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Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Filz-und Walkvermögens
von Wolle und wollhaltigen Fasergemischen Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Filz-und Walkvermögens von Wolle
und wollhaltigen Fasergemischen.
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Bür die Verarbeitung von Wolle und wollhaltigen Fasergemischen in
der Textilindustrie ist es außerordentlich wichtig, das Filz-und Walkvermögen der
zu verarbeitenden Wolle oder der zu verarbeitenden Fasermischung zu kennen. Dabei
ist es wesentlich, daß das Filz-und Walkvermögen nicht erst an einem Halb-oder Fertigprodukt,
sondern möglichst am Ausgangsmaterial, also z. B. an der losen Wolle festgestellt
wird, da dann die Art und der Umfang der Weiterverarbeitung entsprechend angepaßt
werden können.
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Als Verfahren zur Ermittlung der Filzfähigkeit von Wolle in einem
frühen Verarbeitungsstadium hat der sogenannte"Aachener Pilztest"erhebliche technische
Bedeutung erlangt (Textil-Praxis 16, 228-232 (1961) ; Wirkerei-und Strickerei-Technik
14,467-472 (1964)). Die Durchführung dieses Testes ist jedoch nur bei Anwendung
eines hohen Flottenverhältnisses von etwa 1 : 20 bis 1 : U0 möglich. In denjenigen
Fällen, in denen in der Praxis die Wolle unter Anwendung eines niedrigen Flotteverhältnisses
bis etwa 1 : 1 bearbeitet wird, entspricht dieser Filztest nicht den später im technischen
Maßstab vorliegenden Bedingungen. Die Walkfähigkeit läßt sich mit dem"Aachener
Filztest"nicht
feststellen, da infolge des hohen Flottenverhältnisses die mechanische Einwirkung
nur gering ist. Darüber hinaus ist die GröBe der mechanischen Binwirkung nicht ohne
weiteres berechenbar. Schließlich kann dieser Filztest nicht erfolgreich mit flüssigen
Media durchgefuhrt werden, die stark schäumen. Man erhält dann verfälschte Ergebnisse,
während in technischem Umfang gerade derartige Produkte als Filz-und Walkmittel
verwendet werden.. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde,
diese Nachteile zu vermeiden.
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Der sogenannte"Aachener Filztest"besteht im wesentlichen in folgendem
: Das Versuchsmaterial-in besonders vorteilhafter Weise kann lose Wolle wie Waschwolle,
Krempelvlies, Kämmlinge, labormäßig gereinigte Schweißwolle und Kammzug, allein
oder in Mischung mit anderen Fasern, verwendet werden-wird von Hand aufgezupft und
aufgelöst. Dabei soll eine weitgehendste Auflosung-möglichst bis zur Einzelfaser-erfolgen,
und das aufgelöste Material in eine homogene Form gebracht werden. Von dieser vorbereiteten
Probe wird eine bestimmte Menge abgewogen. 1 g + 0,005 g hat sich z. B. als zweckmäßig
erwiesen. Die Aufbereitung und Wagung der Proben erfolgt im Normalklima von 65 o
relativer Luftfeuchtigkeit und 20°C. Die Probe wird dann zusa men mit dem flUssigen
Filzmedium in einen zylinderförmigen Behälter aus rostfreiem Stahl gegeben. Bewährt
hat sich z. B. für eine Probengrdße son 1 g ein Behälter von 150 cem und eine Flüssigkeitsmenge
von 50 ccm. Der Behälter wird verschlossen und auf einer dreidimensional arbeitenden
Schüttelmaschine (z. B. Typ Desaga) einen angemessenen Zeitraum, der meist etwa
bei 30 bis 60 Minuten liegt, geschüttelt. Babei
balle sich das Fasermaterial
zu einer gleichmäßigen Filzkugel zusammen. Anhand des Durchmessers der Filzkugel
läßt sich das Filzvermögen der Wolle oder der Fasermischung bestimmen. Je geringer
der Durchmesser ist, desto stärker ist die Wolle oder die Fasermischung verfilzt
und desto großer ist ihr Filzvermögen.
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Das Verfahren zur Feststellung des Filz-und Walkvermögens von Wolle
und wollhaltigen Fasergemischen gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine aus dem zu bearbeitenden Material vorgefilzte Kugel mit einem Walkmedium
in gewunschtem Flottenverhältnis durchnetzt, einer Vielzahl oder mehreren beliebig
wahlbaren Anzahlen von im Mittel möglichst gleichmäßig allseitig erfolgenden Schlägen
von bestimmter einstellbarer Schlagenergie ausgesetzt und die Größe der nach einer
oder mehreren Schlaganzahlen bewirkten Durchmesseranderung der Kugel gemessen wird.
Das Flottenverhältnis beim Durchnetzen ist in weiten Grenzen beliebig einstellbar.
Als Ausgangspunkt für das Verfahren gemäß der Erfindung wird eine aus dem zu bearbeitenden
Material vorgefilzte Kugel verwendet, die beispielsweise nach dem oben erwähnten
Verfahren des"Aachener Filztestes"hergestellt werden kann. Das Gewicht der an das
Normklima angeglichenen Kugel kann z. B. 1 g betragen.
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Die Vorrichtung zur Feststellung des Filz-und Walkvermögens von Wolle
und wollhaltigen Fasergemischen ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch ein
zur Aufnahme der zu behandelnden, aus dem zu prüfenden'Material hergestellten Kugel
dienendes becnerartiges Geäß, das mit einer Vibrationsvor-'. richtung verbunden
ist, und einen über dem Gefäß vertikal
beweglich angeordneten Stempel
mit einem dem Durchmesser des Gefäßes angepaßten Walkteller. Die Vibrationsvorrichtung,
mit der das becherartige Gefäß verbunden ist, versetzt dieses in eine Vibration,
die zur Folge hat, daß die während der Durchführung des Verfahrens im Becher befindliche
Filzkugel sich in statistisch gleichmäßiger Weise allseitig dreht, so daß die Schläge
mit dem Stempel bzw. der Schlagplatte stets auf verschiedene Seiten der Kugel auftreffen.
Die vertikale Bewegung des Stempels erfolgt zweckmäßig derart, daß der Stempel mit
einem seitlichen Ansatz versehen ist und eine motorisch angetriebene Nockenwelle
derart neben dem Stempel angeordnet ist, daß beim Betrieb der Welle der Nocken über
den Ansatz den Stempel hebt und dieser dann in freiem Fall auf die Kugel aus dem
zu prüfenden Material im becherartigen Gefäß herabfällt. Dabei ist der Nocken vorteilhaft
derart ausgebildet, daß der Stempel unmittelbar nach dem Herabfallen wieder angehoben
wird, d. h. die Druckbelastung auf der Filzkugel nur kurze Zeit anhalt. In Fig.
2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
Nach dieser Ausführungsform wird der Stempel 2 durch eine Feder 11, die bei einem
Vorsprung 12 an den Stempel angreift, zwangsweise herabgedrückt. Es handelt sich
also jeweils um einen kurzen Schlag mit der Schlagplatte auf die Kugel aus dem zu
prüfenden Material. Um die Anzahl der Schläge zu messen, ist die Nockenwelle oder
der Stempel mit einem Zählwerk verbunden. Da-es häufig erwünscht ist, mehrere Prüfungen
gemäB der Erfindung gleichzeitig durchzuführen, also z. B. Doppelbestimmungen durchzuführen,
können mehrere der geschilderten Einzelvorrichtungen in einer Gesamtvorrichtung
miteinander
verbunden sein. Beispielsweise kann ein Vibrato zwei oder noch mehr becherartige
Gefäße in Vibration versetzen und eine Nockenwelle kann mehrere Stempel anheben
Die Durchführung des Verfahrens der Erfindung erfolgt zweckmäßig wie folgt : Die
wie oben beschriebene aus dem zu prüfenden Material hergestellte vorgefilzte Kugel
wird mit der gewWnschten Menge des Walkmediums benetzt, in das becherartige Gefäß
gegeben und einer Vielzahl von Schlägen mit dem Stempel und der Walkplatte ausgesetzt.
Eine Schlagzahl von beispielweise 50 bis 200, vorzugsweise 100 Schlägen pro Minute
hat sich als geeignet erwiesen. Die Energie der Schläge beträgt nach dem technischen
Maßsystem beispielsweise etwa 100 bis 2000 cmg, vorzugsweise etwa 200 bis 600 cmg.
Im Sinne der Erfindung wird als Energie im technischen Maßsystem das Produkt aus
Gewicht des Stempels in g und Fallhöhe in cm verstanden. Wenn beispielsweise das
Gewicht des gesamten Stempels 80 g und die Fallhöhe 5 cm beträgt, ist die Energie
des Schlages 400 cmg.
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Das Gewicht des Stempels kann durch Anbringen von Zusatzgewichten
leicht verändert werden. Auch die Fallhöhe des Stempels ist in weiten Grenzen einstellbar.
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Nach einer anderen Ausführungsform kann auch in den Fällen, wo eine
konstante oder berechenbare Höhe der mechanischen Binwirkung nicht erforderlich
ist, der Walkstempel zwangsläufig angetrieben werden. Dies kann z. B. allein dadurch
erreicht werden, daß der Nocken den Walkstempel gegen einen Federdruck anhebt und
dieser dann infolge Federdruck auf die Filzkugel herabgedrückt wird.
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Der Vorteil eines zwangsläufigen Antriebes des Walkstempels liegt
in der Möglichkeit, die Prüfgeschwindigkeit stark zu erhöhen und damit die Prüfzeiten
entsprechend zu verringern.
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Unter der Einwirkung der allseitig erfolgenden Schläge verringert
sich allmählich der Durchmesser der Filzkugel. Es ist in der Regel angebracht, nach
jeweils einer beatimmten Zahl, und zwar z. B. nach jeweils etwa 100 Schlägen die
Yeränderung des Durchmessers der Kugel zu messen und dann das Verfahren fortzusetzen,
bis keine merkliche Durchmesserveränderung mehr eintritt. Wenn man die Durchmesserveränderung
der Kugel in Abhängigkeit von der Zahl der Schläge grafisch aufträgt, erhält man
eine Kurve, die einem Grenzwert zustrebt. Die Größe der Durchmesserveränderung ist
ein Maß für die Filz-bzw. Walkfähigkeit des zu prüfenden Materials.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann bei Raumtemperatur oder bei
erhöhter Temperatur durchgeführt werden. Falls bei einer längeren Durchführung des
Verfahrens das Walkmedium durch Verdunstung oder auf sonstige Weise teilweise verlorengeht,
wird nach gewissen Zeitabständen oder nach jeder Unterbrechung des Verfahrens zur
Messung der DurchmesserveränderunE so viel Walkmedium tropfenweise auf die Oberfläche
der Filzkugel zugegeben, daß die ursprünglich zugegebene Menge aufrechterhalten
wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auf Wolle und alle wollhaltigen
Fasergemische angewandt werden. Dabei kann der Wollgehalt unter Umständen sehr gering
sein. Bei Wolle/Kaseinfaser-Gemischen kann der Wollgehalt z. B. bis auf sinken.
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Das Flottenverhdltnis kann bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß
der Erfindung sehr niedrig gehalten werden.
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Insbesondere kann also ein Flottenverhältnis-z. B. 1 : 1-gewahlt werden,
wie es bei der großtechnischen Bearbeitung der Wolle oder wollhaltigen Gemischen
vorliegt. Aufgrund des niedrigen Flottenverhältnisses können auch stark schäumende
Walkmedia verwendet werden. Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung gemäB der Erfindung
besteht darin, daß die in weiten Grenzen beliebig einstellbare Höhe der mechanischen
Einwirkung leicht zu berechnen ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann beispielsweise vorteilhaft
angewendet werden, um das Filz-und Walkvermögen von Waschwolle-gegebenenfalls bei
Zusatz einer anderen Faser-festzustellen, die zu einem Krempelvlies verarbeitet
und anschließend auf einer Plattenfilzmaschine unter Einwirkung von Dampf und Druck
angefilzt und dann in einer Walkmaschine wesentlich weiter zum fertigen Filz verdichtet
wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kommt der tatsächlichen Bearbeitung
der Wolle oder des Wollgemisches im großtechnischen Maßstab sehr nahe und ermöglicht
es deshalb, die großtechnischen Maßnanmen im voraus der jeweils verwendeten Wolle
oder dem wollhaltigen Gemisch anzupassen. Bisher war es praktisch nicht möglich,
vor der betrieblichen Verarbeitung festzustellen, in welchem Umfang die Wolle oder
eine wollhaltige Tviiscnung verfilzt und wie ihr Walkvermögen ist. Die durch die
vorliegende Brfindung ermöglichte exakte laboratorielle Bestimmung des Filz-und
Walkvermögens kommt eine besondere Bedeutung noch dadurch zu, daß es bisher auch
kaum möglich war, reproduzierbare Ergebnisse in technischem Maßstab zu erhalten,
saLbgln
wenn man stets Wolle nicht nur des gleichen Erzeugergebietes,
sondern sogar des gleichen Farmers verwendete. Die jährlichen klimatischen Schwankungen
verursachen Qualitätsänderungen der Wolle, die sogar bei Beachtung dieser Vorsichtsmaßnahmen
bei der Herstellung des Filzes zu nicht reproduzierbaren Ergebnissen führen.
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Ahnlich liegen die Verhältnisse bei der Herstellung von Filztuchen,
wie sie in großem Umfang in der Papierindustrie verwendet werden.
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Wahrend in den vorstehend erwahnten Fällen ein hohes Filzvermögen
der Wolle erwunscht ist, liegen die Verhältnisse beispielsweise bei Kammgarnen,
die der Herstellung waschbarer Artikel dienen sollen, entgegengesetzt. Bei ihnen
wird ein möglichst geringes Filz-bzw. Walkvermögen gewiinscht, damit waschbare Artikel
erhalten werden. Aus diesem Grunde wird die Wolle mit einer Antifilz-Ausrüstung
versehen. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, den Effekt und die Auswirkung
einer solchen Ausrüstung zu bestimmen und die Rezeptierung entsprechend zu steuern.
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Als Walkmedia können gemäß der Erfindung die auch bei der großtechnischen
Bearbeitung von Wolle und wollhaltigen Gemischen verwendeten Walkmedia eingesetzt
werden wie destilliertes Wasser, Pufferlösungen, Seifen-bzw. Walkmittel und d deren
Grundstoffe, Tenside, Walkmittel wie Schwefelsäure und Soda, Schmälzen und dergl..
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Die Zeichnung erläutert an einem Beispiel die Vorrichtung gemäß der
Erfindung. In der Zeichnung sind in den einzelnen Figuren gleiche Teile mit den
gleichen Bezugszahlen versehen.
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Figur 1 stellt eine Vorderansicht eines Ausschnittes aus der Vorrichtung
und Figur 2 eine Seitenansicht daro Das zur Aufnahme der zu behandelnden, aus dem
zu prüfenden Material vorgefertigten Kugel dienende becherartige Gefäß ist mit 1
bezeichnet. Über eine Verbindung 7 wird das Gefäß durch einen üblichen Vibrator
in Vibration mit einer Frequenz von z. B. 50 Hertz versetzt. Aufgrund dieser Vibration
dreht sich die im Gefäß befindliche Filzkugel 8 in statistischer Weise gleichmäßig
um sämtliche Achsen. Der auf der Welle 5 angebrachte Nocken 6 hebt über den Vorsprung
4 den Stempel 2, der dann in freiem Fall mit der Walkplatte 3 auf die Filzkugel
b fällt. Der Stempel wird in einer Halterung 9 gefuhrt. In der Figur 1 ist ein Stempel
dargestellt, der teilweise aus zwei parallelen Stäben 2a und 2b besteht, wodurch
eine bessere Führung gewährleistet wird. Mit 10 ist ein Zusatzgewicht bezeichnet,
das auf den Stempel geschraubt werden kann, um das Gewicht zu verändern. Der Antrieb
der Welle 5 erfolgt in üblicher Weise über einen Motor und ein Getriebe.
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Das folgende Beispiel erläutert das Verfahren der Erfindung : Beispiel
: 1 g Wolle (im Normklima gewogen) eines Kammzuges wird gemäß der Vorschrift des"Aachener
Filztestes"in Einzelfasern aufgelöst und in 50 ml destilliertem Wasser in der Schüttelmaschine
in einem 150 cem Gefäß geschüttelt und vorgefilzt, bis die entstehende Filzkugel
eine Dichte von 0, 1 g/com erreicht
hat. Diese Kugel wird austrocknen
gelassen.
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Die trockene Kugel wird in eine 1%-ige Natriumdodecylsulfat-Lösung
(schäumend) als Walkmedium getaucht, bis sie sich vollgesogen hat. Anschließend
wird sie auf 2 g Gesamtgewicht ausgeschleudert. Das Flottenverhältnis ist also 1
: 1.
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Die so vorbereitete Kugel wird in das becherartige Gefäß der Vorrichtung
gemäß der Erfindung gegeben. Dieser Kugelaufnahme-Behälter hat einen Durchmesser
von etwa 45 mm und eine Höhe von ebenfalls etwa 45 rem. Das gesamte Gewicht des
Walkstempels betragt 82,5 g und der Durchmesser des Walktellers beträgt 30 mm. Die
Fallhöhe zwischen der Unterseite des Walktellers und Behälterboden ist 47 mm. Die
Anzahl der Schläge beträgt 100 pro Minute. Die Vibratorfrequenz ist 50 Hertz.
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Durch den Vibrator wird die Filzkugel in ihrem Behälter hin und her
geschleudert, so daB der fallende Stempel jeweils eine andere Stelle der Filzkugel
trifft. Die Filzkugel behält ihre Kugelform bei. Nach jeweils 100 Schlägen wird
die Kugel herausgenommen und die Veränderung des Durchmessers mit einer Mikrometerschraube
gemessen. Bevor weiter gewalkt wird, wird die Filzkugel wieder auf 2 g Ausgangsgewicht
durch Auftropfen der verloren gegangenen Walkflüssigkeit gebracht. Nach etwa 1000
Schlägen verringert sich der Filzkugel-Durchmesser nur noch langsam, so daß von
nun an nur noch nach je 500 Schlägen gemessen und gewogen wird. Nach insgesamt etwa
6000 Schlägen hat die Kugel ungefähr ihre Enddichte erreicht.