TNO 9578

Sonderdruck aus der Zeitschrift Spinner Weber Textilveredlung 85 (1967), Nr.11 , S. 1136-1138 Vogel-Verlag Würzburg

Communication No. 1 i

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Radiometrisches Prüfverfahren

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bei der Frottiergewebeherstellung*

Dr. Paul Platzek und Gerard A. van Kempen Centraal Laboratorium TNO, Delft

Frottierstoffe sind Baumwollgewebe, die ein- oder beidseitig mehr oder weniger hohe Schlingen haben. Die Schlingen verleihen dem Gewebe den weichen Griff und geben ihm die besonders gute Saugfähig­keit. Ziel der nad1stehend besduiebenen Untersuchung ist es, zu ermitteln, in welchem Ausmaß Schwankun­gen in der Schlingenlänge radiometrisch festgestell t werden können.

1. Die Arbeitsweise bei der Frottierstofferzeugung

Für das Weben von Frottierstoffen sind mindestens zwei Ketten erforderlid1, und zwar eine Grundkette, die upter normaler Spannung steht und dem Gewebe Festigkeit gibt, sowie eine Schlingenkette, die locker gespannt ist und zur Schlingenbildung dient. Die Schlingen werden auf folgende Weise erhalten: Je zwei Schußfäden werden vom Webblatt zunäd1st nicht ganz an den Warenrand (Abstand etwa 4 bis 10 mm) angeschlagen. Erst nach dem jeweils dritten Sdmß­eintrag wird die Sdmßfadengruppe an den Waren­rand gedrückt. Die Schußfäden rutschen dabei auf der straffgespannten Grundkette nach vorn und neh­men die nur lose eingebundenen Schlingenfäden mit,

0 Vortrag, gehalten auf der Abschlußkonferenz „Automation und Rationalisierung in der Textilindustrie durch Kernstrah­lung" des Büros Eurisotop, Euratom, vom 8. bis 10. Mai 1967 in Evian-les-Bains .

DK 658.562:677.617.5: 21.039:539.16

die sich dabei zu Schlaufen aufwerfen. De Vorgang verdeutlidlt Bild 1.

Bei der Einstellung des Frottierwebstuhls üssen die Spannungsverhältnisse der Kettbäume und alle ande­ren Stuhlparameter so aufeinander abgestim t werden, daß das Gewebe die gewünschte Schlinge länge er­hält. In der Praxis kontrolliert man letzter nad1 der unter 3. besdmebenen Methode. Ein entsprechend eingestellter Webstuhl anderthalb Wochen ohne Beanstandungen. werden nur stichprobenartig durchgeführt. zeit von etwa anderthalb Wochen wird durch die Kapazität des Schlingenkettbaums bestimmt der unge­fähr dreimal so sdmell abläuft wie der aum der Grundkette.

Schätzungsweise werden 20°/o aller Frot iergewebe als Meterware erzeugt, während die weita s größere Menge von 80°/o den Webstuhl als Stückw re verläßt. Die einzelnen Stücke sind dabei durch s lingenlose Gewebestreifen voneinander getrennt. Au letzteren Umstand wird unter 4. nod1 näher eingegan

2. Die Bedeutung der Scli.lingenkontrolle

In der Frottierweberei wird die Qualität Frot-tiergewebes in der Weise kontrolliert, da Oberflächengewicht und den Sd1lingen rozentsatz überprüft. Beide Kontrollen werden an je em Web-

Bild 1 Prinzip d er Schlingenbildung bei der H erstellun g von Frottiergeweb en. Die Grundkette ist aus Gründen der Einfach­h eit nicht angegeben

Bild 2 Mit 2 mCi Kr-85 erzielbare Meßgenauig-keit. Strich linie:

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Frottierstoff

vorläufige Le istung des Blatt e infachen TNO- 1 Geräts

Bild 3 Labormessungen an Frottierhandtüchern (Stückware) . I und II: Parall el­messungen an e in­wandfre ier Ware. III: Unterstes Stück: fehlerhaftes Handtudl, oberha lL R: e in wand-freies ltuch

Kleinste feststell­bare A'nderung in Prozenten des Milte1wtrfs

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~ Oberffächengewich t

stuhl einigemal in der Woche ausgeführt. Beim Ver­kauf wird besonders auf die Schlingenprozente ge­achtet; zu kurze Schlingen können zu Reklamationen führen, während zu lange Schlingen Materialverlust bedeuten. Da die Frottierqualitäten also vorwiegend von der Schlingenhöhe beeinflußt werden, kommt der Schlingenkontrolle höchste Bedeutung zu. Dieser Feststellung steht die von mehreren Seiten geäußerte Auffassung gegenüber, daß ein einmal ein­gestellter Webstuhl eine ausreicl1end gleichmäßige Qualität liefert. Da die Einstellzeit eines Webstuhls im Vergleich zur Produktionszeit nur einen kleinen Prozentsatz darstellt und da kleine Unregelmäßig­keiten in der Schlingenhöhe nicht sehr auffallen, ist es scliließlich noch ·die Frage, ob eine einfache und zerstörungsfreie Kontrolle genügend Vorteile bringen kann. Eine neuen Gesichtspunkt bietet in dieser Hinsid1t wahrscheinlich das Modeprodukt „geschorene Frottier­gewebe". Die Sd1erhöhe muß bei diesem Erzeugnis so geregelt werden, daß auch die niedrigsten Schlin­gen erfaßt werden. Es ist klar, daß in diesem Fall schon verhältnismäßig kleine Unregelmäßigkeiten große Materialverluste verursachen .

3. Die herkömmliche Schlingenkontrolle

Geübte Praktiker markieren sicl1 auf dem Gewebe ein 10 cm langes Stück und entnehmen daraus einen Schlingenkettfaden. Das Fadenstück wird so gut wie möglich gestreckt und gemessen. Ein Meßfehler von einigen Prozenten ist dabei nicht ausgeschlossen. Kann ein solcher 10 cm langer Sdtlingenkettfaden z. B. auf 35,3 cm gestreckt werden, so spncllt man von einem Sd1lingenprozentsatz von 253°/o; das entspricht der zusätzlichen Schlingenlänge, bezogen auf die ur­sprünglicl1 markierte Gewebelänge. Die wellenförmige Verankerung im Grundgewebe bleibt dabei völlig unberücksichtigt. Für den empirischen Vergleid1 reidlt dieses Verfahren offenbar aus, zumal sich die Ab­nehmer auf die gleicl1e Prüfung verlassen müssen. Die Besd1ädigung durcl1 die Prüfstellen nimmt man in Kauf. Das gesamte Oberflächengewicl1t wird natürlid1 eben­falls in üblicl1er Weise kontrolliert. Auch diese Ver­fahrensweise ist sein· nachteilig, da mit einem Probe­sdmeider kreisförmige oder mit der Schere quadrati-

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scl1e Stücke aus der Ware herausgesclmitt ~n und an­sd1ließend gewogen werden müssen. Die Oberfläclrn dieser Schnittproben ist nicht exakt reprodt zierbar.

4. Die neue kemtechnische Prüfmethode

Ein radiometrisd1es Meßverfahren, das a f der Ab­sorption der Strahlung zwischen Strahlung quelle und Detektor beruht, kann natürlicl1 nur die C esamtmasse des zu prüfenden Materials - also hier ias Grund­gewebe, die Schlingen, die Appretur und d e Feuclltig­keit je Oberfläcl1eneinheit - zusamme1 anzeigen. Prinzipiell läßt sid1 die Schlingenmasse aus einer Einzelmessung nicht gesondert bestimmen. Da es aber bei Stückware aucl1 schlingenfreie Streife 1 gibt, be­steht dort die Möglichkeit, durd1 eingehe Jdere Mes­sungen an zwei Stellen eine radiometrisd1e Schlingen­bestimmung auszuarbeiten. Zunächst soll jedod1 ge­zeigt werden, mit welcl1er Genauigkeit man das gesamte Oberflächengewicht eines Frottiergewebes messen kann. Welclrnr Anteil des Gesamtg ~wichts auf die Sdilingenbilclung entfällt, wird im näbhsten Ab­sclmitt besprochen. Da Frottiergewebe etwa 200 bis 600 g/rn2 wiegen, kann als Strahler das Radionuklid KryptPn-85 ver­wendet werden, obwohl dessen optimal s Anwen­dungsgebiet im Gewichtsbereicl1 um 1000 g/m2 liegt. Aus Bild 2 (unterste Kurve) ist ersichtlicl, daß !D/o Massenscl1wankung erfaßt werden kann, wenn N 0,

der Zählwert ohne Absorber, 106 Impul e beträgt. Dies kann bereits schon mit 2 mCi Kr 85 erzielt werden, wenn der Abstand Quelle zu Det ~ktor etwa 2 cm und der Durd1messer des Detektorfer sters 3 cm beträgt. Die Zeitkonstante der analogen Messung muß dann in der Größenordnung 1 s liegen. Die Meß­genauigkeit wird gemäß der Wurzel aus N0 proportio­nal geringer, wi e sid1 aus der Kurve für 0 = 104 in Bild 2 ersehen läßt. Solche Umstände können sid1 er­geben, wenn der Abstand zwischen Quelle und Detektor an einer Maschine größer gewählt werden muß oder wenn man als Meßzeit viel weniger als 1 s nimmt. Bei TNO in Delft hat man ein einfaches und billig herzustel lendes Meßgerät entwickelt, dessen kleine Ionisationskammer ein Verstärkerelement enthält. Da sid1 das Signal dieses Geräts nicht negativ exponentiell mit dem Absorbergewidlt ändert, hat die gestrichelte

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Genauigkeitskurve in Bild 2 einen von der Theorie abweichenden Verlauf. Die dort angegebene Genauig­keit ist nicht optimal; sie entspricht einem Nullsignal von N0 = 104, erzeugt mit 2 mCi Kr-85. Aus Zeit­mangel war es noch nicht möglich, die Genauigkeit zu verbessern, obwohl dies mit der gleichen Quellen­stärke zweifellos möglich ist. Die Vorteile des TNO­Geräts bestehen in der Kleinheit der Ionisations­kammer und in deren dünnem Fenster, das auch seine Anwendung bei weicheren Betastrahlen ermög­licht. Das Speise- und Anzeigegerät ist verhältnis­mäßig einfach und billig.

5. Teclmischer Vergleich zwischen radiometrischer Messung und herkömmlicher Schlingenmessung

Die z. Z. mit dem radiometrischen Meßgerät erziel­bare Genauigkeit beträgt an Frottiergeweben im ungünstigsten Fall 4 bis 50/o vom mittleren Meßwert, weshalb im Laboratorium eines holländischen Be­triebs mit diesem Gerät zunächst orientierende Mes­sungen ausgeführt wurden. An der Öffnung einer steifen Gabel mit einer Meß­tiefe von 70 cm waren ein kleines Kryptomöhrchen von 2 mCi und eine kleine Ionisationskammer von 4 cm Durchmesser und 8 cm Höhe angebracht. Der Abstand zwischen Quelle und Detektor betrug 7 cm. Die Gabel wurde bei vertikalem Stand der Meßstelle auf einen Tisch montiert. Das Prüfgut - je zwei aneinander gewebte Handtücher (Stückware) - war so auf einen Rahmen gespannt, daß man es in hori­zontaler Richtung beliebig durch die Meßstelle ziehen konnte. Das eine Paar Handtücher war einwandfreie Ware, während bei einemExemplar des zweiten Paares absichtlich eine umegelmäßige Schlingenhöhe herge­stellt worden war, was, wie man versicherte, den W e­ber beträchtliche Mühe gekostet hatte. In Bild 3 sind nebeneinander Ausschnitte aus drei Diagrammen angeordnet. Die mit I und II bezeichne­ten Diagramme sind Duplikatversud1e, bei denen eines der guten Muster an einer bestimmten Linie entlang durch die Meßstelle gezogen wurde. Man sieht, daß die Oberfläd1enmasse recht einheitlich ist, wobei die schlingenlosen Trennstreifen deutlich heraus­springen. Die mittlere Gewebemasse läßt sich nicht scharf festlegen ; bei I ist schätzungsweise als mittle­res Signal 42 m V angegeben. Die Schreiberlinie schwankt ziemlich gut reproduzierbar (vgl. I und II) zwisd1en 40 und 44 m V; die Signalschwankungen be­tragen daller ± 50/o vom Mittelwert. Bei x1 und x2

erkennt man dünnere, bei x3 eine dickere Stelle. Die Abweidmngen sind von der gleichen Größenordnung wie die sta tistische Bandbreite und daher gerade noch erkennbar. Wenn sich durd1 eine andere Einstellung der Meßgeometrie die Bandbreite verringern ließe, würde sich dadurch die Meßgenauigkeit erhöhen. Diagramm III gehört zu dem Handtuchpaar mit dem absidülid1 schlechten Exemplar. Man sieht deutlich, daß die Schreiberlinie unter dem Trennstreifen unein­heitlich ist und zudem einen systematisd1en Verlauf aufweist, während sich oberhalb des Trennstreifens das gleiche Bild wie bei I und II ergibt. Da das Straltlungsmeßgerät in der beschriebenen An­ordnung mit Hilfe verschiedener bekannter Gewebe­gewichte geeidü worden war, konnte man aus den Schreiberlinien die folgenden Oberflächengewichte ab­lesen und mit drei an Ort und Stelle vorgenommenen konventionellen Bestimmungen A, B und C ver­gleid1en (Tafel 1). Daß die Kontrollmessungen A, B und C mit den radiometrisd1en Werten gut übereinstimmen, ist nur eine weitere Bestätigung der Eidlkurve. Die in dem guten Gewebe gemessenen Sd1wankungen von ±2mV entsprechen Gewichtssd1wankungen von ± 15 g/m2

oder ± 4 Gewid1tsprozent. In Tafel 2 wird der auf herkömmliche Weise be­stimmte Schlingenprozentsatz mit dem entsprechenden

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Tafel 1 Zusammenfassung der Resultate ·aus Bild 3 und Vergleidi mit gravimetrisdi gefundenen Werten

Trennstreifen Frottiergewebe

mV g/m' mV g/m' g/m' radiome tr. radiometr. gravime tr.

IP 22,5 240 I 40 -44 380-410 II p 22,5 240 II 40,5---44 385---410 IQ 24 260 IA 42 395 397

IIQ 24 260 II A 42,5 400 III R 23 250 III B 43 400 393

III C 32 325 330

Tafel 2 Angaben über Sdilingengewicht und Schlingenlänge (Schlingenprozente)

B

c

radi ome trisch : _Fro tti erge":'ebe - Tren ~s tre ifen . lOO

Trennstre ifen

400 - 250 2,5

60

_'.3 25 -~0 = 30 2,5

Wert verglichen, den man aus dem Gewichtsunter­schied zwischen Frottiergewebe und Trennstreifen ab­leiten kann. Der Gewichtsunterschied in Prozenten ist danach viel kleiner als der „Schlingenprozentsatz" . Das ist ganz verständlid1, da die beiden Größen nicht vergleid1-bar sind. Die Zahlen in der linken Hälfte von Tafel 2 sind kleiner als der wirklid1e Schlingenbeitrag, da die Sd1lingenkette im Trennstreifen durchläuft. Die Pro­zentsätze in der rechten Hälfte von Tafel 2 sind da­gegen viel größer als der wirkliche Schlingenanteil, da die im Grundgewebe verankerten Sd1lingenketteile aucli mitgemessen werden.

Der tatsädtliche Schlingenanteil ließe sich erst durd1 eingehende Versud1e mit teilweise und ganz gesd10-renen Geweben bestimmen. Sd1ätzungsweise liegt er bei den untersuchten guten Gewebemustern in der Nähe von 1000/o.

6. Wirtschaftlicher Vergleich der besprochenen Prüfmethoden

Ein direkter wirtschaftlid1er Vorteil der neuen gegen­über der herkömmlid1en Meßmefuode läßt sich nicht ohne weiteres angeben. Produktionserhöhend kann die Anwendung einer schnellen Meßmefuodik im vorlie­genden Fall kaum sein, da die Einstellzeit für den Webstuhl der Produktionszeit gegenüber völlig in den Hintergrund tritt. Ob Qualitätsverbesserungen erzielt werden können, müßte von Textilfachleuten festge­stellt werden, nachdem sie illre Erzeugnisse über einen längeren Zeitraum regelmäßig radiometrisch kontrol­liert haben. Es is t sidier richtig, wenn man annimmt, daß ein handliches, zerstörungsfrei arbeitendes Meßgerät mit direkter Anzeige schon aus psyd1ologischen Gründen viel öfter Verwendung finden wird als die destruk­tiven und etwas zeitraubenden konventionellen Stich­proben des Oberflächengewichts und der Schlingen­zahl. Aus den festgestellten Abweichungen könnten die Praktiker ihre Schlüsse ziehen und Maßnahmen treffen, die letzten Endes zu Qualitätsverbesserungen und Materialersparnis führen können.

Schrifttum

Vonb erg, H. : Was man von F rottier- und Frotteegeweben wissen sollte. Spinner Weber T extilveredlun g (swt) 80 (1962), Nr. l , S. 32-33. .

konventionell:

(Sch lingenkette _

1)

100 10 cm

330

241