TWI568904B

TWI568904B - 用於染色紗線捲筒及／或捲繞於包裝體上之紡織纖維的機器及方法

Info

Publication number: TWI568904B
Application number: TW100148585A
Authority: TW
Inventors: 喬凡尼貝里尼
Original assignee: 創新及研究股份有限公司
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2017-02-01
Also published as: ITMI20102407A1; CO6781498A2; CU20130088A7; RU2578106C2; TW201233862A; EP2659042B1; SI2659042T1; BR112013016229B1; WO2012090147A1; EP2659042A1; PL2659042T3; US10066329B2; AR084607A1; KR101871015B1; US20150247273A1; US20130276246A1; BR112013016229A2; JP2014505800A; KR20130132568A; RS54011B1

Description

用於染色紗線捲筒及/或捲繞於包裝體上之紡織纖維的機器及方法

本發明係有關於一種用於染色紗線捲筒及捲繞在包裝體上之紡織纖維的機器。

本發明之另一態樣係一種用於染色紗線捲筒及/或捲繞在包裝體上之紡織纖維的方法。

本發明係適於使用在紗線捲筒及/或捲繞於包裝體上的紡織纖維織之工業染色的系統及機器。為簡潔起見，紗線捲筒一詞在下文中始終被通稱為紡織材料，其可包含如上所列之各種不同的紡織材料。

如所習知者，傳統用於紗線捲筒染色之傳統機器乃係配合被完全或部分地浸沒在染料浴槽中之材料而作業。

此染料浴槽經由材料之循環而得以使染色流體允許在待被染色之紗線上有最佳之分布。

此機器亦配備有染色流體再循環手段，以便可強制地引導其依據一封閉路線而輸送，而其始終涉及通過待被染色之紗線的捲筒。

染色流體通過紗線捲筒之方向亦可根據標準時程及方法而被反向。

如在同一申請人所申請之MI2004A002124案件中所敘述及顯示的再循環手段亦可配備一再循環機構，其在操作上被安置在此機器腔室內，以便確保染料浴槽之連續運作。

雖然可供染色紗線捲筒用之機器可進行高品質之染色，但是本申請人已發現此類機器並非無缺失且可在許多不同的方面被予改善，這些方面主要係關於染色流體在運動時之顯著流動速率、循環泵必須產生以確保所需流動速率之高差壓、所需之高電力標準、顏料在紗線上之濃度的均勻性、染料浴槽之溫度的調整與均一性、及降低泵整體性能之偏差裝置的存在。

尤其，本申請人已發現染料浴槽內之循環必須具有一大體上高的流動速率。

染料浴槽溫度及顏料在待被染色之紗線所有部分上之濃度的均勻性通常經由執行每分鐘高數量染料浴槽再填充而被確保，例如每分鐘二至四次浴槽再填充。

為可確保材料之最佳染色，循環泵必須產生一例如介於0.5 bar與1.5 bar間之顯著差壓以及高流動速率。

自然地，如果此待染材料具有導致染色流體無法強制通過其中之特性(諸如聚酯或棉花)，則必須使用一具有很高功率標準之循環泵。在更纖細材料(例如羊絨、頂級纖維、及絲綢)之情形中，染色流體之循環流動速率必須被限制。在此情況中，輸入功率係與在每分鐘之染料浴槽再填充數量上之減少成比例地被減低。

為了降低用於使染色流體可通過待染材料之電力需求，在不致過度連累機器生產率之下，已提議染色流體不要同時被供應至浴槽中之所有捲筒支架桿，而是被選擇地且相繼地供應至諸捲筒支架桿之總數的一小部分。

此技術被說明在例如FR2429283案件及US3751223案件中。諸捲筒支架桿被在區分成多組，且各組之供應被連接至一分離之收集腔室。循環泵收集來自容器之液體以便在適當壓力下接續地將其輸送至各收集腔室。

由本申請人所進行之多個試驗已顯現此技術的一可從檢視其流體動力特性而被完全證實之缺點。泵容積被減少至僅為同時供應所有捲筒時所需要之泵容積的一小部分，在通過待染材料方面則具有相同之單位容積，其同時也受到其固有特性之影響。此在循環液體之容積上的減小導致特別不良之液體循環及運動，而諸捲筒便是被浸沒在此液體之中。

此必然導致在浸沒著待染產品的浴槽中之染料的濃度以及液體本身之溫度兩者之分布的不均勻。這兩參數導致分散在產品中之染色物質的轉移，此乃利用上列諸前案中所述類型之機器而達成，以致使最終所獲之難以接受的產品染色不均勻情形被證實存在。此缺點似乎證實在相關理論提案提出之後的數年間並無目前正使用中或已在市場上之此類型染色系統。

出人意外地，本申請人現已發現先前技藝之此缺點已經由將液體之選擇性及相繼性供應與合理數量之捲筒組的簡單結合而被克服，其中採用了適於引導液體在浴槽內再循環或混合至可使其大體上維持不改變此液體在其所含之染色物質的溫度及濃度方面之特性。

憑藉一根據本發明所實施之機器而在染色均勻性方面所獲得之完全令人滿意的結果並未被完全地證實，如本申請人之試驗所顯示。可能已被設想到的是，染色流體在浴槽內之被充分地提供動力以維持其濃度及溫度特性的再循環可在兩方面具有若干有利功效，亦即在諸捲筒短暫地不被染色流體所通過時暴露在染料中的均勻性方面，以及在循環泵收集自容器之某一點處之液體的特性不會被局部地改變方面，而此液體則接著被導引於待染材料之諸捲筒內。

然而，在實驗中，多組捲筒在一被維持在有力循環的浴槽中之相繼供應的組合導致意料之外的品質結果，其並不較差於或實際上係較優於由傳統機器所獲得之結果，在此該液體在一能源輸入下被同時供應至所有捲筒並同時通過所有待染材料，而該能源輸入超過本發明機器之需求的好幾倍。

本發明之目的因此在於提供一種用於紗線捲筒之染色機器，其可藉由降低被引導通過待染捲筒之染色流體的流動而達到一絕佳之染色結果。

本發明之另一目的在於提供一種機器，而相較於習知機器之操作所需之電力，根據本發明所實施之機器只需特別低之電力。

本發明之另一目的在於使藉諸捲筒所承載之紗線的所有部分都可達到均勻的染色。

本發明之另一目的在於提供一種機器，其可確保在此機器之任何部分中之染料浴槽的均一性。

本發明之再一目的在於降低(即使是略微地)此機器用於染色紗線捲筒之總成本。

上述之目的以及其他之目的實質上係藉由如下附申請專利範圍中所提出並敘述之用於染色紗線捲筒及/或捲繞在包裝體上之紡織纖維的機器及方法而達成。

現將經由一非限定用範例而提供一針對用於染色紗線捲筒及/或捲繞在包裝體上之紡織纖維的機器及方法之較佳實施例的說明。此說明將配參照附圖而被提供於下文中，而此諸附圖僅被提供做為說明用途而因此並非徹底詳盡的。

參照附圖，元件符號1表示一根據本發明所實施之用於染色紗線捲筒的機器。

如在諸附圖中可見的，機器1包括一用以界定一腔室3於其內之結構2，此腔室至少部分地充滿至少一種染色流體4，較佳地係一染料水溶液，其種類係取決於欲被染色之纖維的類型。

更具體而言，結構2大致呈圓筒之形狀，其係由一圓筒狀之側壁2a所界定，而此側壁之上及下部則由第一及第二拱形蓋2b及2c所封閉。

如在諸附圖中所示的，結構2大致呈垂直，因此使得第一及第二拱形蓋2b及2c係以水平之型式由上方及下方封閉圓筒狀側壁2a。

應可留意到的是，為達成本發明之目的，結構2之方向並非重要的。事實上，結構2亦可為水平的，所以不致因此限制了本發明之範圍。

如在諸附圖中可見的，染色流體4至少部分地充滿結構2之腔室3，而欲被染色之紡織材料此時已被浸沒在此染色流體中。

再次地參照諸附圖，機器1之腔室3經由引入浮動在染色流體4之表面上方並介於此染色流體與結構2的第一拱形蓋2b之間的氣體5而被加壓。

如在諸附圖中可見的，機器1另包括支撐手段，其較佳地係為至少一被安置於腔室3內之支撐板6。此支撐板6係位於與機器1之結構2之第二拱形蓋2c鄰近處，以便使其可被完全地浸沒於染色流體4中。

支撐板6有利地係呈中空狀，以便使染色流體4可沿著其結構而通過。

再次參照諸附圖所示，機器1包括複數根捲筒支架桿7，其亦大致呈中空狀並被完全地浸沒在腔室3之染色流體4中。

諸捲筒支架桿7與該支撐手段(尤指中空之支撐板6)係成流體連通，以便可在其間輸送染色流體4。

更具體而言，諸捲筒支架桿7較佳地係以垂直型式從中空之支撐板6延伸至機器1之結構2的第一拱形蓋2b。

當諸捲筒支架桿7分別配備具有圓形截面之圓筒結構時，各捲筒支架桿7將沿著其縱向部分而配備有複數個穿孔(在諸附圖中並未示出)，以便使此縱向部分可與機器1之結構2的腔室3成流體連通。

如在諸附圖中以示意方式所顯示的，各捲筒支架桿7上軸向地套插至少一紗線捲筒8及/或捲繞在一待染色包裝體周圍之紡織纖維，較佳地係套插複數個被安置成垂直狀紡織品堆疊體的捲筒8。

根據在諸附圖中所示之實施例，中空支撐板6具有至少兩個中空支撐部分6a，其各配備有一系列捲筒支架桿7。

中空支撐板6較佳地係具有多個中空支撐部分6a，其係沿著圓周而被分布在機器1之結構2的縱向軸線X周圍。

更具體而言，中空支撐板6之各中空支撐部分6a具有多個捲筒支架桿7。

中空支撐板6之諸中空支撐部分6a相對於及/或相鄰於結構2之縱向軸線X而被有利地彼此遠離，以便界定一在腔室3內大致居中之運輸通道3a。

有利地係，機器1亦配備有染色流體4之再循環手段9。此再循環手段9在操作上與機器1之結構2相結合，以便使染色流體4可依循至少一經設定之路線運行。

更詳細言之，再循環手段9包括一初始再循環機構10，其在運行上***置於腔室3與支撐板6之間，以便使染色流體4可通過其所支撐之諸捲筒支架桿7以及通過此諸捲筒支架桿與腔室3之間。

有利地係，初始再循環機構10包括至少一泵10a(較佳係一離心泵)，其在操作上被安置在腔室3與支撐板6之間。

然而必須指出的是，為了達成本發明之目的，亦可使用能讓染色流體4流動於不同方向上之非離心泵或雙向泵。

如在諸附圖中所示，泵10a被設置以從腔室3處抽出染色流體4，並接著再將其經由中空支撐板6引導入腔室3、諸捲筒支架桿7及被套插至這些桿上之諸個別捲筒8內。

泵10a可在至少一抽吸導管2d經由腔室3而與該流體連通時運作。

詳細而言，抽吸導管2d延伸於結構2下方並遠離結構2之第二拱形蓋2c。

抽吸導管2d有利地經由至少一延伸於中空支撐板6之各中空支撐部分6a下方之供應導管6b而與流體相連通。依此方式，第一再循環機構10亦經由中空支撐板6之各中空支撐部分6a而與流體相連通。

有利地係，第一再循環機構10被設置並適於用以引導染色流體4間歇性地通過諸個別捲筒支架桿7與諸由這些捲筒支架桿7所承載之捲筒8。換言之，第一再循環機構10可被切換於一初始位置(其中染色流體4通過諸個別捲筒支架桿7之諸捲筒8)與一第二位置(其中染色流體4不通過此諸捲筒8)之間達到一段經設定之時間。

經由範例，此與第二位置(亦即無染色流體4流過諸捲筒8者)有關之該段時間有利地係10至60秒，較佳地不少於5秒，且甚至更佳地不少於3秒。

依此方式，由各捲筒8所承載之紗線被染色流體4之連續流動而浸沒達一段經設定之時間。隨後，此由各捲筒8所承載之紗線在再度被接著的染色流體4之另一連續流動所浸沒之前，將先被留下來浸泡在沒有任何流動之染色流體4中，並在一段時間之後更新染液浴槽。

有利地，再循環手段9包括第二再循環機構11，其較佳地係一做為攪拌器之軸向泵。此軸向泵在操作上係與結構2相關聯，以便引導染色流體4依循至少一經設定之路線移動進入腔室3內，而此經設定之路線較佳地係一大致呈封閉性及/或環圈狀路線，如在諸附圖中以字母A所表示之箭頭。

再者，第二再循環機構11還能包括一作為攪拌器之離心泵。

根據本發明之另一實施例，再循環手段9亦可設想為一具有多條被安置在結構2上之管子的外部抽吸壓力泵，其作用如同一混合器。

如在諸圖中可見的，第二再循環機構11在操作上係大致與機器1之結構2的縱向軸線X相對準，及/或與由中空支撐板6之諸中空支撐部分6a與其諸捲筒支架桿7所界定之中央運輸通道3a相對準。

由第二再循環機構11所決定之染色流體4的移動路線係至少部分地與紗線之捲筒8、捲筒支架桿7及支撐板6之中空支撐部分6a成相切。

具體而言，染色流體4在腔室3內循環，其在諸捲筒8與諸捲筒支架桿7之間係朝向大致垂直及水平之兩方向流動。

自然地，染色流體4在機器1之結構2的腔室3內之再循環可根據任何可使染色流體在諸捲筒支架桿7及其所承載之諸捲筒8周圍被連續地混合之習知技藝而被實現。

如在諸附圖中可見的，再循環手段9包括至少一選擇機構12，具體而言係一在操作上***置於第一再循環機構10與至少一捲筒支架桿6之間的閥12a。選擇機構12可被有利地切換於一開啟位置(其中第一再循環機構10引導染色流體4通過至少一捲筒支架桿7及諸捲筒8)與一關閉位置(其中染色流體4不通過該捲筒支架桿7及該等個別捲筒8)之間。

參照上述之支撐板6的中空支撐部分6a，再循環手段9針對各中空支撐部分6a包括一選擇機構12，其在操作上***置於中空支撐部分與第一再循環機構10之間。在此情形中，各選擇機構12可被切換於一開啟位置(其中第一再循環機構10引導染色流體4通過諸個別之捲筒支架桿7以及其所承載之諸捲筒8)與一關閉位置(其中染色流體4不通過該等捲筒支架桿7及該等個別捲筒8)之間。

有利地，機器1另外包括至少一個控制單元(迄今未知，所以未示於圖)，其在操作上與諸選擇機構12相關聯，以便可依據一經設定之排程而控制開啟與關閉移動。此控制單元被設置來將諸選擇機構12中之至少一者從一開啟位置切換至一關閉位置，同時將另一選擇機構12從一關閉位置切換至一開啟位置。依此方式，此控制單元將制止染色流體4流經一組捲筒支架桿7，而同時讓染色流體4可通過另一組不同之捲筒支架桿7。

選擇機構12可被有利地切換於開啟與關閉位置之間，以致使染色流體4可流動通過僅一組捲筒支架桿7或以交替之方式流動通複數組捲筒支架桿7。

根據此解決方案，機器1可將染色流體4之選擇性及相繼性供應導向多個包括合理數量之捲筒8的群組。在此情形中，有利的是此染色流體4經由各群組之諸捲筒8所進行之供應係發生在一相當短的時間，亦即幾十秒之範圍內。

每一個連續供應循環將因此包含每一個設想組之捲筒8的連續供應，其緊跟著一停滯階段，其中對諸捲筒8之供應會停止一段時間，其通常具有與供應週期相同之量級，甚至若較佳地可較長一點時間，例如在本情況中係大約30秒。有利地，停滯週期可因此大致相同於被分配予供應流體至諸捲筒的總供應時間，或具有相同之量級。

在有三組捲筒8之特別情形中，因此較佳地各連續供應循環包括：將染色流體4供應至第一組捲筒8，歷時大約10秒鐘；隨後在大約10秒鐘內供應至第二組捲筒8；隨後供應至第三組捲筒，歷時大約10秒鐘；於是，此染色流體4之供應針對每一組捲筒8將停止達20秒鐘。在此情形中，各組捲筒8之各供應循環花費大約30秒鐘完成，其拆分為10秒鐘供應及20秒鐘停滯。

以上之數值僅被提供做為說明之用，且只被提及已在許多測試過程中被證實足以為一可獲致本發明利益之滿意處理。

如在諸圖中可見的，各選擇機構12之各閥12a可被切換於一關閉位置(其中不允許產自泵10a之染色流體4沿著各自供應導管6b輸送)與一開啟位置(允許產自泵10a之染色流體沿著各自供應導管6b輸送)之間。

當一個別之選擇機構12的閥12a係位於開啟位置中之時，經由抽吸導管2d被引入之染色流體4將沿著該個別之已開啟供應導管6b而被輸送，如諸附圖中之箭頭B所示者。在此情形中，染色流體4沿著中空支撐板6之個別中空支撐部分6a及諸相對應之捲筒支架桿7經由諸捲筒支架桿及諸受支撐捲筒8而流至並接著進入結構2之腔室3。

或者，上述設想使用多個選擇機構12之系統亦可設想至少一泵10a，其可被切換於一操作位置(其中染色流體4被其引導通過至少一捲筒支架桿7，較佳地多個捲筒支架桿7)與一非操作位置(染色流體4不會通過至少一捲筒支架桿7)之間。

如在諸圖式中可見的，機器1額外地包括加熱手段13，其在操作上被安置在腔室3之內側。

在諸圖式中所示之實施例中，加熱手段13被完全地浸沒在染色流體4中以便加熱此染色流體並將其保持在一預定之溫度處。

然而，應可察覺到的是，加熱手段13亦可設想為在諸圖式中所示解決方式以外之任何習知設置。例如，此加熱手段13亦可被安置在腔室3內並且直接與結構2接觸，以便可藉由傳導而輸送染色過程所需之熱至染色流體4。

加熱手段13逐漸地加熱存在於腔室3內之染色流體4，以便提供此腔室足夠能量可將顏料固著至紗線上。

明確言之，加熱手段13控制此藉由傳導與對流而散發熱之染色流體的溫度。

有利地，加熱手段13包括至少一熱交換器13a，其至少部分地展開於支撐板6與結構2之間的第二再循環機構11周圍，以便使透過第二再循環機構11之作用而進行循環之染色流體4可在到達中央運輸通道3a之前先流經熱交換器13a。

根據本發明所實施之用於染色紗線捲筒的機器與方法程序解決了在先前技藝中所發現之諸多問題且帶來顯著之利益。

首先，前述之機器確保染色流體與紗線捲筒間之最佳接觸。換言之，上述機器構形可免除形成於染色隔間內之預置或優先區域，至於在染料溫度與濃度方面，其會分別地因染料之不足或過度沉積而造成顏料在紗線上形成較小或較大飽和度之不樂見效果。根據所述之機器構形，此染料被均勻地分布在由諸捲筒所支撐之紗線的所有部分上。

具體而言，前述之機器可擔保每分鐘會有足夠數量之紗線接觸或浸沒以確保均勻之染色。

有利地，根據本發明所實施之機器配備有兩個流體再循環機構，其各針對將被執行之再循環類型而被適當地構形並設置。

第一再循環機構保證週期性地替換浴槽，則得以在邊界層上與紗線相接觸，並可與其相互作用以便傳遞熱與顏料並將其本身減低至一濃度。

在選擇機構被開啟的該段時間內流動且從內部與紗線相接觸之浴槽，其大致上具有與諸染色流體抽吸及供應導管、諸個別泵輸送腔室、諸捲筒支架桿凹穴、及位於由諸捲筒在一紗線捲與諸其他相鄰紗線捲間所釋出之空間中的諸捲筒內側部分的內部體積相同之體積。總體上，此浴槽之體積係等於包含在機器中之染色流體之總體積的大約25-45%。因此，藉具與紗線相同數量之染液浴槽接觸，使得第一再循環機構之泵唧容量等於設想用於習知機器之泵唧容量的25-45%。

為了防止在流動上之顯著降低，而導致染色流體通過具有可能優先區段之捲筒所需差壓上顯著之降低，上述可供選擇性供應某些捲筒支架桿用而非其他者之構形，將可使染料通過諸捲筒所需之泵的差壓被維持在或大約在最佳均一值處。依此方式，此泵之壓力可被降低，而同時可確保最終染色之均勻性及品質。

亦應被列入考量的是，位於腔室內及在紗線捲筒外之染液浴槽的再循環，將導致一高度均質之染色流體。

此外，均質染液浴槽及由捲筒所支撐之紗線的連續外部接觸使得捲筒之外側部分可被均質地染色。根據此構形，將不再需要引導染色流體連續移動通道紗線之捲筒，其將足以引導染色流體以規律之間隔從內到外之方向(如在諸附圖中箭頭B所示者)或相反之方向通過紗線捲筒。實際上，不再需要具有配備流動偏向或反向裝置之高容量泵。

有利地，腔室內及染色捲筒外之染液浴槽循環確保均一之染色流體溫度以及顏料在溶解或散佈上之均一濃度。

在此情形中，藉由第二再循環機構所實施之循環必須是高容量但低壓頭，因為循環迴路或路線包括腔室的整個體積。

有利地，一軸向低功率泵可被用作一攪拌器。討論中之染液浴槽在腔室內的循環會影響機器內染色流體總體積的大約55-75%。為此理由，最好是在不引導此染色流體通過將會構成特別阻抗障礙之諸捲筒及諸捲筒支架桿之下混合該浴槽。

根據上述之構形，系統針對各染色循環所需之電力及位於正被染色中之紗線上的應力可被顯著地減少。後一個優勢對於通常必需格外小心謹慎之纖細紗線的染色而言是很重要的。依此方式，甚至更纖細之紗線都可被絕對安全地染色，同時也可保護其結構完整性。

1．．．機器

2．．．結構

2a．．．側壁

2b．．．第一拱形蓋

2c．．．第二拱形蓋

2d．．．抽吸導管

3．．．腔室

3a．．．運輸通道

4．．．染色流體

5．．．氣體

6．．．支撐板

6a．．．中空支撐部分

6b．．．供應導管

7．．．捲筒支架桿

8．．．捲筒

9．．．再循環手段

10．．．第一再循環機構

10a．．．泵

11．．．第二再循環機構

12．．．選擇機構

12a．．．閥

13．．．加熱手段

13a．．．熱交換器

A．．．路線

X．．．縱向軸線

第1圖係一根據本發明所實施之用於染色紗線捲筒之機器的示意剖面圖，其顯示此機器處於第一重要操作位置中；

第2圖係第1圖中所示之機器的示意剖面圖，其顯示此機器處於第二重要操作位置中。