DE2656527A1

DE2656527A1 - Verfahren zum gleichmaessigen faerben von textilen wickelkoerpern bzw. gepacktem material

Info

Publication number: DE2656527A1
Application number: DE19762656527
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Von Der Dipl Eltz; Siegfried Dipl Phys Dr Glander
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1978-06-22
Also published as: BE861840A; JPS5374184A; FR2374456A1; US4135268A; IT1088518B

Description

Aktenzeichen: HOE 76/F3°5

Datum: 13· Dezember 197^ Dr.CZ/K

Verfahren zum gleichmäßigen Färben von textlien Wickelkörpern bzw. gepacktem Material

Das Färben von Textilmaterial in Form von Wickelkörpern bzw. im Packsystem auf Färbeapparaten mit zirkulierenden Flotten nach einem Ausziehverfahren bei erhöhtem

Druck ist seit langem bekannt. Wenn dabei Schwierigkeiten bezüglich der Egalität solcher Färbungen auftreten, versucht man in erster Linie, das Aufziehen des Farbstoffs so zu verzögern, daß die färberischen Ergebnisse brauchbar werden.

Es ist aber ebenfalls bekannt, daß ein gleichmäßiger und ausreichender Flottendurchfluß durch die Warenwickel eine notwendige Voraussetzung für das Egalfärben ist. In den meisten Fällen ist jedoch nur die Flotten-Gesamtdurchflußmenge eines gegebenen Färbeapparates ermittelt worden. Diese Gesamtdurchflußmenge ist im wesentlichen von Konstruktionsdetails des Apparates, z.B. der Pumpenleistung, den Leitungen und Ventilen, und dem Strömungswiderstand des Färbegutes in Verbindung mit Eigenschaften der Flotte, wie z.B. Temperatur, Viskosität und Oberflächenspannung, abhängig. Die Gesamtdurchflußmenge wird in Litern je kg mal Minute (1/kg-min) ausgedrückt und durch Druckdifferenzmessung vor und hinter (in Strömungsrichtung) der Pumpe ermittelt. Diese Angaben sagen allerdings nichts über die tatsächlichen Strömungsverhältnisse in verschiedenen Bereichen der Wickelkörper aus. Es wird in dieser Hinsicht vereinfachend vorausgesetzt, daß die Flottenströmung innerhalb der

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einzelnen Wickelkörper an verschiedenen Stellen gleichförmig ist, was aber keinesfalls zutrifft.

Besondere Probleme im Zusammenhang mit dem zuvor diskutierten Sachverhalt treten vor allem bei den Schnellfärbeapparaten auf, die sich in der Zukunft immer mehr durchsetzen werden. Ungleichmäßige Strömungen der zirkulierenden Flotte erzeugen gerade hier unegale Färbungen, die nur mit Zeitverlust wieder repariert werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nunmehr darin, ein Verfahren zur Herstellung gleichmäßiger Stromungsbedxngungen für zirkulierende Flotten beim Durchfluß von textlien Wickelkörpern bzw. gepacktem Material aus synthetischen und/oder natürlichen Fasern im Zuge der Apparatefärberei nach der Ausziehmethode bei erhöhtem Druck zu konzipieren, bei dem die Schwierigkeiten bezüglich Egalität und Durchfärbung, die durch ungleichmäßige Durchströmung der Materialwickel bedingt sind, behoben werden, so daß die Egalität solcher Färbungen wesentlich gesteigert bzw. sogar erst ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man durch Messung der Differenzdrücke innerhalb der Materialwickel an mehreren Stellenpaaren die Zonen von einem Mittelwert abweichender Flottendurchströmung über den gesamten Materialblock ermittelt, worauf die lokalisierten Strömungsdifferenzen durch Änderung der durch die Geometrie bedingten Eigenschaften und Strukturen (z.B. Dichte, Wickelart) der Materialwickel, durch Modifizierung des Färbeprogramms, durch Variation der Pumpenleistung,

durch konstruktive Veränderungen im Färbeapparat und/oder durch besondere Auswahl sowie optimale Dosierung von Hilfsmitteln

an allen Stellen des Materialblocks, d.h. des Wickels, der Spulensäule, des gepackten Materialblocks oder des Stückwaren-

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wickeis auf dem Färbebaum, ausgeglichen werden, so daß an allen Stellen des Materialwickels gleichmäßige Strömungbedingungen erreicht werden, die eine notwendige Voraussetzung für das egale Färben dieser textlien Artikel sind.

Nach der vorliegenden Erfindung werden die zu erzielenden Ergebnisse umso nutzbringender sein, je mehr Meßstellenpaare an dem eingesetzten Färbeapparat (vom üblichen Typ) vorhanden sind. Für die Durchführung der Messungen der Differenzdrücke werden im Materialwickel an mehreren Stellen Kanülen plaziert und über hitzebeständige Schläuche durch einen Flansch die Drucke außerhalb des Färbeapparates abgenommen.

Die für die Bestimmung der Strömungsverhältnisse in den textlien Wickelkörpern benutzte Meßanordnung besteht aus bekannten elektronischen Geräten bzw. Bauteilen. Die Kombination dieser Geräte und Bauteile wurde bisher jedoch nicht zur Feststellung der Druck- und damit der Strömungsbedingungen innerhalb textiler Wickelkörper angewandt. Gemessen wird verfahrensgemäß eine statisch/dynamische Mischdruckdifferenz an den Meßpunktpaaren, so daß über die Veränderung der Gesamtdurchflußmenge eine Aussage aufgrund der relativen Unterschiede der Strömungsmengen in verschiedenen Bereichen der Wickelkörper gemacht werden kann. Zu diesem Zweck werden an mindestens zwei (jeweils paarweise zusammengehörenden) Meßstellen Meßkanülen mit Öhren in die Wickel eingeführt und über (in die Wand des Färbeapparates druckdicht eingepaßte) Leitungen zur Meßapparatur nach außen geführt. An dieses Druckleitungspaar wird ein Differenzdruckaufnehmer angeschlossen. In diesen (bekannten) Druckaufnehmern überträgt eine Membran die Druckänderungen auf ein Dehndrahtelement. Die Dehndrähte sind in einer Wheatstone-Brücke zusammengeschaltet, wobei der Druck in eine Widerstandsänderung umgewandelt wird.

Ein Trägerfrequenzmeßverstärker dient der Brückenspeisung, zur Ausgangssignalgleichrichtung und Verstärkung. Die Ausgangsspannung ist dem zu messenden Druck proportional und wird auf

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einem Kompensationsschreiber oder bei mehreren Differenzdruck-Meßstellenpaaren auf einem Mehrpunktdrucker registriert.

Es ist selbstverständlich, daß im Rahmen des beanspruchten Verfahrens die Messungen sowie die Maßnahmen zur Beeinflussung der Ungleichmäßigkeiten der Flottenströmung unter Anpassung an die Leistungsfähigkeit des gegebenen Färbeapparates vorgenommen werden. Dies geschieht dadurch, daß man unter Zugrundelegung der Meßergebnisse die Faktoren variiert, die am Zustandekommen der Durchflußdifferenzen innerhalb der Materialwickel beteiligt sind. So wird im Falle von Messungen auf Garnfärbeapparaten an Garnwickeln, Weichwickeln ("muffs"), Spulen mit oder ohne Färbehülsen aus perforiertem Material in Form von Kegel- oder Zylindermänteln der Ausgleich festgestellter örtlicher Strömungsdifferenzen zu optimalen, überall gleichmäßigen Strömungsbedingungen durch den gesamten Materialblock durch Änderung des Verhältnisses des Innen- zum Außendurchmesser, der Schichtdicke, der Wickeldichte, der Säulenhöhe und der Form der Wickel vorgenommen. Beim Vorliegen von Messungen, die im Materialblock von Packfärbeapparaten (für Garne oder loses Material) erhalten worden sind, erfolgt ein solcher Ausgleich durch Änderung des Preßdrucks bzw. der Höhe des Materialblocks.

Sofern man entsprechende Messungen im Stückwarenwickel von Baurnfärbeapparaten ausgeführt hat, dann wird der in Rede stehende Ausgleich durch Änderung der Schichtdicke, des Baumdurchmessers und durch Abdecken der Perforation an den Warenkanten bewerkstelligt. Außer den oben stehenden Maßnahmen zur Beseitigung von Ungleichmäßigkeiten der Flottenströmung, welche auf eine Änderung im Aufbau des Materialv/ickels hinauslaufen, kommen für den genannten Zweck - wie bereits früher erwähnt - auch die Beeinflussung der Gesamtströmungsmenge der zirkulierenden Flotte, eine Modifizierung der einzelnen Programmschritte des Färbeverfahrens, kleinere Änderungen der Konstruktion im verwendeten Färbeapparat, und gewisse Auflagen beim Einsatz von Hilfsmitteln wie Entschäumer, Netzmittel und Egalisiermittel in Frage. Unter Berücksichtigung dieser Erfordernisse werden bislang unegale Färbungen nunmehr erstens gleichmäßig und zweitens in verkürzter Färbezeit erzielt.

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Die nachstehenden Beispiele sollen das Funktionsprinzip des beanspruchten Verfahrens klarstellen.

Beispiel 1

Die folgende Untersuchung betrifft die Ermittlung der relativen Strömungsunterschiede an zwei Wickelbereichen:

Bei einer Gesamtströmungsmenge von 21300 l/min wurden an den Kanten eines Wickels im 450-kg-Baumfärbeapparat ein Differenzdruck von 100 mbar und in der Mitte von 180 mbar gemessen. Zum Ausgleich der Strömungsdifferenz mußte die Gesamtströmungsmenge auf 15000 l/min gedrosselt werden, um in der Mitte den Wert 100 mbar zu erzielen. Daraus folgt, daß bei einer Gesamtströmungsmenge von 21300 1/min an den Kanten des Wickels nur 70 % der Flottenmenge gegenüber der Wickelmitte floß. Durch eine Änderung der Abdeckung der Perforation konnte an den Kanten ein Durchfluß von 97 % erzielt werden.

Beispiel 2

In einem 150 kg-Garnfärbeapparat wurden in den oberen Muffs strahlenförmige helle Bereiche nach dem Färben entdeckt. Daraufhin wurden die Differenzdrücke in den oberen, mittleren und unteren Muffs gemessen und festgestellt, daß in der Anfangsphase des Färbeprozesses infolge Lufteinschlüsse durch die oberen Muffs zu wenig Flotte gegenüber unten und in der Mitte floß. Durch Änderung des Färbeprogramms, es wurde eine zusätzliche Entlüftungsphase in das Programm aufgenommen, wurden egale Färbungen erzielt.

Beispiel 3

Auf einem Garnfärbeapparat wie in Beispiel 2 wurde aufgrund von analogen Strömungsmessungen festgestellt, daß die Strö-

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mungsunterschiede durch Änderung der Pumpenleistung auf ein Minimum reduziert und egale Färbungen erzielt werden können

Beispiel 4

Die Meßergebnisse der Differenzdrücke in den Wickelkörpern sind auch gleichzeitig für die Feststellung von apparativ bedingten Mangeln auswertbar. So wurde in einem 450 kg-Baumfärbeapparat mit Hilfe der Strömungsmessungen erkannt, daß erstens eine ganz andere Abdeckung der Perforation des Baumes nötig ist ^{(2 cm)} , als bisher vom Praktiker eingestellt ^{(15 cm)} wurde und daß mit dem Verrutschen bzw. Schrumpfen des Wickels diese Abdeckung automatisch verändert wex-den muß. Das Problem der zu hell gefärbten Kanten des Wickels war damit beseitigt und gleichzeitig eine große Färbezeiteinsparung gewonnen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann darüber hinaus noch weitergehende Änderungen an einem vorgegebenen Färbeapparat aufzeigen.

Beispiel 5

Bei der Verfolgung des angestrebten Ziels, mit Hilfe der Dif-ferenzdruckmessungen an den verschiedenen Orten der Wickelkörper zu gleichmäßigeren Durchströmungen zu kommen, wurde in einem 350 kg-Garnfärbeapparat gefunden, daß die Packdichte für halbverstreckte und vollverstreckte Fasern unterschiedlich sein muß. Außerdem erwies es sich für die Strömungsverhältnisse vorteilhaft, für verschiedene Apparatetypen und verschiedene Faserarten auch unterschiedliche Hülsen, auf die die Fasern gewickelt sind, zu verwenden.

Beispiel 6

In Kreuzspulfärbeapparaten wurde durch Messungen der Differenzdrücke in mehreren Bereichen einer Spule festgestellt, daß die

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übliche konische Wickelform ungünstigere Strömungsbedxngungen schafft als eine zylindrische Form. So können zur Erzielung einer gleichmäßigen Färbung optimale Wickelformen ermittelt werden.

Beispiel 7

Für die Ermittlung der Auswahl der richtigen Hilfsmittel und deren Menge ist die Anwendung des Verfahrens ebenfalls eine Hilfe. Die Messungen der Differenzdrücke in Muffs zeigten, welche Menge eines bestimmten Entschäumungsmittels eingesetzt werden muß, um am schnellsten eine Vergleichraäßigung der Strömungen in den Wickelkörpern zu erreichen. Die Zerstörung des Schaums ist mit einer Verminderung des Strömungswiderstandes verbunden.

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Claims

HOE 76/F PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren'zur Herstellung gleichmäßiger Strömungsbedingungen für zirkulierende Flotten beim Durchfluß von textlien Wickelkörpern bzw. gepacktem Material aus synthetischen und/oder natürlichen Fasern im Zuge der Apparatefärberei nach der Ausziehmethode bei erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Messung der Differenzdrücke innerhalb der Materialwickel an mehreren Stellenpaaren die Zonen von einem Mittelwert abweichender Flottendurchströmung über den gesamten Materialblock ermittelt, worauf die lokalisierten Strömungsdifferenzen durch Änderung der Eigenschaften und Strukturen der Materialwickel, durch Modifizierung des Färbeprogramms, durch Variation der Pumpenleistung, durch konstruktive Veränderungen im Färbeapparat, und/oder durch besondere Auswahl sowie optimale Dosierung von Hilfsmitteln an allen Stellen des Materialblocks ausgeglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung der Differenzdrücke im Materialwickel an mehreren Stellen Kanülen plaziert und über hitzebeständige Schläuche durch einen Flansch die Drücke außerhalb des Färbeapparates abgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Differenzdruckaufnehmer zur Messung der statisch-dynamischen Differenzdrücke verwendet werden.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen sowie die ausgleichenden Maßnahmen zur Beeinflussung der Ungleichmäßigkeiten der Flottenströmung unter Anpassung an die Leistungsfähigkeit des gegebenen Färbeapparates vorgenommen werden.

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HOE 76/F

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen in Garnwickeln, Weichwickeln ("muffs"), Spulen, mit oder ohne Färbehülsen aus perforiertem Material in Form von Kegel- oder Zylindermänteln auf Garnfärbeapparaten ausgeführt werden und der Ausgleich festgestellter örtlicher Strömungsdifferenzen zu optimalen, überall gleichmäßigen Strömungsbedingungen durch den gesamten Materialblock durch Änderung des Verhältnisses des Innen- zum Außendurchmesser der Schichtdicke, der Wickeldichte, der Säulenhöhe und der Form der Wickel vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen im Materialblock von Packfärbeapparaten (für Garne oder loses Material) ausgeführt v/erden und der Ausgleich örtlich festgestellter Strömungsdifferenzen zu optimalen, überall gleichmäßigen Strömungsbedingungen durch den gesamten Materialblock durch Änderung des Preßdruckes bzw. der Höhe des Materialblocks vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen im Stückwarenwickel von Baumfärbeapparaten ausgeführt werden und der Ausgleich örtlich festgestellter Strömungsdifferenzen zu optimalen, überall gleichmäßigen Strömungsbedingungen durch den gesamten Materialblock durch Änderung der Schichtdicke, des Baumdurchmessers und durch Abdecken der Perforation an den Warenkanten vorgenommen wird.