DE3007140C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Imprägnieren einer zunächst luftgefüllten textilen Faserbahn, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 8.

Nicht-gewebte Lagen oder Bahnen, insbesondere nicht- gewebte Lagen aus ungebeuchter Stuhlbaumwolle, werden üblicherweise in einem Verfahren behandelt, das ein flüssige Imprägnierung und/oder das Waschen der nicht- gewebten Lagen einschließt. Derartige Verfahren beginnen üblicherweise mit einer Naß-Trocken-Flüssigapplikationsstufe, in der die nicht-gewebten Faserbahnen in einen Behälter mit einer ersten Flotte eingeführt werden. Die nasse Lage wird dann üblicherweise durch den Walzenspalt von Hochdruck-Quetschwalzen geführt, um die Flüssigkeitsmenge zu verringern oder die Behandlungsflotte bis zu einer vorgegebenen Menge abzuziehen.

Die Naß-Trocken-Imprägnierung ist mit gewissen Schwierigkeiten verbunden, da die nicht-gewebte Faserlage die Flotte nicht vollständig während der ersten Imprägnierungsstufe absorbiert. Durch die nicht vollständige Absorption der Flotte während der ersten Imprägnierungsstufe ergeben sich schwerwiegende Verformungen und Beschädigungen der Faserlage, insbesondere wenn die Lage durch den Walzenspalt von Hochdruck-Quetschwalzen geführt wird. Quetschwalzen sind üblicherweise zwischen der ersten Imprägnierungsstufe und der nachfolgenden Naßbehandlungsstufe des kontinuierlich arbeitenden Behandlungssystems für das texile Faser­ material angeordnet.

So wird z. B. die Lage aus ungebeuchter Stuhlbaumwolle in eine wäßrige Natriumhydroxidlösung eingeführt. Das Eintauchen der Baumwollfaserlage in die Natriumhydroxid­ lösung stellt die erste Imprägnierungsstufe der vorerst trockenen Faserlage dar. Bei dem Eintauchen kommt es oft vor, daß eine mittlere Schicht der Faserlage Luft einschließt, auch dann, wenn die Lage in die wäßrige Lösung eingetaucht worden ist. Die Natriumhydroxidlösung muß eine relativ große Luftmenge während der anfänglichen Benetzung der Fasern ersetzen, damit alle Hohlräume in den Fasern und zwischen den benachbarten Fasern vollständig mit der Natriumhydroxidlösung ausgefüllt werden. Das Problem, daß Luft in der Faserlager eingeschlossen ist, ergibt sich inbesondere während der ersten Imprägnierung der zunächst trockenen Textilfaserlage und weniger während der Naß- Naß-Imprägnierung. Bei der Naß-Naß-Imprägnierung wird die erste Flotte durch eine zweite Flotte ersetzt. Die Wahrscheinlichkeit, daß die erste Flotte eher durch Luft als durch die zweite Flotte ersetzt wird, ist relativ gering.

Die Schwierigkeit des Benetzens der zunächst trockenen Baumwollage ist insbesondere bei ungebeuchter Baumwolle gegeben, die noch in ihrem natürlichen Zustand vorliegt. Derartige Baumwolle enthält eine relativ große Menge an natürlichen Ölen, Fetten und Wachsen auf der Oberfläche der Fasern, die die Fasern sehr wasserabstoßend machen. Diese Fette, Wachse und hydrophoben Öle machen es insbesondere schwierig, eine Stuhlbaumwollage mit einer wäßrigen Lösung zu benetzen. Das Problem der eingeschlossenen Luft ist insbesondere bei nicht-gewebten, bahnartigen Fasermaterialien mit einem relativ hohen Gewicht und einem relativ hohen Bauschigkeitsgrad gegeben und weniger bei dichten zusammengefaßten Fasern, z. B. bei gewebten oder geknüpften Textilien, obwohl dieses Problem auch bei diesen Textilien auftritt, und zwar sowohl bei Geweben aus Naturfasern als auch aus Chemiefasern. Die nicht-gewebten Fasermaterialien enthalten üblicherweise einen hohen Anteil an Luft pro Masseneinheit der Faser und sie sind im allgemeinen sehr viel schwächer hinsichtlich der Zugfestigkeit und der kohäsiven Schichteigenschaften im Vergleich mit den gewebten oder geknüpften Textilien. Die Schwierigkeiten mit der eingeschlossenen Luft sind demnach mehr vorherrschend und mehr störend in nicht-gewebten Lagen der Rohbaumwolle als in den gewebten oder geknüpften Textilien, obwohl das Problem der eingeschlossenen Luftblasen bis zu einem gewissen Ausmaß in all diesen Textilien und Bahnen besteht.

Es ist bekannt, Benetzungsmittel in Behandlungsverfahren von Textilien zu verwenden um ein Gewebe schneller und vollständiger zu benetzen. Die Benetzungsmittel werden in kleinen Mengen in den verschiedenen wäßrigen Schlichte-, Bleich- und Färbeflotten verwendet. Die Verwendung von Benetzungsmitteln erhöht im allgemeinen die Geschwindigkeit, mit der das Textilgut durch die Behandlungsflotte benetzt wird. Durch die Erhöhung der Benetzungsgeschwindigkeit wird im allgemeinen die Luft, die in den Fasern, Garnen oder dem Textilgut eingeschlossen ist, schneller entfernt. Die verwendeten Benetzungsmittel sind übliche oberflächenaktive Mittel, die die Oberflächenspannung der behandelnden Flotte herabsetzen.

Obwohl die Benetzungsmittel, die in den wäßrigen Natriumhydroxidlösungen verwendet werden, die Geschwindigkeit, mit der das Gewebe durch die Lösung benetzt wird, erhöhen, besteht das Problem der Lufteinschlüsse noch immer. Die Lufteinschlüsse werden insbesondere in den zentral gelegenen inneren Faserschichten der Rohbaumwollfaserlagen (insbesondere bei Lagen mit einem Gewicht von etwa 407 g/m²) gebildet und zwar auch dann, wenn Benetzungsmittel verwendet werden. Die unerwünschten Lufteinschlüsse, die in den Rohbaumwollagen gebildet werden, vergrößern sich sogar noch, wenn die Lage entweder durch den Walzenspalt von Niederdruckwalzen bzw. Hochdruckquetschwalzen während des Faserbehandlungsverfahrens gepreßt werden, so daß sich die nachteiligen Wirkungen der eingeschlossenen Lufttaschen entsprechend verstärken.

Die Verwendung einer sich wiederholenden Quetschbehandlung während der ersten Imprägnierung der trockenen Baumwollage hat sich als vorteilhaft hinsichtlich der Eliminierung von Luftblasen und Lufttaschen in der Roh­ baumwollage erwiesen. Es wurde jedoch festgestellt, daß selbst die Kombination der Verwendung von Benetzungsmitteln und der Anwendung einer sich wiederholenden Quetschbehandlung auf die Faserlage im ersten Imprägnierungsbehälter nicht ausreichend ist, um die gesamte oder eine genügende Menge der eingeschlossenen Luft in der nicht-gewebten Rohbaumwollage zu entfernen. Dies trifft insbesondere für relativ feine Baumwollfasergemische mit niedriger Dichte zu, die besonders resistent gegen eine schnelle Benetzung sind. Baumwollagen aus relativ kurzen Fasern und/oder einem gleichmäßigen Anteil Fasern einer geringen Länge besitzen eine niedrige innere Festigkeit und sind daher besonders empfindlich gegenüber den Zerreißeffekten der aufplatzenden Luftblasen, die in den Lagen eingeschlossen sind. Rohbaumwollagen reißen üblicherweise auf, wenn die eingeschlossenen Lufttaschen aus der Lage gewaltsam herausgedrückt werden, z. B. durch ein Walzenpaar einer Hochdruck-Quetschwalzen-Vorrichtung die üblicherweise am Ende des ersten Imprägnierungsbehälters angeordnet ist.

Die Löcher bzw. Verformungen oder Schwachstellen, die üblicherweise durch das Aufbrechen der eingeschlossenen Lufttaschen gebildet werden, vergrößern sich während der Behandlung der Faserlage. Die Löcher bzw. Schwachstellen werden insbesondere dann größer, wenn die Lage von einem Transportband zum Walzenspalt einer Hochdruck-Quetschwalzen-Vorrichtung und dann von einem weiteren Laufband weitertransportiert wird. Die Zahl der Löcher und das Ausmaß der Ungleichmäßigkeit der Dichte der Faserlage insgesamt haben einen direkten Einfluß auf die Gleichmäßigkeit der Imprägnierungsbehandlung und der Spülbehandlung. Darüber hinaus haben diese Faktoren auch einen direkten Einfluß auf die Gleichmäßigkeit der Trocknung der Fasern, wenn die Faserlage z. B. über erwärmte Trockentrommeln oder durch einen Heißlufttrockner geführt wird.

Insbesondere bei Rohbaumwollfasern sind die üblichen Verfahren für die Verringerung der eingeschlossenen Lufttaschen im allgemeinen entweder technisch nicht durchführbar oder nicht wirtschaftlich für die Behandlung von nicht-gewebten Lagen durchführbar. Bei gewebten oder geknüpften Textilien kann die Zeitdauer, in der die gewebten oder geknüpften Textilien sich in der ersten Naß-Trocken-Imprägnierungsflotte befinden, erhöht werden, z. B. durch Verlängerung der Strecke, die das Textilgut in der Flotte durchläuft. Dies kann begleitet sein von der Vergrößerung der Länge und der Zahl der Biegungen des Textilguts in einem üblichen Waschbehälter.

Aus räumlichen Gründen und wirtschaftlichen Überlegungen, die bei der Behandlung von Rohbaumwollfasern zu berücksichtigen sind, kann die Durchlauflänge der Faserlage durch die erste Imprägnierungsflotte nicht so weit ausgedehnt werden, daß die eingeschlossene Luft unter alleiniger Verwendung von Benetzungsmitteln völlig entfernt wird.

Es sind Vorrichtungen zur Beseitigung bzw. Verringerung des Auftretens von Lufteinschlüssen innerhalb des Textilguts in der Naß-Trocken-Imprägnierungsstufe bekannt, bei denen eine Hochvakuumkammer verwendet wird, um so viel Luft wie möglich direkt vor dem Eintauchen des Textilguts in die erste Imprägnierungsflotte zu entfernen. Aber auch diese Vorrichtungen sind nicht vollständig zufriedenstellend, da es schwierig ist, einen ausreichenden Unterdruck zur Verfügung zu stellen, der genügend Luft abzieht, um die Bildung von Lufttaschen zu verhindern. Darüber hinaus macht die Verwendung von Hochvakuumanlagen zur Entfernung von Luft aus trockenen Baumwollagen komplizierte, teure und schwierige Vorrichtungen notwendig, z. B. eine Hochvakuumpumpe, speziell konstruierte Transportbänder oder mit Löchern ausgerüstete Zylinder und Hochdruckdichtungen an den Eintritts- und Austrittsöffnungen für das Textilgut.

Aus der DD 66 611 ist ein Verfahren zum Tränken von Textil- und textilähnlichen Bahnen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird vor dem Eintritt der Textilbahn in die Behandlungsflüssigkeit durch die Textilbahn auf deren gesamter Breite ein Dampfstrom mit einer bestimmten Geschwindigkeit durchgeblasen, wodurch die in der Warenbahn enthaltene Luft herausgedrückt wird, die Warenbahn sich aufheizt und gleichzeitig die Hohlräume mit Dampf gefüllt werden. Dazu wird die Textilbahn in einer Kammer über eine oder mehrere Dampfleiteinrichtungen geführt, wobei der aus den Dampfleiteinrichtungen austretende Dampf die Textilbahn durchströmt. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß zum Austausch der in der Faserbahn eingeschlossenen Luft gegen einen kondensierbaren Dampf ein relativ hoher Strömungsimpulspegel aufrechterhalten werden muß, um einen vollständigen Austausch zu gewährleisten. Dies gilt um so mehr, da die Faserbahn direkt auf den Dampfleiteinrichtungen, zum Beispiel in Form von perforierten Trommeln, aufliegt, wodurch in Abhängigkeit von der Gestalt der Dampfaustrittsöffnungen die Einwirkung des Strömungsimpulses punkt- oder linienförmig erfolgt, wodurch eine erhebliche mechanische Belastung der Faserbahn in diesem Bereich auftritt. Daher ist dieses bekannte Verfahren bei empfindlichen Textilbahnen, insbesondere bei gegen mechanische Belastungen äußerst empfindliche textilen Faserbahnen, nicht anwendbar.

Damit ist keine der oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren geeignet, die Schwierigkeiten zu beseitigen oder ausreichend zu vermindern, die sich durch die in Lagen oder Bahnen aus textilen Fasermaterial, insbesondere in Form von ungewebten Baumwollmatten, eingeschlossene Luft ergeben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Naßimprägnieren eines trockenen textilen Fasermaterials in Form eines insbesondere stetig und kontinuierlich geführten Flächenmaterials zu schaffen, die es ermöglichen, im Flächenmaterial einen vollständigen und homogenen Austausch von Luft durch ein kondensierbares Gas bzw. einen kondensierbaren Dampf bei gleichzeitig schonender Behandlung der textilen Faserbahnen, die mechanisch nicht oder kaum belastbar sind, zu bewirken, wobei gleichzeitig die Vorrichtung und das Verfahren mit großen Wirkungsgrad und wirtschaftlich arbeiten sollen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

Eine Vorrichtung der Erfindung weist also zunächst einen Behälter zur Aufnahme der Flüssigkeit, nämlich der ersten Flüssigkeit, auf, mit der das einlaufende textile Faserband getränkt werden soll. Das aus den textilen Fasern bestehende Flächenmaterial ist auf einer Transporteinrichtung geführt, vorzugsweise auf einem ersten Endlosband, auf der das Flächen­ material ("Faserlage") in den Behälter mit der Behandlungsflüssigkeit hinein und aus diesem wieder heraus geführt wird. Unmittelbar vor dem Behälter mit der Flotte ist eine Austauschkammer, angeordnet, in dem ein kondensierbares Gas oder ein kondensierbarer Dampf vor dem Eintritt der Faserbahn in die Imprägnierungsflotte durch die einlaufende trockene Faserbahn hindurchgedrückt wird. Die Faserbahn wird nach der Beaufschlagung mit dem kondensierbaren Gas aus der Austauschkammer in die Flotte geführt, und zwar bevor praktisch irgendeine Kondensation des kondensierbaren Gases in der Faserbahn eintreten kann.

Die Austauschkammer erzeugt eine Druckdifferenz für das kondensierbare Gas, das durch die Faserbahn streicht. Das kondensierbare Gas ist vorzugsweise Wasserdampf, der unmittelbar nach dem Eintritt der Faserbahn in die relativ kühle Flotte kondensiert. Die Kondensation des Wasserdampfes innerhalb der Faserbahn in der Flotte erzeugt ein ausreichendes Vakuum innerhalb der Faserbahn, um die erste Imprägnierungsflotte in die Faserbahn hineinzusaugen, so daß diese vollständig durch­ tränkt wird.

Die Austauschkammer der Erfindung umfaßt eine Druckkammer, die sich auf der einen Seite der Faserbahn befindet, und eine Absaugkammer, die sich auf der anderen Seite der Faserbahn befindet. Der Dampf wird in die Druckkammer mit einem vorgegebenen Druck eingeleitet, während die Absaugkammer auf einen niedrigeren Druck gehalten wird, um die Entfernung der Luft und von überschüssigem Dampf aus dem Arbeitsbereich zu erleichtern. Der Druck in der Absaugkammer ist vorzugsweise geringer als der Atmosphärendruck. Die Druck- und die Absaugkammer sind abgedichtet, um den Dampfverlust aus der Einblaseinrichtung und den Eintritt von Außenluft in die Austauschkammer zu vermeiden bzw. möglichst gering zu halten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung weisen ein hohes Maß an Flotte-Luft- Austausch Wirksamkeit für die Naß-auf-Trocken-Imprägnierung von textilen Fasermaterialien, insbesondere von schweren nicht-gewebten Faserbahnen, auf, wobei die Faserbahn im wesentlichen nicht angerissen, gezogen oder unterbrochen wird, wobei die Menge der einzu­ setzenden Benetzungsmittel erheblich verringert wird, keine Hochvakuumeinrichtungen benötigt werden und die Zahl der Hochdruckwalzenpaare, Transportbänder, Umwälzpumpen und Rühraggregate geringer ist als bei den Vorrichtungen des Standes der Technik.

Ein "ideales" Naß-Trocken-Imprägnierungsverfahren ist ein Verfahren, bei dem die Luft oder andere Gase, die in der trockenen Faserbahn, die in den Imprägnierungsbehälter eintaucht, enthalten sind, durch die Behandlungsflotte in relativ kurzer Zeit, d. h. in wenigen Sekunden, ersetzt werden und dabei die Fasern in der Faserlage nicht zerrissen, verwirrt, geschwächt, gezogen oder gebrochen werden, wenn die Faserlage durch die Vorrichtung geführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind in etwa ideal zu nennen, da das Benetzungsverfahren damit besonders wirksam und mit sehr einfachen und kostengünstigeren Mitteln durchgeführt wird als dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist.

Das kondensierbare Gas, das in die Druckkammer eingeführt wird, ersetzt die Luft (nicht kondensierbares Gas) in der Faserbahn. Das kondensierbare Gas kondensiert unmittelbar wenn die Faserlage in die relativ kühle Imprägnierflotte eintaucht. Das kondensierbare Gas muß kondensieren, während die Faserbahn in die Imprägnierflotte eingetaucht wird, da bei einer vorzeitigen Kondensierung das sich einstellende Vakuum Luft in die Faserbahn saugen würde. Der Eintritt von Luft in die Faserbahn würde zu der Bildung von Luft­ einschlüssen und der Bildung von unerwünschten Lufttaschen führen, die während der weiteren Verfahrensführung aufplatzen.

Die trockene Faserbahn wird mit dem kondensierbaren Gas behandelt und zwar unmittelbar bevor die Bahn zum ersten Mal in die Flotte eingetaucht wird.

Eine ausreichende Luftgeschwindigkeit von etwa 30 bis 43 m/min kann bei trockenen Rohbaumwollagen mit einem statischen Druckabfall von etwa 12 mbar erreicht wer­ den.

Wenn eine trockene, Luft enthaltende Faserbahn nach der Erfindung mit einem kondensierbaren Gas beaufschlagt wird, ist eine Druckdifferenz von meist nicht einmal 2,5 mbar, gemessen über der Faserlage, erforderlich, um im wesentlichen die gesamte nicht-kondensierbare Luft durch das kondensierbare Gas auszutauschen. Eine ausreichende Druckdifferenz wird zwischen der Oberseite und der Unterseite der Faserbahn aufrechterhalten, so daß der absolute Druck innerhalb der Faserbahn nicht unter den Atmosphärendruck der Umgebung abfällt. Die Absaugkammer dient dazu, die Luft und den überschüssigen Dampf aus der Faserbahn zu entfernen, also die warme, feuchte Gasmischung aus dem Arbeitsbereich abzuziehen.

Der Rahmenteil der Austauschkammer verhindert das Einfließen von Umgebungsluft in die evakuierte Absaugkammer und verhindert außerdem das Entweichen von Dampf in die Umgebungsluft. Um die Austauschkammer weiterhin abzudichten, ist diese Kammer vorzugsweise so angeordnet, daß sie innerhalb des Behälters für die Flotte endet. Außerdem wird die Flotte innerhalb des Behälters auf einem Niveau gehalten, bei dem der Verbindungsschacht zwischen der Austauschkammer und dem Flottenbehälter gerade in die Flüssigkeit oder Flotte eintaucht. Auf diese Weise wird der Rücktausch des kondensierbaren Gases durch ein nicht-kondensierbares Gas auf ein Minimum verringert.

Für den Austausch der nicht-kondensierbaren Luft in einer Faserbahn mit einer Breite von 107 cm werden ungefähr 0,097 bis 0,139 kg Dampfkondensat pro 1 kg trockener Fasern benötigt, wobei eingerechnet ist, daß das Transportband und die Fasern erwärmt werden. Bei der Kondensation fügt das Dampfvolumen, das die Luft in der Faserlage ersetzt, etwa nur 0,00876 kg Kondensat pro 1 kg trockener Fasern hinzu. Das gesamte Dampfkondensat wärmt die Imprägnierungsflotte, z. B. eine alkalische Flotte, während der Durchführung des Verfahrens ebenfalls auf. Das gesamte Dampfkondensat entspricht einem Masseanteil von ca. 10 bis 14 Gew.-% und einer Wärmemenge von ca. 233 bis 326 kJ/kg, jeweils bezogen auf die Masse der trockenen Fasern, die durch die alkalische Imprägnierlösung geführt werden. Je 1 kg trockene Fasern, die durch die Imprägnierlösung hindurchgeführt werden, müssen ca. 1 bis 1,5 kg frische Alkaliflotte in der alkalischen Imprägnierlösung ergänzt werden.

Der Tank mit der Flotte ist so ausgelegt, daß eine entsprechende Wärmeabführung gewährleistet ist, da dem Bad durch die Kondensation ständig Wärme zugeführt wird und der Dampf unmittelbar nach Eintritt der Faserlage in die Flotte kondensiert werden soll.

Die Gesamtmenge des Dampfes, die in die Abdampfleitung eingeleitet wird, variiert rechnerisch von einem Minimalwert von 0 bis zu einem geschätzten Wert von ca. 0,035 kg pro 1 kg der trockenen Faserlage. Der Dampfverlust liegt daher bei einem sehr geringen Wert, nämlich bei nur ca. 0,37 m³/min. Es kann wünschenswert sein, den Dampf innerhalb der Abgasleitung an der gleichen Stelle am unteren Ende der Absaugkammer zu kondensieren.

Beim Eintritt in den Dampf/Luft-Austauscher wird eine Seite der Faserbahn im Dampfzuführraum einer im wesentlichen 100%igen Dampfatmosphäre mit einem Überdruck gegenüber dem Druck der umgebenden Atmosphäre von ca. +2,5 mbar ausgesetzt. Zur gleichen Zeit kann die Unterseite der Faserlage einem Unterdruck von etwa -2,5 mbar in einem Abdampfkanal ausgesetzt werden, um den überschüssigen Dampf abzuziehen. Auf diese Weise wird die gesamte Luft, zumindest jedoch der größte Teil der Luft, aus den Zwischenräumen in den und zwischen den Fasern der trockenen Faserbahn entfernt, während die Faserbahn durch den Dampf/Luft-Austauscher geführt wird.

Der Ausgang für die Faserbahn aus der Dampf/Luft-Austauschkammer oder einer Verlängerung dieses Ausgangs ist so ausgebildet und so dicht in Nachbarschaft zu der Oberfläche der Im­ prägnierflotte angeordnet, daß die Faserbahn, die vollständig von Luft befreit ist, direkt vom Dampf/Luft- Austauscher oder einer geschlossenen Rinne oder einem angeschlossenen Führungsrohr in die Imprägnierflotte hineingeführt wird, und zwar ohne daß dabei die Faserbahn durch Zwischenräume geführt wird, in denen die Fasern der normalen Umgebungsluft ausgesetzt ist. Durch die dichte Anordnung des Ausgangs der Dampf/Luft-Austauschkammer oder einer sich darin erstreckenden Führungsrinne bzw. eines entsprechenden Führungsrohres in Nachbarschaft zur Oberfläche der Imprägnierflotte bzw. Eintauchen in die Imprägnierflotte und unter Verwendung eines geringen Überdruckes (etwa +2,5 mbar) in dem Dampfzuführraum wird verhindert, daß die Luft aus der Umgebung in die Zwischenräume der Faserbahn eindringt und so eine vorzeitige Abkühlung und Kondensation des in der Faserbahn enthaltenen Wasserdampfes verursacht wird. Auf diese Weise ist die Faserbahn noch mit dem unkondensierten Dampf gefüllt und enthält keine Luft, wenn sie den Dampf/Luft-Austauscher verläßt und unter die Oberfläche der Imprägnierflotte getaucht wird.

Der absolute Druck, der gegen die dampfgefüllte Faserbahn ausgeübt wird, wenn sie unter die Oberfläche des Imprägnierbades taucht, entspricht im wesentlichen dem Atmosphärendruck der Umgebung plus dem geringen hydrostatischen Druck der erzeugt wird durch die Tiefe, in der die Faserbahn in dem flüssigen Bad geführt wird.

Wenn das Verfahren durchgeführt wird bei im wesentlichen Umgebungsatmosphärendruck mit dem geringen zusätzlichen Dampfdruck in der Einblaseinrichtung und dem oben angegebenen geringen hydrostatischen Drucken, wird die Bedeutung der oben angegebenen Bedingungen noch deutlicher bei Betrachtung der Sättigungsdrucke eines 100%igen Wasserdampfes bei verschiedenen Temperaturen. Die Sättigungsdrucke oder Dampfdrucke des gesättigten Wasserdampfs bei verschiedenen Temperaturen können entnommen werden aus Standardtabellen, um die relativen potentiellen Unterdrücke zu zeigen, die in situ in der Faserbahn erzeugt werden können, wenn der heiße gasförmige Dampf abgekühlt und kondensiert wird durch eine relativ kühle Imprägnierungsflotte, die die eingetauchte Faserlage umgibt. Die Untersuchung der Sättigungsdrucke zeigt, daß die Wirkung der Temperatur auf den Sättigungsdruck des 100%-Dampfes von großer Bedeutung ist. Wenn die Temperatur des Imprägnierbades, das die Fasern umgibt, z. B. auf über 82°C ansteigt, so bleibt der Dampfdruck des gesättigten Dampfes bei Werten über 518 mbar. Wenn die Temperatur der Imprägnierflotte jedoch bei etwa 60°C oder darunter gehalten wird, fällt der Dampfdruck des gesättigten Dampfes auf etwa 200 mbar oder darunter ab. Anders ausgedrückt, bei 82°C kann ein theoretischer Unterdruck von nur ((1013-518)×100)/1013=48,9% des absolut erhältlichen Unterdrucks durch die Kondensation des Dampfes erzeugt werden, der die Imprägnierflotte in die Fasern hineinsaugt. Bei 37,8°C erzeugt das Vakuum bei der Kondensation des Dampfes ((1013-66)×100)/1013=93,5% des maximal möglichen absoluten Vakuums. Eine theoretische Kondensationstemperatur von oberhalb 82°C ist daher weniger wünschenswert, während eine theoretische Kondensationstemperatur unterhalb von 60°C bevorzugt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren haben den Vorteil, daß unter Verwendung einer relativ geringen Druckdifferenz ein kondensierbares Gas, insbesondere Dampf, zum Austausch eines nicht kondensierbaren Gases (z. B. Luft), das in textilen Fasermaterialien eingeschlossen ist, verwendet werden kann und so die technischen Schwierigkeiten beseitigt werden können bzw. zum größten Teil beseitigt werden können, die sich durch den Einschluß der Luft bei der Verarbeitung der textilen Fasermaterialien ergeben.

Durch die Verwendung des kondensierbaren Gases kann auf den Einsatz teurer Benetzungsmittel verzichtet werden. Außerdem braucht die Badstrecke, die das Fasermaterial im ersten Imprägnierungsbehälter zurücklegen muß, nicht unnötig lang ausgelegt werden, so daß der Imprägnierungsvorgang billiger und einfacher durchgeführt werden kann als dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist.

Aufgrund der relativ billigen Vorbehandlung des eingesetzten textilen Fasermaterials im trockenen Zustand ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die vollständige Tränkung des textilen Fasermaterials bereits mit der ersten Imprägnierflotte.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unter­ ansprüchen entnommen werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Querschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1, und zwar den Austauscher mit der Faserlage und eine Abwandlung der gezeigten Vorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils des Austauschers nach Fig. 2;

Fig. 4 die Seitenansicht eines anderen Teils des Austauschers nach Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt nach 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt nach 6-6 in Fig. 3; und

Fig. 7 einen Schnitt nach 7-7 in Fig. 3 mit dem Übergang von der Leitung mit rechteckigem Querschnitt auf die Leitung mit rundem Querschnitt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Bezugnahme auf eine Baumwollfaserbehandlung beschrieben, obwohl das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in jedem anderen Verfahren benutzt werden kann, bei dem ein trockenes textiles Fasermaterial aus Naturfasern oder Chemiefasern in eine Flotte in einem Imprägnierbehälter, in eine Spül­ vorrichtung oder in eine Waschvorrichtung eingetaucht werden soll.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die als Imprägniervorrichtung für eine trockene, nicht gewebte Faserbahn verwendet werden kann und die aus einem langen Behälter 10 mit einem Bodenteil 12 und zwei Seitenwänden 14 und 16 besteht. Zwei nicht dargestellte Seitenwände sind mit den beiden endständigen Seitenwänden und dem Bodenteil verbunden und bilden einen Behälter für die Flüssigkeit, der wesentlich länger als breit ist.

Am vorderen Ende des Behälters ist eine Austauschkammer 100 angeordnet, um die nicht kondensierbare Luft der Faserbahn 50 gegen ein kondensierbares Gas, z. B. Dampf, auszutauschen. Die Faserbahn 50 wird dann unmittelbar in die Imprägnierungsflotte oder -flüssigkeit geführt, wo das kondensierbare Gas kondensiert wird und dabei ein Vakuum in der Faserbahn 50 erzeugt. Das Vakuum zieht die Flüssigkeit bzw. die Flotte in die Faserbahn 50 hinein, wobei die Faserbahn 50 vollständig bzw. praktisch vollständig durchtränkt wird.

Die Faserbahn 50 wird auf einem ersten Transportband 24 in einen Durchgang eingeführt, der zwischen einer Druckkammer 102 und einer Absaugkammer 104, die die Austauschkammer 100 bilden, angeordnet ist. Die Breite des Durchgangs der Austauschkammer 100 ist im wesentlichen gleich der Breite der Faserbahn 50, z. B. üblicherweise etwa 106,7 cm breit. Der Abstand zwischen den Kammern 102 und 104 wird bestimmt durch die Dicke der Faserbahn 50 und kann gewünschtenfalls variiert werden.

Eine der Kammern 102, 104 ist fest mit der anderen Kammer über ein nicht dargestelltes Verbindungsglied verbunden, um die erste Kammer 102 gegen die zweite Kammer 104 zu drücken, um die Austauschkammer 100 abzudichten. Es ist jedoch wichtig, daß die Austauschkammer 100 die Faserbahn 50 nicht stört oder den Lauf der Faserbahn 50 beeinträchtigt.

Die Druckkammer 102 (vgl. Fig. 4 und 5) besitzt einen rechtwinkligen Rahmen mit Flächen zu beiden Seiten der Faserlage. Der Rahmen enthält ein Oberteil 106 und ein Bodenteil 108, die beide plattenförmig ausgebildet sind und eine glatte Oberfläche für die Kammer 102, die an der Faserbahn 50 anliegt, bilden. An beiden Seiten der Teile 106, 108 sind Seitenteile 110 und 112 zur Ver­ vollständigung des plattenförmigen Rahmens der Kammer 102 vorgesehen.

Eine Öffnung, die durch die Teile 106-112 gebildet wird, bildet einen Durchgang 114 für die Zuführung des Dampfs in die Kammer 102, wo der Dampf mit der Faserbahn 50 in Kontakt kommt. Die Kammer 102 (vgl. Fig. 2) besitzt einen dreieckigen Querschnitt, so daß ein Innenvolumen zur Verfügung gestellt wird, das in der Gegend des Durchgangs 114 vergrößert ist. Das Innere der Kammer 102 steht in Verbindung mit einem Zulaufrohr 116, durch das eine entsprechende Menge des Dampfs mit einem vorgegebenen Druck in die Kammer 102 eingeleitet werden kann.

Der Rahmen der Kammer 102 (vgl. Fig. 5) ist mit Poly­ tetrafluorethylen ausgekleidet, insbesondere entlang der beiden Eingangsränder und Ausgangsränder des Rahmens. Die Auskleidungen 118, 120 liefern eine Oberfläche mit einer geringen Reibung für die Faserbahn 50 bzw. für das obere Transportband (falls dies verwendet wird) und unterstützt die Abdichtung der Austauschkammer 100 gegenüber der Umgebungsluft und verhindert des Entweichen des Dampfs durch den Durchgang. Entlang den Seitenwänden des Rahmens können ggf. Dichtungselemente vorgesehen sein um den Dampfverlust über die Seitenränder des Durchgangs für die Faserbahn 50 zu verringern.

Die Fig. 2 zeigt die Absaugkammer 104, die benachbart zur Druckkammer 102 auf der anderen Seite der Faserbahn 50 angeordnet ist. Das endlose Transportband 24 wird über die äußere Oberfläche der Absaugkammer 104 geführt, wobei eine Walze 26 vorgesehen ist, die sowohl das Transportband 24 als auch die Faserbahn 50 in den Durchgang der Austauschkammer 100 führt.

Die Absaugkammer 104 (vgl. Fig. 3 und 6) besitzt einen rechtwinkligen Rahmen, der ähnlich konstruiert ist wie der Rahmen der Druckkammer 102. Das Oberteil des Rahmens und das Unterteil des Rahmens 122 und 124 sind mit zwei Seitenteilen 126 und 128 verbunden, so daß eine im allgemeinen flache Oberfläche gebildet wird, auf der das Transportband 24 und/oder die Faserbahn 50 aufliegt. Die Rahmenteile bilden zusammen den Durch­ gang 134 der Austauschkammer 100.

Am oberen und unteren Ende sind Polytetrafluorethylen­ verkleidungen 130 und 132 vorgesehen sein, die eine Oberfläche mit einem geringen Reibungswiderstand für das Transportband 24 schaffen. Außerdem sorgen die PTFE-Verkleidungen 130 und 132 für eine Abdichtung des Austauschers 100 gegen die Außenluft und für eine Verringerung des Dampfverlustes. Es sind auch hier, wie bei der Druckkammer 102 Abdichtungen entlang der Seitenränder des Rahmens der Absaugkammer 104 vorgesehen, um den Eintritt der Außenluft in die Absaugkammer 104 niedrig zu halten.

Diese (vgl. Fig. 2) weist im Bereich des Rahmens und des Durchgangs 134 einen im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt auf, der hinter dem Durchgang 134 (Fig. 7) in eine Leitung mit rundem Querschnitt übergeht. Hier ist die Absaugkammer 104 mit einer Leitung 140 verbunden, über die das Vakuum in der Kammer 104 erzeugt wird.

Eine drehbare Walze 150 (Fig. 2), direkt oberhalb des Eingangs des Austauschers 100 führt die Faserbahn 50 in den Eingangsschlitz des Austauschers 100 ein. Durch die drehbare Andruckwalze 150 wird die Faserbahn 50 vorsichtig zusammengedrückt, so daß die Dicke der Faserbahn 50 etwas verringert wird, bevor sie in den Spalt zwischen den Auskleidungen 118 und 130 eingeführt wird.

In bestimmten Fällen kann es erforderlich sein, den Bereich, in dem über die Faserbahn 50 ein Druckgradient eingestellt wird, bereits in einem etwas größeren Abstand oberhalb des Eintritts der Faserbahn 50 in die Flotte enden zu lassen. Zu diesem Zweck kann eine Rinne oder Transportführung vorgesehen sein, die sich in Laufrichtung der Faserlage bzw. des texti­ len flächigen Fasermaterials im Austauscher 100 erstreckt.

Es ist wesentlich, daß keine Kondensation des kondensierbaren Gases in Gegenwart des nicht kondensierbaren Gases (Luft) geschieht. Die Rinne oder Führung aus den in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien dargestellten Wänden 154 und 156 und den unteren Abschnitten der Kammern 102 und 104 verhindern, daß die Außenluft mit der Faserbahn 50, die das kondensierbare Gas enthält, in Kontakt kommt.

Für den Fall, daß ein Teil des kondensierbaren Gases bereits im Bereich der Rinne oder Führung kondensiert, kann zusätzlich kondensierbares Gas in die Rinne oder Führung der Einblaseeinrichtung 100 eintreten. Darüber hinaus kann Dampf in die Rinne oder Führung von beiden Seiten der Faserlage über Dampfzuleitungen 158 und 160 zugeführt werden. Auf diese Weise wird das kondensierbare Gas nicht wieder gegen ein nicht-kondensierbares Gas ausgetauscht, und zwar auch dann nicht, wenn der Druck des kondensierbaren Gases am unteren Ende der Einblaseinrichtung auf beiden Seiten der Faserlage gleich groß ist. Bei der Kondensation des kondensierbaren Gases wird so entweder zusätzliches kondensierbares Gas oder die Imprägnierungsflotte in die Faserlage gesaugt.

Wenn die Faserbahn 50 durch die Einblaseinrichtung hindurchgewandert ist und der Druckdifferenz zum Austausch des nicht-kondensierbaren Gases (Luft) durch das kondensierbare Gas (Dampf) ausgesetzt worden ist, kann die Faserbahn 50 über eine gewisse Strecke in einer Atmosphäre des kondensierbaren Gases geführt werden, bevor das Fasermaterial 50 dann tatsächlich in die Be­ handlungsflüssigkeit eingetaucht wird. Solange die Faserbahn 50 nicht einem nicht kondensierbaren Gas in einem beträchtlichen Ausmaß ausgesetzt wird, zwischen dem Einblasen des Dampfes und der Imprägnierung mit der Flotte, kann man das Eintauchen der Faserbahn 50 in die Flotte als unmittelbar nachgeschalteten Vorgang nach der Behandlung der Lage in der Austauschkammer 100 mit der Druckdifferenz be­ trachten. Die Faserlage wird, nachdem sie der Druckdifferenz ausgesetzt worden ist, direkt in die Imprägnierungsflotte eingeführt, um die Menge des kondensierbaren Gases, das für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt wird, so klein wie möglich zu halten.

Das Transportband 24 ist perforiert, um die Verbindung zwischen der Druckkammer 102 und der Absaugkammer 104 herzustellen und so das Durchströmen des Dampfes durch die Faserbahn 50 und durch das Transportband 24 zu ermöglichen.

Die Faserbahn 50 wird unter einer Reihe von Quetsch­ walzen 28 und zugeordneten Führungswalzen 30 innerhalb des Impräg­ nierungsbehälters zugeführt. Die Austauschkammer 100 ist mit einer Imprägnierungs-/Spüleinrichtung kombiniert. In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt.

Das Transportband 24 führt eine nicht-gewebte Faserbahn 50 von einer vorausgegangenen Stufe des Faserbehandlungsverfahrens, beispielsweise der Bildung der zusammenhängenden Faserlage, über die Austauschkammer 100 in den länglichen Behälter ein. Die Faserlage 50 wird so durch den länglichen Behälter auf der oberen Oberfläche des Trans­ portbades 24 geführt, daß die Faserbahn 50 immer oberhalb des Transportbandes 24 angeordnet ist.

Claims (11)

1. Verfahren zum Imprägnieren einer zunächst luftgefüllten textilen Faserbahn mit einer Behandlungsflüssigkeit unter vorausgehendem Austausch der in der Faserbahn eingeschlossenen Luft gegen ein in der Behandlungsflüssigkeit kondensierbares Gas oder einen kondensierbaren Dampf, dadurch gekennzeichnet,
daß das kondensierbare Gas bzw. der kondensierbare Dampf mit einem vorgegebenen Überdruck unter Einstellung eines Druckgefälles unter gleichzeitigem Absaugen über eine Absaugkammer (104) auf der gegenüberliegenden Seite der Faserbahn (50) über die Öffnungsfläche einer Druckkammer (102) zur Einwirkung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß über die Öffnungsfläche der Absaugkammer (104) auf die Faserbahn (50) ein Unterdruck zur Einwirkung gebracht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckdifferenz von der Überdruckseite zur Unterdruckseite der Faserbahn (50) nicht mehr als 0,1 bar beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckdifferenz von der Überdruckseite zur Unter­ druckseite der Faserbahn (50) nicht mehr als 0,01 bar beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das kondensierbare Gas oder der kondensierbare Dampf in die Druckkammer (102) mit einem Überdruck von mindestens 1,24 mbar eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man als kondensierbaren Dampf Wasserdampf verwendet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Atmosphäre des kondensierbaren Gases oder kondensierbaren Dampfes um die Faserbahn (50) herum in dem Bereich aufrechterhält, der zwischen der Druckkammer (102) und der Absaugkammer (104) und der Eintauchstelle der Faserbahn (50) liegt.

8. Vorrichtung zum Imprägnieren einer zunächst luftgefüllten textilen Faserbahn mit einer Behandlungsflüssigkeit unter vorausgehendem Austausch der in der Faserbahn eingeschlossenen Luft gegen ein in der Behandlungsflüssigkeit kondensierbares Gas oder einen kondensierbaren Dampf, wobei die Vorrichtung einen Behälter zur Aufnahme der Behandlungsflüssigkeit, Mittel für den Transport der Faserbahn und, bezogen auf die Laufrichtung der Faserbahn, unmittelbar vor dem Behälter eine Dampfleiteinrichtung in Form einer Druckkammer enthält, die eine zur Faserbahn weisende Öffnung aufweist, die sich im wesentlichen über die gesamte Breite der Faserbahn erstreckt, und über eine Zuleitung mit dem kondensierbaren Gas oder Dampf beaufschlagbar ist, das bzw. der durch die Öffnung der Druckkammer hindurch durch die vor der Öffnung vorbeigeführte Faserbahn hindurchzwingbar ist, gekennzeichnet durch
eine mit einer Abzugsleitung (140) verbundene Absaugkammer (104), die eine Öffnung (134) in Gegenüberstellung zu der Öffnung (114) der Druckkammer (102), gegen die die Faserbahn (50) mit Dichtmitteln (110, 112, 118, 120) abgedichtet ist, dergestalt aufweist, daß die Druckkammer (102) und die Absaugkammer (104) gemeinsam eine durch die Faserbahn (50) unterteilte geschlossene und gegen die Umgebung mittels Dichtmitteln (118, 130, 120, 132) abgedichtete Austauschkammer (100) bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuleitung (116) eine Wasserdampf-Druckleitung und die Abzugsleitung (140) eine Unterdruckleitung ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch
einen Verbindungsschacht (154-102, 156-104) zwischen der Austauschkammer (100) und der Behandlungsflüssigkeit im Behälter (10, 12, 14, 16) mit Zuleitungen (158, 160) für das kondensierbare Gas bzw. den kondensierbaren Dampf zu beiden Seiten der Faserbahn (50).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß als Transportmittel ein endloses perforiertes Transportband (24) vorgesehen ist, auf dem die Faserbahn (50) durch die Austauschkammer (100), ggf. durch den Verbindungsschacht (154-102, 156-104) und durch den Behälter (10, 12, 14, 16) hindurch transportierbar ist.