处理纤维材料的方法和设备 【技术领域】
本发明涉及一种处理纤维材料如织物或无纺织物的方法，其中，纤维材料通过挤压机传送，在挤压机内纤维材料在至少一个挤压区通过至少一个压辊的挤压表面借助作用在纤维材料上的挤压力压出，以及被压出的纤维材料用处理液浸渍，纤维材料在挤压区内通过一个膨胀区传送，在膨胀区内挤压力沿纤维材料通过方向减小。
本发明还涉及一种处理相对于压辊装置运动的纤维材料的压辊装置，包括一个压辊，压辊有挤压表面，通过它在工作时在挤压区产生一个作用在纤维材料上的挤压力，以及有一个浸渍装置，通过它在工作时将一种处理液供入纤维材料，其中，在工作时挤压区构成一个膨胀区，在此膨胀区内挤压力沿纤维材料的运动方向减小。
背景技术
挤压表面是指这种表面，它作为想象的或实际存在的表面构成纤维材料上侧或下侧挤压区的界限，也就是指这样一种理想化的包络面，挤压力沿此包络面作用在纤维材料上。
为了制造本发明涉及的纤维材料，通常熔化或在一种溶剂内溶解一种聚合物质，接着通过纺丝机拉成连续的丝。为了生产连续的丝可以实施不同的纺丝过程，如干纺法、湿纺法或干纺和湿纺法的组合。在此过程中在纺丝机内制成长丝，长丝借助一个或多个牵拉机构从纺丝机拉出，与此同时它们构成丝束或多股丝。然后，长丝在进一步加工步骤中洗涤和后处理。
例如当生产短纤维时，在后处理之前从纺丝机拉出的由平行排列的连续丝组成的多股丝输入切割装置。在离开切割装置后，通常由一根根短纤维构成纤维网，以及为了进一步处理铺放在传送装置上。
短纤维借助短纤维切断机制成，例如通过在“Ullman-Band11，Fasern-Herstellungsverfahren”中第249-289页所介绍的机器进行干切。
粘胶纤维作为再生纤维素纤维通常在水介质内挤压纺丝。为了由纺出的连续丝束制成短纤维，例如适用一种切断机，它主要由用于将丝束向切断装置输送地辊对、真正的切断装置和短纤维洗涤装置组成。切断装置借助一水流喷射器将从牵拉机构供入的丝束拉向水平旋转的切刀。在切割过程中，切刀通过持续的重磨保持刀刃锋利。此外，在短纤维束在后处理机悬浮前，通过供给水射流进行在切断过程形成的短纤维束的第一次解散。例如由Ing.A.Maurer S.A公司生产这种机器。
后处理例如粘胶纤维可以或必须通过多个处理步骤完成。在粘胶纤维用的后处理机中典型地在供给处理液的情况下实施下列处理步骤：去酸、脱硫、洗涤、漂白和洗涤、脱氯处理、水洗以及施加增柔剂或油脂涂层。这些处理步骤通常在一个设备中实施，来自切断机又称为“散纤维”的切断的短纤维通过悬浮装置到达此设备，以构成尽可能均匀分布的纤维网铺层。
处理纤维材料的设备传统上设计为长的机组，在此机组内，分布成均匀纤维网的纤维材料或纤维材料在传送装置上通过各处理区输送。在这里，作为传送装置可采用具有例如循环筛网带或金属丝编织带的皮带运输机、振动运输机或偏心槽盘运输机(Exzenter-Rastenfrderer)。
在处理纤维材料时必须注意，要将在各处理步骤中供给的处理液快速和均匀地分配在悬浮的纤维网内。
与此同时有利的是，在实施一个处理步骤前将前一个处理步骤的处理液尽可能彻底地从纤维材料中排除。
为了从纤维材料中除去处理液，通常采用压辊装置，它在纤维材料上施加一挤压力。通过挤压力将处理液从纤维材料压出。在接着的处理步骤中已压出的纤维材料再用与这一处理步骤相配的处理液浸渍。因此，借助压辊装置将两个相继的处理步骤彼此分开。
在其中将挤压力作用在纤维材料上的区域亦即挤压区内，在最大挤压力部位后不远处，构成一个在其中沿纤维材料输送方向挤压力下降的区域。这一区域称为膨胀区。
为了用处理液浸润纤维材料，通常纤维材料在喷淋池下方的传送装置上移动。直接在压出后，处理液通过位于其上方的喷淋装置滴落在纤维材料上。然而，处理液的这种滴落只造成刚刚被压出的纤维材料的一种不均匀的浸渍和润湿。
在生产纤维素纤维或由纤维素纤维构成的纤维网时出现了一个特殊的问题，它们通过NMMO法或Lyocell法制造。在此过程中，含纺丝溶液的水、纤维素和氧化叔胺挤压和牵伸为连续的丝。
在牵伸时纤维素丝受到大的机械负荷。按NMMO法或Lyocell法生产的长丝和短纤维有纤维素分子高的结晶度或定向性。由于这些源自生产过程的产品特性，导致Lyocell纤维倾向于原纤化。原纤化的含义是，由于高结晶度和定向性使单根纤维的圆形纤维表面分裂成小的原纤维。这种原纤状结构沿纤维轴线延续。
为减少这种原纤化倾向，纤维可用化学交联剂处理，交联剂将原纤化的部分交联在纤维躯干上。通常这样来控制交联或交键过程，亦即用化学交联剂浸渍纤维素丝束以及交联反应通过用蒸汽处理在更高的温度下开始。
交联剂必须在纤维制备后均匀地加入纤维材料内，纤维的温度在必要时应加以控制，以及在随后的处理步骤中从纤维中洗出。此外，纤维素纤维，如其他非纤维素纤维那样，同样要进行柔软处理和干燥。
在这种处理中存在的问题是，交联剂倾向于自发的化学降解反应或水解反应，因为化学制品在含水的环境内被水解或不能长时间稳定。当反应参数(例如反应速度或反应温度)不能准确地遵守时，将同样导致降解和分解反应。因此交联剂必须在尽可能准确控制反应过程的情况下加入封闭的区域内。通常，交联剂需要迅速加入到纤维素纤维内，接着快速调节温度以及随后尽可能迅速地洗出残余的化学制品和与此同时冷却。在所谓的交联期间，在纤维材料上作用升高的温度以及碱性或酸性液体。纤维素与交联剂的化学反应在升高pH(例如约11-14)的情况下进行，由此导致交联剂水解。交联剂分解趋势可以通过在交联池内尽可能低的温度加以遏制。这种低的温度可以在压出装置中或前调整。在交联剂热定型后，亦即交联剂与纤维素链在约20与98℃之间反应后，为了保护纤维素纤维碱必须从纤维材料中除去。
此外，由于在纤维素纤维材料中高的纤维密度和纤维膨润，为了渗透纤维材料必须有长的停留时间，因为在纤维网上只作用有在它上面的液体的小的地理学高度，以及纤维网的压力损失只能通过液体长的作用时间来弥补。
传统的其中用一种处理液只是喷淋被压出的纤维材料的方法和设备，恰恰对于易发生化学反应或分解的处理液，如交联剂，在准确控制过程参数方面是不满足要求的。
【发明内容】
因此，考虑到通常使用于处于纤维材料的方法和设备，本发明的目的是改进前言所述的方法和前言所述的设备，使得能尽可能迅速和均匀地在纤维材料内分布处理液、调温剂(热水、热蒸汽以及必要时其他热载体)和各种洗涤剂，并因而能实现准确的过程控制。
对于前言所述的方法按本发明为达到此目的采取的措施是，处理液在膨胀区内通过挤压表面导入纤维材料内。
对于前言所述的压辊装置为达到此目的采取的措施是，压辊装置在膨胀区内有一些孔口，通过它们在工作时将处理液通过挤压表面导入纤维材料中。
此方案简单和有优点，处理液能非常迅速和均匀地分布在已压出和被压缩并在膨胀区内膨胀的纤维材料内。因为在膨胀区内挤压力沿纤维材料的运动方向减小，所以在此区域内纤维材料自动地通过挤压表面吸入处理液。因此压出的纤维材料均匀和快速地用处理液渗透在挤压区内已经发生。所以这种处理过程可以检查和比较容易控制。
按本发明方案的另一个优点是，处理装置的结构长度可以显著缩短。与传统的机器相反，在那里基于喷淋，纤维材料的渗透只有通常长的作用时间以及纤维材料通过处理区相应地更长的传送路程才能完成，在按本发明的方案中基于立即渗透，所以纤维材料用处理液浸渍后直接连接下一个处理步骤。
也就是说，采用按本发明的方案，有可能将挤压机设计为类似于轧机，其中，各轧辊沿轧制方向直接彼此相继。因此，按本发明的一种进一步发展，在处理纤维材料时可连续地实施多个处理步骤，为此纤维材料相继通过多个压辊装置传送，在此过程中在一个压辊装置内总是在压缩区从纤维材料中压出第一种处理液以及在膨胀区纤维材料浸渍第二种处理液。
纤维材料借助一单独的例如形式上为传送带的输送装置通过挤压区输送，在此过程中压辊被动地随之转动。但压辊也可以设自己的驱动装置。在这种情况下可以免去单独的输送装置，因为压辊本身构成输送装置。压辊的圆周速度可以在0.1与400m/min之间，优选在0.1与60m/min之间，尤其在0.1与10m/min之间。采用这些圆周速度，在一个处理区可达到的纤维通过量为10至1500kg/(m2h)，优选在10与1200kg/(m2h)之间。纤维通过量是由处于绝对干燥状态的纤维材料重量除以每个处理区的停留时间算出的，以及它取决于处理区的长度。
在膨胀区之前，纤维材料可以在挤压区内通过一个压缩区传送，在压缩区内挤压力沿纤维材料的通过方向增大，所以将已存在于纤维材料内的处理液压出。按另一项有利的设计，在压缩区内从纤维材料压出的处理液可以通过挤压表面导出。为此，可例如设一抽吸装置，通过它在工作时将处理液从压缩区吸出。当然也可以仅在挤压表面内设一些孔口来替代抽吸装置，基于在压缩区内沿处理方向渐增的挤压力，处理液会自动通过这种孔口，所以在纤维材料通过挤压区后几乎不再在纤维材料中存在来自前一个处理步骤的处理液。
按本发明的压辊将其压入纤维材料内的线压力为每mm辊宽达100N。
作为补充或不同于在压缩区内导出或吸出处理液，处理液也可以在压缩区内为了冲洗纤维材料在压出前通过挤压表面导入纤维材料内。例如，纤维材料在压缩区内用供入连接在上游的压辊的膨胀区内的处理液冲洗掉，所以没有将沿纤维材料通过此设备的传送或输送方向设在压缩区前面的那个处理步骤的处理液，带到沿输送方向设在膨胀区后面的处理步骤中。
为了纤维材料用处理液能达到彻底而均匀地浸渍，按另一项有利的设计，处理液在压力下例如借助设在挤压区内的喷嘴在压缩区和/或膨胀区压入纤维材料内。涉及压辊宽度的液体流量可以在0.1与125m3(hm)之间，优选在0.1与50m3/(hm)之间，尤其在0.1与20m3(hm)之间。
为了能得到一种特别紧凑的结构形式，通过它将处理液供入纤维材料的浸渍装置至少部分设在压辊内部。在这种情况下处理液按本发明另一项设计可从压辊内部通过孔口导入纤维材料内。为此压辊可在其面朝纤维材料的表面设有一些孔口，处理液通过它们导入纤维材料中。孔口可以有规则或不规则地制在压辊表面内以及例如有基本上喷嘴状横截面。辊的开口度，亦即孔口所占面积与辊的总表面积之比，可以在1与95％之间，优选在3与90％之间，尤其优选在3与85％之间。
按另一项设计，压辊也可以在其面朝纤维材料的表面设计一些肋，它们至少部分构成挤压表面，以及在它们之间在工作时处理液可导入纤维材料内。按另一项设计，这些肋可基本上横向于纤维材料的运动方向延伸。
为避免通过压辊装置隔开的两个处理步骤的处理液拖带，按另一项有利的设计，可以将肋设计为堰，它防止处理液通过压辊从压缩区流向膨胀区并因而防止了拖带。这尤其在肋横向于纤维材料运动方向延伸时可以做到。为此，肋的高度尺寸可设计为，在挤压区内，基本上在压缩区与膨胀区之间的一个肋的背对纤维材料的上端，始终高出在压缩区和/或膨胀区内的处理液水平。
尤其在具有彼此隔开间距并优选地横向于纤维材料输送方向延伸的肋的压辊的设计中，按另一项有利的设计可以在压辊内部组合一些喷嘴，通过它们在工作时将处理液雾状或射流状优选地在挤压区内对准纤维材料。为防止处理液从压缩区通过旋转的压辊输送到膨胀区内，喷嘴也可以对准压缩区，以便淡化或排挤在那里存在的处理液。若在纤维材料的区域内或在挤压区内喷嘴的喷射锥面基本上是重叠的，则达到纤维材料被由喷嘴排出的处理液完全润湿。
根据所采用的处理液类型、纤维材料的尺寸和重量以及纤维材料的成分，有必要对通过它将处理液通过挤压表面导入纤维材料的区域进行调整。为此，浸渍装置可有调整装置，借助它调整挤压面内处理液排出区的大小和方位。按另一项有利的设计，为此可将调整装置设计为一个装在压辊内有槽口的覆盖件，覆盖件覆盖住那个通过它不应流过处理液的挤压表面部分或压辊部分。覆盖件可例如设计为一个设有纵向槽可旋转地保持在压辊内的管状体。
取代或除了从压辊内部出发的处理液输入管外，浸渍装置可有一输入管，通过它在工作时将处理液从压辊外部基本上一直导入膨胀区内。按另一项有利的设计，此输入管可至少在挤压区内至少部分地设在两个基本上沿纤维材料运动方向延伸的肋之间。在这种情况下有利的是，输入管面朝挤压表面的区段基本上与肋齐平地结束，所以挤压表面尽可能平滑以及相对于纤维材料产生低的摩擦阻力。
最后，本发明还涉及一种用于处理纤维材料的挤压机，它有至少一个挤压纤维材料的压辊装置和一个用于通过挤压机传送纤维材料的输送装置，在这里使用按上述设计之一所述的压辊装置。
在具有多个沿纤维材料输送方向串联的压辊装置的挤压机中，这些压辊装置可以直接彼此相继。
挤压机以及压辊装置可以用一种纤维材料运行，它的每单位面积绝对干燥的重量在0.1至20kg/m2之间，优选在0.1至10kg/m2之间。作为纤维材料如丝束或重、厚的纤维网可进行后处理。
作为处理液可采用纯水、含水的有机或无机溶剂、含水或浓缩的碱液和酸、漂白剂、浸渍剂或惰性气体、蒸汽状介质、加热或冷却介质、以及溶剂蒸汽。
在挤压机内，在挤压区的范围内，可面对此压辊设另一个压辊，它作为反压装置用于承受挤压力。此第二个压辊可以有如上面所述的第一个压辊相同的设计。在此设计中，纤维材料被导引通过这两个压辊之间。
可采用金属或塑料作为压辊的材料，它们的表面可涂胶、抛光或磨削。为避免损坏纤维，压辊的边和必要时设在压辊上的孔口和肋的边应修圆(gebrochen)。
【附图说明】
下面借助实施例进一步说明本发明的结构及其功能。
其中：
图1 生产纤维材料的设备示意图；
图2 按本发明的压辊装置第一种实施例横截面；
图3 图2所示实施例一种进一步发展的横截面；
图4 按本发明的压辊装置第二种实施例透视图；
图5 图4所示实施例的横截面；
图6 按本发明的压辊装置第三种实施例透视图；
图7 图6所示实施例的端面图；以及
图8 按本发明的压辊装置第四种实施例横截面。
【具体实施方式】
首先借助图1说明生产纤维材料的工艺过程。
在图1中仅示意表示的系统1中制造一种挤压溶液2。为此，在一个或多个混合器内由干或湿的碎纤维素和水和/或氧化叔胺构成一种悬浮液。在使用升高的温度和在负压下使悬浮液将水蒸发到这样的程度，即形成一种用作挤压溶液的纤维素溶液。在反应容器1内配制挤压溶液2。此挤压溶液包含纤维素、水和氧化叔胺，例如N-Methylmorpholin-N-Oxid(NMMO)以及必要时用于使纤维素和溶剂热稳定的稳定剂。稳定剂可例如是：棓酸丙酯(Propylgalat)或有碱性作用的介质或相互的混合物。必要时可以含其他添加剂，例如二氧化钛、硫酸钡、石墨、羧甲基纤维素、聚乙二醇、2，5二甲基吡嗪、Ketusan、藻酸、多糖、颜料、起抗菌作用的化学药品、含防火剂的磷、卤素或氮、活性炭、炭黑或导电炭黑、硅酸以及有机溶剂作为稀释剂等。
挤压溶液2借助泵3通过管道系统4输送。在管道系统4内设一均压罐5，它平衡管道系统4内压力和/或体积流量的波动，所以挤压头6可连续和均匀地供应挤压溶液2。
管道系统4设调温装置(未表示)，通过调温装置可准确控制在这里作为举例采用的挤压溶液2的温度，以及设过滤装置(未表示)。这是有必要的，因为挤压溶液的化学和机械性能与温度有密切的关系。例如挤压溶液2的粘性随温度的增加和/或剪切率的上升而降低。
此外在管道系统4内设防破裂装置，由于挤压溶液倾向于自发的放热反应，所以这是有必要的。由于有此防破裂装置，所以在自发放热反应的情况下避免了管道系统4和均压罐5以及连接在下游的挤压头6由于反应压力可能发生的损坏。
在挤压溶液2内的自发放热反应，例如发生在超过了某个温度以及尤其在死水区内挤压溶液2随时间变质的情况下。为避免出现死水区和流动分离以及保证管道系统4均匀地流过挤压溶液，管道系统4在整个流过高粘性挤压溶液的区域设计为有利于流动的。
在挤压头6内，挤压溶液在喷嘴腔7内分成许多形式上为纺丝毛细管8的挤压通道8。纺丝毛细管8排列成在图1中垂直于图纸平面的行。因此，通过单个挤压头6同时制成许多连续的模制体。此外，也可以设许多挤压头6，它们分别构成许多连续模制体，或在图1所示的实施例的情况下构成长丝。在图1中为了简化只画了一个纺丝毛细管8。
纺丝毛细管通常有小于500μm的内径D，对于特殊的应用，此直径也可以小于100μm，优选约50至70μm。
被挤压溶液流过的纺丝毛细管的长度L至少是内径D的两倍，最多是内径D的100至150倍。
纺丝毛细管8至少部分被加热装置9围绕，借助它可以控制纺丝毛细管8的壁温。纺丝毛细管8的壁温在工作时约为150℃。纺丝溶液的温度在工作时在约80与130℃之间。纺丝毛细管8可安置在从外部控制温度的任意模壳内或载体内，使挤压头6内有高的孔密度。
加热装置9优选地一直延伸到挤压通道沿流动方向S的出口10。因此挤压通道8的壁一直到挤压通道口10均被加热。
通过直接或间接地加热挤压通道，在其内壁并基于取决于温度的挤压溶液的粘性，构成一个相对于心部的流动为低粘性的加热的流动膜。因此在挤压通道8内部挤压溶液的速度剖面和挤压过程有利地改变，使得被挤压的纺丝溶液达到更好的不扭结性和较低的原纤化倾向。
在挤压通道8内挤压出挤压溶液，然后以长丝11的形式排入空气间隙12内。空气间隙沿挤压溶液流动方向S有一高度H。
在空气间隙12内，空气13以高的速度供给从挤压头6排出的挤压溶液。流动方向可被水平地导引直至挤压纺丝；空气13的流动速度可大于长丝11的挤压速度，以此速度从挤压通道口10排出连续模制体。通过基本上同轴导引的空气流，在连续模制体11与空气13之间的界面上作用一个拉应力，借助它可以牵伸连续模制体11。
在穿过空气间隙12后，连续模制体进入凝固液浴区14，在此区内它用凝固液润湿或加湿。润湿可以借助喷淋或润湿装置(未表示)实现，或可以通过将连续模制体11浸入凝固液浴池内实现。通过此凝固浴液使挤压溶液稳定化。
另一个可能性在于，在凝固液浴区14后，连续模制体11基本上无拉应力地铺放在输送装置15上。输送装置15设计为振动式运输机。由于振动式运输机16的往复运动，连续长丝在输送装置上放置成有次序的堆叠17。由于这种在输送装置15上无拉应力地传送，可以稳定连续模制体11，不会对连续模制体11的机械性能施加有害的影响，这些有害的影响例如是在连续模制体11挤压后不久由于过早地机械加载可能产生的。
取决于设计，连续模制体11在输送装置15前或后借助牵拉装置18拉出，并经转向或输送装置19供给切断机20。通过牵拉装置18调整相应的纤维参数，如纤度、强度和延伸率。
在切断机20内平行地只导入部分挤压头6或导入全部挤压头6的连续模制体11。在切断机20内装有一个辊对(未表示)，用于将不同挤压头6的连续模制体束11供给切断装置，亦即真正的切断装置(未表示)和短纤维洗涤装置(未表示)。切断装置(未表示)将从牵拉辊对供入的丝束借助一水流喷射器拉向水平旋转的切刀。通过切刀将纤维材料按预定的长度切断。在切断过程中切刀通过持续的重磨保持刀刃锋利。通过供给水射流，在短纤维束悬浮成为纤维材料前，进行在切断过程形成的短纤维束的第一次解散。
从切断机21排出基本上席垫状的纤维材料21，它与在切断过程中供给的水一起在一个用于处理纤维材料21的设备22内浮选。纤维材料21通过在切断机20中切断的纤维的无定向配置构成。
用于处理纤维材料21的设备22基本上构成本发明的对象。
在设备22中对于粘胶纤维实施典型的处理步骤，例如去酸、脱硫、洗涤、漂白和洗涤、脱氯处理、水洗以及施加增柔剂/油脂涂层或其他化学制品。各处理步骤或阶段分别在处理区23、24、25、26、27中进行，它们通过压辊装置28、29、30、31、32、33彼此隔开。在每个处理区23至27内，通过浸渍装置34、35、36、37、38分别将一种为此处理区或处理步骤配设的处理液从相应的储罐39、40、41、42、43导入。处理区沿纤维材料输送方向从辊中心到辊中心有至少约0.5m的间距，但此间距也可以根据处理过程的要求达10m和更大。在极端情况下，各压辊装置28、29、30、31、32、33也可以彼此直接相继，使压辊正好不接触。
储罐39至43在这里逆流供给处理液，换句话说，来自沿纤维材料21输送方向B后续步骤的处理液基本上不净化地导入沿处理方向在这之前的处理步骤；处理液通过设备22的流动方向与纤维材料21通过设备22的输送方向相反。因此，沿输送方向B，在设在纤维材料21下方作为收集器的储罐39至43内的处理液的纯度逐渐增加。纤维材料21通过设备22在输送装置44上传送，输送装置可设计为具有循环筛网带或金属丝编织带的皮带运输机、振动运输机或偏心槽盘运输机。
压辊装置28至33可以如图1所示设计为成对的辊，或也可以设计为有一固定不动的反压面的孤立的辊。辊的挤压力可以通过电、液压或气动的途径产生以及可以例如通过杠杆力机械地产生。压辊典型的挤压力每mm辊宽约达100N。
通过由压辊装置28至33施加的挤压力，将在各自处理区23至27内加入的处理液从纤维材料压出，以及防止将处理液从前面的那个处理步骤拖带到下一个处理步骤中。
在通过设备22后，纤维材料21可再供给另一些在图1中没有表示的处理步骤。例如有开松机组的干燥装置，可用于纤维材料除湿和开松，以及与之相连接的一个包装机组，可用于制成一个包装完毕可以发送的产品。
图1作为范例表示了由含纤维素的纺丝溶液生产纤维材料。但设备22不限于使用于纤维素纤维，而是同样可以使用于用其他成分的长丝制的纤维网状或织造的纤维材料。为了生产这种由非粘性或非纤维素纤维构成的纤维材料，由先有技术已知另一些制造方法。
下面作为范例说明一个压辊装置。因为压辊装置28至33的基本功能都是相同的，所以在下面的说明中作为举例只详细说明唯一的一个压辊装置。
图2表示按本发明用于处理纤维材料21的压辊装置50第一种实施例垂直于纤维材料21运动方向B的剖面。
在图2中表示的压辊装置应用于以小的速度洗涤丝束或洗涤短纤维和应用于大的纤维材料，其中，纤维材料沿输送方向以约40m/min的速度运动。这一速度相当于在挤压头上连续模制体的挤压速度。在绝对干燥的纤维材料单位面积重量为0.1kg/m2时，纤维通过量约为52kg/(m2h)，其中，处理液以每m辊宽为125m3/(hm)的流量供入。
压辊装置50有一压辊51，它可旋转地支承在图2中未表示的支承装置上，以及沿箭头方向P随纤维材料21的运动一起转动。压辊51以挤压力F压入纤维材料21中。在此过程中构成一个挤压表面52，它是绕压辊51的一个想象的包络面，通过此包络面将由压紧力F产生的挤压力作用在纤维材料21上。
通过它将作为挤压力的压紧力F经由挤压表面52作用在纤维材料21上的区域称为挤压区53。沿纤维材料21的运动方向B，在挤压区53内挤压力起先增加直到大体上压辊51侵入纤维材料21最深处的那个区域。沿纤维材料21运动方向B挤压力增加的区域下文称压缩区54。沿纤维材料21运动方向B，膨胀区55与压缩区54连接，在膨胀区内挤压力沿纤维材料的运动方向B重新减小。
在压缩区54内，由于挤压力逐渐增大，所以吸收在纤维材料21内的处理液56被压出，在压缩区54末端几乎不再在纤维材料21内存在来自前面的处理步骤的处理液56。
在图2的实施例中，压辊51设有通孔57，它们从压辊内部延伸到压辊外部。在压辊51的外圆周面59上，通孔57终止于凹槽58，凹槽的直径大于通孔57的直径。凹槽也可以沿压辊轴线加工成长槽状并沿圆周相应地分布。
当辊直径为400mm时，这些孔的直径在3至12mm之间。压辊51的开口度基本上与其直径无关地在约5至40％之间。
通孔57可以随机分布、沿轴向或沿周向排成行，或在外圆周面59上互相错开地布置。
在图2的实施例中，压辊内部构成浸渍装置的一部分，处理液通过浸渍装置导入纤维材料中。
在压辊51内部设一覆盖件60，它基本上设计为管状以及有一个沿压辊51轴向延伸的形式上为槽的开口61，槽面对着挤压区。此覆盖件60不随压辊51运动，而是固定的。在其面朝槽的各端部，覆盖件60设有密封件62，所以不会有处理液从压辊51的内腔63进入覆盖件60与压辊51内圆周面64之间。
覆盖件60用于构成区域65的边界，处理液通过此区域65加入纤维材料21中。按图2，区域65主要在膨胀区55的范围内延伸，但也(至少部分地)在压缩区54的范围内延伸。若例如可处于2.5至3bar压力下的处理液从压辊51内腔63通过通孔57导引，则此处理液在压缩区54内将图2中示意表示的来自前面的处理步骤的处理液冲洗掉，并与此同时它在膨胀区55内由于毛细作用和纤维材料21基于压力减小产生膨胀而被吸入。其结果是人们获得了一种通过压辊51或挤压表面52导入的处理液均匀而快速的分布。为了能调整槽61相对于挤压区53的位置，此第一个覆盖件60可在压辊51内绕其纵轴线X同轴转动地固定，如用双向箭头A表示的那样。
图3表示图2所示实施例的进一步发展。下面只详细说明与图2所示实施例的区别。
图3的压辊装置可例如用于洗涤具有重量约4.1kg/m2作为纤维材料21的纤维素无纺织物。在此应用中，纤维材料以速度约0.1m/min沿输送方向运动。每m辊宽的纤维通过量在此类应用中约为40kg/(hm2)。处理液以流量为0.7m3/(hm)供入。
与图2所示整体式覆盖件60不同，在按图3的进一步发展中，覆盖件分成两个覆盖件60a和60b。两个覆盖件60a、60b中每一个与另一个覆盖件无关地可在压辊51的内圆周面64上绕其纵轴线X转动地固定。因此在按图3的压辊装置50中，通过调整一个覆盖件60a、60b或两个覆盖件60a、60b，既可改变开口角α又可改变槽61的方法。为了密封在槽的区域之外的压辊51的内腔63，设密封件66，它覆盖运动槽67，此运动槽同样由两个覆盖件60a、60b构成并保证两个覆盖件60a、60b能相对运动。密封件66可装在覆盖件60a、60b内部，或按另一种可选择的设计，设在覆盖件60a、60b与压辊51之间。管状的制有纵向槽的密封件66在其端部设有密封件68，它们防止处理液侵入覆盖件与密封件之间。
在图3的实施例中可利用在处理区65尺寸和位置方面大的易变性，实施与各自的处理步骤以及与在此步骤中供给的处理液的润湿要求准确地匹配。
用假想的线举例表示图3中左覆盖件60b的单方面调整，其结果是使处理区65只坐落在膨胀区55内，通过此处理区将处理液导入纤维材料21。
图4表示按本发明压辊装置的第二种实施例。在这里，对于它们的结构或功能方面基本上与前面实施例的构件一致的构件采用同样的符号。
在图4的实施例中，压辊51由许多沿压辊51的轴向X延伸的肋70构成。这些肋有沿径向从压辊51内向外渐增的壁厚。在其外侧，肋70至少部分地在挤压区53内构成挤压表面52。肋70分别在挤压表面沿轴向X的端部固定在固定盘或固定环上。肋70全部互相平行地延伸以及彼此有相同的间距，处于它们之间的区域71基本上是空的(没有材料)。肋70彼此可通过沿周向延伸的盘状或环状的支撑互相连接，所以它们有较高的机械稳定性。
在图4所示的设计中，压辊40的开口度在个别情况下达90与95％之间。肋的数量在30与80之间，优选约60个。当压辊直径为400mm时，肋沿周向的宽度在1与20mm之间，其中，采用较宽的肋尽管可获得更大的压力，但液体流量较小。
在压辊51的内腔63设浸渍装置72，处理液借助它导入压辊51内腔63。这种浸渍装置72例如也可以在图2的实施例中应用，取代覆盖件60或与之一起使用。
反之，此浸渍装置也可以按图2或3的实施例与在那里已说明的覆盖件60一起使用。
图4所示实施例的浸渍装置72由一中央输入管73组成，它与压辊51的轴线X同轴延伸。输入管73在图4中是在其沿轴向X的端部切断后表示的，但在其在图4中的右端也可以设一端盖，或者输入管73可以沿轴向X穿过整个压辊51并将处理液供给另一个压辊装置。输入管73沿处理液流动方向S的末端可与输入管73的进口连接，以便有可能在此处理步骤内使处理液再循环。
此外，浸渍装置72设一个或多个喷嘴74，它们对准纤维材料21。处理液从中央输入管或集液管73通过各喷嘴74和在肋70之间流入纤维材料21。
图5表示垂直于图4所示实施例轴向X的横截面。
由图5可以看出，通过从喷嘴74排出的处理液分别形成一个喷射锥面75，其中，喷射锥面75彼此重叠，使得在挤压区53内不存在未被处理液润湿的区域。喷射锥面75可以是圆锥形或是平面的。
为防止将处理液56拖带到沿纤维材料21运动方向B位于挤压区53下游的区域内，每个肋70的高度H的尺寸设计为，使基本上已处于挤压区53内的肋构成堰，由于有此堰使处理液不可能在挤压区两侧的区域之间直接流动。
因为通过压辊51的转动D处理液有可能通过每两个肋70之间的空隙71从一个处理步骤输送到下一个输送步骤，所以将一个喷嘴74′对准压缩区，以便冲洗掉在那里有可能从前面的处理步骤流入的处理液。
借助调整装置76，例如通过将喷嘴74安装在可彼此相对转动并与输入管73同心的管76上，可以通过移动喷嘴74调整处理区65的大小和方位。
肋沿周向彼此间隔的距离尺寸应确定为，使肋之间能通过足够量的处理液以及与此同时仍能在挤压区53内将挤压力均匀地作用在纤维材料21上。
图6表示按本发明的压辊装置50的第三种实施例的透视图。其中对于其结构和功能方面与前面实施例的构件一致的构件采用与在前面的实施例中相同的符号。
图6所示实施例的压辊51有沿压辊51轴向X互相隔开间距的肋70，在肋之间构成空隙71。
此外，压辊装置50有两个浸渍装置72a、72b，它们相对于在图6中为了简化而没有表示的纤维材料的运动方向B设在压辊51的两侧。
每个浸渍装置72a、72b有一根平行于压辊51轴向X延伸的集液管73，输入管80从集液管出发在肋70之间的空隙71内一直延伸到挤压区53内。
在图6的实施例中，两个浸渍装置72a和72b的输入管80互相连接成一体，所以处理液从浸渍装置72a的集液管73流向浸渍装置72b的集液管73，以及一部分处理液通过图6中未表示的输入管80的口排入挤压区53内。
作为替换方式，浸渍装置72a的输入管80和浸渍装置72b的输入管80也可以彼此分开，所以通过浸渍装置72a在挤压区53内导入的是与通过浸渍装置72b导入的不同的处理液。由此可以使能通过压辊装置50实施的处理有更大的可变性和与不同的纤维材料及处理液有更好的适配性。
输入管80的横截面设计为它基本上与空隙71的横截面一致并因而基本上填满空隙71。处理液通过集液管73的流动S经由这些输入管80一直导入挤压区53。尤其在图7中可以看出这一情况，在那里表示图6所示实施例沿纤维材料21运动方向B的一个端侧视图。
在图7中输入管表示为在挤压区的范围内，尤其在膨胀区55范围内的局部剖面。
输入管在此区域内有一些孔口81，处理液通过它们排入空隙71以及通过挤压面52进入纤维材料21。
与图7所示不同，输入管80面朝纤维材料21的部分也可以与纤维材料21接触。但在这种情况下对于输入管80的表面质量和耐磨性应采取特殊的应对措施，以防止损坏纤维材料21和输入管80被在压力下经过的纤维材料21提前磨损。
按图6和7所述实施例的另一项设计中，相对于纤维材料21运动方向B而言在前面的那个浸渍装置72a还设计为抽吸装置，借助它通过输入管80内的孔口81例如从压缩区抽出处理液。
此外在图7中还表示了驱动装置82，例如电动机，借助它驱动压辊51与纤维材料的运动同步地旋转。这种驱动装置82也可以应用于其他实施例中。在此设计中压辊本身可用作纤维材料21的输送装置，纤维材料21借助它通过挤压机各处理步骤传送。
图8表示按本发明的压辊装置50第四种实施例的一个平行于纤维材料21运动方向B及垂直于压辊51轴向X的剖面。按图8的压辊装置50有一反压辊90，它以一个与压辊51的压紧力F1大小相同方向相反的挤压力F2压在纤维材料21内。压辊51和反压辊90两者有相同的结构，此结构与在图2与3中所表示的第一种实施例的结构一致。
因此为了简化起见，对于图8的实施例，其结构和功能与前面实施例的构件一致的那些构件采用相同的符号。
在图8的实施例中，如用箭头S1示意表示的那样，在膨胀区54内来自前面的处理步骤的处理液通过反压辊90抽出，而在膨胀区55内，如用箭头S2表示的那样，用于下一个处理步骤的处理液通过压辊52导入纤维材料。
作为此设计的替换方案，每个辊51、90在挤压区53内既可起抽吸装置的作用又可起浸渍装置的作用。
如在图1中借助设备22表示的那样，在挤压机22内使用按本发明的压辊装置50时，可以直接连接规定用于下一个处理步骤的压辊装置，因为基于纤维材料21通过挤压表面52浸渍，所以发生处理液立即均匀地分布在纤维材料21内。
由此显著缩短挤压和处理设备22的结构长度。
由于在纤维材料21内部的这种立即均匀地分布，这种分布再得到在膨胀区55内小的纤维间距和由此导致的毛细作用的支持，所以可以准确地实施和更容易地控制浸渍过程。由此也有可能用那些在有些情况下倾向于自发性化学反应而应小心掌握的处理液进行浸渍。
按本发明的辊也可以使用于纤维生产设备的其他部位，例如作为包括组合在内的上腊装置的牵拉辊。
除了作为范例说明的由纤维素构成的纤维材料外，用天然或合成纤维制的纤维材料也可以借助按本发明的设备和按本发明的方法处理，例如由粘胶纤维、醋酸纤维、聚酯、聚酰胺和聚丙烯腈系纤维构成的纤维材料。
下面为了进一步说明上述实施例制表列举一些具体的例子。
在下表的例1至4中，按Lyocell法制成的丝束借助湿切断机加工成短纤维状，并在此状态作为纤维材料21放置在处理设备22上。其中涉及的重量数据以纤维材料处于绝对干燥的状态为出发点。在例5中，丝束在未预先切断的情况下直接供给处理设备22作为纤维材料21。在所有的举例中使用水作为处理液。在全部的例1至5中，设备22设计为，在每个处理区纤维材料21沿其全部厚度被处理液完全渗透。例12345浸渍借助于喷淋辊辊辊辊辊的类型-图4图4图2图2状态短纤维短纤维短纤维短纤维丝束每mm压辊宽度的线压力N/mm1212101010每m2处理区面积的纤维材料kg/m27.27.23.14.10.1洗涤速度m/min1.51.50.30.136每m辊宽的液体流量m3/hm15.415.42.50.7125每m2处理区的纤维通过量kg/m2h324.81299.493.841.351.6
在例1中纤维材料的浸渍按先有技术的方法沿输送方向在压辊下游通过用处理液喷淋纤维材料来进行。在此方法中，纤维材料21在遭遇处理液后没有立即完全被渗透，所以处理液如湖那样聚集在纤维材料上面以及只能逐渐通过纤维材料21渗流。这种湖的形成随纤维材料厚度的增大而增加。纤维材料用处理液完全渗透只有在纤维材料在处理区内有更长停留时间的情况下才能达到。为此处理区沿纤维材料通过处理设备的输送方向必须有相应的长度。
在例2中则相反，处理借助按本发明设计的压辊在除此之外与例1一致的处理条件下实施。如由表通过比较例1和2可以看出，在例1中，亦即按先有技术的方案，每m2处理区和每小时的纤维通过量比在例2中的小得多。
在例3至5中同样使用按本发明的压辊，所以纤维材料在与液体接触时立即渗透，以及不需要长的处理区用于使纤维材料完全渗透。因此，在这些实施形式中其结果是在纤维材料中更均匀和更快速地分布处理液。