DE2928012C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Flüssigkeitsbehandlung von textilem oder sonstigem Fasermaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur FlOssigkeitsbehandlung von textilem oder sonstigem Fasermaterial, insbesondere zum Färben oder Bleichen von Garn oder textiler Stückware, bei dem das Fasermaterial in einen Behälter eingebracht, der Behälter evakuiert und die Flüssigkeit in vorgewärmtem Zustand in den Behälter eingefüllt wird, wobei das Fasermaterial imprägniert wird.

Ein solches Verfahren sowie eine Vorrichtung zu

dessen Durchführung ist bereits bekannt (DE-AS 19 27 651), Die Evakuierung des Behälters vor dem Einfüllen der Flüssigkeit ist von Vorteil, da die Flüssigkeit leichter in das Fasermaterial eindringen kann, nachdem zuvor die im Fasermaterial befindliche Luft zu einem großen Teil entfernt wurde. Während der anschließenden Behandlungsphase wird dann die Flüsigkeit mittels einer außerhalb des Behälters angeordneten Pumpe umgewälzt, die an zwei im Behälter ausgebildete Kammern angeschlossen ist, die nur durch das zu behandelnde Fasermaterial hindurch miteinander in Verbindung stehen. Somit wird die Flüssigkeit auf mechanischem Wege zwangsweise durch das Fasermaterial geleitet, wodurch ein möglichst inniger Kontakt mit dem gesamten Fasermaterial erreicht werden soIL Diese mechanisch zwangsgesteuerte Flüssigkeitsströmung erfordert jedoch in erheblichem Umfang mechanische Energie so vie eine kostspielige Vorrichtungsausrüstung mit einer Pumpe, Rohrleitungen und Ventilen, zumal man festgestellt hat, daß im Interesse einer größtmöglichen Gleichheit in der Behandlung des Fasermaterials die Strömungsrichtung durch das Fasermaterial mehrmals umgekehrt werden sollte. Diese bekannten Maßnahmen haben bereits zu einer Verkürzung der Behandlungszeit geführt, die zur Erzielung des Behandlungserfolgs, beispielsweise einer vollständigen Färbung, erforderlich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flüssigkeitsbehandlung weiter zu verkürzen und zu vereinfachen, ohne daß auf eine vergleichbar gute Flüssigkeitseinwirkung auf das Fasermaterial verzichtet werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in den Behälter eingefüllte Flüssigkeit im wesentlichen ohne mechanisch zwangsgesteuerte Strömung durch örtliche Teilverdampfung bewegt und dadurch zur Einwirkung auf das Fasermaterial gebracht wird, wobei die Teilverdampfung durch eine kontrollierte Drucksenkung im Behälter gesteuert wird.

Durch den Wegfall der Zwangsströmung der in den Behälter eingefüllten Flüssigkeit durch Pumpen bzw. Aufbringen von Druckunterschieden vereinfacht sich das Verfahren und die zu ihrer Durchführung benötigte Vorrichtung. Durch die kontrollierte Drucksenkung im Behälter kommt es zu Verdampfungsvorgängen im ganzen Flüssigkeitsvolumen und insbesondere auch in der vom Fasermaterial aufgenommenen Flüssigkeit, wodurch eine die Behandlung beschleunigende Flüssigkeitsbewegung bzw. Flüssigkeitsdurchmischung erreicht wird, mit der die auf das Fasermaterial einwirkenden Stoffe verstärkt zum Fasermaterial transportiert werden und einem Abfall der Konzentration der Wirkstoffe in Fasermaterialnähe vorgebeugt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens mit einem Behälter, in dem ein Träger für das Fasermaterial angeordnet ist, mit einem Behälteranschluß für die Behandlungsflüssigkeit, mit einer Einrichtung zum Aufwärmen des Behälters samt Inhalt, mit einer an den Behälter angeschlossenen Vakuumpumpe und mit Behälteranschlüssen für Druckluft und Dampf, wie bereits durch die DE-AS 19 27 651 bekannt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumpumpe ein Druckregler zur Einstellung des Drucks im Behälter zugeordnet ist

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß mit einer solchen Vorrichtung die zur Durchmischung der Flüssigkeit

erstrebte örtliche Teilverdampfung erreicht und während der Behandlungsiiaucr aufrecht schalten werden kann. Infolge der gegebenen Regelungsmöglichkeit des Drucks im Behälter sowie der anpaßbaren Vorwärmung der Flüssigkeit kann die Behandlung sowohl bei 5 Unterdruck, bei atmosphärischem Druck wie bei Oberdruck (statischer Oberdruck im System) erfolgen, so daß die Im Einzelfall gewünrchte Behandlungstemperatur eingehalten werden kann, indem bei entsprechendem Druck gearbeitet wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens sowie eine Weiterbildung der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6 bzw. 8.

Die T-ailverdampfung während der Behandlungsphase führt zu einer Senkung der Temperatur der Behandlungsflüssigkeit Uiiier Umständen kann diese Temperatursenkung akzeptiert werden. Da jedoch beim Veredeln (Färben und Bleichen) trotz vergleichsweise kurzer Behandlungszeit bereits eine Starke Abkühlung der Flüssigkeit auftritt, wird zweckmäßigerweise der Flüssigkeit eine den Wärmeverlust ausgleichende Wärmemenge zugeführt, was durch Einleiten kondensierenden Dampfes in die Flüssigkeit geschehen kann, so daß ggf. ohne äußere Flüssigkeitserwärm^sig das Verfahren wärmetechnisch reguliert werden kann.

Das Verfahren kann mit einer einzigen Flüssigkeitsfüllung durchgeführt werden, ggf. kann das Verfahren jedoch auch wiederholt bzw. mehrfach angewendet werden, indem das Fasermaterial mit Hilfe der Vakuumpumpe und evtL zusätzlicher Druckluftzuführung entwässert wird und eine abermalige Vakuumimprägnierung des Fasermaterials mit der zurückerhaltenen restlichen Flüssigkeit vorgenommen wird, worauf ' dann eine weitere Behandlungsphase bei allmählicher und gleichmäßiger Teilverdampfung der Flüssigkeit erfolgt Fallweise kann die Materialentfeuchtung zwischen den beiden Behandlungsphasen auch entfallen und das Färbeverfahren evtl. durch eine pulsierende Flüssigkeitsbewegung mittels der vorhandenen Vakuumpumpe unterstützt werden.

Beim Bleichverfahren kann nach der Vakuumimprägnierung auch eine Aufwärmung des Bleichsubstrates nach Absaugung des Flüssigkeitsüberschusses auf bekannte Weise mit einer kalten Bleichflotte und Aufwärmung des imprägnierten Materials mittels eines Luft-Dampfgemisches erfolgen.

Nach Abschluß des Veredelungsverfahrens kann das Material im Oehälter verbleiben und stSir effektiv durch mechanische Entwässerung mittels der vorhandenen Vakuumpumpe und mehrmaligem Einsaugen von so Wasser in kürzester Zeit gespült werden. Ebenfalls kann das Fasermaterial im Behälter in kürzester Zeit getrocknet werden, wozu Warmluft und/oder ein Luft-Dampfgsmisch durch das Fasermaterial hindurchgesaugt wird, wie es in den vorgenannten Patentschriften beschrieben ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung betreffen folgende Punkte:

60

— wesentliche Energieeinsparung

— Verbilligung der Vorrichtung

— Einsparung an Behandlungszeii

— größtmögliche Schonung des Fasermaterials wegen kurzer Einwirkungszeit bei minimaler Flüssigkeitsbewegung und ruhendem Substrat; keine Flusenbildung. keine Schaumbildung, keine Koagulierungsgefahr; geringer Bleich- und Kochsch wund — erhöhte Gleichmäßigkeit der Behandlungseinwirkung durch Wegfall zwangsgesteuerter Flüssigkeitsumwälzung.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt

Im unteren Teil des Behälters I ist eine innere Kammer 2 abgegrenzt, auf deren oberer Umgrenzungswand sich senkrecht angeordnete perforierte Rohre 3 abstützen, auf die wie angedeutet zu behandelnde Garnspulen 4 als Fasermaterial aufgesteckt sind, die dabei in der äußeren Kammer 5 des Behälters 1 angeordnet sind. Auf diese Weise stehen die innere Kammer 2 und die äußere Kammer 5 über die perforierten Rohre 3 nur durch das zu behandelnde Fasermaterial 4 hindurch miteinander in Verbindung. Eine Leitung 6 verbindet die äußere Kr.mmer5 mit einer Leitung 7, die mit den Absperrventilen 8 und 9 versehen ist In entsprechender Weise ist die innere Kammer 2 durch die Leitung 10 an die Leitung H mit den Absperrventilen 12 und 13 angeschlossen.

Die Leitungen 7 und 11 sind mit ihrem linken Ende an eine Leitung 14 angeschlossen, die über einen Lufterhitzer 19 in eine Leitung 20 übergeht, in welche die Leitungen 7 und 11 mit ihren rechten Enden einmünden. Eine Dampfzuleitung 21 ist über ein Ventil 22 an den Lufterhitzer 19 zur Lieferung der benötigten Wärmeenergie und über ein Ventil 24 an die Leitung 20 angeschlossen. An die Leitung 14 kt, ferner eine Zufuhrleitung 25 für Druckluft mit einem Absperrventil 26 angeschlossen. Der Lufterhitzer 19 kann ebenfalls zur Anwärmung des gesamten Systems dienen.

Die Behandlungsflüssigkeit wird über die Leitung 31 zugeführt, die über die Zweigleitung 32 mit dem Absperrventil 36 an die äußere Behälterkammer 5 und über die Zweigleitung 33 mit dem Absperrventil 37 an die Leitung 10 und damit an die innere Behälterkammer 2 angeschlossen ist

In ähnlicher Weise ist eine Evakuierleitung 28, in die eine Vakuumpumpe 29 mit einem Kondensator 30 eingebaut sind, über eine Zweigleitung 34 mit einem Absperrventil 35 an die Leitung 10 und damit an die innere Behälterkammer 2 sowie über ein? weitere Zweigleitung 41 mit dem Absperrventil 43 an das obere Ende der äußeren Behälterkammer 5 angeschlossen. Dort mündet auch das obere Ende der vom Lufterhitzer 19 ausgehenden Leitung 20, in die vor der Einmündung ein Absperrventil 42 eingebaut ist. Ferner mündet in das obere Ende des Behälters 1 eine Entlüftungsleitung 45 mit einem Absperrventil 44.

In das obere Ende der äußeren Behällerkammer 5 ragt ein Druckfühler 46, der über eine Signalleitung 47 an eine Steuereinheit 48 angeschlossen ist. In ähnlicher Weise ist auch ein Temperaturfühler 49, der im unteren Bereich der perforierten Rohre 3 bzw. des zu behandelnden Fasermaterials 4 angeordnet ist, über eine Signalleitung 50 mit der Steuereinheit 48 verbunden. In die Evakuierleitung 28 ist zwischen der Vakuumpumpe 29 rnd der Aufteilung in die Zweigleitungen 34 und 41 ein verstellbares Drosselventil 51 eingeschaltet, das über eine Steuerleitung 52 zur Einhaltung eines einem eingegebenem Sollwert entsprechenden Drucks bzw. Unterdrucks, bei dem die gewünschte Teilverdampfung der Behandlungsflüssigkeit stattfinden kann, (.Ingeregelt wird.

Unter dem Behälter 1 ist ein Hci/.mantel 55

angeordnet, in cicn eine mit der Dampfzuleitung 21 verbundene Dampfleitung 56 mit einem Regelventil 57 mündet. Vom Boden des Hci/mantels 55 geht eine Kondensatablaufleitung 58 aus. Das Regelventil 57 wird über eine Steuerleitung 59 von der Steuereinheit 48 aus so eingeregelt, daß die im Behälter 1 vorhandene Behandlungsflüssigkeil im wesentlichen auf einer Sollwerttemperatur gehalten wird, die mit Hilfe des Temperaturfühlers 49 festgestellt wird. Gegebenenfalls kann eine entsprechende Erwärmung der Behandlungsflüssigkeit auch dadurch erfolgen, daß über die Leitung 6 Dampfmengen mit dem benötigten Wärmeinhalt in die Behandlungsflüssigkeit eingeleitet werden. Die Zuführung der Wärme zum Ausgleich der Wärmeverluste insbesondere durch Teilverdampfung von der Unterseite des Behälters I her kann in vorteilhafter Weise zu einer im wesentlichen gleichmäßig über das gesamte Flüssigkeitsvolumen verteilten Dampfbildung beitragen, da auf diese Weise die unteren Flüssigkeitsschichten, in denen ein etwas höherer statischer Flüssigkeitsdruck herrscht, auch eine etwas höhere Temperatur aufweisen können, was die Dampfblasenbildung begünstigt.

Nach der Aufwärmung des Systems und Evakuierung des Behälters 1 wird die Behandlungsflüssigkeit über die Zweigleitung 32 und/oder 33 in den Behälter 1 eingefüllt, bis die Behandlungsflüssigkeit das zu behandelnde Fasermaterial 4 vollständig bedeckt. Darauf wird mittels der Vakuumpumpe 29 über die geöffnete Zweigleitung 41 der Druck im Behälter I auf einen Wert gesenkt, der beispielsweise zwischen 0,3 und 0,6 ata beträgt, wobei der vorgesehene Druckwert mit Hilfe der Steuereinheit 48 eingeregelt wird. Bei diesem Unterdruck, der auf die Flüssigkeitstemperatur abgestimmt ist, findet eine teilweise Verdampfung der Flüssigkeit statt, und zwar im wesentlichen in allen Bereichen der von Flüssigkeit durchtränkten Faser maierialicn bzw. Garnspulen 4. Die Verdampfung hat eine intensive Bewegung und Durchmischung der Flüssigkeit zur Folge, wodurch der Veredclungsprozeß beschleunigt wird, der bereits in wenigen Minuten • abgeschlossen sein kann. Zum Ausgleich der Warmever· lustc durch Tcilvcrdampfting wird der Flüssigkeit im Behälter I Wärme zugeführt, was durch eine mittels des Regelvcntils 57 in Abhängigkeit von der Temperatur am Fühler 49 geregelte Zufuhr von Dampf zum Heizmantel

i" 55 und/oder durch direkte Hinleitung von Dampf in die Behandlungsflüssigkeit geschehen kann. Gegebenenfalls kann auch durch wechselndes Senken und Heben des Drucks im Behälter 1 ein Pulsieren der Behandlungsflüssigkeit zur Intensivierung der Flüssigkeitsver- < teilung erreicht werden, wie es in den US-PS 28 08 7)5 und 29 36 212 beschrieben ist.

Gegebenenfalls kann die Einwirkungsphase unter teilweiser Verdampfung der Flüssigkeit nach dem Abziehen und Wiedereinleitcn der überschüssigen

-'" Behandlungsflüssigkei! wiederholt werden. Ferner kenn das Fasermaterial im Behälter I intermittierend durch eine mechanische Entwässerung und eine Vakuumimprägnierung mittels Frischwasser intensiv gespült werden. Schließlich ist die Vorrichtung so ausgebildet,

'"> daB das veredelte Material, insbesondere Chemiefasermaterial, in kürzester Zeit mittels Durchsaugung von Warmluft und/oder Luft-Dampfgemisch getrocknet werden kann, wie es aus der eingangs genannten DE-AS 19 27 65' bekannt ist. Die vorgesehene Leitungsführung

ίο in Verbindung mit den jeweiligen Ventilen schafft die Möglichkeit, alle in Frage kommenden Verfahrensschritte im Behälter t durchzuführen. Dabei kann insbesondere bei entsprechender Ventilstellung das Fasermaterial 4 wahlweise von innen nach außen, also

ⁱ⁼> von der Kammer 2 zur Kammer 5, oder von außen nach innen durchströmt werden, also von der Kammer 5 zur Kammer 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Flüssigkeitsbehandlung von textiler* oder sonstigem FasermateriaJ, insbesondere aim Färben oder Bieichen von Gam oder textiler Stückware, bei dem das Fasermaterial in einen Behälter eingebracht, der Behälter evakuiert und die Flüssigkeit in vorgewärmtem Zustand in den Behälter eingefüllt wird, wobei das Fasermaterial imprägniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Behälter eingefüllte Flüssigkeit im wesentlichen ohne mechanisch zwangsgesteuerte Strömung durch örtliche Teilverdampfung bewegt und dadurch zur Einwirkung auf das Fasermaterial gebracht wird, wobei die Teilverdampfung durch eine kontrollierte Drucksenkung im Behälter gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Behälter eingefüllte Flüssigkeit vor ihrer Teilverdampfung durch Druck-Senkung unter Oberdruck gesetzt und aof über 100⁰C erwärmt wird.

3l Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Behälter eingefüllte Flüssigkeit während der Teilverdampfung in einem die Abkühlung durch die Teilverdampfung im wesentlichen ausgleichenden Maß erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Behälter eingefüllte Flüssigkeit durch Zufuhr und Kondensation von Wasserdampf erwärmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Behälter eingefüllten Flüssigkeit die Wärme frn wesentlichen im Bereich des Behälterbodens zugeführt wi-d.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß es nach der Leerung des Behälters von überschüssiger Flüssigkeit wenigstens einmal wiederholt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6 mit einem Behälter, in dem ein Träger für das Fasermaterial angeordnet isi. mit einem Behälteranschluß für die Behandlungsflüssigkeit, mit einer Einrichtung zum Aufwärmen des Behälters samt Inhalt, mit einer an den Behälter angeschlossenen Vakuumpumpe und mit Behälteranschlüssen für Druckluft und Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumpumpe (29) ein Druckregler (51) zur Einstellung des Drucks in Behälter (1) zugeordnet ist so

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (51) ein Ventilorgan aufweist, das den Behälter (1) mit änderbarem Durchströmquerschnitt mit der Vakuumpumpe (29) verbindet