DE112021006238T5

DE112021006238T5 - Mehrstufige Vorrichtung zum Färben, in einer inerten Umgebung, von Stoffen und Garnen mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen

Info

Publication number: DE112021006238T5
Application number: DE112021006238.7T
Authority: DE
Inventors: Francesco Ronchi
Original assignee: Master SRL
Current assignee: Master SRL
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2023-10-05
Also published as: IT202000029285A1; WO2022118146A1; CN116568880A; US20230416984A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Färben eines Textilträgers beschrieben, die einen einzelnen Tank aufweist, der in seinem Inneren in Aufeinanderfolge aufweist: eine erste geformte Kammer mit einer Wasserdichtigkeitsfunktion zwischen der umgebenden Umwelt und dem Tank, einer ersten internen Unterteilungswand, die in den unteren Teil der ersten geformten Kammer in das Farbstoffbad eingetaucht ist, um die Wasserdichtigkeitsfunktion zu unterstützen, einen ersten Färberaum und wenigstens einen zweiten Färberaum, die jeweils wenigstens eine Umlenkrolle für den Textilträger aufweisen, wenigstens eine Ausgabevorrichtung zum Ausgeben des Farbstoffbades auf den Textilträger und wenigstens eine Pressvorrichtung, eine zweite geformte Kammer die ein Farbstoffbad mit einer Wasserdichtigkeitsfunktion zwischen dem Tank und der umgebenden Umwelt enthält, und eine zweite interne Unterteilungswand, die in den unteren Teil der zweiten geformten Kammer in das Farbstoffbad eingetaucht ist, um die Wasserdichtigkeitsfunktion zu unterstützen. Die Färbevorrichtung umfasst weiter: wenigstens einen Deckel der den Tank oben schießt und die Färberäume gegenüber der umgebenden Umwelt in einer wasserdichten Weise isoliert, eine angetriebene Press- und Zugvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, den Textilträger nach Verlasse des Tanks zu ziehen und dem Textilträger überschüssige Flüssigkeit zu entziehen, ein Hydrauliksystem, um Farbstoffbad zu den Ausgabevorrichtungen und in die geformten Kammern zu fördern, ein oder mehrere Vorrichtungen zum Blasen von Luft, die dazu ausgestaltet sind, um den Grad der Oxidation des Textilträgers zu erhöhen, sobald er den Tank verlassen hat, wenigstens einen Ultraschall-Generator, der dazu eingerichtet ist, um die Badwirkung des Farbstoffbades zu erhöhen, und eine thermische Regeleinrichtung des Farbstoffbades, um so das Färbevermögen weiter zu erhöhen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Färbevorrichtung und insbesondere eine mehrstufige Vorrichtung zum umweltverträglichen Färben von Garnen und Stoffen mit Indigo oder anderen Reduktionsfarbstoffen (Küpenfarbstoffe). Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine mehrstufige Vorrichtung zum kontinuierlichen Färben von Kettgarnen für Jeansstoffe und/oder von Schuss-Kette-Geweben und Strickwaren.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Umsetzung eines verbesserten Färbeverfahrens, das den Erhalt von einfachen und qualitativ vernünftigen, ökologischen und ökonomischen Resultaten ermöglicht, die im Vergleich zum Stand der Technik verbessert sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, die extrem einfach, rationell, vorteilhaft und ökonomisch ist und die in einem oder mehreren Typen von kontinuierlichen Färbelinien und Färbemaschinen anwendbar ist, in einer inerten Umgebung, mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen, unter Verwendung von Bädern mit niedriger und/oder hoher Konzentration und einer niedrigen oder hohen Temperatur, um Kettgarne für Jeansstoffe zu färben. Zum Zwecke größerer Klarheit der Beschreibung und eines einfachen Verständnisses wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ein nicht beschränkendes Beispiel beschrieben, wobei speziell nur auf kontinuierliches Färben, das in einem flachen System durchgeführt wird, von Kettgarnen für Jeansstoffe Bezug genommen wird.
Jeansstoffe sind bestimmte Stoffe, die zur Herstellung von Jeans verwendet werden, wobei es sich um Kleidungsstücke handelt, die beliebt sind, weil sie mit einem jungen, sportlichen, rebellischen, bequemen und glücklichen Image assoziiert werden. Tatsächlich sind es Kleidungsstücke, die für jedermann und für jegliche Aktivität geeignet sind. Es wird geschätzt, dass weltweit jährlich etwa fünf Milliarden Hosen aus Jeansstoff hergestellt werden, was Jeansstoff zum Spitzenreiter der weltweiten Stoffproduktion macht.
Der Erfolg der Kombination aus Jeansstoff und Bluejeans leitet sich aus dem Färben der Fäden dieser Stoffe mit Indigofarbstoff ab. Indigo ist einer der ältesten Farbstoffe, der sich auf Baumwolle nicht einfach aufbringen lässt, zu der der Farbstoff eine geringe Affinität hat, der aber eine einzigartige Charakteristik hat, die dem Stoff und folglich dem hergestellten Bekleidungsstück ein Erscheinungsbild geben, das leuchtend und langfristig gefällig ist. In der Tat werden Bluejeans wegen ihres typischen marineblauen Farbtons geschätzt, der infolge wiederholter Waschvorgänge allmählich einen helleren Farbton annimmt, bis ein hellblauer Farbton erreicht ist. Soweit bekannt ist, hat kein anderer Farbstoff als Indigo ähnliche Eigenschaften. Nach vielen Waschvorgängen neigen andere Typen von Farbstoffen dazu, einen schmutzigen Grauton anzunehmen oder den weißen Schussfaden mit einer unattraktiven blaugrauen Farbe zu verfärben. Die genannte besondere Eigenschaft, zusammen mit dem Eindruck eines getragenen Kleidungsstücks, das Abnutzungserscheinungen an den am meisten exponierten Stellen zeigt und einen flexiblen Effekt am Körper der Menschen, die es tragen, erzeugt, begründet den Reiz von Bluejeans, die, wenn sie auf viele Art und Weise hergestellt und behandelt werden, die meistverkaufte Art von Kleidungsstück in der Welt sind und bleiben werden.
Eine der Charakteristiken, die den Indigofarbstoff einzigartig machen, ist das besondere Färbeverfahren, das zu seiner Aufbringung auf Bauwollgarn erforderlich ist. Dieses Färbeverfahren ist seit den Zeiten der ersten Anwendung des Pflanzenfarbstoffs bis in die Gegenwart für mehr als 100 Jahre, seit er synthetisiert worden ist, unverändert geblieben. Wegen seines relativ kleinen Moleküls und dessen geringer Affinität zu Zellulosefasern muss der Indigofarbstoff für seine Aufbringung nicht nur in einer alkalischen (Leuko-) Lösung reduziert werden, sondern muss auch einer Mehrzahl von Durchtränkungen abwechselnd mit Auspressungen und nachfolgender Oxidierung in Luft unterzogen werden. In der Praxis wird ein mittlerer oder dunkler Farbton nur erhalten, wenn das Garn einem ersten Färbevorgang (Durchtränkung, Auspressen, Oxidation) sofort gefolgt von identischen Überfärbevorgängen unterzogen wird, die umso zahlreicher sein müssen, je dunkler die Farbtöne und je höher die erforderliche Stabilität der Farbe sein sollen.
Dieses besondere Färbeverfahren, das typisch für Indigofarbstoff ist, zeigt die enorme Bedeutung der Einhaltung bestimmter Basisparameter in Bezug auf die Wiederholungszahl von Eintauchen im Tank und Oxidation. Dies dient dazu, um zu ermöglichen, dass der Farbstoff die kortikale oder oberflächliche Schicht des Garns (Ringfärbung) imprägniert und darin gleichmäßig verteilt wird und, nach perfektem Auspressen vollständig oxidiert wird, bevor das Garn in den nächsten Tank eintritt, um so zu ermöglichen, den Farbton zu „verstärken“, d.h. zu intensivieren.
Darüber hinaus, dass das Färben durch diese Parameter beeinflusst wird, wird kontinuierliches Färben mit Indigo auch durch viele andere Faktoren beeinflusst, die sich auf die verschiedenen physikalisch-chemischen Zusammenhänge, die spezifisch für jedes individuelle System, beziehen, wie auch durch Bedingungen der Umwelt, in der das System selbst installiert ist, wie etwa Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit, Aussteifung, Höhe, etc. beeinflusst. Außerdem haben die verschiedenen Färbebedingungen (wie etwa die Anzahl der Tanks, ihre Kapazität, Aufnahme, Typ und Geschwindigkeit der Zirkulation des Farbstoffbades, Typ und Präzision des Systems zum automatischen Dosieren von Farbstoff, von Natriumhydrosulfit, und von Natriumhydroxid, etc.) und die verschiedenen Bedingungen des Farbstoffbades (wie etwa Temperatur, Konzentration, pH-Wert, Redoxpotential, etc.) haben nicht nur einen bestimmenden Effekt auf die Färberesultate (wie etwa höhere oder geringere Intensität des Farbtons, dessen Stabilität, dessen Kortikalität, etc.), sondern tragen in Kombination mit den verschiedenen Operationen der Vorbereitung (Walken, Vortrocknen, etc.) und der Nachbehandlung (Überfärben, Fixieren, etc.) auch wesentlich zum Bestimmen des endgültigen Erscheinungsbildes des Kleidungsstücks nach den verschiedenen Behandlungen durch Wasch- und Finish-Verfahren bei, denen Bekleidungsstücke normalerweise unterzogen werden. Anders als bei anderen Klassen von Farbstoffen, für die die Affinität zu Baumwolle mit steigender Temperatur ansteigt, muss im Fall von Indigo festgestellt werden, dass die Affinität und Intensität der Farbe, wobei diese Intensität durch höhere Kortikalität des Farbstoffs bewirkt wird, mit fallender Temperatur ansteigt.
Kontinuierliches Färben der Kettgarne für Jeansstoffe wird im Wesentlichen nach zwei Systemen ausgeführt, d.h. dem sogenannten „Seilsystem“ (rope system) und dem sogenannten „flachen“ oder „breiten“ System (flat or wide system). Obwohl die oben genannten beiden Systeme sich erheblich voneinander unterscheiden, werden sie im Fall von Färben mit Indigo jedoch kombiniert durch Anwendung desselben Färbeverfahrens, das im Wesentlichen durch drei Operationsphasen gebildet wird, die mehrmals wiederholt werden, d.h. durch Tränken des Garns mit dem reduzierten Farbstoff, Auspressen, um überschüssiges Farbstoffbad zu entfernen, und Oxidieren des Farbstoffs, indem das gefärbte Garn der Luft ausgesetzt wird.
Typischerweise und traditionell wird das Färben von Kettgarnen mit Indigo für Jeansstoffe sowohl im Seilsystem (Ropesystem) als auch im breiten System (wide system), in offenen Tanks und bei niedriger Temperatur durchgeführt. Genauer gesagt werden in beiden Systemen die Anlagen zum kontinuierlichen Färben mit Indigo normalerweise durch 3-4 Vorbehandlungstanks (Absorption, Einweichen, Walken, Vortrocknen, etc.), durch 8-10 Tanks für das eigentliche Färben und von 3-4 Nachbehandlungstanks (Überfärben, Fixieren, Waschen, etc.) gebildet. Alle Tanks sind mit einer pneumatischen Auspresseinheit versehen, um überschüssiges Färbebad zu entfernen, während die Färbetanks auch mit einem Satz von Zylindern versehen sind, um 30-40 Meter Garn für die Oxidation des Farbstoffs der Luft auszusetzen.
Die Farbstoffbäder sind vom offenen Typ, und in dem „flachen“ System hat jedes ein Farbbadvolumen, das zwischen 1000 und 1500 Liter variiert, mit einem Inhalt von etwa 4-6 Meter Garn. Diese Mengen des Farbstoffbades bestimmen das Gesamtvolumen an Farbstoffbad, das sich im System in Zirkulation befindet und das daher von etwa 8000 bis 15000 Liter variieren kann. Das Farbstoffbad, das in jedem Tank enthalten ist, wird kontinuierlich umgewälzt, um die Homogenität der Konzentration in jedem Tank sicherzustellen. Diese Umwälzung wird normalerweise durch verschiedene bekannte Leitungssysteme mit hoher Kapazität und mit Schöpfwerk-Kreiselpumpen, um nachteilige Turbulenz zu vermeiden, durchgeführt. Die Bewegung des Farbstoffbades führt zur kontinuierlichen Ersetzung des Oberflächenbereichs des Farbstoffbades selbst, der in Kontakt mit Luft ist, da der Tank oben offen ist, und daher Oxidation ausgesetzt ist. Die Oxidation des Farbstoffbades führt zu kontinuierlicher Verarmung an darin enthaltenen reduzierenden Agenzien, d.h. Natriumhydrosulfit und Natriumhydroxid, um so mehr je höher die Temperatur des Farbstoffbades ist.
Es sind daher die vielfachen Phasen der Oxidation, die in weit größerem Umfang als oben beschrieben zur Verarmung der Elemente selbst (Natriumhydrosulfit und Natriumhydroxid) des Farbstoffbades beitragen, mit dem das Garn getränkt ist. Diese Oxidationsphasen sind integraler Bestandteil des Färbezyklus und in der Praxis beinhalten sie das der Luft Ausgesetztsein zwischen einem Tank und einem anderen der 8-10 Farbstofftanks des Systems von etwa 30-40 Meter von mit Leukofarbstoff getränktem Garn. Insgesamt ist das Garn in dem gesamten Färbesystem für mehrere 100 Metern der Luft ausgesetzt.
Auf dieser Grundlage ist es notwendig, die Mengen an Natriumhydrosulfit und Natriumhydroxid, die durch die oben beschriebenen Oxidationen zerstört worden sind, in das Farbstoffbad nachzufüllen, so dass dieses Farbstoffbad dauerhaft im optimalen chemischen Zustand für das beste Färbevermögen gehalten wird und so dass konstante und reproduzierbare Resultate sichergestellt werden. Diese kontinuierlichen Zugaben zu dem Farbstoffbad verursachen signifikante ökonomische Kosten, sie erhöhen den Salzgehalt des Farbstoffbades mit daraus folgenden Färbeproblemen und sie verursachen auch eine erhebliche Verschmutzung des zuletzt eingesetzten Spülwassers.
Es ist auch zu erkennen, dass dem Farbstoffbad kontinuierlich Farbstoff zugesetzt werden muss, in Form von konzentriertem Leukofarbstoff, in der benötigten Menge, um den gewünschten Farbton zu erhalten. Zum kontinuierlichen automatischen Dosieren des Indigofarbstoffs, des Natriumhydrosulfits und des Natriumhydroxids können verschiedene Systeme verwendet werden, wie etwa Dosierpumpen, wiegende, volumetrische und massenbezogene Systeme, die bekannt sind, da sie normalerweise in anderen Textilverarbeitungsprozessen eingesetzt werden. Es ist anzuerkennen, dass, je größer das Volumen des Farbstoffbades ist, desto mehr Zeit benötigt wird, um ein neues Farbstoffbad in das chemische/färbende Gleichgewicht zu bringen, das benötigt wird, um konstant den gleichen Farbton zu erhalten. Die Reaktionszeit auf jegliche korrektiven Eingriffe ist ebenso lang, und dies ist der Operativität, der automatischen Steuerung des Prozesses, seiner Reproduzierbarkeit und am allerwichtigsten der geforderten Qualität nicht zuträglich.
Ein anderes besonderes Merkmal von Indigofarbstoff ist durch die Tatsache bedingt, dass die Farbstoffbäder, die diesen Farbstoff enthalten, außer im Fall eines Wechsels des Farbtons, nicht ersetzt werden. Im Gegenteil, wie zuvor erwähnt, werden Indigo enthaltene Farbstoffbäder kontinuierlich wiederverwendet mit der Zugabe von Natriumhydrosulfit, Natriumhydroxid und Farbstoff, um das chemische/färbende Gleichgewicht konstant zu halten. Daher hat jedes Färbesystem für jede der verschiedenen benutzten Konzentrationen von Farbstoffbädern einen Behälter mit der Gesamtkapazität aller Tanks.
Aus Qualitätsgründen ist es von größter Bedeutung, dass es gelingt, die physikalischen und chemischen Zustandsbedingungen des Farbstoffbades über die Gesamtzeit, die zum Färben der gesamten Charge Garn benötigt wird, konstant zu halten. Im Mittel variiert die Zeit zwischen 5 Stunden und 30 Stunden, abhängig von der Länge des Garns und der Färbegeschwindigkeit. Trotz kontinuierlicher mechanischer und hydraulischer Verbesserungen der Färbesysteme und trotz Unterstützung durch ausgefeilte Steuer- und Dosiersysteme bleibt das kontinuierliche Färben mit Indigo weiter eine komplexe Operation wegen der großen Volumina, die betroffen sind, und wegen der vielen oben beschriebenen Ursachen, die individuell oder in Zusammenwirkung miteinander dazu führen, dass unerwünschte Variationen der Farbstoffbadzustandsbedingungen auftreten.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Faktoren kann in den flachen Färbesystemen, die wegen der vielen Vorzüge bevorzugt sind, die sie gegenüber dem Seilsystem haben, die Länge des Garns, die die Strecke passiert, d.h. die Färbemaschine plus die Schlichtmaschine, etwa 500-600 Meter erreichen. Dies ist ein sehr rationelles Färbesystem, das jedoch einen ökonomischen Nachteil infolge der Menge von Garn hat, die bei jedem Wechsel der Charge verloren geht. Tatsächlich muss die gesamte zuvor erwähnte Menge von Garn, die den Nachlauf der Charge Garn bildet, dessen Färbung abgeschlossen ist, und die im System verbleibt, nachdem das System gestoppt worden ist, als Ausschuss angesehen werden, da sie nicht gleichmäßig gefärbt ist. In ähnlicher Weise wird die gleiche Menge an Garn, die den Beginn der neuen Charge bildet und die verbunden mit dem Nachlauf von Garn dieses Garn im Verlauf des Färbesystem ersetzt (eine Operation, die aus technischen und sicherheitsbedingten Anforderungen bei niedriger Geschwindigkeit durchgeführt wird), nicht gleichmäßig gefärbt und muss daher entsorgt werden.
In der gesamten Bekleidungsindustrie halten jedoch Jeans den unrühmlichen Rekord, das Bekleidungsstück zu sein, das zu den schlechtesten Auswirkungen auf die Umwelt und zu den schlechtesten sozialen Auswirkungen führt. Der Produktionszyklus von Bluejeans, vom Anbau der Baumwolle bis die Verkaufsstelle erreicht ist, erfordert in der Tat sehr hohe Niveaus an Wasser- und Energieverbrauch wie auch die Verwendung von chemischen Substanzen in verschiedenen Produktionsstufen. Es ist daher offensichtlich, dass der am meisten umweltbelastende und der charakteristischste Prozess des gesamten Produktionszyklus von Jeansstoff das kontinuierliche Färben mit Indigofarbstoff und/oder anderen Reduktionsfarbstoffen des Kettgarns ist, bevor das Kettgarn einem Rahmen für die Produktion des Gewebes zugeführt wird. Tatsächlich wird klassischer Jeansstoff durch Weben vorgetrockneter Baumwollgarne herstellt. Insbesondere werden nur die Kettfäden gefärbt, während die Schussfäden unbehandelt verwendet werden.
Unglücklicherweise führen in der ganzen Welt wiederkehrende wirtschaftliche Krisen, Handelskriege mit Embargos und Zöllen, die verschiedenen sozialen und politischen Probleme, Pandemien, etc. zu Rezessionen, die zu allgemeiner Verarmung und Kaufkraftverlusten führen. Diese und andere Faktoren, nicht zuletzt die immer größere Forderung nach ökologisch nachhaltigen Produkten, tragen zum unvermeidbaren Verlust an Profit bei und daher zu dem Bedürfnis nach grundsätzlichen Veränderungen in der Produktionslinie von Jeansstoffen. Von einem ursprünglich hochgradig standardisierten Arbeitskleidungsstück wurden Jeans einer allmählichen kontinuierlichen Entwicklung unterzogen, bis sie ein sehr wichtige Modegegenstand geworden sind, der beständige Diversiferzierungen der Produktion der Jeansstoffe erfordert, die mit unterschiedlichen Gewichten, mit verschiedenen Webmustern, unter Verwendung von Garnen mit verschiedenen Garnzahlen, produziert aus Baumwolle oder Gemischen und anderen Fasern, in vielen Farbtönen und mit vielen Endbehandlungen hergestellt werden; zusammengefasst sind Jeans zu einem hochgradig diversifizierten Produkt geworden. Aus diesen Gründen unterliegen Jeans-Hersteller dem Zwang, nicht nur die Anzahl von bereitzustellenden Geweben zu erhöhen und zu diversifizieren, sondern die Stoffe schneller, mit zunehmend kürzeren Längen und noch niedrigeren Preisen herzustellen, was mit einer signifikanten Aushöhlung der Profitabilität einhergeht.
Niemals zuvor als in der Gegenwart, in einem Kontext, der so globalisiert ist, war Innovation von strategisch so zwingender Bedeutung, um Energieverbrauch zu senken, den Verbrauch von chemischen Substanzen und insbesondere Wasser zu senken und folglich auch die Herstellungskosten insgesamt zu senken, was wesentlich dafür ist, um eine Marktposition in der Industrie zu erhalten oder zu erlangen und Situationen wettbewerblicher Nachteile zu überwinden. Dies beinhaltet Innovationen, die nicht so sehr das Produkt oder die Materialien als solche betreffen, sondern das Produktionsverfahren. Im Lichte der oben wiedergegebenen Informationen ist es offensichtlich, dass Jeansstoff-Hersteller sich nun der unabdingbaren ökonomischen und moralischen Notwendigkeit gegenübersehen, das Produktionssystem zu verändern sowie ihre herkömmlichen Färbevorrichtungen in einer so kostengünstig wie möglichen Weise Innovationen zu unterziehen, um den Verbrauch von Energie, Wasser und chemischen Produkten zu reduzieren, um so Verschwendung zu minimieren. Mit anderen Worten müssen Jeansstoff-Hersteller alles Mögliche unternehmen, um ein erneuertes, kostengünstigeres und ökonomischeres Produkt zu präsentieren, das aber gleichzeitig ökologisch ist und die Forderung von Nachhaltigkeit unter Umweltgesichtspunkten erfüllt, was ein Thema ist, das im Fokus von zunehmend großer Aufmerksamkeit weltweit steht. Soweit ökologische Gesichtspunkte betroffen sind, ist es nicht unwahrscheinlich, sondern wurde tatsächlich bereits gefordert und wird von vielen Verbraucherschützerverbänden als wünschenswert angesehen, dass es bald ein internationales Gesetz geben sollte, das für eine drastische Reduktion von Verbräuchen wie auch das Erfüllen von genauen Standards beim Schutz der Gesundheit und der Umwelt sorgt.
In dem spezifischen Feld des kontinuierlichen Färbens von Kettfäden mit Indigo für Jeansstoffe wurden bereits Färbevorrichtungen hergestellt, die die genannten Anforderungen erfüllen. Diese Färbevorrichtungen, die bisher nur in kleinen Stückzahlen hergestellt worden sind, da sie komplex sind und kostenspielig sind, sind in den Dokumenten EP 1771617 B1 und EP 1971713 B1 im Namen desselben Anmelders wie auch in dem Dokument EP 3464702 A1 beschrieben. Die Trockenvorrichtungen, die in diesen Arbeitsbedingungen betrieben werden, d.h. in einer inerten Umgebung, vorzugsweise unter Stickstoff, machen es tatsächlich möglich, viele Probleme der traditionellen Färbevorrichtungen zu beseitigen, im Vergleich zu denen sie mit Bädern mit einer höheren Konzentration betrieben werden können, und haben nicht nur den Vorteil, es zu ermöglichen, die Anzahl von Farbstofftanks zu reduzieren, was den erforderlichen Raum und Abfall reduziert, aber haben vor allem den Vorteil, den Verbrauch von Natriumhydroxid und Natriumhydrosulfit drastisch zu reduzieren (um 50% bis 80%). Da auch eine bessere Fixierung des Farbstoffs an dem Garn erreicht wird, wird eine substantielle Einsparung von Spülwasser erreicht. Ferner ist in einer interten Umgebung (vorzugsweise unter Stickstoff) die chemische Reaktion des Indigos vollständig und perfekt und der Leukofarbstoff wird in Partikel mit Nanometer-Abmessungen zerkleinert, was dessen Färbefähigkeit erhöht.
Das erhöhte Färbevermögen des Leukofarbstoffs erlaubt ein besseres Eindringen und Fixieren an der Faser im Vergleich zum herkömmlichen Färbesystem in Luft, was mit vorteilhaften Färberesultaten in Bezug auf Stabilität, Intensität und Helligkeit einhergeht, wobei diese Unterschiede die Qualität des fertiggestellten Gewebes verbessern. Ferner hat die Technologie auch gezeigt, dass beim Färben mit auf Schwefel basierenden Farbstoffen, denen für die Jeansfarben, die vom Gesichtspunkt der Energie die teuersten sind, da Färben bei hoher Temperatur ausgeführt wird, insbesondere beim Färben mit Schwarz, was auch zum Vorfärben und Überfärben verwendet wird, und dass sie eine bessere Farbqualität ergibt, die visuell mit etwa 40% beurteilt werden kann, mit einem deutlich verbesserten Grad der Fixierung und besserer Leuchtkraft gegenüber Färbungen, die auf herkömmlichen Maschinen durchgeführt worden sind.
Es ist daher logisch, dass im Hinblick auf die vielen oben angegebenen Motive, auch wenn sie durch die in den oben erwähnten Patentdokumenten illustrierten Färbevorrichtungen teilweise erfüllt werden, der Sektor des Färbens von Kettfäden für Jeansstoffe neue Maschinen mit einer rationellen und einfacheren Struktur, aber vor allem mit einem so niedrig wie möglichen Investment erfordert, wobei die Maschinen auf einem höheren Standard arbeiten und bei weitem ökonomischer arbeiten können. Es ist offensichtlich, dass zur Erfüllung dieser Anforderungen notwendig ist, eine neue Färbevorrichtung zu haben, die im Vergleich zu denen der zuvor erwähnten Patentdokumente nicht nur in der Struktur vereinfacht ist, um die Anschaffungskosten zu reduzieren, sondern es auch ermöglicht, mit einem neuen Färbeverfahren und mit einem drastisch reduzieren Volumen des Farbstoffbades zu arbeiten, um so die Produktionskosten substantiell zu reduzieren.
Dokument WO 2020/053677 A1 im Namen desselben Anmelders und basierend auf den Konzepten der oben erwähnten Patentdokumente illustriert auch eine Färbevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Diese Färbevorrichtung ist in ein multifunktionales, ökologische und ökonomisches System zum Färben von Geweben (vorzugsweise Jeansstoff) eingefügt, wobei das Färben diskontinuierlich, reversibel, mit abwechselnden Phasen und in einer inerten Umgebung, unter Verwendung von Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen stattfindet. Indem das Gewebe in zwei Richtungen bewegt wird, führt die Färbevorrichtung den gesamten Operationszyklus autonom (Vorbehandlungen, Färben und Nachbehandlungen) aus, auch mit der Möglichkeit, eine Mehrzahl von Färbephasen auszuführen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auf der anderen Seite, eine vereinfachte Ausführungsform einer mehrstufigen Vorrichtung zum ökologisch nachhaltigen Färben bereitzustellen, die kontinuierlich oder diskontinuierlich in einer inerten Umgebung Kettgarne für Jeansstoffe mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen in flachen Systemen, Seilsystemen und Schleifensystemen mit minimalem ökonomischen Einsatz färbt, wobei die Vorrichtung nicht nur die Nachteile der Färbesysteme des Standes der Technik überwinden kann, sondern auch deren Leistungsvermögen und operative Flexibilität in einer extrem einfachen Weise und mit erheblicher Reduzierung der Produktionskosten verbessern kann.
Genauer gesagt ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoffe bereitzustellen, die in einem oder mehreren Beispielen in kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Färbeprozessen mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen verwendet werden kann und die Anzahl der Tanks, die normalerweise in Färbelinien gemäß dem Stand der Technik eingesetzt werden, reduzieren kann, was mit den entsprechenden resultierenden ökologischen und ökonomischen Vorteilen einhergeht, aber die auch so betrieben werden kann, um den Ausschuss bei jedem Wechsel einer Charge zu reduzieren.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoffe bereitzustellen, die es bei Verwendung von Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen ermöglicht, ausgewählte Färbevorgänge mit Bädern hoher Konzentration und auch bei niedriger Temperatur und/oder hoher Temperatur durchzuführen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoffe bereitzustellen, die Färben mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen unter den technologisch besten Zustandsbedingungen erlaubt und die, verglichen mit den Färbesystemen des Standes der Technik, es ermöglicht, die Menge von an der Faser fixiertem Farbstoff substantiell zu erhöhen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoffe bereitzustellen, die das Färben mit Indigo und Reduktionsfarbstoffen mit einem erheblich reduzierten Volumen des Farbstoffbades erlaubt, das in den „NIP“ der Zylinder der das Garn führenden Zylinder in einer inerten Umgebung durch frontale Düsen-Kaskaden zugeführt wird, um die Wechselwirkung von Farbstoffbad und Fasern zu intensivieren („NIP“ bezeichnet den Tangentenpunkt zwischen jedem Zylinder, der das Garn umlenkt, und dem Garn selbst bei seinem Anfangskontakt am Zylinder).
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoff bereitzustellen, die es, indem sie mit einem stark reduzierten Volumen des Farbstoffbades arbeitet, ermöglicht, dass Färbegleichgewicht dieses Farbstoffbades schnell zu erreichen und eine drastische Reduzierung von dessen verschiedenen chemischen Komponenten (Natriumhydroxid und Natriumhydrosulfit) und des Energieverbrauchs erlaubt, was mit einer signifikanten Reduktion der Produktionskosten einhergeht, und auch die Wiedergewinnung des Farbstoffbades für seine Wiederverwendung in einem herkömmlichen Kunststofftank erlaubt, was mit einer signifikanten Reduktion der Investitionskosten im Vergleich mit voluminösen Vorratsbehältern einhergeht.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung bereitzustellen, die größtmöglichen Bedienungskomfort und größtmöglichen Operations- und Wartungskomfort ermöglicht.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung bereitzustellen, die mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen sowohl in kontinuierlichen als auch in diskontinuierlichen Färbelinien von Kettgarnen für Jeansstoffe verwendet werden kann und auch in solchen für Kettenschussgewebe und Strickware verwendet werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoffe bereitzustellen, die zum Färben mit Indigo und Reduktionsfarbstoffen unter ökonomisch vorteilhaften Bedingungen sowohl ein System zum Kühlen des Farbstoffbades und einen Ultraschallgenerator verwendet, um die Farbwirkung weiter zu verstärken.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoffe bereitzustellen, die so betrieben werden kann, dass die gegenwärtig möglichen Produktionsvariablen erhöht werden können.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer vereinfachten Ausführungsform eine mehrstufige Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoffe bereitzustellen, die es beim Färben mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen ermöglicht, den Grad der Fixierung des Farbstoffs an der Faser zu erhöhen bei gleichzeitiger Reduzierung des Verbrauchs von Spülwasser, um zur Nachhaltigkeit unter Umweltgesichtspunkten beizutragen.
Diese Aufgaben gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch eine mehrstufige Färbevorrichtung wie in Patentanspruch 1 beschrieben gelöst.
Weitere Eigenschaften der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben, die ein integraler Bestandteil der vorliegenden Beschreibung sind.
Zur Lösung dieser Aufgaben wurde eine Reihe von Studien und Experimenten durchgeführt, die erfreulicherweise zur Schaffung einer neuen, originalen und innovativen mehrstufigen Vorrichtung zum Färben der Kettgarne für Jeansstoffe führten, die nicht nur die oben genannten Anforderungen erfüllt, sondern die durch Anwenden eines neuen Multiphasen-Färbevorgangs auch ermöglicht, eine sehr hohe Farbintensität zu erreichen. Im Wesentlichen unterscheidet sich diese neue Vorrichtung zum Färben in einer inerten Umgebung, vorzugsweise unter Stickstoff mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen, strukturell von allen bekannten Färbevorrichtungen dadurch, dass sie mit einem stark reduzierten Volumen des Farbstoffbades arbeitet, weil sie keine großvolumigen Tanks und keine langen Eintauchstrecken des Garns anwendet, sondern ein neues, mehrphasiges (mehrstufiges) Färbesystem mit Einspritzung verwendet, und dadurch, dass sie strukturell sehr einfach, in einem Stück, ist und insgesamt auf einer flachen Basis ausgestaltet ist.
Soweit es mehrphasiges Färben angeht, wird angegeben, dass dieses neuartige Färbesystem möglich ist, weil herausgefunden und experimentell bestätigt wurde, dass Indigofarbstoff unter Stickstoff fixiert und kontinuierlich nach jeder Eintauch- und/oder Sprühoperation verstärkt wird, sogar ohne die übliche dazwischenliegende Oxidationsphase, die in traditionellen Systemen in Luft notwendig ist. Die erste Bedingung dafür, dass dies stattfindet, ist, dass nach jeder Phase das zuvor mit Leukofarbstoff getränkte Garn nicht einem dazwischenliegenden Farbstoffbad unterzogen wird, um die Wechselwirkung von Bad und Faser zu unterstützen. Die zweite Bedingung dafür, dass diese stattfindet ist, dass nach Wegfall des dazwischenliegenden Farbstoffbades das Garn für eine bestimmte Zeit in einer inerten Umgebung mit dem Leukofarbstoff getränkt bleibt, was zur Diffusion und Fixierung des Farbstoffs dient, und in dieser Weise für jedes nachfolgende Eintauch- oder Sprühoperation so weiter verfahren wird.
Die Möglichkeit, diese wichtige neue Betriebsweise einzuführen, hat es ermöglicht, eine neue und originelle mehrstufige Vorrichtung zum Färben in einer inerten Umgebung, vorzugweise unter Stickstoff, für Kettgarne für Jeansstoffe zu schaffen, wobei die Vorrichtung unter den Gesichtspunkten von Design, Struktur und Funktionsweise sich vollständig von den Färbevorrichtungen gemäß dem Stand der Technik unterscheidet und demgegenüber enorm vereinfacht ist. Unter anderem sind bei dieser neuen und originalen mehrstufigen Färbevorrichtung die in einer inerten Umgebung arbeitet wie die Färbevorrichtungen gemäß den oben erwähnten Patentdokumenten, die herkömmlichen, vollständig mit Farbstoffbad gefüllten Farbstofftanks durch einen einzelnen Tank ersetzt, der fast ohne Farbstoffbad ist und mehrere Abschnitte aufweist, die mit Sprühdüsen-Kaskaden versehen sind, was zu einer Verbesserung der Färbewirksamkeit und vor allem zu einer drastischen Reduzierung des Volumens des Farbstoffbades führt.
Diese neue mehrstufige Vorrichtung zum Färben in einer inerten Umgebung erfüllt nicht nur die oben beschriebenen Erwartungen, sondern verbessert auch substantiell die Resultate und verbessert die behaupteten Vorteile der Färbevorrichtungen gemäß den oben erwähnten Patentdokumenten. Anders als die Färbevorrichtungen gemäß den oben erwähnten Patentdokumenten, die sehr umständlich sind und einen oder zwei Farbstofftanks mit einem großen Volumen haben und eine Kammer zur Diffusion/Fixierung des Leukofarbstoffs aufweisen, wobei die Kammer separat und/oder vertikal erhöht ist, hat die mehrstufige Färbevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein revolutionäres strukturelles Design, das extrem einfach ist und vollständig flach ausgedehnt ist, und wendet eine neue verbesserte Färbeweise in einem einzelnen Tank an und führt die gleichen Funktionen intensiver und rationeller aus, was mit weiteren Vorteilen und einer verbesserten Farbintensität verbunden ist.
Die Vorrichtungen zum Färben in einer inerten Umgebung gemäß den oben erwähnten Patentdokumenten bestehen aus einem oder zwei Tauchtanks, die alle eine interne Unterteilungswand an dem Eingang oder dem Ausgang für das Garn haben. In dem ersten Tank, der eine große Farbstoffbadkapazität hat und auch eine Wasserdichtigkeitsfunktion hat, findet ein langes Eintauchen des Garns in dem Farbstoffbad statt. Nach Auspressen mittels einer pneumatischen Druckpresse gelangt das Garn in den zweiten Raum, der üblicherweise die Form eines vertikalen Raums mit luftdichten seitlichen Türen oder Öffnungen hat, wo das Garn für eine gewisse Zeitspanne zum Diffundieren und Fixieren des in dem Garn absorbierten Leukofarbstoffs bleibt. Danach tritt das Garn aus oder geht über in den zweiten Tank, der ein Farbstoffbad und eine Eintauchkapazität kleiner oder gleich dem ersten Tank hat, um einer zweiten Durchtränkung unterzogen zu werden. Der zweite Tank hat ebenfalls eine Wasserdichtigkeitsfunktionsfähigkeit. Schließlich wird das austretende Garn wieder durch eine zweite pneumatische Druckpresse gepresst, um dann zur Phase der Oxidation auf einen Satz von in Luftumgebung befindlichen Zylindern überzugehen. In der Praxis arbeiten diese Färbevorrichtungen des bekannten Typs mit einem Eintauchvorgang oder maximal mit zwei Eintauchvorgängen und daher ohne oder nur mit einer einzelnen Verstärkung des Farbstoffs.
Wie im Oberbegriff mit Bezug auf die besondere Färbemethode, die für Indigofarbstoff erforderlich ist, angegeben, d.h. eine erste Färbeoperation gefolgt von verschiedenen Überfärbeoperationen, wird bemerkt, dass die Menge von Farbstoff für die zusätzliche Verstärkung nach jeder dieser Operationen sorgt, relativ gering ist, besonders wegen der niedrigen Affinität von Indigo zu Baumwollfasern. Folglich ist es, wenn die Farbwirksamkeit der oben beschriebenen Färbevorrichtungen bekannten Typs deutlich verbessert werden soll, notwendig, eine neue Färbevorrichtung zu schaffen, die mit einer Mehrzahl von Überfärbeoperationen arbeiten kann und daher mit einer Mehrzahl von Farbverstärkungen, um starke Farbtöne erreichen zu können.
Die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung, die unter einem Systemgesichtspunkt vorzugweise gemäß der Ausführungsform mit drei Färbestufen, wie sie in der beigefügten 1 gezeigt ist, aufgebaut ist, die aber auch gemäß anderen Ausführungsformen (in 2-8 gezeigt) aufgebaut sein kann, teilt mit denjenigen Vorrichtungen, die in den oben erwähnten Patentdokumenten beschrieben sind, nur das Konzept, in einer inerten Umgebung zu arbeiten, wobei der Garneingang und der Garnausgang wasserdicht ist. Strukturell und funktionell hat die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung jedoch deutliche Unterschiede, die ungeachtet der extremen Einfachheit der Vorrichtung diese nicht nur extrem wirtschaftlich machen, sondern zu den für die bekannten Vorrichtungen genannten Vorteilen noch eine verbesserte Färbewirksamkeit hinzufügen, wie auch weitere substantielle Verbesserungen im Hinblick auf Qualität, Management und Wirtschaftlichkeit. Dies wurde in der Praxis möglich dank der vorteilhaften zuvor beschriebenen Entdeckung, die es möglich macht, ein innovatives, mehrstufiges System zum Färben durch Sprühen zu verwenden. Diese mehrstufigen Färbeoperationen tragen zu einer signifikanten Steigerung der Menge von Farbstoff bei, die durch Affinität auf dem Garn fixiert wird.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass es unter Stickstoff, anders als im Färbesystem in Luft gemäß dem Stand der Technik, nicht notwendig ist, dass das Garn für lange Zeit in dem Farbstoffbad eingetaucht bleibt, da das in den individuellen Färbestufen gesprühte Farbstoffbad in einer inerten Umgebung in dem Leukofarbstoffzustand bleibt, was es ermöglicht, die Diffusion und Fixierung an den Fasern fortfahren zu lassen. Es wird anzuerkennen sein, dass diese mehreren Stufen von Färbeoperationen dazwischen durch leichtes Pressen des Garns unterbrochen sein muss, damit in der Zwischenzeit das Farbstoffbad nachgefüllt werden kann, so dass der Farbstoff dann durch Hinzufügen von Farbstoff verstärkt werden kann. Dieses besondere Merkmal stellt sicher, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren Verstärkungsstufen durch Hinzufügen von Farbstoff eine Farbwirksamkeit ergibt, die deutlich besser als bei den Vorrichtungen gemäß den oben erwähnten Patentdokumenten ist.
Die mehrstufige Färbevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer einzelnen Einheit oder einer Mehrzahl von Einheiten in den Linien zum kontinuierlichen Färben von Kettgarnen mit Indigo in verschiedenen flachen Systemen, Seil- und Schleifensystemen verwendet werden, mit dem großen Vorteil gegenüber den Vorrichtungen der zuvor erwähnten Patentdokumente, die strukturelle Komplexität stark zu vereinfachen und deren Kosten erheblich zu reduzieren. Außerdem fügt die Vorrichtung zu den beschriebenen Vorteilen, die sie gemein hat mit den Vorrichtungen der zuvor erwähnten Patentdokumente, ein vorteilhafte drastische Reduktion des Volumens des Farbstoffbads und folglich seiner verschiedenen chemischen Komponenten hinzu, wie auch eine Reduktion im Energie- und Wasserverbrauch, was zu einer substantiellen Reduktion der Produktionskosten führt.
Die mehrstufige Färbevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Ergebnis von Erfahrung und neuen Experimenten, die zur Verwerfung des herkömmlichen Färbeverfahrens der oben erwähnten Patentdokumente führten und die es daher ermöglichen, jeweils das auszuführen, was für den jeweiligen Färbevorgang ideal ist, d.h. eine maximale Farbstoffbad/Garn-Kontaktzeit mit einem möglichst minimalen Volumen des Farbstoffbads. In der Praxis bedeutet dies für den betroffenen spezifischen Sektor einen technologischen und ökologischen Wendepunkt, damit man der Zukunft nicht mit der Technologie von gestern begegnet. Im Vergleich mit dem System der zuvor erwähnten Patentdokumente, ist in dem neuen System das Volumen des Farbstoffbades um etwa 70% reduziert und daher für die gleiche Zirkulationspumpe die Wechselwirkung Farbstoffbad und Garn wenigstens vervierfacht, was verbessertes Färben garantiert, während die zum Erreichen des chemischen Gleichgewichts benötigte Zeit drastisch reduziert ist. Ebenso gibt es eine Reduktion des Aufnahmevermögens von Rückgewinnungs- und Vorratsbehältern zum Wiederverwenden der Farbstoffbäder, was die Verwendung von herkömmlichen Kunststofftanks erlaubt.
Die zuvor erwähnten Vorteile können erreicht werden, weil, mit Ausnahme des erheblich reduzierten Volumens des Farbstoffbades für die sehr kurzen Badoperationen in den geformten ersten und letzten Kammern, deren Hauptzweck darin besteht, als eine hydraulische Dichtung zu wirken, in der mehrstufigen Färbevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Garn nicht mehr während langer Eintauchphasen im Farbstoffbad gefärbt wird. Im Gegenteil, das Garn wird durch konstantes und gleichmäßiges Sprühen des Farbstoffbades direkt in den „NIP“, d.h. an dem Punkt der maximalen hydrodynamischen Wirksamkeit und daher dem Punkt mit der stärksten Wechselwirkung von Farbstoffbad und Fasern, eines oder mehrerer Zylinder aufgebracht, die mit dem Garn umlaufen, in einer inerten Umgebung in jeder der individuellen Färbestufen, aus denen sich die Vorrichtung zusammensetzt. Diese Färbestufen sind voneinander durch eine einfache Presse durch Gewichtswirkung, gemäß dem neuen System der Verstärkung, von feuchtem Produkt durch feuchtes Produkt. In dieser Hinsicht wird bemerkt, dass zum Färben von Garnen in Fadenform und Geweben, im Hinblick auf ihre niedrigere Permeabilität verglichen mit der herkömmlichen flachen Garnmatte, verschiedene Positionierungen der internen Zylinder bereitgestellt werden, um so einen Transportweg zu schaffen, um zu ermöglichen, dass das Farbstoffbad abwechselnd auf beide Seiten davon gesprüht wird.
Die Kaskaden-Farbstoffbadsprüher, die verstopfungsfrei sind und dem Garn und/oder dem Gewebe voll zugewandt sind, werden versorgt durch ein Pumpe-Filter-Zirkulationssystem, das mit der zentralen Sammelleitung des Farbstoffbades verbunden ist. In der bevorzugten Ausgestaltung der mehrstufigen Färbevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in 1 gezeigt ist, arbeitet diese Vorrichtung im Wesentlichen so, als gäbe es drei herkömmliche lange Eintauchvorgänge des Garns und/oder des Gewebes und daher zwei Verstärkungen (Hinzufügungen) von Farbstoff, und liefert daher eine Färbewirkung, die wesentlich besser als die mit den Vorrichtungen gemäß den zuvor erwähnten Patentdokumenten erzielbare ist.
Das innovative Färbeverfahren der mehrstufigen Färbevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, das mit einer Mehrzahl von Färbestufen mit Besprühen des Garns mit voll zugewandten Kaskaden von Farbstoffbadsprühern, abgewechselt durch einfaches Pressen durch Gewicht arbeitet, um das dazwischenliegende Bad wieder zu füllen und daher die Diffusion zu erhöhen, was das Fixieren und Verstärken des Farbstoffs auch auf dem feuchten Produkt beinhaltet, anders als bei den Vorrichtungen gemäß den zuvor erwähnten Patentdokumenten, hat es ermöglicht, den Färbeprozess in einem einzelnen Tank auszuführen. Als Vorteile ergeben sich eine enorme strukturelle Vereinfachung und die Elimination vieler Komponenten, wie die spezielle, teure pneumatische Presse für das dazwischenliegende Pressen, die motorbetrieben ist und unter Stickstoff arbeitet, die nachfolgende komplizierte und voluminöse Kammer zur Diffusion/Fixierung des Farbstoffs, die Heizzylinder, der zweite Farbstofftank und die Gebläse/Batterie-Einheit für die Zirkulation und Entfeuchtung des Stickstoffs (die zum Verhindern von Tropfenfall auf das gepresste Garn verwendet wird, aber nicht mehr notwendig ist, da der Betrieb immer an dem feuchten Produkt stattfindet). Weitere Vorteile sind durch die Reduktion des Volumens des Stickstoffs und, was von großer Bedeutung ist, durch den vollständig flachen Verlauf der mehrstufigen Färbevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bedingt, die einfach, und überdies deutlich kostengünstiger ist als die Färbevorrichtungen gemäß den zuvor erwähnten Patentdokumenten.
Außerdem erlaubt die enorme Reduktion des Volumens des Farbstoffbades im Vergleich zu den herkömmlichen Vorrichtungen zum Färben in Luft und der drastischen Reduktion des Volumens des Farbstoffbades im Vergleich mit den oben genannten Färbevorrichtungen, die unter Stickstoff arbeiten, die mehrstufige Färbevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf sehr wirtschaftliche Art und Weise mit zwei nützlichen und vorteilhaften technischen Eigenschaften zu versehen. Die erste vorteilhafte technische Eigenschaft besteht in der Hinzufügung einer Einheit zum Kühlen des Farbstoffbades auf etwa 15°C in dem Farbstoffbad-Zirkulationsbehälter, was eine charakteristische Temperatur exklusiv für Indigofarbstoff ist, bei der dessen Affinität zu Zellulosefasern deutlich ansteigt, was eine bessere Färbewirksamkeit ergibt. Die zweite vorteilhafte technische Eigenschaft besteht in der Hinzufügung eines Ultraschall-Generators zu den zwei, nämlich der ersten und der letzten geformten Farbstoffbadkammern, um den Badeffekt zu verstärken.
Ihre besonderen Struktureigenschaften, zusammen mit den oben genannten Merkmalen, geben der erfindungsgemäßen mehrstufigen Färbevorrichtung nicht nur die größtmögliche Rationalität und Funktionalität, sondern auch außerordentliche operative Flexibilität. Zusätzlich zu den operativen Varianten, die auch bei den Vorrichtungen gemäß den oben erwähnten Patentdokumenten möglich sind, kann die neue Färbevorrichtung zur Erreichung verschiedener Grade des Eindringens und der Fixierung des Farbstoffs, die für die verschiedenen Endergebnisse auf den hergestellten Kleidungsstücken nötig sind, die Anzahl der verwendeten Sprühstufen variieren, den Weg des Garns und/oder Gewebes oder die Kontaktzeit von Farbstoffbad und Fasern variieren, die Anzahl der verwendeten Sprüher variieren, die Betriebsgeschwindigkeit und den Prozentsatz von restlichem Sauerstoff variieren, wie auch mit einem Farbstoffbad färben, das gekühlt ist und/oder durch Ultraschall aktiviert ist, das gefärbte Garn am Ausgang der Presse sofort durch Blasen von Luft oxidieren, die durch Gebläse und/oder Druckluft bei niedrigem Druck zugeführt wird, wobei die Luft hinzugefügten Sauerstoff enthalten kann oder nicht, um den beim Färben erreichten Grad der Kortikalität schnell zu fixieren, wodurch das weitere Eindringen von Farbstoff in die Faser während des nachfolgenden Weges mit Oxidation in Luft verhindert wird. Diese dadurch neu ermöglichten operativen Varianten, individuell oder miteinander kombiniert, schaffen die Möglichkeit für eine Reihe von verschiedenen neuen Endresultaten, was die Bandbreite, die an neuen Typen von Jeans und Textilprodukten angeboten werden kann und die ohne chemische Eingriffe erhältlich sind, in einer ökonomisch und ökologischen Weise, vollständig in Einklang mit gegenwärtigen und zukünftigen Erwartungen erheblich erweitert.
Die Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen mehrstufigen Färbevorrichtung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher werden, die mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen als nicht einschränkendes Beispiel präsentiert wird, in denen:

1 eine schematische Ansicht im Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum ökologischen und nachhaltigen Färben von Kettgarn für Jeansstoffe und Gewebe mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen in dem System in einer inerten Umgebung in kontinuierlicher Weise, wobei die Vorrichtung vorzugweise mit drei Färbestufen versehen ist,
2 eine schematische Ansicht eines einzelnen Tanks der Färbevorrichtung aus 1 im Längsschnitt ist, mit einem möglichen reduzierten Weg des Garns und/oder des Gewebes,
3 eine schematische Ansicht des einzelnen Tanks der Färbevorrichtung in 1 im Längsschnitt in einer möglichen Ausführungsform ist, in der auf der Bodenwand zwei weitere geformte Farbstoffbadkammern hinzugefügt sind,
4 eine schematische Ansicht des einzelnen Tanks der Färbevorrichtung in 1 im Längsschnitt einer möglichen Ausführungsform zeigt, in der die Köpfe abgesenkt sind,
5 eine schematische Ansicht des einzelnen Tanks der Färbevorrichtung in 1 im Längsschnitt einer möglichen Ausführungsform ist, die einen bevorzugten Weg für Garn in Seilen und Gewebe hat, so dass das Besprühen mit Farbstoffbad auf beiden Seiten davon erfolgt,
6 eine schematische Ansicht des einzelnen Tanks der Färbevorrichtung in 1 im Längsschnitt in einer möglichen Ausführungsform ist, in der die Bodenwand mit vier geformten Badkammern versehen ist, wobei keine zentrale Sammelleitung zum Sammeln des Farbstoffbades vorhanden ist,
7 eine schematische Ansicht des einzelnen Tanks der Färbevorrichtung in 1 im Längsschnitt in einer Variante der Ausführungsform aus 3 ist,
8 eine schematische Ansicht des einzelnen Tanks der erfindungsgemäßen Färbevorrichtung im Längsschnitt einer möglichen Ausführungsform mit zwei Stufen und ohne Sammelleitung für das Farbstoffbad ist und
9 eine Tabelle ist, die die technischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Färbevorrichtung mit denen der einzelnen Färbevorrichtungen für Kettgarne für Jeansstoffe, die in den oben erwähnten Patentdokumenten beschrieben sind, vergleicht.

Es ist zu bemerken, dass die folgende Beschreibung und die angefügten Figuren viele Komponenten, Zusatzgeräte und Instrumente nicht illustrieren, da sie Fachleuten gut bekannt sind und da alle Färbevorrichtungen normalerweise mit solchen Komponenten ausgerüstet sind, wie etwa mit Reglern für den Flüssigkeitsspiegel des Farbstoffbades, Temperaturregeleinheiten, Behältern für die Vorbereitung und Wiedergewinnung von Farbstoffbad und für Vorräte von Hilfsprodukten, automatischen Dosiersystemen, Kontroll- und Steuerinstrumenten etc. Es ist auch zu bemerken, dass die beigefügten Figuren Hydraulikkreisläufe illustrieren, die mit zugehörigen Pumpen und Ventilen versehen sind und die im Folgenden nicht detailliert beschrieben werden, da sie Fachleuten ebenfalls gut bekannt sind.
Die Figuren zeigen einige mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Färben von Garnen und/oder Geweben, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Färbevorrichtung 10 ist zum Ausführen des Färbevorgangs ausgestaltet mit einem Farbstoffbad B, das auf Indigo oder anderen Reduktionsfarbstoffen basieren kann, wobei der Färbevorgang an wenigstens einem kontinuierlichen Textilträger 100 in der Form von Garnen und/oder Geweben im Allgemeinen ausgeführt wird, wie etwa beim Färben von Kettgarnen für Jeansstoffe. Die Färbevorrichtung 10 weist einen einzelnen Tank 12 mit der Form eines Parallelepipeds auf, in dem der Textilträger 100 bewegt wird. Der Tank 12 ist in seinem Inneren in Aufeinanderfolge versehen mit:

- wenigstens einer ersten geformten Kammer 14, die nahe der Bodenwand 16 des Tanks 12 und an einem ersten Kopf 22 des Tanks 12 ausgebildet ist und die im Inneren mit wenigstens einer Umlenkrolle 18 für den in den Tank 12 eintretenden Textilträger 100 versehen ist und die dazu ausgestaltet ist, um wenigstens teilweise mit einer vorgegebenen Menge des Farbstoffbads B gefüllt zu sein. Diese vorgegebene Menge des Farbstoffbades B hat eine Dichtungsfunktion zwischen der äußeren Umgebung und dem Tank 12, und
- wenigstens einer internen Unterteilungswand 20, die nahe am ersten Kopf 22 des Tanks 12 liegt, die in einem Stück mit den Seitenwänden des Tanks 12 gebildet ist und die dazu ausgestaltet ist, in den unteren Teil des Farbstoffbades B der ersten geformten Kammer 14 einzutauchen, um die Wasserdichtungsfunktion zu unterstützen.

Innerhalb des Tanks 12 sind stromabwärts der ersten geformten Kammer 14 und der ersten internen Unterteilungswand 20 ein erster Färberaum 24A und wenigstens ein zweiter Färberaum 24B, 24C vorgesehen, in denen der Textilträger 100 nicht etwa in irgendeiner Weise in das Farbstoffbad B eingetaucht wird. Jeder Färberaum 24A, 24B, 24C weist wenigstens eine Umlenkrolle 26A, 26B, 26C für den Textilträger 100, die dazu ausgestaltet ist, um die Bewegung des Textilträgers 100 vertikal oder horizontal innerhalb des jeweiligen Färberaums 24A, 24B, 24C zu führen, wenigstens eine Ausgabeeinrichtung 28A, 28B, 28C, die vorzugsweise vom Kaskadentyp ist und die dazu ausgestaltet ist, um Farbstoffbad B auf den Textilträger 100, aufzubringen und wenigstens eine Pressvorrichtung 30A, 30B, 30C mit gegenüberliegenden Leerlaufrollen auf, die am Ausgang des jeweiligen Färberaums 24A, 24B, 24C platziert sind und die dazu ausgestaltet sind, den den jeweiligen Färberaum 24A, 24B, 24C verlassenden Textilträger 100 wenigstens teilweise zu entfeuchten, bevor er in den folgenden Färberaum 24A, 24B, 24C eintritt oder bevor er den Tank 12 verlässt.
In den Ausführungsformen der Färbevorrichtung 10 in 1 bis 7 sind drei separate Färberäume 24A, 24B, 24C innerhalb des Tanks 12 vorgesehen. In der Ausführungsform der Färbevorrichtung 10 in 8 sind andererseits nur zwei separate Färberäume 24A, 24B innerhalb des Tanks 12 vorgesehen. Die Anzahl von Färberäumen innerhalb des Tanks 12 kann in jedem Fall gemäß den Anforderungen variieren.
Innerhalb des Tanks 12 sind stromabwärts der Färberäume 24A, 24B, 24C ferner in Aufeinanderfolge vorhanden:

- wenigstens eine zweite geformte Kammer 32, die nahe der Bodenwand 16 des Tanks 12 und an einem zweiten Kopf 34 des Tanks 12 gegenüber dem ersten Kopf 22 gebildet ist, die im Inneren mit wenigstens einer Umlenkrolle 36 für den den Tank 12 verlassenden Textilträger 100 versehen ist und die dazu ausgestaltet ist, durch eine vorgegebene Menge des Farbstoffbades B wenigstens teilweise gefüllt zu sein. Ähnlich der ersten geformten Kammer 14 hat daher die vorgegebene Menge des Farbstoffbades B in der zweien geformten Kammer 32 hauptsächlich eine Wasserdichtigkeit zwischen dem Tank 12 und der äußeren Umgebung bewirkende Funktion, und
- wenigstens eine zweite interne Unterteilungswand 38, die nahe am zweiten Kopf 34 des Tanks 12 angeordnet ist, die in einem Stück mit den Seitenwänden des Tanks 12 gebildet ist und die dazu ausgestaltet ist, in den unteren Teil des Farbstoffbades B der zweiten geformten Kammer 32 eingetaucht zu sein, um die die Wasserdichtigkeit bewirkende Funktion zu unterstützen.

Die Färbevorrichtung 10 umfasst wenigstens einen Deckel 40A, 40B, 40C, der in wasserdichter Weise an den internen Unterteilungswänden 20, 38 und den Seitenwänden des Tanks 12 anliegt, um den Tank 12 an der Oberseite zu schließen und die Färberäume 24A, 24B, 24C gegenüber der umgebenden Umwelt in wasserdichter Weise abzuschließen. In den Ausführungsformen der Färbevorrichtung 10 in 1 bis 8 ist vorzugsweise ein einzelner Deckel 40A, 40B, 40C für jeden der in dem Tank 12 enthaltenen Färberäume 24A, 24B, 24C vorgesehen.
Stromabwärts des Tanks 12 und daher außerhalb des Tanks 12 weist die Färbevorrichtung 10 wenigstens eine Press- und Zugvorrichtung 42 mit gegenüberliegenden angetriebenen Walzen auf, die dazu ausgestaltet ist, den Textilträger 100 gleichzeitig zu ziehen und überschüssige Flüssigkeit aus dem Textilträger 100 zu entfernen, sobald er den Tank 12 verlassen hat. Die Färbevorrichtung 10 umfasst auch ein einen Behälter 48 aufweisendes Hydrauliksystem 46, das für die Bevorratung, Zirkulation und Zufuhr von Farbstoffbad B zu jeder Ausgabevorrichtung 28A, 28B, 28C und jeder der geformten Kammern 14, 32 des Tanks 12 ausgestaltet ist. Der Behälter 48 ist in vorteilhafter Weise mit einer Einrichtung 58 zur thermischen Regelung des Farbstoffbades B versehen. Diese thermische Regeleinrichtung 58 kann durch eine oder mehrere Heiz-Kühl-Einheiten gebildet sein, wie zum Beispiel Rohrwindungen mit Kühlung des Farbstoffbades B.
Der parallelepipedförmige Tank 12 ist vorzugsweise in horizontaler Richtung ausgedehnt. In ebenso bevorzugter Weise ist die Bodenwand 16 des Tanks 12 so geformt, um zusätzlich zu der erste geformten Kammer 14 und der zweiten geformten Kammer 32, die sich in Umfangspositionen des Tanks 12 befinden, auch eine zentrale Sammelleitung 50 für das Farbstoffbad B zu bilden. Genauer gesagt ist an die Bodenwand 16 des Tanks 12 im Wesentlichen in einer mittleren Position zwischen der ersten geformten Kammer 14 und der zweiten geformten Kammer 32 mit wenigstens einer Sammelleitung 50 zum Sammeln des von den Ausgabevorrichtungen 28A, 28B, 28C jedes Färberaums 24A, 24B, 24C ausgegebenen Farbstoffbad geformt. Die Sammelleitung 50 ist hydraulisch mit dem Hydrauliksystem 46 und mit dem entsprechenden Behälter 48 verbunden, um so zu der Rückzirkulation des Wärmestoffbades B zu den Ausgabevorrichtungen 28A, 28B, 28C beizutragen.
Wie in den Ausführungsformen der Färbevorrichtung 10 in 1 bis 5 und 7 gezeigt kann die Bodenwand 16 des Tanks 12 vorzugsweise mit Bereichen versehen sein, die relativ zu einer horizontalen Ebene geneigt sind und von jeder geformten Kammer 14, 32 zu der zentralen Sammelleitung 50 hin abfallen. Auf diese Weise kann die zentrale Sammelleitung 50 das von den Ausgabevorrichtungen 28A, 28B, 28C und von Überflüssen aus den geformten Kammern 14, 32 kommende Farbstoffbad B sammeln und in die Zirkulation durch das Hydrauliksystem 46 zurückführen.
In 8 ist die Bodenwand 16 des Tanks vorzugsweise mit Bereichen versehen, die relativ zu einer horizontalen Ebene geneigt sind und die das von den Kaskaden-Ausgabevorrichtungen 28A, 28B, 28C ausgegebene Farbstoffbad vom Zentrum des Tanks 12 zu den geformten Kammern 14, 32 fließen lassen, die hydraulisch mit dem Hydrauliksystem 46 verbunden sind.
In den Ausführungsformen der Färbevorrichtung 10 in 1-3 und 5-8 haben die gegenüberliegenden Köpfe 22, 34 des Tanks 12 eine Höhe, die im Wesentlichen gleich der Höhe der entsprechenden internen Unterteilungswände 20, 38 ist. In der Ausführungsform der Färbevorrichtung 10 aus 4 hingegen sind die gegenüberliegenden Köpfe 22, 34 des Tanks 12 niedriger im Vergleich zu den entsprechenden internen Unterteilungswänden 20, 38. Mit anderen Worten haben in dieser Ausführungsform die gegenüberliegenden Köpfe 22, 34 des Tanks 12 eine minimal notwendige Höhe, um zusammen mit der Bodenwand 16 jede geformte Kammer 14, 32 des Tanks 12 zu schließen.
Unabhängig von der Höhe der gegenüberliegenden Köpfe 22, 34 des Tanks 12 kann jede interne Unterteilungswand 20, 38 am oberen Enden jeweils mit einem kanalförmigen Profil 52 versehen sein, die mit entsprechenden querverlaufenden kanalförmigen Profilen des Tanks 12 (nicht gezeigt) verbunden sind und dadurch eine wasserdichte, am Umfang verlaufende Aufnahme für die oberen Deckel 40A, 40B, 40C bilden, die vorzugsweise von dem Tank 12 abnehmbar sind. Die hydraulischen Dichtungen der Deckel 40A, 40B, 40C können auch durch Packungen ersetzt sein. Wie zuvor erläutert stellen die internen Unterteilungswände 20, 38, indem sie unten in das Farbstoffbad B der jeweiligen geformten Kammer 14, 32 eingetaucht sind, sicher, dass, neben dem Bad des Textilträgers 100, der in den Tank 12 eintritt und diesen verlässt, diese geformten Kammern 14, 32 in Kombination mit einem oberen Netzwerk von Umfangskanälen und querverlaufenden Kanälen die Hauptfunktion ausführen, eine hydraulische Barriere zu bilden, die nötig ist, um das Innere des Tanks 12 inert zu halten. Tatsächlich kann das Hydrauliksystem 46 mit wenigstens einem Kreis 54A, 54B versehen sein, um jeden Färberaum 24A, 24B, 24C mit einem Inertgas N zu versorgen, das vorzugsweise Stickstoff ist, um so den Färbevorgang des Textilträgers 100 in einer Atmosphäre durchzuführen, die vollständig frei von Sauerstoff ist oder die einen vorgegebenen und gesteuerten Rest von Sauerstoff enthält, und somit in anderen Worten eine im Wesentlichen inerte Umgebung. Im Einzelnen, wie in den beigefügten Figuren gezeigt, kann ein erster Kreis 54A zur Versorgung des Tanks 12 und ein zweiter Kreis 54B zur Versorgung des Behälters 48 vorgesehen sein.
Wie in allen Ausführungsformen der Färbevorrichtung 10 in den beigefügten Figuren gezeigt ist vorzugsweise jede Ausgabevorrichtung 28A, 28B, 28C an dem Tangentenpunkt zwischen einer entsprechenden unteren Umlenkrolle 26A, 26B, 26C und dem Textilträger 100 am Anfang der Umleitung um diese untere Umlenkrolle 26A, 26B, 26C positioniert. Mit anderen Worten ist jede Ausgabevorrichtung 28A, 28B, 28C vorteilhafterweise am sogenannten NIP der entsprechenden unteren Umlenkrolle 26A, 26B, 26C positioniert, d.h. an dem Punkt maximalen hydrodynamischen Leistungsvermögens und daher am Punkt der stärksten Wechselwirkung zwischen dem Farbstoffbad B und dem Textilträger 100. Ebenfalls vorzugsweise wird jede Ausgabevorrichtung 28A, 28B, 28C durch eine nicht-verstopfende Kaskaden-Sprühvorrichtung gebildet, die eine Breite hat, die im Wesentlichen gleich oder größer als die Breite des innerhalb des Tranks 12 bewegten Textilträgers 100 ist.
Die Pressvorrichtung 42 mit gegenüberliegenden angetriebenen Walzen kann vorzugsweise durch ein sogenanntes Foulard mit pneumatischem Druck gebildet werden. Stromabwärts des Foulards 42 ist eine oder eine Mehrzahl von Vorrichtungen 44 zum Richten eines Luftstrahls vorgesehen, der hinzugefügten Sauerstoff enthält oder nicht, um das Ausmaß der Oxidation des Textilträgers 100 zu erhöhen, sobald er aus dem Tank 12 ausgetreten ist.
Wie zuvor bemerkt ist die erfindungsgemäße Färbevorrichtung 10 vorteilhafterweise mit weiteren Vorrichtungen versehen, die dazu ausgestaltet sind, um den Färbegrad des Textilträgers 100 zu erhöhen. Wenigstens eine der geformten Kammern 14, 32 des Tanks 12 ist tatsächlich mit einem entsprechenden Ultraschall-Generator 56 versehen, der dazu ausgestaltet ist, um die Badwirkung des Farbstoffbades B in der geformten Kammer 14, 32 zu verstärken. Außerdem ist der Behälter 48 vorteilhafterweise mit einer Einrichtung 58 zur thermischen Regelung des Farbstoffbades B versehen, die zum Beispiel durch wenigstens einen Satz von Rohrwindungen gebildet ist, um das Farbstoffbad B zu kühlen, um so die Färbewirkung des in dem Behälter 48 enthaltenen Farbstoffbades B weiter zu erhöhen, besonders in dem Fall, wenn der Farbstoff B auf Indigo basiert.
Es wurde somit gezeigt, dass die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung die oben erläuterten Aufgaben löst. In der Praxis ist die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung, die vorzugsweise dazu ausgestaltet ist, in einer inerten Umgebung mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen zu arbeiten, und die mit einem einzigen Tank versehen ist, sehr einfach, hat Bedienungskomfort und ist einfach zu steuern und zu warten, aber vor allem verursacht sie Kosten, die drastisch unter denen von Vorrichtungen gemäß den zuvor erwähnten Patentdokumenten liegen, und fügt darüber hinaus weitere Vorteile hinzu wie die Ermöglichung größerer operativer Flexibilität und besserer Farbwirksamkeit. Ein systematischer Vergleich zwischen den technischen Eigenschaften einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrstufigen Färbevorrichtung mit den entsprechenden technischen Eigenschaften der Färbevorrichtungen für Kettgarne für Jeansstoffe gemäß den oben genannten Patentdokumenten ist aus der Tabelle in 9 ersichtlich.
Andererseits ist mit Bezug auf das in dem Dokument WO 2020/053677 A1 illustrierte multifunktionale Gewebefärbesystem hervorzuheben, das die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung tatsächlich einfach ein Färbetank ist, vorzugsweise für Kettgarne für Jeansstoffe, der kontinuierlich und in eine Richtung in einer inerten, ökologischen und ökonomischen Umgebung arbeitet. Als Resultat seiner besonderen Eigenschaften als einzelner Einheit oder als Mehrzahl von Einheiten ersetzt die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung die acht oder mehr Färbetanks, die normalerweise Teil der traditionellen Linien zum kontinuierlichen Färben mit Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen bilden, wobei solche Anlagen im Mittel aus 3-4 Vorbehandlungstanks, 8-10 Färbetanks und 3-4 Nachbehandlungstanks bestehen. Die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung ist nicht autonom oder multifunktional oder in zwei Richtungen arbeitend, sondern führt einfach kontinuierlich die einzige Färbephase durch.
Als Resultat ihrer besonderen strukturellen und funktionellen Eigenschaften ermöglicht das in WO 2020/053677 A1 illustrierte multifunktionale Färbesystem maximale operative Flexibilität und viele Vorteile, wie auch die schnelle Lieferung von gefärbten Geweben, ist jedoch immer auf Chargen geringer Länge eingeschränkt. Auf der anderen Seite ist die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung in der Lage, das Färben von Kettgarnen für Jeansstoffe auf den herkömmlichen kontinuierlichen Färbelinien, die normalerweise für Chargen von Garn mit großer Länge angewendet werden, zu modernisieren, zu rationalisieren und ökologisch nachhaltig zu machen. Die Vorrichtungen können sowohl in neu konstruierten Färbelinien verwendet werden und zur Modernisierung existierender Färbelinien verwendet werden.
Die Struktur des multifunktionalen Gewebefärbesystems, das in WO 2020/053677 A1 illustriert ist, ist recht komplex, da dieses Färbesystem drei separate Tanks aufweist, die auch individuell und alternativ für verschiedene komplementäre Behandlungen mit verschiedenen Produkten verwendet werden können, wie auch mit großen Volumina von Farbstoffbad verwendet werden können. Dies erfordert geeignete Hydraulikkreisläufe, Steuerinstrumente und Vorratsbehälter für jeden Tank, wie auch ihre Vervollständigung mit einem Foulard, um das Gewebe am Eingang zu ziehen und/oder es zwischen einem Tank und einem nächsten zu entfeuchten, sowie Rollen und Abwickler und andere ergänzende Geräte. Auf der anderen Seite hat die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung für Kettgarne für Jeansstoffe eine sehr einfache Struktur: in der Praxis gibt es nur einen einzelnen Tank mit einer geformten Basis, der immer einfach mit einem einzelnen Farbstoffbad arbeitet, das durch die Kaskaden-Ausgabevorrichtungen ausgegeben wird und ein erheblich reduziertes Volumen hat. Dieses Farbstoffbad wird aus einem einzelnen Vorratsbehälter zugeführt, zirkuliert und kontrolliert.
In dem in WO 2020/053677 A1 illustrierten multifunktionalen Färbesystem für Gewebe beinhaltet die Phase des Färbens mit Indigo alternativ das Imprägnieren mit einem lang andauernden Eintauchen in einem großen Volumen des Farbstoffbades in dem ersten Tank, einen lang andauernden Aufenthalt in dem zweiten Tank (für das Diffundieren/Fixieren des Farbstoffs) und ein zweites Imprägnieren mit kurzem Eintauchen mit einem reduzierten Volumen von Farbstoffbad in dem dritten Tank. Der einzelne Tank der erfindungsgemäßen mehrstufigen Färbevorrichtung für Kettgarne für Jeansstoffe arbeitet andererseits durch Anwenden einer neuen und innovativen Betriebsmethode, die eine Mehrzahl von sequentiellen Imprägnierungen mit dem Farbstoffbad, unterbrochen durch Auspressen, um das dazwischenliegende Bad wieder aufzufüllen, beinhaltet. Es gibt keine Eintauchtanks und keine Kammer zur Diffusion/Fixierung des Farbstoffes.
In dem in WO 2020/053677 A1 illustrierten multifunktionalen Färbesystem für Gewebe wird der Färbevorgang, zusammen mit allen anderen komplementären Phasen, die für den Betriebszyklus erforderlich sind, ausgeführt, indem das Gewebe in die verschiedenen erforderlichen Farbstoffbäder eingetaucht wird, die ein großes Volumen haben. Der einzelne Tank der erfindungsgemäßen mehrstufigen Färbevorrichtung arbeitet ausschließlich für die eine Färbephase des Kettgarns, aber ohne Eintauchen des Garns in dem Farbstoffbad. Tatsächlich wird das Farbstoffbad an dem „NIP“ der unteren Umlenkrollen mittels einer Mehrzahl von freien Kaskaden-Sprühern gleichmäßig zugeführt, die vollständig dem Garn zugewandt platziert sind. Über die Ermöglichung einer enormen Reduktion des Volumens des Farbstoffbades mit all den damit verbundenen Vorteilen hinaus ermöglicht dieses System eine erhebliche Steigerung der Wiederverwendung des Farbstoffbades selbst, mit dem Vorteil einer Wechselwirkung mit der Faser mit besserem Eindringen und besserer Regelmäßigkeit des Farbstoffes.
Mit Bezug auf die Ausführungsform von 8C aus Dokumente WO 2020/053677 A1 wird bemerkt, dass diese Ausführungsform dieselben Eigenschaften wie die entsprechenden Ausführungsformen hat, die in den restlichen Figuren des Dokuments gezeigt sind. Diese Ausführungsform zeigt einfach das multifunktionale System zum Färben von Geweben in einer spezifischen Variante mit einem kombinierten vertikalen und horizontalen Weg des Gewebes. Dieser Weg ist nötig, um in der Lage zu sein, das Färben auf beiden Seiten des Gewebes auszuführen, durch Aufbringen des Farbstoffs mit verschiedenen Systemen, die nicht das Eintauchen des Gewebes in die Tanks selbst erfordern, wie es andererseits in allen Ausführungsformen des Systems der Fall ist. Der Zweck dieser spezifischen Ausführungsform des Systems liegt darin, in der Lage zu sein, das Volumen des Farbstoffbades drastisch zu reduzieren, mit den damit einhergehenden unbestreitbaren Vorteilen. In jedem Fall hat diese spezifische Ausführungsform des Systems gemäß WO 2020/053677 A1 , die einfacher als die übrigen Ausführungsformen erscheinen mag, auch deren Komplexität und operative Komplikationen, die dadurch bedingt sind, dass, um in der Lage zu sein, in den spezifizierten Betriebsweisen zu arbeiten, es notwendig ist, das Farbstoffbad gleichzeitig in zwei verschiedenen physischen Formen zu verwenden, d.h. notwendigerweise Flüssigkeit in den kleinen Kopftanks für die Wasserdichtigkeit und in anderen Formen zum Färben, wofür das System mit spezifischen Zusatzvorrichtungen ausgestattet sein muss, wie etwa Generatoren und Verteiler unter Stickstoffschaum, Systeme zum Unterdrucksetzen der Sprühdüsen mit Stickstoff, Vorrichtung zum Vorbereiten und zur Verteilung unter Stickstoff der Ausbreitungspasten und der Abschabungen. Neben ihren hohen Kosten erfordern diese zusätzlichen Vorrichtungen bestimmte und konstante Maßnahmen der Wartung und darüber hinaus der Reinigung, da sie alle möglichen Verstopfungen ausgesetzt sind.
Mit Bezug auf die erfindungsgemäße mehrstufige Färbevorrichtung für Kettgarne für Jeansstoffe kann auf der anderen Seite die Hinzufügung der thermischen Regelvorrichtung 58 zu dem Behälter 48 für die Zirkulation des Farbstoffbades nicht als für die Zwecke beabsichtigt angesehen werden, die für das System gemäß WO 2020/053677 A1 spezifiziert sind, sondern zu dem Zweck, eine bestimmte Eigenschaft von Indigofarbstoff auszunutzen, der bei einer Temperatur von etwa 15°C die maximale Affinität mit Zellulosefasern hat, was es ermöglicht, eine erheblich bessere Färbeleistung zu erhalten. Dies ist möglich und vorteilhaft im Hinblick auf das erheblich reduzierte Volumen des Farbstoffbades, das in dem individuellen Tank der erfindungsgemäßen mehrstufigen Färbevorrichtung verwendet wird. Wegen des erheblich reduzierten Volumens des Farbstoffbades in dem individuellen Tank der erfindungsgemäßen mehrstufigen Färbevorrichtung ist es dann wiederum vorteilhaft, die beiden geformten Kammern 14, 32 mit einem Ultraschall-Generator 56 zu versehen, um die Badwirkung zu verstärken.
Kurz gesagt erfüllt die erfindungsgemäße mehrstufige Vorrichtung zum Färben von Kettgarnen für Jeansstoffe, die vorzugsweise ausgestaltet ist, um in einer inerten Umgebung zu arbeiten, unter Verwendung von Indigo und anderen Reduktionsfarbstoffen, vollständig die neuen industriellen, schöpferischen, ökonomischen und ökologischen Anforderungen, die Produktionsänderungen wie auch Wirtschaftlichkeit des Managements und Nachhaltigkeit unter Umweltgesichtspunkten erfordern.
Der Schutzumfang der Erfindung wird durch die folgenden Patentansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1771617 B1 [0020]
EP 1971713 B1 [0020]
EP 3464702 A1 [0020]
WO 2020053677 A1 [0023, 0069, 0070, 0071, 0072, 0073, 0074, 0075]

Claims

Vorrichtung (10) zum Färben, mit einem Farbstoffbad (B), wenigstens eines kontinuierlichen Textilträgers (100) in Form von Geweben und/oder Garnen, wobei die Färbevorrichtung (10) einen einzelnen Tank (12) mit der Form eines Parallelepipeds aufweist, in dem der Textilträger (100) bewegt wird, wobei der Tank (12) im Inneren in Abfolge aufweist: - wenigstens eine erste geformte Kammer (14), die nahe der Bodenwand (16) des Tanks (12) und bei einem ersten Kopf (22) des Tanks (12) angeordnet ist, die in ihrem Inneren mit wenigstens einer Umlenkrolle (18) für den in den Tank (12) eintretenden Textilträger (100) versehen ist und die dazu ausgestaltet ist, wenigstens teilweise mit einer vorbestimmten Menge von Farbstoffbad (B) gefüllt zu sein, das eine Wasserdichtigkeitsfunktion zwischen der umgebenden Umwelt und dem Tank (12) hat, - wenigstens eine erste interne Unterteilungswand (20), die sich in der Nähe des Kopfes (22) des Tanks (12) befindet, die in einem Stück mit den Seitenwänden des Tanks (12) gebildet ist und die dazu ausgestaltet ist, im unteren Teil der ersten geformten Kammer (14) in das Farbstoffbad (B) eingetaucht zu sein, um die Wasserdichtigkeitsfunktion zu unterstützen, - einen ersten Färberaum (24A) und wenigstens einen zweiten Färberaum (24B, 24C), in denen der Textilträger (100) nicht in das Farbstoffbad (B) eingetaucht ist, wobei jeder Färberaum (24A, 24B, 24C) aufweist: - wenigstens eine Umlenkrolle (26A, 26B, 26C), die dazu angeordnet ist, um die Bewegung des Textilträgers (100) vertikal oder horizontal innerhalb des jeweiligen Färberaums (24A, 24B, 24C) zu führen, - wenigstens eine Ausgabevorrichtung (28A, 28B, 28C), die so ausgestaltet ist, um Farbstoffbad (B) auf den Textilträger (100) auszugeben, und - wenigstens eine Pressvorrichtung (30A, 30B, 30C) mit gegenüberliegenden Leerlaufrollen, die am Ausgang des jeweiligen Färberaums (24A, 24B, 24C) platziert sind und dazu ausgestaltet sind, den den jeweiligen Färberaum (24A, 24B, 24C) verlassenden Textilträger (100) vor Eintritt in den nachfolgenden Färberaum (24A, 24B, 24C) oder vor Verlassen des Tanks (12) wenigstens teilweise zu entfeuchten, - wenigstens eine zweite geformte Kammer (32), die in der Nähe der Bodenwand (16) des Tanks (12) und bei einem zweiten Kopf (34) des Tanks (12) gegenüber dem ersten Kopf (22) angeordnet ist, die im Inneren mit wenigstens einer Umlenkrolle (36) für den den Tank (12) verlassenden Textilträger (100) versehen ist und die dazu ausgestaltet ist, wenigstens teilweise mit einer vorbestimmten Menge von Farbstoffbad (B) gefüllt zu sein, das eine Wasserdichtigkeitsfunktion zwischen dem Tank (12) und der umgebenden Umwelt hat, und - wenigstens eine zweite interne Unterteilungswand (38), die in der Nähe des zweiten Kopfes (34) des Tanks (12) angeordnet ist, die einem Stück mit den Seitenwänden des Tanks (12) gebildet ist und die dazu ausgestaltet ist, in den unteren Teil der zweiten geformten Kammer (32) in das Farbstoffbad (B) eingetaucht zu sein, um die Wasserdichtigkeitsfunktion zu unterstützen, wobei die Färbevorrichtung (10) weiter aufweist: - wenigstens einen Deckel (40A, 40B, 40C), der in wasserdichter Weise an den internen Unterteilungswänden (20, 38) und den Seitenwänden anliegt, um den Tank (12) an der Oberseite zu schließen und die Färberäume (24A, 24B, 24C) gegenüber der umgebenden Umwelt in wasserdichter Weise zu isolieren, - wenigstens eine Press- und Zugvorrichtung (42) mit gegenüberliegenden angetriebenen Rollen, die stromabwärts des Tanks (12) angeordnet ist und die dazu ausgestaltet ist, gleichzeitig den Textilträger (100) zu ziehen und dem Textilträger (100) überschüssige Flüssigkeit zu entziehen, sobald er den Tank (12) verlassen hat, und - ein wenigstens einen Behälter (48) aufweisendes Hydrauliksystem (46), um Farbstoffbad (B) bereitzuhalten, zu zirkulieren und das Farbstoffbad (B) zu der wenigstens einen Ausgabevorrichtung (28A, 28B, 28C) und in das Innere der geformten Kammern (14, 32) zu fördern, wobei die Färbevorrichtung (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass eine oder mehrere Vorrichtungen (44) zum Blasen von Luft, die hinzugefügten Sauerstoff enthält oder nicht, stromabwärts der wenigstens einen Press- und Zugvorrichtung (42) mit gegenüberliegenden angetriebenen Rollen vorgesehen ist, wobei die eine oder die mehreren Vorrichtungen (44) zum Blasen von Luft dazu ausgestaltet sind, um den Grad der Oxidation des Textilträgers (100) zu erhöhen, sobald er den Tank (12) verlassen hat, dass wenigstens eine der geformten Kammern (14, 32) mit einem jeweiligen Ultraschall-Generator (56) versehen ist, der dazu eingerichtet ist, die Badwirkung des in dem geformten Kammern (14, 32) enthaltenen Farbstoffbades zu erhöhen, und dass der Behälter (48) mit einer thermischen Regeleinrichtung (58) für das Farbstoffbad (B) versehen ist, um so die Färbewirkung des in dem Behälter (48) enthaltenen Farbstoffbades (B) zu erhöhen, besonders falls das Farbstoffbad (B) auf Indigo basiert.
Färbevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Regeleinrichtung (58) aus einer oder mehreren Heizungs/Kühlungs-Einheiten mit Kühlung des Farbstoffbades gebildet ist.
Färbevorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bodenwand (16) des Tanks (12) in einer mittleren Position zwischen der ersten geformten Kammer (14) und der zweiten geformten Kammer (32) wenigstens eine Sammelleitung (50) angeordnet ist, um das durch die wenigstens eine Ausgabevorrichtung (28A, 28B, 28C) ausgegebene Farbstoffbad (B) zu sammeln, wobei die Sammelleitung (50) hydraulisch mit dem Hydrauliksystem (46) und dem wenigstens einen Behälter (48) verbunden ist.
Färbevorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (16) mit geneigten Bereichen in Bezug auf eine horizontale Ebene versehen ist, die von jeder geformten Kammer (14, 32) zu der Sammelleitung (50) hin abfallen, so dass die Sammelleitung (50) von der wenigstens einen Ausgabevorrichtung (28A, 28B, 28C) oder von jeglichem Überlaufen der geformten Kammern (14, 32) kommendes Farbstoffbad (B) sammeln kann, um das Farbstoffbad (B) zurück in die Zirkulation durch das Hydrauliksystem (46) zu bringen.
Färbevorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (16) mit in Bezug auf eine horizontale Ebene geneigten Bereichen versehen ist, die vom Zentrum des Tanks (12) zu jeder geformten Kammer (14, 32) hin abfallen, um so von der wenigstens einen Ausgabevorrichtung (28A, 28B, 28C) ausgegebenes Farbstoffbad zu sammeln, um das Farbstoffbad (B) zurück in die Zirkulation durch das Hydrauliksystem (46) zu bringen.
Färbevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede interne Unterteilungswand (20, 38) oben mit einem jeweiligen kanalförmigen Profil (52) versehen ist, das in Verbindung mit entsprechenden querverlaufenden kanalförmigen Profilen des Tanks (12) ein am Umfang verlaufendes, wasserdichtes Gehäuse für die Deckel (40A, 40B, 40C) bildet, die von dem Tank (12) abnehmbar sind.
Färbevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (46) mit wenigstens einem Kreislauf (54A, 54B) zum Fördern eines Inertgases (N), das vorzugsweise aus Stickstoff besteht, in jeden Färberaum (24A, 24B, 24C) versehen ist, so dass das Färben des Textilträgers (100) in einer im Wesentlichen sauerstofffreien Atmosphäre oder in einer Atmosphäre mit einem vorbestimmten und gesteuerten Rest an Sauerstoff in einer im Wesentlichen inerten Umgebung durchgeführt wird.
Färbevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ausgabevorrichtung am Tangentialpunkt zwischen einer jeweiligen Umlenkrolle (26A, 26B, 26C) und dem in den Umlauf um die Umlenkrolle (26A, 26B, 26C) eintretenden Textilträger (100) positioniert ist, wobei der Tangentialpunkt mit dem Punkt maximaler hydrodynamischer Ergiebigkeit und damit größter Wechselwirkung zwischen dem Farbstoffbad (B) und dem Textilträger (100) zusammenfällt.
Färbevorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ausgabevorrichtung (28A, 28B, 28C) aus einer Kaskaden-Sprühvorrichtung besteht, die eine Breite hat, die im Wesentlichen gleich oder größer als die Breite des in dem Tank (12) bewegten Textilträgers (100) ist.