Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Textilgut, bei dem eine mindestens einen Farbstoff enthaltende Färbeflotte im Kreislauf durch das in einem Behälter angeordnete Textilgut geführt wird, wobei die Temperatur der Färbeflotte während des Färbevorganges gesteuert wird.
Beim Färben von Textilgut besteht die schwierig zu erfüllende Forderung, eine gleichmässige Durchfärbung des textilen Gutes zu erzielen. Dieses liegt als sogenannter Kuchen im Färbebottich, und es zeigt sich, dass die peripheren Bereiche dieses Kuchens zumeist stärker eingefärbt werden als dessen innere Bereiche. Probleme ergeben sich ferner daraus, dass die Geschwindigkeit, mit der jeweils eine Komponente einer aus mehreren Komponenten bestehenden Färbeflotte auf das textile Gut aufzieht, stark von der Temperatur der Färbeflotte abhängt. Es ergeben sich dann unbefriedigende Einfärbungen, wenn die Aufziehgeschwindigkeit der Färbeflotte grösser ist als die Geschwindigkeit, mit der die Färbeflotte durch den Kuchen gepumpt wird.
Wenn die Komponente schneller aufzieht, als die Färbeflotte den Kuchen durchdringt, so bleibt für das Innere des Kuchens weniger an dieser Komponente, als von den äusseren Bereichen aufgenommen wurde. Die Temperatur, bei welcher eine gleichmässige Durchfärbung des Kuchens erfolgt, hängt in erster Linie vom verwendeten Farbstoff ab, jedoch auch von der Feinheit und der Natur des textilen Gutes sowie von den Parametern des Färbeapparates, wie z. B. vom Druck, von der Umwälzgeschwindigkeit der Färbeflotte. Wenn es sich um Mehrkomponenten-Färbeflotten handelt, tritt erschwerend in Erscheinung, dass jede einzelne Komponente in Abhängigkeit davon, aus welchen Farbstoffen die Färbeflotte zusammengesetzt ist, ihre ursprüngliche Aufziehtemperatur ändert.
Die Farbstoffhersteller geben jene Aufziehtemperaturen an, deren Einhaltung das gleichmässige Durchfärben des Kuchens sichern soll. Diese Werte gelten, aber nur für ein ganz bestimmtes Material und setzen voraus, dass die Farbstoffe annähernd gleiche Aufziehkurven aufweisen. Eine Nuancenfärbung, gestützt auf diese Angaben, ist praktisch nicht möglich. Zwar kennt man Hilfsmittel, die das Aufziehen des Farbstoffes verzögern, doch sind sie teuer und nur bedingt brauchbar.
Der Bedeutung Rechnung tragend, die dem richtigen Verlauf der Temperatur der Färbeflotte während des Färbevorganges zukommt, hat man auch Regelgeräte zum Einsatz bei Färbeanlagen entwickelt, die mit einem Programmkartengeber ausgestattet sind, wobei auf der Karte neben dem Temperaturverlauf auch andere Daten, wie Flottenein- und -ablauf, Spülen, pH-Wert, Dosierung der Chemikalien und dergleichen, gespeichert werden können. Wieder ist aber eine solche Karte im voraus für einen bestimmten Färbevorgang programmiert, d. h. für das Färben eines bestimmten Materials, und es besteht die Schwierigkeit, beim Färben von Material, dessen Eigenschaften von jenen, das der Programmierung zugrundeliegt, abweichen, diesen Abweichungen Rechnung zu tragen. Ausserdem sind solche kartengesteuerte Regeleinrichtungen teuer.
Es ist ferner vorgeschlagen worden, den Ablauf des Färbevorganges mit der sich mit dem Aufziehen des Farbstoffs auf das Textilgut ändernden Lichtdurchlässigkeit der Flotte zu beeinflussen. Auch die mit solchen kolorimetnschen Einrichtungen arbeitenden Regler haben nur in Teilbereichen Verbesserungen gebracht und sind dem Einwand offen, dass das Färben nach wie vor der Mitwirkung eines erfahrenen Fachmannes bedarf, der befähigt sein muss, in den Färbeablauf mitregelnd einzugreifen.
Beispielsweise hat die vorveröffentlichte franz. Patentschrift Nr. 1 185 819 auf ein Färbeverfahren und auf eine Vorrichtung Bezug, mit der das optimale Aufziehen der Farbstoffkomponenten (franz. Patentschrift, Seite 3, rechte Spalte, Zeile 5 und 6 v. u.) realisiert werden kann. Die franz. Patentschrift geht daher wohl von derselben Aufgabenstellung, nämlich der einheitlichen Durchfärbung des Kuchens usw., aus; der Problemlösung liegt aber ein anderer Gedanke als beim hier vorgeschlagenen Verfahren zu Grunde, der auch mit insgesamt anderen Lösungsvorschlägen realisiert wird.
Dem erfindungsgemässen und dem vorbeschriebenen Verfahren ist lediglich die technische Massnahme der Erfassung der Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte mittels eines lichtempfindlichen Elementes gemeinsam.
Gemäss der franz. Patentschrift ist die Intensität des auf die lichtempfindliche Zelle auftreffenden Lichtstrahles (und daher auch die Intensität des Regelsignals) einerseits durch die Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte und anderseits durch die örtliche Breite eines in den Weg des Lichtstrahles eingeschobenen Grau- bzw. Farbkeils gegeben. Das Hauptmerkmal der in der franz. Patentschrift erörterten Methode ist in der Wechselwirkung der beiden lichtabsorbierenden Medien, d. h. des Keils und der Färbeflotte, zu sehen (franz.
Patentschrift Seite 2, rechte Spalte, 1. vollständiger Absatz).
Das Optimum des Aufziehens einer Farbstoffkomponente soll durch Einschieben des lichtabsorbierenden Keils in den Weg des Lichtstrahls erzielt werden, wobei dieses Einschieben nach einer vorgegebenen Gesetzmässigkeit erfolgen muss (franz. Patentschrift, Seite 3, rechte Spalte, Zeile 10 v. u. sowie Seite 4, linke Spalte, Zeilen 6 bis 10 v. o.). Diese Gesetzmässigkeit muss aber bekannt sein; gerade dieser Umstand aber bereitet in der Färbetechnik grosse Schwierigkeiten, da diese Gesetzmässigkeiten kaum bekannt sind bzw.
für das Färbegut je nach Material verschieden sind. Die vorliegende Erfindung arbeitet unabhängig davon, ob die Kenntnis dieser Gesetzmässigkeit gegeben ist oder nicht.
Eine Wechselwirkung zwischen zwei Variablen ist beim erfindungsgemässen Verfahren nicht notwendig, da für die Temperatursteuerung der Färbeflotte nur die durch die Änderung der Transparenz der Färbeflotte bedingte Intensitäts änderung eines Lichtstrahls massgebend ist.
Ferner liegt bei der vorbeschriebenen Vorrichtung hinsichtlich der Temperatursteuerung der Färbeflotte ein kontinuierlicher, beim erfindungsgemässen Verfahren jedoch bedingt durch die grundsätzlich andere Problemlösung - ein absatzweiser Betrieb vor.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und Unzukömmlichkeiten mit sehr einfachen Mitteln. Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art ist sie dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Färbeflotte in Abhängigkeit von deren Lichtdurchlässigkeit gesteuert wird, derart, dass bei Änderung der Lichtdurchlässigkeit die Temperatur konstant gehalten und bei Konstantbleiben der Lichtdurchlässigkeit die Temperatur erhöht wird, bis der Färbevorgang abgeschlossen ist. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens arbeitet mit einer Heizung zur Erwärmung der Färbeflotte und einer auf die Heizvorrichtung einwirkenden, lichtelektrisch ausgelösten Steuerung, deren lichtelektrischer Teil nur ein lichtempfindliches Element und eine Lichtquelle zur Erfassung der Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte aufzuweisen braucht.
In weiterer Ausgestaltung dieser Steuerung kann zwecks Konstanthaltens der Temperatur bei Einsetzen des Aufziehvorganges und Unterbrechung der Temperaturkonstanthaltung nach abgeschlossenem Aufziehvorgang eine Nachlaufregelschaltung sowie ein mit dieser verbundener Färbeflottentemperaturregler vorhanden sein.
Im folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren an Hand der schematischen Zeichnungen näher dargestellt, wobei Fig. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles einer geeigneten Einrichtung zur Steuerung des Aufziehvorganges, Fig. 2 eine Einzelheit zu Fig. 1 zeigt.
An den das zu färbende Textilgut aufnehmenden Behälter ist eine Nebenschlussleitung 3 angeschlossen, die von der Färbeflotte durchflossen wird, und zwar auf Grund von Druckunterschieden, die am Eintritt und am Austrittsende der Leitung herrschen. In der Leitung 3 sind eine Einrichtung 2 zur Erfassung der Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte und ein Magnetventil 30 angeordnet, das einen intermittierenden Durchfluss der Färbeflotte durch die Leitung 3 bewirkt. Die Einrichtung 2 zur Erfassung der Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte kann z. B. aus einer Selen- oder CdS Zelle und einer Lichtquelle bestehen, die an gegenüberliegenden Seiten der Leitung 3 so angeordnet sind, dass das Licht nach Durchtritt durch die Färbeflotte auf das lichtempfindliche Element fällt.
Da die Färbeflotte im Strahlengang der Lichtquelle liegt, ist der Strom des lichtempfindlichen Elementes ein Parameter der Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte.
Mit der Einrichtung 2 zur Erfassung der Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte ist eine Steuerung 4 verbunden, die einen ersten und einen zweiten Schaltkreis umfasst. Der zweite Schaltkreis beeinflusst in Abhängigkeit vom Schaltzustand des ersten Schaltkreises den Färbeflotten-Temperaturregler 5. Der Regler 5 kann beispielsweise aus einer Kombination von (Heiz-) Dampf- und (Kühl-) Luftventilen bestehen, die im Heizkreis des Färbeapparates angeordnet sind. In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 6 die Dampfzuleitung und mit der Bezugsziffer 7 die Luftzuleitung bezeichnet. Letztere kann für die folgenden Betrachtungen beiseite gelassen werden.
Der Schaltzustand des ersten Schaltkreises ist durch die Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte gegeben.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende, wobei im folgenden angenommen ist, dass eine Mehrkomponenten-Färbeflotte vorliegt, deren Komponenten bei verschiedenen Temperaturen auf das textile Gut aufziehen. Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist bei Verwendung einer Einkomponenten-Färbeflotte prinzipiell die gleiche:
Nachdem das zu färbende Textilgut und die Färbeflotte in den Färbebehälter eingebracht worden sind, wird die Temperatur der Färbeflotte durch die Dampfheizung stetig erhöht.
Die Temperatur der Färbeflotte wird so lange erhöht, bis jene in der Färbeflotte enthaltene Farbstoffkomponente, die bei der niedrigsten Temperatur aufzieht und hier als erste Komponente bezeichnet sei, aufzuziehen beginnt. Die zu diesem Zeitpunkt vorliegende Temperatur der Färbeflotte wird vermittels der Vorrichtung über einen Zeitraum konstant gehalten, der zum gänzlichen Aufziehen des Farbstoffs der ersten Komponente nötig ist. Dieser Zeitraum ist beendet, wenn bei der betrachteten Temperatur kein Farbstoff aus der Färbeflotte auf das Textilgut mehr übergeht, d. h. wenn die Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte konstant bleibt.
Die Konstanthaltung der Temperatur wird auf folgende Weise erreicht bzw. eingeleitet: Mit dem beginnenden Aufziehen der Farbstoffkomponente ist eine Zunahme der Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte verbunden, was eine merkliche Stromänderung des lichtempfindlichen Elementes zur Folge hat. Der erste vom Strom dieses Elementes durchflossene Messkreis spricht auf diese Stromänderung an. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) findet als erster Messkreis eine Einrichtung Verwendung, die beim Stromdurchgang einen Zeiger verstellt, d. h. das Messwerk eines Amperemeters.
Damit sowohl bei einer hellen als auch einer dunklen Färbeflotte stets nahezu gleich grosse Ruheströme des lichtempfindlichen Elementes und daher auch des Amperemeters vorliegen, ist vor der Lichtquelle eine Blende angeordnet, deren Lichtdurchlässigkeit entsprechend der anfänglichen Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte eingestellt werden kann.
Beginnt nunmehr die Farbstoffkomponente aufzuziehen, so wird auf Grund der geänderten Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte, d. h. zufolge des ansteigenden Stromes des lichtempfindliches Elementes, der Zeiger des Amperemeters ausgelenkt. Abgeleitet von dieser einsetzenden Zeigerauslenkung wird über die Einrichtung 5 für die Konstanthaltung der Temperatur der Färbeflotte Sorge getragen. Zu diesem Zweck ist einerseits ein dem Amperemeter zugeordneter Hilfskreis und anderseits ein Zeitschalter 15 vorgesehen.
Der in der Zeichnung dargestellte Hilfskreis weist eine Oszillatorschaltung auf. Ein frequenzbestimmendes Element derselben, z. B. ein Element, das die Kapazität des Oszillatorschwingkreises ändert, ist auf einem Zeiger 12, im folgenden als Hilfszeiger bezeichnet, angeordnet, der vor dem Messzeiger her bewegt werden kann. Zur Bewegung des Hilfszeigers dient ein Stellmotor 14.
Vor Beginn des Färbevorganges wird der Hilfszeiger 12 des Hilfskreises mittels eines Rückstellknopfes 13 dem ersten Zeiger 11 so genähert, dass das frequenzbestimmende Element des Hilfszeigers 12 vom Zeiger 11 noch nicht die Schwingfrequenz des Oszillators beeinflusst. Beginnt nunmehr das Aufziehen des Farbstoffs der ersten Komponente, so verlässt der Messzeiger 11 seine Ruhestellung, kommt in Eingriff mit dem Hilfskreis, wobei das von ihm getragene Element, z. B. eine Metallfahne (nicht dargestellt) mit dem am Hilfszeiger 12 befindlichen frequenzbestimmenden Element zusammenwirkt: die Frequenz des Oszillatorsignals wird geändert. Von dieser Frequenzänderung wird ein Regelsignal abgeleitet, das einerseits den Zeitschalter 15 anstösst und anderseits den Nachstellmotor 14 ansteuert.
Durch den Zeitschalter wird der Färbeflotten-Temperaturregler 5 derart beeinflusst, dass er die Temperatur der Färbeflotte konstant hält, was beispielsweise durch eine Unterbrechung bzw. durch eine Drosselung der dem Färbeapparat zugeführten Dampfmenge erfolgen kann.
Solange sich der Messzeiger 11 zufolge des stattfindenden Aufziehens des Farbstoffs bewegt, beeinflussen sich Messzeiger und Hilfszeiger, so dass einerseits der Nachstellmotor 14 eingeschaltet bleibt, der Hilfszeiger also vor dem Messzeiger 11 hergeführt wird, und anderseits der Zeitschalter durch Impulse angesteuert wird, die jeweils bewirken, dass die Temperatur der Färbeflotte für ein vorgegebenes Zeitintervall (z. B. drei Minuten) konstant gehalten wird.
Erst wenn der Messzeiger 11 zum Stillstand kommt, d. h. der Aufziehvorgang dieses Farbstoffs beendet ist und sich folglich die Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte nicht mehr ändert, entstehen keine neuen Impulse mehr, die über den Zeitschalter für ein Konstanthalten der Temperatur der Färbeflotte sorgen; der Zeitschalter fällt daher nach Ablauf des angesteuerten letzten Dreiminutenintervalles ab, wodurch die Heizdampfzufuhr freigegeben wird, d. h. sich die Temperatur der Färbeflotte automatisch erhöht.
Diese Temperaturerhöhung der Färbeflotte dauert so lange an, bis der nächste, die zweite Färbeflottenkomponente bildende Farbstoff aufzuziehen beginnt. Die Lichtdurchlässigkeit der Färbeflotte wird wieder erhöht, es liegt eine neuerliche Stromänderung des lichtempfindlichen Elementes vor. Da der Hilfszeiger 12 vor dem Messzeiger stillgesetzt wurde, wird bei der nun eintretenden neuerlichen Auslenkung des Messzeigers der schon beschriebene Steuervorgang wieder in Gang kommen: Messzeiger und Hilfszeiger geraten in Eingriff, der Steuervorgang läuft bis zum völligen Aufziehen dieses Farbstoffs ab. Auch in diesem Fall wird erreicht, dass das langsame Aufziehen der zweiten Färbeflottenkomponente durch Konstanthaltung der dieser Auf ziehgeschwindigkeit zugeordneten Färbeflottentemperatur aufrechterhalten wird.
Solcherart kann das aufeinanderfolgende Aufziehen mehrerer Farbstoffe auf das textile Gut selbsttätig gesteuert werden. Sind sämtliche Komponenten aufgezogen, so hat die Färbeflotte eine Lichtdurchlässigkeit erreicht, der ein charakteristischer Stromwert entspricht. Durch einen auf diesen charakteristischen Stromwert ansprechenden Schaltkreis, beispielsweise ein Relais (nicht dargestellt), kann ein Signal ausgelöst werden, das das Ende des Färbevorganges akustisch oder visuell anzeigt, oder es kann die Heizung des Färbeapparates automatisch unterbrochen bzw. eine Kühlung (mit Luft) eingeleitet werden.
Eine andere Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht für die Steuerung des Aufziehvorganges einer Mehrkomponenten-Färbeflotte vor, die Temperaturerhöhungen der Färbeflotte automatisch jeweils durch die Beendigung des Aufziehvorganges des Farbstoffs der vorherigen Färbeflottenkomponente einzuleiten.
Unter Verwendung eines wie ein Amperemeter wirkenden Messkreises und eines mit diesem zusammenwirkenden und wieder eine Oszillatorschaltung umfassenden Hilfskreises wird einerseits, wie bereits beschrieben, bei einsetzender Bewegung des Messzeigers ein Regelsignal abgeleitet, das jedoch den Färbeflottentemperaturregler 5 zwecks Konstanthaltung der Temperatur der Färbeflotte direkt ansteuert; der Zeitschalter 15 erübrigt sich; anderseits wird nach eintretendem Stillstand des Messzeigers, d. h. nach erfolgtem Ablauf des Aufziehvorganges des Farbstoffs, in Zusammenwirken mit dem Hilfskreis ein Regelsignal abgeleitet, das den Färbeflotten-Temperaturregler 5 ansteuert, der daraufhin eine weitere Temperaturerhöhung der Färbeflotte einleitet. Eine Steuerung dieser Art verkürzt die insgesamt zum Färben benötigte Zeit.
Man erkennt, dass im Rahmen der Erfindung alle Steuerungen brauchbar sind, bei welchen ein Messkreis mit einem Hilfskreis eine Nachlaufregel-Schaltanordnung bildet, die immer dann einen Schaltvorgang auslöst, wenn sich ein vorliegender Zustand ändert. Im Fall der Mehrkomponentenfärbeflotte liegt eine Aufeinanderfolge von Ruhezuständen mit jeweils höheren Ausgangstemperaturen vor. Die Arbeitsweise dieser Schaltanordnung ist daher dadurch definiert, dass nacheinander jeweils beim Verlassen des einen Zustandes und Übergang in den nächsten ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Diese Zustände sind vorliegendenfalls durch die konstanten Stromwerte des lichtempfindlichen Elementes vorgestellt.
Hinsichtlich des zweiten Ausführungsbeispiels kann das erfindungsgemässe Verfahren durch alle Regel-Schaltanordnungen durchgeführt werden, die einerseits bei Verlassen und anderseits bei Erreichen eines darauffolgenden Ruhezustandes ein Steuersignal abgeben, wobei durch das erste Signal das Konstanthalten der Temperatur der Färbeflotte eingeleitet und durch letzteres Signal aufgehoben wird; diese Schaltzustände sollen jeweils bei einer Reihe aufeinanderfolgender Ruhezustände ablaufen.