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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuier-
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lichen Färben von Kettgarnen mit Küpenfarbstoff, insbesondere Indigo,
oder solchen Farbstoffgruppen, die nach dem Imprägnieren und Abquetschen zur Fixierung
eine Thermobehandlung oder dergleichen erfordern, nach dem Prinzip des Flachfärbens
(sheet dyeing), bei dem eine Schar parallel geführter, ungebündelter Kettgarne durch
ein mit Färbeflotte gefülltes Färbebad geleitet, überschüssige Färbeflotte von den
Garnen entfernt und das Garn einem Luftgang und/oder einer Thermobehandlung oder
dergleichen ausgesetzt wird, wobei diese Serie von Arbeitsgängen mehrmals wiederholt
und das Garn nach einem Wasch- und Trockenvorgang auf einen Kettbaum aufgespult
wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Nach dem klassischen Verfahren zum kontinuierlichen Färben von Baumwoll-Kettgarn
mit Indigo (vgl. P. Richter in Textilveredlung 10 (1975), Seite 313 - 317), das
heute größtenteils noch angewendet wird, werden die zu färbenden Baumwollkettfäden
in einem Zettelgatter zu Garnbündeln oder Garnkabeln aus je 300 - 400 Fäden vereinigt,
die ihrerseits zu Kabelwickeln (ball-warps) aufgespult werden, die bis zu 15.000
m Kabel enthalten können. In der Färbeanlage werden mehrere dieser Garnkabel zugleich,
in der Regel nicht mehr als 24, zunächst in einer 30-500C warmen (oder auch heißeren)
Flotte mit Hilfe von
Spritzrohren benetzt, in einem Quetschwerk
abgequetscht und danach in kaltem Wasser gespült sowie nach erneutem Abquetschen
für den eigentlichen Färbevorgang nacheinander in 4 bis 6 Färbebäder getaucht, wobei
nach jedem Färbebad wieder eine Abquetschvorrichtung und ein Luftgang zu durchlaufen
ist. In den einzelnen Färbebädern befindet sich der Küpenfarbstoff, im vorliegenden
Fall (synthetisches) Indigo, in seinem chemisch reduzierten, d.h. wasserlöslichen
Zustand in einer bestimmten, konstant zu haltenden Konzentration. Wenn nach dem
Austritt aus einem jeden Färbebad die Uberschüssige Küpe abgequetscht ist, findet
im Luftgang eine Oxydation des an die Baumwollkettfäden angelagerten Küpenfarbstoffs
statt, wodurch dieser wieder wasserunlöslich wird und es zu einer Pigmentierung
kommt. Um den gewünschten Farbton zu erreichen, müssen die Vorgänge Färben, d.h.
Eintauchen in die Farbküpe, und anschließendes Oxydieren mehrmals, in der Regel
4 bis 6 mal, wiederholt werden, was die entsprechende Anzahl von Färbebädern mit
Abquetschvorrichtung erforderlich macht. Der einmal am Garn oxydierte und damit
wasserunlösliche Farbstoff wird beim nächsten Tauchvorgang in der kalten Küpe
praktisch
nicht wieder reduziert und bleibt daher vollständig im Garn, so daß nach jedem Tauchvorgang
und anschließendem Luftgang die Färbung tatsächlich intensiver wird. Der nach dem
letzten Tauchvorgang und dem anschließendem Abquetschen der überschüssigen Küpe
folgende letzte Luftgang kann zur vollständigen Durchoxydation der Färbung und damit
der Fixierung des Farbstoffs im Garn für eine längere Oxydationszeit vorgesehen
sein. Nach dem letzten Luftgang werden die gefärbten Garnbündel mehrfach gespült
und jeweils abgequetscht, eventuell aviviert und schließlich getrocknet. Für die
Weiterverarbeitung der Baumwoll-Kettfäden müssen nun die Garnbündel wieder auseinander
genommen, d.h. in ihre einzelnen Kettfäden zerlegt und auf Kettbäume wiederaufgebäumt
werden (rebeaming), bevor sie der Garnschlichtemaschine zugeführt und dort für den
Webvorgang vorbereitet werden können.
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Natürlich werden bei diesem Verfahren die einzelnen Kettfäden der
Garnbündel nicht gleichmäßig durchgefärbt; das Zerlegen der Garnbündel in einzelne
Kettfäden, deren Aufbäumen auf Zettelbäume und weitere Verarbeitung
in
der Garnschlichtemaschine mit Aufwickeln zum Kettbaum ergibt eine gleichmäßig ungleichmäßige
Verteilung, welche die unterschiedliche Farbintensität einzelner Kettfäden im Gesamteindruck
zurücktreten läßt oder auch einen besonderen gewünschten Farbeffekt bewirkt.
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Nachteilig bei diesem herkömmlichen Färbeverfahren ist die Notwendigkeit,
eigens für dieses Färbeverfahren eine Spezialmaschine sowie besondere Arbeitsgänge
für die Bildung und das Wiederauf trennen der Garnkabel vorzusehen und diese Einrichtungen
auszulasten. Gerade das Wiederauftrennen der Garnkabel ist ein sehr delikater und
arbeitsintensiver Arbeitsgang. Außerdem weist dieses Verfahren mehrere Stellen erhöhter
Störanfälligkeit auf. Bei der Bildung der Garnkabel ist auf eine ganz gleichmäßige
Spannung aller Fäden nach dem Auslauf aus dem Zettelgatter zu achten. Die gleiche
Einstellung oder Belastung der Fadenbremsen beim Abzug der Garne von den Kreuzspulen
reicht dafür nicht aus; denn das Garn von den Spulen im am weitesten von der Wickelmaschine
entfernten Teil des Gatters wird
durch eine größere Zahl von Fadenleitelementen
abgebremst als das Garn von den Spulen unmittelbar am Ausgang des Zettelgatters.
Die Kabel müssen stets mit konstanter Geschwindigkeit gewickelt werden, um gleiche
Spannung bei allen gleichzeitig in die Färbemaschine eingeführten Kabeln zu gewährleisten.
Ungleiche Fzdenspannung innerhalb eines Kabels führt erfahrungsgemäß häufig zu Fadenbrüchen
und als Folge davon zu Wickelbildung an den Leitwalzen der Färbemaschine. Während
des Laufs der Maschine besteht stets die Gefahr, daß lose Fadenenden von den Leitwalzen
erfaßt werden oder besonders lockere Einzelfäden sich um die Leitwalzen wickeln
und reißen. Deshalb muß der Lauf der Kabel in den luftgängen und in den Färbebehältern,
in denen die einzelnen Kabel zur Erreichung eines ausreichenden Durchlaufweges mehrfach
über Leitwalzen umgelenkt sind, ständig beobachtet werden. Wenn ein sich bildender
Fadenwickel nicht bald entdeckt und abgeschnitten wird, hat dies häufig zur Folge,
daß der nächste quer durch das Kabelband laufende Trennfaden, der das spätere Wiederauflösen
der Kabel erleichtern soll, mit aufgewickelt wird, und dies führt meist zum Abreißen
des ganzen Kabels. Für die Reparatur eines solchen Kabelbruchs muß die Maschine
abgestellt
und ein Stück eines ungefärbten Kabels eingeflochten
werden, damit das Baumwollmaterial wieder vollständig und gut gespannt weiterläuft.
Solche Reparaturen sind zeitraubend und mindern den Nutzeffekt der Maschine.
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Um nun insbesondere das kosten- und arbeitsintensive Bilden und Wiederauftrennen
der Garnkabel und die durch die Verwendung der Garnkabel an sich bedingten Nachteile
zu umgehen, wurde ein Verfahren vorgeschlagen und auch angewendet, das als Flachfärben
oder nsheet dyeing" bezeichnet wird. Dabei werden die Garne als solche als parallele
Fadenschar vorzugsweise in der Breite des zukünftigen Gewebes von den Zettel- oder
Teilkettbäumen kommend nach einem Waschvorgang durch die Tauchküpe geleitet, die
überschüssige Tauchküpe wiederum abgequetscht und die parallele Kettfadenschar durch
einen Luftgang geführt. Um die gewünschte Farbintensität zu erreichen, werden diese
drei Operationen wiederum genügend oft in hintereinandergeschalteten Maschineneinheiten,
bestehend aus dem Färbebad, der Abquetschvorrichtung und dem Luftgang, wiederholt.
Anschließend
wird das Garn gewaschen, gegebenenfalls aviviert,
getrocknet und nach einem gleichzeitigen Schlichten auf einer nachgeschalteten Schlichtemaschine
auf einen Kettbaum aufgespult.
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Bei diesem Verfahren beobachtet man nun eine Ungleichmüßigkeit in
der Färbung, die sich durch heller und dunkler gefärbte Streifen in der parallelen
Kettfadenschar bemerkbar macht. Während beim Färben von Garnbündeln oder -kabeln
unter den einzelnen Kettfäden auftretende Unregelmäßigkeiten, wie oben bereits ausgeführt,
durch das Auftrennen der Garnbündel und das Mischen der Fäden beim Aufspulen auf
den Kettbaum sich im fertigen Gewebe gemischt regelmäßig abwechseln und sich so
letztenendes ein nahezu gleichförmiges Gewebebild ergibt, bleiben bei dem zuletzt
beschriebenen Verfahren die streifenförmigen Ungleichmäßigkeiten, da die bereits
wie für den Webvorgang arrangierten Kettfäden direkt gefärbt werden, auch im fertigen
Gewebe erhalten und wirken dort unecht und fehlerhaft. Außerdem reduziert sich die
Produktion an Kette in Metern pro Maschine und Jahr erheblich, weil in einem Arbeitsgang
immer nur
die für eine Stoffbreite erforderliche Kettfadenzahl
eingefärbt wird. Die Ursache für diese Unregelmäßigkeiten in der Färbung wurde im
Quetschvorgang nach jedem Tauchgang gefunden. Während z.B.
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ein fertiges Gewebe sich in nassem Zustand zwischen den mit hohem
Druck gegeneinander arbeitenden Walzen eines Quetschwerks ähnlich wie ein Schwamm
verhält und sich gut ausquetschen läßt, bleiben die in einfacher Lage parallel durch
das Quetschwerk laufenden Einzelkettfäden verhältnismäßig und ungleichmäßig naß,
und dies führt dann zu den beschriebenen streifenförmigen Ungleichmäßigkeiten.
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Um diesen Nachteil auszuräumen, wurde in Fortentwicklung des oben
beschriebenen Verfahrens die lineare Fadendichte zwischen den Quetschwalzen erhöht,
indem man mehrere, aber mindestens zwei Lagen von parallel laufenden Kettfadenscharen
übereinander gleichzeitig durch die Anlage und damit auch durch die einzelnen Quetschwerke
schickte. Das Abquetschen der überschüssigen Küpe von den Kettfäden - beim Färben
mit Indigo - nach jedem Tauchgang wurde damit ähnlich wirksam wie bei einem fertigen
Gewebe, so daß die Färbung in zufriedenstellender Weise gleichmäßig ausfiel. Außerdem
konnte
gleichzeitig die Produktion gesteigert werden.
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Geht man davon aus, daß zwei Lagen von Kettfadenscharen gleichzeitig
in der Färbemaschine verarbeitet werden, so erhöht sich die Produktion unter Berücksichtigung
einiger zusätzlicher Maßnahmen und Vorrichtungen auf das 1,8-fache gegenüber dem
nur eine Kettfadenschar verarbeitenden Verfahren. Auch gegenüber dem eingangs geschilderten
Färbeverfahren von Garnbündeln ist die Produktivität beachtlich erhöht, weil das
Bilden und Wiederauftrennen der Garnbündel und das Wiederaufbäumen der Kettfäden
aus den Garnbündeln auf Teilkettbäume und die dafür erforderlichen Vorrichtungen
wegfallen.
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Bei diesem zuletzt beschriebenen, verbesserten Verfahren des Flachfärbens
oder sheet dyeing" ist eine Kombination der Färbeanlage mit der Garnschlichtemaschine
derart, daß die Färbeanlage im Anschluß an den Spül- und Trockenvorgang der gefärbten
Ware direkt auf die Kettbäume einer Garnschlichtemaschine arbeitet, nicht sinnvoll,
weil das Auf bäumen, bei dem es zu Fadenbrüchen kommen kann, auf mehr als einen
Kettbaum die durch Fadenbrüche bedingten Stillstände der Anlage erhöht. Deshalb
werden nach dem Trockenvorgang auch die einzelnen die Färbeanlage gleichzeitig durchlaufenden
Kettfädenlagen auf eine entsprechende Anzahl (also mindestens zwei)
Kettbäume
aufgespult, bevor sie nacheinander zur weiteren Verarbeitung der Garnschlichtemaschine
zugeführt werden können. Für dieses Verfahren ist ein ebenso großes Färbebadvolumen
erforderlich wie beim zuvor beschriebenen klassischen Verfahren. Um die gewünschte
Farbintensität zu erreichen, sind auch bei dem Flachfärbeverfahren vier bis sechs
hintereinandergeschaltete Einheiten, bestehend aus Färbebad, Quetschwerk und Luftgang
erforderlich. Ein Färbebad hat ein Volumen von ca.
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1.000 1, so daß sich ein Gesamtvolumen allein der Färbebäder von 4.000
bis 6.000 1 ergibt. Ein solches Färbebadvolumen muß mit einem großen Aufwand geschaffen,
aufbereitet und kontrolliert werden. In den einzelnen Färbebädern müssen beim Färben
mit Indigo die Konzentrationen des Küpenfarbstoffs, hier synthetisches Indigo, und
der Chemikalien, d.h. des als Reduktionsmittel dienenden und unter Zusatz von Natronlauge
den an sich unlöslichen Farbstoff in seine lösliche, d.h. reduzierte Phase bringenden
Hydrosulfits, der das Penetrieren des Farbstoffs fördernden Netzmittel und der Ausfällung
in der Flotte verhindernden Dispersionsmittel konstant und unter einzelnen Färbebädern
gleich gehalten werden.
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Auch ist beim Färben mit Indigo in jedem einzelnen Färbebad für Temperaturkonstanz,
und zwar möglichst bei Zimmertemperatur
> 20 0C zu sorgen,
weil sich bei höheren Temperaturen der Farbstoff, der auf der Faser fixiert ist,
durch Wiederreduktion im nachfolgenden Färbebad wieder ablösen kann. Temperaturschwankungen
führen unweigerlich zu Ungleichmäßigkeiten in der Färbung. Der Färbevorgang ist
exotherm, und somit neigen die Bäder zu langsamem Aufwärmen, was einen Farbablauf
"Kopf-Schwanz" ergeben kann. Um nun eine Homogenität des Farbstoffs, der Chemikalien
und der Temperatur erreichen und aufrechterhalten zu können, wird die Färbeflotte
mit Hilfe eines komplizierten Systems aus Pumpen, Rohren, Zu- und Ableitungen und
Uberlaufgefäßen ständig umgepumpt; dabei kommt es unvermeidbar zu Luftbeimischungen,
die eine Voroxydation in der Färbeflotte zur Folge haben, so daß, um Ungleichmäßigkeiten
in der Färbung zu vermeiden, Reduktionsmittel (Hydrosulfit) und Natronlauge nachdosiert
werden müssen. Auch verbrauchter Farbstoff muß dosiert nachgefüllt werden. Insbesondere
wenn auf Rohbaumwolle gefärbt wird und diese starke Verunreinigungen aufweist, ist
ferner ein Vorwaschen der von den Teilkett- oder Zettelbäumen abnehmbaren Rohbaumwolle
vor dem Färben unerläßlich, weil die Verunreinigung das Gleichgewicht in den Färbebädern
und damit die Gleichmäßigkeiten und Konstanz der Farbe beeinträchtigen würden. Dennoch
stellen sich bei einem Durchlauf von 20 m
Kette/Minute durch die
Färbeanlage nach dem Stand der Technik in den einzelnen Färbebädern unterschiedliche
Gleichgewichte ein; selbst auf Klimaveränderungen und Luftbewegungen reagieren die
Gleichgewichte in den einzelnen Bädern sehr empfindlich. Hinzu kommt, daß erfahrungsgemäß
bei Vorhandensein mehrerer gleicher Quetschwerke ein gleichmäßiger Abquetscheffekt
aller Quetschwerke nicht erzielbar ist, so daß bei Verwendung zumal von sechs Quetschwerken
auch hierdurch die Unterschiedlichkeit der Gleichgewichte in den einzelnen Bädern
begünstigt wird.
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Das sogenannte Kopf-Schwanz-Gleichgewicht, d.h. daß sich in allen
Färbebädern dasselbe Gleichgewicht eingestellt hat und sich das vordere Ende einer
Kettfadenschar nach abgeschlossenem Färbungsvorgang im Farbton nicht von ihrem hinteren
Ende unterscheidet, würde sich nicht oder erst nach mehreren Betriebstagen einstellen.
Deshalb muß die oben bereits erwähnte Nachdosierung von Farbstoff, Natronlauge,
Reduktionsmittel usw. für jedes einzelne Färbebad vorgenommen werden. Das erfordert
eine regelrechte Farbstoff- und Chemiekalienküche mit zwei Behältern, in denen der
Farbstoff angesetzt bzw. nachgesetzt wird, einen Uberlaufbehälter, zwei Behälter
mit sogenannter blinder Küpe, d.h. Natronlauge mit Reduktionsmittel ohne Farbstoff,
aus dem Reduktionsmittel nachdosiert bzw. angesetzt werden kann, und einen Behälter
mit
Dispergier- und Netzmittel, also insgesamt mindestens sechs
Behälter, wenn man von einer Anlage mit sechs Färbebadeinheiten ausgeht.
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Ein Umstellen der Anlage auf hellere oder dunklere Farbnuancen ist
nach dem Stand der Technik durch Konzentrationsänderung in den Färbebädern praktisch
undurchführbar wegen des großen Färbebadvolumens und des Erfordernisses der Homogenität
unter den einzelnen Färbebädern. Um eine andere Farbnuance zu erzielen, werden in
der Praxis völlig neue Bäder angesetzt, die chemisch komplett aufbereitet werden
müssen.
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Das Gesamtfärbebadvolumen von 4.000 - 6.000 1 der bekannten Anlage
bildet nicht zuletzt auch einen Faktor im Umweltschutz. Da sich in den einzelnen
Färbebädern unterschiedliche Schlammabsetzungen bilden, die das Gleichgewicht unter
den Färbebädern beeinträchtigen können, müssen Anteile der Färbebäder immer wieder
rechtzeitig abgelassen und, bevor sie in die Abwasserkanalisation geleitet werden,
aufbereitet werden. Die Flottenaufbereitungsanlagen sind dementsprechend groß und
teuer.
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Um den erforderlichen Durchlaufweg der Kettfadenschar durch das einzelne
Färbebad einerseits und durch den nachfolgenden Luftgang andererseits, oder, anders
ausgedrückt, um die jeweils erforderliche Tauchzeit und Oxydationszeit zu erreichen,
wird die Kettfadenschar sowohl innerhalb jedes einzelnen Färbebades als auch in
dem räumlich jeweils darüber angeordneten Luftgang durch Rollen, die teilweise als
Kompensationsrollen für den Spannungsausgleich ausgebildet sind, mehrfach um 1800
umgelenkt; dies fördert und potenziert beim Reißen eines Fadens die Wickelbildung,
was insbesondere, wenn es in einem Färbebad vorkommt, das Abstellen der Maschine
erforderlich machen kann; z.B.
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braucht man für sechs mal dreißig Meter Luftgang ca.
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72 Umlenkrollen mit 1800-Umschlingung, welche nicht nur das Reißen
von Einzelfäden fördern, sondern auch Ablagerungen von Farbstoffresten und Badrückständen
aufweisen, die zu unregelmäßigem Lauf des Faservlieses führen.
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Für jedes der insgesamt sechs Quetschwerke, die von der Kettfadenschar
zwischen Färbebad und Luftgang zum Abquetschen der überschüssigen Küpe durchlaufen
werden
müssen, ist ein Motor mit einer Leistung von ca. 5kW erforderlich.
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Die gesamte sogenannte Kontinue-Straße der bekannten Anlage ist etwa
40 m lang.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Flachfärben
(sheet dyeing) von Kettgarn, insbesondere Baumwollkettgarn mit Küpenfarbstoff, vorzugsweise
Indigo, zu schaffen, das mit einem geringeren Färbebadgesamtvolumen auskommt und
dennoch eine gleichmäßige und gleichbleibende intensive Färbung der Kettfadenschar
gegebenenfalls mit einstellbaren Farbnuancen gewährleistet. Die Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll einfacher und kompakter in ihrem
Aufbau als bisherige Anlagen sein. Es soll eine leichte Kontrolle des chemischen
Gleichgewichts und der Konzentration des Färbebades und auch eine leichte Steuerung
der Konzentration zur eventuellen Einstellung von Farbnuancen möglich sein. Die
Störanfälligkeit der Vorrichtung infolge von Wickelbildungen soll gemindert werden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine einlagige Kettfadenschar
mehrfach schleifenförmig durch einunddasselbe Färbebad, (mindestens) ein Quetschwerk
und einen Luftgang geführt wird, wobei die Schleifenbahnen zumindest innerhalb eines
Teils des Luftgangs im Abstand zueinander verlaufen und vor dem Färbebad aufeinander
zurückkehren, und daß die Kettfadenschar nach Durchlaufen der letzten Schleifenbahn
des Luftgangs aus der Schleife heraus- und einer Wasch- und Spülmaschine zugeführt
wird.
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Die einlagige Kettfadenschar kann mehrfach schleifenförmig durch einunddasselbe
Färbebad mit einem oder mit zwei Quetschwerken und einen Luftgang geführt werden.
Indem sich die einlagige Kettfadenschar zu mehreren Lagen insbesondere im Quetschwerk
addiert, wird ein sehr guter Abquetscheffekt erzielt. Sollte sich die entstehende
Lagenzahl für ein Quetschwerk als zuviel erweisen, können dann die sich ergebenden
Fadenlagen in Gruppen geteilt durch zwei Quetschwerke geführt werden.
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Erfindungsgemäß wird die einlagige Kettfadenschar mindestens zweimal
und maximal zehnmal
schleifenförmig durch das Färbebad mit mindestens
einem Quetschwerk und einen Luftgang und danach in die Wasch- und Spülmaschine geführt.
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Vorzugsweise aber wird die einlagige Kettfadenschar viermal schleifenförmig
durch das Färbebad, das Quetschwerk und den Luftgang und danach in die Wasch-und
Spülmaschine geführt.
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Durch die erfindungsgemäße Führung einer einlagigen Kettfadenschar
in einer mehrfach, vorzugsweise vier fach, in sich zurückkehrenden Schleife sind
bei einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung nur noch ein Färbebad,
ein Quetschwerk zum Abquetschen überschüssiger Küpe und ein Luftgang erforderlich.
Das eine Färbebad braucht dabei nicht größer zu sein als ein einzelnes der in bekannten
Anlagen aufeinanderfolgenden Färbebäder, so daß sich das Färbebadvolumen nach der
Erfindung beispielsweise auf 1/6 des bisher benötigten Färbebadvolumens reduziert.
Infolge der dadurch bedingten geringeren Oberfläche der Küpe vermindert sich die
Voroxydation des Küpenfarbstoffs durch Lufteinwirkung noch im Färbebad, so daß teures
Reduktionsmittel (mehr als 20 k) gespart werden kann.
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Indem die einzelnen Schleifenbahnen der erfindungsgemaßen Führung
vor dem Färbebad aufeinander zurückkehren, addiert sich nach einer Anlaufzeit einer
entsprechenden Anlage die zunächst einlagige Kettfadenschar innerhalb des Färbebades
und des Quetschwerkes zu einer mehrfachen, vorzugsweise vierfachen Lage, woraus
sich ein guter Abquetscheffekt der überschüssigen Küpe nach jedem Durchgang und
damit eine hervorragend gleichmäßige Färbung des Baumwollgarns ergibt. Der gute
Abquetscheffekt hat außerdem zur Folge, daß für eine gute Durchfärbung ein viermaliger
Tauchgang gegenüber dem sechsmaligen Tauchgang nach dem Stand der Technik ausreichend
ist. Da nach der Erfindung nur noch ein Färbebad nötig ist, wird die Kontrolle des
chemischen Gleichgewichts, der Homogenität, der Farbstoffkonzentration und der Temperatur
im Färbebad erheblich erleichtert. Farbstoff und Chemikalien müssen nicht mehr in
mehrere Färbebäder nachdosiert werden, sondern die Nachdosierung kann aus einem
Sammeltank erfolgen, so daß auch der Aufwand in der Farbstoff- und Chemikalienküche
erheblich verringert wird. Da sich in dem einen Färbebad von verhältnismäßig kleinem
Volumen dasdiemische Gleichgewicht erheblich schneller einstellt, ergibt sich auch
die Möglichkeit, durch gezielte Änderung
der Farbstoffkonzentration
im Färbebad bestimmte Farbnuancen für die Färbung problemlos einzustellen. Durch
das schnelle Einstellen des Gleichgewichts im Färbebad können die an der Rohbaumwolle
haftenden Verunreinigungen keinen nennenswerten Kopf-Schwanz-Farbablauf bewirken,
so daß auf ein Vorwaschen der Rohbaumwolle sogar verzichtet werden kann.
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Indem in Fortführung des Erfindungsgedankens die Anzahl der Einzelkettfäden
der einlagigen Kettfadenschar der Breite des später herzustellenden Gewebes entsprechend
gewählt wird, kann die Kettfadenschar nach Vollendung des Färbevorgangs und nach
Durchlaufen einer Wasch- und Spülmaschine und einer Trockenvorrichtung direkt auf
den Kettbaum einer Garnschlichtemaschine aufgespult und schließlich dem Webstuhl
zugeführt werden, ohne daß eine Unterbrechung im Gesamtablauf erforderlich ist.
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In einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist die mehrfache, durch das Färbebad mit mindestens einem Quetschwerk und den Luftgang
führende
Schleife in ihrem Verlauf durch Umlenkrollen, über die die Kettfadenschar führbar
ist, bestimmt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dem Färbebad nur ein Quetschwerk nachgeordnet, durch das die sich ergebenden
Fadenlagen unmittelbar übereinander liegend geführt werden.
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Sollten die sich ergebenden Fadenlagen für ein Quetschwerk zuviel
sein, so können dem Färbebad zwei Quetschwerke funktionsmäßig parallel nachgeordnet
sein, durch die die sich ergebenden Fadenlagen in Gruppen geteilt unmittelbar übereinander
liegend geführt werden.
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Vorzugsweise besteht die durch Färbebad, ein oder zwei Quetschwerk(e)
und Luftgang führende mehrfache Schleife aus vier einzelnen Schleifenbahnen, so
daß sich ein viermaliger Tauch- und Luftgang für das Färben ergibt.
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In vorteilhafter Weise weisen alle außerhalb des Färbebades befindlichen
und damit den Verlauf des
Luftgangs bestimmenden Umlenkrollen eine
Umschlingung von um 900 auf; damit wird die Gefahr der Wickelbildung im Luftgang
vermindert. Aber auch unterhalb der Färbeflotte, in der die Umlenkrollen eine 1800-Umschlingung
aufweisen, ist auf Grund des geringeren Badvolumens die Gefahr der Wickelbildung
gegenüber dem Stand der Technik auf etwa 1/6 reduziert.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen die einzelnen Schleifenbahnen
zumindest innerhalb des Quetschwerkes unmittelbar übereinander und innerhalb wenigstens
eines Teils des Luftgangs im Abstand zueinander. Dadurch wird einerseits der Abquetscheffekt
verbessert und andererseits die Oxydation des Küpenfarbstoffs gefördert, weil das
Auseinanderfahren der Kettbahnen im oberen Teil des Luftgangs einen größeren Luftzugang
bewirkt und die vor Oxydation schützende Küpenhaut, die den Einzelfaden umhüllt,
aufgerissen wird.
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Vorzugsweise macht der Teil der Schleife, in dem die einzelnen Schleifenbahnen
im Abstand zueinanderverlaufen, wenigstens 1/3 des gesamten Luftgangs aus.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der Abstand der Schleifenbahnen innerhalb eines Teils des Luftgangs durch mindestens
zwei Gruppen von jeweils schräg übereinander und zueinander achsparallel angeordneten
Umlenkrollen bestimmt, von denen jeweils eine zu einer Schleifenbahn gehört.
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Die erste Gruppe der den Bahnabstand bestimmenden Umlenkrollen ist
vorzugsweise über dem dem Färbbad nachgeordneten Quetschwerk und die zweite Gruppe
dieser Umlenkrollen ist in waagerechtem Abstand zur ersten Gruppe angeordnet. Der
Abstand zwischen der ersten und der zweiten Gruppe dieser Umlenkrollen kann beispielsweise
etwa 10 bis 15 m und der Abstand der beiden Gruppen dieser Umlenkrollen zum Boden
etwa 2 bis 4 m betragen, also über Mannshöhe liegen. Unter der zweiten Gruppe dieser
Umlenkrollen kann dann vorzugsweise in Bodennähe eine einzelne Umlenkrolle angeordnet
sein, auf der die Schleifenbahnen des Luftgangs übereinander zusammenlaufen, und
die weitere gemeinsame Schleifenbahn führt über Umlenkrollen zurück ins Färbebad.
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Durch diese Anordnung nimmt der Luftgang der Anlage nur etwa 10 bis
15 m der gesamten Kontinue-Färbestraße ein,
hat selbst aber eine
Gesamtlänge von ca. 30 m, so daß eine ausreichende Oxydation und Fixierung des Küpenfarbstoffs
auf dem Baumwollgarn nach jedem Tauchgarn gewährleistet ist.
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Zwischen der ersten und der zweiten Gruppe der den Bahnabstand bestimmenden
Umlenkrollen ist der Bahnabstand unter den einzelnen Buftgang- oder Schleifenbahnen
vorzugsweise gleichbleibend.
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In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist unterhalb der zweiten Gruppe der den Bahnabstand bestimmenden Umlenkrollen in
Bodennähe eine dritte gleichartige Gruppe von Umlenkrollen angeordnet, und die Schleifenbahnen
des Luftgangs laufen auf einer Umlenkrolle vor dem Färbebad übereinander zusammen
und zurück ins Färbebad. Dadurch kann der Teil des Luftgangs, in dem die Bahnen
im Abstand zueinander verlaufen, verlängert werden, was einer guten Durchoxydation
und Fixierung des Farbstoffs zuträglich ist.
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An den Umlenkrollen kann ein sich über die gesamte Warenbreite erstreckender
Rakel angeordnet sein,
der eventuell gerissene Fäden von den Umlenkrollen
abrakelt und somit die Bildung von Garnwickel an den Umlenkrollen verhindert.
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Die einlagige Kettfadenschar ist nach dem Durchlaufen der letzten
Schleifenbahn vor dem Wiedereintritt in das Färbebad aus der erfindungsgemäßen Schleife
herausführbar und kann dann über Umlenkrollen einer an sich bekannten Wasch- und
Spülmaschine und der möglich nachfolgenden Schlichtemaschine zugeführt werden.
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Durch die Erfindung verkürzt sich die Gesamtlänge der Kontinue-Färbestraße
auf etwa 20 m gegenüber 40 m bei Anlagen nach dem Stand der Technik.
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Während bei einer Anlage für das bekannte Verfahren mit sechs Einzelfärbebädern
und jeweils zugehörigem Luftgang 72 Umlenkrollen mit meist 1800-Umschlingung erforderlich
sipd, sind bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit nur einem Färbebad und nur
einem Luftgang, die mehrfach durchlaufen werden, nur 16 - 18 Umlenkrollen nötig,
die außerdem zumindest, soweit sie sich im Luftgang befinden, 900-Umschlingung aufweisen.
Die Gefahr der Wickelbildung ist somit insgesamt herabgesetzt. Indem die wenigen
Umlenkrollen außerdem mit Rakeln versehen werden, die gerissene
Fäden
abrakelt, kann die Wickelbildung praktisch ganz verhindert werden.
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Maschinen- und Energiekosten sowie der Personalbedarf können drastisch
gesenkt werden bei gleichzeitig guter Produktion und hohem Nutzeffekt der Anlage
und einem sehr guten Qualitätsausfall der Färbung.
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Das kleinere Färbebadvolumen macht auch die zum Umweltschutz notwendige
Aufbereitung der verbrauchten Färbeflotte weniger schwierig und aufwendig. Die Aufbereitungsanlagen
können kleiner sein.
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Die konstruktive und aufbaumäßige Vereinfachung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gegenüber den bekannten Anlagen für das klassische Strangfärben oder
Flachfärben (sheet dyeing) führt auch zu einer erhöhten Arbeits- oder Verfahrensgeschwindigkeit
und damit zu besserer Produktivität. Während eine bekannte Anlage mit 20 bis max.
30 m/min durchlaufen werden konnte (die Grenze wird durch die Chemie gesetzt), kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung mit 35 - 45 m/min laufen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur
Durchführung
des Verfahrens ist besonders geeignet, zum Färben von Baumwollkettgarnen mit Küpenfarbstoff,
insbesondere Indigo. Sie können jedoch auch zum Färben von Kettgarnen aus anderem
Material wie beispielsweise regenerierter Zellulosefaser, u.U. synthetischer Faser
oder Wolle oder aber aus Mischungen dieser Fasern angewendet werden. Auch sind sie
nicht auf das Färben mit Küpenfarbstoff beschränkt, vielmehr können sie auch zum
Färben mit anderen Farbstoffgruppen eingesetzt werden, die nach dem Imprägnieren
und Abquetschen zur Fixierung eine Thermobehandlung (Verweilzeit) benötigen, wie
beispielsweise Direktfarbstoffe, Reaktivfarbstoffe, Säurefarbstoffe oder Farbstoffgruppen
für Synthesefasern. Es versteht sich, daß bei Einsatz dieser anderen Farbstoffgruppen
eine solche Thermobehandlung wie mittels Dampf, Infrarot, Heißluft oder eine Trocknung
mit anschließender Thermosolierung zweckmäßigerweise in den Luftgang zwischengeschaltet
erfolgt.
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Weitere Aufgabenstellungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der. anhängenden
Zeichnung.
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Die Beschreibung erfolgt beispielhaft unter Bezug auf ein Färbeverfahren
mit Küpenfarbstoff, insbesondere Indigo, auf Rohbaumwolle, ohne daß die Erfindung
darauf beschränkt wäre.
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Fig. la zeigt das Schema eines ersten, die eigentliche Erfindung enthaltenden
Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Fig. ib zeigt das Schema des zweiten, rechts (gemäß Zeichnung) unmittelbar
an Fig. la anschließenden Abschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt (C2) aus dem entsprechenden Schema einer
abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in
den Fig. la und ib ist in Abschnitte A bis F unterteilt, die Verfahrensschritten
des erfindungsgemäßen Verfahrens folgendermaßen zugeordnet sind:
Abschnitt
A : Zettelbäume Abschnitt B : Vorwäsche Abschnitt C1 : Färben Abschnitt D : Nachwaschen
und Spülen Abschnitt E : Schlichten Abschnitt F : Kettbäumen Auf den sechs Teilkett-
oder Zettelbäumen 1 sind jeweils 660 bis 680 Kettfäden Rohbaumwolle von ca.
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12.000 m Länge nebeneinander aufgespult. In vorteilhafter Weise kann,
wie in Fig. la angedeutet, stets eine zweite Gruppe von ebenfalls sechs Teilkett-
oder Zettelbäumen 1 in Bereitschaft gehalten werden. Die Kettfäden einer Gruppe
von Teilkett- oder Zettelbäumen 1 werden gemäß Fig. 1a gemeinsam und parallel zueinander
über eine erste Führungsrolle 2 geführt und dabei zu einer Kettfadenschar von ca.
4.000 Einzelfäden vereinigt, wie sie für die Breite des später herzustellenden Gewebes
erforderlich ist. Die so einlagig und parallel zueinander verlaufende Kettfadenschar
wird über eine Umlenkrolle 3 in einen Waschturm 4 eingeleitet, der, wie später noch
genauer ausgeführt wird, für das erfindungsgemäße Verfahren unter Umständen auch
wegfallen oder durch einen einfachen
Vornetztrog ersetzt werden
kann. In dem Waschturm 4 befinden sich übereinander mehrere Sprüh- und Quetschvorrichtungen.
Die durch den Waschturm 4 laufende Kettfadenschar wird so mehrmals nacheinander
eingesprüht, und danach wird das Wasser jeweils wieder abgequetscht, um Rohbaumwolle
von Schmutz und Verunreinigungen zu säubern. Selbstverständlich kann auch eine andere
Waschvorrichtung eingesetzt werden, wie z.B. die Einheit 24 zum Nachwaschen, wenn
es erwünscht ist und auf das Vorwaschen nicht verzichtet werden soll. Nach dem Austritt
aus dem Waschturm 4 wird die Kettfadenschar über eine Umlenkrolle 5, eventuell eine
Kompensatorrolle 6 zum Spannungsausgleich an den Kettfäden und weitere Umlenkrollen
7, 8, 9, 10, 11 um jeweils 900 umgelenkt und in ein Färbebad 12 cleitet (siehe auch
Fig. lb). In dem Färbebad (Färbcbeiiälter, auch als Tauchtrog bezeichnet) 12 befindet
sich die Farbflotte aus dem durch Reduktionsmittel (Hydrosulfit) unter Zusatz von
Natronlauge in seinen chemisc reduzierten, d.h. wasserlöslichen Zustand gebrachten
Küpenfarbstoff, im vorliegenden Fall Indigo, und aus Dispergier- und Netzmittel.
Innerhalb des Färbebades 12 wird die Kettfadenschar mehrmals mit einer 1800 Umschlingung
über Rollen 13 geführt und entsprechend umgelenkt, um die nötige Verweilzeit der
Kettfadenschar
in dem Färbebad 12 und somit eine gute Anlagerung
des Farbstoffs an die Baumwolle zu erreichen.
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Von der letzten Umlenkrolle 13' innerhalb des Färbebades 12 aus wird
die Kettfadenschar einem anschließend an das Färbebad 12 angeordneten Quetschwerk
14 aus zwei gegeneinander arbeitenden Walzen zugeführt, durch das überschüssige
Küpe von der Baumwolle abgequetscht wird. An das Quetschwerk 14 schließt sich der
Luftgang 15 an, in dem der an die Baumwolle angelagerte Farbstoff oxydiert, damit
an der Baumwolle fixiert und wieder in seine wasserunlösliche Phase gebracht wird.
Im Falle von Indigo geht dabei der bei Austritt aus dem Färbebad 12 noch gelbe Farbstoff
in blau über. Erfindungsgemäß führt der Luftgang 15 vom Quetschwerk 14 aus in Form
einer Schleife von insgesamt ca. 30 m zunächst nach oben, dann nahezu horizontal
zurück, nach unten und neuerlich umkehrend in Bodennähe horizontal wieder in der
ursprünglichen Förderrichtung der Kettfadenschar und über die bereits genannten
Umlenkrollen 9, 10, 11 wieder in das Färbebad 12. Vorzugsweise können dabei der
Waschturm 4 und die Teilkettbäume 1, wie in Fig. 1a dargestellt, vom Luftgang 15
überspannt und unterlaufen werden. Die Teilkettbäume 1 müssen aber nicht innerhalb
der Schleife
des Luftgangs 15 angeordnet sein. Wenn es zweckmäßig
erscheint, können sie auch seitlich außerhalb stehen.
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Die Kettfadenschar wird dann über ein sogenanntes Schwert zum Waschturm
4 oder dem Färbebad 12 um 900 umgelenkt.
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Der schleifenförmige Luftgang 15 teilt sich vom Quetschwerk 14 ausgehend
in mehrere, von zwei bis zehn, vorzugsweise aber wie in der dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vier schleifenförmige Bahnen 15a, 15b, 15c,
15d, die zumindest in dem in Richtung des Pfeiles P horizontal zurückführenden Abschnitt
des Luftgangs 15 in gleichbleibendem Abstand zueinander verlaufen und sich erst
auf dem in Bodennähe horizontal zum Anfang der Schleife zurückführenden Abschnitt
oder auch erst kurz vor dem Wiedereintritt in das Färbebad 12 wieder zu einer Bahn
vereinigen. Die einzelnen Bahnen 15a, 15b, 15c, 15d des Luftgangs 15 werden bestimmt
durch schräg übereinander angeordnete Umlenkrollen mit 900- bzw. ca. 900-Umschlingung
16a, 16b, 16c, 16d und 17a, 17b, 17c, 17d an den Umlenkpunkten des Luftgangs. Es
versteht sich, daß hierbei die erste schleifenförmige Bahn 15a zweckmäßigerweise
mit 900-Umschlingung um die Umlenkrollen 16a, 17a, 21
geführt wird
und daß die durch die Anordnung der einzelnen Umlenkrollen 16a, 16b, 16c, 16d und
17a, 17b, 17c, 17d in jeweils einer Gruppe zueinander und zu dem vorangehenden bzw.
nachfolgenden Teil der Vorrichtung notwendigerweise auftretenden Abweichungen der
Umschlingung von 900 als in den erfindungsgemäßen Bereich von um 900 fallend anzusehen
sind.
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Es versteht sich ferner, daß die hier beschriebene Umschlingung von
grundsätzlich 900, so daß die Schleifenbahnen im Luftgang in der Ansicht gemäß Zeichnung
im Prinzip den Umrissen eines Rechtecks folgen, zwar zweckmäßig und raumsparend
ist und zusätzliche Gruppen von Umlenkrollen erspart, daß es aber aus räumlichen
und anderen Gründen angezeigt erscheinen kann, die Schleifenbahn bei entsprechender
Ansicht den Umrissen bspw. eines Trapezes oder Vielecks folgen zu lassen bei entsprechender
Anordnung der Umlenkrollen bzw. Gruppen von Umlenkrollen.
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Im in Fig. la und ib der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
können zwischen den Umlenkrollen Führungsrollen 18, 19, 20 für die Kettfadenschar
angeordnet sein. Gemäß der dargestellten Ausführungsform vereinigen
sich
die Bahnen 15a, 15b, 15c, 15d des Luftgangs bereits am ersten Umlenkpunkt in Bodennähe
wieder zu einer Bahn und laufen über die gemeinsame Umlenkrolle 21 zurück unter
dem Färbebad 12 hindurch und über die gemeinsamen Umlenkrollen 9, 10, 11 mit Ausnahme
der letzten Bahn in das Färbebad 12, wie später noch erläutert wird. Denkbar ist
auch eine Ausführungsform, inder die Bahnen 15a, 15b, 15c, 15d am ersten Umlenkpunkt
in Bodennähe noch über getrennte Umlenkrollen 21 geführt werden und erst am zweiten
Umlenkpunkt in Bodennähe auf der Umlenkrolle 9 zusammenlaufen.
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Über der Umlenkrolle 9 und neben und/oder oberhalb der Umlenkrolle
10 befindet sich gemäß Fig. 1b eine Umlenkrolle 22 und waagerecht zu dieser eine
weitere Umlerirolle 23 jeweils mit grundsätzlich 900-Umschlingung; jedoch kann,
wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, die Führung auch über eine zwischen den Umlenkrollen
22, 23 angeordnete weitere Umlenkrolle oberhalb der durch die Umlenkrollen 22, 23
bestimmten Ebene erfolgen.
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Nachdem die Kettfadenschar den gesamten Färbevorgang, der unten noch
im einzelnen erläutert wird, durchlaufen hat, gelangt sie von der letzten Bahn des
Luftgangs 15 über diese Umlenkrollen 22 und 23 in eine an sich bekannte Wasch- und
Spülmaschine 24,
die aus mehreren Einheiten aus Wasch- und Spülbehälter
mit anschließendem Quetschwerk besteht, in denen die gefärbte Kettfadenschar mehrfach
gewaschen und gespült und das Wasser jeweils abgequetscht wird. Nach Durchlaufen
des letzten Quetschwerks 25 der Wasch- und Spülmaschine 24 wird die Kettfadenschar
zum Trocknen bspw. einem nicht mehr dargestellten Trommeltrockner und von dort einer
Großdocke oder direkt einer Garnschlichtemaschine und dem nachfolgenden Kettbaum
zugeführt.
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An den Umlenkrollen, vorzugsweise an den den Abstand zwischen den
schleifenförmigen Bahnen 15a, 15b, 15c, 15d des Luftgangs 15 bestimmenden Umlenkrollen
16a, 16b, 16c, 16d und 17a, 17b, 17c, 17d, kann jeweils in vorteilhafter Weise je
ein sich über die gesamte Warenbreite erstreckender Rakel 26 vorgesehen sein, der
eventuell gerissene Fäden von den Umlenkrollen abrakelt und somit die Bildung von
Garnwickel an den Umlenkrollen verhindert.
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Der Färbevorgang läuft erfindungsgemäße wie folgt ab: Die von den
Teilkettbäumen 1 auf der Führungsrolle 2 einlagig, der Breite des später herzustellenden
Gewebes
entsprechend zusammengeführte Kettfadenschar (ca. 4.000 Einzelkettfäden) wird, wenn
es für notwendig erachtet wird, in dem Waschturm 4 in an sich bekannter Weise in
mehreren Stufen vorgewaschen, und das Wasser wird durch Quetschwerke jeweils abgequetscht.
Danach wird die Kettfadenschar über Umlenkrollen 5, 7, 8, 9, 10, 11 mit im Prinzip
jeweils 900-Umschlingung ein erstes Mal dem oben beschriebenen Färbebad 12 zugeführt.
Die Kettfadenschar durchläuft über mehrere Umlenkrollen 13 mit 1800-Umschlingung,
wodurch die erforderliche Tauchzeit in der Küpe erreicht wird, das Färbebad 12 und
verläßt nach der letzten Umlenkrolle 13' das Färbebad 12, um in das Quetschwerk
14 zu gelangen, in dem der überschüssige Küpenfarbstoff aus dem ersten Tauchgang
abgequetscht wird.
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Danach durchläuft die Kettfadenschar die erste Bahn 15a des Luftgangs
15, währenddessen der im Färbebad 12 an die Baumwolle angelagerte Küpenfarbstoff
oxydiert, dadurch in seine wasserunlösliche Phase gebracht wird und im Falle von
Indigo in blau übergeht. Die Kettfadenschar gelangt über die Umlenkrollen 16a, 17a
und 21 in einer Art Rundlauf bzw. Umlauf oder Schleife zurück auf die Umlenkrollen
9, 10 und 11, über
die sie ein zweites Mal in das Färbebad 12 geführt
wird.
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Nach erneutem Verlassen des Färbebades 12 und erneute Abquetschen
der überschüssigen Küpe im Quetschwerk 14 durchläuft die Kettfadenschar nun die
zweite Bahn 15b des Luftgangs 15 zur Oxydation und Fixierung des wahrerld des zweiten
Tauchgangs an die Baumwolle angelagerten Farbstoffs. Uber die Umlenkrollen 16b,
17b, 21, 9, 10 und 11 gelangt die Kettfadenschar wiederum zum Färbebad 12 und durchläuft
auf die oben beschriebene welse auch zum dritten und vierten Mal das eine Färbebad
12 und das Quetschwerk 14 und die dritte 15c und vierte Bahn 15d des Luftgangs 15.
Nach dem letzten, im dargestellten Ausführungsbeispiel vierten Durchlaufen des Färbebads
12, des Quetschwerks 14 und des Luftgangs 15 ist der Fc;irbevorgang abgeschlossen
und die Kettfadenschar wird, wenn sie über die Umlenkrollen 16d, 17d und 21 wieder
zur Umlenkrolle 9 gelangt, an der nächsten Umlenkrolle 10 vorbei und auf die Umlenkrollen
22 und 23 geführt, über die sie in die Wasch- und Spülmaschine 24 gelangt, wo sie
in an sich bekannter Weise gewaschen und gespült wird, um nach Durchlaufen des letzten
Quetschwerks 25 dem Trockner und schließlich einer Großdocke oder direkt dem Kettbaum
einer Schlichtemaschine zugeführt zu werden. Dieses Herausführen der Kettfadenschar
aus dem Rundlauf oder der
Schleife des Färbevorgangs braucht nur
einmal an dem mit einer Rispe zusammengehaltenen vorderen Ende der Kettfadenschar
vorgenommen zu werden, der weitere Lauf ist dann vorgegeben.
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Wie der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, ergibt es sich, daß
nach einer gewissen Anlaufzeit, die mindestens einem Durchlauf der gesamten, das
Färbebad 12, das Quetschwerk 14 und den Luftgang 15 umfassenden Schleife ab dem
Quetschwerk 14 entspricht, zwangsläufig die Kettfadenschar das Quetschwerk 14 in
mehreren Lagen, zunächst in zwei und schließlich bei voll eingelaufener Maschine
in vier Lagen, passiert. Dabei ist in Rechnung zu stellen, daß das auf den Teilkettbäumen
1 aufgespulte Kettfadenmaterial (ca. 12.000 m) für einen Betrieb der Anlage von
10 Stunden ausreicht, so daß diese sogenannte Anlaufzeit nicht nachteilig ins Gewicht
fällt. Im übrigen haben alle vorhandenen Maschinen eine solche Anlaufzeit bzw. Anlaufstrecke,
die aber, da nach dem Stand der Technik sechs hintereinandergeschaltete Färbebäder
mit Luftgang eingesetzt werden, länger ist als bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Dadurch, daß die eine Kettfadenschar bei eingelaufener Anlage das
auf das Färbebad 12 folgende Quetschwerk 14 in mehreren Lagen durchläuft, ergibt
sich ein besserer Abquetscheffekt der überschüssigen Küpe, weil sich die übereinanderlaufenden
Lagen der einen Kettfadenschar ähnlich einem fertigen Gewebe wie ein Schwamm verhalten,
sich die überschüssige Küpe also gleichmäßig und gut abquetschen läßt. Dadurch wird
eine sehr gute Gleichmäßigkeit der Färbung nach jedem Färbegang erreicht und auch
eine intensivere Einzelfärbung bei jedem Durchgang, die dadurch noch unterstützt
werden kann, daß das eine Färbebad 12 der Erfindung gegenüber den sechs hintereinandergeschalteten
Färbebädern der Anlage nach dem Stande der Technik z.B. im Verhältnis 6:4 konzentrierter
angesetzt wird. Infolge des hohen Abquetscheffektes und des konzentrierteren Färbebades
und der schnelleren und besseren Oxydation ist nach der Erfindung nur noch eine
vierinalige Färbung zur Erreichung des gewünschten Farbtons erforderlich gegenüber
der sechsmaligen Färbung nach dem bekannten Verfahren.
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Da zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur noch ein
Färbebad 12, ein Quetschwerk 14 und ein Luftgang 15 erforderlich sind, nimmt die
entsprechende
Vorrichtung oder Anlage einen wesentlich geringeren
Raum ein als bekannte Anlagen. Der Luftgang 15 umfaßt zwar etwa 30 m, so daß auch
eine ausreichende Durchoxydation des Farbstoffs nach jedem Tauchgang gewährleistet
ist; durch die schleifenförmige Führung des Luftgangs 15 erstreckt er sich jedoch
in Längsrichtung der Anlage z.B. nur auf ca. 10 - 12 m, und die gesamte Kontinue-Straße
der erfindungsgemäßen Anlage ist nur etwa 20 m lang gegenüber 40 m bei bekannten
Anlagen.
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Da in der Schleifenführung außerhalb des Färbebades 12 selbst ausschließlich
Umlenkrollen mit ca. 900-Umschlingung vorgesehen sind, wird die Gefahr der Wickelbildung
erheblich reduziert. Die Tatsache, daß nur ein Färbebad 12 erforderlich ist, in
dem die Kettfadenschar mehrmals um 180° umgelenkt wird, vermindert auch die Gefahr
der Wickelbildung unter der Färbeflotte, die unweigerlich ein Abstellen der Maschine
erforderlich macht, gegenüber dem Stand der Technik auf 1/6. Dabei muß das eine
Färbebad 12 mit der zugehörigen einen mechanischen Einrichtung, wie dem Quetschwerk
14, nicht größer sein als eines von
sechs Färbebädern nach dem
Stand der Technik. Durch die geringere Gesamtoberfläche des einen Färbebades 12
kommt es zu weniger Voroxydation des Küpenfarbstoffs im Färbebad durch Einwirkung
der Luft, so daß ein nicht unwesentlicher Teil des teuren Reduktionsmittels (schätzungsweise
20 % und mehr) eingespart werden können.
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Auch die bei bekannten Anlagen durch das Umpumpen zur Aufrechterhaltung
der Homogenität unter den Färbebädern entstehenden Luftbeimengungen, die Voroxydation
bewirken, entfallen, was den Verbrauch an Reduktionsmittel ebenfalls reduziert.
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Die Kontrolle des chemischen Gleichgewichts, der Konzentration und
der Homogenität ist bei nur einem Färbebad mit 1/6 des Gesamtbadvolumens der bekannten
Anlagen naturgemäß erheblich einfacher. Eine separate Nachdosierung von Farbstoff,
Natronlauge, Reduktionsmittel, Dispergier- und Netzmittel erübrigt sich, vielmehr
kann in das eine Färbebad insgesamt aus einem Nachsatz tank nachdosiert werden.
Damit vermindert sich auch der Aufwand in der Farbstoff- und Chemikalienküche etwa
auf die Hälfte. Es erübrigen sich die Behälter für die blinde
Küpe
(Natronlauge plus Reduktionsmittel ohne Farbstoff) und für die Dispergier- und Netzmittel,
weil die chemische Kontrolle mit normalem Zusatz aus einem Nachsatztank möglich
ist. Erforderlich ist neben dem Nachsatztank im allgemeinen nur noch ein Behälter,
in dem der Farbstoff angesetzt wird.
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Das eine Färbebad 12 nach der Erfindung ermöglicht auch eine problemlose
Umstellung der Farbnuancen, indem gezielt die Farbstoffkonzentration in dem einen
Färbebad 12 erhöht oder herabgesetzt wird. Bei den bekannten Anlagen mit sechs Färbebädern
ist dies wegen des Erfordernisses der Homogenität der Farbbäder untereinander und
des großen Färbebadvolumens praktisch nicht durchführbar, vielmehr muß zur Änderung
der Farbnuance das gesamte Färbebadvolumen neu angesetzt werden.
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In dem verhältnismäßig kleinen Färbebadvolumen der erfindungsgemäßen
Anlage (ca. 1.200 1) stellen sich die Gleichgewichtsreaktionen und auch das sogenannte
Kopf-Schwanz-Gleichgewicht recht schnell ein, so daß von der Rohbaumwolle mitgeführter
Schmutz und Verunreinigungen, die in herkömmlichen Anlagen das Gleichgewicht stark
beeinträchtigen können, vernachlässigbar sind und auf
das Vorwaschen
der Rohbaumwolle in einem Waschturm 4 oder einer sonstigen Waschanlage gegebenenfalls
sogar verzichtet werden kann. In einer Anlage gemäß Fig 1n und'1b könnten die von
den Teilkettbäumen 1 abgenommenen und zu einer einlagigen Kettfadenschar vereinigten
Kettfäden dann von der Führungsrolle 2 direkt auf die Um1enkIolle 9 gelegt und in
das Färbebad 12 eingeführt werden, so daß sich eine weitere Vereinfachung, Verkleinerung
und Verbilligung der Anlage ergibt.
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Auch die Schlammabsetzung in dem einen Färbebad 12 kann infolge des
sich schnell einstellenden Gleichgewichts im Gegensatz zu den unterschiedlichen
Schlamm'bsetzungen in sechs Färbebädern bekannter Anlagen zum Teil vernachlässigt
werden, so daß die Anlage gewünschtenfails ununterbrochen in Betrieb sein kann.
Da beim evtl. Abstellen der Maschine nicht wie bei bekannten Anlagen 4.000 bis 6.000
1 sondern nur ca. 1.200 1 verschmutzte Flotte abgelassen werden müssen, stellt auch
die zum Umweltschut, notweiidige Aufbereitung der abgelassenen Flotte ein geringeres
Problem dar, und die Flottenaufbereitungsanlagen können kleiner sein, die Naschinenkosten
sind geringer.
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Da nach der Erfindung nur noch ein Färbebad 12 mit Quetschwerk 14
vorzusehen ist, entfallen die bei herkömmlichen Anlagen zwischen den Quetschwerken
und dem nächsten Färbebad zum Spannungsausgleich für die Kettfäden nötigen Kompensatorrollen.
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Für das eine Quetschwerk 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß
Fig. 1a und 1b ist nur noch ein Motor mit einer Leistung von ca. 10 kW erforderlich,
so daß sich gegenüber dem Stand der Technik, nach dem sechs Motoren von je ca. 5
kW erforderlich sind, auch eine beträchtliche Energieeinsparung ergibt.
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In dem in Fig. 1a und 1b dargestellten Schema einer Vorrichtung oder
Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zunächst einlagige
Kettfadenschar in vier Lagen durch das Färbebad 12 und das Quetschwerk 14 geschickt.
Wie bereits erwähnt sind nach der Erfindung aber alle Variationen von zwei bis zehn
Lagen möglich. Dabei kann es sich ergeben, daß die sich einstellende Lagenzahl für
nur ein Quetschwerk 14 zu viel ist. In einem solchen Fall können dem Färbebad 12
zwei Quetschwerke funktionsmäßig parallel nachgeordnet werden, durch welche die
Kettfadenlagen
dann in Gruppen geteilt, aber innerhalb der Gruppen
wiederum unmittelbar aufeinanderliegend geführt werden. Eine solche abgewandelte
Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt.
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Fig. 2 zeigt den Abschnitt C2 - Färben - einer derart abgewandelten
Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ausgegangen wird dabei wiederum von
einem viermaligen Durchlaufen der erfindungsgemäßen Schleife aus Färbebad, Quetschwerk
und Luftgang, also von vier Kettfadenlagen.
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Dargestellt ist das Färbebad 12a, in das die Kettfadenschar bei eingelaufener
Anlage in vier Lagen über die Umlenkrollen 9, 10, 11 geführt wird. Dem Färbebad
12a nachgeordnet sind hier zwei parallel arbeitende Quetschwerke 14a und 14b. Die
aus dem Färbebad 12a austretenden Kettfadenlagen werden in zwei Gruppen, im Falle
von insgesamt vier Kettfadenlagen zu je zwei Lagen, geteilt und so nach Gruppen
getrennt eventuell über Umlenkrollen durch je ein Quetschwerk 14a und 14b geführt
und treten danach einzeln in die Bahnen des Luftgangs 15. Gemäß Fig. 2 ist die Anordnung
der ersten den Bahnabstand im Luftgang 15 bestimmenden Gruppe von Umlenkrollen 16a,
16b,
16c, 16d mit ca. 900-Umschlingung so getroffen, daß die erste
und die vierte Bahn 15a und 15d an dieser Stelle rechteckig verlaufen und die zweite
und dritte Bahn 15b und 15c in ihrem Verlauf entgegengesetzt geneigt einem Trapez
folgen. Die Erfindung erlaubt diesbezüglich jede Anpassung an bestehende Gegebenheiten
oder Erfordernisse. Während des gesamten Färbevorgangs durchläuft bei der Ausführungsform
nach Fig. 2 die einlagige Kettfadenschar nacheinander zweimal jedes der beiden Quetschwerke
14a und 14b, so daß sich in jedem Quetschwerk 14a, 14b eine doppelte Fadenlage einstellt.
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Auf diese Weise kann unter Beibehaltung des erfindungsgemäßen Prinzips,
nämlich mehrmaliges Durchlaufen einer Schleife aus einem Färbebad, einem Quetschwerk
und einem Luftgang zum Durchfärben einer Kettfadenschar mit den sich ergebenden,
oben ausführlich dargelegten Vorteilen, die sich einstellende Anzahl der Kettfadenlagen
in der Schleife bis auf zehn erhöht werden.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß, indem
immer nur eine Kettfadenschar in der für das zukünftige Gewebe erforderlichen Breite
durch die Färbeanlage läuft, diese Kettfadenschar nach dem Austritt aus dem Trommeltrockner
direkt auf die Schlichtemaschine und von dort auf den Webstuhl laufen kann.
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Wie in der beispielhaften Beschreibung anhand der Fig.
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la, lb und 2 zum Ausdruck kommt, sind das erfindungsgemäße Verfahren
und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignet zum Färben
von Baumwollkettgarnen mit Küpenfarbstoff, insbesondere Indigo. Sie können jedoch
auch zum Färben von Kettgarnen aus anderem Material wie bspw. regenerierter Zellulosefaser,
u.U.
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synethetischer Faser oder Wolle oder aber aus Mischungen dieser Fasern
angewendet werden. Auch sind sie nicht auf das Färben mit Küpenfarbstoff beschränkt,
vielmehr können sie auch zum Färben mit anderen Farbstoffgruppen eingesetzt werden,
die nach dem Imprägnieren und Abquetschen zur Fixierung eine Thermobehandlung (Verweilzeit)
benötigen, wie bspw. Direktfarbstoffe, Reaktivfarbstoffe, Säurefarbstoffe oder Farbstoffgruppen
für Synthesefasern. Es versteht sich, daß bei Einsatz dieser anderen Farbstoffgruppen
die zusätzliche Thermobehandlung wie Dampf, Infrarot, Heißluft oder Trocknung mit
anschließender Thermosolierung zweckmäßigerweise in den Verfahrensschritt des Luftgangs
eingeschaltet ist.
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Die allgemeine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt
nach an sich bekannten Techniken, und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung
des
Verfahrens;tcht weitestgehend von an sich bekannten Mitteln
GebI.luch, so daß sich eine ins Einzelne gehende Beschreibung insoweit erübrigt.
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Nachfolgend werden drei praktische Beispiele gegeben, die sich u.a.
für einen Färbevorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung besonders eignen. Das erste Beispiel betrifft das Färben von Rohbaumwolle
mit dem Küpenfarbstoff Indigo, das zweite Beispiel das Färben von Rohbaumwolle mit
einem Direktfarbstoff und das dritte Beispiel das Färben einer iiischung aus Rohbaumwolle
und regenerierter Zellulosefaser mit einem Reaktivfarbstoff. Sämtliche angegebenen
Arbeitsgänge laufen kontinuierlich ab.
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Beispiel 1 Baumwollgarn der Garnnummer Ne 6 wird mit folgender Färbeflotte
imprägniert: 6 g/l Indigo-Farbstoff (BASF 98 %ig) 15 ml/l Natronlauge 50 ffiig 5
g/l Natriumhydrosulfit 2 g/l "Primasol FP" (Netzmittel, BASF)
Das
Garn wird hierbei von 6 Zettelbäumen zu je 632 Fäden abgezogen und als parallele
Fadenschar von 160 cm Breite mit ca. 40 m/min durch das Färbebad geführt und durcb
das anschließende Abquetschen mit dem Quetschwerk von Flottenüberschuß befreit.
Die Temperatur der Färbeflottc kan.'i bei 200C konstant gehalten werden, indem der
Fäibebehätter durch einen doppelten Boden mit einem Kühl system verbunden ist.
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Nach dem Abquetschen passiert die Fadenschar zum Oxydieren für ca.
60 Sekunden den Luftgang (ca. 40 m), um in Schleifen form nach Uberfahren und danach
Unterfahren der Zettelbäume wieder zum Färbebad zurück zu gelangen, neu imprägniert,
abgequetscht und wieder in den schleifenförmigen Luftgclng geführt zu werden.
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Der Vorgang Imprigrnieren, Abquetschen, Oxydieren (LuItgan) wird viermal
wiederholt. Nach der vierten und letzten Luftgangpassage wird die äußerste parallele
Fadenschar durch die Spülbäder geführt, danach über einen Trommeltrockner (Zylindertrockner)
getrocknet und nachfolgend in einer Schlichtemaschine geschlichtet und zum Kettbaum
aufgespult.
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Beispiel 2 (Klotz-Dämpf-Verfahren mit Direktfarbstoff) Die im Beispiel
1 definierte Fadenschar durchläuft die Färbeflotte eines Direktfarbstoffes von nachfolgender
Zusammensetzung: 10 g/l 'Siriuslichtrot" F 3 B 200 (BAYER) 0,5 g/l Soda calc.
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2 g/l "Erkantol PAD11 (Netzmittel, BAYER) Nach dem Imprägnieren und
Abquetschen wird die Fadenschar zum Fixieren des Farbstoffes durch einen Bogendämpfer
(Dampfkanal) mit Sattdampf (ca. 1020C, je nach örtlichen und Witterungsverhältnissen)
geführt.
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Hierbei wird die Fadenschar wiederholt, und zwar in diesem Falle sechsmal,
schleifenförmig durch das Färbebad, die Abquetschwalzen und den Dämpfer geführt.
Der substantive Direktfarbstoff wird dabei in gewünschter Tiefe durch Addition aufgebaut.
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Im Gegensatz zur einmaligen Imprägnierung resultieren hierbei gute
Echtheiten, weil durch das wechselweise Imprägnieren und Fixieren die Teilkonzentrationen
der Farbstoffe besser fixiert werden. Die Summe der Fixierzeiten beträgt 120 sec.
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Nach der sechsten Dampfpassage wird die äußerste Fadenschar zum Nachwaschbad,
zum Trocknen und Schlichten mit Aufbäumen abgeleitet. Vorteilhaft enthält das erste
Nachwaschbad eine heiße, konzentrierte Salzlösung. Auch hier können alle Arbeitsgänge
kontinuierlich ablaufen.
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Beispiel 3 (Klotz-Dämpf-Verfahren mit Reaktivfarbstoff) Eine parallele
Fadenschar einer Mischung aus Rohbaumwolle und regenerierter Zellulosefaser (50:50)
der Garnnllmmer lle 9 durchläuft die bei 150C gehaltene Färbeflotte, welche folgende
de Zusammensetzung hat: 10 g/l "levafixbrillantblau PRL1, (Bayer) 150 g/l Harnstoff
5 g/l Soda calc.
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10 g/l "Ludigol" (Reduktionsverhinderer, BASF) Das Garn kommt hierbei
ebenfalls von 6 Zettelbäumen, wovon jeder 690 Einzelfäden trägt. Die Breite der
Fadenschar liegt bei 160 cm.
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Auch hier wird nach dem Imprägnieren abgequetscht und anschließend
im Bogendämpfer zur Fixierung des Farbstoffes
mit Sattdampf (ca.
102 0C, je nach örtlichen und Witterungsverhältnissen) gedämpft. Nach in diesem
Fall dreimaligem Imprägnieren, Abquetschen und Dämpfen, welches durch das erfindungsgemäße
schleifenförmige Umfahren der Zettelbäume geschieht, wird die äußerste Fadenlage
zum Nachspülen, Trocknen und Schlichten weitergelenkt. Die Summe der Fixierzeiten
beträgt dabei 60 sec.
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Das dreimalige Imprägnieren mit dem nachfolgenden Dämpfen läßt eine
tiefe Farbnuance und gute Echtheiten entstehen.
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Die Farbstoffausbeute übertrifft die einer einmaligen Passage mit
3-facher Farbstoffkonzentration in der Färbeflotte.
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L e e r s e i t e