DE102007042627A1 - Process for moistening or conditioning textile yarn, involves treatment with steam under reduced pressure followed by active cooling plus water spray in the same space or in a downstream zone - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dafür geeignete Anordnung zum Befeuchten von Textilmaterial, insbesondere von Textilgarnen und deren Verarbeitungsprodukten.The The invention relates to a method and a method suitable therefor Arrangement for moistening textile material, in particular textile yarns and their processed products.
Textilien
sind hygroskopisch, d. h. sie nehmen Feuchtigkeit auf. Diese Fähigkeit
hängt von der Natur der Faser ab. Die Luftfeuchte, die
Temperatur und andere äußere Einflüsse
spielen eine große Rolle. Gegenwärtig ist es in
der Textilindustrie üblich, die beim Verspinnen von Natur-,
Synthese- und Mischfasern anfallenden, auf Spulen aufgewickelten
Garne zu "konditionieren", d. h. einer Befeuchtung zu unterwerfen.
Das Konditionieren (engl. conditioning) hat zum Ziel, die während
des Spinnprozesses verlorengegangenen Feuchte möglichst
weitgehend wieder in das Garn zu bringen. Die nach dem Verspinnen
verbliebene Restfeuchte liegt z. B. bei Baumwollgarnen in der Größenordnung
von 5 Gewichtsprozent, während das Handelsprodukt 8,5 Gewichtsprozent
Feuchte aufweisen soll, die der ursprünglichen Garnfeuchte
entspricht. Dieser Wassergehalt ist auch erforderlich, damit die
Fasern im Garn sich nach dem Verspinnen ausreichend glätten
und elastisch bleiben, damit bei den heute üblichen Arbeitsgeschwindigkeiten
von Web- und Strickmaschinen möglichst wenig Fadenrisse
auftreten. Andererseits liegt es im Interesse des Verkäufers
von textilen Materialien, Produkte anzubieten, deren tatsächlicher
Feuchtegehalt nicht oder nicht wesentlich unter dem liegt, der für
die Handelsware üblich ist, da ein Material geringerer
Feuchte d. h. mit einem höheren Trockengewicht keinen höheren Preis
erzielt. Nachstehend die handelsüblichen Feuchtigkeitszuschläge
bei den wichtigsten Fasermaterialien:
Bei Mischgarnen wird der Feuchtigkeitszuschlag unter Zugrundelegung der für die ungemischten Garne geltenden Zuschläge nach dem Anteil jeder Faser in der Mischung berechnet. Dabei wird ein Normklima (20° Celsius, 65% relative Luftfeuchtigkeit) zugrundegelegt.at Blending yarns is based on the moisture addition the surcharges applicable to the unmixed yarns calculated according to the proportion of each fiber in the mixture. It will a standard climate (20 ° Celsius, 65% relative humidity) based on.
Die zur Beurteilung der Garneigenschaften wichtigsten Parameter und deren Erfassung sind z. B. beschrieben in Lehrheft III für die Aus- und Fortbildung in der Spinnerei ("Merkmale und Prüfung von Fasern, Bändern, Vorgarnen und Garnen"), herausgegeben vom Industrieverband Garne e. V., 9. Aufl. Eschborn 1992.The to evaluate the yarn properties main parameters and their capture are z. B. described in exercise book III for Training in spinning ("Characteristics and testing of fibers, ribbons, rovings and yarns ") from the industry association yarns e. V., 9th ed. Eschborn 1992.
Für die Bestimmung der Garnfeuchte gibt es zwei Verfahren:For the determination of yarn moisture there are two methods:
a) Gewichtsanalytisch nach Wärmetrocknunga) Weight analysis after heat drying
Der zum Versand bereitgestellten Lieferung oder den Packstücken werden Proben entnommen. Diese werden gewogen, anschließend im Heißluftstrom vollständig ausgetrocknet und danach erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenz, ausgedrückt in Prozent des Gewichtes der getrockneten Proben, ist der sogenannte Trocknungsverlust. Das Handelsgewicht (H) berechnet sich dann nach der folgenden Formel:
- Gn
- = Nettogewicht der Lieferung, ohne Hülsen und Verpackung
- rt
- = handelsüblicher Feuchtigkeitszuschlag
- ut
- = Trocknungsverlust (in % des Trockengewichts)
- G n
- = Net weight of the delivery, without tubes and packaging
- r t
- = commercial moisture supplement
- u t
- = Drying loss (in% of dry weight)
b) Elektrischb) Electric
Eine schnellere Methode ist die kapazitive Bestimmung der Garnfeuchte mit einem handelsüblichen Messgerät (z. B. dem Gerät der Firma Forté).A faster method is the capacitive determination of yarn moisture with a commercially available measuring device (eg the Device of Forté).
Sie soll die genaue gewichtsanalytische Bestimmung der Feuchte durch Trocknung im Ofen nicht ersetzen, liefert aber hinreichend genaue Unterlagen für die Betriebsüberwachung. Diese Methode hat den Vorteil, dass das Prüfgut hierbei nicht verändert wird, die Messdauer sehr kurz und die Handhabung bequem ist.she should the exact weight analysis of the moisture by Do not replace drying in the oven, but provides sufficiently accurate Documents for the operation monitoring. These Method has the advantage that the test material is not is changed, the measurement time is very short and the handling is comfortable.
Daneben gibt es noch für den praktischen Betrieb Hand-Feuchtigkeitsmessgeräte, bei denen der Feuchtigkeitsgehalt im Ballen, Band, Vorgarn und Garn (Kopsen, Spulen) mittels Nadelelektroden oder Mess-Sonden mit befriedigender Genauigkeit ermittelt werden kann.Besides there are hand-held moisture meters for practical operation, where the moisture content in the bale, strip, roving and yarn (Cops, coils) by means of needle electrodes or measuring probes with more satisfactory Accuracy can be determined.
Schließlich
wird noch der Begriff der Handelsfeinheit erläutert:
In
den Formeln für die Garnfeinheit
dtex = Gramm/10.000
Meter oder Nm = Meter/Gramm
ist das Gewicht des Fadens enthalten.
Mit den im vorhergehenden Abschnitt erwähnten Gewichtsschwankungen
infolge unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehaltes schwankt auch die
Garnfeinheit. Um diese Schwankungen auszuschalten, setzt man das
Handelsgewicht in die Formel ein. Man spricht dann von Handelsfeinheit (Handels-Nummer)
oder konditionierter Garnfeinheit (Garn-Nummer).Finally, the concept of trading fineness is explained:
In the formulas for the yarn fineness
dtex = grams / 10,000 meters or Nm = meters / gram
is the weight of the thread included. With the weight fluctuations due to different moisture content mentioned in the previous section, the yarn count also varies. In order to eliminate these fluctuations, one uses the commercial weight in the formula. One speaks then of trade fineness (trade number) or conditioned yarn fineness (yarn number).
Das Konditionieren geschieht in sog. Vakuumbefeuchtern, evakuierbaren Behältern, die die Garnspulen partieweise auf geeigneten Trägern, z. B. Paletten, Dornenwagen, Spulengattern, Igelwagen, perforierten Alu-Wagen, Kartons aufnehmen können. Man evakuiert, d. h. man bringt den mit den Garnspulen beschickten Apparat unter verminderten Druck und erzeugt in dem Apparat eine Sattdampfatmosphäre, die dem verminderten Druck entspricht (z. B. 55 bis 68°C). Das kondensierende Wasser dringt in den Garnkörper ein und wird von der Faseroberfläche oder kapillaren Hohlräumen in den Fasern aufgenommen. Bei der Kondensation wird gleichzeitig Wärme auf das Material übertragen. Die Kondensation kommt zum Erliegen, wenn das Material die Sattdampftemperatur erreicht hat. Der Vorgang wird je nach dem gewünschten Befeuchtungsergebnis abgebrochen, wobei auch wirtschaftliche Erwägungen bei der Behandlungsdauer eine Rolle spielen. Eine geeignete Behandlungsdauer liegt z. B. bei 10 Minuten bis zu einer Stunde und bevorzugt zwischen 20 und 40 Minuten.The Conditioning is done in so-called vacuum humidifiers, evacuable Containers, the bobbins by batches on suitable Carriers, z. Pallets, thorn wagons, reel guards, railroad cars, perforated aluminum trolley, cardboard boxes can accommodate. One evacuates, d. H. Place the apparatus charged with the bobbins under reduced pressure and creates in the apparatus a saturated steam atmosphere, which corresponds to the reduced pressure (eg 55 to 68 ° C). The condensing water penetrates into the package and is from the fiber surface or capillary cavities absorbed in the fibers. At the condensation becomes simultaneously Transfer heat to the material. The condensation comes to a standstill when the material reaches the saturated steam temperature Has. The process will vary depending on the desired humidification result canceled, including economic considerations the duration of treatment play a role. An appropriate treatment period is z. At 10 minutes to one hour and preferably between 20 and 40 minutes.
Nach Beendigung des Verfahrens werden die behandelten Materialien einer Auskühlung ausgesetzt. Durch die Kondensation dringt Wärme in die Materialien ein und erwärmt diese auf Prozesstemperatur. Da die in dieser Weise behandelten Materialien nach Abkühlung verpackt werden um eine weitere Ausdunstung zu vermeiden, ist es notwendig die Materialien durch Auskühlung auf eine niedrigere Temperatur auskühlen zu lassen, um das "Schwitzen" also Kondensieren auf der Innenseite der Kunststoffverpackung (Folie) zu vermeiden.To Termination of the process, the treated materials of a Chilling exposed. The condensation penetrates heat into the materials and heats them to process temperature. Since the materials treated in this way after cooling it is to be packaged to avoid further evaporation necessary the materials by cooling to a lower one Allow the temperature to cool, so the "sweat" Condensation on the inside of the plastic packaging (foil) to avoid.
Unterschiede im Wasseraufnahmevermögen ergeben sich aus der unterschiedlichen Hygroskopizität der verschiedenen Textilfasern, dem Einfluss der physikalischen und chemischen Stoffdaten, sowie der Garndichte, Art der Garnwicklung, Faser- und Garntiter. Diese Materialkonstanten sollen hier nicht weiter betrachtet werden. Unterschiede in der Effizienz des Befeuchtungsprozesses ergeben sich aus der Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpen, d. h. des gezogenen Vakuums (erzielten verminderten Drucks), wobei ein besseres Vakuum auch ein besseres Kondensationsergebnis zur Folge hat. Dies rührt daher, dass die wirksame Kondensierfläche sich mit verbessertem Vakuum auf zunehmend tiefere Garnschichten innerhalb der Spulen erstreckt. Auch dies ist systemimmanent und soll hier nicht weiter betrachtet werden.differences in the water absorption capacity arise from the different Hygroscopicity of the various textile fibers, the influence the physical and chemical data, as well as the yarn density, Type of yarn winding, fiber and yarn titer. These material constants should not be considered further here. Differences in the Efficiency of the humidification process results from the performance the vacuum pumps, d. H. of the drawn vacuum (achieved diminished Pressure), whereby a better vacuum also a better condensation result entails. This is due to the fact that the effective condensing surface with improved vacuum on increasingly deeper layers of yarn extends inside the coils. Again this is system immanent and should not be considered here.
Beim Konditionieren versucht man die handelsüblichen Feuchtigkeitszuschläge (z. B. 8,5 Gewichts-% für Baumwolle) zu erreichen. Hat die Baumwolle vor dem Konditionieren eine Restfeuchte von z. B. 5,0% und eine Garntemperatur von 20°C, kann mittels der Vakuumbefeuchtung (ohne die nachstehend beschriebene erfindungsgemäße aktive Kühlung) eine Feuchtigkeitszunahme von kaum mehr als 2,5% erreicht werden (nach 20 Minuten und Ausdunstung im Anschluss an den Konditionierprozess). Praktisch wird also der gewünschte handelsübliche Feuchtezuschlag von 8,5% für Baumwolle nicht erreicht.At the Conditioning attempts the commercial moisture additives (eg, 8.5% by weight for cotton). Has the cotton before conditioning a residual moisture content of z. B. 5.0% and a yarn temperature of 20 ° C, can by means of Vacuum humidification (without the invention described below active cooling) a moisture increase of barely more than 2.5% (after 20 minutes and evaporation afterwards to the conditioning process). So practically the desired commercial Moisture surcharge of 8.5% for cotton not reached.
Bei einer Restfeuchte von z. B. 5% und einer Garntemperatur von z. B. 60°C erreicht man unter sonst gleichen Prozessparametern sogar nur eine wesentlich geringere Feuchtigkeitszunahme als 2,5%. Sie liegt dann bei etwa 1,7%, ebenfalls nach 20 Minuten Ausdunstung im Anschluss an den Konditionierprozess.at a residual moisture of z. B. 5% and a yarn temperature of z. B. 60 ° C is achieved under otherwise identical process parameters even only a significantly lower moisture gain than 2.5%. It is then at about 1.7%, also after 20 minutes of evaporation following the conditioning process.
Praktisch
wird die gewünschte Feuchte allerdings nicht erreicht.
Dabei ist außerdem zu berücksichtigen, dass die
Restfeuchte sich etwa gleichmäßig verteilt in
allen Spulenlagen befindet, während die Rückbefeuchtung
die äußeren Spulenlagen bevorzugt und die innersten
Bereiche oft kaum erfasst werden. Dies trifft besonders in sog.
"warmen Ländern" zu: Z. B. befinden sich die baumwollproduzierenden
Länder in subtropischen Regionen und sind auch Verarbeitungsländer,
d. h. Sitz von Garnherstellern. Dort ist der Wasserverlust der Fasern
wegen der höheren Temperaturen in den Spinnereien besonders
hoch und daher die Rückbefeuchtung der erzeugten Garne
besonders wichtig. Der vorstehend beschriebene Sachverhalt setzt
aber der heute üblichen Methode der Konditionierung gerade
unter diesen klimatischen Verhältnissen Grenzen: Dort,
wo die Garne am dringendsten befeuchtet werden müssten,
ist das Konditionierergebnis besonders schlecht. Hinzu kommt, dass
die Dampftemperatur des Sattdampfes nach oben begrenzt ist. Insbesondere
bei Verarbeitung von paraffinierten Garnen für die Strickerei
liegt die höchste zulässige Prozesstemperatur
im Konditionierverfahren bei 65°C, d. h. es handelt sich
um Sattdampf verminderten Drucks, der die an sich zur Verfügung
stehende Druckdifferenz zwischen atmosphärischem Druck
und Leistung der Vakuumpumpen nicht vollständig nutzen
kann. Zwar ist aus der
Um
die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden, wurde in
Dieses Verfahren ist aber nach wie vor verbesserungsbedürftig, denn das aktive Vorkühlen erfordert nach der Beschreibung praktisch ein eigenes Anlagenteil oder eine Zone, in der sich das Vorkühlen abspielt.This Process is still in need of improvement, because active pre-cooling requires the description practically a separate part of the plant or a zone in which the Pre-cooling takes place.
Es wurde nun gefunden, dass das Konditionieren von textilen Materialien auch dadurch wirksam erreicht werden kann, dass man die Materialien – im Prinzip unmittelbar – nach der Einwirkung des Wasserdampfes im Vakuumbefeuchter (Bauelement C in der beigefügten Skizze) aktiv nachkühlt. Erfindungsgegenstand sind das Verfahren und die Anordnung nach Anspruch 1 bzw. 2 und den nachgeordneten Unteransprüchen. Als "aktives Nachkühlen" wird die Einwirkung von Luft oder einem Inertgas wie Stickstoff auf das Kühlgut bezeichnet, die bzw. das mittels einer Kühlmaschine auf eine Temperatur unterhalb von Raumtemperatur gebracht worden sind. Der Vakuumbefeuchter wird in der Fachsprache auch als Konditionierkammer bezeichnet und wird im einfachsten Fall zweckmäßig als zylindrischer Kessel ausgeführt.It It has now been found that the conditioning of textile materials can also be effectively achieved by the materials - im Principle immediately - after exposure to water vapor in the vacuum humidifier (component C in the attached sketch) actively cooled. Subject of the invention are the method and the arrangement according to claim 1 or 2 and the subordinate Dependent claims. As "active aftercooling" is the action of air or an inert gas such as nitrogen on the Refrigerated goods referred to, the or by means of a refrigerator brought to a temperature below room temperature are. The vacuum humidifier is also known in the trade as a conditioning chamber designated and is useful in the simplest case designed as a cylindrical boiler.
Das Kühlen geschieht erfindungsgemäß nach einer ersten Ausführungsform innerhalb des Vakuumbefeuchters, der im Allgemeinen als druckfester Kessel ausgebildet ist und zu diesem Zweck eine ausreichende Innenisolierung der Wände erhält, sodass ein möglichst geringer Wärmeaustausch mit der Wand und damit der Außenwelt stattfindet. Die Wände werden zweckmäßig mit einem wasser- bzw. wasserdampffesten Werkstoff aus wärmedämmendem Material ausgekleidet sind, der im Wesentlichen weder Wasserdampf noch Wasser aufnimmt. Durch die Innenisolierung wird vermieden, dass die Wände der Kammer immer abwechselnd gekühlt und wieder erwärmt werden müssen, bzw. die kalten Wände den zugeführten Wasserdampf kondensieren lassen. Außerdem wird vermieden, dass sich eine Änderung des atmosphärischen Zustands innerhalb des Befeuchters – abgesehen vom bearbeiteten Textilgut – auf etwas anderes als auf den vorhandenen Gasraum auswirkt, der nur eine geringe Wärmekapazität besitzt. Dadurch wird eine erhebliche Energiemenge eingespart, sowohl beim Dampfverbrauch als auch beim Kühlungsbedarf.The Cooling happens according to the invention a first embodiment within the vacuum humidifier, which is generally designed as a pressure-resistant boiler and to For this purpose, a sufficient internal insulation of the walls receives, so that the lowest possible heat exchange with the wall and thus the outside world takes place. The walls Be useful with a water or steam proof Material lined with heat-insulating material which absorbs substantially neither water vapor nor water. The inner insulation will avoid the walls The chamber was always cooled alternately and reheated must be, or the cold walls supplied Allow water to condense. It also avoids that is a change in the atmospheric state inside the humidifier - except for the edited Textile goods - on something other than the existing gas space affects only a small heat capacity has. This saves a considerable amount of energy, both the steam consumption as well as the cooling demand.
Die Innenisolierung besteht zweckmäßig aus einem duroplastischen Material, das eine ausreichende Dauerstabilität gegen Feuchte-Einwirkung aufweist. Es versteht sich, dass als Isoliermaterial ein massives Material in Form eines an die Rundung der Wände formschlüssig angepassten Plattenwerkstoffs verwendet wird, der keine Feuchtigkeit aufnehmen kann. Als Plattenwerkstoff eignet sich beispielsweise ein Phenol- oder Melaminharzlaminat geeigneter Stärke.The Inner insulation is expediently made of a thermoset Material that has sufficient durability against moisture exposure having. It is understood that as insulating a massive Material in the form of a form-fitting to the rounding of the walls adjusted board material is used, no moisture can record. As a plate material is suitable, for example a phenolic or melamine resin laminate of suitable strength.
Alternativ zum aktiven Nachkühlen innerhalb des Vakuumbefeuchters kann das Nachkühlen in einer zweiten Ausführungsform auch innerhalb einer weiteren, nach der Konditionierkammer angeordneten Kammer stattfinden, die gegebenenfalls ebenfalls wärme gedämmt ist.alternative for active after-cooling inside the vacuum humidifier may be aftercooling in a second embodiment also within a further, arranged after the conditioning chamber Chamber take place, which may also heat is insulated.
Grundsätzlich ist bei beiden Verfahren darauf zu achten, dass immer Wasser in zerstäubter Form während der Kühlung zugesetzt wird, d. h. die Kühlung findet durch die Herabsetzung der Umgebungstemperatur zwar statt, gleichzeitig aber setzen sich die Wasserpartikel auf die Materialien und befeuchten diese. Die erzielte Abkühlung wird sich normalerweise auf die äußeren und die inneren Spulenlagen unterschiedlich auswirken, d. h. während die äußeren Lagen bereits eine Temperaturdifferenz von 10–15 Grad gegenüber der Ausgangstemperatur aufweisen, kann es sein, dass das Spuleninnere noch keine merkliche Abkühlung erfahren hat. Die Kühlung soll daher möglichst so lange dauern, bis sie auch das Spuleninnere erreicht hat, was natürlich durch wirtschaftliche Erwägungen eingeschränkt wird. Grundsätzlich kann bereits eine geringe Abkühlung das Konditionierergebnis deutlich verbessern. Die höhere Sättigung der Außenlagen kompensiert die dort intensivere Verdunstung. Insgesamt gleicht sich der Feuchtegehalt der Materialien aufgrund der Migrationseigenschaften der Textilfasern (sofern hygroskopisch) nach ca. 24 Stunden vollkommen aus.In principle, care must be taken in both methods that always select water in atomized form cooling is added, ie cooling takes place by lowering the ambient temperature, but at the same time the water particles settle on the materials and moisturize them. The achieved cooling will normally have different effects on the outer and inner coil layers, ie while the outer layers already have a temperature difference of 10-15 degrees with respect to the starting temperature, it may be that the inside of the coil has not undergone significant cooling. The cooling should therefore take as long as possible until it has reached the coil inside, which is of course limited by economic considerations. In principle, even a slight cooling can significantly improve the conditioning result. The higher saturation of the outer layers compensates for the more intense evaporation there. Overall, the moisture content of the materials due to the migration properties of the textile fibers (if hygroscopic) compensates completely after about 24 hours.
Die Nachkühlung wird nach Abschluss des Kondensationsprozesses, d. h. nach vollständigem Erreichen des Sattdampfzustandes und Druckausgleich aktiviert. As Kühlmittel werden kaltes Wasser und Druckluft über spezielle Zweistoffdüsen eingeführt; diese Düsen zerstäuben das Wasser in feinste Tröpfchen und nebeln den Innenraum der Maschine vollkommen ein. Es findet eine adiabatische Kühlung statt; das normalerweise verdunstende Wasser wird durch eine aktive Besprühung bzw. Einnebelung in den Materialien zurückgehalten, während die Temperatur der Materialien deutlich absinkt.The After cooling, after the condensation process has finished, d. H. after complete achievement of the saturated steam condition and pressure compensation enabled. As coolants become cold Water and compressed air via special two-fluid nozzles introduced; these nozzles atomize that Water in the finest droplets and fog the interior of the Machine completely on. It finds an adiabatic cooling instead of; The normally evaporating water is activated by an active Spraying or misting retained in the materials while the temperature of the materials drops significantly.
Die übliche Verfahrenszeit für das Konditionieren beträgt nach international gültigem Standard ca. 60 Minuten. Durch geeignete Maßnahmen wie Reduzierung der notwendigen Dauer zum Erreichen des Vakuums, Innenisolierung der Befeuchtungskammer und dadurch niedrigerem Energiebedarf sowie Verbesserung der Befeuchtungsdauer wurde eine Reduzierung der Prozesszeit auf ca. 35–40 Minuten anstelle von 60 Minuten erreicht. Dies ermöglicht den Einsatz der aktiven Kühlung für eine Dauer von ca. 20–25 Minuten.The usual Process time for the conditioning is according to international standard approx. 60 minutes. By appropriate measures such as reducing the necessary duration to achieve the vacuum, internal insulation of the humidification chamber and thus lower energy consumption and improving the humidification time was a reduction of the process time to about 35-40 minutes instead of 60 minutes. This allows the use the active cooling for a period of about 20-25 Minutes.
Ganz allgemein ist es zweckmäßig, den Kühlnebel innerhalb der Kühlzone zu bewegen und so zu führen, dass die Spulen möglichst allseitig intensiv umspült werden. Das Bewegen der Kühlluft kann mittels üblicher Ventilatoren geschehen, die gänzlich innerhalb des Raums liegen können.All In general, it is appropriate to the cooling mist to move within the cooling zone and thus lead that the coils lingers as intensively as possible on all sides become. Moving the cooling air can by means of conventional Fans happen all the way inside the room can lie.
Es kann zweckmäßig sein, das aktive Nachkühlen im Vakuumbefeuchter in jenen Fällen auszudehnen, in welchen dies dem Anwender als zweckmäßig erscheint, d. h. es kann durchaus sein, dass man sich bewusst für eine längere Prozessdauer entscheidet, weil man die Vorteile des aktiven Vorkühlens ausweiten will, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird.It may be appropriate, the active aftercooling in the vacuum humidifier in those cases in which this appears useful to the user, d. H. It may well be that you are aware of one Longer process time decides because you get the benefits wants to expand the active pre-cooling without the area the invention is abandoned.
Die Wirkung des erfindungsgemäßen aktiven Nachkühlens wird vorteilhaft dadurch unterstützt, dass man die Garnspulen nach dem Konditionierprozess zusätzlich in oder nach den Produktionsräumen (passiv) auskühlen lässt, wenn die örtlichen Bedingungen, d. h. die Umgebungstemperatur und der zur Verfügung stehende Platz eine solche Maßnahme sinnvoll erscheinen lassen. Dieser Vorgang findet zweckmäßig in einer Zone statt, die man als Pufferzone vor dem Verpacken bezeichnen kann.The Effect of the active aftercooling according to the invention is advantageously supported by the yarn bobbins after the conditioning process additionally in or after the Let production rooms (passively) cool down, if the local conditions, d. H. the ambient temperature and the space available such a measure make sense. This process is convenient in a zone called a buffer zone before packaging can.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft in einer Einrichtung ausgeübt, die als Verfahrensstrecke bezeichnet werden kann und die in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellten Zonen aufweist:
- – eine Abladezone (A), wo die vorbereiteten Träger angeliefert werden, z. B. mittels eines Gabelstaplers;
- – eine erste und eine zweite passive Vorkühl- und Pufferzone (jeweils mit B bezeichnet); in der dargestellten Ausführungsform wird diesen Vorkühl- und Pufferzonen Abluft aus der nachgeordneten Kühlkammer (C) zugeführt;
- – eine Kühlkammer (C) mit zugeordneten – vor oder hinter der Zeichenebene angeordnet zu denkenden – Kälteanlagen (K);
- – einen Vakuumbefeuchter (D – im Text auch nur als Befeuchter bezeichnet), der mit einer Einrichtung zur Erzeugung des verminderten Drucks (V) und einem Dampferzeuger (W) sowie einer Nachkühleinrichtung ausgerüstet ist;
- – eine Zone zur (passiven) Abkühlung (E); welche bedarfsweise zusätzlich mit einer weiteren aktiven Nachkühleinrichtung ausgestattet ist (in der Zeichnung nicht dargestellt),
- – einer Wiegestation (F);
- – eine Verpackungsstation (G), z. B., um die Ware mit einer Stretch-Folie zu umwickeln;
- – einen Entnahmeplatz (H);
- An unloading zone (A) where the prepared carriers are delivered, e.g. B. by means of a forklift;
- A first and a second passive pre-cooling and buffer zone (each labeled B); In the illustrated embodiment, these pre-cooling and buffer zones exhaust air from the downstream cooling chamber (C) is supplied;
- - A cooling chamber (C) with associated - arranged before or behind the plane to think - Refrigeration systems (K);
- - A vacuum humidifier (D - referred to in the text as a humidifier), which is equipped with a device for generating the reduced pressure (V) and a steam generator (W) and a Nachkühleinrichtung;
- - a zone for (passive) cooling (E); which, if necessary, is additionally equipped with a further active aftercooling device (not shown in the drawing),
- - a weighing station (F);
- - A packaging station (G), z. B. to wrap the goods with a stretch film;
- - a take-off place (H);
Es sind ferner bevorzugt Mittel vorhanden zur
- – Messung der Innentemperatur und Restfeuchte der zur Behandlung anstehenden Garnspulen,
- – Messung der Luftfeuchte und der Raumtemperatur in der Vorkühl- und Pufferzone,
- – Messung der Luftfeuchte und der Raumtemperatur in der aktiven Kühlzone.
- Measurement of the internal temperature and residual moisture of the yarn packages to be treated,
- Measurement of air humidity and room temperature in the pre-cooling and buffer zone,
- - Measurement of air humidity and room temperature in the active cooling zone.
Es ist ferner bevorzugt ein Prozessrechner vorhanden, dem Informationen zugeführt werden über
- – die Menge der durchzusetzenden Garnspulen,
- – die unmittelbar nach der Produktion vorliegende Innentemperatur der Garnspulen sowie vorzugsweise der vorhandenen Restfeuchte,
- – Raumtemperatur und Luftfeuchte in der passiven Kühl- und Pufferzone,
- – Raumtemperatur und Luftfeuchte in der in der aktiven Kühlzone,
- – einen Wert für die Abkühlungsgeschwindigkeit bei gegebener Raumtemperatur als Parameter,
- – die Temperatur der aktiven Kühlzone und/oder mindestens einen Temperaturgradienten innerhalb der aktiven Kühlzone,
- – die Geschwindigkeit der Rückbefeuchtung bei gegebener Restfeuchte und gegebener Spulentemperatur als Parameter, sowie
- – gegebenenfalls weitere Informationen, und dem Stellgrößen entnommen werden, mittels derer mindestens
- – die Verweildauer der Spulen vor der Einführung in die aktive Kühlzone,
- – die Verweildauer in der aktiven Kühlzone,
- – die Kühlleistung bzw. Temperatur der Kühlkammer,
- – die Verweildauer im Vakuumbefeuchter
- – die Gesamtverweilzeit einer gegebenen Menge an Spulen in der Vorrichtung einschließlich der Vorkühlzone,
- – der Kühlaufwand in der Kühlkammer,
- – die Differenz zwischen dem handelüblichen Feuchtezuschlag rt und der tatsächlichen Garnfeuchte.
- - the quantity of yarn packages to pass through,
- The internal temperature of the yarn packages immediately after production, and preferably the residual moisture present,
- - room temperature and humidity in the passive cooling and buffer zone,
- - room temperature and humidity in the active cooling zone,
- A value for the cooling rate at a given room temperature as parameter,
- The temperature of the active cooling zone and / or at least one temperature gradient within the active cooling zone,
- - The rate of rewetting at a given residual moisture and given coil temperature as a parameter, as well
- - If necessary, further information, and the manipulated variables are removed, by means of which at least
- The residence time of the coils before the introduction into the active cooling zone,
- - the residence time in the active cooling zone,
- The cooling capacity or temperature of the cooling chamber,
- - the residence time in the vacuum humidifier
- The total residence time of a given amount of coils in the device, including the pre-cooling zone,
- The cooling effort in the cooling chamber,
- - the difference between the commercial moisture addition r t and the actual yarn moisture content.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der dazu vorgesehenen Anordnung kann insbesondere der erforderliche Energieaufwand und/oder die Verweilzeit in der aktiven Nachkühlung minimiert werden und die Erhöhung der Feuchtigkeit in den Garnspulen in ein gewünschtes Verhältnis zum Energieaufwand und/oder der Verweilzeit gesetzt werden.With the method according to the invention or the thereto provided arrangement can in particular the required energy consumption and / or minimizes the residence time in the active aftercooling and the increase in moisture in the bobbins in a desired ratio to the energy consumption and / or the residence time are set.
Die vom Spinnsaal kommenden Garnspulen befinden sich im Allgemeinen zu mehreren auf geeigneten Fördermitteln, zum Beispiel
- a) auf Paletten gestapelt,
- b) auf Dornenwagen aufgesteckt oder
- c) in Kartons.
- a) stacked on pallets,
- b) attached to Dornenwagen or
- c) in boxes.
Bei halbkontinuierlichem Betrieb werden sie in einer ersten Pufferzone, die auch eine Vorkühlung durch die Umgebungsluft bewirken kann, zu Partien geeigneter Größe zusammengestellt und der Konditionieranlage mit aktiver Kühlzone zugeführt.at semi-continuous operation, they are placed in a first buffer zone, which also cause a pre-cooling by the ambient air can be put together to lots of suitable size and the conditioning with active cooling zone supplied.
Die aktive Nachkühlzone besteht z. B. aus einer Maschine mit:
- a) einer thermisch möglichst gut innenisolierten Befeuchtungskammer,
- b) mindestens einer Nebel- bzw. Sprühanlage mit Ein- oder Zeit- oder Mehrstoffdüsen,
- c) mindestens einem Geber für die Innentemperatur,
- d) mindestens einem Geber für die Luftfeuchtigkeit,
- e) Ventilatoren für Luftumwälzung und/oder Luftaustausch,
- f) bedarfsweise Mitteln zur Befeuchtung der Betriebsluft der Kühlzone oder Kühlzonen,
- g) fördertechnischen Mitteln wie Rollstrecken, Bändern und/oder Kettenförderern für den Transport der Träger (Paletten, Dornenwagen usw.).
- a) a thermally best possible inside insulated humidification,
- b) at least one mist or spray system with single or multi-substance nozzles,
- c) at least one internal temperature sensor,
- d) at least one humidifier,
- e) fans for air circulation and / or air exchange,
- f) if necessary, means for humidifying the operating air of the cooling zone or cooling zones,
- g) conveying equipment such as rolling lines, belts and / or chain conveyors for the transport of the carriers (pallets, thorns, etc.).
Die der Einwirkung von Wasserdampf nachgeschaltete aktive Nachkühlzone kann als Kühlkammer im weitesten Sinne ausgelegt sein; z. B. eignet sich ein Kühltunnel mit Schiebern an beiden Enden ebenso wie eine Kammer oder Kessel mit einer als Tor ausgelegten Stirnkappe, der die Garnträger aufnehmen kann. Vor und insbesondere nach der Nachkühlzone können als Schleusen dienende Strecken vorgesehen sein. Während im ersten Falle das Kühlgut durch das in der Verfahrensstrecke liegende Tunnel auf einem Fördersystem hindurchgeführt werden wird, wird eine Kammer oder Kessel in der Regel chargenweise befüllt und kann, bezogen auf die gesamte Verfahrensstrecke, z. B. auch seitlich von dieser angeordnet sein. Die gewählte Ausführungsform kann sich auch nach bereits vorhandenen Apparaten richten, die für einen anderen Zweck vorgesehen waren und für die erfindungsgemäße Verwendung eingerichtet werden sollen.The downstream of the action of water aftercooling active cooling zone can be designed as a cooling chamber in the broadest sense; z. B. is a cooling tunnel with sliders at both ends as well as a chamber or boiler with a gate designed as an end cap, which can accommodate the yarn carrier. Before and in particular after the post-cooling zone can be provided as locks serving routes. While in the first case the refrigerated goods will be passed through the lying in the process route tunnel on a conveyor system, a chamber or boiler is usually filled in batches and can, be relied on the entire process route, z. B. also be arranged laterally from this. The chosen embodiment may also be based on existing apparatus which were intended for a different purpose and intended to be set up for use in accordance with the invention.
Die Garnspulen werden zweckmäßig in einer der Kühlzone vorgeschalteten Pufferzone vorzugsweise zu jeweils für die Kapazität der dahinter liegenden aktiven Kühlzone bzw. des Vakuumbefeuchters geeigneten Partien, d. h. auch mehreren Paletten/Dornwagen/Kartons usw. zusammengestellt und gemeinsam mittels Fördereinrichtungen im Taktverfahren (d. h. halbkontinuierlich) diesen Arbeitszonen zugeführt und durch diese durchgesetzt. Eventuell kann das Zusammenstellen auch erst nach dieser Pufferzone stattfinden. Die aktive Kühlzone und der Vakuumbefeuchter können überhaupt eine unterschiedliche Aufnahmekapazität haben, jedoch sollte beachtet werden, dass keine allzu großen Verweil- und Transportzeiten zwischen diesen Bauteilen auftreten, damit der Kühleffekt nicht wieder verloren geht. Nach dem Verlassen des Vakuumbefeuchters werden die Garnspulen gegebenenfalls von den Dornwagen abgenommen, verwogen und der Lagerung zugeführt. Bei der Anordnung auf Paletten oder in Kartons kann eine Trennung von diesen Transportmitteln vorteilhaft entfallen. Gegebenenfalls werden die Fördermittel zum Eingang der Verfahrensstrecke zurückgeführt.The Garnspulen are expedient in one of the cooling zone upstream buffer zone preferably in each case for the capacity of the underlying active cooling zone or the vacuum humidifier appropriate batches, d. H. also several Pallets / Dornwagen / cartons, etc. put together and together by means of conveyors in cycles (i.e., semi-continuous) these work zones supplied and enforced by this. possibly can the compilation also take place after this buffer zone. The active cooling zone and the vacuum humidifier can be used at all should have a different recording capacity, however Be aware that not too long dwell and transport times occur between these components, hence the cooling effect not lost again. After leaving the vacuum humidifier the bobbins are optionally removed from the Dornwagen, weighed and fed to storage. In the arrangement on pallets or in cartons may be a separation of these means of transport advantageously eliminated. If necessary, the funding attributed to the entrance of the process route.
Je nach Auslegung kann die Kühlzone eine oder mehrere Partien aufnehmen. Die notwendige Kühlleistung ergibt sich aus der Verweilzeit, der Garnmenge und der gewünschten Temperatur. Es kann zweckmäßig sein, vor allem bei bereits vorhandenen Befeuchtungsanlagen, die erfindungsgemäße aktive Kühlzone in mehrere parallele Einheiten aufzuteilen. Dies kann auch unter dem Gesichtspunkt der Verfügbarkeit bereits im Handel vorhandener Einrichtungen gegeben sein, die auf die Bedürfnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet werden können.ever According to the design, the cooling zone can have one or more parts take up. The necessary cooling capacity results the residence time, the amount of yarn and the desired temperature. It may be appropriate, especially if already existing humidification, the inventive split active cooling zone into several parallel units. This may also be from the point of view of availability already existing in trade existing facilities, on the needs of the invention Procedure can be established.
Wenn eine niedrige Umgebungstemperatur vorherrscht, d. h. die aktive Kühlung nur eine relativ geringe Leistung erbringen muss, kann es zweckmäßig sein, die für die aktive Kühlzone bestimmte Betriebsluft zur Erzielung einer höheren relativen Luftfeuchte vor oder nach dem Kühlprozess nachzufeuchten, während durch die Kühlung einer Betriebsluft aus hoher Umgebungstemperatur auf die Betriebstemperatur im Allgemeinen eine ausreichende Erhöhung der relativen Luftfeuchte erzielt wird.If a low ambient temperature prevails, d. H. the active one Cooling only has to provide a relatively low performance, it may be appropriate for the active cooling zone certain operating air to achieve a higher relative humidity before or after the cooling process while rewetting, by cooling a Operating air from high ambient temperature to the operating temperature In general, a sufficient increase in the relative Humidity is achieved.
Vorteilhaft wird das Verfahren so betrieben, dass durch die Steuerung der aktiven Kühlzone wahlweise entweder eine Reduzierung der Temperatur während einer vorgewählten (konstanten) Zeit oder eine Reduzierung auf eine konstante Temperatur (variable Zeit) eingestellt werden. Die Kühlleistung sollte auf die erwarteten Parameter abgestimmt werden.Advantageous the method is operated so that by the control of the active Cooling zone optionally either a reduction in temperature for a preselected (constant) time or a reduction to a constant temperature (variable time) is set become. The cooling capacity should be based on the expected parameters be matched.
Die
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und
der Vergleich mit dem Stand der Technik lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Während
des Auskühlungsprozesses nach dem Konditionieren kommt
es zum Ausdunsten von ca. 20–30% des vorher mit Vakuum
und Dampfkondensation eingebrachten Feuchtigkeitsgehalts. Dieser
Wasserverlust ist umso bedauerlicher, als er vorher mit erheblichem
Prozess- und Energieaufwand eingebracht wurde.The advantages of the method according to the invention and the comparison with the prior art can be summarized as follows:
During the cooling process after conditioning, about 20-30% of the moisture content previously introduced with vacuum and steam condensation evaporates. This loss of water is all the more regrettable, as it was previously introduced with considerable process and energy expenditure.
Die aktive Nachkühlung fördert zwar die schnellere Abkühlung der Materialien, verhindert aber durch Zugabe von Wasserdampf die Austrocknung der äußeren Materiallagen auf den Garnspulen. Versuchsmessungen haben ergeben, dass nach ca. 30 Minuten Nachkühlzeit der Ausdunstungsverlust auf ca. 10–15% des ursprünglichen Wertes gesenkt werden konnte; also hat sich durch das Verfahren der Ausdunstungsverlust nahezu halbiert.The Although active aftercooling promotes the faster Cooling of the materials, but prevented by adding of steam the drying of the outer material layers on the bobbins. Experimental measurements have shown that after approx. 30 minutes post-cooling time the evaporation loss to approx. 10-15% of the original value can be lowered could; So, by the process has the evaporation loss almost halved.
Durch geeignete Verbesserungen im Prozessablauf kann die aktive Nachkühlung sowohl innerhalb des Vakuumbehälters (wobei dadurch ein weiterer, neuer Prozessschritt entsteht, der kontrolliert angesteuert werden kann, wie außerhalb in einer nachgeordneten Kammer, entweder mit automatischer Förderung (Rollen-, Bänder-, Kettenförderer) oder in einem separaten, für diese Zwecke konzipierten Raum erfolgen.By Suitable improvements in the process flow can be active aftercooling both within the vacuum vessel (thereby creating a Another, new process step is created, which are controlled controlled can, as outside in a subordinate chamber, either with automatic conveying (roller, belt, Chain conveyor) or in a separate, for this Purpose designed space.
Zusätzlich zur kontrollierter ablaufenden Verdunstung findet auch eine mit zeitlich messbaren Größen ablaufende Kühlung der Materialien statt. Anstelle der in der Praxis sehr unterschiedlich gehandhabten Wartezeiten mit entsprechend schwankenden höheren oder niedrigeren Feuchtigkeitsverlusten, ist bei aktiver Nachkühlung innerhalb der Maschine ein definierter Kühlungsprozess durchführbar, der zu wiederholbaren und damit kontrollierbaren Ergebnissen führt.additionally for the controlled expiring evaporation also finds one temporally measurable sizes running cooling the materials instead. Instead of very different in practice managed waiting times with correspondingly higher fluctuations or lower moisture loss, is with active aftercooling within the machine a defined cooling process feasible to be reproducible and thus controllable Results.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 3118971 A [0016] - DE 3118971 A [0016]
- - EP 02002443 A1 [0017] - EP 02002443 A1 [0017]
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- 2007-09-09 DE DE200710042627 patent/DE102007042627A1/en not_active Withdrawn
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