Способ получения узора на ткани гидравлическим методом и устройство для его осуществления

 

Использование: для создания узора на ткани путем обработки водой. Сущность изобретения: устройство для гидравлического получения узора и способ, при котором полотно ткани транспортируется через пост получения узора вдоль машинного направления на транспортере, предпочтительно на барабане, имеющем опорную поверхность, образованную с узором из приподнятых или сплошных зон и опущенных или пустотелых зон, причем также имеются одна или более магистрали с соплами для выпуска струй жидкости, расположенные над транспортером для направления непрерывной завесы жидкости вниз для динамического воздействия на ткань, так что свойства ткани изменяются в соответствии с узором опорной поверхности. 2 с. и 8 з. п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к получению на ткани узора гидравлическим методом. Устройство содержит транспортер для транспортирования полотна ткани через пост получения узора в машинном направлении, при этом транспортер включает в себя опорную поверхность, выполненную с узором, состоящим из сплошных зон и пустотелых зон в промежутках, причем ткань располагается так, что находится в плоском соприкосновении с опорной поверхностью, когда она переносится через пост получения узора; средства для выпуска гидравлических струй, расположенные над транспортером для направления жидкой завесы вниз с целью динамического воздействия на ткань, когда она движется через пост получения узора на опорной поверхности, при этом упомянутая завеса из жидкости по существу непрерывно проходит через ткань и контролируется так, что визуальное свойство ткани изменяется соответственно узору сплошных зон и пустотелых зон опорной поверхности вследствие динамического воздействия жидкой завесы на ткань у узорчатой опорной поверхности. Изобретение также включает процесс гидравлического получения узора на ткани в вышеупомянутом устройстве, а также продукт из ткани с нанесенным узором, создаваемым таким процессом.

В предпочтительной форме изобретения устройство для гидравлического получения узора включает большое количество магистралей, параллельно установленных вдоль периферии транспортирующего барабана, образующих ряд завес из воды, под которыми транспортируется ткань, при этом каждая магистраль включает в себя большое количество сопел, распределенных в поперечном направлении перпендикулярно машинном направлению, которые выбрасывают расходящиеся, перекрывающие друг друга струи воды так, что водяная завеса оказывает фактически равномерное динамическое воздействие по ширине ткани. Сопла предпочтительно имеют широкие расходящиеся отверстия так, что они не забиваются волокнами из ткани и другими отходами, имеют угол расхождения в диапазоне 2-45^о и расположены на расстоянии примерно 1-10 дюймов (2,54-25,4 см) над транспортером. Предпочтительные результаты получаются при давлении воды порядка 1000 пси (71 кгс/см²), скорости процесса порядка 60 футов/мин (0,3 м/с) и энергии порядка 0,4-2,0 л. с. ч/кв. ярд.

Характерное применение изобретения заключается в гидравлическом получении узора на окрашенном тканом материале, достигаемом смывкой цвета с зон ткани, находящихся в соприкосновении со сплошными зонами на узорчатой опорной поверхности; опорная поверхность образована с узором из сплошных и пустотелых зон, соответствующих получаемому смытому узору на ткани. Пустотелые зоны предпочтительно занимают приблизительно 25% общей узорчатой зоны.

Дополнительное применение изобретения заключается в гидравлическом получении узора на ткани путем смещения нити или волокна в повторяющихся узорах ткани. Материалы, имеющие малую плотность или неплотно сотканные, подвергаются вышеупомянутой обработке гидравлическими струями, когда они находятся в соприкосновении с опорной поверхностью, имеющей узор из приподнятых зон, например, в виде куполов или трехразмерных тисненных или рельефных тканых экранов. Могут быть получены визуальные результаты в виде ребристости или волокнистости, шахматного порядка, геометрических или цветочных фигур, либо в виде кружев. Смещение волокон, подвергавшихся процессу гидравлического получения узора, может быть применено к окрашенным или неокрашенным тканям или вязаным материалам, а также к нетканым и сшитым-связанным материалам.

На фиг. 1 представлена диаграмма стадий процесса гидравлического получения узора на ткани согласно изобретению; на фиг. 2 - вид в перспективе, показывающий вариант осуществления устройства для гидравлического получения узора, составляющего изобретение; на фиг. 3 - устройство согласно фиг. 2, предназначенное для гидравлического получения узора, вид сбоку; на фиг. 4 - вариант осуществления устройства, вид сбоку; на фиг. 5, а представлен вид в сечении, показывающий планарную опорную поверхность для гидравлического получения узора с пустотелыми и сплошными зонами, пригодными для смывки цвета; на фиг. 5, б - вид в сечении опорной поверхности барабана, которая имеет форму куполов и пониженных зон, пригодных для смещения волокон; на фиг. 6-8 - фотографии узоров опорной поверхности и получаемой смывки краски и ткани; на фиг. 9-12 - фотографии узоров опорной поверхности и итоговых эффектов смещения волокон, получаемых в ткани.

Устройство для гидравлического получения узора, а также связанные с ним способ и продукты согласно изобретению позволяют получить контролируемый и повторяемый видимый узор на ткани путем подачи неедкой жидкости под давлением к ткани, приводимой в соприкосновение с узорчатой опорной поверхностью. Изобретение предполагает подачу непрерывной водяной завесы для получения субстрактивного эффекта смывки цвета в окрашенных тканых материалах, например, в окрашенной грубой хлопчатобумажной ткани с красителем индиго, и узора смещения волокон в тканых материалах, которые имеют невысокую плотность или сотканы неплотно. Однако принципы изобретения могут быть применены и к другим случаям помимо смывки цвета и смещения волокон, могут использоваться другие неедкие жидкости, кроме воды, а также могут использоваться другие виды тканей, включая нетканые материалы.

Поступающая ткань (фиг. 1) подвергается какой-либо требуемой предварительной обработке, например окрашиванию красящим веществом для получения базового уровня цветности. Затем предварительно обработанная ткань подвергается обработке, выполняемой на посту для этой обработки, который получает воду под высоким давлением и возвращает регенерированную воду к взаимосвязанному с ним оборудованию для обработки воды. Затем узорчатая ткань, идущая от поста для получения узора, подвергается какой-либо последующей обработке, например сушке под натяжением на обычных ширильных рамах, для получения конечного тканого продукта.

В приведенном ниже варианте осуществления устройства для гидравлического получения узора непрерывное полотно окрашенного тканого материала подвергается обработке для обеспечения смывки цвета. Окраска тканого материала хорошо известна тем, кто занят в этой отрасли. Тип красителя и способ окраски играют важную роль при получении узора. Для окрашенной грубой хлопчатобумажной ткани в отношении ее поверхности или слоистой характеристики предпочтителен краситель индиго, т. е. краситель, не подвергающийся быстрой смывке, который обеспечивает получение узора путем удаления краски с поверхности нити в отдельных зонах. Краситель индиго обычно наносится посредством прохождения нитей с бруса основы через последовательные 5-8 ванн для образования определенного количества покрытий из красителя на поверхности волокон.

Если обратиться к одной из предпочтительных форм устройства согласно фиг. 2 для гидравлического получения узора, то пост 10 для получения узора включает в себя бесконечный транспортер 24, приводимый в движение роликами 26, 28 для продвижения ткани 12 в машинном направлении (стрелка показывает направление вниз). Предпочтительная линейная скорость транспортера находится в диапазоне 10-500 футов в минуту (0,05-2,54 м/с). Транспортер 24 представляет собой обычную плоскую опорную поверхность 16 в зоне получения узора, которая образована с ровным волнистым узором из сплошных (или приподнятых) и пустотелых (или опущенных) зон, например в виде решетки, сот, ромба, полос и т. д. Ткань удерживается в соприкосновении со сплошными или приподнятыми зонами узора, при этом пустотелые зоны дренируют воду, подаваемую к ткани, что дополнительно описано ниже. В предпочтительных вариантах осуществления пустотелые зоны занимают приблизительно 25% всей зоны узора. Ткань 12 согласно фиг. 2 имеет иную поперечную штриховку у выходного конца 42, чем у поступающей ткани на входном конце 38 (она уже изменена процессом гидравлического получения узора).

Над транспортером 24 установлено устройство из магистралей 30, отстоящих друг от друга параллельно ткани и выровненных в поперечном направлении ткани, которое перпендикулярно машинному направлению. Магистрали 30 отстоят друг от друга примерно на 4 дюйма (10,16 см) и располагаются на высоте приблизительно 1 дюйма (2,54 см), а предпочтительно в диапазоне от 1 до 10 дюймов (2,54-25,4 см) над транспортером. Каждая магистраль имеет ряд сопел 36 для выпуска струй воды, отстоящих друг от друга в поперечном направлении, при этом каждое из них выпускает расходящуюся веерную струю 34 воды вниз на ткань 12. Крыловидные струи 34 перекрывают друг друга для образования непрерывной водяной завесы 40, которая оказывает по существу равномерное динамическое воздействие по ширине ткани. Этим создается равномерное давление воды на ткань у узорчатой опорной поверхности с тем, чтобы избежать получения полос или получения иного неравномерного узора.

Магистрали сконструированы таким образом, чтобы подавать к соплам 36 жидкость под давлением в диапазоне 200-2500 пси (14-175 кгс/см²). Сопла магистрали отстоят друг от друга на расстоянии приблизительно 1 дюйм (2,54 см) и располагаются над транспортером 24 на высоте 1-10 дюймов (2,54-25,4 см). Веерные струи 34 расходятся в виде веера, имеющего угол расхождения в поперечном направлении по отношению к оси сопла, которая перпендикулярна поверхности транспортера. Угол расхождения может составлять 2-45^о, причем эксперимент показывает, что угол расхождения, составляющий порядка 18^о, дает оптимальную форму веера и равномерную водяную завесу под давлением. Выходная энергия водяной завесы предпочтительно находится в диапазоне 0,4-2,0 л. с. ч. /кв. ярд, а точнее составляет 1,0 л. с. ч/кв. ярд. В случае более тяжелых тканей, например, грубого хлопчатобумажного волокна, энергия, прилагаемая к поверхностям ткани, может обеспечивать поверхностный эффект и не зависит от веса.

Предпочтительными соплами для использования в изобретении являются сопла такого типа, которые изготавливаются фирмой Спреинг Систем Ко, распределяются Дж. У. Сноуден энд Асошиэтс, Манчестер, Нью Хэмпсир и обозначаются 0503-ТС. Это сопло имеет распылительный наконечник из карбида вольфрама, который признан эффективным для создания регулируемых распыляемых струй под давлением. Эжекционные отверстия сопла имеют некруглую конфигурацию. Предпочтительное сопло имеет эффективный диаметр порядка 0,43 дюйма (1,09 см) и скорость порядка 1,5 галлона-мин (112 см³/с) с эффективным углом распыления струи, примерно составляющим 18^о под давлением 1000 пси (70 кгс/см²).

Как показано на фиг. 3, когда ткань движется на транспортере 24 через ряд водяных завес 40, вода оказывает динамическое воздействие на ткань у приподнятых или сплошных зон узорчатой опорной поверхности. Установлено, что краситель с недостаточно прочным цветом, например краситель индиго, будет смываться с ткани в приподнятых или сплошных зонах, по крайней мере частично, под давлением водяных завес. Вода и уносимая краска дренируется через пустотелые зоны опорной поверхности к наполнительному резервуару 50 под транспортером 24. Фильтр 52 выполнен для задержки отделившихся волокон и других загрязнителей, а рециркуляционный насос 54 возвращает воду под давлением к магистрали 30. Смытый краситель может быть удален посредством использования осадительных резервуаров.

Предпочтительная конструкция транспортера показана на фиг. 4, причем в ней используются цилиндрический или барабанный транспортер 24 и узорчатая опорная поверхность 60. Магистрали 30 расположены в непосредственной близости от верхней части окружности опорного элемента. В других аспектах работа этого варианта подобна первому описанному варианту, хотя установлено, что барабанный транспортер обеспечивает предпочтительные результаты. Оборудование для водной обработки в этом варианте осуществления включает в себя фильтровальную систему такого типа, которая изготавливается фирмой Доур Оливер Инк. , Стемфорд, Коннектикут и которая обозначается 120 ДСМ Скрин. Система ДСМ имеет различное сопло 64 и фильтровальный экран 66, который направляет волоконные отходы в разгрузочную емкость 70, в то время как отфильтрованная жидкость отводится для ее рециркуляции посредством насоса 72. Для регенерации красителя используется осадительный резервуар.

На фиг. 5, а показан боковой вид в сечении, иллюстрирующий функцию смыва рисунка, выполняемую водяной завесой 40, оказывающей динамическое воздействие в нижнем направлении на ткань 12, несомую на опорной поверхности 16 (60). Опорная поверхность имеет узор, состоящий из сплошных зон 16 а и пустотелых зон 16, например такой, который может быть образован сотами или равномерным перфорированным узором на экране. Давление водяных струй прижимает ткань 12 к опорной поверхности, так что ее части опираются на сплошные зоны 16а, а другие части вдавливаются в пустотелые зоны 16в. Установлено, что в случае окрашенной ткани краска имеет тенденцию к вымыванию с приподнятых частей, удерживаемых на сплошных зонах 16а, и к дренированию во вдавленные части пустотелых зон 16в и задержке в них, тем самым обеспечивается узор путем смывки цвета, соответствующий узор опорной поверхности.

На фиг. 6-8 представлены примеры некоторых узорчатых опорных поверхностей, а также узор, получаемый на ткани. Обычно опорная поверхность образована из мелкой проволочной сетки, в которой выполнены повторяющиеся приподнятые зоны, или из металлической пластины, в которой посредством прошивки выполнены пустотелые зоны. На фиг. 6, а опорная поверхность представляет собой перфорированную металлическую пластину с круглыми пустотелыми зонами, а получаемая ткань показана на фиг. 6, б, причем в этом случае смывное действие обеспечивает штриховку. Опорная поверхность на фиг. 6, в представляет собой проволочную сетку, выполненную с повторяющимся цветочным узором, причем получающаяся ткань с узором показана на фиг. 6, г. Проволочная сетка, на которой выполнены переплетные волны согласно фиг. 7, а, позволяет получить то, что представлено на фиг. 7, б, клетчатый рисунок согласно фиг. 7бв приводит к тому, что показано на фиг. 7, г, а рельеф из линий/точек согласно фиг. 8, а позволяет получить то, что представлено на фиг. 8, б. Узор, полученный барабаном с проволочной сеткой с узором в виде сот, показан на фиг. 8, в.

Кроме сохранения размытого рисунка получаемые ткани могут также сохранять эффект трехразмерного рельефа, соответствующий узору опорной поверхности благодаря давлению воды у поста для гидравлического получения узора, вынуждающему ткань входить в открытые зоны экрана или пластины. Ткани с полученным узором могут быть обработаны проклеивающими или другими веществами, придающими жесткость, либо подвергаться тепловой усадке с тем, чтобы сделать более долговременным рельефный эффект. Рельефный эффект может быть получен сам по себе, без смывки посредством использования красителя, который более прочен в отношении цвета, чем индиго или другие кубовые красители.

На рис. 5, б представлен боковой вид в сечении, показывающий функцию получения узора со смещением волокон, выполняемую завесами 40 воды, оказывающими направленное вниз динамическое воздействие на ткань 12, несомую на опорной поверхности 16 (60) барабана. Опорная поверхность барабана имеет трехразмерный тисненый или тканый рельефный узор из приподнятых или рельефных зон 16а, например, в форме куполов, и пустотелых зон 16в. Давление водяных струй прижимает ткань 12 к опорной поверхности, так что ее части с силой соприкасаются с куполообразными зонами 16 а, а другие части вдавливаются в пониженные или пустотелые зоны 16в. Предпочтительно, чтобы опорная поверхность барабана была приспособлена как для смывки цвета, так и для смещения волокон. Установлено, что в случае имеющих малую плотность или неплотно сотканных материалов волокна смещаются под действием воды и запутываются друг с другом, создавая открытые зоны или кружевообразную ткань с хорошими сцеплением и устойчивостью. Ткань также демонстрирует хорошие драпировочные и оберточные свойства, поскольку она открытая и имеет ограниченное скольжение нитей вследствие фиксации волокон друг с другом в течение гидравлического получения узора. Узор получается более эффективно в легких тканях с размером нитей от малых до умеренных. Такие узоры могут включать в себя ребристость, волнистые линии, шахматный порядок, геометрические или цветочные фигуры, или подобие кружев. Использование водяных завес, обладающих большей энергией, или обработка узорчатых тканей путем проклейки может сделать эффект смещения более долговременным.

На фиг. 9-12 - представлены образцы узоров при смещении, полученных в тканях различными узорчатыми экранами. На фиг. 9, а на ткани для блузок, изготовленной из полиэфира/искусственного шелка, имеющей филаментарные нити основы в количестве 76 штук на дюйм в направлении основы (машины) и промежуточное наполнение в количестве порядка 31 уточных нитей на дюйм в поперечном направлении, узор получается путем использования экрана с цветочным узором, показанным на фиг. 9, б. Микрофотография, представленная на фиг. 9, в, показывает увеличенный в 16 раз вид полученного смещения нитей. На рубашечную ткань из 100% хлопка, показанную на фиг. 10, а и имеющую порядка 76 концов на дюйм и 68 уточных нитей на дюйм, узор наносится путем использования экрана из тканых ячеек (20 х 20 дюйм), показанного на фиг. 10, б, причем на фиг. 10, в с увеличением в 16 раз показаны результаты смещения.

На батистовой ткани согласно фиг. 11, а состоящей из 92% полиэфира и 8% хлопковых волокон, с 90 концами на дюйм и 44 уточными нитями на дюйм, узор получается посредством использования экрана из линий/точек, показанного на фиг. 11, б, с итоговым смещением, показанным в увеличенном в 16 раз виде на фиг. 11, в. На фиг. . 12, а дополнительно показана ткань для блузок, узор на которой получен с помощью экрана согласно фиг. 11, б из линий/точек, причем полученное смещение волокон показано увеличенным в 16 раз на фиг. 12, б и в 18 раз на фиг. . 12, в.

Итак, в изобретении созданы способ и устройство для получения узора на тканях посредством использования одной или более водяных завес под давлением, действующих на узорчатый экран. Для получения желаемого эффекта узор может регулярно повторяться и контролироваться. Может быть получен широкий диапазон узоров и визуальных эффектов. Технология гидравлического получения узоров согласно изобретению сводит к минимум износ и поломки оборудования, а также износ и разрыв обрабатываемой ткани. Кроме того, выработка едких веществ или химических отходов сводится к минимуму, а тем самым оказывается меньшее воздействие таких процессов обработки ткани на окружающую среду.

Может быть получен широкий диапазон других результатов нанесения узора путем использования разных красителей, цветов, процессов крашения, конфигураций завес, узоров экрана, тканей и плетения ткани. Водяная завеса может быть создана посредством других видов и другого расположения сопел и магистралей под давлением. Тканые, перфорированные или растянутые металлические или пластиковые экраны, либо другие трехразмерные экраны с приподнятыми и опущенными зонами могут быть использованы в качестве опорной поверхности для получения узора. При обработке ткани гидравлическими струями также могут применяться присадки, например едкие агенты и абразивы, если они желательны, а также другие типы жидкостей. Кроме того, подобным же образом гидравлическое получение рисунка может быть обеспечено на тканых, нетканых, связанных, слоистых материалах, марле, композитных тканях или слоистых структурах.

Формула изобретения

1. Способ получения узора на ткани гидравлическим методом, заключающийся в транспортировании полотна ткани через зоны обслуживания с обеспечением удерживания полотна на опорной поверхности, имеющей узор из приподнятых и пониженных или сплошных и пустотелых зон, и направлении на удерживаемое на опорной поверхности полотно жидкостной завесы с помощью средств создания струй жидкости для оказания динамического воздействия на полотно, отличающийся тем, что, с целью снижения износа оборудования, при воздействии на полотно жидкостью динамическое воздействие на полотно осуществляют с помощью жидкостной завесы, фактически непрерывной поперек полотна и обеспечивающей изменение видимого свойства полотна в соответствии с узором из приподнятых и опущенных или сплошных и пустотелых зон опорной поверхности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полотна используют тканый материал, окрашенный красителем, имеющим непрочные цветовые характеристики, а его гидравлическую обработку осуществляют путем субтрактивного удаления цвета красителя из ткани посредством жидкости для обеспечения смывки цвета.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидравлическое воздействие на полотно для получения узора осуществляют с использованием трехразмерной узорчатой опорной поверхности для смещения волокон в ткани.

4. Устройство для получения узора на ткани гидравлическим методом, содержащее транспортер, предназначенный для перемещения полотна ткани к посту получения узора через зоны обслуживания и включающий опорную поверхность, имеющую узор из приподнятых и опущенных или сплошных и пустотелых зон и предназначенную для расположения на ней полотна с плоским контактом в период прохождения через пост получения узора, и средство для создания гидравлических струй, расположенное над транспортером для направления жидкостной завесы вниз для динамического воздействия на полотно, отличающееся тем, что, с целью снижения износа оборудования при воздействии на полотно жидкостью, средство для создания гидравлических струй включает в себя магистраль, расположенную поперек транспортера перпендикулярно направлению перемещения полотна ткани и имеющую сопла, выполненные с возможностью выпуска расходящихся веерных струй, имеющих угол расхождения, обеспечивающий перекрытие соседних водяных струй, образующих водяную завесу фактически равномерно поперек полотна ткани.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что транспортер представляет собой ленточный транспортер, несущая лента которого огибает приводные ролики.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что опорная поверхность транспортера имеет приподнятые и опущенные зоны, выполненные трехразмерными для обеспечения смещения волокон в ткани.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что опорная поверхность транспортера образована из пластины, имеющей полученные в ней прошивкой пустотелые зоны.

8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что транспортером является цилиндрический барабан.

9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что средство создания гидравлических струй включает в себя дополнительные магистрали, при этом все магистрали расположены на расстоянии одна от другой и параллельно направлению перемещения полотна.

10. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что транспортер и его опорная поверхность включает в себя открытые зоны для дренирования через них жидкости в нижнем направлении, а регенерационные средства расположены под ними для регенерации и рециркуляции жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 15.04.2004

Извещение опубликовано: 20.10.2005        БИ: 29/2005

---