ren anzuwenden. Bei diesem Verfahren werden die mit dem Farbstoff nass imprägnierten und danach getrockne ten Textilbahnen einer Wärmebehandlung von ca. 1 min in Heissluft bei einer Temperatur unterworfen, die praktisch der Temperatur der Faserfixierung der jeweils behandelten Faserart entspricht. Ein grosser Nachteil dieses Verfahrens liegt in einem oft sehr hohen Farbstoff verlust durch Sublimation des Farbstoffes, bei den hohen Fixiertemperaturen und der langen Behandlungszeit.
Da durch ist dieses Verfahren auf solche Farbstoffe be schränkt, die nur geringe Neigung zum Sublimieren aufweisen. Darüber hinaus bringt die Behandlung bei Faserfixiertemperaturen zwangsläufig starke Einsprung- wirkungen in der Warenbreite bei der Farbfixierung von Gewebe- und Gewirkebahnen. Darum wird das Thermo- solieren, also das Farbfixieren, meistens auf dem in seiner Arbeitsweise teuren Fixierspannrahmen vorgenom men. Bei Thermosolierbehandlungen auf beheizten Zylin dern können zwar die Fixierzeiten auf ca. 10-15 sek verringert werden, es ist bei diesem Verfahren jedoch unmöglich, den Breiteneinsprung unter Kontrolle zu halten. Auch bestehen oft unerwünschte Oberflächenef fekte.
Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, die Farbfi- xierung in der Thermosolfärberei bei sonst gleichen Verfahrensbedingungen anstatt in Heissluft in Wasser dampf durchzuführen. Es konnten jedoch bisher keine Verfahrensweisen entwickelt werden, die sich in der Praxis bewährt haben.
In der Druckerei konnte bisher trotz vielfältigster Bemühungen eine in breitem Massstabe anwendbare Methode der kontinuierlichen Fixierung der aufgedruck ten Farbstoffe auf Chemiefasern beim Arbeiten unter normalen atmosphärischen Druckverhältnissen nicht ge funden werden. Die Methode des Thermosolierens aus der Stückfärberei war auf die Fixierung von Druck farbstoffen bisher nicht anwendbar, da die mit den Farbstoffen aufgedruckten Verdickungen und sonstigen Chemikalienbeigaben ein ausreichendes Eindiffundieren des Farbstoffes in die Fasersubstanz verhindern.
Gewisse erste, aber bei weitem nicht befriedigende Ergebnisse konnten auf grossen Druckereidämpfern mit sehr grossem Wareninhalt (300-400 m) bei Behandlungs zeiten von 20-30 min und bei Wasserdampftemperatu- ren von ca. 110 C erzielt werden. Die sich aufgrund der langen Behandlungszeiten ergebenden geringen Betriebs leistungen liessen dieses Verfahren kaum zur Anwendung kommen. Gedämpft werden heute Drucke auf Chemiefa sern fast ausschliesslich diskontinuierlich auf dem soge nannten Stemglockendämpfer. Zur Durchführung dieses Verfahrens müssen die zu fixierenden Bahnen mühselig von Hand auf den Stern aufgehängt werden.
Sie werden danach in Einzelpartien einer Wärmebehandlung im Wasserdampf von ca. 2 atü Überdruck mit einer Zeitdau er von 20-30 min ausgesetzt.
Nur in geringem Umfange wurden bisher kontinuier lich arbeitende Hochdruckdämpfer zur Fixierung im Stoffdruck eingesetzt. Die bei diesem Verfahren gegebe nen Schwierigkeiten und Nachteile liegen vor allem in der _grossen Abfleckungsgefahr beim Durchtritt durch die Druckschleusen und in den zwangsläufig gegebenen geringen Leistungen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, unter Anwendung einer kontinuierlichen Aufheizung der zu fixierenden Bahnen im reinen Wasserdampf oder in einem Wasserdampf/Luft-Gemisch mit hohem Dampf gehalt, durch Wasserdampfkondensation auf mindestens 90 C mit der dabei gegebenen Kondensationsbefeuch tung um 5-6 o in Abwandlung aller bisher zur Anwen dung gekommenen kontinuierlichen Dämpfverfahren und unter Auswertung von Hinweisen, die aus der Farbfixie- rung der Thermosol-Stückfärberei bei den hohen Faserfi xiertemperaturen gewonnen werden konnten,
ein mög lichst universelles Verfahren zur Farbfixierung von Drucken auf synthetischen Fasern und von Farbklotzun- gen auf Chemiefaserstrukturen aller Arten, unter Aus schaltung der bisherigen Nachteile des Thermosolierens durchzuführen. Die Vorrichtung zur kontinuierlichen Farbfixierung soll in der Drucknachbehandlung zur Anwendung kommen, jedoch auch zu einer wesentlich verbesserten kontinuierlichen Farbfixierung in der Färbe rei führen.
Wenn auch im Bereich der in jedem Fälle erforder lichen Aufheizung über die Kondensationsaufhei zung auf mindestens 90 C hinaus die Farbfixierung im Wasserdampf als das voraussichtlich bessere Medium erkannt wurde, so war die Aufgabe zu lösen, all die Nachteile der bisher bekannten Dämpfertypen für die Anwendung einer Behandlung bei höheren Temperaturen auszuschalten.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeich net durch eine Kammer für die Kondensationsaufheizung der Textilbahn, eine anschliessende Kammer für die Aufheizung der Textilbahn auf Sollbehandlungstempera tur und eine daran anschliessende Verweilkammer.
Die Lösung der gestellten Aufgabe unter Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung wurde in folgen dem gefunden: Unter der Voraussetzung einer ersten Aufheizung durch Wasserdampfkondensation auf ca. 100 C konnte ein hervorragender und vor allem ständig reproduzierba- rer Ausfall der Farbfixierung von Dispersionsfarbstoffen eines Druckes zum Beispiel auf einem Polyester gewebe in reinem Wasserdampf von 155 C bei nur 45 sek Behandlungszeit gefunden werden, wenn die Auf heizung über die ersten 100 C hinaus in reinem Wasser dampf mit Wärmeübergangszahlen von mindestens 50 kcal/m2/ C/h und vor allem mit einer Aufheiz- Charakteristik erfolgte, bei der sich die gewünschte Verweiltemperatur auf der Ware asymptotisch, d.h.
zwangsläufig sich einregulierend einstellte.
Es konnte zunächst gefunden werden, dass alle bei den bisher gebräuchlichen Kontinüdämpfern für höhere Behandlungstemperaturen gegebenen Störfaktoren, wie Abstrahlungseinflüsse kälterer Wandungsteile oder Wär meabführungen über Warenführungselemente, nicht zwangsläufige, insbesondere nicht gleichmässige Strö mungsverhältnisse des Dampfmediums usw.
bei Aufheiz- leistungen der genannten Grösse nicht mehr nachteilig zur Wirkung kommen konnten, ferner, dass nur eine Wärmeübertragungsart mit asymptotischer Aufheiz-Cha- rakteristik einen reproduzierbaren und gleichmässigen Farbfixierausfall über die Materialbreiten, über die Län gen der einzelnen Warenpartien und vor allem für verschiedenartige Warenpartien ergibt.
Reine Strahlungs beheizung in Verbindung mit der in Dämpfern bisher üblichen schwach konvektiven Heizwirkung eines mässig bewegten Wasserdampfes (wie etwa im sogenannten Elektrafixierer) führen beim Überwiegen der besonders für trockenes Aufheizgut ungünstigen Aufheiz-Charakte- ristik der Strahlungsbeheizung zu einem sich ständig ändernden Farbausfall oder zumindest zu sehr schwierig zu lösenden Regelungsproblemen.
Hervorragend gleichmässige Ergebnisse wurden mit einer starken Umwälzung des Wasserdampfmediums in der Farbfixieranlage und mit einem gleichmässig über die Behandlungsbreite verteilten vertikalen oder schräg tan gentialen und vielfach wiederholten Anströmen des be handelten Gutes erreicht.
Annähernd gleiche Ergebnisse wurden mit Aufhei zungen von beheizten Zylinderflächen erzielt, die in die geschlossenen auf die Behandlungstemperaturen aufge heizten wasserdampfgefüllten Fixierkammern eingebaut wurden. Überraschend war dabei, dass nachteilige Ober flächeneffekte ähnlich denen, die bei der Kontaktthermo- solierung im Temperaturbereich der Faserfixierung auf traten, nicht feststellbar waren.
Die ausführlichen Untersuchungen über die mögli chen kombinierten Wechselwirkungen ergaben, dass auf Beheizungssysteme mit asymptotischen Aufheiz-Charak- teristiken und mit Temperaturdifferenzen ausgleichenden Wirkungen, bei hohen Qualitätsanforderungen nicht ver zichtet werden kann, und zwar besonders nicht im Bereich der Einsteuerung der Materialtemperatur der Wärmeverweilbehandlung. Es zeigte sich aber, dass eine gewisse Strahlungsbeheizung im Bereich der Aufheizpe riode, bei sehr sorgfältiger Anordnung und Aussteuerung der jeweiligen anteiligen Wärmeleistungen, bei einzelnen Kombinationen von Farbstoffen und Faserarten doch wertvolle und interessante Verfahrensvarianten ergeben kann.
So wurden mit einer solchen Strahlungsbeheizung im Bereich der Aufheizperiode oft brillantere Farbwir- kungen erzielt.
Im übrigen ergibt sich aus den Wechselwirkungen der Aufheiztemperaturen, der Verweilbehandlungstempera turen und der Behandlungszeiten für die Fixierung der Farbstoffe von Drucken und Färbungen ein breiter, interessanter Spielraum.
Für Drucke mit stärkeren Verdickungen haben sich niedrigere Behandlungstemperaturen von 145-160 C und Behandlungszeiten von 30-60 sek als für den Wirkungs grad und den Farbausfall sehr günstig erwiesen und es haben sich gegenüber den bisherigen Fixiermethoden ganz überraschend bedeutsame technische Fortschritte herausgestellt. Als besonders vorteilhaft hat es sich hierbei gezeigt, wenn zwischen die erste Kondensations aufheizung auf 90-100 C und die sich anschliessende Aufheizung auf die Verweil- und Fixiertemperatur eine Einwirkzeit der Kondensationsbefeuchtung von mehreren Sekunden eingeschaltet wurde. Die an sich schon günstige Wirkung der einleitenden Kondensationsbefeuchtung wird dadurch spürbar verstärkt.
Im weiteren haben, in einer Reihe von Kombinatio nen von Farbstoffen und Faserarten, sogenannte Stoss- aufheizungen auf Übertemperaturen, ja zum Teil auch auf Temperaturen, die über den Faserfixiertemperaturen lagen, mit einem Verweilen von einigen Sekunden bei diesen Temperaturen und einem sich daran anschliessen- den schnellen Absinken auf die optimale Hauptverweil- temperatur, die bevorzugt spürbar unter der Faserfixier- temperatur liegt,
hervorragenden Farbfixierausfall erge ben.
Eine wertvolle weitere Anwendung findet das Fixier verfahren mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung auf das gemeinsame, d.h. zeitlich zusammenfallende Farbfixieren von Farbstoffen verschiedenster Art auf nativen Fasern und auf Regeneratfasern einerseits und auf synthetischen Fasern andererseits. Diese Anwendung ist bedeutungsvoll für das Bedrucken und das Färben von Fasermischungen aller Art. Bei dem damit gegebe nen Kombinationsfixieren werden aus den möglichen Verfahrensvariationen die niedrigeren Behandlungstem peraturen und mittlere Behandlungszeiten ausgewählt.
In einigen Fällen hat sich überraschenderweise ge zeigt, dass ein grosser Teil der abschliessenden Verweil behandlung bei konstanter Temperatur nicht mehr in reinem Wasserdampfmedium vorgenommen werden muss. Es zeigte sich in vielen Fällen als wirtschaftlich, in diesem Teil das Medium Wasserdampf durch ein Dampf/Luft-Gemisch mit mittleren Wasserdampfgehal ten und in manchen Fällen auch durch reine Luft zu ersetzen. Es ist selbstverständlich, dass diese Medien die gleiche Temperatur aufweisen müssen wie das Medium Wasserdampf.
Die verschiedenen Behandlungskammern der erfin- dungsgemässen Vorrichtung können in einem gemeinsa men Gehäuse untergebracht sein. Es hat sich als vorteil haft erwiesen, bei bestimmten Behandlungen zwischen der Kammer für die Kondensationsaufheizung und der Kammer für die Aufheizung auf Sollbehandlungstempe ratur noch eine besondere Verweilstrecke vorzusehen. Bei der Behandlung von bedruckten Warenbahnen, muss darauf geachtet werden, dass keine Abfleckungen an den Umlenkwalzen auftreten. Zu diesem Zweck wird die Warenbahn zweckmässig durch die Kammer für die Kondensationsaufheizung in der Weise hindurchgeführt, dass die Bahn nur an der unbedruckten Seite auf den Umlenkwalzen aufliegt.
Bevor die Warenbahn dann auf der anderen Seite zum Aufliegen auf den Umlenkwalzen gebracht wird, sollte sie berührungsfrei durch einen Düsentrockner geführt werden, durch den eine Antrock nung in einem solchen Umfang erfolgt, dass bei der weiteren Behandlung keine Abfleckung der Druckfarbe mehr möglich ist. Bei besonderen kombinierten Wärme behandlungen kann die Vorsatzdämpfzone völlig ausge lassen und nur eine Voll- oder Endtrocknung an dieser Stelle, vorzugsweise mit überhitztem Dampf, vorgenom men werden.
Zur Unterstützung und Verstärkung der Aufheizung auf die Sollbehandlungstemperatur kann am Beginn der Aufheizkammer oder auch in dieser Aufheizkammer selbst eine besondere Strahlungsheizung vorgesehen sein. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, diese in der Aufheizkammer für die Sollbehandlungstemperatur, etwa am Beginn des letzten Drittels dieser Kammer, anzubrin gen.
Zur Zuführung von Frischdampf in die Kammer für die Kondensationsaufheizung sollten in dieser Kammer besondere Frischdampfzuführungsrohre angebracht sein. Bei der Verwendung eines dampf- oder gasförmigen Mediums zur Aufheizung der Warenbahn auf die Sollbe handlungstemperatur, bzw. zur Aufrechterhaltung der Verweiltemperatur, können für die Zuführung des Be handlungsmediums zur Warenbahn gemeinsame Düsen körper dienen, an denen in der Aufheizkammer im Bereich der Umlenkungen der Warenbahn zwischen die Warenbahnschleifen ragende Düsenfinger vorzugsweise mit Siebdüsen, durch die das Behandlungsmittel auf die Warenbahn geblasen wird, befestigt sind, und in der Verweilkammer Blasdüsen, durch die das Behand lungsmittel in die Warenbahnschleifen hineingeblasen wird.
Am Eintritt und am Austritt des Gehäuses mit den verschiedenen Behandlungskammern sollen Absauge kanäle für aus dem Gehäuse austretendes Behandlungs medium angebracht sein, so dass keinerlei Behandlungs medium in den umgebenden Raum eintreten kann.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung weitgehendst universell verwendbar ist. So hat sich ihre Verwendung zur Wärmebehandlung in der Hochveredlung vorzugsweise zur Wärmebehandlung von Imprägnierungen mit Vernetzungsmitteln zur Knitterfest ausrüstung bei hohen Dampfgehalten sehr bewährt. Als Wärmebehandlungsmedium kann in solchen Fällen auch reine Luft oder ein Dampf/Luft-Gemisch mit geringerem Dampfanteil, bei Frischluftzuführung und Abluftabfüh rung, zur Anwendung kommen. Die Vorrichtung kann auch als reiner Trockner Verwendung finden, mit hoch überhitztem Dampf oder Heissluft als Behandlungsmit tel.
Im nachstehenden wird eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeich nungen zeigen: Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsge mässen Vorrichtung, Fig.2 den schematischen Aufbau eines Hochtempe- ratur-Kontinü-Dämpfers und Fig. 3 eine in einigen Teilen geänderte Ausführungs form eines solchen Dämpfers.
Fig. 1 gibt nur den prinzipiellen Aufbau einer Vor richtung gemäss der Erfindung wieder, während Fig.2 und 3 weitgehend detaillierte Ausführungsformen zeigen. In allen drei Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Verfahrensablauf ist nun im Prinzip folgender: Die Warenbahn 9 wird zunächst in die Kammer 11 eingeführt, in welcher die Kondensationsaufheizung mit beispielsweise 75-100% Wasserdampfgehalt bei Tempe raturen von 100-120 C des Behandlungsmediums und das Verweilen von 3-5 sek bei annähernd 100 C erfolgt. Zur Zuführung von Frischdampf sind in dieser Kammer besondere Sprührohre 24 angebracht. In der Zone 26, insbesondere bei der Ausführungsform nach Fig. 1, kann die Ware unmittelbar nach der Kondensationsaufheizung und der Verweilbehandlung einer Strahlungsbeheizung unterworfen werden, die die Ware beispielsweise auf 2/3 der in der nächsten Aufheizungsphase zu erreichenden Temperatur erwärmt.
Wie die Fig.2 und 3 erkennen lassen, kann die Strahlungsbeheizung aber auch in die folgende Aufheizphase verlegt werden, beispielsweie an den Beginn des letzten Drittels dieser Aufheizphase. In der nachfolgenden Aufheizkammer 12, die, wie insbeson dere Fig.2 erkennen lässt, gegenüber der Kammer 11 durch eine Trennwand 25 abgeschirmt und durch Dich tungen 15 abgedichtet sein kann, wird die Gewebebahn durch hohe konvektive Wärmeübergangsleistungen und mit der angegebenen asymptotischen Aufheiz-Charakteri- stik endgültig auf die Sollbehandlungstemperatur ge bracht. Dazu dienen in den dargestellten Beispielen etwa besondere Siebdüsen 31, die an Düsenkörpern 28 befe stigt sind.
Die Zuführung des Behandlungsmediums zu diesen Düsen erfolgt durch Gebläse 29, die den Behand- lungsmittelstrom über Heizkörper 30 im geschlossenen Kreislauf fördern. Die einfachen Blasdüsen 27 in der anschliessenden Verweilkammer 13 können ebenfalls am Düsenkörper 28 befestigt sein, so dass sich eine sehr einfache Konstruktion ergibt.
Die Blasdüsen 27 fördern das Behandlungsmedium zwischen die Warenbahnschlei- fen. Da in der Verweilkammer nicht eine so intensive Aufheizung der Warenbahn erforderlich ist wie in der Aufheizkammer. können hier die einfacheren Blasdüsen zur Anwendung kommen. In dieser Kammer soll ja nur die Sollbehandlungstemperatur aufrechterhalten werden. Nach dem Durchlaufen der Verweilkammer 13 wird die Warenbahn aus dem gemeinsamen Gehäuse 10, in dem, wie die Figuren erkennen lassen, die verschiedenen Behandlungskammern 11, 12, 13 untergebracht sind und welches vorteilhaft nach aussen durch eine Isolierung 8 abgeschirmt ist, über eine Austrittswalze 23 abgeführt.
Am Eintritt der Warenbahn 9 in das Gehäuse 10 befindet sich eine Schleuse 14 und am Austritt eine ebensolche Schleuse 16. Durch diese Schleusen, die noch mit besonderen Dichtungen 17 bzw. 18 versehen sind, soll verhindert werden, dass kalte Luft in das Gehäuse 10 eindringt und auch dass Dampf aus dem Gehäuse 10 in den umgebenen Raum austritt. Um jeglichen Dampfaus tritt in die Umgebung zu verhindern, können vor und hinter dem Eintritt bzw. Austritt der Warenbahn beson dere Absaugerohre 19 und 20 vorgesehen sein, die in einen gemeinsamen Absaugekanal 21 einmünden.
Bei einseitig bedruckten Geweben ist es nicht mög lich, diese in der Kammer für die Kondensationsaufhei zung 11 auf beiden Gewebebahnseiten über Umlenkwal zen zu führen, da infolge der Feuchtigkeit dann eine Abfleckung der Farbe auf den Walzen erfolgen würde. Aus diesem Grunde kann, wie Fig. 3 erkennen lässt, die Kammer 11 so ausgeführt sein, dass die Warenbahn 9 nur einseitig auf den Walzen 22 aufliegt, und bevor eine Auflage der Warenbahn auf der anderen Seite auf den Walzen erforderlich wird, kann sie durch einen Düsen trockner 7 geführt werden, durch den eine Antrocknung in einem solchen Umfang erfolgt, dass Abfleckungen vermieden werden.