Untersuchungen über Fasermischungen in der Bastfaserwergspinnerei PDF
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FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr. 1333 Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Dr. Franz Meyers von Staatssekretar Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt DK 677.118-16: 677.021 Dipl.-Ing. Waldemar Robs Dipl.-Ing. Rudolf Otto Technisch-Wissenschaftliches Biiro fiir die Bastfaserindustrie, Bielefeld Untersuchungen tiber Fasermischungen in der Bastfaserwergspinnerei Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Verlags-Nr.011333 ISBN 978-3-663-06570-8 ISBN 978-3-663-07483-0 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-07483-0 © 1963 b y Springer Fachmedien Wiesbaden UrspriinglicherschienenbeiWestdeutscher Verlag, Kăln und Opladen 1963. Inhalt 1. Einleitung und Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. Priifung der Faserverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1 Fasermarkierung............................................. 8 2.2 Bewertung der Faserverteilung ................................ 9 3. Versuchsdurchfiihrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12 3.1 Mischverfahren.............................................. 12 3.2 Versuchsmaterial ............................................ 13 3.3 Spinnplan .................................................. 13 3.4 Priifung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14 4. Versuchsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16 4.1 Vorgarne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16 4.2 Mischungsanteile ............................................ 18 4.3 Korrelationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20 4.4 V orgarnkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22 5. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27 5 1. Einleitung und Aufgabenstellung Die in der Bastfaserspinnerei (Flachsspinnerei, Hanfspinnerei, Jutespinnerei) ein gesetzten Rohstoffe weisen nach Sorte, Wachs tum und Aufbereitung Unterschiede auf, die in den Gespinsten qualitatsbestimmend in Erscheinung treten. Durch Mischen von Rohstoffen mit verschiedenen charakteristischen Eigenschaften (Spinnfahigkeit, Festigkeit, Feinheit, Farbe usw.) konnen bei den Garnen be stimmte Qualitatsmerkmale erzielt werden. Der Einsatz von Rohstoffmischungen dient auBerdem dazu, die Kontinuitat einer Garnqualitat aufrechtzuerhalten, in dem durch Einsatz ausgleichender Mischungskomponenten ein gleichbleibendes Endprodukt erreicht wird. Auch wirtschaftliche Momente spielen bei der Mi schung eine Rolle. Fur eine sinnv olle Mischung ist die gleichmaBige Verteilung der einzelnen Kom ponenten im Gespinst V oraussetzung. Die Intensitat der Fasermischung wird maBgeblich beeinfluBt durch die Art des Mischverfahrens und durch die Arbeits gange der Spinnereivorbereitung. Die spezielle Struktur der in der Bastfaser spinnerei verarbeiteten Bundelfasern muB in diesem Zusammenhang besondere Beachtung fi!lden. Erschwerend kommt hinzu, daB es bei den Rohstoffen der Bastfaserspinnerei eine Standardisierung in dem MaBe wie bei anderen Fasern nicht gibt. PlanmaBig durchgefUhrte Untersuchungen der Mischverfahren fur Bastfasern sind bisher nicht bekannt geworden. Die Beurteilung ihrer ZweckmaBigkeit geht in der Praxis von subjektiven Gesichtspunkten aus, woraus auch die haufig auseinandergehenden Ansichten zu erklaren sind. Urn ein objektives Urteil zu ermoglichen, hat das TWB-Bastfaser in der Flachswergspinnerei gebrauchliche Mischverfahren auf die GleichmaBigkeit der durch sie erzielten Faserverteilung gepruft. Dabei muBte zunachst die grundsatzliche Frage zur Entscheidung kom men, ob vor oder nach dem Kardieren gemischt werden solI. Wahrend im letzteren Falle praktisch nur die Mischung im Band in Frage kommt, war beim Mischen vor der Karde das zweckmaBigste Verfahren zu ermitteln. Voraussetzung fUr die DurchfUhrung dieser Untersuchungen war die Schaffung der Moglichkeit einer geeigneten und die Struktur der technischen Bastfaser nicht angreifenden Markierung der Faseranteile, urn sie bei der Auswertung, die unter Anwendung bekannter statistischer Verfahren erfolgte, trennen zu konnen. Die Arbeit wurde mit finanzieller Unterstutzung des Herrn Ministerprasidenten des Landes Nordrhein-Westfalen, Landesamt fur Forschung, durchgefuhrt. 7 2. Prufung der Faserverteilung Die GleichmaBigkeit einer Faserverteilung kann entweder nach der Anordnung oder nach der Anzahl der Fasern verschiedener Mischungskomponenten in aufein anderfolgenden Gespinstquerschnitten bewertet werden. Wahrend mit der An ordnung der Fasern im Querschnitt die Innigkeit der Fasermischung (Zusammen ballungen oder ideale Verteilung) erfaBt wird, gibt die Relation der Faserzahlen im Querschnitt eine Wertung fUr die GleichmaBigkeit der Mischung in Langs richtung. Beide Faktoren bestimmen das Aussehen und die technologischen Eigenschaften der Mischgarne. Bei der Betrachtung der MischungsgleichmaBigkeit in yom Farbton unabhangi gen Bastfasergarnen ist in erster Linie die letztgenannte Verteilung in Langs richtung interessant und wird allein in unserer Arbeit behandelt. Da wir aus fasertechnologischen und versuchstechnischen Griinden eine Zahlung der Fasern im Querschnitt auf mikroskopischem Wege nicht vornehmen konn ten, arbeiteten wir mit endlichen Gespinstabschnitten und den Gewichten der darin enthaltenen Faseranteile. 2.1 Fasermarkierung Urn eine Trennung cler im Mischgespinst von Natur aus nicht ausreichencl unter scheidbaren Bastfasern durchfiihren zu k6nnen, muBte vor dem Verspinnen eine zweckentsprechende Markierung der Mischungsanteile vorgenommen werden. Wahrend bei Einzelfasern eine solche Markierung - etwa durch Anfiirbung einer der Komponenten bei einer Zweiermischung - Schwierigkeiten nicht bereitet, ist bei technischen Bastfasern als Folge der dafiir unerlaBlichen NaBbehandlung die Gefahr einer Strukturveranderung der Faserbiindel vorhanden. Mithin war es erforderlich, eine Methode zu linden, deren Anwendung keinen wesentlichen EinfluB auf den Aufbau der Faserbiindel hat. Vorbereitende Ver suche ergaben, daB eine kraftige Farbung auf rohes Bastfasermaterial auch ohne die sonst fiir das Farben iibliche bzw. notwendige vorherige Aufhellung aufge bracht werden kann. Damit konnten wesentliche Veranderungen der technischen Faser, die beim Bleichen unvermeidlich sind, umgangen werden. Zur Anwendung kam ein substantiver Farbstoff (Siriusrot) nach Vorbehandlung der Fasern mit calzinierter Soda. In beiden Behandlungen wurden Kochtemperaturen vermieden, und ihre Dauer wurde auf ein MindestmaB beschrankt. Das abschlieBende Wa schen erfolgte mit kaltem Wasser. Ebenfalls aus Griinden der Faserschonung wurde das Material bei niedrigen Temperaturen getrocknet. Der hierfiir verwendete Siebtrommeltrockner, Bauart 8 FleiBner, arbeitete mit 60-70°C. Das naB behandelte Werg wurde vor dem Trock nen von Hand aufgelockert. Dieses so vorbereitete Fasermaterial hat bei der spateren Verarbeitung hinsichtlich seines technologischen Verhaltens keinen ins Gewicht fallen den Unterschied gegeniiber unbehandeltem Material gezeigt. Aus den spater zu besprechenden Ergebnissen geht hervor, daB die Faserausbeute beim Kardieren fiir behandeltes und unbehandeltes Werg gleich war und daB der Mittelstapel der gefarbten Fasern, verglichen mit dem der unbehandelten, eine nur unwesentlich kiirzere Lange auf Wles. 2.2 Bewertung cler Faserverteilung Zur Bewertung der Faserverteilung wurden die folgenden GraBen herangezogen, wobei nebenher auch eine vergleichende Beurteilung der Gespinste auf ihre Masseschwankungen in Abhangigkeit yom Mischverfahren bzw. von der Zu sammensetzung der Mischung vorgenommen wurde. Flir die UngleichmaBigkeit eines Gespinstes gelten die bekannten Formeln flir die quadratische Streuung s und den Variationskoeffizienten V. 1 '\' - S2 = -- . L (G-G)2 (1) N-1 (2) Darin sind: G: Gewichtseinzelwerte der Abschnitte G: zugehariger Mittelwert N: Anzahl der Einzelprlifungen (Wagungen) Das wesentliche Merkmal flir die Beurteilung der Faserverteilung ist die Schwan kung der Einzelwerte der Anteile Xa und Xb der Mischungskomponenten a und b in den untersuchten Abschnitten des Gespinstes. (3) Da sich Xa und Xb stets zu 1 erganzen, sind ihre Standardabweichungen einander gleich. Sa2 = S2b = --1- . L\" (xa - -Xa) 2 = --1 -' .)...'. (Xb - -Xb)2 (4) N-1 N-l Nur die Variationskoeffizienten sind umgekehrt proportional zu den Mittelwerten der Gewichtsanteile verschieden. sa Va = =:- . 100%; (5) Xa 9 Darin sind: G und G2: Einzelgewichte der Mischungskomponenten a und b 1 xa und Xb: Mittelwerte der Gewichtsanteile Xa bzw. Xb Eine weitere Moglichkeit, die GleichmaBigkeit der Fasermischung zu beurteilen, gibt die Untersuchung bestehender Beziehungen zwischen den Einzelgewichten G und G2 der Fasern a und b in den Gespinstabschnitten oder zwischen G bzw. 1 1 G2 und dem Gesamtgewicht G der Abschnitte. Herangezogen wurden die flir das Verhaltnis G zu G2 bzw. G errechneten Korrelationskoeffizienten 1 (6) (7) Die Streuung der Einzelgewichte G und G2 ergibt ein Bild fur die Beteiligung 1 der Mischungskomponenten a und b an der UngleichmaBigkeit der Faser verteilung im Mischgespinst. Dabei konnen die beiden Komponenten a und b - wie bei einem Zwirn - als selbstandige Gespinste behandelt und flir sie ge trennte Streuungsgleichungen aufgestellt werden: (8) L - 1 S2 =--' (G2-G2)2 2 N-1 (9) Darin sind: G1 und G2: Einzelgewichte der Mischungskomponenten a und b G1 und G2: die zugehorigen Mittelwerte Sl und S2: Standardabweichungen der als getrennte Gespinste betrachteten Mischungskomponenten a und b V 1 und V 2: die zugehorigen Variationskoeffizienten Bei dem Vergleich der Variationskoeffizienten VI und V 2 ist die gegebenenfalls vorhandene Ungleichheit der Fasern a und b in bezug auf ihre Feinheit und Lange zu berucksichtigen, die die Massestreuung beeinfluBt. Dies geschieht, indem nach bekannten Gesetzen der mathematischen Statistik (Martindale) unter Einbezie hung der Fasereigenschaften (Feinheit, Stapel) die flir reine Zufallsverteilung 10 geltende GrenzungsgleichmaGigkeit, d. h. bestenfalls einhaltbare UngleichmaGig keit, errechnet wird. V,'d = C • 1~. /NmGesp . lV/1 ;--L- (10) NmFaser 3 b, Darin sind: c: Konstante (von SPENCER-SMITH fur Flachs mit 130 angegeben) NmGesp: metr. Nummer der als Einzelgarne betrachteten Mischungskom ponenten NmFaser: metr. Nummer der Faser in den Mischungskomponcnten lh: Haufigkeitsstapel des Fasermaterials L: Lange derPriifabschnitte Die derart errechneten GrenzungleichmaGigkeiten V lid und V 2 id werden zu den tatsachlich festgestellten ins Verhaltnis gesetzt. Die sich daraus ergebenden so genannten K-Faktoren KI = VI ; (11) V Iid ermoglichen den Vergleich der Massestreuung der beiden Mischungskomponen ten je nach angewandtem Mischverfahren ohne Bceinflussung durch die Ungleich heit der Fasern. 11
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