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Verfahren zum Bestimmen und automatischen Dosieren von Wasser in
Chemischreinigungsflotten Es ist bekannt, daß man bei der Trockenreinigung in organischen
Lösungsmitteln, wie Schwerbenzin, Leichtbenzin, Perchloräthylen, Trichloräthylen,
Tetrachlorkohlenstoff u. dgl., einen wesentlich besseren Reinigungseffekt erhält,
wenn man den Lösungsmitteln neben Reinigungsverstärkern noch Wasser zusetzt. Das
Wasser kann jedoch nicht in beliebiger, sondern jeweils nur in optimaler Menge zugegeben
werden, die sich nach der Menge und Art des Reinigungsverstärkers, nach der Art
des zu reinigenden Textilgutes und nach der Feuchtigkeit, die dieses enthält, richtet.
Es gibt Reinigungsverstärker mit mäßigem, gutem und sehr gutem Wasserbindevermögen.
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Unter »Wasserbindevermögen « wird diejenige Menge Wasser verstanden,
die von einem Reinigungsverstärker in einem hydrophoben Lösungsmittel gerade noch
klar in Lösung gebracht werden kann. Das Textilgut enthält verschiedene Mengen Wasser,
je nach der relativen Luftfeuchte des Raumes, in dem es vor der Reinigung aufbewahrt
wurde. Der Wassergehalt ist hei hoher relativer Feuchte wesentlich höher als bei
niedriger. Der Wassergehalt ist aber auch von Faserart zu Faserart verschieden,
denn unter gleichen atmosphärischen Bedingungen haben bekanntlich Wolle und Cellulosehydratfasern
den höchsten, Baumwolle einen mittleren und Synthesefasern den niedrigsten Wassergehalt.
Verwendet man bei der Chemischreinigung zu wenig Wasser, dann bleibt der Reinigungseffekt
unter dem Optimum, verwendet man hingegen zu viel Wasser, dann ist der Reinigungseffekt
meist ebenfalls ungenügend und das Textilmaterial wird geschädigt oder zum mindesten
unansehnlich.
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Am geringsten ist die Gefahr bei Synthesefasern, da diese ihr Aussehen
und ihre Eigenschaften in Gegenwart von Wasser nur wenig ändern. Baumwolle jedoch
wird bereits verknittert und läuft hei hohen Wasserzusätzen ein. Außerdem wird die
wasserhaltige Baumwolle leicht durch mechanische Einflüsse aufgerauht und flusig.
Am größten ist die Gefahr bei Wolle, da diese hereits bei einem Wassergehalt, der
einer relativen Luftfeuchte von 80°/o entspricht, bei der Chemischreinigung zu verfilzen
beginnt und einläuft.
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Es ist bekannt, daß sich ein Gleichgewicht zwischen dem Wassergehalt
der Fasern und der Reinigungsflotte einstellt, das im wesentlichen von der Menge
des Reinigungsverstärkers und dessen Wasserbindevermögen abhängt. Die Lage dieser
Gleichgewichte bei Verwendung jeweils verschiedener Mengen Reinigungsverstärker,
verschiedener Lösungsmittel, verschiedener Faserarten und bei Anwendung verschiedener
Temperaturen ist leicht durch einfache Versuche zu ermitteln. Sind die Gleichgewichte
bekannt, dann kann man aus dem Wassergehalt der Reinigungsfiotte Rückschlüsse auf
den Reinigungseffekt ziehen. Man kann weiterhin durch Einhaltung des dem optimalen
Reinigungseffekt entsprechenden Wassergehaltes stets den optimalen Reinigungseffekt
erhalten. Die üblichen Methoden der Wasserbestimmung, z. B. durch azeotropische
Destillation oder durch Titration nach Carl Fischer, sind im Laboratorium sehr leicht
anzuwenden und geben sehr genaue Werte. Sie sind jedoch für den Betrieb zwecks automatischer
Kontrolle, verbunden mit einer automatischen Aufrechterhaltung eines bestimmten
Wassergehaltes in der Reinigungsflotte, nicht geeignet. Die am meisten angewandte
Methode der automatischen Wasserkontrolle besteht in der Bestimmung des elektrischen
Widerstandes bzw. der sich hieraus berechnenden spezifischen Leitfähigkeit. Man
hat gefunden, daß der elektrische Widerstand von Chemischreinigungsflotten in erster
Linie von dem Wassergehalt abhängig ist. Es bestehen zwar auch Abhängigkeiten im
Hinblick auf die Art des Reinigungsverstärkers und des in die Reinigungsflotte gelangenden
Schmutzes. Die Unterschiede des elektrischen Widerstandes, die eine Chelnischreinigungsflotte
durch diese Stoffe erfährt, sind jedoch wesentlich kleiner als die Unterschiede,
die durch den Wassergehalt bedingt werden. Nach unserer Auffassung ist dies verständlich,
denn die Leitfähigkeit von Chemischreinigungsflotten ist, anders als bei v-»ißrigen
Lösungen, nicht in dem Vorhandensein von Ionen begründet, sondern in dem Vorhandenrsein
von Micellen. Die wandernden Teilchen sind nach unserer Auffassung geladene Micellen,
und es ist hierbei von geringer Bedeutung, ob innerhalb der Micelle noch anorganische
Salze oder organische Stoffe, wie Zucker, Harnstoff u. dgl., gelöst sind. Maßgebend
ist wahrscheinlich nur die Ladung und Größe der Micelle.
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Diese Faktoren werden aber fast ausschließlich durch den Wassergehalt
bestimmt.
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Wir haben sogar gefunden. daß der elektrische Widerstand bzw. die
Leitfähigkeit bei sehr vielen Reinigungsverstärkern weitgehend unabhängig von der
Menge des Reinigungsverstärkers ist. Man erkennt dies am deutlichsten, wenn man
in einem Koordinatensystem auf der Abszisse den Wassergehalt und auf der Ordinate
die spezifische Leitfähigkeit von Reinigungsflotten aufträgt. Die so erhältlichen
Kurven liegen bei Verwendung von 5, 7,5 bzw. 10 g eines Reinigungsverstärkers sehr
eng beieinander und unterscheiden sich lediglich in ihremWasserbindevermögen, indem
die Flotte mit dem höchsten Gehalt an Reinigungsverstärker auch die größte Menge
Wasser aufzunehmen vermag, und umgekehrt diejenige mit der kleinsten Menge Reinigungsverstärker
die kleinste Menge Wasser. Die Kurve. welche den Lösungen mit sg Reinigungsverstärker
entspricht, bricht demnach eher ab als die anderen beiden Kurven.
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Wir haben gefunden, daß der elektrische Widerstand erwartungsgemäß
neben dem Wassergehalt aber auch von der Temperatur abhängig ist. Mißt man in einem
bestimmten System aus Lösungsmittel, Reinigungsverstärker und Wasser die elektrische
Leitfähigkeit bei 20, 40 und 600 C, dann erhält man drei verschiedene Kurven, die
stark divergieren, besonders bei hohem Wassergehalt. Aus diesem Grund ist die Bestimmung
der elektrischen Leitfähigkeit nur dann ein Maß für den Wassergehalt einer Flotte,
wenn die Temperatur mit in Rechnung gestellt wird.
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Es sind mehrere Geräte, die nach dem Leitfähigkeitsprinzip arbeiten,
die im wesentlichen in gleicher Weise arbeiten, nämlich: Eine Meßzelle aus parallel
gelagerten Platten wird in die Leitung einer Chemischreinigungsanlage eingebaut,
in der Regel zwischen dem Filter und der Maschine. Durch diese Leitung zirkuliert
die Reinigungsflotte, die mittels einer Pumpe, die sich vor dem Filter befindet.
aus der Maschine durch das Filter gepumpt wird. Die Meßzelle wird mit Wechselstrom
einer bestimmten Frequenz betrieben. Der elektrische Widerstand wird in einem Apparat
bekannter Konstruktion gemessen.
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Dieser Teil des Apparates besitzt eine Einrichtung. die es gestattet,
mittels eines Drehknopfes mit Skaleneinteilung einen bestimmten Widerstand bzw.
eine bestimmte Leitfähigkeit einzustellen. Wird diese Meßgröße erreicht, dann wird
mittels eines elektronisch gesteuerten Relais ein Magnetventil betätigt, das sich
öffnet und den Wasserzufluß in die Maschine freigibt.
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Zweclimäßig führt man das Wasser kurz vor der Pumpe in das Maschinensystem
ein. Das Wasser wird von der Chemischreinigungsflotte aufgenommen. erhöht somit
deren Wassergehalt und deren Leitfähigkeit. Da zwischen der Wassereinführung und
der Meßzelle das Filter liegt, dauert es eine gewisse Zeit, bis die Flotte mit der
höheren Leitfähigkeit zu der Meßzelle kommt. Ist dies der Fall, dann bewirkt die
höhere Leitfähigkeit auf Grund der Skaleneinstellung am Gerät eine Schließung des
Magnetventils, wodurch der Wasserzufiuß unterbunden wird. Die Reinigungsflotte mit
dem höheren Wassergehalt kommt nunmehr in die Maschine, und es stellt sich dort
ein neues Gleichgewicht ein. Ist dieses Gleichgewicht niedriger als es der Einstellung
auf dem Dosiergerät entspricht, dann wird nochmals Wasser
zugegeben, was in der gleichen
Weise wie vorstehend beschrieben vor sich geht. Dieser Vorgang wiederholt sich solange,
bis die auf dem Meßgerät eingestellte Leitfähigkeit überschritten bleibt, was nach
den einleitenden Ausführungen einem bestimmten Wassergehalt und einem bestimmten
Gleichgewicht entspricht.
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Es ist bekannt, daß sich bei vielen Chemischreinigungsanlagen die
Temperatur der Reinigungsflotte im Laufe eines Tages verändert. Besonders extrem
sind die Temperaturänderungen im Winter bei solchen Reinigungsanlagen. in denen
gleichzeitig auch getrocknet wird und die keine Einrichtung zum Anwärmen oder Abkühlen
der Reinigungsflotte besitzen.
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Es kommt vor, daß der Chemischreiniger mit einer Temperatur von 10
bis 150 C beginnt und am Abend mit einer Temperatur von 450 C aufhört. In derartigen
Anlagen muß die Skaleneinteilung auf dem Leitfähigkeitsgerät während des Tages mehrmals
geändert werden, um die Aufrechterhaltung eines bestimmten Wassergehaltes zu garantieren.
Bei einem automatischen Gerät ist eine derartige Änderung je doch unerwünscht, da
Irrtümer durch das Bedienungspersonal möglich sind.
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Wir haben gefunden, daß man diesen Nachteil dadurch ausschließen
kann, indem man den elektrischen Widerstand bzw. die spezifische Leitfähigkeit bei
konstanter Temperatur mißt. Es ist hierbei gleichgültig, welche Temperatur man für
die Messung auswählt, und es ist nur von Bedeutung, daß stets bei gleicher Temperatur
gemessen wird. Zu diesem Zwecke mißt man nicht mehr in der Maschine oder im direkten
Strom der Reinigullgsflotte, sondern in einem Teilstrom. den man der Maschine entnimmt,
zweckmäßig hinter dem Filter, also an der gleichen Stelle, wo bisher die Anbringung
der Meßzelle üblich war. Der an dieser Stelle entnommene Teilstrom wird mittels
eines Wärmeaustauschers auf eine bestimmte Temperatur gebracht, anschließend durchströmt
er die Meßzelle und wird in beliebiger Weise in die Maschine zurückgeführt. Die
übrige Einrichtung der Leitfähigkeitsgeräte samt der automatischen Wasserdosierung
können unverändert bleiben. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in der Verwendung
eines Wärmeaustauschers. der mit Wasser heschickt wird, da sich die Temperatur des
in allen Betrieben zur Verfügung stehenden Kühlwassers im Laufe eines Tages fast
nicht verändert. Die Messung erfolgt somit nach dieser Ausführungsform bei der jeweiligen
Wassertemperatur, also in der Regel bei 15 bis 180 C.