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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung eines
textilen Substrates mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1 sowie eine Anlage zur Durchführung
eines derartigen Verfahrens.
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Um
textile Substrate und insbesondere cellulosenhaltige textile Substrate
für die
Veredelung, so insbesondere für
das Färben,
Drucken und/oder das Ausrüsten,
vorzubereiten, ist es bekannt, diese textilen Substrate, abhängig von
der jeweiligen Aufmachungsform, nach unterschiedlichen Techniken
vorzubehandeln. Im einfachsten Fall besteht eine derartige Vorbehandlung
aus einem Wasch- und Spülprozess,
um so Faserbegleitstoffe zu entfernen, die ansonsten die zuvor genannte
weitere Veredelung stören
oder sogar verhindern würde.
Ein derartiger Wasch- bzw. Spülprozess
wird in der Regel bei solchen Flächengebilden
und Garnen angewendet, die aus Synthesefasern bestehen, da hierbei üblicherweise
die Faserbegleitstoffe wasserlöslich
sind und durch eine Waschbehandlung mit einer wäßrigen Flotte relativ einfach
entfernt werden können.
Weisen hingegen die vorzubehandelnden textilen Substrate solche
Faserbegleitstoffe auf, deren Wasserlöslichkeit ohne zusätzliche
chemische Behandlung eingeschränkt
oder nicht vorhanden ist, so sind zusätzliche Vorbehandlungsprozesse
erforderlich, die auch im üblichen
textilen Sprachgebrauch als Abkoch-, Beuch-, Entschlichtungs- und/oder Bleichverfahren bezeichnet
werden und die in der Regel dann angewendet werden müssen, wenn
das zugrundeliegende textile Substrat aus Naturfasern oder aus einem Mischgespinst
aus Synthesefasern mit Naturfasern, so insbesondere mit Cellulosefasern,
Wollfasern, Leinenfasern, Hanffasern oder Sisalfasern, besteht. Hierbei
werden dann bei der Vorbehandlung eines derartigen textilen Substrates
die als Faserbegleitstoffe vorkommenden Fette und Wachse verseift, Proteine
und Pektine gespalten, Mineralstoffe, insbesondere Calcium, Magnesium,
Eisen und Kupfer komplexiert, um sie entsprechend einfacher entfernen
zu können,
Samenschalen oder sonstige Gilbene zerstört und/oder in wasserlösliche Substanzen umgewandelt,
und/oder natürliche
Schlichten abgebaut, so daß nach
Ablauf einer entsprechender Vorhandlung dann ein textiles Substrat
vorliegt, das für die
darauf folgenden Veredelungsschritte keine störenden Konzentrationen mehr
an Faserbegleitstoffen besitzt und somit einen ausreichenden Weißgrad und/oder
eine hinreichende Saugfähigkeit
aufweist.
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Abhängig von
der jeweiligen Aufmachung des textilen Substrates, d. h. ob beispielsweise
das vorzubehandelnde textile Substrat als Faserhaufwerk, gesponnene
Faser, Garnwickel oder als gewirktes oder gewebtes Flächengebilde
vorliegt, und den erwünschten
Vorbehandlungseffekt kann eine kontinuierliche oder diskontinuierliche
Vorbehandlung durchgeführt
wird. So sind beispielsweise zahlreiche Klotz-Verweil-Verfahren
oder Klotz-Dämpfverfahren
bekannt, bei denen insbesondere bahnförmige textile Substrate und
vorzugsweise cellulosehaltige Substrate mit einer entsprechenden
Vorbehandlungsflotte, die beispielsweise Alkalien, Netzmittel, Tenside
und/oder entsprechende Bleichmittel, insbesondere Wasserstoffperoxid,
Natriumchlorit oder organische Persäuren, enthalten, getränkt werden,
um nach Ablauf einer vorgegebenen Verweilzeit, die in der Regel
einige Stunden beträgt,
einen Wasch- und Spülprozess
durchzuführen,
um so die aufgeschlossenen Faserbegleitstoffe zu entfernen. Bei
der diskontinuierlichen Vorbehandlung werden entsprechende Chargen
von textilen Substraten in Apparaten, bei denen es sich üblicherweise
um herkömmlich ausgebildete
Färbeapparate
handelt, angeordnet und dort mit einer Vorbehandlungsflotte, wie
sie vorstehend beispielhaft genannt ist, an- bzw. durchströmt. Hierbei
gelangen Behandlungszeiten zwischen etwa zwei Stunden und etwa vier
Stunden sowie Behandlungstemperaturen, die üblicherweise unterhalb des
Siedepunktes des Wassers liegen, zur Anwendung, um die eingangs
genannten natürlichen oder
die für
die für
die Verarbeitung applizierten Faserbegleitstoffe aufzuschließen und
dann durch einen Wasch- und Spülprozeß zu entfernen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Behandlung eines textilen Substrates, insbesondere zum Bleichen
eines cellulosehaltigen textilen Substrates, zur Verfügung zu
stellen, durch das unerwünschte,
im textilen Substrat vorhandene Faserbegleitstoffe besonders schnell
und wirksam entfernt werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Vorhandlung eines textilen Substrates, insbesondere zum Bleichen
eines cellulosehaltigen textilen Substrates, sieht vor, daß hierbei
das zu behandelnde textile Substrat mit einem Oxidationsmittel in
Kontakt gebracht wird, wie dies auch bei den eingangs kurz erläuterten
bekannten Bleichprozessen der Fall ist. Abweichend von diesem Stand
der Technik wird jedoch das erfindungsgemäße Vorhandlungsverfahren unabhängig von
der jeweiligen Aufmachung des zu behandelnden textilen Substrates
stets in einer allseitig geschlossenen Anlage durchgeführt, wobei
erfindungsgemäß als Oxidationsmittel
Ozon eingesetzt wird, dessen Zerfall über den pH-Wert, die Behandlungstemperatur
und/oder die Behandlungszeit gesteuert wird. Hierbei bewirkt bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Zerfall des Oxidationsmittels Ozon, daß die eingangs beispielhaft
aufgeführten
Faserbegleitstoffe sehr schnell und wirksam verseift, aufgespalten,
komplexiert oder in ihrer chemischen Zusammensetzung so verändert werden,
daß sie nach
Durchführung
des erfindungsgemäßen Vorhandlungsverfahrens
gründlich
und einfach ausgespült
und somit von dem derartig vorhandelten textilen Substrat einfach
mit einer wäßrigen Flotte
ausgespült
werden können.
Dies wiederum führt
dazu, daß die
erfindungsgemäß vorhandelten
textilen Substrate eine hohe Netz- und Saugfähigkeit, einen guten Weißgrad, einen
hohen Entschlichtungsgrad und eine extrem niedrige Restkonzentration
an Faserbegleitstoffen aufweisen, so daß sie einwandfrei und ohne
Störungen
weiter veredelt, so beispielsweise gefärbt, gedruckt, ausgerüstet, beschichtet
und/oder hochveredelt werden können,
ohne daß dabei
eine unerwünschte
Faserschädigung
oder eine sonstige negative Beeinträchtigung der Eigenschaften
der so vorhandelten textilen Substrate auftritt. Abhängig von den
jeweiligen Bedingungen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
während
der Vorhandlung des textilen Substrates angewendet werden, lassen
sich die mechanisch-technologischen Eigenschaften des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorbehandelten textilen Substrates positiv verändern, so beispielsweise die
Flottenaufnahme bei Folgeprozessen, das Schrumpfverhalten, der Glanz,
der Griff und/oder die Saufähigkeit,
so daß durch
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
neuartige oder modifizierte Eigenschaften des so behandelten textilen
Substrates ermöglicht
werden.
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Insbesondere
wird das erfindungsgemäße Vorbehandlungsverfahren
auch zum Bleichen von cellulosehaltigen textilen Substraten angewendet, wobei
hierbei überraschend
festgestellt werden konnte, daß innerhalb
von relativ kurzen Zeiten bei diesen Substraten Bleicheffekte erzielbar
sind, die sich durch einen besonders hohen Weißgrad, einer extrem niedrigen
Schalenkonzentration und der Entfernung von unerwünschten
sonstigen farbigen Verunreinigungen und/oder von Metallen sowie
Metallionen bei einer guten Saugfähigkeit der so gebleichten textilen
Substrate ausdrückt.
Ein nennenswerter Festigkeitsverlust, d. h. ein Festigkeitsverlust,
der über
5 bis 8% der Festigkeit, bezogen auf die Ausgangsfestigkeit, liegt,
konnte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bei diesen cellulosehaltigen textilen Substraten nicht festgestellt
werden, so daß das
erfindungsgemäße Verfahren
als ein besonders schonendes Bleichverfahren zu bezeichnen ist.
Diese Aussagen gelten auch analog, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wollhaltige textile Substrate vorbehandelt werden.
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Der
in der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriff cellulosehaltige
oder wollhaltige textile Substrate deckt alle tex tilen Substrate
ab, die aus Cellulosefasern bzw. Wollfasern bestehen oder diese in
Mischung mit Synthesefasern, unabhängig von jeweiligen Mischungsverhältnis, aufweisen.
Cellulosefasern umfassen insbesondere Baumwollfasern, Celluloseacetatfasern,
Viskosefasern, Hanffasern, Sisalfasern und/oder Leinenfasern.
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Desweiteren
bedeutet der im vorliegenden Text wiederholt verwendete Begriff ”und/oder”, daß die einzelnen
Elemente bei der entsprechenden Aufzählung sowohl additiv als auch
alternativ zu verstehen sind, wobei bei der additiven Benennung
dann mindestens zwei Elemente der Aufzählung miteinander kombiniert
sind.
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Wie
bereits vorstehend ausgeführt
wurde, umfaßt
der Begriff textiles Substrat alle Textilien, unabhängig von
ihrer jeweiligen Aufmachungsform. So deckt dieser Begriff textiles
Substrat Faserhaufwerke, Garne jeglicher Konstruktion und textile
Flächengebilde
sowie vorzugsweise gewirkte und gewebte textile Flächengebilde
ab, wobei diese textilen Substrate dann alle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorbehandelt werden.
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Grundsätzlich bestehen
mehrere Möglichkeiten,
wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
das Ozon zur Vorbehandlung des textilen Substrates mit dem textilen
Substrat in Kontakt gebracht wird.
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So
sieht eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
vor, daß hierbei
die Vorbehandlung in einer Ozon-Gas-Atmosphäre durchgeführt wird, wobei wahlweise mit
reinem Ozon oder einem ozonhaltigen Gasgemisch gearbeitet werden
kann. Setzt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren reines gasförmiges Ozon
ein und läßt dieses
Ozon auf ein trockenes textiles Substrat einwirken, so laufen die
entsprechenden, vorstehend beschriebenen Veränderungen der zu entfernenden Faserbegleitstoffe
entsprechend schnell ab, was darauf zurückgeführt wird, daß Ozon eines
der stärksten Oxidationsmitteln
ist. Insbesondere dann, wenn das hiernach vorzubehandelnde textile
Substrat Spuren von Metallen oder Metallionen aufweist, besteht
dabei die Gefahr, daß örtlich eine
katalytische Schädigung
des textilen Substrates stattfindet, die darauf zurückzuführen ist,
daß immer
dann eine verstärkte und
spontane Oxidation dort stattfindet, wo die zuvor angesprochenen
Metalle bzw. Metallionen vorhanden sind.
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Will
man eine derartige Schädigung
vermeiden oder zumindest reduzieren, bietet es sich an, anstelle
des Ozongases ein ozonhaltiges Gasgemisch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
anzuwenden, wobei vorzugsweise hierfür dann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ein solches Gemisch ausgewählt
wird, das aus Ozon und Luft besteht. Selbstverständlich kann jedoch auch hier
anstelle von Luft ein anderes Gas oder Gasgemisch ausgewählt werden,
um die zuvor beschriebene, örtlich
begrenzte spontane Oxidation des Ozons zu verhindern, wobei insbesondere Gasgemische
die aus Ozon und einem Inertgas bestehen, so vorzugsweise Stickstoff,
Kohlendioxid und/oder Edelgase, besonders bevorzugt sind.
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Eine
andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß hierbei
die Ozonkonzentration im Gasgemisch entsprechend eingestellt wird,
um so den Grad des Abbaus der Faserbegleitstoffe einerseits und
den erwünschten
Weißgrad des
vorzubehandelnden textilen Substrates andererseits zu beeinflussen.
Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein ozonhaltiges Gas angewendet, das neben dem Ozon noch desweiteren
mindestens ein zweites Gas, vorzugsweise eines der vorstehend genannten
Gase oder Gasgemische, enthält,
so bietet es sich an, die Ozonkonzentration in diesem ozonhaltigen
Gas zwischen 0,01 Vol.% und 30 Vol.%, vorzugsweise zwischen 1 Vol.%
und 7 Vol.%, zu variieren.
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Alternativ
zu dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die
Vorbehandlung des textilen Substrates mit einer Ozon-Gasphase, die, wie
bereits vorstehend beschrieben, entweder reines Ozon oder eine Mischung
von Ozon mit mindestens einem zweiten Gas enthält, sieht eine andere, ebenfalls
geeignete Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
vor, daß hierbei
die Vorbehandlung mit einer wäßrigen,
ozonhaltigen Flotte durchgeführt
wird. Mit anderen Worten erfolgt somit bei dieser Alternative die
Vorbehandlung des textilen Substrates in einer wäßrigen Flotte, die mit Ozon
angereichert ist und in der insbesondere das Ozon gelöst wird.
Vorzugsweise wird eine solche ozonhaltige Flotte verwendet, deren
Ozonkonzentration zwischen 0,01 g/l und 1 g/l variiert, wobei sich
diese bevorzugte Konzentration danach richtet, welches textile Substrat
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt
werden soll und welche Behandlungseffekte, wie diese vorstehend
beim erfindungsgemäßen Verfahren
beschrieben sind, erreicht werden müssen.
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Zusätzlich zu
diesen beiden, zuvor beschriebenen Alternativen, d. h. der erfindungsgemäßen Vorbehandlung
in einer Ozon-Gas-Atmosphäre
oder der erfindungsgemäßen Vorbehandlung
des textilen Substrates mit einer ozonhaltigen Flotte, besteht noch
eine dritte, grundsätzliche
Möglichkeit,
die darin zu sehen ist, daß hierbei
das jeweilige textile Substrat in einem gemeinsamen Behandlungsschritt
oder in getrennt nacheinander ablaufenden Behandlungsschritten sowohl
mit Ozon in der Gasatmosphäre
als auch mit einer ozonhaltigen Flotte in Kontakt gebracht wird.
Durch Variation der Ozonkonzentration in der Gasatmosphäre und durch
Variation der Ozonkonzentration in der ozonhaltigen Flotte, der
Temperatur, der Behandlungszeit und des pH-Wertes läßt sich
somit das erfindungsgemäße Verfahren
ideal auf die jeweils erwünschten
Vorbehandlungseffekte und das jeweils vorzubehandelnde textile Substrat
anpassen, wodurch die Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens
vervielfältigt
werden.
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Eine
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, daß hierbei
das textile Substrat zunächst
mit einer Flotte genetzt wird und hiernach das genetzte textile
Substrat mit dem ozonhaltigen Gas und/oder der ozonhaltigen Flotte
in Kontakt gebracht wird. Hierdurch wird erreicht, daß ein bereits genetztes
textiles Substrat dann der eigentlichen Ozonbehandlung mit dem ozonhaltigen
Gas bzw. der ozonhaltigen Flotte unterworfen wird, was zu einer entsprechenden
Beschleunigung des erfindungsgemäßen Verfahrens
selbst dann führt,
wenn das jeweils zu behandelnde textile Substrat eine hohe Konzentration
an unerwünschten
und somit zu entfernenden Faserbegleitstoffe aufweist. Außerdem erlaubt diese
Verfahrensführung,
daß hierbei
eine besonders schonende Vorbehandlung des jeweiligen textilen Substrates
stattfindet, so daß diese
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
immer dann angewendet wird, wenn das jeweils zu behandelnde textile
Substrat eine relativ hohe, ungleichmäßig verteilte Konzentration
an Metallen bzw. Metallionen aufweist, was vielfach auch bei Baumwollfasern
unterschiedlicher Provinencen der Fall ist.
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Eine
besonders geeignete, auf viele Anwendungsfälle anzuwendende Weiterbildung
der zuvor beschriebenen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
schlägt
vor, daß hierbei
das textile Substrat mit einer solchen wäßrigen Flotte genetzt wird,
die neben Wasser eine Säure
oder eine Lauge, mindestens ein Tensid, vorzugsweise ein säurestabiles
bzw. alkalistabiles anionisches und/oder nicht-ionogenes Tensid,
einen Komplexbildner und/oder einen optischen Aufheller enthält. Als
Komplexbildner kommen alle solche Substanzen in Frage, die in der Lage
sind, die in vielen textilen Substraten vorhandenen Metalle bzw.
Metallionen zu komplexieren, so daß diese Metalle bzw. Metallionen
darin gehindert werden, die zuvor beschriebene, örtlich begrenzte spontane Oxidation
des Ozons zu verhindern. Damit trägt die Anwesenheit eines derartigen
Komplexbildners in der wäßrigen Flotte
wesentlich dazu bei, daß eine
unerwünschte, örtlich lokalisierte
Schädigung des
zu behandelnden textilen Substrates bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
auftritt.
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Optische
Aufheller werden immer dann bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
angewendet, wenn ein besonders hoher Weißgrad erwünscht ist, während die
Auswahl einer Säure
oder Lauge davon abhängt,
welche zu entfernenden Faserbegleitstoffe durch das erfindungsgemäße Verfahren
entfernt werden sollen oder ob diese besser in einer sauren Flotte
oder in einer alkalischen Flotte in Lösung gebracht werden können.
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Bei
einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorbehandlungsverfahrens
wird das genetzte textile Substrat nach Ablauf einer vorgegebenen
Behandlungszeit, die insbesondere zwischen einer Minute und vierzig
Minuten und vorzugsweise zwischen zehn Minuten und 25 Minuten liegt,
neutralisiert, um so zu Beginn der Ozonbehandlung ein solches Substrat
vorliegen zu haben, das einen definierten Ausgangs-pH-Wert besitzt.
Hat man hingegen das textile Substrat mit einer solchen Flotte genetzt,
deren pH-Wert nur schwach alkalisch oder schwach saurer ist, so
kann auch der zuvor beschriebene Neutralisationsschritt entfallen,
so daß sich
hiernach vorzugsweise eine teilweise Entwässerung des genetzten textilen
Substrates anschließt.
Anschließend
wird dann das neutralisierte und/oder zumindest teilweise entwässerte textile
Substrat mit dem ozonhaltigen Gas und/oder der ozonhaltigen Flotte
in Kontakt gebracht.
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Zuvor
sind Ausführungsvarianten
des erfindungsgemäßen Verfahrens
beschrieben, bei denen das textile Substrat vor der eigentlichen
Ozonbehandlung mit einer wäßrigen Flotte
genetzt wird, wobei die Temperatur einer derartigen Behandlung insbesondere
zwischen 20°C
und 80°C,
vorzugsweise zwischen 20°C
und 60°C,
variiert.
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Um
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine
gezielte Kontrolle des Zerfalls des Ozons zu erreichen und damit
insbesondere gleichmäßige Behandlungseffekte
sicherzustellen, ist es sehr vorteilhaft, wenn das genetzte textile
Substrat auf einen pH- Wert
zwischen 6 und 8, vorzugsweise auf einen pH-Wert zwischen 6,5 und
7,5, neutralisiert wird.
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Besonders
gleichmäßige Vorbehandlungseffekte
lassen sich bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
dadurch erzielen, daß der
pH-Wert des textilen Substrates während der Vorbehandlung mit
dem ozonhaltigen Gas und/oder während
der Vorbehandlung mit der ozonhaltigen Flotte schrittweise oder
kontinuierlich erhöht
wird. Hierdurch wird insbesondere auch erreicht, daß durch
den, von der pH-Wert-Erhöhung
ausgelösten Zerfall
des Ozons stets eine gewisse, gleichmäßige Konzentration an Oxidationsmittel
angeboten wird, wobei es sich als besonders vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt
einer schnellen und gleichmäßigen Entfernung
von Faserbegleitstoffen, einer optimierten Bleiche und/oder einer
Verbesserung des Netzvermögens
erwiesen hat, wenn während
der Vorbehandlung des textilen Substrates mit dem ozonhaltigen Gas
und/oder der ozonhaltigen Flotte der pH-Wert von 6,2 auf 10,4 erhöht wird.
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Wie
bereits vorstehend dargelegt, kann diese pH-Wert-Erhöhung kontinuierlich
oder stufenweise erfolgen. Bei einer stufenweisen Verfahrensführung ist
es dann besonders vorteilhaft, wenn zu Beginn der Vorbehandlung
mit dem ozonhaltigen Gas und/oder der ozonhaltigen Flotte der pH-Wert
des textilen Substrates auf einen Wert zwischen 6,2 und 8,6 eingestellt
wird, so daß bei
diesem pH-Wert das textile Substrat mit dem ozonhaltigen Gas und/oder der
ozonhaltigen Flotte insbesondere während einer Minute bis zu 90
Minuten in Kontakt gebracht wird.
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Um
besonders sicher den zuvor genannten pH-Wert einzustellen, bietet
es sich an, diese Einstellung des pH-Wertes mit einem geeigneten
Puffersystem, insbesondere einem anorganischen Puffersystem, vorzunehmen.
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Eine
andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß hierbei
der pH-Wert zwischen 6,2 und 8,6 durch eine Behandlung des textilen
Substrates mit einer wäßrigen Ozon-Stabilisatorflotte,
insbesondere einer wäßrigen Natriumhydrogencarbonat-Flotte,
eingestellt wird, so daß sich
hieran dann die eigentliche Vorbehandlung mit dem ozonhaltigen Gas
und/oder der ozonhaltigen Flotte anschließt. Hierbei bewirkt der in
der Ozon-Stabilisatorflotte vorhandene Stabilisator und insbesondere
das Natriumhydrogencarbonat, daß die
Geschwindigkeit des Zerfalls des Ozons abhängig von dem jeweils ausgewählten Stabilisator
und dessen Konzentration verlangsamt und vergleichmäßigt wird,
wodurch insbesondere bei empfindlichen Artikeln die Gefahr einer
Faserschädigung
erheblich reduziert und insbesondere auch ausgeschlossen wird. Selbstverständlich kann
man die zuvor beschriebene pH-Wert-Einstellung auch einstufig mit der
Ozonbehandlung durchführen.
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Ebenso
wie vorstehend für
den pH-Wert beschrieben ist, läßt sich
auch die Geschwindigkeit des Ozonzerfalls und damit auch die Konzentration
an Oxidationsmitteln dadurch steuern, daß während der Vorbehandlung des
textilen Substrates mit dem ozonhaltigen Gas und/oder der ozonhaltigen
Flotte die Behandlungstemperatur schrittweise oder kontinuierlich
verändert
und insbesondere erhöht
wird.
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Grundsätzlich wird
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Behandlungstemperatur derart ausgewählt wird, daß sie zwischen
15°C und
140°C variiert.
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Eine
besonders schonende Vorbehandlung läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
dadurch erreichen, daß das
textile Substrat während der
Vorbehandlung mit dem ozonhaltigen Gas und/oder der ozonhaltigen
Flotte in einem ersten Behandlungsschritt auf eine Behandlungstemperatur zwischen
15°C und
30°C erwärmt wird.
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Während dieses
ersten Behandlungsschrittes wird dann abhängig von den erwünschten
Behandlungseffekten insbesondere eine Behandlungszeit ausgewählt, die
zwischen 1 Minute und 90 Minuten variiert.
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Liegt
ein solches textiles Substrat vor, dessen Konzentration an unerwünschten
Faserbegleitstoffen besonders hoch ist und das eine besonders intensive
Vorbehandlung benötigt,
um beispielsweise Schalen, Gilbene oder Fette und Wachse restlos
zu entfernen, so sieht eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vor, daß hierbei während der
Vorbehandlung mit dem ozonhaltigen Gas und/oder der ozonhaltigen
Flotte und nach Ablauf des zuvor beschriebenen ersten Behandlungsschrittes
ein zweiter Behandlungsschritt durchgeführt wird, dessen Länge insbesondere
zwischen einer Minute und 90 Minuten und vorzugsweise zwischen 10 Minuten
und 30 Minuten variiert und die bei einer Behandlungstemperatur
durchgeführt
wird, die zwischen 31°C
und 80°C
liegt.
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Um
noch eine weitere Verbesserung der Entfernbarkeit der unerwünschten
Faserbegleitstoffe aus dem textilen Substrat bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zu erreichen, sieht eine andere Variante des Verfahrens vor, daß hierbei
nicht nur die zuvor beschriebenen ersten und zweiten Behandlungsschritte
durchgeführt
werden sondern daß zusätzlich noch
ein dritter Behandlungsschritt angewendet wird, der vorzugsweise
bei einer Behandlungstemperatur zwischen 81°C und 140°C ausgeführt wird.
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Wird
zudem noch bei dieser weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
im dritten Behandlungsschritt der pH-Wert des textilen Substrates auf
einen Wert zwischen 10,4 und 13 eingestellt, so wird die Entfernbarkeit
der unerwünschten
Faserbegleitstoffe noch weiter verbessert, wobei zusätzlich dieser dritte
Behandlungsschritt, der vorzugsweise zwischen 2 Minuten und 15 Minuten
durchgeführt wird,
sicherstellt, daß nach
Ablauf des dritten Behandlungsschrittes nur noch eine recht geringe Ozonrestkonzentration
in der Anlage und/oder dem textilen Substrat vorhanden ist.
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Diese
noch vorhandene Restkonzentration an Ozon kann insbesondere dadurch
weiter gesenkt werden, daß am
Ende des dritten Behandlungsschrittes die Temperatur innerhalb des
zuvor offenbarten Bereiches auf einen recht hohen Wert, so vorzugsweise
auf einen Temperaturwert zwischen 120°C und 140°C, der pH-Wert des textilen Substrates insbesondere
auf einen Wert zwischen 11 und 13 und die Behandlungszeit insbesondere
zwischen 12 Minuten und 15 Minuten eingestellt wird.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zur Entfernung des Restozons insbesondere während des dritten Behandlungsschrittes
die in der Anlage befindliche Gasphase kontinuierlich ausgetauscht,
wobei die aus der Anlage abgezogene Gasphase einem Ozonvernichter
zugeführt
wird. Erst nachdem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren am Ende der Vorbehandlung
sichergestellt ist, daß innerhalb
der Anlage und/oder des textilen Substrates kein Restozon mehr nachweisbar
ist, wird das so vorbehandelte textile Substrat dann der allseitig
geschlossenen Anlage entnommen.
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Grundsätzlich kann
das erfindungsgemäße Verfahren
unabhängig
von der Aufmachung des jeweiligen textilen Substrates zur Vorbehandlung
eingesetzt werden, sofern die Vorbehandlung in einer allseitig geschlossenen
Anlage durchgeführt
wird. Diese Voraussetzung trifft insbesondere auf die Vorbehandlung
von textilen Fasern, Garnen und Flächengebilden zu, wobei bei
Flächengebilden
sowohl eine Vorbehandlung im breiten Zustand, so beispielsweise
als Baumwickelkörper
oder auf einem Jigger oder als endloser Warenbahnstrang durchgeführt ist. Besonders
wirtschaftlich läßt sich
jedoch das erfindungsgemäße Verfahren
dann anwenden, wenn das textile Substrat als kontinuierlich transportierter,
endloser Warenbahnstrang der Vorbehandlung unterworfen wird. Der
besondere Vorteil einer derartigen Warenbahnstrang-Vorbehandlung
liegt darin, daß einerseits
diese Art der Behandlung innerhalb relativ kurzer Behandlungszeiten
zu hervorragenden Effekten führt
und andererseits bedingt durch die hohe Verlegegeschwindigkeit des
Warenbahnstranges besonders gleichmäßige Effekte in bezug auf den
Abbau und die Entfernung der Faserbegleitstoffe erzielt werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft desweiteren eine Anlage zur Durchführung des
zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, mit der es
möglich
ist, das erfindungsgemäße Verfahren
besonders wirtschaftlich durchzuführen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Anlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Anlage
zur Durchführung
des zuvor beschriebenen Verfahrens weist einen verschließbaren Kessel
zur Aufnahme des vorzubehandelnden endlosen textilen Warenbahnstranges
auf, der bodenseitig mit einem Speicher zur Aufnahme der Vorbehandlungsflotte
und mit einer im oberen Bereich des Kessels angeordneten Umlenkeinrichtung
für den
endlosen Warenbahnstrang versehen ist. Die Umlenkeinrichtung für den endlosen Warenbahnstrang
wird bei der erfindungsgemäßen Anlage
durch eine angetriebene Haspel und/oder eine Düse ausgebildet, wobei der Kessel
desweiteren mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Ozon verbunden
ist.
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Die
zuvor beschriebene erfindungsgemäße Anlage
weist den Vorteil auf, daß sie
eine besonders schonende Vorbehandlung des endlosen textilen Warenbahnstranges
mit Ozon im Sinne der vorstehenden Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren
erlaubt. Insbesondere ermöglicht
die erfindungsgemäße Anlage,
daß hierin
sowohl der vorzubehandelnde endlose textile Warenbahnstrang (= textiles
Substrat) mit gasförmigem
Ozon oder dem ozonhaltigen Gas als auch mit der ozonhaltigen Vorbehandlungsflotte
oder mit beiden gemeinsam behandelt werden kann, wobei der Transport
des endlosen textilen Warenbahnstranges durch die Haspel und/oder
die Düse
erfolgt. Für
den Fall, daß bei der erfindungsgemäßen Anlage
ein nachfolgend noch beschriebener Gaszirkulationskreislauf vorgesehen ist,
besteht bei dieser Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage
die Möglichkeit,
daß hierbei
dieser Gaszirkulationskreislauf mit der Düse verbunden ist, so daß hierdurch
zusätzlich
noch der Transport des endlosen Warenbahnstranges bewirkt wird.
Desweiteren ist festzuhalten, daß die erfindungsgemäße Anlage
alle die Vorteile analog oder identisch aufweist, wie diese zuvor
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
herausgestellt sind, so daß zur
Vermeidung von Wiederholungen hierauf verwiesen wird.
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Eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anlage
sieht vor, daß hierbei
der Kessel einen Flottenzirkulationskreislauf aufweist, der mit
einem Flusenfilter, einem Wärmetauscher
und/oder einer Einrichtung zur Messung des pH-Wertes versehen ist,
und daß dem
Kessel desweiteren eine Einrichtung zur Messung des Redoxpotentials
und/oder ein Restozonvernichter zugeordnet ist bzw. sind. Hierbei
dient die Einrichtung zur Messung des pH-Wertes zur Steuerung des
Ozonzerfalls, der für die
oxidative Zerstörung
bzw. Modifizierung der Faserbegleitstoffe besonders vorteilhaft
ist, wie dies bei der entsprechenden Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorstehend erläutert
wurde. Im gleichen Sinne kann auch die Einrichtung zur Messung des
Redoxpotentials herangezogen werden, während der Restozonvernichter,
der vorzugsweise getrennt von dem Kessel angeordnet ist, sicherstellt,
daß am
Ende der Vorbe handlung in dem Kessel oder in dem vorbehandelten
Warenbahnstrang kein Ozon mehr verbleibt.
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Um
eine besonders gleichmäßige und
gute Verteilung des ozonhaltigen Gases, bei dem es sich einerseits
um reines Ozon oder andererseits um das zuvor beschriebene Gemisch
von Ozon mit mindestens einem weiteren Gas handelt, zu erreichen, schlägt eine
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage
vor, daß hierbei
innerhalb des Kessels eine Einspeisung für das ozonhaltige Gas vorgesehen
ist, wobei diese Einspeisung mit der Einrichtung zur Erzeugung von
Ozon verbunden ist. Diese Einspeisung kann insbesondere durch ein
entsprechendes Verteilungselement, das insbesondere im Gasraum des Kessels
positioniert ist, ausgebildet sein oder diese Einspeisung ist Bestandteil
der Düse,
die den Transport des Warenbahnstranges zusätzlich zur angetriebenen Haspel
oder anstelle dieser Haspel bewirkt.
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Soll
mit der erfindungsgemäßen Anlage
eine Vorbehandlung mit der ozonhaltigen Flotte durchgeführt werden,
so ist die Einspeisung für
das Ozon dem Flottenzirkulationskreislauf und/oder der Düse und/oder
dem bodenseitig am Kessel vorgesehenen Speicher zur Aufnahme der
Vorbehandlungsflotte zugeordnet.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage
ist die Einspeisung für
das ozonhaltige Gas innerhalb eines Gaszirkulationskreislaufes angeordnet,
der ein Gebläse,
die Einrichtung zur Erzeugung des Ozons und den Restozonvernichter
umfaßt.
Hierbei bewirkt das Gebläse
eine ständige
Zirkulation des ozonhaltigen Gases, wobei, wie bereits zuvor angesprochen,
dieser Gaszirkulationskreislauf dann vorteilhafterweise zusätzlich noch
mit der Düse
verbunden ist, um so mittels der Düse nicht nur den Warenbahnstrang
zu transportieren, sondern auch gleichzeitig eine gleichmäßige Beaufschlagung
des transportierten Warenbahnstranges mit dem ozonhaltigen Gas sicherzustellen.
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Insbesondere
ist bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung der Gaszirkulationskreislauf
mit einem Wärmetauscher,
einem Flusenfilter und/oder mit der Einrichtung zur Erfassung des
Redoxpotentials versehen, so daß mittels
dieses Gaszirkulationskreislaufes die zuvor beim erfindungsgemäßen Verfahren
beschriebene Temperaturänderung
und/oder die pH-Wert-Änderung
herbeigeführt
werden kann, wodurch in einer derartigen Anlage das erfindungsgemäße Verfahren
besonders reproduzierbar ausgeführt
werden kann.
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Vorstehend
wurde bereits beim erfindungsgemäßen Verfahren
ausgeführt,
daß das
erfindungsgemäße Verfahren
unabhängig
von der Aufmachung des jeweiligen textilen Substrates ist, sofern
die Vorbehandlung in einer allseitig geschlossenen Anlage durchgeführt wird.
Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Anlage alle die Modifikationen
insbesondere bezüglich
der Erzeugung, Zuführung,
Messung und/oder Steuerung des gasförmigen Ozons, des ozonhaltiges
Gases und/oder der ozonhaltigen Flotte sowie eine Restozonvernichtung
aufweisen, wie diese vorstehend für eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anlage,
die auf eine Warenbahnstrang-Vorbehandlung ausgerichtet ist, beschrieben
ist. Von dieser bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anlage
unterscheiden sich dann die weiteren Anlagen insbesondere dadurch,
daß hier,
abhängig
von der Aufmachung des jeweils vorzubehandelnden textilen Substrates,
spezielle Halterungselemente für
das textile Substrat vorgesehen sind, so zum Beispiel für die Behandlung
von Fasern entsprechend perforierte Körbe, die zur Aufnahme der Fasern
während
der Behandlung dienen, für
die Behandlung von Garnen entsprechend Garnträger mit daran anzuordnenden Schwertern,
die ihrerseits eine Säule
von Garnspulen haltern oder für
die Behandlung von Flächengebilden in
breitem Zustand die bereits vorstehend erwähnten Baumwickelkörper oder
Jigger. Allgemein läßt sich hierzu
ausführen,
daß jede,
auf eine entsprechende Aufmachung des textilen Substrates angepaßte Färbeanlage
auch die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erlaubt, sofern es sich hierbei um eine allseitig geschlossene Anlage
handelt und mindestens die zuvor aufgeführten Komponenten (Erzeugung,
Zuführung,
Messung und/oder Steuerung des gasförmigen Ozons, des ozonhaltiges
Gases und/oder der ozonhaltigen Flotte sowie eine Restozonvernichtung)
aufweist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Anlage
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Anlage
wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung
mit der Zeichnung näher
erläutert.
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Die
in der einzigen Figur abgebildete Ausführungsform der insgesamt mit 11 bezeichneten
Anlage weist zunächst
eine herkömmliche
Färbeanlage 10 auf,
die mit einem Kessel 12 zur Aufnahme eines zu färbenden
Warenbahnstranges 13 versehen ist. während der Vorbehandlung wird
der Warenbahnstrang 13 kontinuierlich durch den Kessel 12 transportiert, wobei
für den
Transport dieses Warenbahnstranges 13 bei der gezeigten
Ausführungsform
eine angetriebene Haspel 14 und eine nachgeschaltete Düse 14a dient.
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Dem
Bodenbereich 15 des Kessels 12 ist ein Flottenzirkulationssystem 16 zugeordnet,
wobei über dieses
Flottenzirkulationssystem 16 die jeweilige Vorbehandlungsflotte
mittels einer Flottenumwälzpumpe 17 und
einem Wärmetauscher 18 aus
dem Kessel 12 abgezogen und erneut nach Aufheizung der
Flotte in den Kessel 12 im Bereich der Düse 14a eingespeist
wird. Der Warenbahnstrang 13 wird während der Vorbehandlung mittels
der Haspel 14 und der Düse 14a mit
einer vorgegebenen Geschwindigkeit in Pfeilrichtung 19a transportiert,
wobei die Transportgeschwindigkeit üblicherweise zwischen 200 m/min
und 800 m/min variiert. Desweiteren sind dem Flottenzirkulationssystem 16 ein
nicht abgebildetes Flusenfilter und ggf. ein Farbansatzbehälter zugeordnet.
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In
einem Bypass zur Färbeanlage 10 ist
eine Mischkammer 6 vorgesehen. Die Mischkammer 6 ist über eine
Leitung 3 mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Ozon 2 verbunden,
wobei in der Einrichtung zur Erzeugung von Ozon 2 über die
Leitung 1 mit Sauerstoff angereicherte Luft eingespeist
wird. Desweiteren ist die Mischkammer 6 eingangseitig über ein
erstes Rohrsystem 19 mit dem Bodenbereich 15 des
Kessels 12 verbunden, wobei in Strömungsrichtung der Flotte vom
Kessel 12 zur Mischkammer 6 gesehen ein Ventil 20,
eine Flottenpumpe 4 und ein Wärmetauscher 5 vorgesehen
sind.
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Desweiteren
ist die Mischkammer 6 über
ein zweites Rohrsystem 21, wieder in Strömungsrichtung der
Flotte gesehen, über
einen pH-Wertsensor 7 und ein zweites Ventil 22 mit
dem Bodenbereich 15 des Kessels 12 verbunden.
Hierbei bilden die Rohrsysteme 19 und 21 sowie
die Flottenpumpe 4 und der Wärmetauscher 5 zusammen
mit der Mischkammer 6 und den Ventilen 20 und 22 einen
weiteren Flottenzirkulationskreislauf der Anlage 11 aus,
wobei dieser weitere Flottenzirkulationskreislauf der Anlage 11 dazu dient,
die Flotte abhängig
vom Verbrauch an Ozon ständig
erneut mit Ozon anzureichern, das durch die Einrichtung zur Erzeugung
von Ozon 2 und die Leitung 3 der Mischkammer 6 zugeführt wird.
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Schließlich mündet von
dem Kessel 12 ein drittes Rohrsystem 23 zu einem
Abluftgebläse 9,
das den in dem Kessel vorhandenen Luftraum über einen Restozonvernichter 8 mit
dem Abluftgebläse 9 verbindet,
wobei das Abluftgebläse 9 zur
Atmosphäre hin
offen ist.
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Desweiteren
ist dem Kessel 12 ein insgesamt mit 24 bezeichneter
Gaskreislauf, der ein Gebläse 25,
eine innerhalb des Kessels angeordnete Absaugstelle 26 und
eine der Düse 14a zugeordnete Einspeisung 27 in
den Kessel 12 aufweist. Dieser Gaskreislauf 24 ist
mittels einer Leitung 28 und ein innerhalb der Leitung 28 angeordnetes
Ventil 29 mit der Einrichtung zur Erzeugung des Ozons verbunden.
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Die
in der Figur abgebildete Anlage arbeitet wie folgt:
Zunächst wird
die Anlage 11 mit dem textilen Warenbahnstrang 13 versehen,
wobei zu diesem Zweck der Warenbahnstrang 13 als endloser
Warenbahnstrang aufgemacht und innerhalb des Kessels 12 positioniert
wird. Nach Verschließen
des Kessels 12 wird dieser im unteren Bereich mit Vorbehandlungsflotte gefüllt, wobei
diese Flotte über
das Flottenzirkulationssystem 16 ständig während der eigentlichen Vorbehandlung
umgepumpt und der Warenbahnstrang 13 ständig transportiert wird. Eine
derartige Anlage 11 und ihre Betriebsweise gehören schon
lange auf dem Gebiet der Färberei
zum Stand der Technik.
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Die
Vorbehandlungsflotte wird dadurch mit Ozon angereichert, daß das Ventil 20 und
das Ventil 22 geöffnet
wird, so daß gleichzeitig
oder aber nur zeitweise Flotte aus dem Kessel 12 abgezogen
und über
die Pumpe 4 und den Wärmetauscher 5 der Mischkammer 6 zugeführt wird.
In der Mischkammer 6 wird die Flotte mit Ozon beaufschlagt,
wobei dieses Ozon von der Einrichtung zur Erzeugung von Ozon über die
Leitung 3 der Vorbehandlungsflotte zugeführt wird.
Mittels des Sensors 7, der nicht nur den pH-Wert der Flotte
erfaßt
sondern auch gleichzeitig eine Redoxpotentialmessung ermöglicht,
wird die Ozonkonzentration stromab der Mischkammer innerhalb der
Flotte bestimmt. Hierdurch wird sichergestellt, daß der Warenbahnstrang 13 stets
mit einer solchen Vorbehandlungsflotte in Kontakt gebracht wird,
deren Ozonkonzentration auf einen vorgegebenen Wert eingestellt
ist.
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Soll
zusätzlich
oder alternativ hierzu der Warenbahnstrang 13 noch mit
gasförmigem
Ozon behandelt werden, so wird hierfür der Gaszirkulationskreislauf 24 aktiviert.
Dieser Gaszirkulationskreislauf zieht an der Absaugstelle 26 die
im Kessel 12 vorhandene Gasatmosphäre aus dem Kessel 12 ab
und fördert
diese Gasatmosphäre
mittels des Gebläses 25 zur
Einspeisung 27, die im Bereich der Düse 14a angeordnet
ist, so daß durch
diesen Gaskreislauf der Warenbahnstrang 13 zusätzlich oder
alternativ zur Haspel 14 transportiert wird. Der Gaszirkulationskreislauf 24 ist
desweiteren über
die Leitung 28 und das Ventil 29 mit der Einrichtung
zur Erzeugung von Ozon verbunden, wobei ein dem Gaszirkulationskreislauf 24 zugeordneter
Sensor 30, der die Ozonkonzentration im Gasstrom mißt, sicherstellt,
daß das durch
den Gaszirkulationskreislauf 24 umgewälzte Gas eine vorgegebene Ozonkonzentration
aufweist. Aufgrund dieses Gaszirkulationskreislaufes ist es möglich, den
Warenbahnstrang 12 ausschließlich mit gasförmigem Ozon
oder einem ozonhaltigen Gas zu behandeln, wobei in letztern Fall
dann vorzugsweise der Leitung 28 eine nicht abgebildete
Mischkammer zugeordnet ist, in der das gasförmige Ozon mit dem weiteren
Gas, z. B. Stickstoff, Kohlendioxid und/oder einem Edelgas, vermischt
wird.
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Soll
in der Anlage 11 der Warenbahnstrang sowohl mit dem gasförmigen Ozon
oder dem ozonhaltigen Gas als auch der ozonhaltigen Flotte behandelt
werden, sind alle drei zuvor beschriebenen Zirkulationskreisläufe (Flottenzirkulationskreislauf,
weiterer Flottenzirkulationskreislauf und Gaszirkulationskreislauf)
erforderlich.
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Nach
erfolgter Vorbehandlung des Warenbahnstranges wird das im Gasraum
des Kessels 12 und in dem Warenbahnstrang 13 befindliche
Restozon dadurch entfernt, daß der
Gasraum des Kessels 12 vorzugsweise an der Einspeisung 27 mit
Außenluft
belüftet
wird und das hierbei anfallende Restozon über die Leitung 23 und
den Restozonvernichter 8 mittels des Abluftgebläses 9 geführt wird.
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Nachdem über einen
geeigneten Ozonsensor festgestellt worden ist, daß das so
aus dem Kessel 12 abgezogene Gas ozonfrei ist, kann der
Kessel geöffnet
und der entsprechend vorbehandelte und von Faserbegleitstoffen befreite
Warenbahnstrang entnommen werden.
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Die
zuvor beschriebene Vorbehandlung in der ozonhaltigen Vorbehandlungsflotte
wird insbesondere bei einem Gesamtflottenverhältnis von insgesamt 1:3 bis
1:5 durchgeführt,
während
sich für
die Vorbehandlung mit gasförmigem
Ozon oder ozonhaltigem Gas kein Gesamtflottenverhältnis definieren läßt, da diese
Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
vollständig
auf eine wäßrige Flotte
verzichten kann.