Einleitung: Die Bedeutung von karbonisierter Wolle

Wenn Wolle von Schafen gewonnen wird, enthält das Rohgewebe nicht nur die Wollfasern, sondern auch eine große Menge an zusätzlichen Materialien: Fett (Lanolin), Schmutz und Staub und vor allem pflanzliche Bestandteile (wie Kletten, Samen, Gras und Zweige). Während sich durch normales Waschen ein großer Teil von Fett, Schmutz und Lanolin entfernen lässt, sind viele der verbleibenden pflanzlichen Bestandteile (VM) resistent gegen mechanische Entfernung und können die Weiterverarbeitung, die Textilqualität, die Kosten und das Aussehen negativ beeinflussen. Die International Wool Textile Organization (IWTO) stellt fest, dass "einige Wollproben karbonisiert werden müssen, was durch eine zweite Behandlung mit verdünnter Säure und das Einlegen der Probe in einen heißen Ofen erreicht wird; die Säure haftet an den pflanzlichen Bestandteilen der Probe, wodurch die Probe trocken und brüchig wird."

In diesem Artikel werden wir darüber sprechen:

  • Was versteht man unter der Verkohlung von Wolle (oder Karbonisierung)
  • Warum sie durchgeführt wird - wofür sie nützlich ist.
  • der Mechanismus des Verfahrens und die kritischen Aspekte
  • Der Nutzen und die Risiken/Umschreibung> das Für und Wider
  • Die Bedeutung von Qualität und Spezifität bei der Lieferung von Textilerzeugnissen.
  • Die Umweltauswirkungen und mögliche Lösungen für den Klimawandel bei der Herstellung von karbonisierter Wolle.

Für diejenigen, die mit Textildesign zu tun haben, ist das Verständnis der karbonisierten Wolle entscheidend, um genaue Entscheidungen über die Qualität, die Kosten, die Leistung und die Zuverlässigkeit des gesamten Gewebes und des Endprodukts zu treffen.

Was ist karbonisierte Wolle?

  • Definition

"Karbonisierte WolleMit dem Begriff "Wolle" wird Wolle bezeichnet, die einem speziellen chemischen Verfahren unterzogen wurde, bei dem Pflanzenreste in Kohlendioxid umgewandelt und dann mechanisch entfernt werden, so dass die Wollfasern einen deutlich höheren Reinheitsgrad aufweisen. In einer Quelle heißt es: "Karbonisierte Wolle wurde durch ein zusätzliches Verfahren veredelt... um pflanzliche Rückstände wie Samen, Stängel und Gras zu entfernen."

Bei der Verarbeitung von Wolle wird in der Regel das Wollsystem und nicht das Kammgarnsystem angewandt. Dies liegt daran, dass die Wolle zunächst im Wollsystem verarbeitet wird, bevor sie zum nächsten Schritt weitergeleitet wird.

  • Der Kontext der Wolllieferkette

Nach dem Scheren der Schafe wird die Wolle als "fettig" bezeichnet, da sie Lanolin und andere Stoffe enthält. Der erste wichtige Verarbeitungsschritt ist das Waschen, bei dem Fett, Öl, Schleim, Schmutz und einige pflanzliche Bestandteile entfernt werden.

Bei Pflanzen mit einem hohen Anteil an pflanzlichen Stoffen (%VM) liegt dieser Anteil jedoch in der Regel bei über 2-3%, so dass eine mechanische Entfernung (Gratpflücker, Kardieren) möglicherweise nicht ausreichend ist. In diesem Fall wird die Karbonisierung eingesetzt, um die erforderliche Sauberkeit der Fasern im Wollherstellungsprozess zu erreichen.

Daher gilt "karbonisierte Wolle" als eine hygienischere Faserquelle. Dies ist von großer Bedeutung, wenn in den nachgelagerten Stufen weniger Flecken und weniger Gleichmäßigkeit in der Farbe, weniger Fehler bei der Verarbeitung und eine bessere Stoffqualität gefordert werden.

Karbonisierte Wolle Superwash
Karbonisierte Wolle Superwash

Warum wird die Wolle karbonisiert? Die wichtigsten Gründe

  • Zerstörung der Pflanzendichte (VD)

Der Hauptzweck der Karbonisierung von Wolle besteht darin, pflanzliche Bestandteile - Samen, Stängel, Gras und Zweige - zu entfernen, die aus Zellulose, Hemizellulose und Lignin bestehen. Der Prozess der Karbonisierung nutzt die chemische Unähnlichkeit zwischen dem Wollprotein (Keratin) und dem pflanzlichen Zellulosematerial aus. In einem Ausbildungsmodul heißt es: "Das Karbonisierungsverfahren nutzt die unterschiedliche Stabilität von Proteinen und Zellulose gegenüber den Auswirkungen von Mineralsäuren."

Durch die Umwandlung des VM in eine spröde Substanz (Kohlenstoffrückstand), die dann zermahlen und ausgeschnitten wird, verringert das Verfahren die Menge an Verunreinigungen in der Wolle in hohem Maße.

Ein makelloses Faserbett sorgt für weniger Flecken in Gewebe und Garn, weniger Faserbrüche, weniger Störungen und weniger Abfall. Ohne Karbonisierung kann die Rest-VM zu Schwachstellen, Durchzügen, Problemen bei der Endnutzung oder höheren Rabatten bei der Sortierung führen.

  • Steigerung der Effizienz der nachgelagerten Verarbeitung

Hohe VM-Werte führen zu mechanischen Schäden an Karden und Kämmen, erfordern eine stärkere Entfernung von Rückenkarden oder Noils und verringern die Faserausbeute. Durch die Verwendung von karbonisierten Fasern können Mühlen folgende Vorteile nutzen:

reibungsloser in die Kardierung einfließen und weniger Störungen verursachen.

weniger Abfälle bei der Verbrennung von Fasern

höhere Produktivität (bessere Qualität des Inputs)

größere Einheitlichkeit der Silberdicke/Topographie.

Das hat seinen Preis: weniger Faserverluste, eine gleichmäßigere Verarbeitung und weniger Maschinenstillstände.

  • Verbesserung der Qualität von Färbung, Ausrüstung und Aussehen

Pflanzliche Stoffe können sich negativ auf die Fähigkeit auswirken, Farbstoffe aufzunehmen (als Flecken oder widerstandsfähige Bereiche), sie können auch das Oberflächenaussehen des Gewebes verändern und zu optischen Mängeln im Endprodukt führen. In einer aktuellen Branchenanalyse heißt es: "Sauberere Wollproduktion: es werden bis zu 100% des pflanzlichen Anteils entfernt, der durch das Scheuern nicht entfernt werden kann... verbesserte Färbeergebnisse... Saubere Wolle reagiert gleichmäßiger und lebhafter auf Farbstoffe."

In überlegenen Wollstoff (Anzüge, Kammgarnkombinationen, Feinstrickwaren) ist die Gleichmäßigkeit des Aussehens und des Griffs höher, so dass karbonisierte Wolle wertvoller ist.

  • Erfüllung der Sauberkeitsstandards und der Verbraucheranforderungen

Viele Wollmärkte haben Kriterien für die Einstufung des Gehalts an pflanzlichen Stoffen (VM), der bei 2 % des Gesamtgewichts des Marktes liegt. Eine Überschreitung dieses Wertes führt dazu, dass der Markt karbonisiert wird. Das Verfahren wird in der Regel stromaufwärts eingeleitet (an der Quelle der Karbonisieranlagen), um sicherzustellen, dass die Lieferkette einheitlich ist.

Infolgedessen besteht die Praxis der Beschaffung von "karbonisierter Wolle" heute in der Bereitstellung eines Faserinputs, der für eine höhere Verarbeitungsqualität bereit ist und eine geringere Wahrscheinlichkeit von Verunreinigungen aufweist.

  • Steigerung der Qualität des Endprodukts (Ertrag, Griff, Haltbarkeit)

Durch die Verringerung der Verunreinigungen in der Wolle fühlt sich die karbonisierte Wolle weicher an (weniger steife Grate), sie hat auch einen besseren Ruf beim Spinnen (weniger Faserbruch) und eine intaktere strukturelle Zusammensetzung von Garn und Gewebe. Aus einigen Dokumenten geht hervor, dass "die Karbonisierung von Wolle die Produktivität im Vergleich zu mechanischen Verfahren um einen Prozentsatz von etwa 1,3% erhöht".

In der wettbewerbsintensiven Textilindustrie ist diese Ertragssteigerung von großer Bedeutung.

Wie wird Wolle karbonisiert? Prozessübersicht & Schlüsselparameter

  • Die einzelnen Schritte der Karbonisierung werden im Folgenden näher beschrieben

Das in der Industrie übliche Lehrmittel, mit dem die konventionelle Methode der Karbonisierung von Wolle vermittelt wird, umfasst die folgenden Schritte:

Abkratzen zur Beseitigung von Fett und Schmutz

Entkörnung und Trocknung oder Aufbereitung

Eintauchen/Behandlung mit Säure (Ansäuerung)

Entfeuchtung zur Reduzierung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft

Backen der virtuellen Maschine bei einer bestimmten erhöhten Temperatur, bei der die Verkohlung abbrennt.

Mechanische Einwirkung auf den Rotor zur Beseitigung verdichteter VM.

Staubwischen und Reinigen zur Beseitigung von Verschmutzungen und Staub

Entfernung der Restsäure (Laugenbehandlung)

Letzte Reinigung/Spülung (falls erforderlich)

Endtrocknung und Vorbereitung für die Weiterverarbeitung.

  • Parameter des Prozesses und kritische Kontrollen

Die erfolgreiche Durchführung der Karbonisierung hängt von der Beherrschung der wichtigsten Parameter ab. Aus dem technischen Bereich:

Säurekonzentration und Einwirkzeit: In der Regel werden Lösungen mit einer typischen Zusammensetzung von 6-7% nach Gewicht verwendet.

Feuchtigkeitsgehalt vor dem Brennen: Die Wolle muss bis zu einem niedrigen Grad getrocknet werden, um zu verhindern, dass die Fasern während des sauren Prozesses des Backens beschädigt werden. Der Lehrartikel weist darauf hin, dass die Trocknungsphase von größter Wichtigkeit ist; er schlägt vor, dass die Anfangstemperatur 70 Grad Celsius betragen sollte, dann sollte die Temperatur auf 95 bis 120 Grad Celsius steigen.

Die Backtemperatur und die Backzeit betragen etwa 95-120 Grad Celsius bzw. 4-8 Stunden.

Zerkleinerung/Walzenaufbau: Nach dem Backen wird die VM zwischen geriffelten Walzen verdichtet und dann durch Entstauber getrennt. Falsch konfigurierte Walzen können die Fasern beschädigen.

Neutralisierung und Spülung: Nach der Behandlung muss die Säure neutralisiert werden (normalerweise mit einer Natriumcarbonatlösung), bevor sie gebleicht und getrocknet wird. Geschieht dies nicht, kann es zur Hydrolyse oder zum Zerreißen der Fasern kommen.

  • Anschauliches Beispiel: Anschauliches Verfahren

Die Wolle wird mit 5-7% H₂SO₄ in einem Gemisch geflutet, dann entwässert, auf niedriger Stufe getrocknet, bei ca. 95-120 °C 1 Minute lang (oder je nach Liniengeschwindigkeit) gebacken, dann durch schwere Schleifwalzen geführt, entrostet, neutralisiert und gebleicht.

  • Anwendbarkeit und Beschränkungen der Verarbeitung

Das Karbonisieren wird vor allem bei Wolle eingesetzt, die für das Wollsystem bestimmt ist (Kardier-/Kurzfaserrouten), und nicht bei Kammgarn; letzteres eignet sich besser für die mechanische Entfernung kleiner Mengen von VM. In der Schulungsunterlage heißt es: "In der Wollindustrie basiert die Entscheidung, ob karbonisiert wird oder nicht, auf der Menge der vorhandenen VM... In der Praxis werden Mischungen, die mehr als 1,5% VM enthalten, normalerweise karbonisiert."

Vorteile der Verwendung von karbonisierter Wolle

  • Sauberere Fasern - weniger Defekte in Verbindung mit Verunreinigungen.

Die Karbonisierung hat einen erheblichen Einfluss auf die Verringerung der pflanzlichen Rückstände; dies führt zu einer Verringerung der Flecken im Gewebe und im Garn, zu weniger Maschinenstopps und zu weniger Abfall.

  • Höhere Effizienz und Ausbeute im Prozess.

Durch die Verringerung der mechanischen Entfernung von VMs und die Verringerung der Größe der für das Trimmen verwendeten Karten verringert karbonisierte Wolle die Effektivität des Prozesses und erhöht die Ausbeute. In einigen Branchendokumenten wird eine höhere Ausbeute von 1-1,3% im Vergleich zur mechanischen Extraktion angegeben.

  • Effektiveres Färben und ein attraktiveres Gewebe.

Bei einer geringeren Kontaminationsquelle wird der Farbstoff gleichmäßiger aufgenommen, es gibt weniger tote Stellen, und die Farbe wird verstärkt.

  • Hilfe beim Support für Premium-Produkte

Bei empfindlichen Wollgeweben (Kammgarnkombinationen, Merinowirkwaren, hochwertigen Polstermöbeln) ist die Verwendung von karbonisierter Wolle vorteilhaft, da sie dazu beiträgt, die gewünschte hygienische Qualität, den Griff, die Farbe und die visuelle Anziehungskraft zu erreichen, die von Premiumprodukten verlangt werden.

  • Ermöglichung der Verwendung von minderwertigen Schafsfellklammern

Vliese mit einem höheren Anteil an VM können stark reduziert werden. Die Karbonisierung ermöglicht es, diese Art von Partien zu verarbeiten und in eine nützliche Produktionsressource umzuwandeln, anstatt sie wegzuwerfen oder als minderwertig einzustufen. Dies bringt Vorteile für die Lieferkette mit sich.

Risiken, Kompromisse und Qualitätsüberlegungen

Die Karbonisierung ist nicht ohne Gefahr. Eine wirksame Kontrolle ist von entscheidender Bedeutung. Wenn sie nicht wirksam ist, kommt es zu Schäden an den Fasern, Ertragsverlusten, Farbproblemen oder ungleichmäßiger Färbung.

  • Future Fibre Destructive

Da bei diesem Verfahren scharfe Mineralsäuren und hohe Temperaturen verwendet werden, sind die Wollfasern anfällig für den Abbau des Proteins Keratin, wenn die Bedingungen nicht genau kontrolliert werden. In dem Aufklärungsartikel heißt es: "Hohe Säurekonzentrationen und hohe Backtemperaturen wurden mit erheblichen Masseverlusten bei der Neutralisierung von...لياف Schäden in Verbindung gebracht."

Verringerung der Zugfestigkeit, erhöhter Faserbruch und Kurzfaserbildung können durch folgende Faktoren verursacht werden

  • Erscheinungsbild/Farbfragen

Säurerückstände, ungleichmäßiger Ausgleich oder Überdosierung können dazu führen, dass die Wolle gelb oder "grau" wird. Der Lehrartikel weist darauf hin, dass "schwächere Wolle" gelb erscheinen kann, wenn sie nicht richtig behandelt wird.

  • Umwelt- und Sicherheitsaspekte

Bei den Säurebädern, der Drainagebehandlung, der Staubabscheidung von der Bodenkohle und der Neutralisation entstehen Nebenprodukte, die sicher gehandhabt werden müssen. Heutige Trends zielen darauf ab, die Menge der verwendeten Säure zu reduzieren.

  • Kosten für Ausrüstung und Installation

Eigenständige Karbonisieranlagen sind spezialisiert und können mit einem erheblichen finanziellen oder betrieblichen Aufwand verbunden sein. Aufgrund des Verlustes von Karbonisierungsanlagen (z. B. gibt es im Vereinigten Königreich derzeit keine)

Die Mühlen müssen die Kosten der Behandlung gegen den Wert der saubereren Fasern abwägen.

  • Spezifikation und Lieferantenrisiko

Wenn die Wolle als "verkohlt" gekennzeichnet ist, muss die Qualität der Wolle dennoch bewertet werden - die Rest-VM, die Festigkeit der Faser, die Gleichmäßigkeit der Farbe und die chemischen Rückstände sollten genau untersucht werden. Schlecht durchgeführte Karbonisierungsprozesse können zu Rückbränden führen.

Spezifikation und Beschaffung von karbonisierter Wolle: Was Textilfachleute wissen müssen

  • Wichtige Qualitätsindikatoren

Achten Sie beim Kauf von karbonisierter Wolle auf Kriterien wie:

Die Zusammensetzung des Bodens vor und nach der Verkohlung, einschließlich des Vegetationsanteils, ist nachstehend aufgeführt.

Die Festigkeit der Faser (Zugfestigkeit) und die Längenverteilung nach der Karbonisierung.

Restsäure-/Laugenlöslichkeit (als Indikator für den Grad des Säureabbaus, der auch zur Beurteilung der Wirksamkeit der Desoxygenierung herangezogen wird)

Erscheinungsbild/Farbe (Wirksamkeit des Bleichens, keine Vergilbung)

Hygiene (Fleckenzählung, visuelle Beurteilung)

Staub- und Holzkohlegehalt (um sicherzustellen, dass der Prozess der Entstaubung erfolgreich war)

  • Zertifizierung und Rückverfolgbarkeit

Vergewissern Sie sich, dass der Lieferant Unterlagen zur Verfügung stellt, aus denen das Karbonisierungsverfahren hervorgeht: die Säurekonzentration, die Temperatur oder die Brenndauer, das System, mit dem der Kunststoff zerkleinert oder abgebaut wird, und die Methode der Neutralisierung. Die Qualität der Produkte der Werke (vor allem derjenigen, die aus älteren Linien stammen) kann unterschiedlich sein.

  • Kombination mit dem nachgelagerten Ansatz

Die Hersteller müssen sich vergewissern, dass karbonisierte Wolle mit ihren Kardier- oder Kämmereisystemen kompatibel ist, dass der Rückgang der VM ausreicht, um die Kosten zu kompensieren, und dass die Eigenschaften der Faser erhalten bleiben. Für die Kammgarnherstellung ist die Karbonisierung nicht immer notwendig und kann stattdessen die Festigkeit der Faser beeinträchtigen.

  • Nutzen-Kosten-Analyse

Bei der Beschaffung von Textilien müssen die Kosten für karbonisierte Wolle im Vergleich zu nicht karbonisierten Alternativen berücksichtigt werden. Hinzu kommen die Kosten für Nacharbeiten, die mit Mängeln, geringerer Ausbeute, Fleckenbildung, Färben und Preisnachlässen für das Endprodukt verbunden sind. Bei Textilien mit hohem Wert ist karbonisierte Wolle oft von Vorteil.

  • Überwachung der Nachhaltigkeit der Lieferkette

Mit der zunehmenden Sorge um die Umwelt haben sich die Fabriken zunehmend auf den ökologischen Fußabdruck der Karbonisierung konzentriert: die Behandlung von Abwässern, die Verwendung von Säuren und das Potenzial für mechanische oder enzymatische Alternativen. Quellen der Mühlen, die die effektivsten Praktiken für Nachhaltigkeit anwenden.

Zukünftige Trends und Nachhaltigkeit bei der Verarbeitung karbonisierter Wolle

Um die Zukunft zu sichern, entwickelt die Textilindustrie die Art und Weise, wie karbonisierte Wolle behandelt und verwendet wird, weiter.

  • Enzymatische oder alternative Methoden

Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass das Interesse an der Verwendung von Cellulase, Ligninase und Hydrolasen anstelle von Mineralsäuren gestiegen ist, um VMs schonender und mit einer geringeren Belastung des Abwassers zu dekonstruieren.

  • Automatisierung, Prozessüberwachung und Umweltanlagen.

In modernen Karbonisieranlagen werden Säuregehalt, Feuchtigkeit und die Einstellung der Walze in Echtzeit erfasst, um die Schädigung der Fasern zu verringern und die Ausbeute zu erhöhen. Aufgrund des weltweiten Rückgangs der Karbonisierungsanlagen haben die verbleibenden Anlagen zunehmend auf Hightech-Automatisierung gesetzt.

  • Offenheit der Lieferkette und Recycling

In dem Maße, in dem sich Wolle zu Textilien für die Kreislaufwirtschaft und zu Systemen für recycelte Wolle entwickelt, spielt die Karbonisierung eine Rolle in den Strömen recycelter Wolle (Entfernung von Zelluloseeinschlüssen, Verunreinigung durch Mischfasern).

  • Nachhaltigkeitsmetriken und Wertprofilierung

Da die Verbraucher Kleidung verlangen, die sowohl "sauber" als auch "nachhaltig" ist, können die Fabriken die "karbonisierte Wolle" als Teil des Wertversprechens des Produkts anpreisen, was mit einer geringeren Menge an pflanzlichen Stoffen und einer besseren Färbeleistung verbunden ist. Infolgedessen entsteht weniger Abfall. Nachhaltigkeitszertifizierungen können Kennzahlen für den Karbonisierungsprozess enthalten (Abwasser, Säureverwendung, Ertragssteigerung).

Zusammenfassung: Warum karbonisierte Wolle wichtig ist

Zum Schluss:

Bei karbonisierter Wolle handelt es sich um Wolle, die einem chemischen Prozess unterzogen wurde, bei dem die nach der üblichen Reinigung verbleibenden pflanzlichen Rückstände entfernt werden.

Vorrangiges Ziel ist es, die hygienische Qualität der Fasern zu erhöhen, die Effizienz der Verarbeitung zu steigern, das Aussehen des Gewebes zu verbessern und das Färbeverhalten zu optimieren.

Das Verfahren umfasst das Säuern, Brennen, Zerkleinern und Neutralisieren. Die wichtigsten Parameter müssen geändert werden, um Faserschäden zu vermeiden.

Zu den Vorteilen gehören ein reinerer Fasereingang, verbesserte nachgelagerte Funktionen, eine bessere Qualität des Endprodukts und die Möglichkeit, Clips mit höherer VM zu verwenden.

Zu den Gefahren und Kompromissen, die damit verbunden sind, gehören die potenzielle Beschädigung von Fasern, Umweltkosten, Ausrüstungskosten und das Risiko einer Fehlspezifizierung, wenn sie nicht korrekt durchgeführt wird.

Für die am Textildesign Beteiligten bedeutet die Verwendung von karbonisierter Wolle, dass sie die Schlüsselkriterien (VM, Faserstärke, hygienische Qualität) beachten, die Integration mit nachgelagerten Prozessen vornehmen und Kosten und Wert abwägen müssen.

Künftige Trends sind die Förderung einer umweltfreundlicheren, enzymbasierten oder energiearmen Karbonisierung, eine größere Transparenz der Lieferkette und eine direktere Integration in den Strom der recycelten Wolle.

Schlussfolgerung

In der Wolltextilindustrie scheint der Prozess der Karbonisierung von Wolle ein spezieller Vorgang zu sein, aber er hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität, die Kosten und die Leistung von Fasern, Garnen und Endprodukten. Ganz gleich, ob Sie Fasereinkäufer, Ingenieur in einer Textilfabrik, Materiallieferant oder Markenentwickler sind, das Verständnis des Karbonisierungsprozesses von Wolle wird Ihnen das nötige Wissen vermitteln, um die verschiedenen Fasertypen zu bewerten, den Herstellungsprozess zu optimieren und hervorragende Ergebnisse bei der Herstellung von Produkten zu erzielen.

Wenn Sie sich für karbonisierte Wolle entscheiden, erhöhen Sie die hygienische Qualität des Gewebes, verringern die Anzahl der Verarbeitungsprobleme, steigern die Ausbeute und erhalten ein effektiveres Gewebe. Umgekehrt können Sie durch die Kenntnis der damit verbundenen Gefahren sicherstellen, dass die Spezifikationen genau sind, die Qualität garantiert ist und die Lieferanten genau überprüft werden. Da die Industrie immer nachhaltiger und zirkulärer wird, spielt die Karbonisierung immer noch eine wichtige Rolle, aber nur in einer kontrollierten, effizienten und umweltfreundlichen Weise.