DE2424780C3 - Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung von Textilfasern, insbesondere zum Färben, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung von Textilfasern, insbesondere zum Färben, bei dem das Behandlungsmittel durch die in einem Behandlungsbehälter angeordneten Textilfasern in einem Kreislauf geführt und das Behandlungsmittel vor der Einbringung in den Behandlungsbehälter auf bzw. über die Behandlungstemperatur aufgeheizt wird sowie die Temperatur und der Druck während des Kreislaufes beeinflußt werden. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die bekannten Behandlungsprozesse erfordern, da in aller Regel der Einsatz von hohen Temperaturen und Drücken notwendig ist, einen erheblichen Zeitaufwand bei ihrer Durchführung. Es sind demgemäß Bestrebungen und Überlegungen im Gange, wie der Behandlungsvorgang möglichst verkürzt werden könnte.

Die Hersteller der benötigten Apparate bemühen sich in diesem Zusammenhang, die Voraussetzungen für einen raschen Transport des Behandlungsmittels, insbesondere des Farbstoffes, und eine ebenso schnelle Verteilung innerhalb der Flotte und auch innerhalb des zu behandelnden Textilkörpers zu schaffen.

Diese Entwicklungen führten und führen zwangsläu- eo fig zu immer höheren Umwälz- und Aufheizraten der Flotte. So sind z. B. außerhalb des kritischen Temperaturbereiches Aufheizraten von (1 — 8°C pro Minute die Regel. Die dergestalt in sehr kurzer Zeit aufzubringenden hohen Wärmeleistungen erfordern ausnehmend große Dampfmengen, so daß auch größere Dampferzeugungsanlagen die erforderlichen Spitzenleistungen nicht erbringen können. Werden sie nach diesen Spitzenleistungen ausgelegt, sind sie unwirtschaftlich. Auch die Ausbildung des Wärmeübertragers wird, da er eine hohe Wärmeleistung erbringen soll, unwirtschaftlich, weil hier die Strömungsbedingungen für die Flotte ungünstig beeinflußt werden. Ein leistungsstarker Wärmeübertrager verschlechtert auch das Flottenverhältnis, welches gerade bei der angestrebten Beschleunigung des Behandlungsverfahrens von außerordentlicher Wichtigkeit ist.

Ein bekanntes Verfahren zur Beschleunigung des Behandlungsvorganges sieht vor, den Behandlungsbehälter zunächst zu evakuieren und dann die Behandlungsflotte aus einem Druckbehälter gleichen Volumens wie der Behandlungsbehälter unter der V/irkung dieses Vakuums sehr schnell in den Behälter einströmen zu lassen. Das Vakuum bedingt jedoch einen nicht unbeträchtlichen Temperatursturz, so daß die Verhältnisse wiederum unübersichtlich und unzuträglich für den Behandlungsvorgang werden. Außerdem bedingt die Aufheizung der gesamten Färbeflotte bis auf die Färbetemperatur in einem separaten Druckbehälter unter Berücksichtigung des Einsatzes dieses Druckbehälters auch für die Vorbereitung der Nachbehandlungsbäder innerhalb kurzer Zeit fast genausoviel Dampfabnahrne wie ein konventioneller Apparat.

Wird, wie andererseits bekannt, die Behandlungsflotte im Behandlungsbehälter aufgeheizt, muß die Wärmeausdehnung der Flotte in Rechnung gestellt werden. Das Aufheizen von 20 auf 135°C führt zu einer Ausdehnung von 6% des Flüssigkeitsvolumens. Diecer Anteil muß aus dem Behandlungsbehälter durch einen

Überlauf austreten können. Die überschüssige Menge wird dabei bekanntermaßen in einem Zusatzgefäß gesammelt Der Überlaufanteil enthält eine hohe Farbstoffkonzentraiion, die während des F'.rbeprozes ses zwar kontinuierlich abnimmt, aber immer um einen bestimmten Betrag höher als diejenige im Behandlungsbehälter ist. Aus diesem Grunde scheidet ein bestimmter Prozentsatz des Behandlungsmittels, z. B. des Farbstoffes, aus dem Hauptkreislauf der Apparatur aus und bleibt bis zum Ende des Behandlungsprozesses prak- to tisch an diesem unbeteiligt. Dies kann bei Färbebehandlungen, wie die Erfahrung zeigt, am Ende der Behandlungsperiode zu ungleichmäßigen Färbungen führen, so daß in der Praxis vorsichtshalber am Schluß des Behandlungsvorganges der Inhalt des Zusatzgefäßes, also der durch die Ausdehnung der Flüssigkeit abgetrennte Teil derselben samt dem in diesem enthaltenen Farbstoff aus dem Zusatzgefäß abgelassen wird.

Im Zusammenhang mit dem sich in aller Regel an das Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung anschließenden Trockenverfahren ist es bekannt, an einer Vorrichtung, die sowohl zur Flüssigkeitsbehandlung als auch zur anschließenden Trocknung von Textilien bestimmt ist, neben den üblichen Mitteln zur Aufrechterhaltung eines Flottenkreislaufes, Mittel zur Zuführung von Dampf vorzusehen. Schließlich ist ein mehrstufiges Verfahren zur Naßbehandlung von Textilgut und eine entsprechende Vorrichtung bekannt, wobei diese Vorrichtung eine Mehrzahl von Behältern zur Vorbereitung des Behandlungsmittels an einem Behandlungsbehällcr, oder umgekehrt, ein Vorbereitungsbehälter für eine Mehrzahl von Behandlungsbehältern aufweist. Diese Vorbereitungsbehälter sind aber offene Behälter, also keine Druckbehälter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel und Wege zu finden, die sicherstellen, daß die mit den vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren verbundenen Nachteile nicht mehr auftreten. Dabei soll der apparatemäßige Aufwand nicht vergrößert, sondern im Gegenteil vermindert werden.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren dergestalt, daß die Zugabe zumindest eines Teils des Behandlungsmittels in einem im oder parallel zum Kreislauf vorgesehenen Druckbehälter in konzentrierter Form erfolgt und der BehandlungsbehäUer vor Einbringung des Behandlungsmittelkonzentrates mit auf bzw. über die Behandlungstemperatur aufgeheiztem Wasser gefüllt wird.

Nach Abschluß der Zugabe des Behandlungsmittels und dessen Aufheizung im Druckbehälter kann entweder die Überführung des Behandlungsmittels in den Behandlungsbehälter durch den Durchsatz der Gesamtflotte oder nur von entsprechend vorwählbaren Teilen der Gesamtflotte durch den Druckbehälter erfolgen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht, ausgehend von einer bekannten Vorrichtung mit einem Behandlungsbehälter, einem diesem zugeordneten Hauptkreislauf mit Hauptpumpe und Wärmetauscher sowie einem Überlaufkreislauf mit Zusatzbehälter und Zusatzpumpe zum Hauptkreislauf, einen dem Hauptkreislauf zugeschalteten Zugabekreislauf mit einem als Druckschleuse dienenden Druckbehälter für das konzentrierte Behandlungsmittel und eine Heißwasserversorgung mit einem Heißwasserdruckspeicher für den Behandlungsbehälter vor.

Im Hauptkreislauf und im Zugabekreislauf können Ventile zur Regelung des Flottendurchsatzes in diesen beiden Kreisläufen vorgesehen sein.

Im Druckbehälter oder einem diesem zugeordneten Nebenkreislauf kann ein zusätzlicher Wärmetauscher und eine Zusatzpumpe vorgesehen sein.

Der Heißwasserdruckspeicher kann einen Inhalt bis zum fünffachen des Inhaltes des Behandlungsbehälters aufweisen.

Zweckmäßigerweise wird er so groß gehalten, daß er eine Mehrzahl, also etwa vier oder fünf Behandlungsbehälter, mit Wasser füllen kann.

Es besteht die Möglichkeit, zwischen der Zusatzpumpe im Überlaufkreislauf und dem Zugabekreislauf eine Verbindung mit einem Absperrventil zu schaffen.

Der Rauminhalt des Druckbehälters kann zwischen 1 bis 3 0% der Gesamtmenge der Behandlungsflüssigkeit liegen.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Einsatz der entsprechenden Apparatur erzielten Vorteile gegenüber den bekannten Behandlungsmethoden sind erheblich. Durch das Auffüllen des Behandlungsbehälters mit Druckwasser, das auf die Färbetemperatur gebracht ist, wird die eingangs erwähnte Ausdehnungsflotte von etwa 6% umgangen, d. h., die Farbstoffkonzentration des Behandlungsbades kann besser ausgenutzt werden, da es nicht mehr des Ablassens dieses sechsprozentigen Flottenanteiles zur Vermeidung von Fehlfärbungen bedarf. Das bedeutet eine nicht unerhebliche Einsparung.

Die ganzen mit den Aufheizzeiten und insbesondere mit der Verkürzung der Aufheizzeiten auftretenden Probleme werden vermieden, nachdem das Druckwasser von Anfang an mit der benötigten Färbetemperatur dem Behandlungsbehälter zugeführt werden kann.

Der gesamte Farbstoff wird unter optimaler Verteilung in äußerst kurzer Zeit dem Behandlungsbehälter und dem zu färbenden Textilgut zugeführt. Es bedarf hierzu nicht der z. B. aus dem bekannten Vakuumverfahren geläufigen Umstände.

Da das Wasser mit etwas über der Färbetemperatur liegender Temperatur den Behandlungsbehälter und dessen Inhalt auf eben diese Färbetemperatur bringt, ergibt sich die Möglichkeit einer wesentlich geringeren Wärmeaustauschfläche des Wärmetauschers. Dies hat zum einen geringere Herstellungskosten zur Folge und verbessert zum anderen das Flottenverhältnis.

Die mit den angestrebten kürzeren Aufheizzeiten bei den bekannten Verfahren verbundenen Spitzenleistungen werden vermieden. Die Energieanforderung wird vergleichmäßigt. Die Dampfanlage kann damit wirtschaftlicher ausgelegt und optimal genutzt werden.

Schließlich kommt das bisher erforderliche Reservoir in Wegfall, das die gleiche Größe wie der Behandlungsbehälter aufweisen mußte und in einem eigenen Kreislauf mit diesem verbunden war. Dies bedeutet eine erhebliche Einsparung an Aufwand und damit Herstellungskosten, aber auch an Raumbedarf.

In der Zeichnung ist schematisch und beispielsweise eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

Die Vorrichtung weist bekannterweise einen Behandlungsbehälter B1 mit einem Hauptkreislauf für die Umwälzung der Behandlungsflotte mit einer Hauptpumpe Pi, einem Wärmetauscher Wl und einem Absperrventil Vl auf. Der Raum im Behandlungsbehälter ßl ist in bekannter Weise durch das eingebrachte Textilgut in zwei durch dieses Textilgut voneinander getrennte Kammern unterteilt, die an den geschilderten

Hauptkreislauf angeschlossen sind.

Die Vorrichtung weist des weiteren einen Überlaufkreislauf mit einem Zusatzbehälter ß3, einer Zusatzpumpe P3, einer am höchsten Punkt des Behandlungsbehälters B1 angeschlossenen Überlaufleitung mit einem Wärmetauscher W3 und einem Druckhalteventil V12 auf.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zusätzlich zum Hauptkreislauf mit der Pumpe Pl, dem Wärmetauscher W\ und dem Ventil Vl noch ein Zugabekreislauf für die Einbringung des Behandlungsmittelkonzentrates vorgesehen mit einem als Druckschleuse dienenden Druckbehälter ß2, zwei Absperrventile V2und V3 und einem Behandlungsmitteieinlaß V14, über den entweder aus der Färbeküche oder auch manuell das Behandlungsmittel, bei Durchführung eines Färbevorganges der Farbstoff, in konzentrierter Lösung in den Druckbehälter B 2 eingebracht wird.

Der Druckbehälter B2 weist einen Wärmetauscher W2 und eine Umwälzpumpe P2 auf. Diese sind, wie dargestellt, direkt im bzw. am Druckbehälter B 2 angeordnet.

Die Größenverhältnisse des Druckbehälters B 2 liegen im Bereich von etwa 1 — 10%, bezogen auf den Inhalt des Behandlungsbehälters B 1, einschließlich des durch die Armaturen und Rohrleitungen des Hauptkreislaufes eingenommenen Raumes, also der Menge der Gesamtflüssigkeit.

Zur Füllung des Behandlungsbehälters ßl mit Heißwasser ist des weiteren ein Heißwasserdruckspeicher ß4 mit einem Wärmaustauscher W4 vorgesehen, der unter Zwischenschaltung eines Ventils V6 mit dem Behandlungsbehälter B 1 verbunden ist. In der Leitung vom Heißwasserdruckspeicher ß4 zum Behandlungsbehälter ßl ist des weiteren ein Mischventil VIl vorgesehen, über welches bedarfsweise kaltes Hartwasser und/oder Weichwasser beigemischt werden kann. Die entsprechenden Zuführungsleitungen sind mit Ventilen V8 und V9 versehen.

Der Druckbehälter ß2 kann unter Zwischenschaltung eines Ventils V5 an den Überlaufkreislauf mit der Zusatzpumpe P 3 angeschlossen sein, und zwar zwischen dieser Pumpe P3 und einem vorgesehenen Ventil VA.

Schließlich ist die Apparatur mit einer Evakuierungseinrichtung ausgerüstet, die an die Überlaufleitung am obersten Punkt des Behandlungsbehälters ßl angeschlossen ist und mit einem Ventil V7, einem Wärmetauscher WS und einer Pumpe P4 ausgestattet ist. Zur wahlweisen Anwendung ist hier schließlich noch eine Entlüftungsvorrichtung mit einem Ventil V13 vorgesehen.

Mit Hilfe der Zusatzpumpe P2 und dem Wärmetauscher W2 kann der Inhalt des Druckbehälter ß2 auf eine bestimmte Temperatur eingestellt werden. Da der Zugabekreislauf mit dem Druckbehälter ß2 zunächst vom Hauptkreislauf bei geschlossenen Ventilen V2 und V3 völlig getrennt ist, besteht über das Ventil V5 die Möglichkeit des Anschlusses des Druckbehälters B 2 an t>o den Druckstutzen der Zusatzpumpe P3.

Der Heizwasserdruckspeicher BA hat ein Fassungsvermögen, das ein Mehrfaches, z. B. das Fünffache, desjenigen des Behandlungsbehälters ßl umfaßt Der Heißwasserdruckspeicher ß4 steht unter statischem μ Überdruck von etwa 1 bis 15 Atü. Dieser kann durch den Sättigungsdruck des Heißwassers zustande kommen, kann aber auch durch Preßluft aufrechterhalten werden.

Der Wärmetauscher WA muß so dimensioniert werden, daß er das Wasser über die im Behandlungsbehälter B 1 erforderliche Höchsttemperatur aufheizen kann.

Die Durchführung des Verfahrens läuft im einzelnen wie folgt ab:

Der Materialträger mit dem Textilgut wird in den Behandlungsbehälter B1 eingefahren und dessen Deckel geschlossen. Die Ventile V2, V3, V4, V5, V6 und VlO, letzteres das Ablaßventil, sind zunächst geschlossen. Der Behälter ß 1 wird auf 30 Torr evakuiert. Dabei ist es gleichgültig, ob das Textilgut naß oder trocken ist. Anstelle der Evakuierung kann ggf. auch lediglich das Entlüftungsventil V13 offen gehalten werden.

Nun wird das Ventil V7 geschlossen und das Ventil V6 geöffnet. Der Behandlungsbehälter ßl wird aus dem Heißwasserdruckspeicher ß4 mit Wasser gefüllt, dessen Temperatur der Färbetemperatur, die durch die jeweils verwendeten Farben in der Färbeflotte vorgegeben ist, entspricht. Gegebenenfalls kann über das Mischventil VIl und die Ventile V8 und V9 zur Temperatureinstellung Weich- bzw. Hartwasser normaler Umgebungstemperatur beigemischt werden. So kann z. B. eine Wassertemperatur von 145°C bei einem Druck von 4,5 Atü vorgesehen sein, oder auch eine Wassertemperatur von 85°C, je nach Farbstoff.

Nach Beendigung des Füllvorganges, wobei der Behandlungsbehälter B1 voll geflutet ist und eine geringe Menge von Wasser, etwa 1 bis 2%, über den Überlauf in den Zusatzbehälter ß3 fließt, werden die Ventile V6 und V8 bzw. V9 geschlossen. Gleichzeitig wird die Zusatzpumpe P9 eingeschaltet, das Ventil V4 geöffnet, die Hauptpumpe Pl eingeschaltet, das Ventil Vl geöffnet und der Regler des Wärmetauschers IVl auf die im Kreislauf gewünschte bzw. notwendige Flüssigkeitstemperatur eingestellt.

Die Dauer der Wasserumwälzung im Hauptkreislaul liegt bei etwa 1 bis 2 Minuten. In dieser Zeit werden in den Behälter ß3 die für die Färbung benötigter Chemikalien, z. B. Netzmittel, zunächst noch ohne Farbstoff, zugegeben.

Gleichzeitig wird in der Farbstoffküche die konzentrierte Farbstoff-Flotte in Form einer echten Lösung oder einer Dispersion vorbereitet und dem als Druckschleuse dienenden Druckbehälter ß2 über V14 zugeführt. Mit Hilfe der Zusatzpumpe P2 und derr Wärmetauscher W2 wird die gewünschte Temperatui der konzentrierten Farbflotte erreicht. Durch Öffnung des Ventils V5 wird der Druckbehälter ß2 durch die Zusatzpumpe P3 dem im Behandiurigsbehälter B) herrschenden statischen Druck angeglichen.

Nach Abschluß dieser Vorbereitungsarbeiten, die insgesamt maximal etwa drei Minuten dauern, werder die Ventile V2 und V3 geöffnet und das Ventil V1 wahlweise mehr oder weniger stark zugefahren. Da: bedeutet, daß der gesamte Inhalt des Druckbehälter: B 2 mit der gesamten Menge des Farbstoffes über di< Hauptpumpe PX mit äußerter Geschwindigkeit ange saugt und an die Textilfasern im Behandlungsbehältei B1 herangebracht wird. Der Ausgleich der Farbstoff konzentration geschieht hierbei innerhalb von Sekun den. Das Textilgut, durch das Wasser auf die notwendig! Temperatur aufgeheizt, nimmt begierig die Farbstoff moleküle auf, so daß in kürzester Zeit eine bemerkens werte Baderschöpfung eintritt

Die notwendigen Nachbehandlungen, wie z. B. reduk tives Reinigen, Aktivieren, Spülen, kann in der gleiche! Weise wie der eigentliche Färbevorgang durchgeführ

werden, wobei mit Hilfe des Mischventil;. VIl der ßchandlungsbehälter B1 mit Druckwasser der ge wünschten Temperatur aufgefüllt und die benötigten Chemikalien wahlweise durch den Druckbehälter B 2 oder auch den Zusai/behälter B3 in den Bchandlungs kreislauf eingeführl werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung von Textilfasern, insbesondere zum Färben, bei dem das Behandlungsmittel durch die in einem Behandlungsbehälter angeordneten Textilfasern in einem Kreislauf geführt und das Behandlungsmittel vor der Einbringung in den Behandlungsbehälter auf bzw. über die Behandlungstemperatur aufgeheizt wird sowie die Temperatur und der Druck während des Kreislaufes beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe zumindest eines Teils des Behandlungsmittels in einem im oder parallel zum Kreislauf vorgesehenen Druckbehälter is in konzentrierter Form erfolgt und der Behandlungsbehälter vor Einbringung des Behandlungsmittel!«; nzent rates mit auf bzw. über die Behandlungstemperatur aufgeheiztem Wasser gefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Zugabe des Behandlungsmittels und dessen Aufheizung im Druckbehälter die Oberführung des Behandlungsmittels in den Behandlungsbehälter durch den Durchsatz der Gesamtflotte durch den Druckbehälter erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Zugabe des Behandlungsmittels und seiner Aufheizung im Druckbehälter die Überführung des Behandlungsmittels in den Behandlungsbehälter durch den Durchsatz von entsprechend vorwählbaren Teilen der Gesamtflotte durch den Druckbehälter erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Behandlungsbehälter, einem diesem zugeordneten Hauptkreislauf mit Hauptpumpe und Wärmetauscher sowie einem Überlaufkreislauf mit Zusatzbehälter und Zusatzpumpe zum Hauptkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zugabekreislauf mit einem als Druckschleuse dienenden Druckbehälter (B 2) dem Hauptkreislauf zugeschaltet ist und der Behandlungsbehälter (B 1) an eine Heißwasserversorgung mit einem Heißwasserdruckspeicher (B 4) angeschlossen ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptkreislauf und im Zugabekreislauf Ventile (Vi, V2, V3) zur Regelung des Flottendurchsatzes in diesen beiden Kreisläufen vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckbehälter (B 2) oder einem diesem zugeordneten Nebenkreislauf ein Wärmetauscher (W2) und eine Zusatzpumpe (P2) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißwasserdruckspeicher (B 4) einen Inhalt bis zum fünffachen des Inhaltes des Behandlungsbehälters (Bi) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zusatzpumpe (P3) im Überlaufkreislauf und dem Zugkreislauf eine Verbindung mit einem Absperrventil (V'5) besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauminhalt des Druckbehälters (B 2) zwischen 1 bis 10% der Gesamtmenge der Behandlungsflüssigkeit liegt.