DE1619174A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schrumpffestmaschen von tierischen Fasern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Schrumpffestmaschen von tierischen Fasern

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DE1619174A1 DE19661619174 DE1619174A DE1619174A1 DE 1619174 A1 DE1619174 A1 DE 1619174A1 DE 19661619174 DE19661619174 DE 19661619174 DE 1619174 A DE1619174 A DE 1619174A DE 1619174 A1 DE1619174 A1 DE 1619174A1
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Description

Walter Joseph Ihorsen, 8355 Terrace Drive/El Cerr-ito, Kalifornien (V.St.A.)
Verfahren und Torrichtung zum Schrumpffestmachen von tierischen Fasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren^ und eine Vorrichtung zum Schrumpffestmachen proteinhaltiger tierischer Fasern, beispielsweise Wolle, Mohair oder dergleichen.
Wenn in der folgenden Beschreibung nicht ausdrücklich anders angegeben, sind die angegebenen Prozentzahlen auf das Öewicht bezogen.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen der Erfindung. Darin sind:
Figur 1 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Durchführuiig des Verfahrens gemäß der Erfindung,
Figur 2 eine Stirnansicht einer zweiten Ausführung afomt einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und
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Figur 3 eine Schnittansieht eines Ozonerzeugers.
Die USA-Patentschrift 3 H 9 906, vom 22. September 19641 bezieht sich auf ein Verfahren zum Schrumpffestmachen von tierischen Pasern, bei dem ein Ozonerzeuger vorgesehen ist und das von diesem Ozonerzeuger abgegebene Gas mit einem Dampfstrom gemischt und das so erhaltene Gemisch gegen das' Fasermaterial während 1-10 Minuten aufgeblasen wird, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. ;
Es wurde nun gefunden, daß bessere Resultate erzielt werden können, wenn das Fasermaterial direkt.durch den Ozonerzeuger hindurchgeführt wird. Während also bei dem früheren Verfahren das Ozon in einer getrennte! Vorrichtung erzeugt und dann den Fasern zugeführt wird, werden die Pasern, gemäß der vorliegenden Erfindung direkt an diejenige Stelle gebracht, an der das Ozon erzeugt wird. Diese Behandlung der Pasern mit Ozon an der Erzeugungseteile (in situ) bietet zahlreiche Vorteile gegenüber dem bekannten Verfahren.
Einer der wichtigsten Vorteile besteht darin, daß das angestrebte Ergebnis sehr schnell erzielbar ist, und zwar beispielsweise innerhalb von 2 - 20 Sekunden, während die Behandlung sdau er bei dem bekannten Verfahren mindestens 1 Minute, vorzugsweise aber ca. 3 Minuten, beträgt.
Da das Verfahren gemäß der Erfindung nur eine sehr kurze Behandlungszeit erfordert, eignet es sich hervorragend für
109823/207 ^
. -■ 3 -
die Anwendung bei kontinuierlicher Behandlung, wie bei der Behandlung großer Längen von Fasermaterial, Wegen der kürzen Behandlungsdauer wirkt sich eine solche kontinuierliche Behandlung in keiner. Weise störend auf den ordnungsgemäßen Durchlauf des Fasermaterials durch die mannigfaltigen Arbeitsstationen aus, die zur Umwandlung der ursprünglich rohen Fasern zu fertigen Textilien erforderlich sind.
Die Erfindung ermöglicht eine wirksamere Nutzung des Ozons, d.h. der Ozonbedärf je Einheitsgewicht des zu behandelnden Fasermaterials ist geringer« Da die Fasern sich in der Zone selbst befinden, in der das Ozon erzeugt wird, kann das Ozon direkt mit den Fasern zur Berührung gebracht werden* und es besteht kaum die Möglichkeit von Ozbnverlustenc Dies steht schroff im Gegensatz zu Systemen, in denen ein ozonhaltiger Gasstrom durch ein Textilmaterial hindurchgeblasen wird. In diesem Falle gelangt nämlich ein großer Teil des Ozons mit den Fasern nicht zurBerührung sondern geht verloren©
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist einfacher, denn es werden keine Rohrleitungen, Ventile, Gebläse oder sonstige Einrichtungen für die Leitung von Gasen gebraucht.
Das Verhalten der Fasern beim Färben wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung im wesentlichen nicht verändert. Dies bedeutet, daß die Erzeugnisse mittels herkömmlicher Farbrezepte und Färbeverfahren gefärbt werden können. Daher kann" das Ver-
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fahren, gemäß der Erfindung in ein beliebiges Verarbeitungssystem für Textilien eingeschaltet werden, ohne daß dadurch die normalerweise in der Anlage verwendeten Färbeverfahren beeinträchtigt werden.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß die den Fasern innewohnenden Eigenschaften, wie ihre Säurelöslichkeit, Alkalilösliohkeit, Zugfestigkeit und Abriebfestigkeit nicht beeinträchtigt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß weder druck- noch vakuumfeste G-erätteile erforderlich sind. Das Verfahren ist bei normalem atmosphärischem Druck durchführbar.
Beim bekannten System ist es erforderlich, dem Ozonerzeuger reinen Sauerstoff zuzuführen. Bei dem System gemäß der Erfindung ist die Verwendung der Umgebungsluft vollständig befriedigend. Die Verwendung von Sauerstoff ist nicht erforderlich«
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist ferner der Feuchtigkeitsgehalt des zu behandelnden Materials ohne Bedeutung. Es sind gute Resultate erzielbar, ohne Rücksicht darauf, ob das Fasermaterial trocken ist oder einen normalen Feuchtigkeitsgehalt hat.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Garne, die aus gemäß der Erfindung "behandelter Wolle hergestellt sind, eine höhere Zugfestigkeit haben als aus unhehandelter WoIle.hergestellt, e Garne.
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Figur .1 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsfοrm der Vorrichtung
zur !Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Der Ozonaus lauf, erzeuger 1 weist zwei Platten 2 und 3/di elektrischem Material', beispielsweise Glas, die in einem geringfügigen Abstand von 4 - 10 mm - voneinander angeordnet sind. In Berührung mit den Platten 2 und 3 befindet sich je eine Elektrode 4 bzw. 5 aus Aluminium, Kupfer oder sonstigem 'elektrisch leitfähigem Metall. Die Elektroden sind hohl und haben, durohgehende Kanäle und sind für den Durchgang eines Wärmeträgers mit Rohren 6 und 7 ausgestattet, so daß der Ozonerzeuger gekühlt (oder beheizt) werden kann, um einen gewünschten temperaturwert aufrecht erhalten zu können.
Für den Antrieb des Ozonerzeugers 1 ist ein Transformator 8 mit erhöhter Sekundär spannung vorgesehenir Die,Sekundärwicklung des Transformators ist mit den Elektroden 4 und 5 verbunden. (Die Symbole χ, χ in der Figur bezeichnen einen inder Figur zur Vermeidung von Verwechslung mit anderen Teilen nicht dargestellten elektrischenAnschluß,) Die Primärwicklung ist mit einer Wechselstromquelle verbunden. Die Mittelklemme f2 der Sekundärwicklung ist vorzugsweise, wie dargestellt, get-* erdet. Difi Kenngrößen des Bner^ievertorgungesystema und der Stromquelle sind derart gewählt, das eine EMK (elekt^omötorisehe Kraft) von ca» TO 000 bis 2£ 000 Volt:bei «ifte? Frequenz von ca* 60 bis 800 Hz an den Elektroden 4 und 5 verfügbar i st, Im al!gemeinen werden beβte Ergebniss e bei tiner Frequenz von 400 Hz (Perioden je Sekunde) erzielt. Venn der Ozonerzeuger in der soeben beschriebenen Weise unter Spannung geflet^t^wird, tritt in dem Spalt zwischen den
lift 23/207U . c
Platten 2 und 3 eine elektrische Entladung auf. Der Spalt strahlt also einen diffusen, violett gefärbten Schein aus, der das Aussehen einer Reihe von Bürstenentladungen hat. Diese Entladung ruft die Bildung mannigfaltiger gasförmiger Substanzen innerhalb des Zwischenraumes zwischen den Platten und 5 auf. Zusätzlich zu den normalen Bestandteilen von luft (da ja der Spalt gegen die Atmosphäre hin offen ist) treten folgende Gase aufs
einatomiger Sauerstoff (0)»
einatomiger Sauerstoff, sowohl in negativ als auch in positiv geladenem Zustand,
molekularer Sauerstoff (O2)» durch sichtbares licht in Schwingungen versetztr
molekularer Sauerstoff, sowohl in negativ als auch P in positiv gelandenem Zustand»
Ozon (O5),
Ozon, durch ultraviolettes Licht in Schwingungen versetzt,
Ozon in sowohl negativ als auch positiv geladenem Zustand,
Qxyde des Stickstoffes, einschließlich Stickstoffpentoxyd und Stiokstoffoxydul,
~ 7 109823/2074
Aus dem Obigen ist"ersichtlich, daß in dem Bereich der Entladung mannigfaltige reaktionsfähige Formen des Sauerstoffs und des Stickstoffs vorhanden sind. Viele dieser hachreakti ons fähigen Gasarten".- beispielsweise die durch Schwingungen erregten und geladenen G-asarten - zerfallen schnell und können aus dem Bereich der Entladung nicht in einem Grasstrom beseitigt werden« Infolgedessen werden, da das faserige Material gemäß der Erfindung der Einwirkung des Bereiches der Entladung direkt ausgesetzt ist, Reaktionen und Veränderungen der Fasern verursacht, die verschieden sind von jenen, die auftreten, wenn die in dem Bereich der Entladimg erzeugten Gase aus dem Bereich der Entladung entfernt und dann zur Einwirkung auf ein faseriges Material gebracht werden.
Im Betrieb wird der Ozonerzeuger unter Spannung gesetzt, und das Textilmaterial wird von einer Vorratsrolle 9 für das .zu behandelnde faserige Material kontinuierlich mittels Zugwalzen 10 und 11 durch den Ozonerzeuger hindurchgezogen. (Pfeil a). Das behandelte Textilmaterial, das den Spalt zwischen den Walzen 11 und 12 verläßt, kann dann einer nicht dargestellten Aufwickelrolle zugeführt werden (Pfeil b in Pig. 1) und nach Bedarf weiter behandelt werden» Die Drehgeschwindigkeit der Walzen 10 und 11 ist derart eingestellt, daß das faserige· Material während einer Zeitspanne in dem Bereich der Entladung verbleibt, die ausreicht, um die gewünschte Wirkung der Schrumpffestigkeit zu erreichen, jedoch nicht ausreicht, um die Fasern zu beschädigen." Diese Zeitspanne
BADOFHGfNAL
109823/2074- : ; p
beträgt im allgemeinen zwischen 2 und 20 Sekunden. Während des Betriebes wird ferner ein Wärmetauschmedium (beispielsweise ein übliches Silikonöl) durch die Rohre 6 und 7 ein- und durch die Vorrichtung hindurchgeführt, so daß der Ozonerzeuger 1 auf einer Temperatur gehalten wird, die ca. 80 bis 1450C (vorzugsweise 120 bis 1400C) beträgt. Gewöhnlich dient dieser Wärmeträger im Betrieb dazu, die Temperatur auf dem gewünschten Wert zu halten, indem die Hitze abgeführt wird, die bei der Bildung der gasförmigen Substanzen in dem Bereich der Entladung und bei der Reaktion dieser Substanzen mit dem der Behandlung unterworfenen faserigen Material in dem Ozonerzeuger frei wird. Andererseits ist-das System bei Betriebsbeginn kalt, und der Wärmeträger wir,d in einem Heizzyklus betrieben, so daß der Ozonerzeuger auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird.
und 3 zeigen eine neuartige Form einer Vorrichtung, die insbesondere für die kontinuierliche Behandlung von faserigem Material eingerichtet ist. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform weist der mit 15 bezeichnete Ozonerzeuger eine bogenförmig gekrümmte obere Elektrode 16 aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen elektrisch leitfähigen Metall auf. I>iese Elektrode ist hohl ausgebildet und weist eine Höhlung 17 auf, durch die ein Wärmetauschmedium über die Rohre 18 (Pfeil c) und 19 (Pfeil d) zur. Aufrechterhaltung der Temperatur auf dem gewünschten Wert hindurchgeführt werden kann« Gegen die Elektrode 16 liegt eine bogenförmig gekrümmte
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Platte 20 aus dielektrischem Material, beispielsweise Glas, an. Die untere Elektrode ist eine hohle Trommel 21 aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen elektrisch leitfähigen Metall, die an hohlen Metallwellen 22, 23 getragen ist. Durch die hohle Trommel wird über die Wellen 22 und 23 (Pfeile e, f) ein Wärmetausohmedium hindurchgeführt, so daß die Temperatur auf dem gewünschten Wert gehalten wird. Um die Trommel £1 herum ist ein zylindrischer Mantel 24 aus dielektrischem Material, beispielsweise Glas, montiert·' Der Spalt zwischen den dielektrischen Platten 20und 24» der den Bereich der Entladung bildet, ist im allgemeinen ca. 4 bis 10 mm breit. Um den.Ozonerzeuger 15 unter Spannung zu setzen und die gleiche Entladung herbeizuführen, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß ligur 1, sind an der Elektrode 16 eine Klemme 25 (Pfeil g) und eine Bürste 26 (Pfeil h), die die Welle 23 berührt, mit der Sekundärwicklung eines Transformators 8 mit hoher Sekundärspannung, ähnlich dem Transformator 8 in Figur t, verbundene Die Welle 23 steht natürlich mit der Trommel 21 elektrisch leitend in Verbindung.
An der Welle 23 (vorzugsweise gegen diese isoliert) ist eine Seilscheibe 27 angekeilt, mittels welcher die Trommel 21 und die zugeordnete dielektrische Platte 24 mit »inta* vorher bestimmten Drehgeschwindigkeit antreibbar eind.
Im Betrieb wird der Ozonerzeuger 15 unter Spannung gesetzt, und das Textilmaterial wird kontinuierlich von einer Torrats-
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rolle 28 für das zu behandelnde faserige Material mittels der angetriebenen Trommel 21 kontinuierlich abgezogen und durch den Entladungsspalt zwischen der bogenförmig gekrümmten dielektrischen Platte 20 und der zylindrischen dielektrischen Platte 24 hindurchbefördert (Pfeile j, k). Das behandelte Material kann dann einer nicht dargestellten Aufnahmerolle zugeführt werden (Pfeil k), dort aufgewickelt und nach Wunsch weiterbehandelt werden· Wie in dem Fall des Systems nach Fig. 1 ist die Drehgeschwindigkeit der Welle 23 so eingestellt, daß das faserige Material in dem Bereich der Entladung während einer Zeitspanne verbleibt, die lang genug ist, um die gewünschte Wirkung der Erzielung der Schrumpffestigkeit zu erreichen, jedoch nicht ausreicht, um die Fasern zu beschädigen. Im allgemein si. beträgt diese Zeitspanne zwischen 2 und 20 Sekunden. Während des Betriebes wird auch ein Wärmetausohmedium (Wärmeträger) durch die Rohre 18 und 19 (Pfeile c, d) und durch die Hohlwellen 22, hindurchgeführt, um das System auf dem gewünschten Temperaturwert von ca. 80 bis 1450C zu halten.
Ein besonderer Vorteil der abgewandelten Ausführungsform naoh Fig. 2 und 3 besteht darin, daß die Trommel 21 nicht nur als Elektrode sondern auch als Einrichtung zum Tragen und Befördern des· in Behandlung befindlichen Materials dient. Auf diese Weise wird das Material zwangsläufig durch das. System hindurohgeführt, so daß keine Gefahr besteht, da3 das Material dabei gestreckt oder zerrissen wird. Diese Eigentümlichkeit ist von besonderer Wichtigkeit bei der Behandlung
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von dünnen Materialbahnen, die sich leicht deformieren lassen oder die leicht reißen, wenn sie Zugkräften ausgesetzt sind. Ein. weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß bei örtlichem Anhaften des faserigen Materials an der dielektrischen Flache kein Zerreißen des Materials auftritt, Bas anhaftende Material trennt sich von der dielektrischen Fläche -entsprechend der Abnahme der Bahn von der Trommel,
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist bei tierischen Fasermaterialien, wie Wolle, Mohair und anderen proteinhaltigen Fasern tierischer Herkunft anwendbar. Das Verfahren eignet sich für Materialien in einer beliebigen von mannigfaltigen physikalischen Formen, zoB» für Band, lunte, Garn, Kammzug, Filz, Gewebe, Gewirk usw. Gewöhnlich ist es vorzuziehen, das faserige Material vor Verarbeitung zu Textilien zu behandeln. Besonders zu bevorzugen ist die Behandlung von dünnen Faserbahnen, beispielsweise als Krempelvlies, worauf anschließend das behandelte Material zu Garnen und dann zu Textilerzeugnissen verarbeitet wird. J)a das Verfahren gemäß der Erfindung die wünschenswerten Eigenschaften der Fasern nicht beeinträchtigt,.können gemäß der Erfindung behandelte Materialien bei allen üblichen Anwendungsfällen von Fasermaterialien, wie bei der Herstellung von Bekleidung aller Art, verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand von Beispielen erläutert.
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In mannigfaltigen. Versuchen wurden faserige Materialien in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 behandelt» wobei die Platten 2 und 3 aus BoJir-Tonerde-Silikatglas ("Pyrex") von 3, 15 mm (1/8 inch) Dicke,· 500 mm (20 inches) Breite, und 1250 mm (50 inches) länge hergestellt waren. Der Spalt zwischen den Platten betrug bei Beispiel I und Beispiel III jeweils 8 mm und bei Beispiel II 5 mm.
Beispiel I
Als Ausgangsmaterial diente Wollkrempelvlies. Dies ist ein Erzeugnis üblicher Verfahren zum Krempeln (Kardieren) von Wolle und besteht aus einer Anordnung von Fasern in der Form einer dünnen Bahn· Diese Bahn wurde durch den Ozonerzeuger mit einer- Geschwindigkeit hindurchgeführt, so daß die Aufenthaltsdauer in diesem 12 Sekunden betrug· Der Ozonerzeuger wurde"mit 15 000 Volt und 60 Hz betrieben und auf einer Temperatur von 86 bis 900O gehalten.
Proben des unbehandelten und behandelten Bahnmaterials wurden einer Kugel schrumpfprobe unterzogen· Bei dieser Probe wird ein Gramm des Materials in ein Gefäß mit 120 ml Inhalt mit 50 ml einer auf einen pH-Wert von t,0 eingestellten Pufferlösung von HOl-KOl eingebracht und das Gefäß wird verstöpselt und auf einen Eütteltisch gebracht. Es wird gerüttelt, bis das Material eine Kugel von 25 mm Durchmesser bildet. Die zur Erzielung dieser Wirkung erforderliche Zeit gibt einen Anhaltspunkt über die Schrumpffähigkeit der Fasern.Eine
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längere Zeitspanne zeigt also an, daß die Fasern in einem geringeren Maß verfilzen und schrumpfen. Mit anderen Worten, ein längerer Zeitbedarf für die Formung einer Kugel aus den Fasern zeigt eine Verbesserung des Widerstandes gegen Schrumpfung an.
Die erhaltenen Ergebnisse sind wie folgt:
Material für die Formung einer Kugel
erforderliche Zeit in Minuten
unbehandelt 30
behandelt 120
Beispiel II
Bei diesem Versuch wurde ein Wollkrempelvlies wie nach Beispiel I, -jedooh unter folgenden Bedingungen, behandelt: Die Temperatur betrug 1420O. .
Die angelegte Spannung betrug 15 000 Volt bei 400 Hz. Die Aufenthaltsdauer betrüg 4 Sekunden,
Folgende; Ergebnisse wurden erzielt* ;
Μο+βγ-t ei für die Bildung einer· Kugel
-—1_ erforderliohe Mt in Minuten
unbehandelt 30
behandelt 130 -
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Beispiel III
Sin Wollkrempelvlies wurde, wie in Beispiel I, jedoch unter folgenden Bedingungen, behandelt:
Temperatur
Aufenthaltsdauer
angelegte Spannung
1100C
Sekunden
000 Volt (400 Hz)
Proben des unbehandelten und behandelten Vliesmaterials wurden zu Garnen der Fr. 1/20 verarbeitet. Diese Garne wurden auf Gebindefestigkeit geprüft. Die Ergebnisse waren folgende:
Material
Zerreißfestigkeit (lbs beim Reißen) kg beim Reißen
durchschnittl.
Nummer x)
Produkt aus Festigkeit und Nummer
unbehandelt 18,67 kg (41,1-5 Ib) behandelt 24,15 kg ("53,33 Ib)
19,6
19,56
806,5 1043,1
Anzahl der Stränge von 560 Yard Länge je Ib (englisches Pfund). Das Symbol Ne^. bezeichnet die englische Kammgarnnummer. Das Produkt aus Festigkeit und Nummer (dritte Spalte) ist ein Maß der Reißlänge in Strängen zu je 560 Yard = 512,1 m Länge.
- Patentansprüche -
- 15 -
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Claims (2)

PatentansprücheΓ ;
1. Verfahren zur Behandlung proteinhaltiger tierischer Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fasern in einen Bereich einer elektrischen. Hochspannungsentladung bringt, der mit luft von im wesentiichen.normalem atmosphärischem Druck gefüllt ist und in dem die Fasern mit Ozon und anderen gasförmigen Substanzen^ die durch die Einwirkung der Entladung auf die in dem Ehtiadungsbereich enthaltene Luft erzeugt werden, im wesentlichen gleichzeitig mit der Bildung dieser gasförmigem, Substanzen zur Berührung gebracht werden.
2. Terfahren nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeiehiiet, daß
so behandelt werden*
5» Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeiöhneti daß Mohaiffasern auf di&se Welse behandelt werden.* ΐ ^
4* Verfahren nach Anspnich \i 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die .lasern dureh1Λ äen Entlaäungsbereich kontinuierlich - während der elektrischen iäitladung hindurchgeführt
5* Vorrichtung zur Ihirchführ^aig xles Verfahrens gemäl eines der Ansprüche 1 - 4,äur^te
Fasermateriär, gekenn^eiehnöt durch jetne elekt^isöh leitfähige^frommel, die ruhdi um ihre Obejpflache einen
.. r- tu A
Mantel aus dielektrischem Material tragt, eine mit der Trommel zusammenwirkende Anordnung einer bogenförmig gekrümmten, mit einer Auskleidung aus dielektrischem Material versehenen Elektrode im Abstand von der Trommel zur Schaffung eines bogenförmigen Entladungsspaltes zwischen dem zylindrischen dielektrischen Mantel und der bogenförmigen dielektrischen Auskleidung, eine Einrichtung zum Anlegen einer. Hochspannung an der Trommel und der Elektrode zur Erzeugung einer elektrischen Entladung in dem bogenförmig gekrümmten Spalt, eine Einrichtung zum Hindurchführen eines Wärmeaustauschmediums durch die Trommel und durch die Elektrode zur Aufrechterhaltung eines vorherbestimmten Temperatürwertes der Vorrichtung, eine Einrichtung zum Drehen der Trommel zur Beförderung des an dieser angelegten Fasermaterials durch den bogenförmig gekrümmten Entladungsspalt und eine Einrichtung zum kontinuierlichen Hindurchführen von Fasermaterial durch den bogenförmigen Spalt. .
237"2OW
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