DE69524441T2

DE69524441T2 - Wollreinigung

Info

Publication number: DE69524441T2
Application number: DE69524441T
Authority: DE
Inventors: John L. Glidden
Original assignee: Individual
Current assignee: Sperotto Rimar SRL
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2015-09-23
Also published as: TR199501171A2; NZ293860A; EP0783610B1; EP0783610A1; ES2169155T3; AU688599B2; US5486211A; JPH10506690A; ZA958026B; AU3641095A; WO1996010113A1; DE69524441D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines gereinigten Stoffes, insbesondere eines Wollstoffes, der im Wesentlichen frei von einer Polyolefin-Kontaminierung ist.
Im Stand der Technik finden sich zahlreiche verschiedene Offenbarungen, die unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen zur Verwendung beim Entfetten von Wolle umreissen. In dem US-Patent 3,871,820 werden beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung beim Entfetten von Wolle sowie die Behandlung der wässrigen Entfettungsflüssigkeiten nach und während des Gebrauchs zur Extraktion von rückgewinnbarem Lanolin oder Wollfett und Wärme aus solchen Flüssigkeiten sowie zum Abtrennen von fester und externer Materie aus den Flüssigkeiten vor dem Ablassen beschrieben. Bei dem darin beschriebenen Verfahren und der darin beschriebenen Vorrichtung werden überschüssige Flüssigkeit aus dem Wollentfettungstank entfernt, heiße Flüssigkeit und suspendierte Feststoffe aus der Wolle und dem Hauptentfettungstank in einen Nebentank geleitet, die Flüssigkeiten, aus denen Feststoffe ausgefallen sind, wiederaufbereitet, die Feststoffe über einen Abkipptank in einen Setztank für schwere Feststoffe geleitet, die schweren Feststoffe, die sich in dem Setztank abgesetzt haben, entfernt, die verbleibende Flüssigkeit durch einen Lanolinextraktor geleitet und die verbleibende Flüssigkeit wiederaufbereitet bzw. über einen Wärmetauscher, der Wärme aus der abgelassenen Flüssigkeit zur Erwärmung von Frischwasser oder einer Flüssigkeit rückgewinnt, ganz oder teilweise als Abwasser abgelassen.
In dem US-Patent Nr. 4,128,398 wird eine Verarbeitungshilfe beschrieben, die zur Verbesserung von Kammwollverfahren eingesetzt wird. Beispiele für die darin offenbarten Verarbeitungshilfen sind z. B. Polyamide, epoxidierte Polyamide, epoxidierte Polyamine, Polyacrylimide, Polyacrylsäure, Aminoplastharze und andere Substanzen.
In dem US-Patent Nr. 4,168,143 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung und Wiederverwendung von Wollentfettungsflüssigkeiten beschrieben. In dem US-Patent Nr. 4,288,377 wird ein Verfahren zur Reinigung von Wollfett beschrieben. In dem US-Patent Nr. 4,207,244 wird ein Verfahren zur Abtrennung von Wollwachs aus Fetten in Wollfett oder Wollfett enthaltenden Mischungen beschrieben.
Wie aus dem zuvor beschriebenen Stand der Technik zu ersehen ist, gibt es keine Berichte über ein bei der Herstellung und Verarbeitung von Wollfasern seit langem bestehendes Problem. Das heißt, es ist bekannt, dass Rohwollfaserbestände bei der Verpackung und dem Transport mit Garn auf Polyolefin-, insbesondere Polypropylenbasis zu Ballen gebunden werden, was die Wolle bei der darauf folgenden Verarbeitung kontaminiert. Die Kosten für die manuelle Entfernung des Polypropylens und die mit der Kontaminierung in Zusammenhang stehenden Qualitätsbeeinträchtigungen stellen für die Wollindustrie ein Problem dar und tragen erheblich zu den Herstellungskosten qualitativ hochwertiger Wollprodukte bei.
Im Mai 1993 hielt der Amerikanische Schafindustrieverband (American Sheep Industry Association) tatsächlich eine Konferenz mit dem Titel "Polypropylenkontaminierungsgipfel" ab. In dem Protokoll dieses Treffens wurde bestätigt, dass Polypropylen seit Beginn seiner Verwendung als Futterverpackungsmaterial zu einer Kontaminierung führt. Es wurde darauf hingewiesen, dass Polypropylen aufgrund seiner Festigkeit ein ideales Material zur Futterverpackung ist. Diese hervorragende Festigkeit ermöglicht es dem Polypropylen jedoch auch in der Umgebung zu verbleiben, und es stellte sich heraus, dass es infolge seiner fibrillenartigen Natur ideal an Schafwolle haftet. Dementsprechend ist dies durch den universellen Einsatz von Polypropylen für Bündelschnur zu einem weltweiten Problem und einer Kontaminierungsquelle geworden (siehe dazu Quantifying Wool-Polypropylene Contamination At The Farm/Ranch von Dr. Wayne Cunningham, Protokoll des Polypropylenkontaminierungsgipfels des Amerikanischen Schafindustrieverbandes im Mai 1993). Zu den vorgeschlagenen Lösungen gehören die Herstellung oder der Erwerb von Futtermitteln, die mit Sisal oder Draht verpackt werden, und die Entfernung des Polypropylens aus Fabriken und von Arbeitsflächen. Ein anderer Vorschlag war, zu gewährleisten, dass zum Hineintreiben der Schafe in die Scheranlagen keine Polypropylentüten oder -planen verwendet werden, um die Verwendung von Polypropylenplanen beim Umgang mit Schaffell zu vermeiden, und Wollballenbehältnisse aus Sackleinen einzusetzen.
Die JP-A-0 246 256 offenbart ein Verfahren zur Dekontaminierung eines Seide enthaltenden Garns oder Stoffes, bei dem die Polyolefinfasern bei hoher Temperatur gelöst werden, ohne dass die Seide beschädigt wird.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Polyolefin aus dem Woll- oder Kaschmirstoff chemisch zu entfernen und die Primärfaser dabei nicht über ein akzeptables Maß hinaus zu beschädigen oder zu zersetzen.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gereinigten, von einer Polyolefin-Kontaminierung im Wesentlichen freien Stoff herzustellen, bei dem die Polyolefin-Kontaminierung unter Bedingungen, die den Stoff nicht zersetzen, mittels eines Lösungsmittels entfernt wird.
Schließlich ist es eine noch spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines gereinigten, von einer Polypropylen- Kontaminierung im Wesentlichen freien Wollstoffes durch Behandlung der Wolle mit einem chlorierten Kohlenwasserstofflösungsmittel bei Temperaturen und Drücken, die die Wolle nicht zersetzen und ein gereinigtes Wollmaterial für die Weiterverarbeitung zu einem qualitativ hochwertigen Wollmaterial liefern, bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines gereinigten, von einer Polyolefin-Kontaminierung im Wesentlichen freien Wollstoffes, das die Schritte der Bereitstellung eines eine Polyolefin- Kontaminierung enthaltenden Wollstoffes, die Auswahl eines Lösungsmittels, das das Polyolefin selektiv löslich macht, wobei das Lösungsmittel das Polyolefin bei Temperaturen und Drücken löslich macht, die den Wollstoff nicht zersetzen, der Behandlung des Wollstoffes mit dem ausgewählten Lösungsmittel zur Löslichmachung des Polyolefins, der Entfernung des die löslich gemachte Polyolefin-Kontaminierung enthaltenden Lösungsmittels sowie der Rückgewinnung des gereinigten Stoffes umfasst.
Fig. 1 stellt ein Diagramm des Prozentsatzes der Polypropylen-Enfernung vs. Temperatur nach 20-minütigem Einwirken der angegebenen Lösungsmittel im Fall eines Wollstoffes dar.
Fig. 2 stellt ein Diagramm des Prozentsatzes der Polypropylen-Entfernung vs. Temperatur nach 45-minütigem Einwirken der angegebenen Lösungsmittel im Fall eines Wollstoffes dar.
Fig. 3 stellt eine Zeichnung einer Vorrichtung zur Benutzung in dem Verfahren zur Herstellung eines gereinigten Wollstoffes gemäß der hierin offenbarten Erfindung dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines gereinigten, von einer Polypropylen- Kontaminierung im Wesentlichen freien Wollstoffes, das die Schritte der Bereitstellung eines eine Polyolefin-Kontaminierung enthaltenden Wollstoffes und die Auswahl eines Lösungsmittels, das das Polyolefin selektiv löslich macht, umfasst, wobei das Lösungsmittel das Polyolefin bei Temperaturen und Drücken löslich macht, die den Wollstoff nicht zersetzen, und vorzugsweise ein chloriertes Kohlenwasserstofflösungsmittel ist, am bevorzugtesten Trichlorethan und Perchlorethylen. Der Stoff wird dann mit dem ausgewählten Lösungsmittel zur Löslichmachung des Polypropylens behandelt. Anschließend wird das die löslich gemachte Polyolefin-Kontaminierung enthaltende Lösungsmittel abgetrennt und aus dem Stoff entfernt, so dass ein gereinigtes Stoffmaterial zurückbleibt.
Es hat sich herausgestellt, dass das bevorzugteste Lösungsmittel für die Reinigung Perchlorethylen ist. Das heißt, Perchlorethylen ist unter identischen Zeit- und Temperatureinwirkbedingungen gegenüber 1,1,1-Trichlorethan definitiv im Vorteil.
Es hat sich herausgestellt, dass der Temperaturbereich für die Reinigung im Allgemeinen zwischen 79,5 und 112,8ºC liegt. Die Zeitspanne für die Reinigung liegt zwischen 20 und 40 Minuten in einem hermetisch verschlossenen Behälter, so dass ein geringer Innendruck von etwa 1,72 bis 13,79 Bar erzeugt wird.
Die Behandlung der Wolle unter den zuvor beschriebenen Bedingungen führt nicht zu einer signifikanten Zersetzung der Wolle. Die Wolle kann dabei in einer Weise gereinigt werden, die nicht zu einer Zerstörung oder Zersetzung der Wollfaserintegrität (d. h. der Fähigkeit der Wolle, bei einer typischen Endverbraucheranwendung eingesetzt zu werden) führt.
Fig. 3 stellt eine Zeichnung dar, die die Reinigung der Wolle in einem großtechnischen Verfahren veranschaulicht, das durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich gemacht wird. Ein großer Aufnahmebehälter (10) enthält eine Öffnungstür (12) und ist so konzipiert, dass er Muster wie bis zu 363 Kilogramm schwere Stoffrollen aufnehmen kann. Der Stoff wird in den Behälter gelegt und die Tür (12) hermetisch abgedichtet.
Das Verfahren der stetigen Extraktion sieht wie folgt aus: In einem chemischen Reservoir (16) befindet sich ein Lösungsmittel. Dieses Lösungsmittel wird mittels der dargestellten Pumpe (19) in den Aufnahmebehälter gepumpt. Sobald der Behälter bis zu dem gewünschten Maß gefüllt ist, lässt dieselbe Pumpe das Lösungsmittel durch den Stoff zirkulieren. Beim Zirkulieren passiert es den Wärmetauscher (20), in dem es mittels Dampf auf die Temperatur erwärmt wird, die notwendig ist, damit die Reaktion stattfindet. Ist die Reaktion abgeschlossen, pumpt dieselbe Pumpe den Behälter leer (21) und leitet das Lösungsmittel in das chemische Reservoir zurück (gegebenenfalls kann derselbe Wärmetauscher zur Kühlung des Lösungsmittels vor dem Abpumpen verwendet werden).
An diesem Punkt des Verfahrens verbleiben Chemikalienreste in dem Stoff. Diese Chemikalien werden entfernt, indem man auf über 71,1ºC erwärmte Luft durch den Stoff zirkulieren lässt. Bei dieser Temperatur verdampft das Lösungsmittel. Das Gebläse (22) lässt die Luft durch den Wärmetauscher (23) und anschließend durch den Stoff zirkulieren. Die den Behälter anregende heiße Luft strömt dann durch den Kondensator (24), in dem sie abgekühlt wird. Das flüssige Lösungsmittel wird am Boden des Separators (25) gesammelt, von wo aus es über eine separate Leitung (nicht dargestellt) in das chemische Reservoir zurückgeleitet wird. Dieser Erwärmungs- und Abkühlungsprozess stellt sicher, dass das gesamte Lösungsmittel vor dem Öffnen des Aufnahmebehälters zur Entfernung des Stoffes wiederaufgefangen wird.
Damit es wiederverwendet werden kann, lässt man das Lösungsmittel zur Reinigung periodisch durch die Destillationseinheit (14) zirkulieren, in der Verunreinigungen entfernt und zur korrekten Entsorgung gesammelt werden.
Natürlich können auch andere Lösungsmittel innerhalb des breiten Umfangs der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass das hierin beschriebene allgemeine Kriterium befolgt wird, nämlich die Auswahl eines Lösungsmittels, das ein Polyolefin selektiv lösen kann, und zwar unter Bedingungen, die das Wollmaterial nicht zerstören.
Weiterhin ist davon auszugehen, dass die hierin beschriebene Erfindung auf jeden Wollfaserbestand, der eine Kontaminierung auf Polyolefinbasis enthält, und zu jedem zweckmäßigen Zeitpunkt in einem Produktions-/Reinigungsverfahren angewendet werden kann. Es können beispielsweise Kaschmir-, Kamelhaar-, Alpaka- und Angorafasern auf die oben beschriebene Weise gereinigt werden; die chemische Reinigung solcher Fasern würde ähnlich wie zuvor bei den Wollfasern erwähnt zur Herstellung einer qualitativ hochwertigeren veredelten Faser führen. Das Verfahren ist außerdem auf Rohfaserbestände, Gam, Rohware und Strickwaren inklusive gewebter und nicht-gewebter Waren anwendbar.

Beispiele

Die folgenden Daten wurden mittels Durchführung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens in den folgenden Beispielen erhalten.

Beispiel 1

Eine bekannte Polypropylenprobe wurde mechanisch an einem 10 g-Muster aus 100% gewebter Wolle befestigt und anschließend in einem hermetisch verschlossenen Behälter in einer AHIVA-Vorrichtung, bei dem er sich um einen üblicherweise verwendeten Behälter zur gesteuerten Erwärmung des darin befindlichen Inhalts handelt, über verschiedene Zeiträume hinweg verschiedenen Temperaturen ausgesetzt. Zu den spezifischen Bedingungen gehörten ein Verhältnis von Lösungsmittelgewicht zu Mustergewicht von 15 : 1. Die Muster wurden anschließend aus dem Lösungsmittelbad entnommen, extrahiert und in einem Ofen bei einer Temperatur von nicht mehr als 93,3ºC getrocknet. Es wurden 1,1,1-Trichlorethan und Perchlorethylen verwendet. Die Temperatur lag zwischen 79,5 und 112,8ºC. Die Einwirkzeit der Lösungsmittel lag zwischen 20 und 45 Minuten. Die Größe des Wolltextilmusters betrug 10 · 20 cm.
Nachdem die Muster gründlich getrocknet worden waren, wurde die Polypropylen-Entfernung im optischen Vergleich zu dem Originalmuster bewertet und als Prozentsatz der Polypropylenauflösung angegeben.
Die Ergebnisse waren wie folgt: Im Fall von 1,1,1-Trichlorethan und Perchlorethylen war das Perchlorethylen gegenüber 1,1,1-Trichlorethan unter identischen Zeit- und Temperatureinwirkbedingungen definitiv im Vorteil. Im Fall von Perchlorethylen wurde die minimale 100% Entfernung des Polypropylens nach 45 Minuten bei 100ºC erreicht. Bei einer Temperatur von 110ºC wurde die 100% Polypropylen-Entfernung in 20 Minuten erreicht.
Im Fall von 1,1,1-Trichlorethan wurde das Polypropylen in 45 Minuten bei einer Temperatur von 104ºC 100% entfernt. Bei einer Temperatur von 110ºC erfolgte die 100% Polypropylen-Entfernung in 20 Minuten.
Fig. 1 stellt ein Diagramm der Polypropylen-Enfernung vs. Temperatur mit Perchlorethylen und 1,1,1-Trichlorethan bei einer konstanten Einwirkzeit von 20 Minuten dar. Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, entfernt das Perchlorethylen das Polypropylen bei den angegebenen Temperaturen effizienter.
Fig. 2 stellt ein Diagramm der Polypropylen-Entfernung vs. Temperatur mit Perchlorethylen und 1,1,1-Trichlorethan bei einer konstanten Einwirkzeit von 45 Minuten dar. Unter diesen Bedingungen wies das Perchlorethylen erneut eine schnellere Entfernung des Polypropylens bei der angegebenen Temperatur (79,5- 112,8ºC) auf.
Im Zusammenhang mit den obigen Beispielen wurden 16 Muster gesammelt und auf ihre mechanische Festigkeit hin untersucht. Die Muster werden wie folgt identifiziert:

Lösungsmittel Bedingungen

1. Trichlor (79ºC/45 Min.)
2. Perchlor (79ºC/45 Min.)
3. Trichlor (96ºC/45 Min.)
4. Perchlor (96ºC/45 Min.)
5. Trichlor (99ºC/45 Min.)
6. Perchlor (99ºC/45 Min.)
7. Trichlor (102ºC/45 Min.)
8. Perchlor (102ºC/45 Min.)
9. Trichlor (104ºC/45 Min.)
10. Perchlor (104ºC/45 Min.)
11. Trichlor (104ºC/45 Min.)
12. Perchlor (104ºC/45 Min.)
13. Trichlor (117ºC/45 Min.)
14. Perchlor (117ºC/45 Min.)
15. Trichlor (110ºC/45 Min.)
16. Perchlor (110ºC/45 Min.)
Die Testverfahren für die zuvor identifizierten Muster waren wie folgt:
Die Testbedingungen waren 22,4ºC und 63% relative Luftfeuchtigkeit; ein Zugfestigkeitstestgerät vom Typ Instron CRE wurde eingesetzt; zwischen den Spannbacken wurde eine Messlänge von 2,54 cm eingestellt; es wurde eine 2,54 cm · 5,08 cm große Spannbacke mit glattem Rücken verwendet; die Mustergröße betrug 2,54 cm · 11,43 cm (Breite · Länge); die Stoffabtrenngeschwindigkeit betrug 30,48 cm pro Minute. Um die durchschnittliche Stofffestigkeit zu erhalten, erfolgten drei Bruchtests je Kett- und Schussrichtung. Die Daten sind in der folgende Tabelle aufgeführt: STOFFFESTIGKEITSDATEN UND -DURCHSCHNITTSWERTE (KILOGRAMM)
¹ Festigkeit in Längsrichtung des Stoffes
² Festigkeit in Querrrichtung
Eine zufriedenstellende Kett- und Schussfestigkeit eines Wollstoffes liegt normalerweise zwischen 20,5 und 22,4 Kilogramm bzw. 13,1 und 14,2 Kilogramm. Nicht zufriedenstellende Werte wären eine Kettfestigkeit von weniger als 13,1 Kilogramm und eine Schussfestigkeit von weniger als 9,3 Kilogramm. Wie aus den obigen Daten zu ersehen ist, beeinträchtigte das Einwirken der angegebenen Lösungsmittel bei verschiedenen Temperaturen und über unterschiedliche Zeiträume in einem hermetisch verschlossenen Behälter die mechanische Festigkeit des Wollmaterials nicht signifikant, so dass das Wollmaterial daher frei von einer Polyolefin-Kontaminierung gemacht wurde.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines gereinigten, von einer Polyolefin- Kontaminierung im wesentlichen freien Wollstoffes, das folgende Schritte umfasst:

Bereitstellung eines polyolefinkontaminierten Wollstoffes;

Behandlung des Stoffes mit einem Lösungsmittel, das das Polyolefin bei Temperaturen und Drücken löslich macht, die ausreichen, das Polyolefin ohne Zersetzung des Wollstoffes löslich zu machen;

Entfernung des eine Polyolefin-Kontaminierung enthaltenden Lösungsmittels und Rückgewinnung des gereinigten Stoffes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Polyolefin- Kontaminierung um eine Polypropylenfaser handelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem ausgewählten Lösungsmittel um ein Chlorkohlenwasserstoff-Lösungsmittel handelt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei es sich bei dem Lösungsmittel um Trichlorethan handelt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur zwischen etwa 79,5 und 112,8ºC liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Druck zwischen etwa 1,72 und 13,79 Bar liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Behandlung des Stoffes mit dem Lösungsmittel eine stetige Lösungsmittelextraktion umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wollstoff ausgewählt ist aus Woll-, Kaschmir-, Kamelhaar-, Alpaka- und Angorafasern.