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Verfahren und Vorrichtung zum Aufschließen von Pflanzen, insbesondere
Ramie Es ist bekannt, daß aus Pflanzen oder Pflanzenteilen verspinnbare Fasern gewonnen
werden können. Um Pflanzenfasern von Begleitsubstanzen zu befreien, wird in der
Textilindustrie im allgemeinen von Laugen-oder Säurebädern mit stärkeren Konzentrationen
Gebrauch gemacht, in welchen die Pflanzenfasern während einer bestimmten Zeitdauer,
in der Regel bis 6 Stunden oder auch mehr bleiben, um dann in Sprühvorrichtungen
behandelt zu werden.
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Nach einem bekannten Verfahren werden Pflanzenschleime, Lignin, Pektin
und Farbstoffe durch Anwendung von 6 bis 8 °/o starker Kalilauge, Dampf und Luft
gelöst und durch reichliche Spülung mit warmem Wasser und verdünnten Säuren entfernt.
Das Verfahren erfordert eine verwickelte Vorrichtung und eine Arbeitszeit von a
bis 6 Stunden; ferner erleiden die Fasern eine Einbuße an Gewicht und Festigkeit.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Behandlung in mehreren
hintereinander angeordneten und nacheinander zur Anwendung kommenden Küpenbädern
mit abnehmenden Konzentrationen an Lauge und Säure erfolgen muß. Die chemische und
die sich daran anschließende mechanische Behandlung findet selbstläufig und stetig
in einer großen Zahl hintereinandergestellter offener Küpenbäder mit abnehmenden
Konzentrationen und derart regelbaren Temperaturen statt, daß das Aufschließen stufenweise
vor sich geht.
Durch die Anwendung einer mehr oder weniger großen
Anzahl Bäder mit höheren oder niedrigeren Konzentrationen, welche wie die Temperaturen
der Bäder für jedes Gut aufs genaueste regelbar sind, kann innerhalb bestimmter
Grenzen zwischen der niedrigsten und höchsten Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung
in jedem gewünschten Zeitmaß und in jedem gewünschten Grad das Aufschließen und
das Bleichen stattfinden.
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Beim Verfahren der Erfindung werden im letzten Bad mit der niedrigsten
Konzentration die letzten Reste der Begleitsubstanzen entfernt, aber ein Angriff
der jetzt ganz frei kommenden Fasern äusgeschlossen. Obschon die Zahl der Behandlungsstufen,
d. h. 25 bis 3o, beim Verfahren der Erfindung im Vergleich zu den bekannten Verfahren
bedeutend größer ist, verläuft das Aufschließen bedeutend schneller. Das Verfahren
erfordert statt Stunden umgerechnet je eingehender und ausgehender Beschickung nicht
mehr als höchstens = bis 2 Min. So ist z. B. schon bei einer einfachen Vorrichtung
eine Produktion von 3oo bis iooo kg/Std. möglich. _ Das Verfahren der Erfindung
dient zur Gewinnung von spinnbaren Fasern aus Pflanzen oder Pflanzenteilen, wie
Roselle, Jute, Chinagras, chinesischem Hanf usw. Von besonderer Bedeutung ist es
für die in der Textilindustrie wichtige Ramiefaser. Die Erfindung eignet sich auch
zum schnellen Aufschließen von Fasern, ohne daß sie beschädigt werden.
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Versuche haben gezeigt, daß ein richtiges Aufschließen nur stattfinden
kann, wenn die Pflanzenteile, insbesondere Ramie, ihre Kapillarwirkung behalten
bzw. diese wieder hergestellt ist. Man erzielt in dieser Hinsicht sehr gute Erfolge,
wenn man die trocknen Pflanzenteile zunächst in einem Kaltwasserbad behandelt. Die
Kapillarwirkung hat eine doppelte Funktion. Infolge der Feuchtigkeit in den Zellwänden
findet eine bessere Berührung mit den Chemikalien der Lösung statt, aber sie bremst
gleichzeitig die Diffusionsgeschwindigkeit von der Lösung auf die Pflanzenteile,
die mehr nach innen und näher an der eigentlichen Faserwand liegen. Eine regelbare
Zersetzung der Pflanzenschleime und Gummistoffe von außen nach innen ist dadurch
gewährleistet.
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Nach diesem vorbereiteten Wasserbad i mit einer Temperatur von etwa
i5° und Dauer von 3o bis go Sek. folgt unmittelbar die Behandlung in einem warmen
Laugenbad 2 mit einer Temperatur von 6o bis go° und einer sehr niedrigen Konzentration
von z. B. o,2 bis o,5 °/o Natronlauge, ebenfalls während einer Dauer von 3o bis
go Sek.; Temperatur, Konzentration des Bades und Dauer der Behandlung werden in
Abhängigkeit von der Natur der zu behandelnden Pflanzenteile geregelt. Dann folgt
eine Behandlung im Bad 3 mit Natriumperoxyd oder einer starken Säure, z. B. Salzsäure
von einer Konzentration von o,2 bis o,8 °/o, und bei einer Temperatur von etwa
15
bis 25° während 3o bis go Sek.
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In diesem Bad findet eine teilweise Neutralisation -der Lauge statt;
Pflanzenschleime werden oxydiert und hierdurch wie auch durch die Zersetzung der
sehr dünnen äußeren Zellwände der Pflanzenschleime die Löslichkeit erhöht. Dann
folgt eine Behandlung im Bad 4 mit Wasser von etwa i5 bis 25°, um die gelösten Stoffe
auszuspülen. Die Zeitdauer beträgt wie bei den Bädern i bis 3 und den folgenden
3o bis go Sek.
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Auf diese vorbereitenden Behandlungen folgen die Bäder 5 bis 12 mit
folgenden Konzentrationen und Temperaturen Bad 5. Laugenbad, Konzentration 2 bis
5 °/o, Temperatur 6o bis go°; _ Bad 6. Laugenbad, Konzentration o,2 bis
0,5 "/o, Temperatur 3o bis 5o°; Bad 7. Säurebad, Konzentration o,2 bis 0,5)/"
Temperatur 15 bis 25°; Bad B. Wasserspülung gleich Bad 4; Bad g. Laugenbad,
Konzentration und Temperatur 4/5 von Bad 5 ; Bad io. Laugenbad, Konzentration und
Temperatur % von Bad 6; Bad ii. Säurebad, Konzentration 1/2 von Bad 7, Temperatur
15 bis 25°; Bad i2. Wasserspülung gemäß Bad B.
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Auf diese Weise wird weiterverfahren bis zum Bad 16 oder 2o oder bei
sehr zähen Pflanzenteilen bis zum Bad 24, und hiernach folgt dann ein letztes Laugenbad
entsprechend den vorhergehenden Bädern 1 9, 13 usw., aber mit inzwischen sehr verringerter
Konzentration. Nach diesem letzten Bad folgt eine Wasserspülung bei einer Temperatur
von 3o bis 6g° und nachher ein Säurebad mit Bleichlauge mit einem pu-Wert von 2
bis 3. Unmittelbar darauf folgt eine Antichlorspülung. Die dann folgenden zwei letzten
Bäder sind Spülbäder mit warmem oder kaltem Wasser, abhängig von den Ansprüchen,
die an das Produkt gestellt werden.
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Bei schlecht gefärbten, zähen oder veralterten Pflanzenteilen kann
man noch vor den letzten Behandlungsbädern ein Bleichlaugenbad mit mehr oder weniger
starker Konzentration vorsehen.
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Das auf diese Weise behandelte Produkt, insbesondere Ramiefasern,
bekommt ein prächtiges, glänzendes Aussehen und hat nichts von ihrer ursprünglichen
Stärke eingebüßt.
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Das Verfahren der Erfindung läßt sich auf einfache Weise mit einer
noch zu beschreibenden Vorrichtung kontinuierlich durchführen. Die Vorrichtung der
Erfindung ermöglicht, daß das zu behandelnde Fasergut in derselben Lage aus der
Vorrichtung herauskommt, in welcher es in die Vorrichtung gegeben wird. Die Faser
bzw. Faserstränge werden nicht während der Behandlung verknäuelt, sie liegen in
bequem handbaren Paketen vor, was insbesondere für die Verspinnung zu Garnen von
großer Bedeutung ist.
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In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
beispielsweise geeignete Vorrichtung dargestellt, in welcher 2o bis 30 Bäder
zusammengefaßt sind.
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Abb. i ist eine Vorderansicht eines Teils der Vorrichtung mit einer
bestimmten Stellung des Ladekorbs; Abb. 2 ist eine Vorderansicht eines anderen Teils
der Vorrichtung mit einer anderen Stellung des Ladekorbs;
Abb. 3
ist eine Vorderansicht eines weiteren Teils der Vorrichtung mit einer noch anderen
Stellung des Ladekorbs; Abb. q ist eine Seitenansicht der Vorrichtung; Abb. 5 ist
eine Vorderansicht eines Teils der Vorrichtung mit dem Antriebsmechanismus der Korbhebevorrichtung;
Abb. 6 ist eine Draufsicht eines Teils der Vorrichtung; Abb. 7 ist eine perspektivische
Darstellung eines Ladekorbs mit Deckel; Abb. 8 zeigt einen Teil des Antriebsmechanismus;
Abb. 9 zeigt einen anderen Teil des Antriebsmechanismus; Abb. io zeigt einen weiteren
Teil des Antriebsmechanismus; Abb. ii zeigt schematisch die Flüssigkeitsförderleitungen
und Behälter.
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Die Vorrichtung besteht aus 2o bis 3o offenen Bädern, von welchen
in Abb. i zwei dargestellt sind. Alle Bäder sind in einem Gestell i angeordnet.
Durch das Gestell i laufen über heb- und senkbare kurze Balken 3 (Abb. 5) Schienen
2. Die Balken mit den Schienen hängen im Gestell an Stahlkabeln q., die über Doppelscheiben
5, welche auf einer zweifach gelagerten Welle 46 sitzen, zu einem Exzenter 6 laufen.
Die Exzenter 6 werden von Kettenrädern 7, die von einer nicht dargestellten Kette
betrieben werden, betätigt. Die Kettenräder 7 sitzen auf der in den Lagern 9 ruhenden
Welle B.
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Über die Schienen 2 laufen mit Rädern ii Tragstühle io; auf einer
Seite der Tragstühle haben die Räder ii zum Antrieb bestimmte Organe 12. Jeder Tragstuhl
dient zur Aufnahme eines Korbes 13, der mit einem Deckel 14 (Abb.2, 3 und 7) abgedeckt
werden kann. Über jedem Bad befindet sich ein Block 15, der auf seiner Unterseite
ein schweres Brett 16 aufweist, das gegenüber dem Block durch Federn 17 abgestützt
ist.
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Neben bzw. zwischen den Bädern befinden sich schwenkbare Stützstangen
18 (Abb. io), die am Gestell i an den Lagern i9 abgestützt sind. Mittels einer Vorrichtung
2o (Abb. 5) und einer am Gestell i im Lager 22 angeordneten Welle 21 können die
Stützstangen verschwenkt werden. Auf den Stangen 18 werden die Schienen 2 in der
Ruhelage gehalten.
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Die für die Schienen 2 vorgesehenen Unterstützungsbalken 2 liegen
wiederum auf den Trägern 23, die durch die Stangen 24 geführt sind. Durch diese
Anordnung wird das Schienengestell im Gleichgewicht gehalten.
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Zum Antrieb der fahrbaren Stühle io dient eine mit Nocken 4.8 versehene
Kette 27, welche an die Antriebsorgane 12 anschlagen. In Abb. 8 ist die für den
Antrieb der Kette 27 bestimmte Vorrichtung schematisch dargestellt. Ein Kettenrad
29, das mit der Schiene 2 fest durch einen Arm 47 verbunden ist, kann auf der mit
Nuten versehenen Welle 28 auf und ab geführt werden. Der Antrieb erfolgt mittels
der Kegelräder 31 und 32. Zur Befestigung am Gestell i dient das Lager 3o. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung erlaubt ein Heben und Senken der Schiene und des Kettenrades. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung kann durch mit Fenstern versehene Platten völlig geschlossen werden,
so daß kein Dampf in den Arbeitsraum kommt und Wärmeverluste der warmen Bäder verhindert
werden. Bäder mit höheren Temperaturen können außerdem durch eine Isolierung geschützt
werden. Da das Triebwerk mit Ausnahme der Kette 27 außerhalb der geschlossenen Vorrichtung
liegt, kommt es nicht unmittelbar mit den Laugen- und Säuredämpfen in Berührung.
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Gemäß Abb. ii geht von dem erforderlichenfalls mit einer Dampfleitung
34 versehenen Flüssigkeitsbehälter 33 eine Leitung 35 nach dem offenen Bad 25. Der
Behälter ist versehen mit einer Luftauffangvorrichtung 36, einem Flüssigkeitsstandanzeiger
37, einem Federthermometer 38 und einem Deckel 39, einer Überlaufleitung 40 und
einer Umlaufleitung 41. Die Leitungen können durch Ventile 43 und 42 geschlossen
werden. Alle offenen Küpenbäder haben dieselbe Flüssigkeitshöhe. Die Flüssigkeit
kann gegebenenfalls mittels eines sich langsam drehenden Propellers 26 in Bewegung
gehalten werden, um beim Untertauchen eine bessere Durchspülung des in den Körben
liegenden Gutes zu erreichen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung und die Behandlung der Pflanzenteile
und Fasern ist folgende Die aus Draht geflochtenen offenen Körbe 13 werden schichtweise
mit Pflanzenteilen z. B. Ramie gefüllt. Der oben offene und mit Gut beschickte Korb
wird dann mit einem festen Holzbrett 14 abgedeckt, welches von den Eckversteifungen
des Korbes gehalten wird.
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In einem fahrbaren mit Schienen versehenen Wagen (vgl. Abb. q.), von
welchem mehrere in Gebrauch sind, ist ein Tragstuhl io gehängt, in dem der Korb
13 mit dem zu behandelnden Gut steht. Der Wagen wird an das sich in der Ruhelage
befindende Schienengestell 2 geschoben (Abb. i). Wenn die Vorrichtung geschlossen
ist, wird das vordere Fenster 45 hochgehoben, was automatisch vor sich gehen kann,
und man rollt dann den Tragstuhl io auf das Schienengestell 2. Die auf der Radachse
ii des Tragstuhls angeordneten Schuborgane 12 werden von den Nocken der Transportkette
27 ergriffen; von diesem Augenblick an werden die Tragstühle automatisch über das
Schienengestell geführt. Das Ansetzstück wird zurückgerollt und das Fenster 45 geschlossen.
Die Tragstangen 18 werden mittels der Vorrichtung 2o und der damit verbundenen Welle
21 geschwenkt. Das Schienengestell 2 mit den daraufgestellten Tragstühlen io und
gefülltem Korb 13 senkt sich und der Korb 13 sinkt unter den Flüssigkeitsspiegel
des Bades 25. Der Inhalt des Korbes wird in allen Teilen von der Flüssigkeit umspült.
Weil das auf das im Korb liegende Gut drückende Holzbrett 14 durch den Auftrieb
der Flüssigkeit über das Gut zu liegen kommt, bzw. leicht darauf drückt, kann das
Gut sich ausdehnen ohne weggespült zu werden.
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Nach der für das Untertauchen des Gutes bestimmten Zeit bewegt sich
das Schienengestell 2 mit dem Tragstuhl und Korb wieder nach oben und drückt schließlich
über dem Bad den Korb 13 mit dem nassen Gut gegen den federnden Preßblock 15,
wodurch
überflüssige Flüssigkeit abgepreßt wird. Dann senkt sich das Schienengestell wieder
so weit, bis durch die Wirkung des Exzenters 6 die Bewegung aufgehalten wird. Das
Schienengestell ruht nun außerdem auf den unter deri Stützbalken des Schienengestells
zurückgeschwenkten Stützstangen 18. Das Ganze befindet sich nun in der Ruhestellung
(Abb. i links). Inzwischen ist ein weiterer 'Tragstuhl mit gefülltem Korb auf das
Schienengestell 2 gerollt. Mittels der Eisen 47 werden die Tragstühle aneinandergekuppelt.
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Die Förderkette 27 setzt sich nun in Bewegung und die Tragstühle laufen
über das Schienengestell um die Entfernung eines Bades weiter. Das Fenster 45 wird
selbstläufig geschlossen, die Stützstangen 18 geschwenkt und die Maschine setzt
sich wie beschrieben wieder in Bewegung, bis wiederum ein Tragstuhl mit Korb hineingerollt
werden kann.
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Wenn sich nach etwa 2o bis 30 Min. über jedem Bad ein Tragstuhl
mit gefülltem Korb befindet, dann ist der Augenblick gekommen, wo alle Ladekörbe
gleichzeitig behandelt werden können, und nach 6o bis go Sek. kommt ein Tragstuhl
mit einem Ladekorb mit dem fertigen Produkt aus der Vorrichtung heraus und ein neuer
Tragstuhl mit gefülltem Korb wird hineingerollt.
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Eine ununterbrochene und völlig selbstläufig arbeitende Vorrichtung
ist nun in Betrieb und 2o bis 30 getrennte Behandlungen des Fasergutes können auf
einfache Weise durchgeführt werden.
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Alle Bäder haben eine sich aus dem atmosphärischen Druck in Kombination
mit einem geschlossenen Behälter ergebende nahezu gleiche und konstante Flüssigkeitshöhe,
die auch bei unregelmäßigem Verbrauch Verringerung der Flüssigkeit durch Verbrauch
oder Verdampfung unverändert bleibt.
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Nach Abb. ii ist ein für ein oder mehrere Bäder bestimmter Behälter
33 mit einer Leitung 35 versehen, die nach einem offenen Flüssigkeitsbad 25 geht.
Durch ein besonderes, dicht beider Ausmündungangebrachtes Verbindungsrohr 36 und
37, das oben im Behälter mündet und gleichzeitig als Pegel dient, wird beim Sinken
des Flüssigkeitsspiegels Luft in den Behälter 33 kommen, wodurch Flüssigkeit nach
dem Bad 25 strömt und die bestimmte Flüssigkeitshöhe erhalten bleibt.
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Zur Sicherung des notwendigen Umlaufs der Flüssigkeit zwischen den
Behältern 33 und den Bädern 25 ist eine getrennte Rohrleitung 41 angeordnet. Die
Wirkung dieses Rohres beruht darauf, daß Wasser mit höherer Temperatur aufsteigt
und Wasser mit niedriger Temperatur fällt; außerdem kann der Umlauf noch durch in
den Bädern 25 angeordnete Propeller 26 gefördert werden.
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Erhitzung ist möglich mittels Dampf oder elektrischer Elemente. Aus
besonderen kleinen Behältern mit genau eingestellten Konzentrationen von Lauge und
Säure werden die Bäder regelmäßig nachgefüllt, um die Konzenüationsstärke bzw. das
p#I gleichzuhalten. Eine Auffrischung und Nachfüllung der Bäder kann bequem und
regelmäßig stattfinden; hierzu sind die Rohre mit Hähnen 42 und 43 versehen. Das
Kennzeichnende der Bäder ist, daß ihre Wirkungsweise mit dem maschinellen Untertauchen
der sich in den Körben befindlichen Masse genau übereinstimmt und die Flüssigkeitszu-
und -abfuhr nach und von den offenen Bädern 25 ohne Pumpen oder gleichartigen Mitteln
geschieht.