EP1333117A1 - Verfahren und Anordnung zum Befeuchten textiler Materialien - Google Patents

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Publication number
EP1333117A1
EP1333117A1 EP02002443A EP02002443A EP1333117A1 EP 1333117 A1 EP1333117 A1 EP 1333117A1 EP 02002443 A EP02002443 A EP 02002443A EP 02002443 A EP02002443 A EP 02002443A EP 1333117 A1 EP1333117 A1 EP 1333117A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
temperature
yarn
air
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02002443A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claus Koch
Rolf Niederlohmann
Klaus Dünner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ph Welker GmbH
Original Assignee
Ph Welker GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ph Welker GmbH filed Critical Ph Welker GmbH
Priority to EP02002443A priority Critical patent/EP1333117A1/de
Publication of EP1333117A1 publication Critical patent/EP1333117A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B5/00—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating
    • D06B5/12—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating through materials of definite length
    • D06B5/16—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating through materials of definite length through yarns, threads or filaments

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement suitable therefor Moistening textile material, especially textile yarns and fabrics.
  • Textiles are hygroscopic, ie they absorb moisture. This ability varies from fiber to fiber. Air humidity, temperature and other external influences play a major role. It is currently common in the textile industry to "condition" the yarns that are produced on the spools of natural, synthetic, and mixed fibers and that are wound on bobbins. The aim of conditioning is to bring the moisture lost during the spinning process back into the yarn as much as possible. The residual moisture remaining after spinning is, for example in the case of cotton yarns, of the order of 5 percent by weight, while the commercial product is said to have 8.5 percent by weight of moisture which corresponds to the original yarn moisture.
  • the moisture surcharge is based on the for
  • the unmixed yarns apply surcharges based on the proportion of each fiber in the Mixture calculated.
  • a faster method is the capacitive determination of the yarn moisture with a commercially available measuring device (e.g. the device from Forté).
  • Conditioning takes place in so-called vacuum humidifiers, evacuable containers, the batches of yarn on suitable carriers, e.g. Pallets, thorn carts, Pick up creels, hedgehog trolleys, perforated aluminum trolleys, boxes can.
  • suitable carriers e.g. Pallets, thorn carts, Pick up creels, hedgehog trolleys, perforated aluminum trolleys, boxes can.
  • You evacuate i.e. you bring the one loaded with the spools of thread Apparatus under reduced pressure and creates a saturated steam atmosphere in the apparatus, which corresponds to the reduced pressure (e.g. 55 to 68 ° C).
  • the condensing water penetrates into the package and is removed from the fiber surface or capillary voids in the fibers.
  • the condensation comes to a standstill when the material reaches the saturated steam temperature Has.
  • the process is canceled depending on the desired humidification result, with economic considerations regarding the duration of treatment Role-play.
  • a suitable duration of treatment is e.g.
  • the desired humidity is not achieved. It also includes to take into account that the residual moisture is distributed approximately evenly in all coil layers, while remoistening the outer coil layers preferred and the innermost areas are often hardly captured. This is true especially in so-called "warm countries" to: e.g. are the cotton producers countries in subtropical regions and are also processing countries, i.e. Seat of yarn manufacturers. There is water loss of the fibers because of the higher temperatures in the spinning mills particularly high and therefore rewetting of the yarns produced is particularly important.
  • the current method of conditioning sets the facts especially under these climatic conditions: where the yarns on the the conditioning result is particularly urgent bad.
  • the steam temperature of the saturated steam goes up is limited. Especially when processing paraffin yarns for the Knitting is the highest permissible process temperature in the conditioning process at 65 ° C, i.e. it is saturated steam of reduced pressure, which the available pressure difference between atmospheric pressure and cannot fully utilize the performance of the vacuum pumps.
  • the invention is based on the observation that in addition to those mentioned in the introduction (and generally cannot be influenced further) material constants the difference between the temperature of the saturated steam and the intrinsic temperature of the package to be moistened has a major influence on the moistening efficiency Has.
  • the invention therefore proposes a method, the essential feature of which consists in the textile materials before exposure to water vapor Actively pre-cool the vacuum humidifier (C in the attached sketch).
  • Active Pre-cooling is the action of air or an inert gas such as nitrogen the refrigerated goods referred to a temperature below a chiller brought from room temperature.
  • a suitable cooling zone is expedient lockable cold room or a cooling section provided with locks arranged, the residence time in this cooling zone - apart from economic Considerations - of the desired degree of cooling, but equally as when moistening also influencing factors such as yarn density, type of yarn winding, Fiber and yarn titer depends.
  • the air temperature to which the refrigerated goods are exposed should, if possible, be at least 10 degrees below the ambient temperature but is generally not below 0 ° C useful, otherwise damage to the yarn could occur.
  • the cooling achieved will normally affect the outside and the inside Impact coil layers differently, i.e. while the outer layers already a temperature difference of 20, 30 or more degrees from the starting temperature the coil interior may not yet be noticeable Has experienced cooling.
  • the cooling should therefore take as long as possible until it has also reached the inside of the coil, which is of course due to economic considerations is restricted. In principle, even a slight cooling can significantly improve the conditioning result.
  • a suitable cooling period is generally of the same order of magnitude as subsequent moistening, e.g. ie at 10 minutes to 2 hours, preferably 20 minutes to 40 minutes, i.e. that the dwell times in the zones provided according to the invention or routes or their capacities can be chosen approximately the same size.
  • the Cooling air is supplied at the end of the cooling section at a certain temperature and moves towards the goods to be cooled, where it warms up.
  • the warmed Air can advantageously be recycled, recooled and, if necessary can also be moistened.
  • the vacuum humidifier can also be used to further increase efficiency duplicated or used multiple times. As well can be provided, the refrigerated goods several times between the cooling zone and to move the vacuum humidifier back and forth.
  • cooling air In general, it is advisable to move the cooling air within the cooling zone and in such a way that the coils are intensely exposed to the cooling air on all sides be washed around. Moving the cooling air can be done using conventional fans happen, which can lie entirely within the refrigerator. But it can also be advantageous to use a circulating air process in which the cooling air is initially via external heat exchanger (evaporator of the refrigeration system), then through the cooling zone according to the invention and finally back into the heat exchanger to be led. This method has the advantage that the cooling performance is special can be well monitored and regulated. If a suitable facility is present, it may be advantageous to alternately reduce the cooling space Suspend pressure and bring it back to atmospheric pressure to "ventilate", so to speak, to allow gas exchange between the inside of the coil and to promote the ambient air.
  • external heat exchanger evaporator of the refrigeration system
  • Active precooling, treatment in a vacuum humidifier may be appropriate or repeat both steps.
  • Several cooling zones are useful and vacuum humidifier arranged spatially close one behind the other. In this If it is preferred, both steps in succession a first and then a second or further times.
  • the other steps of the process, including weighing and other common preparation measures the materials for shipping can also be duplicated if necessary be run through without leaving the scope of the invention.
  • the effect of the active cooling according to the invention is thereby advantageous supports that the spools of thread after the spinning process and before the pre-cooling process additionally cool (passively) in or after the production rooms leaves if the local conditions, i.e. the ambient temperature and the available space make such a measure seem reasonable.
  • This process takes place expediently in a zone which is called a buffer zone can denote, and in which the means of transport also to lots (batches) for put the yarn into the cooling zone according to the invention can be.
  • the preferred way of working is between the Spinning process and the cooling zone according to the invention to switch on a buffer zone, the existing differences between the coils' own temperature and the environment, possibly also the intrinsic moisture and the air humidity of the Takes advantage of the environment.
  • the exhaust air from the cooling zone this upstream buffer zone are fed to the remaining cooling capacity exploit, as indicated in the attached figure is.
  • the required energy expenditure and / or the residence time in the active cooling can be minimized and the increase in moisture in the Spools of thread in a desired ratio to energy consumption and / or Dwell time.
  • Slight loss of moisture in the passive and / or active cooling zone can optionally additionally reduced by, for example, supplying steam-saturated air or be balanced.
  • the active cooling zone can be designed as a cooling chamber in the broadest sense; e.g. a cooling tunnel with sliders at both ends is just as suitable as a Boiler with a front cap designed as a gate, which receives the yarn carriers can.
  • a cooling tunnel with sliders at both ends is just as suitable as a Boiler with a front cap designed as a gate, which receives the yarn carriers can.
  • locks Routes may be provided. While in the first case the refrigerated goods through the in the Process tunnels lying on a conveyor system are passed a boiler is usually filled in batches and can be purchased on the entire process route, e.g. also be arranged laterally from this.
  • the selected embodiment can also be based on existing devices judge that were intended for another purpose and for the invention Use should be set up.
  • the yarn packages are expediently located in a buffer zone upstream of the cooling zone preferably in each case for the capacity of the active ones behind Areas suitable for the cooling zone or the vacuum humidifier, i.e. also several Pallets / mandrel wagons / boxes etc. put together and together using Conveyors in the cycle (i.e. semi-continuous) these work zones fed and enforced by this. Possibly the compilation also take place after this buffer zone.
  • the active cooling zone and the Vacuum humidifiers can have a different absorption capacity at all have, however, it should be noted that there are not too large dwellings and Transport times between these components occur so that the cooling effect does not is lost again.
  • the Spools of thread may have been removed from the mandrel carriage, weighed and the Storage fed.
  • the Spools of thread may have been removed from the mandrel carriage, weighed and the Storage fed.
  • the cooling zone can accommodate one or more lots.
  • the necessary cooling capacity results from the dwell time, the amount of yarn and the desired temperature. It can be useful, especially if you already have one Humidification systems, the active cooling zone according to the invention in several to split parallel units. This can also be done from the point of view of Availability of existing facilities on the market can be given the needs of the method according to the invention can be set up.
  • the method is advantageously operated in such a way that by controlling the active Cooling zone optionally either a reduction in temperature during a preselected (constant) time or a reduction to a constant Temperature (variable time) can be set.
  • the cooling capacity should be on the expected Parameters can be matched.

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Abstract

Verfahren zum Befeuchten oder Rückbefeuchten (konditionieren) von textilen Materialien, durch Einwirkung von Wasserdampf unter vermindertem Druck, wobei das Material vor der Einwirkung des Wasserdampfs in einem getrennten Raum oder Zone (c) einer Kühlung unterworfen wird, sowie Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dafür geeignete Anordnung zum Befeuchten von Textilmaterial, insbesondere von Textilgarnen und Geweben.
Textilien sind hygroskopisch, d.h. sie nehmen Feuchtigkeit auf. Diese Fähigkeit ist von Faser zu Faser unterschiedlich. Die Luftfeuchte, die Temperatur und andere äußere Einflüsse spielen eine große Rolle. Gegenwärtig ist es in der Textilindustrie üblich, die beim Verspinnen von Natur-, Synthese- und Mischfasern anfallenden, auf Spulen aufgewickelten Garne zu "konditionieren", d.h. einer Befeuchtung zu unterwerfen. Das Konditionieren (engl. conditioning) hat zum Ziel, die während des Spinnprozesses verlorengegangenen Feuchte möglichst weitgehend wieder in das Garn zu bringen. Die nach dem Verspinnen verbliebene Restfeuchte liegt z.B. bei Baumwollgarnen in der Größenordnung von 5 Gewichtsprozent, während das Handelsprodukt 8,5 Gewichtsprozent Feuchte aufweisen soll, die der ursprünglichen Garnfeuchte entspricht. Dieser Wassergehalt ist auch erforderlich, damit die Fasern im Garn sich nach dem Verspinnen ausreichend glätten und elastisch bleiben, damit bei den heute üblichen Arbeitsgeschwindigkeiten von Web- und Strickmaschinen möglichst wenig Fadenrisse auftreten. Andererseits liegt es im Interesse des Verkäufers von textilen Materialien, Produkte anzubieten, deren tatsächlicher Feuchtegehalt nicht oder nicht wesentlich unter dem liegt, der für die Handelsware üblich ist, da ein Material geringerer Feuchte d.h. mit einem höheren Trockengewicht keinen höheren Preis erzielt. Nachstehend die handelsüblichen Feuchtigkeitszuschläge bei den wichtigsten Fasermaterialien:
Baumwolle 8,50 %
Flachs 12,00 %
Wolle 18,25 %
Seide 11,00 %
Viskose 11,00 bis 14,25 % (je nach Typ)
Polyacryl 1,50 bis 2,00 % (je nach Typ)
Polyamid 6,25 %
Polyester 1,50 %
Bei Mischgarnen wird der Feuchtigkeitszuschlag unter Zugrundelegung der für die ungemischten Garne geltenden Zuschläge nach dem Anteil jeder Faser in der Mischung berechnet. Dabei wird ein Normklima (20° Celsius, 65 % relative Luftfeuchtigkeit) zugrundegelegt.
Die zur Beurteilung der Garneigenschaften wichtigsten Parameter und deren Erfassung sind z.B. beschrieben in Lehrheft III für die Aus- und Fortbildung in der Spinnerei ("Merkmale und Prüfung von Fasern, Bändern, Vorgarnen und Garnen"), herausgegeben vom Industrieverband Garne e.V., 9. Aufl. Eschborn 1992.
Für die Bestimmung der Garnfeuchte gibt es zwei Verfahren:
a) Gewichtsanalytisch nach Wärmetrocknung
Der zum Versand bereitgestellten Lieferung oder den Packstücken werden Proben entnommen. Diese werden gewogen, anschließend im Heißluftstrom vollständig ausgetrocknet und danach erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenz, ausgedrückt in Prozent des Gewichtes der getrockneten Proben, ist der sogenannte Trocknungsverlust. Das Handelsgewicht (H) berechnet sich dann nach der folgenden Formel: H = Gn x 100 % + rt 100 % + ut Gn = Nettogewicht der Lieferung, ohne Hülsen und Verpackung
rt = handelsüblicher Feuchtigkeitszuschlag
ut =Trocknungsverlust (in % des Trockengewichts)
b) Elektrische Bestimmung
Eine schnellere Methode ist die kapazitive Bestimmung der Garnfeuchte mit einem handelsüblichen Messgerät (z.B. dem Gerät der Firma Forté).
Sie soll die genaue gewichtsanalytische Bestimmung der Feuchte durch Trocknung im Ofen nicht ersetzen, liefert aber hinreichend genaue Unterlagen für die Betriebsüberwachung. Diese Methode hat den Vorteil, dass das Prüfgut hierbei nicht verändert wird, die Messdauer sehr kurz und die Handhabung bequem ist.
Daneben gibt es noch für den praktischen Betrieb Hand-Feuchtigkeitsmessgeräte, bei denen der Feuchtigkeitsgehalt im Ballen, Band, Vorgarn und Garn (Kopsen, Spulen) mittels Nadelelektroden oder Mess-Sonden mit befriedigender Genauigkeit ermittelt werden kann.
Schließlich wird noch der Begriff der Handelsfeinheit erläutert:
In den Formeln für die Garnfeinheit dtex = Gramm / 10.000 Meter oder Nm = Meter / Gramm ist das Gewicht des Fadens enthalten. Mit den im vorhergehenden Abschnitt erwähnten Gewichtsschwankungen infolge unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehaltes schwankt auch die Garnfeinheit. Um diese Schwankungen auszuschalten, setzt man das Handelsgewicht in die Formel ein. Man spricht dann von Handelsfeinheit (Handels-Nummer) oder konditionierter Garnfeinheit (Garn-Nummer).
Das Konditionieren geschieht in sog. Vakuumbefeuchtern, evakuierbaren Behältern, die die Garnspulen partieweise auf geeigneten Trägern, z.B. Paletten, Dornenwagen, Spulengattern, Igelwagen, perforierten Alu-Wagen, Kartons aufnehmen können. Man evakuiert, d.h. man bringt den mit den Garnspulen beschickten Apparat unter verminderten Druck und erzeugt in dem Apparat eine Sattdampfatmosphäre, die dem verminderten Druck entspricht (z.B. 55 bis 68°C). Das kondensierende Wasser dringt in den Garnkörper ein und wird von der Faseroberfläche oder kapillaren Hohlräumen in den Fasern aufgenommen. Bei der Kondensation wird gleichzeitig Wärme auf das Material übertragen. Die Kondensation kommt zum Erliegen, wenn das Material die Sattdampftemperatur erreicht hat. Der Vorgang wird je nach dem gewünschten Befeuchtungsergebnis abgebrochen, wobei auch wirtschaftliche Erwägungen bei der Behandlungsdauer eine Rolle spielen. Eine geeignete Behandlungsdauer liegt z.B. bei 10 Minuten bis zu einer Stunde und bevorzugt zwischen 20 und 40 Minuten.
Unterschiede im Wasseraufnahmevermögen ergeben sich aus der unterschiedlichen Hygroskopizität der verschiedenen Textilfasern, dem Einfluss der physikalischen und chemischen Stoffdaten, sowie der Garndichte, Art der Garnwicklung, Faser- und Garntiter. Diese Materialkonstanten sollen hier nicht weiter betrachtet werden. Unterschiede in der Effizienz des Befeuchtungsprozesses ergeben sich aus der Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpen, d.h. des gezogenen Vakuums (erzielten verminderten Drucks), wobei ein besseres Vakuum auch ein besseres Kondensationsergebnis zur Folge hat. Dies rührt daher, dass die wirksame Kondensierfläche sich mit verbessertem Vakuum auf zunehmend tiefere Garnschichten innerhalb der Spulen erstreckt. Auch dies ist systemimmanent und soll hier nicht weiter betrachtet werden.
Beim Konditionieren versucht man die handelsüblichen Feuchtigkeitszuschläge (z.B. 8,5 Gewichts-% für Baumwolle) zu erreichen. Hat die Baumwolle vor dem Konditionieren eine Restfeuchte von z.B. 5,0 % und eine Garntemperatur von 20°C, kann mittels der Vakuumbefeuchtung (ohne die nachstehend beschriebene erfindungsgemäße aktive Kühlung) eine Feuchtigkeitszunahme von kaum mehr als 2,5 % erreicht werden (nach 20 Minuten und Ausdunstung im Anschluss an den Konditionierprozess). Praktisch wird also der gewünschte handelsübliche Feuchtezuschlag von 8,5 % für Baumwolle nicht erreicht.
Bei einer Restfeuchte von z.B. 5 % und einer Garntemperatur von z.B. 30°C erreicht man unter sonst gleichen Prozessparametern sogar nur eine wesentlich geringere Feuchtigkeitszunahme als 2,5 %. Sie liegt dann bei etwa 1,7 %, ebenfalls nach 20 Minuten Ausdunstung im Anschluss an den Konditionierprozess.
Praktisch wird die gewünschte Feuchte allerdings nicht erreicht. Dabei ist außerdem zu berücksichtigen, dass die Restfeuchte sich etwa gleichmäßig verteilt in allen Spulenlagen befindet, während die Rückbefeuchtung die äußeren Spulenlagen bevorzugt und die innersten Bereiche oft kaum erfasst werden. Dies trifft besonders in sog. "warmen Ländern" zu: Z.B. befinden sich die baumwollproduzierenden Länder in subtropischen Regionen und sind auch Verarbeitungsländer, d.h. Sitz von Garnherstellern. Dort ist der Wasserverlust der Fasern wegen der höheren Temperaturen in den Spinnereien besonders hoch und daher die Rückbefeuchtung der erzeugten Garne besonders wichtig. Der vorstehend beschriebene Sachverhalt setzt aber der heute üblichen Methode der Konditionierung gerade unter diesen klimatischen Verhältnissen Grenzen: Dort, wo die Garne am dringendsten befeuchtet werden müssten, ist das Konditioniergebnis besonders schlecht. Hinzu kommt, dass die Dampftemperatur des Sattdampfes nach oben begrenzt ist. Insbesondere bei Verarbeitung von paraffinierten Garnen für die Strickerei liegt die höchste zulässige Prozesstemperatur im Konditionierverfahren bei 65°C, d.h. es handelt sich um Sattdampf verminderten Drucks, der die an sich zur Verfügung stehende Druckdifferenz zwischen atmosphärischem Druck und Leistung der Vakuumpumpen nicht vollständig nutzen kann.
Es besteht daher Bedarf für ein Verfahren, mit dem das gegenwärtig betriebene Verfahren der Vakuum-Befeuchtung deutlich verbessert werden kann.
Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass neben den eingangs erwähnten (und im Allgemeinen nicht weiter beeinflussbaren) Materialkonstanten der Unterschied zwischen der Temperatur des Sattdampfes und der Eigentemperatur des zu befeuchtenden Garnkörpers einen großen Einfluss auf die Befeuchtungseffizienz hat.
Die Erfindung schlägt daher ein Verfahren vor, dessen wesentliches Merkmal darin besteht, die textilen Materialien vor der Einwirkung des Wasserdampfes im Vakuumbefeuchter (C in der beigefügten Skizze) aktiv vorzukühlen. Als "aktives Vorkühlen" wird die Einwirkung von Luft oder einem Inertgas wie Stickstoff auf das Kühlgut bezeichnet, die mittels einer Kühlmaschine auf eine Temperatur unterhalb von Raumtemperatur gebracht worden sind. Zweckmäßig geschieht das Vorkühlen in einer eigenen Kühlzone oder -Station (B in der beigefügten Skizze) vor dem Einbringen der Spulen in den Vakuum-Befeuchter und nicht innerhalb dieses Befeuchters, da sonst dessen Wände immer abwechselnd gekühlt und wieder erwärmt werden müssten, bzw. die kalten Wände den zugeführten Wasserdampf kondensieren lassen würden. Als Kühlzone wird zweckmäßig ein geeigneter verschließbarer Kühlraum oder eine mit Schleusen versehene Kühlstrecke angeordnet, wobei die Verweilzeit in dieser Kühlzone - abgesehen von wirtschaftlichen Erwägungen - von dem gewünschten Abkühlungsgrad, aber ebenso wie beim Befeuchten auch von Einflussgrößen wie Garndichte, Art der Garnwicklung, Faser- und Garntiter abhängt. Die Lufttemperatur, der das Kühlgut ausgesetzt wird, soll nach Möglichkeit mindestens 10 Grad unter der Umgebungstemperatur liegen, jedoch ist im Allgemeinen eine Temperatur unter 0°C nicht zweckmäßig, da sonst eine Schädigung des Garns eintreten könnte.
Die erzielte Abkühlung wird sich normalerweise auf die äußeren und die inneren Spulenlagen unterschiedlich auswirken, d.h. während die äußeren Lagen bereits eine Temperaturdifferenz von 20, 30 oder mehr Grad gegenüber der Ausgangstemperatur aufweisen, kann es sein, dass das Spuleninnere noch keine merkliche Abkühlung erfahren hat. Die Kühlung soll daher möglichst so lange dauern, bis sie auch das Spuleninnere erreicht hat, was natürlich durch wirtschaftliche Erwägungen eingeschränkt wird. Grundsätzlich kann bereits eine geringe Abkühlung das Konditionierergebnis deutlich verbessern. Eine geeignete Abkühlungsdauer liegt im Allgemeinen in derselben Größenordnung wie das nachfolgende Befeuchten, z.B. also bei 10 Minuten bis 2 Stunden, bevorzugt 20 Minuten bis 40 Minuten, d.h. dass die Verweilzeiten in den erfindungsgemäß vorgesehenen Zonen oder Strecken bzw. deren Kapazitäten etwa gleich groß gewählt werden können.
Es kann vorteilhaft sein, das Abkühlen stufenweise vorzunehmen, d.h. das zu behandelnde Gut partienweise (in Chargen) nacheinander mehrere Kühlzonen oder kontinuierlich eine entsprechend dimensionierte Kühlzone im Gegenstrom gegen einen Temperaturgradienten durchlaufen zu lassen. Dabei wird z.B. die Kühlluft am Ende der Kühlstrecke mit einer bestimmten Temperatur zugeführt und wandert dem zu kühlenden Gut entgegen, wobei sie sich erwärmt. Die erwärmte Luft kann vorteilhaft zurückgeführt, wieder rückgekühlt und gegebenenfalls auch nachgefeuchtet werden. Es ist wichtig, bei mehrstufigen partienweisen Verfahren die Zeitspanne des Verbringens von einer Kühlzone in die nächste möglichst kurz zu halten, besonders wenn die Umgebungstemperatur hoch ist, um den Wirkungsgrad des Kühlprozesses hoch zu halten. Das Gleiche gilt für den Zeitraum zwischen dem Verlassen der (letzten) Kühlzone und dem Verbringen in den Vakuumbefeuchter. Zur weiteren Steigerung der Effizienz kann auch der Vakuumbefeuchter mehrfach vorhanden oder mehrfach angewendet werden. Ebenso kann vorgesehen werden, das Kühlgut mehrfach zwischen der Kühlzone und dem Vakuumbefeuchter hin- und her zu bewegen.
Ganz allgemein ist es zweckmäßig, die Kühlluft innerhalb der Kühlzone zu bewegen und so zu führen, dass die Spulen möglichst allseitig intensiv von der Kühlluft umspült werden. Das Bewegen der Kühlluft kann mittels üblicher Ventilatoren geschehen, die gänzlich innerhalb des Kühlraums liegen können. Es kann aber auch vorteilhaft sein, ein Umluftverfahren anzuwenden, bei dem die Kühlluft zunächst über äußere Wärmetauscher (Verdampfer der Kälteanlage), sodann durch die erfindungsgemäße Kühlzone und schließlich wieder zurück in den Wärmetauscher geführt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Kühlleistung besonders gut überwacht und geregelt werden kann. Wenn eine geeignete Einrichtung vorhanden ist, kann es vorteilhaft sein, den Kühlraum abwechselnd vermindertem Druck auszusetzen und wieder auf atmosphärischen Druck zu bringen, gewissermaßen zu "beatmen", um den Gasaustausch zwischen dem Spuleninneren und der Umgebungsluft zu fördern.
Es kann zweckmäßig sein, das aktive Vorkühlen, die Behandlung im Vakuumbefeuchter oder beide Schritte zu wiederholen. Zweckmäßig werden mehrere Kühlzonen und Vakuumbefeuchter räumlich eng hintereinander angeordnet. In diesem Falle ist es bevorzugt, beide Schritte nacheinander ein erstes und dann ein zweites oder weitere Male vorzunehmen. Die sonstigen Schritte des Verfahrens, einschließlich des Verwiegens und anderer, üblicher Maßnahmen bei der Vorbereitung der Materialien zum Versand, können bedarfsweise ebenfalls mehrfach durchlaufen werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird.
Die Wirkung des erfindungsgemäßen aktiven Abkühlens wird vorteilhaft dadurch unterstützt, dass man die Garnspulen nach dem Spinnprozess und vor dem Vorkühlprozess zusätzlich in oder nach den Produktionsräumen (passiv) auskühlen lässt, wenn die örtlichen Bedingungen, d.h. die Umgebungstemperatur und der zur Verfügung stehende Platz eine solche Maßnahme sinnvoll erscheinen lassen. Dieser Vorgang findet zweckmäßig in einer Zone statt, die man als Pufferzone bezeichnen kann, und in der die Transportmittel auch zu Partien (Chargen) für das Verbringen des Garns in die erfindungsgemäße Kühlzone zusammengestellt werden können. Die bevorzugte Arbeitsweise besteht also darin, zwischen den Spinnprozess und die erfindungsgemäße Kühlzone eine Pufferzone einzuschalten, die die bestehenden Unterschiede zwischen der Eigentemperatur der Spulen und der Umgebung, gegebenenfalls auch der Eigenfeuchte und der Luftfeuchte der Umgebung ausnützt. Bei einem Luftaustauschverfahren kann die Abluft der Kühlzone dieser vorgeschalteten Pufferzone zugeführt werden, um die restliche Kühlkapazität auszunutzen, wie dies auch in der beigefügten Abbildung angedeutet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft in einer Einrichtung ausgeübt, die als Verfahrensstrecke bezeichnet werden kann und die in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellten Zonen aufweist:
  • eine Abladezone (A), wo die vorbereiteten Träger angeliefert werden, z.B. mittels eines Gabelstaplers;
  • eine erste und eine zweite passive Vorkühl- und Pufferzone (jeweils mit B bezeichnet); in der dargestellten Ausführungsform wird diesen Vorkühl- und Pufferzonen Abluft aus der nachgeordneten Kühlkammer (C) zugeführt;
  • eine Kühlkammer (C) mit zugeordneten - vor oder hinter der Zeichenebene angeordnet zu denkenden - Kälteanlagen (K);
  • einen Vakuumbefeuchter (D), der mit einer Einrichtung zur Erzeugung des verminderten Drucks (V) und einem Dampferzeuger (W) ausgerüstet ist;
  • eine Zone zur (passiven) Abkühlung (E);
  • einer Wiegestation (F);
  • eine Verpackungsstation (G), z.B., um die Ware mit einer Stretch-Folie zu umwickeln;
  • einen Entnahmeplatz (H);
wobei an sich bekannte Fördermittel vorgesehen sind, die einen mindestens halbkontinuierlichen Durchsatz des zu kühlenden bzw. zu befeuchtenden Guts durch die Verfahrensstrecke ermöglichen.
Es sind ferner bevorzugt Mittel vorhanden zur
  • Messung der Innentemperatur und Restfeuchte der zur Behandlung anstehenden Garnspulen,
  • Messung der Luftfeuchte und der Raumtemperatur in der Vorkühl- und Pufferzone,
  • Messung der Luftfeuchte und der Raumtemperatur in der aktiven Kühlzone.
Es ist ferner bevorzugt ein Prozessrechner vorhanden, dem Informationen zugeführt werden über
  • die Menge der durchzusetzenden Garnspulen,
  • die unmittelbar nach der Produktion vorliegende Innentemperatur der Garnspulen sowie vorzugsweise der vorhandenen Restfeuchte,
  • Raumtemperatur und Luftfeuchte in der passiven Kühl- und Pufferzone,
  • Raumtemperatur und Luftfeuchte in der in der aktiven Kühlzone,
  • einen Wert für die Abkühlungsgeschwindigkeit bei gegebener Raumtemperatur als Parameter,
  • die Temperatur der aktiven Kühlzone und/oder mindestens einen Temperaturgradienten innerhalb der aktiven Kühlzone,
  • die Geschwindigkeit der Rückbefeuchtung bei gegebener Restfeuchte und gegebener Spulentemperatur als Parameter, sowie
  • gegebenenfalls weitere Informationen,
und dem Stellgrößen entnommen werden, mittels derer mindestens
  • die Verweildauer der Spulen vor der Einführung in die aktive Kühlzone,
  • die Verweildauer in der aktiven Kühlzone,
  • die Kühlleistung bzw. Temperatur der Kühlkammer,
  • die Verweildauer im Vakuumbefeuchter
derart gewählt werden können, dass mindestens eine der folgenden Größen ein Minimum wird:
  • die Gesamtverweilzeit einer gegebenen Menge an Spulen in der Vorrichtung einschließlich der Vorkühlzone,
  • der Kühlaufwand in der Kühlkammer,
  • die Differenz zwischen dem handelüblichen Feuchtezuschlag rt und der tatsächlichen Garnfeuchte.
Es sind vorzugsweise ferner Mittel vorhanden, die die Kühlleistung der Kühlkammer derart begrenzen, dass während der Kühlphase den Garnspulen keine oder nur wenig Feuchtigkeit entzogen wird, indem beispielsweise ein tiefster möglicher der zugehörigen Kälteanlage Verdampfungspunkt von 0°C festgelegt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der dazu vorgesehenen Anordnung kann insbesondere der erforderliche Energieaufwand und/oder die Verweilzeit in der aktiven Kühlung minimiert werden und die Erhöhung der Feuchtigkeit in den Garnspulen in ein gewünschtes Verhältnis zum Energieaufwand und/oder der Verweilzeit gesetzt werden.
Geringe Feuchtigkeitsverluste in der passiven und/oder aktiven Kühlzone können gegebenenfalls durch zum Beispiel Zuführen dampfgesättigter Luft zusätzlich reduziert bzw. ausgeglichen werden.
Die vom Spinnsaal kommenden Garnspulen befinden sich im Allgemeinen zu mehreren auf geeigneten Fördermitteln, zum Beispiel
  • a) auf Paletten gestapelt,
  • b) auf Dornenwagen aufgesteckt oder
  • c) in Kartons.
    • Bei halbkontinuierlichem Betrieb werden sie in einer ersten Pufferzone, die auch eine Vorkühlung durch die Umgebungsluft bewirken kann, zu Partien geeigneter Größe zusammengestellt und der aktiven Kühlzone zugeführt.
    Die aktive Kühlzone besteht z.B. aus:
  • a) einer thermisch möglichst gut isolierten Kühlkammer,
  • b) mindestens einer Kälteanlage, die für die Kühlung von Luft, Stickstoff oder Argon ausgelegt ist,
  • c) mindestens einem Geber für die Innentemperatur,
  • d) mindestens einem Geber für die Luftfeuchtigkeit,
  • e) Ventilatoren für Luftumwälzung und/oder Luftaustausch,
  • f) bedarfsweise Mitteln zur Befeuchtung der Betriebsluft der Kühlzone oder Kühlzonen,
  • g) fördertechnischen Mitteln wie Rollstrecken, Bändern und/oder Kettenförderern für den Transport der Träger (Paletten, Dornenwagen usw.).
    • Die aktive Kühlzone kann als Kühlkammer im weitesten Sinne ausgelegt sein; z.B. eignet sich ein Kühltunnel mit Schiebern an beiden Enden ebenso wie ein Kessel mit einer als Tor ausgelegten Stirnkappe, der die Garnträger aufnehmen kann. Vor und insbesondere nach der Kühlzone können als Schleusen dienende Strecken vorgesehen sein. Während im ersten Falle das Kühlgut durch das in der Verfahrensstrecke liegende Tunnel auf einem Fördersystem hindurchgeführt werden wird, wird ein Kessel in der Regel chargenweise befüllt und kann, bezogen, auf die gesamte Verfahrensstrecke, z.B. auch seitlich von dieser angeordnet sein. Die gewählte Ausführungsform kann sich auch nach bereits vorhandenen Apparaten richten, die für einen anderen Zweck vorgesehen waren und für die erfindungsgemäße Verwendung eingerichtet werden sollen.
    Die Garnspulen werden zweckmäßig in einer der Kühlzone vorgeschalteten Pufferzone vorzugsweise zu jeweils für die Kapazität der dahinter liegenden aktiven Kühlzone bzw. des Vakuumbefeuchters geeigneten Partien, d.h. auch mehreren Paletten / Dornwagen / Kartons usw. zusammengestellt und gemeinsam mittels Fördereinrichtungen im Taktverfahren (d.h. halbkontinuierlich) diesen Arbeitszonen zugeführt und durch diese durchgesetzt. Eventuell kann das Zusammenstellen auch erst nach dieser Pufferzone stattfinden. Die aktive Kühlzone und der Vakuumbefeuchter können überhaupt eine unterschiedliche Aufnahmekapazität haben, jedoch sollte beachtet werden, dass keine allzu großen Verweil- und Transportzeiten zwischen diesen Bauteilen auftreten, damit der Kühleffekt nicht wieder verloren geht. Nach dem Verlassen des Vakuumbefeuchters werden die Garnspulen gegebenenfalls von den Dornwagen abgenommen, verwogen und der Lagerung zugeführt. Bei der Anordnung auf Paletten oder in Kartons kann eine Trennung von diesen Transportmitteln vorteilhaft entfallen. Gegebenenfalls werden die Fördermittel zum Eingang der Verfahrensstrecke zurückgeführt.
    Je nach Auslegung kann die Kühlzone eine oder mehrere Partien aufnehmen. Die notwendige Kühlleistung ergibt sich aus der Verweilzeit, der Garnmenge und der gewünschten Temperatur. Es kann zweckmäßig sein, vor allem bei bereits vorhandenen Befeuchtungsanlagen, die erfindungsgemäße aktive Kühlzone in mehrere parallele Einheiten aufzuteilen. Dies kann auch unter dem Gesichtspunkt der Verfügbarkeit bereits im Handel vorhandener Einrichtungen gegeben sein, die auf die Bedürfnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet werden können.
    Wenn eine niedrige Umgebungstemperatur vorherrscht, d.h. die aktive Kühlung nur eine relativ geringe Leistung erbringen muss, kann es zweckmäßig sein, die für die aktive Kühlzone bestimmte Betriebsluft zur Erzielung einer höheren relativen Luftfeuchte vor oder nach dem Kühlprozess nachzufeuchten, während durch die Kühlung einer Betriebsluft aus hoher Umgebungstemperatur auf die Betriebstemperatur im Allgemeinen eine ausreichende Erhöhung der relativen Luftfeuchte erzielt wird.
    Vorteilhaft wird das Verfahren so betrieben, dass durch die Steuerung der aktiven Kühlzone wahlweise entweder eine Reduzierung der Temperatur während einer vorgewählten (konstanten) Zeit oder eine Reduzierung auf eine konstante Temperatur (variable Zeit) eingestellt werden. Die Kühlleistung sollte auf die erwarteten Parameter abgestimmt werden.

    Claims (11)

    1. Verfahren zum Befeuchten bzw. Rückbefeuchten (Konditionieren) von textilen Materialien, insbesondere Textilgarnen, die beim Verspinnen ursprünglich im Faserrohstoff vorhandene Feuchtigkeit während des Spinnens bis auf eine Restfeuchte verloren haben, die niedriger liegt als die ursprüngliche Feuchte, durch Einwirkung von Wasserdampf unter vermindertem Druck auf das textile Material oder Garn, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Material vor der Einwirkung des Wasserdampfs in einem getrennten Raum oder Zone einer aktiven Kühlung unterworfen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Restfeuchte bei Baumwolle zwischen 0 und 5 Gewichtsprozent liegt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu Garnspulen verarbeitete Garne vorgekühlt bzw. befeuchtet werden und die Garnspulen partieweise auf Trägergestellen angeordnet sind.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttemperatur, der das Kühlgut ausgesetzt wird, mindestens 10 Grad unter der Umgebungstemperatur, jedoch über 0°C liegt.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttemperatur, der das Kühlgut ausgesetzt wird, mindestens 20 Grad unter der Umgebungstemperatur, jedoch über 0°C liegt.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangstemperatur des gesättigten Dampfs in an sich bekannter Weise auf 68°C oder weniger eingestellt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Kühlung zwischen 10 Minuten und zwei Stunden liegt.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Kühlung zwischen 20 und 40 Minuten liegt.
    9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlung eine passive Vorkühlung vorgeschaltet wird, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als die mittlere Temperatur einer Garnspule derart, dass die Garnspulen der Umgebungstemperatur solange ausgesetzt werden, bis die mittlere Spulentemperatur um mindestens 1 Grad niedriger liegt als vor der Einwirkung der Umgebungstemperatur.
    10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie entlang einer Verfahrensstrecke aus mehreren Zonen oder Stationen umfasst:
      wahlweise eine passive Vorkühlzone oder -station,
      mindestens eine aktive Kühlzone oder -station, in der die Kühlung als Luftkühlung in mindestens einem verschließbaren, von der Befeuchtungseinrichtung getrennten Kühlraum oder einer Kühlstrecke betrieben wird, an die eine Befeuchtungseinrichtung räumlich anschließt,
      mindestens einen Vakuumbefeuchter als Befeuchtungseinrichtung,
      wobei an sich bekannte Fördermittel vorgesehen sind, die einen mindestens halbkontinuierlichen Durchsatz des zu befeuchtenden Guts durch die Verfahrensstrecke ermöglichen.
    11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft innerhalb der Kühlzone oder -station bewegt und so geführt wird, dass die Spulen allseitig von der Kühlluft umspült werden.
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