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Färbeverfahren und -vorrichtung für in einem Färbekessel im Pack-
oder Auf stecksystem angeordnetes garn- oder faserförmiges Textilgut Die Erfindung
betrifft ein Färbeverfahren für in einem Färhekessel im Pack- oder Aufstecksystem
angeordnetes garn-oder faserförmiges Textilgut und eine Vorrichtung zum Durchführen
eines solchen Verfahrens. Sie betrifft insbesondere ein bekanntes diskontinuierliches
Kurzzeit- oder Schnellfärbeverfahren nach der Farbausziehmethode, mit dem sich die
Färbezeit gegenüber konventionellen Verfahren erheblich hat herabsetzen lassen.
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Es ist ein solches Färbeverfahren bekannt, bei dem man zunächst überhitztes
Wasser in das Zirkulationssystem einführt, dieses überhitzte Bad eine zeitlang durch
das Textilgut zirkulieren läßt und schließlich den Farbstoff zusetzt (DT-PS 1 016
681). Dieses Verfahren ist in weiterentwickelter Form unter dem Namen Einschleußtechnik
bekannt (Zeitschrift "Textilveredelung" 9 (1974) , Seite 161 - 168, insbes. Seite
167). Bei diesem Verfahren wird das die F,irbehilfsmittel aber keinen Farbstoff
enthaltende Behandlungsbad in kurzer Zeit auf die über 1000 Celsius betragende Färbetemperatur
erhitzt und dann der "Farbstoff so schnell wie möglich eingeführt. Da die Aufziehgeschwindigkeit
des Farbstoffes bei Färbetemperatur sehr groß ist,
d.h. der Farbstoff
auf das Textilgut sehr schnellFaufzieht, müssen Konzentrationsunterschiede im gesamten
Behandlungsbad sehr kurzseitig ausgeglichen werden, um ein unegales Aufziehen des
Farbstoffes zu verhindern. Hierzu ist aber eine große Pumpenleistung erforderlich.
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Es ist auch ein Verfahren bekannt (GB-PS 1246807), bei dem das gesamte
Behandlungsbad einschließlich des Farbstoffes in einem von dem Färbekessel getrennten,
geschlossenen Druckkessel auf eine über der Färbetemperatur liegende Temperatur
aufgeheizt wird. Der Färbekessel selbst wird evakuiert und dann die beiden Kessel
miteinander verbunden. Wegen des Druckgefälles zwischen dem Druckkessel und dem
Färbekessel, das zusätzlich noch mittels Druckluft erhöht werden kann, strömt das
gesamte Behandlungsbad innerhalb kurzer Zeit in den Färbekessel. Nachteilig bei
diesem Verfahren ist, daß beim Uberführen des Behandlungsbades von dem Druckkessel
in den Färbekessel die Badtemperatur merklich abfällt, so daß im Färbekessel die
erforderliche Färbetemperatur nicht erreicht werden kann, obwohl das Behandlungsbad
im Druckkessel über die Färbetemperatur hinaus aufgeheizt worden ist. Dadurch wird
eine nachträgliche Aufheizung des Behandlungsbades im Färbekessel notwendig, die
das Risiko einer unegalen Färbung in sich birgt.
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Eine Abwandlung des letztgenannten Verfahrens stellt ein weiteres
Schnellfarbeverfahren dar, bei dem der Färbekessel nicht evakuiert wird. Das in
ihm enthaltene Textilgut wird statt dessen in einem vorbereitenden Schritt mit Dampf
vorbehandelt und dabei zusammen mit dem Färbekessel erwärmt, wodurch sich die Starttemperatur,
d.h. die Anfangstemperatur des Färbebades erhöhen und die Differenz gegenüber der
Färbetemperatur verringern läßt (Melliand
Textilberichte 6/1974,
Seite 549 - 558, insbes. Seite 555 ff).
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Ein Nachteil dieses wie des letztgenannten Verfahrens ist, daß das
gesamte Behandlungsbad mit dem Farbstoff und den Färbehilfsmitteln auf eine über
der Färbetemperatur liegende Temperatur aufgeheizt werden muß, was sich bei bestimmten
Farbstoffen nachteilig auswirken und im Färbekessel zur Ausfällung agglomerierterFarbstoffkristalle
und damit zu fehlerhaften Färbungen führen kann. Außerdem erfordert ein zusätzlicher
Druckkessel einen apparativen Mehraufwand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellfärbeverfahren
der genannten Art zu schaffen, mit dem Färbeergebnisse guter Egalität in wirtschaftlicher
und zuverlässiger Weise zu erreichen sind.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das über
Färbetemperatur erhitzte Wasser während des Einströmens in den Färbekessel durch
eine Mischstrecke strömen lassen wird und ihm in dieser der Farbstoff in im wesentlichen
konstanten Mischungsverhältnis zugesetzt und gleichmäßig in ihm verteilt wird; daß
der dabei gebildeten, in den Färbekessel einströmenden Mischung die Färbehilfsmittel
zugemischt werden und daß der Färbekessel mit der Mischung schnellstmöglichst aufgefüllt
wird.
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Besonders geeignet für das Färben von Fasern und Garnen aus Polyester
, bei denen in der Regel mit einer Färbetemperatur oberhalb von 1300C gearbeitet
wird, ist ein weiteres erfindungsgemäßes Schnellfärbeverfahren, nach welchem in
einer ersten Stufe erhitztes Wasser in den Färbekessel eingeführt und dieser hierbei
lediglich teilweise gefüllt wird, anschließend das Wasser durch den teilweise gefüllten
Färbekessel umgewälzt wird und ihm dabei die Färbehilfsmittel zugegeben werden,
und bei dem
in einer zweiten Stufe der Färbekessel schnellstmöglich
mit erhitztem Wasser vollgeflutet wird, das die Mischstrecke durchströmt, in der
ihm der Farbstoff in im wesentlichen konstanten Mischungsverhältnis zugesetzt und
gleichmäßig in ihm verteilt wird.
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Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
in den Unteransprüchen 3 bis 7 gekennzeichnet.
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Eine Vorrichtung zum Durchführen eines der vorstehenden Verfahren,
mit einem geschlossenen, einen Färbebehälter, eine Umwälzpumpe sowie Absperr- und
Umschaltventile enthaltenden, unter statischen Druck setzbaren Zirkulationssystem
und einem an das Zirkulationssystem angeschlossenen Heißwasser-Versorgungskreislauf
zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, daß zwischen dem Versorgungskreislauf
und dem Zirkulationssystem eine absperrbare Mischeinrichtung geschaltet ist, in
welcher der Farbstoff in dem in das Zirkulationssystem einströmenden Wasser gleichmäßig
verteilbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
in den Unteransprüchen 9 bis 11 gekennzeichnet.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß eine kontrollierte
Aufziehphase am Anfang des Färbeprozesses, die eine sorgfältige Erwärmung des Behandlungsbades
mit genau geregeltem Temperaturverlauf erfordert, nicht mehr nötig ist, Ausführungsbeispieleder
Erfindung werden anhand der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig.
1 ein zum Durchführen des Färbeverfahrens nach der Erfindung geeigneter Färbeapparat
mit angeschlosseinem Heißwasser-Versorgungskreislauf, in schematischer Darstellung,
Fig 2 ein anderes Ausführungsbeispiel-eines Färbeapparates zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens, in schematischer Darstellung, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Färbeapparates zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, in schematischer
Darstellung, Fig. 4 der Auffüllvorgang des Färbekessels in einem erfindungsgemäßen
Verfahrensbeispiel, als Temperatur-Zeit-Diagramm dargestellt und Fig. 5 der Aufftilivorgang
des Färbekessels in einem anderen Verfahrensbeispiel nach der Erfindung, als-Temperatur-Zeit-Diagramm
dargestellt.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anlage besteht im wesentlichen aus einem
Färbeapparat 1 und einem Heißwasser-Versorgungskreislauf 2, an den ein oder-mehrere
Färbeapparate 1 angeschlossen sein kdnnen.-Der Färbeapparat l umfaßt u.a.
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einen Färbekesse:l 4 und ein den Färbekessel 4 einschließendes, eine
doppelte Rohrleitungsschleife 5,6 enthaltendes Zirkulationssystem, über welches
die flüssigen Behandlungsbäder durch den Färbekessel 1 hindurch umgewälzt werden
Dazu ist die Rohrleitungsschleife 5 mit einer Umwälzpumpe 8 versehen und die beiden
Rohrleitungsschleifen 5 und 6 sind über ein Umschaltventil 9 verbunden. Flit dem
Umschaltventil 9
kann die Strömungsrichtung in der zweiten Rohrleitungsschleife
6 und damit auch in dem mit dieser Rohrleitungsschleife 6 verbundenen Färbekessel
4 umgekehrt werden.
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Eine Rohrleitung 10 verbindet den oberen Teil des Färbekessels 4 mit
einem Expansionsgefäß 11 und führt von dem unteren Teil dieses Expansionsgefässes
11 wieder zu der Rohrleitungsschleife 5 zurück.
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Zwei in der Zeichnung mit Pfeilen nur angedeutete Zugabeeinrichtungen
12 und 13 für Säure bzw. sonstige Färbehilfsmittel sind in Strömungsrichtung gesehen
vor der Umwälzpumpe 8 an die Rohrleitungsschleife 5 angeschlossen.
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Die nach Bedarf einzudosierenden Färbehilfsmittel werden beim Einführen
durch die Zugabeeinrichtungen 12 und 13 in dem eine Rohrleitung 16 in das Zirkulationssystem
des Färbeapparates 1 einströmenden erhitzten Wasser bereits gut verteilt. Beim nachfolgenden
Durchströmen durch die Umwälzpumpe 8 wirkt diese als zusätzliche Mischeinrichtung
und sorgt für eine vollständig gleichmäßige Verteilung der Färbehilfsmittel in dem
Behandlungsbad.
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Der Färbeapparat 1 ist über die eine - eine Mischstrecke darstellende
- Mischeinrichtung 15 enthaltende Rohrleitung 16 an den Heißwasser-Versorgungskreislauf
2 angeschlossen.
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Die Mischeinrichtung 15 ist mit einer Ztigabeeinrichtung 18 versehen,
durch die der jeweilige Farbstoffansatz am Anfang der Mischstrecke in das von dem
Versorgungskreis.lauf 2 in den Färbeapparat 1 einströmende erhitzte Wasser eindosiert
wird. Der Farbstoffansatz wird dabei dem Wasser in im wesentlichen konstanten Mischungsverhältnis
zugesetzt und längs der Mischstrecke in dem Wasser gleichmäßig und vollständig verteilt.
Je nach Größe und Ausführung der Anlage
kann die Mischeinrichtung
15 aus unterschiedlichen handelsüblichen Flüssigkeitsmischern, im einfachsten Fall
aus einem turbulent durchströmten rlischrohrt bestehen. Auch die aus erhitztem Wasser
und darin verteiltem Farbstoff bestehende Flotte, der ggf. noch Färbehilfsmittel
zugegeben werden, strömt, bevor sie in den Färbebehälter 1 gelangt, durch die Umwälzpumpe
8 und wird dort noch zusätzlich durchmischt. Dadurch ist mit großer Sicherheit qewahrleistet,
daß in der zu dem Färbegut gelangenden Flotte keine nachteiligen Konzentrationsunterschiede
vorhanden sind.
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Die Anordnung des zu färbenden Textilguts und der Strömungsweg der
Flotte innerhalb des Färbebehälters 4 sind in allen drei hier dargestellten Ausführungen
des Färbeapparats gleich, sie werden weiter unten anhand von Fig. 2 näher erläutert.
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Die Rohrleitung 16 enthält zwei Absperrventile 19 und 20, mit denen
die hlischeinrichtung sowohl vom Zirkulationssystem des Färbeapparats 1 als auch
vom Heißwasser-Versorgungskreislauf 2 abgetrennt werden kann. Der Heißwasser-Versorgungskreislauf
2 besteht im wesentlichen aus Zuführleitungen 22 für weiches Wasser und 23 für Dampf,
aus einem Speicherbehälter 24 und einer Heißwasser-Hauptleitung 26. Die Hauptleitung
26 ist mit dem Speicherbehälter 24 im Kreislauf geführt und enthält eine Umwälzpumpe
28 und einem Wärmeaustauscher 29, der zum Konstanthalten der Wassertemperatur in
der Hauptleitung 26 und in dem Speicherbehälter 24 dient. Er ist dazu über eine
Leitung 27 an die Dampf-Zuführleitung 23 angeschlossen.
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Von der Hauptleitung 26 zweigt die zu dem Färbeapparat 1 führende
Rohrleitung 16 ab. über weitere, mit Absperrventilen versehene Rohrleitungen 30
und 31 können mehrere
Färbeapparate an den gleichen Heißwasser-Versorgungskreislauf
2 angeschlossen und von diesem gespeist werden.
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Ein Dampf injektor 32, der durch eine mit Ventilen versehene Anschlußleitung
34 mit der Wasser-Zuführleitung 22 und durch eine entsprechende Anschlußleitung
35 mit der Dampfzuführleitung 23 verbunden ist, dient zum Ergänzen des dem Färbeapparat
1 aus dem Speicherbehälter 24 zugeführten erhitzten Wassers. Der Speicherbehälter
24 ist außerdem mit einem direkten Dampfanschluß 36 versehen, um den über dem Flüssigkeitsspiegel
herrschenden Dampfdruck auch bei Wasserentnahme konstant zu halten. ueber ein mit
dem oberen Teil des Speicherbehälters 24 verbundenes Abblasventil 38 kann der überschüssige
Dampf beim Auffüllen des Speicherbehälters 24 mit Heißwasser aus diesem entweichen
und einem zweiten Injektor 39 zugeführt werden.
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Ueber diesen, durch eine Anschlußleitung 40 mit der Wasser-Zuführleitung
22 verbundenen Injektor 39 wird der entweichende Dampf als Kondensat dem Versorgungskreislauf
wieder zugeführt und damit die in ihm enthaltene Wärmeenergie wiedergewonnen. Einige
in der Zeichnung dargestellte weitere Ventile sind nicht mit Bezugszeichen versehen,
da sich ihre Funktion ohne weiteres aus dem dargestellten Schaltschema ergibt.
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Ein Färbeapparat la ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 mit
mehr Einzelheiten dargestellt als bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, während
der Heißwasser-Versorungskreislauf mit dem des vorstehenden Beispiels übereinstimmt
und deshalb in Fig. 2 nur die Hauptleitung 26 angedeutet ist. Die in beiden Beispielen
übereinstimmenden Teile sind in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig.
1 versehen.
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Das zu färbende Textilgut, von dem für die folgende Beschreibung angenommen
wird, daß es. sich um. Wickelkörper aus Polyestergarnen handelt,- wird in den Innenraum
42. des Färbekessels 4 auf rohrförmigen,perfo.-rierten Materialträger 43 aufgesteckt,
deren innere Hohlräume 44 über einen im Bodenbereich' des Färbekessels 4 aufgesetzten
Verteilerkörper 46 mit einem Ende der zweiten Rohrsch.leife 6 in Verbindung stehen.
Auf'dem Verteilerkörper 46 sind mehrere Materialträger 43 mit aufgesteckten Wickelkörpern
48 angeordnet, von denen aber in der Zeichnung der besseren Ubersichtlichkeit halber
nur einer dargestellt ist. Der freie Innenraum 42 des Farbekessels 4 ist seinerseits
über das zweite Ende der Rohrleitungsschleife 6 mit dem Umschaltventil 9 verhunden.
Das Umschaltventil 9 enthält einen verstellbaren Umschaltflügel 50. Je nach Stellung
dieses Umschaltfl.gels gelangt das durch die erste Rohrleitungsschleife 5 immer
in einer Richtung zirkulierende Behandlungsbad entweder durch den Verteilerkörper
46 in die Innenhohlräume 44, von dort durch die Wickelkörper 48 hindurch in den
freien Innenraum 42 und schließlich über das Umschaltventil 9 in die erste Rohrleitungsschleife
5 zurück oder aber über das Umschaltventil 9 direkt inden freien Innenraum 42, von
dort durch die Wickelkörper 48 hindurch in die Innenhohlräume 44 und über den Verteilerkörper
46, die zweite Rohrleitungsschleife 6 das da,.s-Umschaltventil 9 in die erste Rohrleitungsschleife
5 zurück. Das Behandlungsbad kann außerdem bei einer Stellung des Umschaltflügels
50, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, gleichzeitig in die Innenhoh-lräume 44 der
Wickelkörper 48 und in den freien Innenraum 42 des S.peicherbehäIters. geleitet
werden, eine Schaltstellung die insbesondere beim Auffüllen des Färbebehälters 4
verwendet wird.
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Die Rohrleitungsschleife 5 enthält eine Drosselklappe 52.
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Die-Zugabeeinrichtungen 12 und 13 für die Säure bzw. die sonstigen
Färbehilfsmittel enthalten je eine druckseitig über ein Ventil mit der Rohrleitungsschleife
5 verbundene Dosierpumpe 53 bzw. 54.
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Ein den flüssigen Farbstoff oder Farbstoffansatz enthaltender Farbstoffbehälter
56 ist über eine Verdrängerpumpe 57 mit der Einlaufseite der Mischeinrichtung 15
verbunden. Zum Spülen des Farbstoffbehälters 56 dient entweder ein Warmwasser-Anschluß
58 oder eine von der Rohrleitungsschleife 5 abzweigende Rücklaufleitung 59 mit Absperrventil
61. Der Farbstoffbehälter 5S ist außerdem mit einem Entlüftungsventil 60 versehen.
Ein Ablaßventil 62 dient zur Entleerung der aus den vorbeschriebenen Teilen bestehenden
Farbstoff-Zugabeeinrichtung und der Mischeinrichtung 15 nach beendeter Farbstoffzugabe
einschließ-Iich Spülung.
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Eine Spülung des Farbstoffbehälters über den Warmwasseranschluß 58
kann bei Atmosphärendruck erfolgen, während eine Spülung über die Rücklaufleitung
59 unter Druck und deshalb nur bei druckdicht verschlossenem Farbstoffbehälter 56
durchgeführt werden kann.
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Die von dem oberen Teil des Färbebehälters 4 ausgehende Rohrleitung
10 führt über ein Ventil 64 zu dem Expansionsgefäß 11 und von dort wie beschrieben
zurück zum Zirkulationssystem des Färbeapparats la. Außerdem führt die Rohrleitung
10 über ein Entlüftungsventil 65 zu einem Kondensator 66, in dem aus dem Färbebehälter
4 austretende Dämpfe zweckmäßiqerweise kondensiert werden.
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Schließlich ist die Rohrleitung 10 über ein Ventil 67 noch an eine
hier nicht dargestellte Dampf-Zuführleitung angeschlossen.
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Eine in dem unteren Teil des Färbekessels 4 in dessen Innenraum hineinragende
Heizeinrichtung oder Wärmetauscher 68 dient zum Ausgleichen von Wärmeverlusten und
zum Steuern der Temperatur der Flotte.
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Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Färbeapparats
1b unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen Färbeapparat la dadurch, daß das
Expansionsgefäß 11b gleichzeitig als Farbstoffbehälter dient und somit ein getrennter
Farbstoffbehälter entfällt. Dadurch ist der Aufbau des Färbeapparats einfacher und
damit billiger.
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Die Teile des Färbeapparats 1b (Fig. 3), die denen der vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiele entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Teile, die in ihrer Ausführung von dem Farbeapparaten 1 und la abweichen, sind
mit einem "b" gekennzeichnet. Die den Farbebehälter/ Expansionsgefäß 11b mit der
Rohrleitungsschleife 5 verbindende Leitung lOb ist durch ein Ventil 70 absperrbar.
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Von der Leitung lOb zweigt eine Leitung 71 ab, die den Färbebehälter
11b über die Dosierpumpe 57 mit der Einlaufseite der Mischeinrichtung 15 verbindet.
Die Mischeinrichtung 15 und einige weitere Anlagenteile unterscheiden sich evtl.
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durch eine etwas unterschiedliche Anordnung, nicht aber durch ihren
Aufbau von den vorstehenden Ausführungsbeispielen.
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Die Diagramme der Fig. 4 und 5 werden anhand der nachfolgend beschriebenen
Ausführungsbeispiele des Färbeverfahrens erläutert.
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Beispiel 1 Polyesterfasern auf Wickelkörpern oder Muffs 48 werden
auf die rohrförmigen Materialträger 43 aufgeschoben oder direkt auf dem Verteilerkörper
46 befestigt und zusammen mit diesem in den Färbekessel 4 eingebracht. Nach Öffnen
der Absperrventile
19 und 20 strömt unter Druck stehendes und auf
eine über der erforderlichen Färbetemperatur (bei Polyester etwa 1300C) liegende
Temperatur erhitztes Wasser aus dem Iieißwasser-Versorgungskreislauf 2 in die Rohrleitungsschleife
5 des Zirkulationssystems des Färbeapparats 1.
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Das Umschaltventil 9 ist so gestellt, daß das heiße Wasser durch die
zweite Rohrleitungsschleife 6 und den Verteilerkörper 46 in die Innenhohlräume 44
des rtaterialträgers 43 einströmt und von dort durch das Textilgut hindurch in den
Innenraum 42 des Färbekessels 4 gelangt (Innen-Außen-Strömung). Die Drosselklappe
52 ist dabei geschlossen.
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Während des Einströmens des heißen Wassers in den Färbekessel 4 bleibt
das Entlüftungsventil 65 silber eine vorgegebene Zeitspanne geöffnet, um ein schnelles
Entweichen der in dem Innenraum 42 und in dem Textilgut selbst enthaltenen Luft
zu ermöglichen.
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Beim durchströmen des heißen Wassers durch die Wickelkörper 48 und
beim anschließenden Einströmen in den Innenraum 42 entwickelt sich Dampf, der teilweise
an den Kesselwändenwieder kondensiert und diese aufheizt. Man läßt das heiße Wasser
in den Färbekessel 4 einströmen, bis es ein vorgegebenes Niveau 72 (vgl. Fig. 2)
erreicht hat und schließt das Entlüftungsventil 65. Nach dem Schließen dieses Ventils
steigt der Druck in dem Färbekessel 4 beispielsweise auf einen einer Temperatur
von 1100C entsprechenden Uberdruck von etwa 0,5 bar.
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Nach Öffnen der Drosselklappe 52 wird die Umwälzpumpe 8 eingeschaltet,
wodurch das Zirkulationssystem und damit das Textilgut in Innen-Außen-Strömung bis
zur vollständigen Benetzung durchströmt wird. ueber die Zugabeeinrichtung 12 wird
dem strömenden Behandlungsbad die zur Einstellung des vorgeschriebenen pH-Wertes
erforderliche Säure zudosiert, während über die Zugabeeinrichtung 13 weitere Färbehilfsmittel,
z.B.
netzungsvrbessernde.und die Färbung retardierende mittel eingegeben werden.
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Während der Benetzung des Textilguts durch das im Kreislauf strömende
Behandlungsbad wird die Eleizeinrichtung 68 eingeschaltet und mit ihr die Temperatur
so eingestellt und geregelt, daß das Behandlungsbad die für das nachfolgende Färben
erforderliche Anfangs- oder Starttemperatur von z.B.1300C unmittelhar nach der vollständigen
Auffüllung des Färbekessels erreicht.
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Anschließend wird der Färbekessel innerhalb einer, Zeitspanne von
10 Sekunden oder weniger vollständig aufgefüllt. Dem dazu von dem Versorgungskreislauf
2 in den Färbeapparat 1 einströmenden erhitzten Wasser wird dabei Farbstoff in konstantem
Mischungsverhältnis zugesetzt und in der rtischstrecke 15 gleichmäßig in ihm verteilt.
Pulver-Farbstoffe werden zweckmäßigerweise aus einem Ansatzbehälter mit einer Verdrängerpumpe
mit konstantem Volumenstrom dem einströmenden heißen Wasser zugesetzt, während flüssige
Farbstoffe in der handelsüblichen Konzentration oder verdünnt mit einer Dosierpumpe
einstellbaren Volumenstroms in das strömende Wasser eingegeben werden.
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Während des Auffüllen des Farbekessels 4 mit Farbstoffflotte läßt
man die Umwälzpumpe 8 in Betrieb, womit ihr Laufrad als zusätzliche Mischeinrichtung
wirkt und eine vollständige Mischung des Farbstoffes mit dem heißen Wasser gewährleistet.
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Durch eine entsprechende Stellung des Umschaltventils 9 läßt man das
Heißwasser-Farbstoff-Gemisch, d.h. die Flotte sowohl in die Innenhohlräume 44 des
Textilguts, die von dem vorhergehenden Netzungsvorgang schon vollständig geflutet
sind, als auch gleichzeitig direkt in-den Innenraum
42 des Färbekessels
einströmen. Die Flotte durchströmt dabei das Textilgut nur von innen nach außen.
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Bei einer Auffüllzeit für den Färbekessel 4 von beispielsweise 10
Sekunden wird die Farbstoffzudosierung in die Mischstrecke 15 zweckmäßigerweise
schon nach 8 Sekunden beendet. Damit stehen für eine Nachspülung des Farbstoffbehälters
56 noch 2 Sekunden zur Verfügung. Man spült den Farbstoffbehälter 56 entweder mit
über den Anschluß 58 einströmendem Wasser von etwa 80°C oder nach Beendigung des
Auffüllvorgangs und zu Beginn der Färbung mit über eine Rücklaufleitung 59 aus dem
Zirkulationssystem entnommener Flotte. Außer dem Farbstoffbehälter 56 werden dabei
die Pumpe 57, die Mischeinrichtung 15 und die zugehörigen Rohrleitungen gespült.
Nach der Spülung werden die Ventile 61 und 19 geschlossen und die Mischstrecke 15
über das Ventil 62 entleert.
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Nach Auffüllen des Färbebehälters 4 wird die Flotte in dem Färbeapparat
1 so lange umgewälzt, bis die Aufziehphase und die Fixierung des Fahrbstoffes in
dem Textilgut beendet ist. Anschließend erfolgt in bekannter Weise ein Nachbehandlungs-
oder Veredlungsprozeß (z.B. durch reduktives Nachreinigen, Spülen und Avivieren
des Textilguts).
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Während der Auffüllung des Färbekessels 4 wird der in seinem Innenraum
42 herrschende Druck mit Hilfe des Entlüftungsventils 65 so gesteuert, daß er bei
Beendigung des Auffüllvorgangs dem Sättigungsdruck des Behandlungsbades entspricht.
Die dabei entweichenden geringen Dampfmengen werden zweckmäßigerweise in einem nachgeschalteten
Kondensator 66 kondensiert und abgelassen. Der Expansionskessel 11 kann während
des Auffüll- und Färbevorgangs mit dem Färbekessel verbunden werden. Das Ventil
70 in der Verbindungsleitung zum Zirkulationsystem muß dabei geschlossen sein.
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Zur Regelung der Zustandsgrößen in dem Färbekessel 4 während der beiden
vorbeschriebenen Verfahrensstufen wird einmal wie bereits erwähnt, die Temperatur
des Behandlungsbades mit der fleizeinrichtung 68 gesteuert. Zum anderen kann in
den Innenraum 42 des Färbekessels 4 über das Ventil 67 Dampf zugeführt und damit
der Druck in dem Innenraum 42 so erhöht werden, daß jederzeit ein ausreichender
Druck zur Aufrechterhaltung der Flottenförderung durch die Umwälzpumpe 8 gewährleistet
ist.
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Aus dem Diagramm von Fig. 4 ist der Temperatur-Zeitverlauf des erfindungsgemäßen
Färbeverfahrens bis zur Beendigung des Auffüllvorgangs dargestellt. Der Bereich
I stellt die Teilfüllung des Färhekessels 4 mit heißem Wasser und den Netzvorgang
des Textilguts dar. Von dem Zeitpunkt A bis zu dem Zeitpunkt B werden dem ein strömenden
heißen Wasser Säure und die sonstigen Färbehilfsmittel zugegeben. Der Bereich II
stelli den Auf füllvorgang des Färbekessels 4 dar. Zum Zeitpunkt C wird mit der
Zugabe von Farbstoff begonnen und zum Zeitpunkt D wird diese Farbstoffzugabe, die
mit konstanten Volumenstrom erfolgt, beendet. In den restlichen 2 Sekunden strömt
noch zwecks Nachspülung heißes Wasser ohne Farbstoffzugabe ein. Anschließend erfolgt
die - in dem Diagramm nicht dargestellte - Aufziehphase des Färbeverfahrens.
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Beispiel 2 Das Färbeverfahren wird wie unter Beispiel 1 beschrieben
durchgeführt, es unterscheidet sich hiervon nur durch den Temperaturverlauf. Die
Netzung des Textilgutes erfolgt hier bei einer Temperatur bis 1200C und zwar durch
Nachheizung mit dem Wärmeaustauscher 68, Dies hat den Vorteil, daß die Temperaturdifferenz
des über die Färbetemperatur zu erhitzenden Heißwassers kleiner ist gegenüber dem
Beispiel nach Fig. 4.
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Beispiel 3 In den Färbekessel 4 wird in der bei dem Beispiel 1 beschriebenen
Weise aus Baumwollgarnen bestehendes Textilgut in den Färbekessel 4 eingebracht.
Zum Färben dieses Textilgutes wird z.B. ein Küpenfarbstoff verwendet, wobei die
von dem verwendeten Farbstoff abhängige Färbetemperatur unter 100°C liegt. Aus dem
Heißwasser-Versorgungskreislauf 2 wird Wasser entnommen und bei gleichzeitiger Zumischung
von Weichwasser über ein Mischventil -100 (val. Fig. 3) in die Mischstrecke 15 eingegeben.
Dabei sinkt die Wassertemperatur ab, so daß die gewünschte Starttemperatur von beispielsweise
95 oC unmittelbar nach der Füllung des Färbekessels 4 erreicht wird. Während des
Einströmens des Heißwassers in die Mischstrecke wird der in pitmentierte-r und angeteigter
Form vorliegende Küpenfarbstoff über die Pumpe 57 in im wesentlichen konstanten
Mischungsverhältnis dem Heißwasser zugesetzt und gleichmäßig in ihm verteilt.
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Während des Auffüllvorganqs werden zur Bildung der Leukoform des Farbstoffes
die erforderlichen Hilfsmittel (Natronlauge und ydrosulfit) über die Dosierpumpen
25 und 26 in das in den Färbekessel 4 einströmende, mit Farbstoff vermischte Heißwasser
eindosiert.- Die Flotte strömt in den Innenhohlraum 44 des Textilgutes und-durch
dieses hindurch dann in den freien Innenraum 42 des Färbekessels 4 sowie direkt
in den Innenraum 42.
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Nach Beendigung des Auffüllvorgangs wird die Flotte über das Zirkulationssystem
in abwechselnder Strömungsrichtung durch das Textilgut hindurch umgewälzt, bis die
Aufziehphase beendet ist. Anschließend wird das Textilgut in bekannter Weise (beispielsweise
durch Oxydation, Spülen, Seifen usw.) weiter behandelt.
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Bei Beispiel 3 fallen die beiden Stufen der Beispiele 1 und 2, d.h.
die Teilfüllung des Färbekessels zum Zwecke der Netzung und Vorwärmung des Textilgutes
mit Wasser und Färbehilfsmitteln und die schnelle Auffüllung des Färbekesseis mit
auf über Färbetemperatur erhitztem und während des Einströmens mit Farbstoff vermischtem
Wasser zeitlich zusammen.
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Außer für Naturfasern ist das Verfahren nach Beispiel 3 auch für solche
Kunststoff-Fasern geeignet, deren Färbetemperatur etwa bei 1000C oder darunter liegt.
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Aus Fig. 5 ergibt sich ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Färbeverfahrens, das sich in der Temperaturführung von den vorbeschriebenen Verfahren
unterscheidet und zweckmäßigerweise dann eingesetzt wird, wenn Heißwasser mit etwas
niedriger Temperatur zur Verfügung steht. Das aus Heißwasser und den in ihm verteilten
Farbstoff sowie Färbehilfsmitteln bestehende Behandlungsbad strömt hier mit einer
Temperatur von nur etwa 105 0C in den Färbekessel ein und wird während des - entweder
ein- oder zweistufigen - Auffüllvorgangs durch den Wärmeaustauscher 68 aufgeheizt.
Am Ende des Auffüllvorgangs hat dann das Behandlungsbad ebenfalls die erforderliche
Starttemperatur von beispielsweise 1300C erreicht. Die Netzung des Textilgutes findet
bei einer von etwa 1050C bis auf 1150C ansteigenden Wassertemperatur statt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin,
daß mit der direkten Zumischung des flüssigen Farbstoffes oder Farbstoffansatzes
in das in den Färbeapparat einströmende erhitzte Wasser eine vollständige Verteilung
des Farbstoffes in dem Wasser erreicht und der Farbstoff innerhalb einer sehr kurzen
Zeit von nicht mehr als 10 Sekunden gleichmäßig auf das Textilgut verteilt wird.
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Außerdem erfährt der Farbstoff dabei nur eine momentane Temperaturänderung
und muß nicht mit dem gesamten Behandlungsbad über die Färbetemperatur hinaus erhitzt
werden.
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Das eingangs das Textilgut benetzende erhitzte Wasser gewährleistet
eine sehr gleichmäßige Verteilung der für den
nachfolgenden Färbevorgang
notwendigen Färbehilfsmittel. Das nach der Verteilung des Farbstoffes in dem zuströmenden
erhitzten Wasser sofort einsetzende Aufziehen des Farbstoffes auf das Textilgut
erfolgt sehr gleichmäßig.
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Die für die Qualität einer Färbung erforderliche gleichmaRige Farbstoffverteilung
im Behandlungsbad ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sicherer gewährleistet
als bei den bekannten Färbeverfahren.
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Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Warmwasser-Versorgungskreislauf
2 ist zweckmäßigerweise so auszulegen, daß an ihn mehrere Färbeapparate 1 angeschlossen
werden können. Der Versorgungskreislauf ist dazu in seiner Leistung an die Anzahl
und Größe der angeschlossenen Farbeapparate anzupassen. So wird z.B.
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bei 3 angeschlossenen Färbeapparaten mit einem Fassungsvermögen von
je 3 m3 Behandlungsbad bei einer Produktionszeit von 60 Minuten eine theoretische
tleißwasser-Speichermenge von 3 m3 und ein Heißwasser-Nachspeisstrom von 9 m3/ h
benötigt. Zweckmäßigerweise wird eine solche Anlage aber 3 für ein Speichervolumen
von 5 m und ein Nachspeisstrom von 10,8 m³/h, d.h. mit einer 20 %-igen Sicherheit
ausgelegt.
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Damit ist gewährleistet, daß der zweite angeschlossene Färbeapparat
in einem Zeitabstand von etwa 6 Minuten und der dritte Färbeapparat nach weiteren
etwa 18 Minuten aufgefüllt werden können.
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Das bedeutet, daß auf den drei Färheapparaten innerhalb einer Zeitspanne
von mindestens 24 Minuten jeweils mit dem Färbeprozess begonnen werden kann, wobei
der dritte Färbeapparat bei einem gleichmäßigen theoretischen Zeitabstand von 20
Minuten erst nach 40 Minuten aufgefüllt zu werden braucht.
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Werden dagegen 10 Färbe apparate à 3 m3 Behandlungsbad an eine Heißwasser
Versorgungsanlage angeschlossen, so sind
theoretisch ebenfalls
3 m 3 Heißwasser-Speichermenge und ein EIeißwasser-Nachspeisstrom von 30 m /h nötig.
Eine derartige Anlage wird aber zweckmäßigerweise für ein Speichervolumen von 10
m3 und einen Nachspeisstrom von 36 m³/h ausgelegt. Damit können drei Färbeapparate
unmittelbar hintereinander und die weiteren Färbeapparate in einem Abstand von jeweils
etwa 5 Minuten aufgefüllt werden. Das bedeutet, daß auf den sämtlichenzphn Färheapparaten
innerhalb einer Zeitspanne von mindestens 35 Minuten mit dem Färbeprozess begonnen
werden kann, wobei der zehnte Färbeapparat bei einem theoretisch gleichmäßigen Zeitabstand
von 6 Minuten erst nach 54 Minuten aufgefüllt zu werden braucht.
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Erfolgt die Auffüllung der Farbeapparate in zwei Stufen, so weisen
die beiden beschriebenen Versorgungskreisläufe noch größere Sicherheitsreserven
auf.. Die Dauer der ersten Stufe richtet sich vOr allem. nach der für die Netzung
des Textilgutes erforderlichen Zeit, für die insgesamt mit etwa 3 Minuten gerechnet
werden kann. Da bei'der Heißwasser-Versorgung's anlage nur eine relativ geringe
Sicherheit von etwa 20 % erforderlich ist, läßt sich mit der Erfindung eine sehr
gleichmäßige und damit. wirtschaftliche Belastung der Heißwasser-Erzeugungsanlagen
erreichen.
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- Patentansprüche -