Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.1.1968 (P 124 989) 31.1.1967 Niemiecka Republika Federalna 10.X.1972 65439 KI. 8b533 MKP D02i 11/00 UKD Twórca wynalazku: Christian August Meier-Windhorst Wlasciciel patentu: Artos, Dr Ing Meier — Windhorst Kommanditgesellschaft, Hamburg (Niemiecka Republika Federalna) Sposób uszlachetniania pasmowych materialów wlókienniczych z wlókien celulozowych lub z mieszanek zawierajacych wlókna celulozowe oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób uszlachetniania materialów wlókienniczych w postaci pasm tkanin, dzia¬ nin, lub wlóknin z wlókien celulozowych lub z miesza¬ nek zawierajacych takie wlókna, w celu nadania im wla¬ sciwosci materialów niemnacych sie, niekurczliwych lub niezwilzalnych woda, jak równiez urzadzenie do stoso¬ wania tego sposobu.Znane sa rózne sposoby koncowego uszlachetniania materialów wlókienniczych, polegajace przewaznie na impregnowaniu tkanin itp. za pomoca roztworu che¬ micznego, którego' substancja czynna podczas okreslonej obróbki cieplnej tworzy tak zwane mostki w swej struk¬ turze molekularnej albo prowadzi do tak zwanego osie- ciowania w strukturze molekularnej wlókien. Wedlug pierwszego sposobu material wlókienniczy impregnowa¬ ny srodkiem czynnym, a nastepnie wysuszony, ponownie poddaje sie obróbce cieplnej, przewaznie w goracym powietrzu.Wedlug drugiego sposobu, tak zwanego sposobu sie¬ ciowania, po naniesieniu srodka sieciujacego i po su¬ szeniu, w dalszym procesie impregnacyjnym nanosi sie na material wlókienniczy dodatkowo katalizator, prze¬ waznie kwas, i dokonuje sie usieciowania w stanie mo¬ krym — albo w procesie dlugotrwalym, w ciagu kilku godzin przy niskich temperaturach, albo w procesie krót¬ kotrwalym, w ciagu 1 do 2 minut przy temperaturze ma¬ terialu wlókienniczego okolo 100°C.Znane sa takze sposoby w których prowadzi sie pro¬ ces obróbki wylacznie mokrej i proces obróbki suchej jeden po drugim, oraz stosuje sie uproszczone sposoby, 15 20 25 30 w których normalny proces suszenia za pomoca gorace¬ go powietrza polaczy sie z procesem obróbki cieplnej juz wysuszonego materialu wlókienniczego, dokonywa¬ nej pózniej w goracym powietrzu.Znane sa ponadto sposoby uszlachetniania materialów z wlókien celulozowych za pomoca wstepnych kondensa¬ tów zywic syntetycznych, przy czym w sposobach tych uzyskane zalety wynikaja z obróbki w przegrzanej parze wodnej, zwlaszcza w odniesieniu do fizycznych wlasci¬ wosci obrabianych materialów wlókienniczych, a przede wszystkim wytrzymalosci na scieranie i na rozrywanie.Wysuszone i cieplnie utwardzone materialy wlókienni¬ cze sa poddawane obróbce w przegrzanej parze wodnej, lub utwardza sie wstepnie kondensat w stanie mokrym na impregnowanych jego roztworem materialach wló¬ kienniczych, przez oddzialywanie przegrzanej pary wod¬ nej.W obydwu przypadkach zmniejsza sie jak stwierdzo¬ no, nieuniknione przy tego rodzaju uszlachetnianiu ubytki wytrzymalosci na scieranie i na rozrywanie.Jednakze przy uszlachetnianiu celulozowych materialów wlókienniczych za pomoca wstepnych kondensatów zy¬ wic syntetycznych w odniesieniu do niezmiennosci wzglednie nawrotu pofaldowania czyli zagniecenia, przy suchym utwardzaniu poprawia sie przede wszystkim kat zagniecenia suchego, a przy obróbce sieciujacej w sta¬ nie mokrym — przede wszystkim kat zagniecenia mo¬ krego.Wszystkie znane sposoby uszlachetniania materialów z wlókien celulozowych, jak równiez urzadzenia do ich 6543965439 stosowania, maja wspólna wade (polegajaca na tym, ze kazdy ze sposobów czy tez kazde z urzadzen, pozwala tylko na stosowanie poszczególnych zabiegów stano¬ wiacych elementy obróbki uszlachetniajacej, badz lacze¬ nie lub kolejne wykonywanie tylko niektórych z tych za¬ biegów. Z tego powodu bylo dotychczas trudne lub nie¬ mozliwe uzyskiwanie korzystnych wlasciwosci materia¬ lów wlókienniczych i korzysci ekonomicznych wynika¬ jacych z laczonego stosowania róznych rodzajów obrób¬ ki uszlachetniajacej.Celem wynalazku jest ograniczenie niedogodnosci lub wyeliminowanie wad znanych sposobów uszlachetniania wyrobów wlókienniczych.Zadaniem wynalazku jest opracowanie szczególnie skutecznego i szczególnie wielorakiego sposobu obróbki uszlachetniajacej materialów z wlókien celulozowych, laczacego w sobie korzystne dzialania wszystkich do¬ tychczas z osobna stosowanych elementów procesów ob¬ róbki, tj. obróbki cieplnej w parze wodnej w stanie mo¬ krym, obróbki cieplnej przy koncu procesu suszenia i obróbki cieplnej w stanie suchym w przegrzanej parze wodnej, oraz gwarantujacego nienaganna powtarzalnosc pozadanych wyników procesu. Zadaniem wynalazku jest takze skonstruowanie nieskomplikowanego i niezawod¬ nego urzadzenia do stosowania tego sposobu obróbki uszlachetniajacej.Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze pasmo materialu wlókienniczego impregnowane w odpo¬ wiedniej kapieli najpierw poddaje sie dzialaniu prze¬ grzanej pary wodnej o normalnym cisnieniu i jednocze¬ snie suszy sie przy zachowaniu resztkowej zawartosci wilgoci w materiale, a bezposrednio po tym osusza sie calkowicie przy podwyzszonej temperaturze a nastepnie w calkowicie suchym stanie material poddaje sie suchej obróbce cieplnej przy niezmiennej temperaturze mate¬ rialu.Zasadniczo, zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku obróbka parowa na mokro, suszenie i obróbka cieplna na sucho sa ze soba polaczone w ten sposób, ze im¬ pregnowany roztworem srodka czynnego i ewentualnym katalizatorem material wlókienniczy bezposrednio po nasyceniu roztworem srodka czynnego poddaje sie naj¬ pierw obróbce stanowiacej kombinacje obróbki parowej i suszenia, dokonywanej w srednio lub mocno przegrza¬ nej parze wodnej o temperaturze 120—150°C i o nor¬ malnym cisnieniu, przy temperaturze obrabianego ma¬ terialu okolo 100°C, przy mniejszych w danym przypad¬ ku sprawnosciach przejmowania ciepla a tym samym przy wydluzonych czasach obróbki mokrej i suszenia, wynoszacych od 20 do 100 sekund, a nastepnie w dru¬ giej fazie calego procesu, ewentualnie z pewnym nakla¬ daniem sie obydwu faz, material wlókienniczy w koncu wysuszonym przez nagrzewanie do temperatury 140—170°C poddaje sie suchej obróbce cieplnej, prze¬ waznie znowu w przegrzanej parze wodnej, przy stalej temperaturze.W pierwszym zakresie suszenia pasm materialu po zaimpregnowaniu roztworem srodka czynnego przy od¬ powiednim podziale na dwa zakresy, zgodnie ze sposo¬ bem wedlug wynalazku stosuje sie suszenie promienni¬ kowe które zahamowuje migracje.Pierwsza czesc obróbki cieplnej, jako kombinacja ob¬ róbki parowej i suszenia, jest szczególnie skuteczna, po¬ niewaz para wodna jako srodek czynny sama powstaje z obrabianego materialu w wyniku odparowywania skropiin, zwlaszcza poczatkowo, podczas szybkiego na¬ grzewania para wodna o bardzo; duzej zawartosci wil¬ goci (para „in statu nascendi"). W równym stopniu wazne jest takze wzajemne oddzialywanie tej czesci pro- 5 cesu z bezposrednio po niej nastepujaca sucha obróbka cieplna w przegrzanej parze wodnej, poniewaz stanowi ono istotna .czesc dzialania sieciujacego.Dzieki sposobowi wedlug wynalazku uzyskuje sie kombinacje szczególnie duzych katów zagniecenia mo- 10 krego z bardzo duzymi katami zagniecenia suchego a zatem jedna z czesci sposobu decyduje o wielkosci ka¬ tów zagniecenia mokrego zas druga o wielkosci katów zagniecenia suchego.Nagrzewanie do wyzszych temperatur (150—200°C), 15 stosowanych przy suchej obróbce cieplnej, w sposobie wedlug wynalazku odbywa sie z intensywnoscia wyra¬ zajaca sie wspólczynnikiem pochlaniania ciepla powyzej 50 kcal/m2 »°C.h i charakterystyka zdazajaca silnie asymptotycznie do temperatury wlasciwej dla suchej ob- 20 róbki cieplnej. Do nagrzewania moga przy tym sluzyc ogrzewane powierzchnie cylindryczne, albo moze byc stosowane ogrzewanie konwekcyjne z silnie zwiekszona predkoscia przeplywu osrodka czynnego na powierzch¬ niach obrabianego materialu wlókienniczego, lub ogrze- 25 wanie konwekcyjne przeplywowe na bebnach ssacych.W szczególnie korzystnej postaci realizacji sposobu wedlug wynalazku, w przypadku uszlachetniania mate¬ rialów z mieszanek wlókien celulozowych i wlókien syn¬ tetycznych, przez dobranie odpowiednio wyzszych tem- 30 peratur obróbki, w zakresie 180—200°C, laczy sie su¬ cha obróbke cieplna z utrwalaniem wlókien syntetycz¬ nych. W takim przypadku korzystnym jest konczenie procesu cieplnej obróbki utrwalania wlókien przez szyb¬ kie ochlodzenie, zwlaszcza do temperatury ponizej 50°C. 35 Material wlókienniczy w postaci wstegi tkaniny, dziani¬ ny lub wlókniny moze byc utrzymywany w stanie na¬ prezonym podczas czesci procesu obróbki lub podczas calego jego przebiegu.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku 40 charakteryzuje sie tym, ze ma komore robocza utworzo¬ na we wnetrzu wspólnej izolowanej obudowy z wyod¬ rebnionymi strefami do obróbki parowej i suszenia, do nagrzewania i do suchej obróbki cieplnej, przy czym w strefie obróbki stanowiacej kombinacje obróbki paro- 45 wej i obróbki przez suszenie oraz w strefie nagrzewania sa umieszczone srodki do intensywnego przenoszenia ciepla i do szybkiego nagrzewania, o wydajnosci ciepl¬ nej powyzej 50 kcal/m2 •''C.h i o charakterystyce nagrze¬ wania zdazajacej silnie asymptotycznie do koncowej 50 wartosci temperatury, takie jak cylindry ogrzewajace, dmuchawy przetlaczajace z dyszami nadmuchowymi lub bebny nagrzewajace ssace.W strefie suchej obróbki cieplej sa umieszczone srod¬ ki do utrzymywania równomiernej temperatury obrabia- 55 nego materialu wlókienniczego albo okreslonego prze¬ biegu temperatury, którymi sa uklady biegowe dla osrod¬ ka czynnego. W przypadku przyporzadkowania pierw¬ szej czesci nagrzewania do strefy kombinowanej obrób¬ ki parowej i suszenia, a drugiej czesci nagrzewania do 60 strefy suchej obróbki cieplnej, komora robocza ma dwie strefy, przy czym kazda z tych stref ma wlasny uklad ogrzewania w postaci ukladu cylindrów ogrzewajacych, ukladu obiegowego z dyszami nadmuchowymi albo ukladu bebnów ogrzewajaco-ssacych. Do prowadzenia c65 przez komore robocza i do naprezania materialu wló-65439 kienniczego w postaci wstegi tkaniny, dzianiny lub wlókniny stosowany jest uklad naprezaczy.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania .przedstawionym na rysunku, na któ¬ rym fig. 1 przedstawia konstrukcje urzadzenia do stoso¬ wania sposobu wedlug wynalazku, zas fig. 2 przedsta¬ wia schematycznie odmiane urzadzenia z fig. 1 z pro¬ wadzeniem materialu wlókienniczego w naprezaczach.Podstawowym elementem urzadzenia przedstawionego na fig. 1 jest izolowana obudowa 10 z róznymi strefa¬ mi obróbki, a mianowicie strefa nagrzewania 34 do na¬ grzewania kondensacyjnego strefa suszenia przez odpa¬ rowanie 30 i strefa suchej obróbki cieplnej 31. Urzadze¬ nie posiada obieg srodka czynnego do nagrzewania i przetrzymywania, jak równiez obieg srodka czynnego do obróbki suchej. W obu obiegach znajduja sie dmucha¬ wy 29, które doprowadzaja srodek czynny do wstegi materialu przez uklady dysz 24. Na wejsciu i na wyj¬ sciu izolowanej obudowy znajduja sie sluzy 15 polaczo¬ ne z wyciagiem 35, co przede wszystkim pozwala unik¬ nac przedostawania sie powietrza do obudowy, jak rów¬ niez wydostawania sie srodka czynnego na zewnatrz.Stosujac sposób wedlug wynalazku doprowadza sie pasmo materialu 18, np. z bebna 27, do napawarki im¬ pregnacyjnej 22, lalbo przez specjalne rusztowanie roz¬ przestrzeniajace (w przypadku ciezkich materialów), albo w prostszych przypadkach przez rozszerzacz. Impregno¬ wane pasmo doprowadza sie nastepnie przez suszarke wstepna 17 do walca wahadlowego 28 w celu regulacji naprezenia. Przez sluze 15 polaczona z wyciagiem 35 pasmo materialu 18 wprowadza sie do obudowy 10, w której najpierw poddaje sie w znany sposób nagrzewa¬ niu kondensacyjnemu do temperatury 100°C w strefie nagrzewania 34, a nastepnie pasmo materialu przemie¬ szcza sie do istrefy suszenia przez odparowanie 30, w której poddaje sie dzialaniu przegrzanej pary pod nor¬ malnym cisnieniem. Para jest dostarczana do tasmy przez dmuchawy 29 za posrednictwem ukladu dysz 24.W.tej strefie prowadzi sie obróbke cieplna przy inten¬ sywnym wydzielaniu sie pary wodnej z materialu, przy scislym zachowaniu stalej temperatury materialu, rów¬ nej 100°C Wystepuje tu zatem szczególny rodzaj susze¬ nia przez odparowanie, odmienny od normalnego susze¬ nia goracym powietrzem.W nastepnej kolejnej strefie, mianowicie w strefie su¬ chej obróbki cieplnej 31, srodkiem czynnym jest rów¬ niez zasadniczo przegrzana para wodna o normalnym cisnieniu. W tej strefie nastepuje nagrzewanie powolnie schnacego pasma materialu do temperatury wlasciwej dla obróbki koncowej, ustalonej droga wyboru pomie¬ dzy 140 i 170°C i wreszcie obróbka przez wydluzone przetrzymywanie tasmy w tej temperaturze. Po zakon¬ czeniu obróbki pasmo materialu 18 opuszcza obudowe 10 przez sluze 15 i zostaje nastepnie doprowadzona do strefy studzenia 19. Po opuszczeniu tej strefy pasmo materialu nawija sie na beben 27 za posrednictwem na- wijarki 32, wzglednie zlozona w faldy przez podajnik 33.W celu dostosowania sie do zmian procesu technolo¬ gicznego celowym jest wykonanie dmuchaw 29 z regu¬ lowana w kilku stopniach predkoscia obrotowa; jak równiez zastosowanie oddzielnych regulacji srodka grzej¬ nego.Odmiana urzadzenia przedstawiona na fig. 2 jest szczególnie korzystna do obróbki uszlachetniajacej dzianin i ciezkich tkanin, a zwlaszcza ciezkich tkanin mieszankowych. Komora robocza utworzona w izolowa¬ nej obudowie 10 zawiera strefe suszenia 11, strefe na¬ grzewania 12, strefe nagrzewania promiennikowego 16, strefe przebywania 13 i strefe utrwalania wlókien 14. 5 Przy wejsciu do komory znajduje sie sluza 15 polaczo¬ na z, nieuwidocznionym na rysunku, urzadzeniem wy¬ ciagowym. Promiennikowa suszarka wstepna 17 w prze¬ dluzonym .polu wlotowym przed obudowa 10 jest stoso¬ wana do impregnacji tkanin itp. bardzo wrazliwych na 10 migracje.Pasmo materialu wlókienniczego 18 po wyjsciu z na¬ pawarki impregnacyjnej 22 jest prowadzone przez srod¬ ki naprezajace 23 i trzymane naprezaczem 21 zaopa¬ trzonym w czlony igielkowe, o drobnym podziale dla 15 ruchu pietrowego i o mniejszej srednicy walców zwrot¬ nych 25, wraz z którymi przechodzi przez komore ro¬ bocza. Po wyjsciu z obudowy 10 pasmo materialu 18 prowadzone jest przez strefe studzenia 19 do srodka do ciecia 20. 20 W celu utrzymywania stalosci temperatury wzglednie dokonywania korekcji temperatury stosuje sie w strefie przetrzymywania 13 uklady dysz 24 polaczone z odpo¬ wiednimi srodkami przetlaczajacymi osrodek czynny.Przyklad I. Pasmo materialu wlókienniczego) z 25 cietego wlókna wiskozowego jest impregnowane na Jia- pawarce impregnacyjnej wodnym roztworem zawieraja¬ cym 100 g/l podstawionego mocznika propylenu (roztwór 50%-owy), 30 100 g/l karbaminian alkoksy alkilowy, 30 g/l wodnej dyspersji tworzywa sztucznego na ba¬ zie poliakrylanu, 30 g/l wodnej dyspersji tworzywa sztucznego na ba¬ zie polietylenu, 35 50 g/l chlorku magnezowego krystaL, z okolo 65%-owym efektem odciagania. Bezposrednio potem wstega materialu jest osuszana w parze wodnej o temperaturze 130°C do 10% wilgotnosci resztkowej. W koncu nastepuje jeszcze trwajaca 2—3 minuty obróbka 40 kondensacyjna w mieszaninie pary i powietrza zawiera¬ jacej okolo 90% objetosci pary, przy temperaturze 160°C.Przyklad II. Tkanina bawelniana jest impregno¬ wana, jak w przykladzie 1, wodnym roztworem zawie- 45 rajacym 150 g/l podstawionego mocznika propylenu (roztwór 50%-owy), 30 g/l wodnej dyspersji tworzywa sztucznego na ba¬ zie poliakrylanu, 50 25 g/l wodnej dyspersji tworzywa sztucznego na ba¬ zie polietylenu, 15 g/l pochodnej poliamidu, 30 g/l chlorku magnezowego krystal.Nastepnie suszy sie do 6% wilgotnosci resztkowej w 55 czystej parze wodnej o temperaturze 130°C i o normal¬ nym cisnieniu. Obróbke kondensacyjna prowadzi sie w czystej parze wodnej o temperaturze 160°C, przez okres okolo 2—3 minuty. 60 PL