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Merceris ierverfahren
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Die übliche Mercerisierung von Webwaren aus Baumwolle oder von Geweben,
die größere Anteile Baumwolle neben Synthesefasern, vorzugsweise Polyesterfasern,
enthalten, ist seit langem bekannt.
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Sie vermittelt der Ware Glanz, erhöht die Festigkeit und steigert
das Farbstoffaufnahmevermögen. Bei der Durchführung verwendet man Natronlauge mit
20-26 Gewichtsprozenten Ätznatron, und zwar bei Temperaturen im Bereich von 70C
bis 20°C und Einwirkungszeiten von 1-2 Minuten, wobei bei tieferen Temperaturen
ein besserer Effekt erhalten wird. Während der Faserquellung durch die Einwirkung
der Lauge wird der sonst eintretende Schrumpf der Gewebe durch Spannen des Materials
verhindert.
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Die derzeit zur Durchführung einer solchen Mercerisation verwendeten
Maschinen sind aufwendig. Da sie die auftretende Spannung des Gewebes in Länge und
Breite auffangen müssen, sind komplizierte Walzensysteme oder Spannkettengeräte
erforderlich, da die Ware in Länge und Breite fixiert gehalten werden muß.
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Die Lauge muß wegen des exothermen Verlaufs der Reaktion zwischen
Lauge und Zellulose immer gekühlt werden. Die Quellung findet bei kühleren Temperaturen
vollständiger statt als bei höheren Temperaturen. Bei sehr hohen Temperaturen nahe
oder beim Siedepunkt der Lauge quillt native Zellulose nur geringfügig.
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Es sind verschiedene Versuche gemacht worden die Mercerisierung anders
zu gestalten, um den hohen maschinellen Aufwand zu reduzieren. So ist vorgeschlagen
worden (s. Rath "Lehrbuch der
Textilchemie" 3. Auflage S. 72), mit
verdünnter Natronlauge zu klotzen und auf Kalanderwalzen zu erhitzen. Das Verfahren
hat sich nicht bewährt, da eine Faserschädigung durch Bildung von Oxyzellulose nicht
auszuschließen war. Auch war der Mercerisiereffekt unzureichend.
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Das Mercerisieren von Trikot (Maschenware) auf den üblichen Mercerisiermaschinen
läßt sich nur durch zusätzliche Geräte und Manipulationen verwirklichen, weil die
Maschen durch ihre Nachgiebigkeit ein Spannen der Ware nicht ohne besondere Maßnahmen
zulassen. Ein Mercerisiereffekt wird ohne solche Maßnahmen nicht erhalten.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, mit flüssigem Ammoniak zu mercerisieren.
Auch dieser Vorschlag erfordert hohen maschinentechnischen Aufwand.
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Die Mercerisierlauge soll die Ware rasch vollständig durchnetzen.
Das erfordert, vor allem bei der Mercorisation roher Baumwolle, bei der die besten
Effekte erhalten werden, den Einsatz alkalibeständiger Mercerisiernetzmittel. Solche
wirksamen Mittel, auf Phenol-Kresolbasis, fuhren zu Abwasserbelastung und müssen
durch relativ teure Produkte ersetzt werden.
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Ein weiterer Nachteil der bisherigen Mercerisierverfahren ist, daß
die Ware, besonders bei Kettenmercerisiermaschinen, über die Warenbreite unterschiedliche
Spannung aufweist. Dabei wird die Ware an den beiden Warenkanten mehr gestreckt
und das führt zu geringerer Faden- und Gewebedichte, sowie zu sogenannten Kantenabläufen
beim späteren Färben. Aus dem American Dyestuff Reporter September 1975, Seit. 24,
25 sowie aus Textile Month, June 76, S. 60 ff ist ein Verfahren bekannt, bei dem
das Mercerisiergut mit heißer Mercerisierlauge geklotzt, noch in heißem, also ungequollenem,
Zustand unter Spannung gesetzt und dan zur Auslösung der Mercerisierung abgekühlt
wird. Auch dieses Verfahren benötigt in der beschriebenen Form zu seiner Durchführung
die
o.g. aufwendigen Maschinen. Außerdem ist das empfohlene Abkühlen auf den beschriebenen
Anlagen problematisch.
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Auch dieses Verfahren ist deshalb für die Mercerisierung von Maschenwaren
nicht sehr geeignet, außerdem weist es besonders den schon erwähnten Nachteil der
ungleichen Streckung über die Warenbreite auf.
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Es wurde nun gefunden, daß man Web- und Maschenware mit gleich gutem
Effekt ohne die o.g. Nachteile mercerisieren kann, wenn man das Textilgut mit heißer,
800C bis kochender Mercerisierlauge imprägniert und vor Eintritt der Quellung sofort
danach in seiner Lage (Länge und Breite) zwischen kühlende Transportelementen gelenkt
also in der mechanischen Lage fixiert und dann rasch auf Temperaturen unter 200C
heruntergekühlt und die Lauge dann in dieser fixierten Lage 1-2 Minuten einwirken
läßt.
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Die nachfolgende Entlaugung und Neutralisation der Ware erfolgt auf
perforierten Zylindern oder unter Zuhilfenahme von Siebgeweben aus z.B. Polypropylenbändchen
oder wie üblich.
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Zusammenfassend läßt sich das neue Verfahren also so darstellen: Beim
Imprägnieren der Ware mit heißer Lauge erfolgt noch keine Quellung der Baumwollfasern.
Die Durchnetzung des Textilgutes jedoch erfolgt sehr rasch und ohne Schwierigkeiten.
Die mit Lauge benetzten Fasern werden anschließend sofort in ihrer Lage fixiert
und erst dann, durch das rasche Kühlen der Lauge zum Quellen gebracht. Dabei ergibt
sich von selbst eine Spannung der Ware, der sie jedoch nicht oder nur beschränkt
nachgeben kann. Es erfolgt also eine Mercerisation. Diese durch die Quellung erzeugte
Spannung ist über die gesamte Warenbreite gleichmäßig und wirkt sowohl bei Web-
als auch bei Maschenwaren.
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Die Durchführung des Verfahrens ist an geeignete Maschinen gebunden.
Eine solche besonders geeignete Maschine ist im Prinzip
bekannt,
jedoch war sie für andere Verfahren bzw, Verwendungszwecke vorgesehen.
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s. MTB 4/1965 S. 390 f., Textilind. 1958/19 S. 866 ff MTB 5/1961
S. 566 ff, Textilind. 1959/10 S. 758 ff.
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Die Verwendung für den Zweck der Erfindung wird erstmalig vorgeschlagen.
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Die Anlage besteht aus der Imprägniervorrichtung, dem eigentlichen
Mercerisierteil und der Entlaugungsvorrichtung. Imprägniervorrichtung und Entlaugung
sind wie üblich konzipiert.
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Das eigentliche Mercerisierabteil besteht in seiner einfachsten Ausführung
im Prinzip aus einer langsam rotierenden Metalltrommel (1) mit relativ großem Durchmesser
(ca. 2,5 m). Die Trommel kann aus Edelstahl bestehen oder mit einer Polytetrafluoräthylenbeschichtung
versehen sein. Auf die Trommel ist ein durch Spannung dicht anliegendes, ebenfalls
mit umlaulendes Gummituch (2) angelegt, und zwar so, daß es an geeigneter Stelle
mittels einer Umlenkwalze (4a) von der Trommel abgenommen wird und über mehrere
weitere UmlenkwaZzen dicht bei der Abnahmestelle wieder auf die Trommel (4b) geführt
wird. Zwischen Abnahme- und Auflegestelle wird so ein Einführ- und Ausführschlitz
für die zu behandelnde Textilbahn gebildet.
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Letztere wird zwischen Gummi tuch und Trommel eingeführt und so unverrückbar
in ihrer Lage (Breite und Länge) fixiert. Nach einem Umlauf zwischen Gummituch und
Trommel wird sie wieder herausgeführt (Abb. 1). Insbesondere kann unter den beschriebenen
Bedingungen keinerlei Differenz zwischen Warenkante und -mitte auftreten.
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Durch Führen der Ware über Lochbleche oder perforierte Walzen (A)
aus denen unter Druck heißes Wasser austritt, wird eine erste intensive Entlaugung
eingeleitet. Die Ablauge fällt relativ
konzentriert an, so daß nur
wenig Energie zu ihrer Aufkonzentration durch Eindampfen benötigt wird, Im einfachsten
Fall (B) wird die Ware auf dem Gummituch weitergeführt und mit heißem Wasser besprüht,
das im Gegenstromprinzip die Entlaugung einleitet. Nach Abb. la wird die Ware durch
ein weiteres weitmaschiges Siebgewebe (5) aus verschweißten Polypropylendrähten
auf dem Gummituch (2) auch während der Entlaugung festgehalten.
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In einer weiteren Variante wird das Gummituch durch das o.g.
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Polypropylengewebe ersetzt. Die Entlaugung erfolgt dann mittels einer
perforierten Trommel (4c) über die kochendes Wasser umgepumpt und durch die Ware
gedrückt wird.
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Eine Maschine nach dem Prinzip des huber die Trommel umlaufenden Gummituches
war ursprünglich für das Fixieren von Farbstoffen, Kunstharzappreturen usw. vorgesehen.
Zu diesem Zweck wird die Trommel mit Dampf beheizt. Bei ihrer Anwendung für das
Mercerisieren wird die Trommel durch Durchleiten von Kühlflüssigkeit oder Gas gekühlt.
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Durch die Verwendung eines solchen Mercerisierabteils ergeben sich
mehrere Vorteile. Das Einführen der mit heißer Lauge imprägnierten Textilbahn kann
auf kürzestem Weg erfolgen. Einmal zwischen Gummi tuch und Trommel eingeführt ist
die Ware der Einwirkung von Luftsauerstoff entzogen, damit ist die Gefahr einer
Faserschädigung durch Oxyzellulosebildung verhindert. Die Ware wird dabei unverrückbar
festgehalten. Der Kühlvorgang verläuft infolge des innigen Kontaktes zwischen kühlender
Trommel und Ware sehr rasch und wirksam.
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Das Kühlen wird dadurch bewerkstelligt, daß die Trommel oder der Trommelmantel
mit kalter, kontinuierlich gekühlter Kühlflüssigkeit; z.B. Wasser oder Salzsole,
oder einem Kühlgas gefüllt ist und durchströmt wird.
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Es ist auch möglich, aber aufwendiger, die Trommel selbst als Doppelmantel
auszuführen, in dem die Kühlflüssigkeit oder das Kühlgas mit Leitelementen so geleitet
wird, daß ein optimaler Kühleffekt erhalten wird. Dadurch wird nur ein geringes
KUhlflüssigkeits- oder Gasvolumen benötigt.
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Gegenüber herkömmlichen Mercerisiermaschinen ist diese Anlage äußerst
raumsparend und störungsempfindlich. Die Lager können einfach konstruiert sein,
da sie keine Spannungsbelastung auffangen müssen und keine Laugenberührung auftritt.
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Eine andere Maschine (Abb. 2) besteht aus zwei etwa die Hälfte ihres
Umfangs parallel miteinander umlaufenden endlosen Gummitüchern (2), die durch Anpresswalzen
(7) in innigem Kontakt zueinander gehalten werden. Zwischen sie wird die geklotzte
Ware eingeführt, in ihrer Lage fixiert und gekühlt.
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Dabei kann die gesamte Mercerisierzone (A-B) gekühlt werden.
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Die Gummi tücher können auch durch Drahtgewebe ersetzt sein.
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Eine weitere Maschine arbeitet mit umlaufenden metallenen Geweben
anstelle der Gummitücher. Hierbei wird auch ein besonders guter Kühleffekt erzielt.
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Bei diesen beiden Maschinen wird die zwischen den Gummitüchern bzw.
Metallplatten festgelegte Ware mit den Transportelementen durch die abgeschlossene
Kühlzone A-B gefahren. In ihr kann die Kühlung z.B. durch Kühlschlangen bewirkt
werden.
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Auch eine Anlage nach der US-PS 2 899 264 ist für die Durchführung
des Verfahrens geeignet. Hierbei erfolgt die Kühlung ebenfalls über die Trommeln.
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Der Effekt einer solchen Mercerisierung ist gleichmäßiger als bei
der herkömmlichen Merisation mit gekühlter Lauge. Auch die Farbaufnahme ist vor
allem vergleichmäßigt. Auch die
Stabilität der Ware ist verbessert,
was sich in einer besseren Knittererholung ausdrückt.
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Vor allem aber ist es möglich, auch Maschenware einwandfrei zu mercerisieren,
da sie ja keinem Zug unterworfen wird, sondern letzterer durch die getroffenen,
erfindungsgemäßen Maßnahmen gleichmäßig in der Ware erzeugt wird.