DE1635140A1

DE1635140A1 - Verfahren zur Waermebehandlung von Chemiefasern bzw.Mischungen von Chemiefasern und Cellulosefasern in Warenbahnen zur Farbfixierung auf Chemiefasern

Info

Publication number: DE1635140A1
Application number: DE19641635140
Authority: DE
Inventors: Christian-Augu Meier-Windhorst; Alfred Dr-Ing Schraud
Original assignee: Artos Dr Ing Meier Windhorst KG
Current assignee: Artos Dr Ing Meier Windhorst KG
Priority date: 1964-01-09
Filing date: 1964-01-09
Publication date: 1971-04-29

Description

Verfahren zur Wärmebehandlung von Chemiefasern bzw. Mischungen von Chemiefasern, und Cellulosefasern in Warenbahnen zur Farbfixierung auf Chemiefasern

Bekannt sind Farbfixierungen bei kontinuierlicher Betriebsweise bei Normaldruck mit Konvektionswärmeübertragung bevorzugt in Luft, mit Kontaktwärmeübertragung bevorzugt vermittels beheizter und rotierender Zylinder, mit kombinierter Kontakt- und Konvektionswärmeübertragung bei diskontinuierlicher Betriebsweise bei überdruck, mit Kondensationswärmeübertragung aus dem das Material durchströmenden Heißdampf.

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Allen bekannten kontinuierlichen Fixierbehandlungsyerfahren ist dabei gemeinsam, daß das System der Wärmeübertragung sich gleichartig über den ganzen Ablauf der Materialaufheizung und der Wärmeverweilbehandlung erstreckt. Die Behandlungszeit aller praktischen Fixierbehandlungen bei der Farbfixierung, speziell in der Thermosolfärberei> beträgt ca. 30 bis 50 Sekunden. An diesen Behandlungszeiten ändert sich kaum etwas, wenn anstelle der Konvektionsbeheizung oder kombiniert mit ihr Strahlungsbeheizung angewendet wird.

Es wurde nun gefunden, daß selbst bei den hohen heutigen konvektiven Wärmeübergangsleistungen für die Aäfheizung und die Verweilbehandlung von Farbfixierungen in der Chemiefaserveredlung ein besonders ungünstiges Verhältnis zwischen Aufheizungsverlauf und Hochtemperaturwirkung besteht. Bei Flächengebilden aus reinen Chemiefaern wirken sich dabei,geringe Unterschiede im Fläckengewicht, in den Behandlungstemperaturen und in den konvektiven Leistungsfaktoren schon ungünstig im Fixiereffekt aus* Noch ungünstiger werden die Ergebnisse, wenn bei Mischungen mit hygroskopischen Fasern normale Feuchtegehaltsunterschiede bei Aufheizungsbeginn zu noch stärkeren Unterschieden in den Temperaturanstiegen der einzelnen Warenpartien führen.

Diese wesentlichen Nachteile werden weitgehend ausgeschaltet, wenn bei dem der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Verfahren zur Farbfixierung das Verhältnis Aüfheizzeit zu Hochtemperatürverweilzeit von etwa 1:2 auf 1 : k bis 1 : 10 verändert wird, und zwar durch wesentlich erhöhte, bevorzugt konvektive Wärmeübergangsleistungen bei der Aufheizung, deren Wärmeübergangszahlen dabei eine Höhe von etwa 4-00 kcal/m h C und darüber erreichen. Die Wärmeübergangszahl *f00 kcal/m h C ist eine Vergleichszahl, die z.B. von dem damit gekennzeichneten Düsenkonvektionssystera bei Aufheizung ebener Flächen erreicht wird. Ein Düsensystem dieser Art würde bei Trocknungsprozessen etwa die zweifache bis dreifache Verdampfungsleistung erreichen wie die derzeitig allgemein für die Fixierbehandlung auf Spannrahmen zur Anwendung kommenden Konvektionsdüsensysteme.

Die erwähnten ungewöhnlich hohen Wärmeübertragungsleistungen kommen bevorzugt dann zustande, wenn man in an sich bekannter Art schneidenartig wirkende Spaltdüsen mit geringem Abstand von der Warenbahn (z.B.

unter 10 mm) vorteilhaft gegenseitig versetzt, hier allerdings mit .; _ * 1098 18/0356 - 3 -

höchsten Ausströmungsgeschwindigkeiten des Behandlungsmediums, etwa ^O ra/sec und mehr, und in doppelter bis dreifacher Anzahl als bisher (etwa 2 bis k auf 10 cm Führungslänge) an beiden Seiten der zu behandelnden Bahn anordnet. Die derartig in einer bisher nicht gekannten Schnelligkeit auf die Solltemperatur aufgeheizte Warenbahn kann danach in einfachster Weise in einem Heißhaltekanal mit nur geringer konvektiver Hochtemperaturbelüftung (z.B. mit Wärmeübergangszahlen etwa von 20 bis 30 kcal/m h C) auf konstanter Temperatur gehalten werden.

Da das Verfahren der Fixierung bevorzugt auf Breitstreck- oder Breithaltemaschinen durchgeführt-3w wird, wird die Ausführung der Düsensysteme vorteilhaft in an sich bekannter Weise als Teleskopdüsen zur möglichen Anpassung an die Warenbreiten bei den gewünschten kleinen Abständen der Düsenaustritte von der Warenbahn vorgesehen.

Die bedeutenden Vorteile des neuen Fixierverfahrens, insbesondere seiner hervorragenden Reproduzierbarkeit, seien an zwei graphischen Darstellungen über die Temperaturverläufe auf der Ware in Abhängigkeit von der Zeit erläutert.

Abb. 1 zeigt den Temperaturverlauf der bisherigen Standard-Faserfixierung auf düsenbelüfteten Fixierspannrahmen mit Normalaufheizung in 5 bis Sekunden und annähernd gleichmäßiger Heizbelüftungsintensität über den ganzen Behandlungsverlauf. Man erkennt den möglichen großen Unterschied der Fixierwirkung, die sich aus der spürbaren .Verzögerung des einen Temperaturanstiegs gegenüber den anderen im tiberschreiten einer gewissen Temperaturwirkgrenze ergibt. JDieser ist etwa der stark schraffierten Fläche gleichzusetzen.

Die Abb. 2 zeigt die Temperaturverläufe mit erheblich gesteigerter Aufheizgeschwindigkeit. Die möglichen Verzögerungen in den Temperaturanstiegen sind wesentlich verkürzt. Der Vergleich der stark schraffierten Flächen zeigt, daß die möglichen Fixierwirkungsunterschiede ganz wesentlich reduziert sind. '

Da Strahlungsbeheizungen eine meist niedrigere β nazifische Wärmeübertragungsleistung aufweisen als die hier erforderliche, sie aber für den hier gewünschten Verlauf des Temperaturanstiegs eine völlig

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abweichende und damit unerwünschte Wärmeübertragungs-Charakteristik aufweisen, können sie im Rahmen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung nicht zur Anwendung kommen. Das gleiche gilt für die Hochfrequenzbeheizung.

Das hier zunächst nur in Anwendung auf reine Konvektionsbeheizung beschriebene Verfahren der Fixierbehandlung nach vorliegender Erfindung kann mit Vorteil auf eine kombinierte Kontakt- und Konvektionsbeheizung übertragen werden,, wenn etwa durch Anwendung der Düsensysteme der vorstehend beschriebenen Art im Konvektionsteil der Aufheizzone ebenfalls eine Steigerung der Aufheizung auf etwa die doppelte Leistung und damit eine Verkürzung der Aufheizzeit auf etwa die Hälfte erreicht wird.

Die Verweilbehandlung kann bei jeder Art der Ausführung der Aufhei zbehandlung und der Führung der zu behandelnden Bahn während der Aufheizung mit großem Vorteil bei Führung der Bahn über einfache Führungswalzen etwa nach Art der Führung der Bahn in einer kettenlosen Merzerisiermaschine erfolgen. Die Verweilbehandlung könnte in einfacher Uorm, z.B. bei Führung über normale Walzen in einer Verweilkammer mit konstanter Temperatur erfolgen.

Das Verfahren nach vorliegender Erfindung für die Farbfixierung von Chemiefasern oder deren Mischungen mit neuartigen Aufheizzeiten in wenigen Sekunden ist in keiner Weise vorausgenommen durch an sich bekannte Wärmebehandlungsverfahren, insbesondere zum Kondensieren von Kunstharzimprägnierungen, bei denen die Aufheizungen mit heute normal zu nennenden Düsenkonvektionsbeheizungen mit Wärmeübergangszahlen von 100 bis 150 kcal/m h C auf mittlere Temperaturen von 130 bis 160 C aufgeheizt werden und dann einer Verweilbehandlung von 3 bis k Minuten unterzogen werden. Damit konnten an sich Charakteristiken der Art von Abb. 2 erreicht werden, es wurde abep bis heute für die Hochitemperaturfarbfixierung weder eine ähnliche Aufgabe gestellt noch deren lösung aufgezeigt. =

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Claims

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1) Verfahren zur kontinuierlichen Farbfixierung von Chemiefasern in Warenbahnen durch eine Hochtemperaturbehandlung bevorzugt mit konvektiver Wärmeübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung auf die Sollbehandlungstemperatur als Schnellaufheizung mit höchstmöglichen Wärmeübergangsleistungen mit Wärmeübergangszahlen von etwa 400 kcal/m h C ausgeführt wird und daß die sich daran anschließende Verweilbehandlung bei annähernd konstanter Temperatur mit nun noch geringer Beheizung bevorzugt so ausgestaltet wird, daß sich bei einer Farbfixierung etwa als Teil einer Thermosolfärbung ein Verhältnis von Schnellaufheizzeit zu Verweilzeit von 1 ! 5 und darunter ergibt.

2) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnde Bahn während der Schnellaufheizung in Spannketten einer Spannmaschine und während der Verweilbehandlung bei der Färbfixierung über normale Führungswalzen geführt wird.

3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schnellaufheizung Spezialdüsensysteure mit vorzugsweise 2 bis h Spaltdüsen auf je 10 cm Führungslänge, mit Abständen von der zu behandelnden Bahn unter 10 mm, mit lichten Spaltbreiten von 1,5 bis 2,5 mm und Austrittsgeschwindigkeiten,des Behandlungsmediums von kO m/sec und mehr vorgesehen sind.

4) Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsensysteme in an sich bekannter Weise als Teleskopdüsea ausgeführt sind.

5) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

Schnellaufheizung durch kombinierte Kontaktbeheizung bevorzugt auf beheizten Zylindern und Konvektionsbeheizung unter Verwendung der Düsensysteme nach Anspruch 3 für den Konvektionsbeheizungsanteil erfolgt.

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6) Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Aufheizzone mit kombinierter Kontakt- und Konvektxonsbeheizung eine Verteilzone mit einfacher Walzenführung und Konvektxonsbeheizung nachgeschaltet ist.

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