JPS602233Y2 - セルロ−ス系布帛を液体アンモニアで急速に処理する装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 多くの布帛は通常水性苛性ソーダで処理されて布帛の繊
維をマーセル化しており、これによって繊維を膨潤し、
それらをより多孔性にしかつ受容性を大にしている、こ
のため染料、難燃剤、樹脂等に対する親和性が増大する
。

しかしながら、苛性ソーダ溶液は多くの繊維を劣化させ
る、従って繊維劣化を生ぜしめずに所望のマーセル化効
果を遠戚できる温和な処理が必要とされている。

苛性によるマーセル化はまた苛性を除くための洗浄を含
み、この洗浄も欠点となっている。

更に種々な理由から、デニムおよびコールテンは苛性マ
ーセル化の役に立たなかった。

液体アンモニアはある種の繊維の予備収縮に使用されて
おり、また（米国特許第３５１１５９１号および同第３
３４７９６３号明細書に記載されているように）セルロ
ール繊維を成形操作を受は易いようにするために使用さ
れてきた。

セルロース系布帛をアンモニアで処理する計画はドイツ
特許 （ＤＡＳ）第１０６３５７誇おび米国特許第１９９８５
５１号明細書に述べられているが、有利な結果は得られ
ていない。

米国特許第３４０６００６号明細書には、液体アンモニ
アで処理したセルロース布帛は、その過度の収縮を生せ
しめた。

米国特許第３５６０１４咥明細書ではヤーンおよび糸条
を液体アンモニアで処理し、その後それらの強度を改良
するため延伸している。

米国特許第３６６４１５８号明細書では布帛を液体アン
モニアで処理し、収縮を減するため、横方向の張力を受
けさせているが、この液体アンモニア処理中布帛の収縮
を制限するための計画は成功性が少なかった。

不幸にしてかかる横方向張力の適用と管理は、特に編製
布帛の処理に当っては実施不可能であった。

たとえば織製布帛であっても、布帛の収縮を２％までに
抑えるのに要する張力は実際に実施できず、問題は布帛
の継目によって更に複雑化される。

布帛の幅は、液体アンモニアによる収縮のためと、経糸
方向における張力付与は幅の落ち込みを大きくするため
、維持するのが困難であった。

現在用いられている技術の下では、張力付与はセルロー
ス系布帛の液体アンモニア処理における収縮の制限には
満足なものでないことが証明されている。

以上要するに液体アンモニアはセルロース系布帛（特に
デニムおよびコールテン）をマーセル化するのに有用で
あるかの如くみえるが、液体アンモニアマーセル化は本
考案以前には工業的実用性は確立されていなかった。

セルロース系布帛の液体アンモニアによるマーセル化の
問題は、後述する新規にして、有用な従来知られていな
かった容易な装置によって解決された。

セルロース系布帛を液体アンモニアと接触させるとき、
布帛の繊維は放射状に膨潤し、実質的に収縮することな
く多孔性になり、その直後に繊維は収縮を始めることが
判った。

本考案は液体アンモニア中に布帛を浸漬し、次いで布帛
の繊維がたとえ少しでも収縮する機会を有する前に（約
０．６〜約９ｊ秒内、好ましくは約１．８〜約３．６秒
内に）布帛から液体アンモニアを急速に除去することに
よってセルロース系布帛を液体アンモニアでマーセル化
する装置を提供する。

従って本考案の目的は改良された伸長性（または延伸性
）、改良された耐収縮性および耐皺性のみならず染料、
難燃剤、樹脂等に対する増大された親和性を布帛が有し
、繊維の劣化が全くないようにセルロース系布帛をマー
セル化するため、水性苛性ソーダ溶液の代りに液体アン
モニアを使用することにある。

本考案の他の目的は水性苛性ソーダ溶液を使用すること
によっては実際上マーセル化できなかったデニムおよび
コールテンの如き多くの布帛をマーセル化することをで
きるようにすることにある。

本考案の更に別の目的は液体アンモニアによって編製布
帛のマーセル化するため便宜を与えることにある。

本考案の更に別の目的は液体アンモニアでマーセル化す
る間に、収縮（特に編製布帛の）を抑制することにある
。

本考案の更に別の目的は布帛の進行速度を調節するため
操作機のための装置、およびアンモニアの除去を開始さ
せるため液体アンモニアで含浸させる布帛の通路の長さ
調節をするための装置を組入れた装置を提供することに
ある。

他の目的は張力要件を最小にし、かくして装置に対する
機械的要件を簡略化することにある。

張力の最小化は装置に要する動力を少なくする。

他の目的は必要な開始および停止時間を最小に保つよう
に少ない処理容量の装置の使用にある。

他の目的は操作および処理を経済的にし、目的の機能に
良く適合させた装置を提供することにある。

この装置は工業的規模でセルロース布帛の処理を行なう
ためである。

この処理を行ないうるようにするためには、装置は安全
な方法で均一な結果で布帛を大量に処理できることが必
要である。

更に装置は広い範囲の種類にわたる布帛、例えば軽いも
のおよび重いもの、セルロースの含有率の少ないものお
よび多いもの、ゆるく編製もしくは織製されたもの、お
よび緊く編製または織製されたものを処理する能力を有
することが重要である。

セルロース繊維を液体アンモニア中に浸漬したとき、セ
ルロースは、セルロース繊維を水性苛性ソーダ溶液中に
浸漬したときと全く同じ方法で膨潤し、マーセル化を生
ぜしめる。

典型的な０状のセルロース繊維はより円筒形に変化し、
繊維の壁は厚くなる。

この状態で繊維は更に染料、難燃剤、樹脂等に対する受
容性が向上し、その他の後の工程により良く適するよう
になる。

セルロース繊維をヤーンに紡糸腰これらのヤーンを布帛
に織製し、次いで布帛を液体アンモニアに浸漬したとき
、かなりの量の長手方向の収縮が生ずる。

殆どの商業的布帛は緯糸方向における収縮と比較して経
糸方向において生ずる収縮が大で非対称的である。

第４図木綿布帛に対する経糸方向に与える種々な張力に
対する液体アンモニア処理時間の関数として経糸方向に
おける収縮をプロットしたものである。

４５３６ｆ （１０ポンド）荷重から４５３．６９ （
１ポンド）荷重までの曲線を実験的に測定したもので、
それぞれ布帛の幅２．５４Ｃ７１（１インチ）当りの４
５３６ｇ（１０ポンド）から４５３．６ｆ （１ポンド
）までの張力を意味する。

′荷重なしヨの曲線は荷重を掛けずに生ずる収縮の外挿
法的推定である。

荷重なしの曲線を実験的に測定しなかった理由は、張力
を掛けなかった布帛は液体アンモニア中に置いたとき極
度に皺になり、従って収縮を測定することが非常に困難
であったことによる。

第４図の意味することは、布帛に張力を与えることによ
って収縮を抑制することができることである。

同じような効果は第５図からも判る、この場合、木綿布
帛の緯糸方向における種々な張力下に、液体アンモニア
処理する時間の関数として収縮をプロットした。

収縮は経糸方向におけるよりも緯糸方向において、張力
および時間の両方に対して非常に敏感でないことが明ら
かである、これは張力を緯糸方向に与えることの困難な
ことから非常に有利なことである。

しかしながら第４図および第５図の各曲線の全体的な特
性は類似しており、緯糸方向における収縮の抑制に同じ
手段が可能であることを示している。

液体アンモニア中でのセルロース系布帛の処理は望まし
からぬ収縮を生せしめるが、しかしマーセル化効果も生
ぜしめる。

マーセル化に当っての繊維膨潤の結果は、セルロースを
より多孔性にし、従ってより反応性にすることで、セル
ロースの接触性即ち受容性を増大する。

この増大した受容性から得られる実際上の利点は、増大
した染料親和力、樹脂親和力その池水性苛性ソーダ溶液
マーセル化で通常得られる同様の親和力である。

マーセル化度を測定するための試験方法はＡＡＴＣＣ８
９−１９５８Ｔに記載されている。

この試験はマーセル化した木綿は未処理木綿よりも水酸
化バリウムを多く吸収するという事実に基づいている、
従って水酸化バリウムはマーセル化の程度を定量的に測
定するのに使用できる。

この試験法を使用するに当っては、他のバリウムイオン
吸収性材料例えば仕上剤または他の繊維が存在しないこ
とが重要である。

処理済み試料（および非マーセル化対照試料）からの注
意深く精練し、洗浄した試験片を、０．２５Ｎの水酸化
バリウム、アルカリの３０乳りの浴中に２１．１℃（７
０°Ｆ）で２時間浸漬した。

次いで各溶液の１０ｍｌを０．ＩＮ塩酸で滴定した。

マーセル化した木綿試料は対照試料よりも多くの量の水
酸化バリウムを吸収する、従って溶液中に残る水酸化バ
リウムの量は少なくなり、中和に要する塩酸の量は少な
くなる。

従って中和に要する塩酸の量は吸収されたバリウムの量
の定量的測度となる。

非マーセル化試料によって吸収された水酸化バリウムに
対するマーセル化した試料によって吸収された水酸化バ
リウムの比を１０＠すると、バリウム活性価となる。

１００〜１０５の価はマーセル化されていないことを示
す。

１５０以上の価は実質的に完全にマーセル化されている
ことを示す。

中間の価は不完全なマーセル化または弱いマーセル化浴
であることを示す。

典型的なマーセル化された試料は適切にマーセル化され
ていると考えられる１５０〜１６０のバリウム活性価を
有すべきである。

第６図において、種々な時間に対する液体アンモニアで
処理した材料についてとったバリウム活性価についての
データーの包囲曲線をプロットした。

示されているデーターのための代表的な曲線が包囲領域
の中心にあると考えると、０秒と３峨の間の点線で表わ
した中央線となる。

ヤーンの大きさに比べて非常に大きな織製した木綿布帛
の試料について試験を行なったのであるから、結果とし
て大きな試料は、それらのヤーンの全て、ここでは試料
中の繊維に対する活性度の平均を示すものである。

第７図〜第１０図の顕微鏡写真は、各試料から無作為に
抽出したヤーンからとったものである。

これらのヤーンは、セルロース系繊維の膨潤を生せしめ
る条件を作らぬよう注意して選んだ媒体中に置いた。

次いで試料を繊維軸に直角な平面で薄いウェハース状に
削り、試料中を通る光線を用いて５０ｏ＠の写真をとっ
た。

未処理対照試料からとった顕微鏡写真を第７図に示す、
この写真は木綿繊維の典型的な豆の形を示している。

少数の繊維は膨潤して豆の形を失っているが、これらの
繊維の数は顕微鏡写真で示された繊維の全数に比べると
少ない。

第８図に示した液体アンモニア処理を１秒間行なったヤ
ーン試料の顕微鏡写真は、ヤーンの外面にある多数の繊
維は膨潤されていることを示しているが、中心付近のヤ
ーンはその本来の０状の形を保持していることを示して
いる。

第９図は５秒間処理したヤーンの姿を示し、第１０図は
３＠間処理したヤーンの姿を示すが、外面で多数の繊維
が膨潤していることを示している。

第７． ８． ９および１０図のヤーンは、それぞれ第
６図に示す曲線上の時間０、 １．５および３噌の点に
関連している布帛から取った。

未処理対照木綿繊維と比較した時、液体アンモニア処理
した木綿繊維について観察した膨潤度（マーセル化効果
）において著しい差がある。

この手掛りと、第６図に示す液体アンモニア処理曲線の
持続時間に対するバリウム活性価の急勾配から、セルロ
ース繊維のアンモニア処理のための時間を充分に短い持
続時間にするならば望ましくない収縮効果を生ぜしめず
に満足なマーセル化を行なうことができるとの推論が得
られ、その後これを実験的に証明した。

本考案を実施するための装置の好ましい配置を第１、第
２および第３図に示す。

セルロース系布帛のウェッブ１１は浸漬トラフ１３、バ
ラローラー１４、一対のパッドローラー１５、引張制御
器１６、遅延ローラー装置１７および乾燥機１８を内包
するアンモニア処理室１２中を連続的に進行する。

布帛ウェッブ１１は入口シール１９、ローラー２１の周
り、および湿潤ローラー２２の下を通って、浸漬トラフ
１３中の液体アンモニアのプール２３中に供給される。

浸漬トラフ１３はその上部付近に、スイッチ２６にアー
ム２５を介して接続されたフロート２４を有する。

スイッチ２６はライン２９中のバルブ２８を作動させる
ソレノイド２７に接続している。

ライン２９は、室１２を包囲するキャビネット３２中に
侵入しているライン３１を介して浸漬トラフ１３に供給
物を供給する。

正常運転中、手動バルブ３３を開き、別の手動バルブ３
４を閉じる。

操作を停止するためには、ライン２９中のバルブ３３を
閉じ、ライン３１中のバルブ３４を開く。

浸漬トラフ１３中のアンモニアを急速に交換したい時に
は、浸漬トラフ１３中の内容物をバルブ３５およびライ
ン３６を介してパン３７中に空けることができる。

パン３７にはアンモニアとそこから蒸発させるための加
熱コイル３８を設け、アンモニアはライン３９およびガ
ス抜４１を介して適当な焼却炉または回収装置（図示せ
ず）に放出させる。

アンモニアの外部漏洩を避けるため、アンモニア処理室
１２中に僅かに減圧に保つことが望ましい。

このため、ガス抜４１は適当な排気装置（図示せず）と
連通させる。

キャビネット３２は内張り４３ど外張り４４の間に挿入
した絶縁材料４２で被っである。

入口シール１９および出口シール４５の各々は弾性部材
４６とこれに対向した固定部材４７を含む対になってい
る。

シール１９および４５において、布帛ウェッブ１１は各
対の弾性部材４６と固定部材４７間に把掴され、各対間
の空間はライン４８およびライン４９を介してそれぞれ
脱気されている。

浸漬トラフ１３中の液体アンモニアで処理した後布帛ウ
ェッブ１１はバラローラー１４に送られ、そこで布帛ウ
ェッブ１１は、パッドローラー１５間を通過する前に布
帛ウェッブ１１を拡げかつ滑らかにする。

パッドローラーの作用のみならずバラローラー１４の作
用によって、布帛ウェッブ１１から除去された過剰の液
体アンモニアは、パン５２中に捕えられ、重力で流れて
浸漬トラフ１３中に戻される。

パッドローラー１５から布帛ウェッブ１１はローラー５
３に送られ、次いで一連の交互固定ローラー５４．５５
および可動ローラー５６．５７上を通る。

この一連のローラーは遅延装置１７を形成している。

可動ローラー５６．５７は、布帛ウェッブ１１が浸漬ト
ラフ１３中の液体アンモニアで含浸されるときから液体
アンモニアの除去を布帛ウェッブの乾燥によって促進さ
せる時までの間の布帛ウェッブ１１の通路の長さを調節
するため垂直に動くことができる。

遅延装置１７から布帛ウェッブ１１は加熱するためロー
ラー５９を介してブランケット乾燥機１８に送られ、か
くしてドラム６２の上のブランケット６１上に導かれる
。

ブランケット６１はエンドレスであり、ローラー６３に
よって加熱ドラム６２上をめぐる。

布帛ウェッブ１１は出口ローラー６５を介して乾燥機１
８を離れ、出口シールを介してアンモニア処理室１２を
出る。

水または水蒸気での布帛ウェッブの噴霧および再乾燥は
その後布帛中に残っているアンモニアを除去するために
も使用しうる。

第３図は可動ローラー５６，５７と引張制御器１６の間
の相互接続を示す。

引張制御器１６はローラ５３を担持しており、しかも可
撓性制御素子７９上に装着されている。

可動ローラー５６，５７は一対の垂直可動性支持部材６
６（第３図にはその一つだけが見えている）の間で回転
しうるように取付けである。

シャフト６７は支持部材６６の裏側に取付けられたスリ
ーブ６８中にねじ込まれており、これによってシャフト
６７の一方向への回転が、ウェッブ張力の低下と、布帛
ウェッブ１１の送行通路の短縮をするように支持部材６
６の下方への移動を行なう、一方シャフト６７の反対方
向への回転は支持部材の上方への移動を行ない、ウェッ
ブ張力を増大させ、布帛ウェッブ１１の通路の延伸を生
ぜしめる。

ベベルギヤー６９はシャフト６７の端に取付けてあり、
ベベルギヤー７１とかみ合っている。

ギヤー７１は可逆電動機Ｍの出力シャフト７２に接続し
ている。

モーターＭは良く知られた構造のもので、モーターの回
転方向は、接極子または界磁巻線を通る電流の流れの方
向によって決まる種類のものである。

スイッチ装置は引張制御器１６とモーターＭの間に設け
て、布帛ウェッブ１１中の緊張度によってモーターＭの
回転方向を賦活または制御させる、かくして可動ローラ
ー５６．５７は、ウェッブ張力の変化に従って、また上
述した範囲内でウェッブ張力を保つため自動的に上下す
る。

スイッチ装置は一つのモータ一端子に接続した一対の固
定接触子７３．７４と、他のモータ一端子に接続固定し
た固定接触子７５．７６を有する２極双投スイツチを含
む。

一対の可動性接触子７７．７８は、それぞれ接触子７３
と７５および７４と７６の間で可動的に配置されて、そ
れらの電気接触を作る。

可動性接触子７７は電圧の正に接続し、可動性接触子７
８は一対の剛性電導体バーを介して電圧の負に接続する
。

電導体バーは固定接触子と接触して可動性接触子７７．
７８を枢動できるように枢動的に装着する。

レバーＬが電導体バーと枢動的に相互接触し、レバーＬ
がその中点で引張制御器１６のジャーナルハウジングに
接続している。

かかる構成によって、布帛ウェッブ１１の緊張変化は、
ジャーナルハウジングの担当する上下運動によって伴わ
れる可撓性制御素子７９の圧縮または膨張を生ぜしめる
。

ウェッブの緊張が一定値を越えると、可撓性制御素子７
９は、固定接触子７５．７４とそれぞれ可動性接触子７
７．７８を接触させるようにレバーＬを下方へ向かって
運動させるように充分に圧縮せしめられる。

これによってモーターＭを賦活せしめ、矢印ｉ１の方向
に電流の流れを生ぜしめ、モーターＭを支持部材６６を
降下させる方向で回転させる。

支持部材６６の降下は可動ローラー５６．５７を降下さ
せ、従ってウェッブの緊張を減少させる、これは緊張が
前述した範囲内に入るに充分なだけ減するまで続け、こ
のとき可撓性制御素子７９は固定接触子７５゜７４との
係合を可動性接触子７７．７８からはずすに充分なだけ
動かすように膨張する、そしてモーターＭは切断される
。

同じような形の作動は、ウェッブ緊張が一定値以下に低
下すると生ずる、ただし、この場合、可撓性制御素子７
９は固定接触子７３．７６とそれぞれ接触するよう上方
へ可動性接触子７７．７８を動かすように膨張し、これ
によってモーターＭを賦活し、電流を矢印ｊ２の方向に
流し、モーターＭを他の方向に回転せしめ、可動ローラ
ー５６゜５７の上昇を生せしめ、従ってウェッブの緊張
を増大させることを除く。

布帛ウェッブの速度は乾燥機１８の速度、または好まし
くはパッドローラー１５の速度を調節することによって
制御することができる。

作動中の室１２中のアンモニア蒸気と空気の混合物は、
アンモニア蒸気が混合物の９溶量％以上になる範囲が好
ましい。

かかる９溶量％のアンモニア蒸気は、アンモニア蒸気と
空気の爆発性または燃焼性混合物範囲より上である。

装置の運転を開始するとき、処理室は空気で満たされて
いる、かかる空気の大部分は室から排出し、アンモニア
蒸気で置換しなければならない。

これとは反対に装置を停止せしめるときにはアンモニア
およびアンモニア蒸気は処理室から除去しなければなら
ない。

アンモニア蒸気が混合物の約１熔量％から約２熔量％を
構成する範囲にあるアンモニア蒸気と空気の混合物は爆
発性であるから（混合物に充分な熱を与えるかまたは点
火したとき）、注意を最少でも上記範囲に保つべく注意
しなければならない。

本発明の目的から逸脱することなく上述した好ましい例
から広い変化をなしうることは、布帛の処理に当って当
業者には明らかであろう。

例えば、他の型のアンモニア付与機（例えばスプレー）
を使用でき、他の型の乾燥機を使用でき、また他の速度
制御装置も使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はセルロース系布帛の液体アンモニアマーセル化
を行なうための装置の縦断面略図、第２図は第１図の平
面図、第３図は第１図の装置の一部を形成する緊張制御
装置の拡大断面略図、第４図は木綿布帛に対する各種荷
重での縦方向における収縮と処理時間の関係を示す図、
第５図は、木綿布帛に対する各種荷重での横方向におけ
る収縮と処理時間の関係を示す図、第６図は木綿布帛に
対する液体アンモニアでの処理時間の函数としてのバリ
ウム活性価を示す図、第７図は未処理木綿布帛からの繊
維の顕微鏡写真、第８図は１秒間処理した木綿布帛に対
する第７図と同様の顕微鏡写真、第９図は５秒間処理し
た木綿布帛に対する第７図と同様の顕微鏡写真、第１０
図は３鍬間処理した木綿布帛に対する第７図と同様の顕
微鏡写真である。 １１はウェッブ、１２は処理室、１３は浸漬トラフ、１
４はバラローラー、１５はパッドローラー、１６は引張
制御器、１７は遅延ローラー装置、１８は乾燥機、１９
は入口シール、２２は湿潤ローラー、２３はプール、２
４はフロート、２５はアーム、２６はスイッチ、２７は
ソレノイド、３２はキャビネット、３７はパン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 布帛ウェッブを一定時間液体アンモニアの効果に曝露さ
   せるための処理室、上記ウェッブを含浸させるための上
   記室内に配置した液体アンモニア容器、上記ウェッブか
   らアンモニアを除去するため上記室中に配置した除去手
   段、上記ウェッブを上記容器および上記除去手段中を通
   すための通路を規定する上記室内の手段を含む上記ウェ
   ッブの収縮を実質的に生ぜしめることなく布帛ウェッブ
   を液体アンモニアで処理するための装置において、上記
   通路手段に、多数の固定ローラーおよび可動ローラー、
   および上記処理帯域中の上記ウェッブの通路の長さを規
   定するための上記固定ローラーに対し、上記可動ローラ
   ーを選択的に運動させるための調節手段を含ませたこと
   を特徴とする布帛ウェッブを液体アンモニアで処理する
   ための装置。