Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen eines Textilstücks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen eines Textilstücks, wobei das Trocknen derart vorgesehen ist, dass das Textilstück von einem Luftstrom zur Abführung von Feuchte beaufschlagt wird, wobei ein Partialdruck von Wasserdampf in dem Luftstrom variiert wird.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung gehen hervor aus der EP 1 321 562 A2. Demgemäß sind ein Verfahren und eine Vorrichtung abgestimmt auf ein Problem, wonach ein Textilstück aus Baumwolle beim Trocknen in einen üblichen Wäschetrockner zum Einlaufen neigt, wenn es bei vergleichsweise hoher Temperatur getrocknet wird. Dementsprechend ist gem. der EP1 321 562 A2 vorgesehen, dass dieser Vorgang des Trocknens bei einer gegenüber einer Anfangstemperatur reduzierten Temperatur erfolgt, wenn die mit einem entsprechenden Sensor zu bestimmende Feuchtigkeit des zu trocknenden Textilstücks eine vorgegebene Stelle unterschreitet. Die maßgeblichen thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten bedingen, dass eine Reduzierung der Temperatur in einem Wasserdampf enthaltenen Luftstrom eine Reduzierung eines Partialdrucks von Wasserdampf in diesem Luftstrom impliziert, wobei die EP 1 321 562 A2 keine diesbezügliche Feststellung oder Lehre enthält.
Hinweise zum Aufbau und zum Betrieb einer Vorrichtung zum Trocknen eines Textilstücks, wie sie in einem herkömmlichen Wäschetrockner verkörpert ist, geht hervor aus der EP 1 321 562 A2 der EP 1 321 563 A2. Die Offenbarung dieser Schriften ist dementsprechend der vorliegenden Offenbarung in vollem Umfang zuzurechnen.
Ein automatischer Wäschetrockner geht hervor aus dem US-Patent 4,763,425. Bei diesem Wäschetrockner erfolgt eine Regelung der Temperatur, bei der feuchtes Wäschegut getrocknet wird, in Abhängigkeit von der Textilart des Wäschegutes und dem gewünschten Trocknungsgrad des Wäschegutes. Die Steuerung dieser Temperatur erfolgt durch Ein- und Ausschalten eines elektrischen Heizelementes, wobei die Temperatur für die Dauer des Trocknungsprozesses mit einer geringen, insbesondere plus oder minus 5 Grad Fahrenheit (3 Kelvin) betragenden, Abweichung konstant gehalten wird.
Geschichtet aufgebautes Textilmaterial, welches mit einer so genannten Funktionsmembran ausgerüstet ist, wobei es sich dabei um eine semipermeable Membran handelt, welche zwar für Wasserdampf, nicht jedoch für flüssiges Wasser durchlässig ist, wird in großem Umfang für Sport-, Regen- und Winterbekleidung verwendet, da dieses Material besonders günstige Gebrauchseigenschaften besitzt. Solche Funktionsmembranen werden unter den Markennamen GoreTEX und Sympatex vermarktet. Solches Material ist grundsätzlich ohne spezifische Vorkehrungen zum Schutz der Funktionsmembran zu waschen oder zu reinigen, allerdings ergibt sich beim Trocknen eines feuchten Textilstücks dieser Art in einem herkömmlichen Wäschetrockner ein Problem: Dadurch, dass flüssiges Wasser eine solche Funktionsmembran nicht durchdringen kann, ist es nicht möglich, ein solches Textilstück in einem herkömmlichen Trocknungsprozess gleichmäßig zu trocknen. Feuchte, die durch die Funktionsmembran von dem zur Trocknung eingesetzten Luftstrom abgeschirmt ist, kann nicht als Feuchte zu dem Luftstrom gelangen, sondern muss verdampft werden, damit sie durch die Funktionsmembran hindurch und zu dem Luftstrom gelangen kann. Der herkömmliche Trocknungsprozess funktioniert somit nur eingeschränkt und bei deutlich erhöhtem Zeitaufwand an einem eines Funktionsmembran aufweisenden Textilstück.
Dementsprechend geht die nachfolgend zu beschreibende Erfindung aus von der Aufgabe, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung anzugeben, mit denen das vorstehend beschriebene Problem umgangen und eine schnelle und schonende Trocknung eines eine semipermeable Membran aufweisenden Textilstücks erreicht werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ein Verfahren zum Trocknen eines Textilstücks, wobei das Textilstück von einem Luftstrom zur Abführung von Feuchte beaufschlagt wird, wobei ein Partialdruck von Wasserdampf in den Luftstrom variiert wird, bei welchem Verfahren der das Textilstück beaufschlagende Luftstrom einen oszillierenden Partialdruck an Wasserdampf aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ebenfalls eine Vorrichtung zum Trocknen eines Textilstücks, umfassend a) einen Behandlungsraum zum Aufnehmen des Textilstücks;
b) Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms zum Abführen von Feuchte aus dem Textilstück, wobei der Luftstrom einen variablen Partialdruck von Wasserdampf aufweist; c) eine Steuereinrichtung, durch welche in dem Luftstrom ein oszillierender Partialdruck von Wasserdampf erzeugbar ist.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass es neben der Schaffung einer angepassten Temperatur und angepasster Strömungsbedingungen zur Trocknung eines Textilstücks mit einer semipermeablen Membran notwendig ist, auf die Erzeugung eines möglichst hohen Gefälles des Partialdrucks an Wasserdampf über der semipermeablen Membran zu achten, damit die von der semipermeablen Membran abgeschirmte Feuchtigkeit in dem Textilstück verdampft und durch die Membran hindurch getrieben wird. Die Erfindung geht weiter aus von der Erkenntnis, dass ein solches Partialdruckgefälle nicht bei einem Fließgleichgewicht, wie es sich im Rahmen eines herkömmlichen Trocknungsprozesses stets einstellt, erreichbar ist. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, den Partialdruck von Wasserdampf in dem das Textilstück umströmenden Luftstrom gezielt zu variieren. Dies erfolgt, indem der Partialdruck während des Trocknungsprozesses oszilliert, dass heißt relativ schnell im Vergleich zur Dauer des Prozesses insgesamt, variiert wird. Bei hohem Partialdruck und entsprechend hoher Temperatur wird die Feuchtigkeit in dem Textilstück aufgeheizt, damit sie verdampft und so zum Durchtritt durch die semipermeable Membran vorbereitet wird. Bei niedrigem Partialdruck in dem Luftstrom und gegebenenfalls entsprechend niedriger Temperatur wird die verdampfte Feuchte durch die Membran getrieben. Die Erfindung ermöglicht demnach eine vergleichsweise schnelle Trocknung eines Textilstücks mit einer semipermeablen Membran bei mäßiger Temperaturbelastung.
Die nachfolgend zu beschreibenden bevorzugten Ausgestaltungen betreffen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichermaßen.
Vorzugsweise wird der oszillierende Partialdruck durch eine oszillierende Temperatur im Luftstrom bewirkt; in der entsprechenden Vorrichtung ist dazu insbesondere eine Heizeinrichtung für den Luftstrom vorgesehen, welche für eine entsprechende oszillierende, insbesondere zyklisch ein- und ausschaltende, Beheizung des Luftstroms eingerichtet ist.
Eine dabei besonders bevorzugte Ausgestaltung erfordert, dass die Heizung, insbesondere durch eine entsprechend eingerichtete Steuereinrichtung, abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet wird, wobei jede Periode eines Ausschaltens zwischen 100 und 200 s, insbesondere zwischen 120 und 180 s, dauert. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass zum Trocknen eines einzelnen Textilstücks mit einer semipermeablen Membran jede Periode des Ausschaltens etwa 180 s dauert. Es kommt vor allem darauf an, durch das abwechselnde Ein- und Ausschalten der Heizung eine deutliche Schwankung des Partialdrucks von Wasser in dem Luftstrom zu bewirken, um an der semipermeablen Membran die gewünschte Störung des Fließgleichgewichtes zu erreichen.
Eine in Bezug auf die im Luftstrom einzustellende variable Temperatur bevorzugte Ausgestaltung erfordert, dass die Temperatur mit einer Amplitude von zumindest 10 Kelvin, insbesondere etwa 20 Kelvin, oszilliert. Damit ist die gewünschte Störung des Fließgleichgewichtes an einer semipermeablen Membran gut und zweckmäßig zu erreichen. Es ist denkbar und vorteilhaft, das Verfahren über eine entsprechend eingerichtete und gegebenenfalls mit entsprechender, an sich bekannter Sensorik ausgestattete Steuereinrichtung zu regeln. Es wird bemerkt, dass auch der Stand der Technik bereits oszillierend betriebene Heizeinrichtungen und oszillierende Temperaturen kennt; allerdings sind solche Oszillationen apparativ, insbesondere durch strenge Auflagen hinsichtlich des für ein vermarktungsfähiges Produkt zulässigen Aufwandes bedingt. Diese Oszillationen sind von einem funktionellen Standpunkt aus grundsätzlich unvorteilhaft, da sie den Eintrag von Energie in den Trocknungsprozess verzögern und damit den Trocknungsprozess verlängern, und werden im Sinne des Standes der Technik immer so gering wie nur möglich gehalten. Dieses Paradigma ist erfindungsgemäß überwunden worden, um für Textilien mit Funktionsmembranen einen zweckmäßigen und schnellen Trocknungsprozess zu schaffen.
Bevorzugt ist es auch, dass das Textilstück in dem Luftstrom bewegt wird, beispielsweise durch eine rotierende Trommel, in welche das Textilstück eingebracht ist. Auf diese Weise wird eine besonders gleichmäßige und damit schnelle und schonende Trocknung des Textilstücks erreicht.
Bevorzugt ist es weiterhin, den Luftstrom in einem Kreislauf zu führen, zu welchem Zweck die Vorrichtung als Wäschetrockner des Kondensationstyps ausgelegt ist. Dieser Kreislauf umfasst insbesondere ein Gebläse zum Antreiben des Luftstroms, einen Kondensator zum Auskondensieren von Feuchte und eine Heizeinrichtung zum Beheizen des Luftstroms, nachdem dieser in dem Kondensator von auskondensierter Feuchte befreit wurde. Aus der Heizeinrichtung gelangt der Luftstrom wieder in den Behandlungsraum und von dort zum Kondensator, wobei die Platzierung des Gebläses grundsätzlich an beliebiger Stelle im Kreislauf erfolgen kann.
Die Einstellung des oszillierenden Partialdrucks an Wasserdampf in dem Luftstrom kann auch derart erfolgen, dass das Auskondensieren von Feuchte aus dem Luftstrom nach dem Beaufschlagen des Textilstücks in oszillierender Weise erfolgt. Dies wird in der Vorrichtung insbesondere dadurch bewerkstelligt, dass der Kreislauf einen entsprechend eingerichteten und durch die Steuereinrichtung entsprechend steuerbaren Kondensator aufweist. Solches Steuern kann erfolgen durch Steuerung der Wärmeabfuhr aus dem Kondensator. Bei einem Kondensator, der als Wärmeaustauschmedium Umgebungsluft verwendet, kann die Kondensationsleistung gesteuert werden über die Steuerung der Zufuhr an Umgebungsluft für den Wärmeaustausch.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise eingerichtet zum gleichzeitigen Trocknen einer Vielzahl von Textiistücken.
Anwendung des Verfahrens und Bestimmung der Vorrichtung erfolgen vorzugsweise für ein Textilstück, welches einen geschichteten Aufbau mit einer semipermeablen Membran aufweist. Die Vorrichtung ist in diesem Zusammenhang mit besonderem Vorzug derart ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung einem Benutzer eine Mehrzahl von Verfahren zum Trocknen eines Textilstücks zur Auswahl anbietet, wobei eines dieser Verfahren gestaltet ist in soeben beschriebener Weise und angeboten wird zur Trocknung eines Textilstücks, welches einen geschichtetem Aufbau mit einer semipermeablen Membran aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 und 2: Verläufe von Temperatur- und Heizleistung in einem Verfahren zum Trocknen eines Textilstücks gemäß hier offenbarter bzw. herkömmlicher Lehre;
Fig. 3: eine Skizze einer Vorrichtung zur Ausführung des hier offenbarten
Verfahrens;
Fig. 4: eine Skizze eines Textilstücks mit geschichtetem Aufbau und einer semipermeablen Membran.
Zu Fig. 1 und Fig. 2 sei angenommen, dass zu einem zeitlichen Nullpunkt das Trocknen eines Textilstücks begonnen wird. Wie aus Fig. 2 erkennbar, wird ein dazu eingesetzter Luftstrom stark und weitestgehend kontinuierlich beheizt - dies ist in der mit dem Buchstaben P bezeichneten unteren Kurve dargestellt, so dass die Temperatur schnell und kontinuierlich auf einem vorgegebenen Wert ansteigt - siehe die mit dem Buchstaben T bezeichnete Kurve. Im späteren Verlauf des Prozesses erreicht die Temperatur T einen bestimmten Schwellwert, worauf die Heizleistung vermindert wird, um den Luftstrom bei einer weitgehend konstanten Temperatur zu halten. Nach Beendigung der Trocknung, welche mittels eines geeigneten Sensors, der die verbleibende Feuchte der getrockneten Textilstücke, bestimmt, festgestellt wird, wird die Beheizung abgestellt und die Temperatur T fällt auf einen einer Umgebungstemperatur entsprechenden Wert ab. Damit ist der Prozess beendet.
Verlauf von Temperatur T und Heizleistung P eines Verfahrens gemäß vorliegender neuer Lehre ergeben sich aus Fig. 1. Nach einer weitgehend kontinuierlichen Beheizung zur Erreichung eines für die Trocknung angemessenen Temperaturniveaus wird die Temperatur T nicht weitgehend konstant gehalten, sondern in relativ schnellen Schritten um einen Mittelwert oszilliert; bevorzugte Zeit- und Temperaturwerte sind obiger Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen zu entnehmen. Zu diesem Zweck wird die Beheizung ebenfalls in oszillierender Weise durchgeführt. Diese Oszillation bricht ein Fließgleichgewicht, welches sich in den Prozess gem. Fig. 2 einstellen würde, und unterstützt die Abführung von Feuchte durch eine semipermeable Membran.
Entsprechende Textilstücke können daher mit einem Prozess gemäß Fig. 1 bedeutend schneller getrocknet werden als mit einem Prozess gem. Fig. 2.
Fig. 3 zeigt eine Skizze einer Vorrichtung zum Trocknen eines Textilstücks 1. Dazu befindet diese sich in einer rotierenden Trommel 2 in einem Behandlungsraum wird durchsetzt von einem durch Pfeile mit durchgezogenen Linien symbolisierten Luftstrom. Dieser weist eine geeignete hohe Temperatur auf, um Feuchte aus dem Textilstück 1 abzuführen. Der Luftstrom wird angetrieben von einem Gebläse 3, welches seinerseits von einem Motor 4 angetrieben wird. Von dem Gebläse 3 gelangt der Luftstrom zu einem Kondensator 5, in welchem der Luftstrom abgekühlt und ein Teil der in ihm enthaltenen Feuchte auskondensiert wird. Die auskondensierte Feuchte wird einem Auffanggefäß 6 zugeführt und nach Benutzen der Vorrichtung entsorgt. Vom Kondensator 5 gelangt der abgekühlte und von Feuchte befreite Luftstrom zu einer Heizeinrichtung 7, wo er wieder auf die zur Behandlung des Textilstücks 1 gewünschte Temperatur aufgeheizt wird. Von der Heizeinrichtung 7 gelangt der Luftstrom zurück zur Trommel 2 und dem Textilstück 1. Zur Steuerung der Vorrichtung im Sinne des soeben beschriebenen Prozesses ist eine entsprechend programmierte Steuereinrichtung 8 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 8 steuert die Trommel 2, das Gebläse 3, den Kondensator 5 und die Heizeinrichtung 7. Sie ist ausgelegt und eingerichtet, um in dem das Textilstück beaufschlagten Luftstrom einen oszillierenden Partialdruck an Wasserdampf zu erzeugen. Zu diesem Zweck greift sie zu auf die Heizeinrichtung 7 und/oder den Kondensator 5.
Die Vorrichtung bietet einem Benutzer eine Mehrzahl von Verfahren zum Trocknen eines Textilstücks zur Auswahl an. Die Auswahl erfolgt mittels eines Drehknopfes 9, an welchem eine entsprechende Skala 10 angebracht ist.
Fig. 4 zeigt der eine Skizze eines Textilstücks 1 mit einem geschichteten Aufbau. Dabei ist zwischen einer oberen Textillage 11 und einer unteren Textillage 12 eine semipermeable Membran 13 eingefügt. Diese semipermeable Membran 13 kann als eigenständige Komponente oder als Schicht auf einem geeignetem Trägermaterial vorgesehen sein.