DE4136878A1 - Verfahren und vorrichtung zur fixierung von drucken mit kuepenfarbstoffen auf cellulosefasern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur fixierung von drucken mit kuepenfarbstoffen auf cellulosefasern

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Fixieren von Drucken mit Küpenfarbstoffen auf textilen Warenbahnen aus Cellulosefasern oder deren Mischungen mit synthetischen Faserstoffen, z. B. Polyesterfaserstoffen oder Polyamidfaserstoffen.
Die Fixierung von Drucken mit Küpenfarbstoffen auf textilen Flächengebilden aus Cellulosefasern nach der einstufigen Verfahrensweise unter Einschluß von Dämpfen wird in der Praxis bereits seit vielen Jahren durchgeführt.
Cellulosefasern erfordern bei dieser Fixieroperation einen gleichmäßig hohen Feuchtigkeitsgehalt im Hängeschleifendämpfer sowie absolute Luftfrei­ heit im Dämpfraum, um eine ausreichende Reaktion des Farbstoffes und dessen Anlagerung an die Cellulosefasern zu gewährleisten.
Bedruckte, zum Teil übertrocknete Textilien, haben eine hohe Absorptions­ wärme im Hängeschleifendämpfer, wodurch beim Dämpfprozeß Überhitzungser­ scheinungen auftreten können, die sich in geringerer Farbausbeute und schlechterer Egalität des Druckbildes negativ auswirken.
Diese negativen Auswirkungen gelten sowohl für den Druck von Reaktiv- und Säurefarbstoffen auf Keratinfaserstoffen, als auch für den Druck mit Küpen­ farbstoffen auf Cellulosefasern.
Als Problemlösung für den Bereich des Wolldruckes wird vor dem Dämpfen eine Fixierflotte aufgetragen, wobei vorzugsweise 20-30% vom Warengewicht ange­ wendet werden. (Veröffentlichung Nr. P 35 18 149 vom November 1986). Bei den in der Textilindustrie üblichen Anlagen erfolgt ein kontaktloser, gleichmäßiger Auftrag der Flüssigkeit auf die Warenbahn mit einer Rotoren­ feuchtung. Den schematischen Aufbau einer solchen Anlage zeigt die Abb. 1.
Funktionsbeschreibung (Abb. 1)
Über den Ansatzbehälter (1) wird die Flüssigkeit über ein Schwimmerventil (13) dem Behälter (2) kontinuierlich zugeführt. Die Pumpe (3) fördert das Medium über einen Druckwächter (4), einen Dreiweghahn (5) und einen Fil­ ter mit Manometer (6) zur elektron. Steuerung (7). Von dort wird die Flüs­ sigkeit dem Rotorenträger (8) über das Zuführrohr (17) den einzelnen Roto­ rengehäusen (18) zugeführt, deren Antriebswellen von einem Elektromotor (11) über einen Endlos-Flachriemen (12) angetrieben werden. Das elektrische Schaltgerät (9) enthält alle notwendigen Elemente zur Stromversorgung der Anlage. Die in der Auffangwanne (16) angesammelte überschüssige Flüssigkeit wird durch den Dreiweghahn (10) entweder zum Behälter (2) oder direkt dem Abfluß (19) geleitet.
Der Rotorenträger (Abb. 2 + 3)
Im Rotorenträger (8) befindet sich das zentrale Flüssigkeitszuführrohr (17), von dem zu den einzelnen Rotorengehäusen (18) Schlauchverbindungen (20) gehen, die die rotierenden Sprühteller (21) nahe der Antriebswelle (22) mit Flüssigkeit versorgen. Der Deckel (25) schützt das Antriebssystem vor Verschmutzung und Beschädigung. Im Rotorenträger (8) sind die Rotoren­ gehäuse (10) nebeneinander angeordnet, deren Anzahl sich nach der Breite der Warenbahn (15) richtet. Die Rotorengehäuse (18) weisen jeweils ein offenes Segment auf, so daß die vom Sprühteller (21) abgeschleuderte Flüs­ sigkeit in einem Sprühfächer (23) von ca. 72° auf die Warenbahn (15) ge­ sprüht wird. Etwa 80% der abgeschleuderten Flüssigkeitsmenge werden vom Ro­ torengehäuse (18) abgefangen und dem Rücklauf (24) zugeführt. Die mengen­ gesteuerte aufgesprühte Flüssigkeit liegt in einem Leistungsbereich von 200 -1200 ml/m/min und entspricht den im Wolldruck üblichen Anforderungen.
Schwere Artikel können sowohl mit zwei oder mehreren übereinanderliegenden Rotorenträgern gemäß der erfindungsgemäß beanspruchten Vorrichtung, als auch mit zwei gegenüberliegenden Rotorenträgern gefahren werden, die an eine Regeleinrichtung angeschlossen werden.
Für die Erzielung reproduzierbarer Farbausfälle ist eine präzise Regelung der Feuchtigkeitsaufnahme in Abhängigkeit vom jeweiligen Warengewicht und Warenbahngeschwindigkeit unerläßlich.
Eine Übertragung dieser Arbeitsweise als Problemlösung für den Bereich des Küpendruckes auf Cellulosefasern ist nicht möglich, da Flächengebilde aus Wolle für den Textildruck vorzugsweise ein Gewicht von 150-300 g/m2 haben, während bei Cellulosefaserstoffen für den Textildruck vorzugsweise ein Ge­ wicht von 100-200 g/m2 vorliegt.
Die im modischen Druck von Cellulosefasern üblichen leichteren Warenquali­ täten verlangen sehr niedrige Auftragsmengen an Fixierflotten, welche je nach Geschwindigkeit des Dämpfers bei 30-200 ml/m/min zu liegen haben und nur 5-15% des Warengewichtes entsprechen.
In vielen Versuchen hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Verminde­ rung der Auftragsmenge nicht mit einer Drosselung bzw. Verminderung der dem Sprühteller (21) zugeführten Flüssigkeitsmenge zu erreichen ist, um eine absolut konstante und gleichmäßige Beaufschlagung der Warenbahn (15) zu gewährleisten. Wichtig und ausschlaggebend vielmehr ist, daß die Flüssig­ keitsmenge immer 100% beträgt, andernfalls keine genaue Reproduzierung und konstante Dosierung des geforderten Sprühauftrages möglich ist.
Das Problem wurde auf folgende Weise gelöst:
Normalerweise weisen die rotierenden Sprühteller (21) im zentrischen Be­ reich eine napfförmige Vertiefung auf. Die dem Teller zugeführte Flüssig­ keit wird durch die Zentrifugalkraft nach oben befördert und zu 100% über den Sprühtellerrand abgeschleudert. Werden im unteren Napfbereich über den ganzen Umfang gleichmäßig verteilte schmale Öffnungen (26) eingeschnitten, so wird, je nach Anzahl und Größe dieser Öffnungen, immer weniger Flüssig­ keit zum Sprühtellerrand befördert, sondern sofort am Sprühtellerboden durch die Öffnungen abgeschleudert, wobei dieser Anteil der Flüssigkeit (27) von einem Statorgehäuse (28) abgefangen und abgeleitet wird. Die Abb. 3 verdeutlicht die Situation der Aufspaltung der zugeführten Flüssigkeit und der Anordnung der Öffnungen (26) im Sprühteller (21).
Zusätzliche Effekte werden durch Verkleinerung des Sprühfächers von norma­ lerweise 72° auf ca. 30-40° und durch Abfangen von ca. 90% der dem Sprühtel­ ler (21) zugeführten Flüssigkeit erzielt.
Bei der Umstellung des Flüssigkeitsauftrages auf andere Warenqualitäten muß die Auftragsmenge jedem einzelnen Rotorengehäuse (18) im Rotorenträger (8) durch sog. "auslitern" mit Meßbecher den jeweiligen Erfordernissen an­ gepaßt werden. Diese zeitraubende und umständliche Methode führt zu länge­ rem Maschinenstillstand und Produktionsverlust.
Durch eine neu entwickelte, elektronische Steuerung wird die Anpassung des Flüssigkeitsauftrages rasch und zuverlässig den verschiedenen Warenquali­ täten angepaßt. Es müssen das Warengewicht, die Warenbahngeschwindigkeit und die gewünschte Flüssigkeitsauftragsmenge in die Elektronik eingegeben werden. Man erhält so im Dämpfer die für die jeweilige Warenqualität erfor­ derliche Feuchtigkeit, die mit den bisher bekannten maschinellen Einrich­ tungen nie zu erzielen war.
Die elektronische Steuerung Abb. 4 besteht aus einer Bedieneinheit (29) und einer Regeleinheit (30).
Die Frontplatte (31) der Bedieneinheit (29) enthält folgende Drucktaster mit Symbolen bzw. Anzeigen:
Start/Feuchten (32) Rotorenträger I (33) Rotorenträger II (34) an/aus, die Funktionsanzeigen "Abpumpen" (35) und "Nachfüllen" (36), Auslösen eines Spülprogrammes (37) und die "STOP-Taste" (38).
Bei der Regeleinheit (30) sind auf der Frontplatte (39) folgende Druck­ tasten und Anzeigen angeordnet:
Anzeige des Warengewichtes (40) mit den zugehörenden +- Tasten (41 und 42). Anzeige des prozentualen Flüssigkeitauftrages (43) mit den dazuge­ hörenden +- Tasten (44 und 45). Die LED-Zeile (46) zeigt den Auslastungs­ grad der Pumpe (3) an. Die Digitalanzeige (47) dient zum Ablesen der mit den Tastern (48 und 49) eingegebenen Geschwindigkeit der Warenbahn (15) an. Mit dem Taster (50) wird eine (externe) Feuchteregelung ein- bzw. ausge­ schaltet. Die Anzeige (51) macht darauf aufmerksam, daß der Sollwert nicht erreicht ist.
Die elektronische Steuerung arbeitet wie folgt:
Das Warengewicht und die Auftragsmenge in Prozent vom Warengewicht werden am Bedienfeld eingegeben. Die Warenbahngeschwindigkeit wird von einem Ini­ tiator gemessen. Aus diesen Werten errechnet die Elektronik den Sollwert des Druckes, mit dem die Fixierflotte den Rotorenträgern zugeführt werden soll. Ein Drucksensor mißt und führt den Sollwert in Form eines Gleich­ spannungssignals der Pumpensteuerung zu. Der Sollwert ist auch über den Eingang "Feuchtemessung" z. B. mit Feuchte-Meßgeräten beeinflußbar, die die Feuchte der Warenbahn messen. Eine manuelle Einstellung des Eingangs­ signals ist ebenfalls möglich. Die aufgetragene wird ständig mit der einge­ stellten Feuchtmenge verglichen, Differenzen werden ausgeregelt. Der Aus­ lastungsgrad der Pumpe wird ständig über eine LED-Zeile angezeigt. Auf Tastendruck wird die maximal und minimal zulässige Warenbahngeschwindigkeit entsprechend der jeweils eingestellten Auftragsmenge angezeigt. Bei einer einstellbaren Minimalgeschwindigkeit, die im Bereich von 0,25 m/min bis 5 m/min liegen kann, schließt ein Schieber (52) die Austrittssegmente für die Sprühfächer (23) im Rotorenträger (8), um ein Überfeuchten der Waren­ bahn (15) zu verhindern.
Ist eine genaue Messung der aufgetragenen Feuchtigkeit erwünscht, so kann auch die Anlage zum Beispiel mit einer handelsüblichen Flächengewichts- Differenz-Meß- und Regelanlage auf Basis von radioaktiven Isotopen kombi­ niert werden.
Das erfindungsgemäß beanspruchte Verfahren bietet besondere Vorteile in der Art, daß durch eine Mengenreduzierung von Prozeßchemikalien, wie z. B. Re­ duktionsmittel, Alkali und Glycerin, eine deutliche Verringerung der Abwas­ serbelastung erzielt werden kann. Bei sehr feuchtem Dampf wird ein besserer Konturenstand durch weitgehenden Ersatz von Kaliumcarbonat durch Natrium­ carbonat erreicht.
Beispiele Beispiel 1
Ein Baumwollgewebe wird mit folgender Druckpaste bedruckt:
  20 Teile C. I. Vat Red 10
  60 Teile Thiodiglycol
 600 Teile Stärkeether-Verdickung 10%
 120 Teile Kaliumcarbonat
  80 Teile Natriumformaldehydsulfoxilat
 120 Teile Wasser
1000 Teile
Nach dem Bedrucken und Trocknen wird die Ware unmittelbar vor dem Dämpfen mit 5% vom Warengewicht mit Wasser besprüht und anschließend 10 Minuten bei 104°C im Hängeschleifendämpfer fixiert. Anschließend wird mit Wasser gespült, oxidiert, geseift, erneut gespült und getrocknet. Man erhält einen egalen, roten Druck.
Beispiel 2
Man arbeitet wie in Beispiel 1 angegeben, ersetzt aber 50% Kaliumcarbonat durch 50% Natriumcarbonat. Mit der neu entwickelten elektronischen Steue­ rung werden 10% Wasser vom Warengewicht aufgetragen. Dann wird wie in Bei­ spiel 1 angegeben fertiggestellt.
Beispiel 3
Ein Zellwollgewebe wird mit folgender Druckpaste bedruckt:
  10 Teile C. I. Vat Green 1
  70 Teile Glycerin
 600 Teile Stärkeether-Verdickung 10%
 120 Teile Kaliumcarbonat
 100 Teile Natriumformaldehydsulfoxilat
 100 Teile Wasser
1000 Teile
Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben und erhält einen einwandfreien grünen Druck.
Beispiel 4
Man arbeitet wie in Beispiel 3 angegeben, reduziert aber den Anteil an Na­ triumformaldehydsulfoxilat um 30%. Der Anteil an Glycerin wird um 50% ver­ ringert. Nach dem Drucken und Trocknen werden unmittelbar vor dem Eintritt in den Dämpfer mit Steuerung durch eine Flächengewichts-Differenz-Meß- und Regelanlage 12% Wasser vom Warengewicht aufgetragen. Dann wird wie in Bei­ spiel 1 angegeben fertiggestellt.
Beispiel 5
Ein Zellwollgewebe wird mit 6% des schwarzen Reaktivfarbstoffes C. I. Reaktiv Black 5 gefärbt, getrocknet und mit folgender Druckpaste bedruckt:
  75 Teile C. I. Vat Yellow 2
  30 Teile Glycerin
 600 Teile Stärkeether-Verdickung 10%
  40 Teile Kaliumcarbonat
  80 Teile Natriumcarbonat
 120 Teile Natriumformaldehydsulfoxilat
  55 Teile Wasser
1000 Teile
Nach dem Drucken und Trocknen wird die Ware unmittelbar vor dem Dämpfen mit 7% Wasser vom Warengewicht besprüht. Die Regelung erfolgt durch die neu entwickelte elektronische Steuerung. Dann wird, wie in Beispiel 1 angege­ ben, fertiggestellt. Man erhält einen egalen und scharf stehenden gelben Druck auf schwarzem Fond.

Claims (9)

1. Verfahren zur Fixierung von Küpenfarbstoffen im Direkt- und Ätzdruck auf Cellulosefasern dadurch gekennzeichnet, daß die bedruckte und getrocknete Ware unmittelbar vor dem Eintritt in den Hängeschleifendämpfer mit 5-15% Wasser mittels rotierender Sprühteller (21) mit Drehzahlen zwischen 3000 bis 7000 U/min besprüht wird, wobei sich die Anzahl der Rotorengehäuse (18) nach der Warenbahnbreite richtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch die Reduzie­ rung von Glycerin in der Druckfarbe die Abwasserbelastung verringert wird. Je nach Warenqualität und Dampffeuchtigkeit können 25-75% Glycerin einge­ spart werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man durch weit­ gehenden Ersatz von Kaliumcarbonat durch Natriumcarbonat einen besseren Konturenstand erhält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man die Einwaage an Natriumformaldehydsulfoxilat um 10-30% reduziert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Sprühteller (21) aufgetragene Flüssigkeitsmenge durch Anbringen und Ver­ größern der Öffnungen (26) im Sprühteller den jeweiligen Erfordernissen an­ gepaßt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühfächer (23) von 72° auf ca. 30-40° verringert wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage bei Warenwechsel mit einer elektronischen Steuerung durch Eingabe des Warenge­ wichtes (40), der Warengeschwindigkeit (47) und des gewünschten Flottenauf­ trages (43) rasch umgestellt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Rotorenfeuchtung durch eine handelsübliche Flächengewichts-Differenz- Meß- und Regelanlage auf Basis von radioaktiven Isotopen oder durch eine andere Feuchte-Meß- und Regeleinrichtung erfolgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß über einen Ini­ tiator die Warenbahngeschwindigkeit gemessen und die Flüssigkeitsmenge je­ weils unter Berücksichtigung des Warengewichtes automatisch angepaßt wird.
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