ITMI991205A1 - Impianto e procedimento per la tintura di materiale avvolto su supporti rigidi - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un impianto e ad un procedimento per il trattamento e la tintura di materiali avvolti su supporti rigidi.

La tintura di filati su rocche e di tessuti e di altro materiale tessile in genere a temperature inferiori o superiori a quella del vapore saturo alla pressione atmosferica, è da sempre realizzata su apparecchi dotati di dispositivi che consentono di mantenere lo stato liquido dell'acqua anche a temperature superiori a quella del vapore saturo alla pressione atmosferica.

Le modalità con cui i dispositivi noti permettono di raggiungere temperature superiori a quella del vapore saturo alla pressione atmosferica sono sostanzialmente due: la prima prevede l'uso di un cuscino d'aria in pressione che garantisca pressioni all'interno dell'autoclave sufficientemente elevate per mantenere lo stato liquido del bagno di tintura, mentre la seconda prevede l'uso di una pompa di pressurizzazione che garantisce lo stato liquido del bagno di tintura.

In entrambi i casi la pressione statica ha come unica funzione quella di mantenere lo stato liquido del bagno di tintura alla massima temperatura di processo. La pressione di bollo delle macchine di tintura è quindi tale da consentire il raggiungimento di una pressione statica corrispondente o di poco superiore a quella corrispondente alla temperatura di processo, lasciando alla pressione di circolazione del fluido di processo la differenza tra la minima pressione statica compatibile con la massima temperatura di processo e la pressione di bollo.

Per questo le macchine sono normalmente dimensionate per resistere a pressioni di bollo di 5 bar (eccezionalmente 6, 6,5 e 7 o superiori) e temperature di 143 °C (solo eccezionalmente superiori).

Un tipico esempio di un impianto tradizionale per la tintura in bagno comprende un'autoclave, ad asse orizzontale o verticale, in cui è contenuto il bagno (liquido di tintura) riscaldato mediante serpentina in cui circola vapore o acqua surriscaldata.

L'autoclave è connessa ad una pompa di circolazione del bagno e ad un serbatoio di espansione, necessario per compensare l'aumento di volume del bagno insieme alla temperatura ed utile al fine di effettuare aggiunte di colorante e componenti ausiliari senza arrestare la lavorazione.

Inoltre, l'impianto prevede un gruppo di pressurizzazione necessario per portare la camera interna all'autoclave alla pressione di lavorazione e dei dispositivi di controllo, di regolazione e comando.

All'interno dell'autoclave viene posto il materiale da tingere avvolto su dei subbi o su tubetti in plastica o altri supporti idonei.

I subbi o tubetti sono generalmente costituiti da elementi cilindrici provvisti di fori passanti radiali attraverso cui può fluire il bagno per passare dall'interno del subbio all'esterno o viceversa, attraversando il tessuto o le fibre da tingere.

II procedimento tradizionale di tintura su supporti rigidi implica notoriamente delle difficoltà di penetrazione del colorante all'interno dei tessuti o dei filati al crescere della densità e/o delle dimensioni dell'impacco, ovvero in presenza di pressioni e/o portate elevate il materiale avvolto sui supporti rigidi può subire delle deformazioni e dei danneggiamenti che ne penalizzano la qualità e l'uso nelle fasi successive; tale fenomeno si manifesta in maniera particolarmente marcata nel caso di tessuti molto battuti, di rocche ad alta densità o ad alta deformabilità o di filati molto delicati per le quali la qualità della tintura o la economicità dei processi potrebbero risultare pregiudicati.

In ogni caso esiste un limite fisico al valore massimo della portata legato alle caratteristiche del materiale e dell'avvolgimento.

E' d'altra parte evidente l'interesse del tintore di aumentare tale limite al livello più alto possibile al fine di ridurre i tempi di processo.

Scopo della presente invenzione è, quindi, quello di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati, realizzando un impianto ed un procedimento per il trattamento e in particolare per la tintura di materiale avvolto su supporto rigido cavo che consenta di ottenere prodotti di qualità elevata per quanto riguarda la uniformità tintoriale e la conservazione della geometria del sistema e delle caratteristiche fisico/meccaniche del materiale.

Altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare un procedimento che consenta di ottenere una produttività elevata e, comunque, sostanzialmente maggiore rispetto a quelle ottenibili con procedimenti tradizionali.

Ulteriore scopo dell'invenzione è quello di realizzare un impianto ed un procedimento che consentano di operare a portate specifiche sensibilmente superiori a quelle note e, di conseguenza, con tempi di processo proporzionalmente minori.

Non ultimo scopo dell'invenzione è quello di realizzare un procedimento per la tintura di materiali, in particolare filati o tessuti, avvolti su supporti rigidi, che sia sostanzialmente semplice, sicuro ed affidabile nonché a costi relativamente limitati in virtù dei vantaggi ottenuti.

Questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione, vengono raggiunti realizzando un impianto per il trattamento di materiale avvolto su supporti rigidi cavi secondo la rivendicazione 1, a cui si rimanda per brevità, ed un procedimento relativo secondo la rivendicazione 2.

Altre caratteristiche dell'impianto e del procedimento sono definite nelle rivendicazioni successive. Vantaggiosamente, il procedimento secondo la presente invenzione consente di ridurre i tempi di processo aumentando la produttività degli impianti e garantendo contemporaneamente una elevata qualità del materiale trattato, in quanto ne riduce le deformazioni determinabili dalle elevate portate specifiche.

E' inoltre possibile ridurre i consumi energetici favorendo le implicazioni di ordine economico ed ambientale.

Il procedimento secondo l'invenzione permette altresì di trattare e, in particolare, di tingere diversi tipi di materiali tra cui, principalmente, fibre tessili e legnose.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi di un impianto e di un procedimento per il trattamento di materiali avvolti su supporti rigidi, secondo la presente invenzione, risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati, in cui: - la figura 1 mostra una prima forma di realizzazione di un impianto che realizza un procedimento secondo la presente invenzione, in particolare un impianto per la tintura di tessuti con pressurizzazione ad aria;

- la figura 2 mostra una seconda forma di realizzazione di un impianto che realizza il procedimento secondo la presente invenzione, in particolare un impianto per la tintura di tessuti con pressurizzazione a pompa statica.

Con particolare riferimento alla figura 1, viene mostrato un impianto che realizza un procedimento per la tintura di filati o tessuti avvolti su supporti rigidi cavi, secondo l'invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 11.

L'impianto 11 comprende un'autoclave 12, al cui interno è alloggiato,un supporto rigido cavo o subbio 13, sul quale è avvolto il tessuto da tingere 14.

Il subbio 13 è costituito da un elemento tubolare provvisto di fori passanti lungo tutta la propria superficie e dotato di flange di estremità di contenimento del tessuto 14.

All'interno dell'autoclave 12 è collocato, inoltre, uno scambiatore a serpentina 15 per il riscaldamento del bagno, mentre all'interno della serpentina 15 circola vapore o acqua surriscaldata in arrivo da una caldaia, non mostrata per semplicità.

L'autoclave 12 è connessa, mediante una tubatura 16, ad un serbatoio di espansione 17, che può assorbire le variazioni di volume del bagno in seguito alle variazioni di temperatura.

Il suddetto serbatoio 17, attraverso le valvole di collegamento 24, è collegato alla rete di alimentazione e scarico dell'aria di pressurizzazione.

Dal serbatoio 17, inoltre, parte un condotto 18 connesso ad un circuito ad anello 20, in cui è posta una pompa di circolazione 19.

Il circuito ad anello 20 presenta un primo ramo 20A, che si apre all'interno del subbio 13, ed un secondo ramo 20B, che si apre nell'autoclave 12.

La pompa 19 può alimentare il bagno all'interno del subbio 13 (attraverso il ramo 20A del circuito 20) e aspira <">(attraverso il ramo 20B del circuito 20) lo stesso bagno per effettuare là tintura secondo un procedimento tradizionale.

L'impianto 11 presenta, infine, una pompa di introduzione 21 collegata, mediante la -tubazione 22A, al serbatoio 17 e, mediante la .tubazione 22B, al circuito ad anello 20, in modo da garantire l'introduzione del prodotti chimici e comprende ulteriormente una tubazione di<1 >scarico 23 dall'autoclave 12 ed elementi di termoregolazione 30.

Secondo il procedimento della presente invenzione, il supportò o -subbio 13 viene inserito all'interno dell'autoclave 12 e successivamente vengono introdotti il fluido-di tintura ed i prodotti chimici.

Il bagno di tintura attraversa il materiale 14 da tingere, spinto dalla pompa 19, adr una portata assoluta cui corrisponde una portata specifica ed una velocita di<’ >attraversamento che condizionano la cinetica del processo.

Da risultati sperimentali ottenuti, si è potuto constatare che nel caso di trattamento di filati di poliestere microbava, su rocche su rocche di diametro 160 mm é altezza 290 mm da Kg 1,4, a portate di 90 lt/(min. x Kg), il tempo di processo è stato ridotto più del 20% e, in alcuni casi, anche del 30-40%, rispetto ai valori tradizionali senza pregiudicare lo stato di conservazione del filato e della rocca.

Risultati analoghi sono stati ottenuti nella tintura di tessuti a maglia in poliammide lycra per abbigliamento sportivo senza pregiudicare lo stato di conservazione del subbio o del tessuto.

Ciò è stato ottenuto in quanto il procedimento di tintura è caratterizzato da pressioni statiche superiori al valore utilizzato nelle lavorazioni convenzionali.

In particolare, lavorando a pressioni statiche comprese in un intervallo di valori tra 2,7 e 10 bar e, in particolare, pari a 4,5 bar, è stato possibile incrementare le portate fino a oltre due volte quelle convenzionali (riferite al campione di poliestere microbava), senza con questo danneggiare il filato o deformare la rocca.

Le temperature del bagno hanno raggiunto valori compresi tra 20 e 300 °C e, nel caso specifico, come tipico nella tintura di poliestere con coloranti dispersi, valori compresi tra 130 e 135 °C.

Il procedimento secondo l'invenzione si svolge sostanzialmente come di seguito indicato.

Dopo aver programmato il dispositivo di controllo del processo (non rappresentato in figura) e caricato il materiale 14 si inizia ad eseguire un ciclo di tintura completamente automatico, la cui prima fase consiste nel·riempimento dell'autoclave 12 con il liquido di processo (acqua) e con i prodotti chimici specifici.

Il bagno viene mantenuto in moto durante il ciclo dalla pompa di circolazione 19, attravèrso il circuito ad anello 20, e passa attraverso il materiale 14 tingendolo.

Successivamente, il bagno passa nel secondo ramo del circuito 20 per essere rimesso in circolo dalla pompa 19 .

Eventuali variazioni di volume del bagno vengono assorbite dal serbatoio di espansione 17, e la temperatura idonea a realizzare il procedimento è mantenuta dalla serpentina 15.

Al crescere della differenza tra la pressione all'interno del supporto 13 e quella esterna, cresce la sollecitazione sul materiale e, quindi, cresce la sua instabilità e la sua capacità di sopportare portate maggiori.

D'altra parte, al crescere delle portate si riducono i tempi di tintura e si realizza un incremento della produttività e una riduzione dell'impatto ambientale, anche se tale incremento di portata oltre i livelli normalmente sopportabili dai materiali e dalle confezioni, può determinare danneggiamenti del materiale 14 e modifiche della geometria della confezioni tali da penalizzarne l'uso industriale.

Al fine di ovviare agli inconvenienti citati e determinati dall'incremento di portata assoluta ovvero di portata specifica ovvero di velocità del fluido di tintura, si è operato a pressioni statiche superiori a quelle corrispondenti alla tensione di vapore saturo alla massima temperatura di processo ovvero a pressioni statiche superiori a quelle per cui le macchine tradizionali vengono normalmente costruite realizzando una pre-compressione del materiale sul supporto.

Grazie a tale procedimento è possibile anche trattare, negli stessi tempi, confezioni·di peso e/o densità sensibilmente superiori alla norma, realizzando condizioni di vantaggio economico equivalenti.

Una diversa forma di realizzazione dell'impianto 11 che realizza il procedimento, secondo l'invenzione, è mostrata in figura 2, ove, come unica differenza rispetto all'impianto precedentemente descritto, si riscontra la modalità di pressurizzazione che risulta essere del tipo a pompa invece che a fluido compresso.

L'impianto 11, in tale forma di realizzazione, comprende l'autoclave 12 in cui è alloggiato il subbio 13.

All'interno dell'autoclave 12 è compresa una serpentina 15 per il riscaldamento del bagno.

L'impianto comprende, poi, una tubazione 25 che parte dalla pompa di pressurizzazione 26 e raggiunge l'autoclave 12 attraverso il circuito ad anello 20. La pompa 19, a sua volta, mantiene in circolo il bagno nel circuito ad anello 20 ed attraverso l'autoclave 12 ed il subbio 13.

All'autoclave 12 sono, infine, connesse tubature di scarico 27 e sistemi di termoregolazione 28.

Si è in pratica constatato come un procedimento per la tintura di filati o tessuti avvolti su supporto rigido cavo, secondo l'invenzione, risulti particolarmente vantaggioso perché permette di ottenere prodotti di qualità elevata e con una produttività superiore a quella ottenibile con i procedimenti tradizionali .

Un procedimento per la tintura di filati o tessuti avvolti su supporto rigido cavo così concepito è suscettibile di ulteriori numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti.

Infine, i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (11) per il trattamento e la tintura di materiale (14) avvolto su supporti rigidi cavi (13), detti<- >supporti (13) essendo provvisti di fori passanti lungo almeno una porzione della propria superficie d essendo inseriti .all'interno di un'autoclave (12) contenente un bagno di tintura, detto autoclave (12) essendo connesso ad un circuito ad anello (20) avente almeno un .ramo che si apre all'interno di detto supporto rigido cavo (13) ed un secondo ramo che si apre in detto autoclave (12), su detto circuito (20) essendo posta almeno una pompa di circolazione (19) atta a mantenere in circolo detto bagno attraverso detto circuito ad anello (20) e detto supporto rigido cavo (13), inoltre per detto autoclave essendo previsto almeno uno scambiatore (15) per il riscaldamento di detto bagno e almeno un dispositivo di pressurizzazione a fluido compresso o a pompa statica di pressurizzazione idoneo a mantenere un valore di pressione pari a circa la tensione di vapore saturo, caratterizzato dal fatto che detto impianto e detto dispositivo di pressurizzazione consentono il raggiungimento di pressioni superiori a quelle corrispondenti a detta tensione di vapore saturo .
2. 2. Procedimento per il trattamento e la tintura di filati o tessuti (14) avvolti su supporto rigido cavo (13), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno le seguenti fasi in successione o combinazione fra loro: • riempimento con fluido di processo di una autoclave contenente materiale da trattare; • riscaldamento di detto fluido ad una temperatura di processo; • introduzione di prodotti chimici atti a trattare o tingere detto materiale; • pressurizzazione di detto fluido contenuto nell'autoclave a valori di pressione superiori alla tensione di vapore saturo a detta temperatura di processo; • raffreddamento di detto fluido contenuto nella autoclave; • depressurizzazione di detto fluido; • scarico del fluido e di detto materiale;
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta temperatura di processo è compresa tra 20°C e 300°C.
4. 4. Impianto (11) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta pompa di circolazione (19) lavora a valori di portata superiori ai valori tradizionali riferiti al tipo di materiale, di supporto e di tecnica di avvolgimento considerati.
5. 5. Impianto (11) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta pompa di circolazione (19) lavora a valori di portata pari ad almeno il 20% di detti valori tradizionali riferiti a tipo di materiale, di supporto e di tecnica di avvolgimento considerati.
6. 6. Impianto (11) e procedimento secondo la rivendicazioni 1 e 2, caratterizzati dal fatto che detto dispositivo di pressurizzazione lavora a pressioni statiche almeno pari a 2,7 bar.
7. 7. Impianto (11) e procedimento secondo la rivendicazioni 1 e 2, caratterizzati dal fatto che detto dispositivo di pressurizzazione lavora a pressioni statiche comprese tra 2,7 bar e 10 bar.
8. 8. Impianto (11) per la tintura di filati o tessuti (14) avvolti su un supporto rigido cavo (13) provvisto di fori passanti almeno su una porzione della propria superficie, ove è implementato un procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto supporto (13) è inserito all'interno di un autoclave (12) contenente un bagno di tintura sotto pressione.
9. 9. Procedimento e impianto come alle rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che detto materiale da trattare è costituito da fibre tessili naturali, artificiali o sintetiche allo stato puro o in mischia.
10. 10. Procedimento e impianto per la tintura di materiale (14) avvolto su supporto rigido cavo (13) come descritti ed illustrati e per gli scopi specificati.