TWI461584B - 處理纖維物質之裝置及方法 - Google Patents

Description

處理纖維物質之裝置及方法

此有效的發明係涉及一處理纖維物質之裝置及其與處理液體一起傳輸時之方法。

分別在纖維的生產期間及後續加工時，它們時常以流體物質處理。這些物質通常是液體，蒸汽或氣體，它們需要洗滌、漂白、染色、浸漬、運用添加劑以及為了中間處理需要，添加劑例如增柔處理、塗料或表面加工，中間處理例如烘乾、乾燥或浸濕。

纖維是特別關於纖維素(Cellulose)或是合成聚合物(synthetischen Polymeren)為基礎的人造纖維，纖維素例如黏液纖維(Viskose-)、纖維素氨基甲酸脂纖維(Cellulosecarbamat-)或萊塞爾纖維(Lyocellfasern)，合成聚合物例如聚酯(Polyestern)、聚烯烴(Polyolefinen)、醯胺(Aramiden)、聚醯胺(Polyimiden)，氟聚合物(Fluorpolymeren)以及其他等。這些纖維習慣上以規定的個別纖維長度裁切。另外，處理天然纖維也是可行的，例如棉花、非編織而成的紡織品、亞麻和其他動、植物為來源的纖維。

符合本發明，這些纖維會大量的同時被連續處理。方法是普遍的，藉此個別絲狀纖維大量從紡絲嘴被擠壓並且進一步裁切成棉狀纖維，該個別絲狀纖維為所謂的纖維纜 繩(Faserkabel)。此棉狀纖維膨脹成不織布，可比較的不織布在處理天然纖維過程中被形成，該天然纖維例如非編織而成的紡織品或棉花。其即可以符合本發明的裝置和方法處理。

已知的纖維處理方法例子如下：纖維纜繩(Faserkabel)被裁切成希望的長度，纖維膨脹成不織布並放在過濾網帶(Siebband)上。洗滌不織布的概述在格茨(Götze)所著於1967年出版的「遵循黏液纖維方法的人造纖維(Chemiefasern)」，第881-884頁。同質的非編織而成的紡織品是在逆流原理下以處理流體自上面被滴濕、噴灑或潑灑。透過非編織而成的紡織品的固定重量，處理流體滲透過它並且從而掏洗該非編織而成的紡織品。其中，擴散過程在非編織而成的紡織品中發生，該擴散過程介於全部的垂直流動染液以及在纖維中替代被固定的染液之間。被洗滌的非編織而成的紡織品濕度能用線對皮輥(Walzenpaare)中斷，其在末端或也在洗滌範疇之間，為了獲取更好的掏洗結果(Auswaschergebnis)，不織布和洗滌液(Waschflüssigkeit)大多在逆流中逆行。此方法之範例有在WO 00/18991，AT 413286 B提及，並且也在AT 413285 B中被提及。

原則上相似的方法也適用於不織布的浸漬處理。其中，同質的不織布以浸漬溶液滴濕、噴灑或潑灑，並隨即在希望的含水程度上擠壓。這樣的流程也可在好幾個次序中進行。例如乳化液或懸浮液可以在纖維浸漬上應用。以此 為範例是所謂的柔化，其中在纖維應用增柔處理。增柔處理是添加劑，該添加劑尤其被用於為了賦與纖維更好的後續處理品質。例如該添加劑可改良絲狀物末端，絲線圈性質及其觸感，降低絲狀物損耗以及賦予防止靜電性。該增柔處理通常是以乳化液或懸浮液形式存在。

為了加熱或吸取同質的不織布，可從上側及下側分別用蒸汽噴灑或順沿被蒸汽加熱的對流波束崁板傳動。

在上述的方法中不好的是不織布的處理流體係透過萬有引力而廣泛地波動。這些相對緩慢地產生結果，以致延長處理時間，因而一大型設備是有必要的。

因此由不織布加速處理流體流動的嘗試是不可或缺的。例如所謂有效的過濾網帶壓濾器(Siebbandfilterpressen)。其中，不織布在過濾網帶(Siebband)上被運輸，以處理流體自上方噴灑不織布。在過濾網帶(Siebband)之下方設置吸入腔(Saugkammer)，其沿洗滌範疇路線與過濾網帶(Siebband)一起移動，並穿越非編織而成的紡織品且透過過濾網帶(Siebband)吸取液體。按非編織而成之紡織品的吸取性能和結構從而吸取液體及空氣，藉此降低吸取速度。此外，在吸取系統的真空功率中，當處理流體流動的驅動力透過不織布時其作用的壓力差會被限制。因此以該裝置通過氣體或蒸汽的處理是不可能的。為了從過濾網帶(Siebband)提起吸力腔，能利用停留時間及設備長度，在過濾網帶(Siebband)旁邊安置吸力腔，負壓先形成並且在洗滌範疇的末端必須先降低負壓。

自WO 03/004750已知一方法，其中，在轉臺式壓輥凝縮纖維物質並且處理流體後，隨即在擴張區域藉纖維物質的持續擴大被吸取進去時，先在壓縮區域自運到的纖維物質中擠壓出含其中的液體。藉此方法高機械壓力必須利用經由壓輥達到非編織而成的紡織品的凝縮，此外其有一缺點為快速吸取處理流體依賴自非編織而成之紡織品的吸取作用，特別是自非編織而成的紡織品的膨脹速度。更進一步的缺點是在處理流體方面，僅相當地少量可以被吸入。在WO 03/004750也有敘述到，為了漂洗源自於先前處理階段而通過的處理流體，就續的處理流體可在壓縮區域的末端被擠壓入已凝縮的不織布。在此論述中由於已凝縮的濃厚纖維物質，可能再混合進入先前的擠壓過程並且在壓輥的密封下產生窒礙，該具體實施例看起來更不好。因此在該WO 03/004750中對於應用氣體狀或蒸汽狀的處理流體的方法係不適當的。

為了提高品質及生產能力並且盡可能地節省化學製劑，相較於目前已知發展中之科技的進步水準，此現有發明的目的在於提出一裝置及方法以供應用，該裝置及方法的使用能夠更快速並更同質地處理液體與纖維物質。因此例如在一現有的纖維處理設備的物質結構變化下，生產能力可以明顯地增加或在一新的纖維處理設備的結構下與設備相比，可符合目前已知發展中之科技的進步水準，和更小 的投資和較少場地是必需的。

這項目的的達成辦法是以處理流體處理纖維物質(1)的裝置，其包括分配設備(2)以及纖維運輸設備(4)，該分配設備為了處理流體至少連帶一個壓力腔(3)，而該纖維運輸設備為了纖維物質可滲透處理流體，其中，為了纖維物質，基本上所有壓力腔的整體寬度即為纖維運輸設備的寬度。

根據此有效發明的敘述，「纖維物質」和「不織布」的概念被等同運用。而纖維在其中是雜亂無序的。

優先地制定至少一個壓力腔對纖維物質敞露。此有效的發明目的為制定一個壓力腔對纖維物質敞露，因為壓力腔的單板裏面對於纖維物質沒有障壁。為了防止在處理時太敞開導致纖維物質侵入壓力腔，在一可能的具體實施例中壓力腔在它的單板裏面具有一粗網眼的護欄。粗網眼的護欄之替代也可以使用有大孔的多孔板或是類似有滲透性的隔板。重要的是在其選擇下能因此沒有大水力抵抗處理流體。因為處理流體的壓力通常係防止滲透，所以此類的護欄通常是不必要的。

特別是纖維運輸設備在商業纖維生產設備中，以及藉此處理數米寬的纖維物質，長度通常大約在1米至4.6米之間。因而分配設備在纖維運輸方向大約是1米長。為了在此類應用程式的壓力腔中實現整個工作室容積快速的裝 填並且處理流體的均勻分配通過該分配設備的整個面積，可推薦的是，壓力腔劃分為數個較小的壓力腔並且每個都配給個別的處理流體入口。也可以確定的是，纖維物質隨處都可均勻地被處理。適當的分配系統則為熟悉此技藝者所熟知的。

在壓力腔中已形成的開口(5)上側能通過一個簡單主要的中心進行處理流體輸入。另一個裝置在輸入開口係優先合適的，利用該裝置流體可以在壓力腔之內被分佈，所以流體以更快的速度流入壓力腔以達成快速的裝填。此類設備例如可以是擋板。環狀的或其他分配系統係為同樣如此可能的。其能防止流體以更快的速度觸碰不織布並改變其結構，例如在上面產生孔洞。

需要的工作室尺寸和內徑高度取決於產品的類型及非編織而成的紡織品的同質性。不同質的非編織而成的紡織品需要較小的單獨工作室面積。濕剛性的非編織而成的紡織品會更高度膨脹，所以需要較大的工作室高度。一方面壓力腔應快速地被填裝，所以不必有大容量。另一方面工作室不必很平坦，而是讓它經由纖維物質膨脹完全地填裝。壓力腔的內徑高度對於纖維素纖維大約在1至5公分是最適當的。因而單獨壓力腔面積的總和可能介於100至40.000平方公分之間。

分配設備透過不織布的處理流體產生氣缸壓力(Flächendruck)。在一般的處理方式中處理流體的正壓在壓力腔內的總和通常介在0.2至1巴(bar)之間，該一般 的處理方式像是以水化液體洗滌或浸漬。當以過熱蒸汽處理非編織而成的紡織品上面產生蒸汽壓力，該過熱蒸汽處理例如蒸處或蒸汽加熱。它合乎介於非編織而成的紡織品拮抗作用、蒸汽壓力緊密度及已供應的蒸汽數量之間的平衡。因而例如符合本發明的實驗壓力腔將以15巴(bar)的蒸汽供應。其中蒸氣於每平方公尺介於62至1250公斤之間被擠壓。其中在非編織而成的紡織品上面量測出最高溫131℃。此合乎1.7巴(bar)的正壓。處理流體透過形成的壓力梯度在非編織而成的紡織品高度上面壓入及穿透非編織而成的紡織品。其中它最初涉及填塞非編織而成的紡織品孔洞，分別在降壓方面透過處理媒介擠壓，洗滌及蒸處纖維物質。透過非編織而成的紡織品的高度膨脹處理流體的入口對所有纖維是出人意料的輕鬆高度。其出人意料的指出，處理纖物的液體數量是可能更大的，且因而極度加速洗滌程序，浸漬程序以及給濕程序。在目前發展中之科技的進步水準與其相比，常見的滴濕方法在嚐試中可能毫無疑問地取得三至四倍處理纖物的液體數量。更稠密的非編織而成的紡織品漿紗也是可能的，現有設備的生產量也顯著提昇。透過處理流體非編織而成的紡織品快速完成變換，要求的平衡在化工及物理程序中更快速地實現，因此生產速度只分別受限於純淨的反應時間及擴散時間。在處理範疇的停留時間在通常情況下總計可能大約需10至70秒，而且較佳的只需15至40秒。流速(被表示為物質)的量度可以稱為處理纖物液體量度，該流速的量度 屬於非編織而成的紡織品物質用的處理流體。這個處理纖物的液體量度取決於處理流體的壓縮、濃度和非編織而成的紡織品膨脹反應以及其他因素。其中，特別是如果處理流體是液體，流速可以容易地達成，它們合乎40梭口及更多非編織而成的紡織品物質，而40及更多的處理纖物的液體量度也一樣。甚至藉處理流體的適當壓縮，處理纖物的液體量度超過100也是可以想像的。

符合本發明之設備及方法都確實地依據應用程式，特別是如果處理流體是氣體或蒸汽，且非常少量處理纖物的液體也適合。為了達到希望作用，透過處理僅流體在纖維物質的同質快速分配，在這些情況下處理纖物的液體僅少於2.0，特別是少於1.0的往往是必要。

同樣地處理流體的分配均勻度介於非編織而成的紡織品的上、中和底層之間明顯地改善。

一符合本發明的優先具體實施例的裝置包括：分配設備與纖維物質之運動方向是平行的，且該分配設備與纖維物質之運動方向可垂直移動的(圖1)。因而分配設備在當前纖維運輸設備上可以適合在一特定場地(步驟(A))，並且與纖維物質在被定義的時間被傳導(步驟(B)到(C))。在這時間進行以處理流體處理纖維物質，其中處理流體從進料管被傳導入分配設備。通常處理流體可在壓力下被傳導入分配設備。分配設備隨即在一個同樣特定場地被纖維運輸設備隔開(步驟(D))並且在間隙中持續自纖維物質被傳導回到投入的地方。其中，分配設備 必須這樣運作：只在開始的循環中處理不織布的面積，分配設備在面積的正後方，在先前的循環中處理它。

分配設備也可以這樣被制定，致使其具有壓力腔幾個單位，並讓這些單位可以彼此獨立地被移動。這些單位可以並排著形成，致使每個單位可以與壓力腔處理不織布的條狀組織。而在旁邊形成的單位正被升起時，在不織布上的一個單位可以一起被移動。其次這樣大多數單位特別是可想像的，如果處理不織布是很廣泛的，會使單獨的單位變很大並且很重，如此相較於幾個更小的單位將具有機械缺點。

因為處理流體應特別在壓力下透過纖維物質傳導，一個符合本發明優先具體實施例的設備這樣制定，致使壓力腔可以很接近被推進到纖維運輸設備，使壓力腔的側壁觸及纖維物質。然而符合本發明，企圖不透過分配設備的接地使纖維物質被一起高度擠壓，例如藉由壓輥(Presswalze)發生。纖維物質透過這樣一起高度密實的擠壓，以致處理流體不能更充分通暢及快速地流過纖維物質，其中分別處理時間有些延遲且處理產量變差例如淘洗。

然而必須推估，在處理時確定的纖維以確定的流體膨脹並且無論如何因而在分配設備壓制反壓力。當用水處理聚酯纖維時不織布的明顯膨脹將不被觀察到，例如，在以與含水媒介處理纖維素纖維(cellulosischen Fasern)時產生這樣高度膨脹，纖維素纖維例如黏液纖維(Viskose)或萊塞爾纖維(Lyocell)。例如在分配設備的機械引導解 釋時必須考慮這點。

壓力腔的側壁應該優先地制定，使其藉由與纖維物質接觸密封壓力腔隔絕大氣。因此形成其關於大氣密封與聯絡的壓力腔與纖維物質。在此一般符合，這些側壁分別具有封閉連續性環繞更低平面面積及緣邊(6)。例如被投入纖維物質的這些密封面及密封邊能分別額外被形成。附加的有彈性填充材料通常不是必要的，甚至是纖維物質，該填充材料大多膨脹並組成有彈性的類似物。防止所有處理流體洩流是不必要的。透過壓力腔的高度擠壓在纖維物質上僅是可能的，卻是不可取的。少量間接流出的處理流體毫無疑問地可以透過先前必要的接受器系統被收集。

儘管處理流體的相對少量壓力的過濾網帶(Siebband)能夠容易地計算出好幾噸，它必須從下側協助才能夠抵擋。因此纖維物質在過濾網帶(Siebband)，上被運輸，且也施壓於它。在此最好適合的是底板(7)，過濾網帶(Siebband)沿著它滑動。此底板是特別連續以及在被選定的場地有提供排水孔(8)，它們提供處理流體排出。在沒有排水孔的鏈段中處理流體不能流動，因此在那裡花費更久的處理時間。介於更短的底板之間的開敞空間也能代替孔洞在一個長的底板自纖維物質排出處理流體並提供給過濾網帶(Siebband)。

一進一步優先具體實施例符合本發明的裝置(圖2)指出一固定式壓力腔以及額外上部過濾網帶(Siebband)(9)，藉此纖維物質可以被覆蓋，並且其基本上如同纖 維物質以相同速度移動，其中，壓力腔的單板裏面直接地接觸上部過濾網帶(Siebband)的單板裏面。介於壓力腔和上部過濾網帶(Siebband)之間的填充物從而根據原則上已知的原則執行。原則可例如是一滑動的密封面，其特別被摩擦消耗的及耐磨損的應用。在邊界面積過濾網帶(Siebband)能作為密集傳送帶完成最佳化密封面，亦即不用排水孔。膨脹非編織而成的紡織品必須考慮藉由填充物。那麼例如填充物可以柔軟地存放，在處理期間，其中被處理的非編織而成的紡織品可能膨脹。以這種具體實施例一連串多倍的處理環套可能是特別簡單並節省空間。

並且此較佳具體實施例點具有上面敘述的底板(7)。

當纖維運輸設備及過濾網帶(Siebband)分別為了兩個具體實施例全部取得實驗證明適合形成的裝置，特別是傳送帶，鏈帶，活節鏈條(“坦克履帶”)，非編織而成的紡織品絲線、針織坯布絲線(Gestrickbänder)或者帆布絲線(Gewebebänder)，從金屬，塑膠、塑膠塗膠的金屬或相似的問題。並且例如附有適當的穿孔的連續皮帶輸送機容量依照應用程式都可以是適當的，例如加強織品的生橡膠絲線(Kautschukbänder)。

發明意圖也是以處理流體處理纖維物質的方法(1)在纖維運輸設備上(4)，藉它處理流體以正壓被擠壓入纖維物質。處理流體較佳的是液體、乳化液、懸浮液或者蒸汽。處理流體較佳的在壓力腔(3)被擠壓入纖維物 質。

一較佳的具體實施例符合本發明的方法是對纖維物質敞露的壓力腔，在處理時間開始時，吸入纖維物質(A)，當處理時間在纖維運輸方向上基本上如同纖維物質以相同速度移動(B)-(C)，在處理時間結束時從纖維物質中脫去(D)，並且重新投入還沒被處理之纖維物質部分。

再進一步較佳的一具體實施例符合本發明的方法是纖維物質自上部過濾網帶(Siebband)(9)被覆蓋，且在固定式壓力腔(3)之中順勢被運輸，同時壓力腔之單板裏面直接地接觸上部過濾網帶(Siebband)。

為了符合本發明的裝置纖維運輸設備及過濾網帶(Siebband)分別都合乎兩個具體實施例所述。纖維物質是一棉狀纖維不織布(Stapelfaservlies)。

範例

本發明依據下列範例說明。然而本發明不限於該範例範圍。在範例中依據發明的方法總是和依據發明的裝置一起實行。

範例1(比較)：

纖維處理設備自上方以滴濕方法符合發展中之科技的目前進步水準，在其中來自萊塞爾纖維-棉狀纖維不織布(Lyocell-Stapelfaservlies)的非編織而成的紡織品與含 水氫氧化鈉溶液(Natronlauge)滴濕。在處理範疇末端的氫氧化鈉溶液濃縮(Natronlaugegehalt)總是透過抽樣及隨即的滴定法在處理纖物的液體和纖維中被確定了，該纖維在非編織而成的紡織品不同塗層中。在表1提出給定值的象差。

範例2(發明)：

符合本發明的纖維處理設備具有符合最初敘述的具體實施例的一運載的壓力腔，在其中來自萊塞爾纖維-棉狀纖維不織布(Lyocell-Stapelfaservlies)的非編織而成的紡織品與含水氫氧化鈉溶液(Natronlauge)碰觸。且在處理範疇末端的氫氧化鈉溶液濃縮(Natronlaugegehalt)總是透過抽樣及隨即的滴定法在處理纖物的液體和纖維中被確定了，該纖維在非編織而成的紡織品不同塗層中。在表1提出平均值的象差。

範例3(比較)和範例4至6(發明)：

纖維處理設備分別根據類似範例1的發展中之科技的目前進步水準及類似範例2的符合有效的發明，在其中萊塞爾纖維-棉狀纖維不織布(Lyocell-Stapelfaservlies) 總是首先與6公斤/平方公尺的物質以壓輥(Presswalze)擠壓，並且隨即以淡水處理。表2指出，儘管部分更多的基本洗滌液推送量在符合本發明的設備的範例4至6比起符合根據目前發展中之科技的進步水準的範例3總是需要更短的基本處理的時間。

範例7(比較)：

纖維處理設備在非編織而成的紡織品上側及下側以噴灑處理根據發展中之科技的目前進步水準，藉此它與飽和蒸汽潑灑，萊塞爾纖維-棉狀纖維不織布(Lyocell-Stapelfaservlies)首先與6公斤/平方公尺的物質以壓輥(Presswalze)擠壓，並且隨即以飽和蒸氣處理。

範例8(發明)：

纖維處理設備根據類似於範例1的目前發展中之科技的進步水準，在其中萊塞爾纖維-棉狀纖維不織布(Lyocell-Stapelfaservlies)首先與6公斤/平方公尺的物質以壓輥(Presswalze)擠壓，並且隨即以飽和蒸氣處理。

不織布根據壓輥(Presswalze)在兩個範例中具有相 同溫度和相同含水率。表3指出，以85℃四方均勻地加熱非編織而成的紡織品總是需要的處理時間。以符合本發明的設備的範例8比起在根據目前發展中之科技的進步水準的範例7中其在更短的基本時間完成。儘管在符合本發明的裝置比在符合目前發展中之科技的進步水準的裝置在纖維數量上需要涉及更少顯著的蒸氣。

1‧‧‧纖維物質

2‧‧‧分配設備

3‧‧‧壓力腔

4‧‧‧纖維運輸設備

5‧‧‧開口

6‧‧‧緣邊

7‧‧‧底板

8‧‧‧排水孔

9‧‧‧過濾網帶

圖1為依據本發明的一實施例的設備及方法的示意圖。

圖2為依據本發明的另一實施例的設備及方法的示意圖。

1‧‧‧纖維物質

2‧‧‧分配設備

3‧‧‧壓力腔

4‧‧‧纖維運輸設備

5‧‧‧開口

6‧‧‧緣邊

7‧‧‧底板

8‧‧‧排水孔

Claims (13)

1. 一種處理流體處理纖維物質(1)的裝置，其包含：‧分配設備(2)，其為了處理流體包含至少一個壓力腔(3)及‧纖維運輸設備(4)，其為了纖維物質可滲透處理流體，其特徵為：為了纖維物質，基本上所有壓力腔的整體寬度符合纖維運輸設備的寬度，其中該至少一個壓力腔被界定為對纖維物質敞露。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該分配設備與纖維物質之運動方向是平行的，且該分配設備與纖維物質之運動方向是可垂直移動的。
3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該壓力腔可以很接近地被推進到纖維運輸設備，使該壓力腔的側壁觸及纖維物質。
4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中，該側壁被界定為使其藉由與纖維物質接觸來密封該壓力腔以隔絕大氣。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該壓力腔是固定式，並且額外具有上部過濾網帶(Siebband)(9)，藉此纖維物質可以被覆蓋，並且其基本上如同纖維物質以相同速度移動，其中，壓力腔的單板裏面直接地接觸上部過濾網帶(Siebband)。
6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該纖維運輸設備是一傳送帶、一過濾網帶(Siebband)、一鏈帶、一活節鏈條、一非編織而成的紡織品、一針織坯布、一織品或一連續鏈動的皮帶輸送機。
7. 一種在纖維運輸設備上以處理流體處理纖維物質之方法，其特徵為：處理流體係以超壓被擠壓至纖維物質中，及該處理流體可從纖維物質(1)流出，其中有至少一對纖維物質敞露的壓力腔被界定。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，處理流體經由壓力腔在纖維物質中被擠壓。
9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，處理流體是一液體、一乳化液、一懸浮液、一氣體或一蒸汽。
10. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，在處理時間開始時，壓力腔擠壓纖維物質，當處理時間在纖維運輸方向上基本上如同纖維物質以相同速度移動，在處理時間結束時從纖維物質中脫去，並且重新投入還沒被處理之纖維物質部分。
11. 如申請專利範圍第7項所述之方法，據此，纖維物質自上部過濾網帶(Siebband)被覆蓋且在固定式壓力腔之中順勢被運輸，同時壓力腔之單板裏面直接地接觸上部過濾網帶(Siebband)。
12. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，纖維運輸設備是一過濾網帶(Siebband)。
13. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，纖維 物質是一棉狀纖維不織布(Stapelfaservlies)。