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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung bzw. Be- handlung von Fasern und Faserprodukten.
In den letzten Jahren hat der Einsatz von Pflanzenfasern auf den unterschiedlichten Gebieten starken Auftrieb erhalten. Die Gewinnung und Behandlung derartiger Fasern ist im allgemeinen umständlich und aufwendig. Ausserdem sollen die zur Anwendung kommenden Massnahmen mög- lichst schonen durchgeführt werden, um eine Schädigung der Fasern und damit eine Beeinträchti- gung ihr Eigenschaften zu vermeiden.
Ein entscheidender Fortschritt in der Gewinnung von Pflanzenfasern wurde durch die Anwen- dung von Ultraschall beim Aufschluss der Fasern erzielt. Ein Nachteil aller Verfahren zur Gewin- nung von Pflanzenfasern besteht darin, dass die bisher bekannten Methoden mit althergebrachten
Vorrichtungen durchgeführt werden, welche die Anforderungen an eine einfache und schonende
Gewinnung der Fasern nicht erfüllen.
Aus den britischen Patentschriften GB 940 783 A, GB 903 407 A und GB 458 310 A sind Ver- fahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Fasern und Fasermaterial gemäss dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 4 bekannt.
Dabei wird das faserhaltige Rohmaterial durch ein Tauchbad transportiert, das ein Behandlungs- mittel enthält. Anschliessend wird das behandelte Rohmaterial gewaschen. Gemäss den Patenten
GB 903 470 a und GB 458 310 A erfolgt der Waschschritt in einem Tauchbad, in welchem eine
Waschflüssigkeit, vorzugsweise im Gegenstrom zur Bewegung eines Förderbands, welches das
Fasermaterial trägt, zirkuliert. Gemäss der GB 903 470 A sind dazu Düsen oder Pumpen in dem Tauchbad vorgesehen. In beiden Fällen strömt die Waschflüssigkeit also im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Förderbands.
Gemäss der GB 940 783 A wird das Fasermaterial zunächst in einem Tauchbad, welches ein organisches Lösungsmittel enthält, behandelt und anschliessend mit demselben organischen Lö- sungsmittel besprüht.
Der Einsatz von Hochdruckstrahlen bringt überraschenderweise bei relativ schonender Be- handlung der Fasern eine dennoch genügend starke mechanische Beanspruchung desselben, sodass of auf eine zusätzliche Ultraschallbehandlung verzichtet werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur Verfügung zu stellen, welche es erlauben, Fasern und insbesondere Pflanzenfasern auf einfache und schonende Weise zu gewinnen bzw. zu behandeln.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Patentansprü- chen.
Bei dem Tauchbadbehälter handelt es sich zweckmässigerweise um eine Wanne. Von den För- derbändern der Behandlungsanlage ist vorzugsweise mindestens eines als Drahtgliederband ausgeführt. Die Maschenweite des Drahtgliederbandes wird dabei dem jeweiligen Zweck, d. h. dem zu behandelnden Material angepasst.
Beispielsweise zur Behandlung von Pflanzenstengeln sind Drahtgliederbänder mit Maschen mit einer Tiefe von 5 mm und einer Breite von 30 bis 40 mm zweckmässig.
Die beiden Förderbänder sind übereinander so angeordnet, dass sie einander berühren oder einen nur geringen Abstand voneinander besitzen. Zwischen den beiden Förderbändern wird das zu behandelnde Material gehalten und durch das in dem erwähnten Behälter befindliche Tauchbad transportiert. Die Förderbänder werden in üblicher Weise angetrieben, beispielsweise über Walzen.
Die Behandlung in dem Tauchbad hat den Zweck, die an dem zu behandelnden Material haf- tenden Verunreinigungen, wie Staub und Schmutz, zu entfernen. Ausserdem soll das Tauchbad ermöglichen, dass Wasser und gegebenenfalls Chemikalien in die Faser bzw. in das Material ein- dringen können.
Das Tauchbad besteht in der Regel aus Wasser, das gewünschtenfalls mindestens ein Be- handlungsmittel enthält. Vorzugsweise ist das Behandlungsmittel ausgewählt unter Tensiden, Farbstoffen, Enzymen, Säuren, Basen, organischen Lösungsmitteln und Oberflächenbehand- lungsmitteln. Brauchbare Tenside sind übliche anionische, nicht-ionische und kationische Tenside, die insbesondere den Aufschluss von Faserpflanzen zur Gewinnung von Pflanzenfasern unterstüt- zen. Die Art der einzusetzenden Farbstoffe richtet sich nach dem zu behandelnden Material. Die Enzyme dienen zum Abbau von unerwünschtem Pflanzenmaterial oder zum Abbau von Schlichte- mitteln auf Textilgeweben, Geeignete Farbstoffe und Enzyme sind dem Fachmann bekannt.
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Brauchbare Säuren und Basen können organische oder anorganische Säuren und Basen sein. Sie dienen zur Vorbehandlung bzw. Imprägnierung der zu behandelnden Materialien. Geeignete Säu- ren und Basen sind beispielsweise Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure,
Essigsäure, Oxalsäure und dergleichen.
Das Tauchbad kann auch mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel enthalten, um eine bessere Benetzung der Materialien, oder um eine Entfernung von nicht- oder schwer- wasserlöslichen Produkten, wie zum Beispiel Wollfett, zu erleichtern. Brauchbare organische
Lösungsmittel sind insbesondere Niedrigalkohole, wie Methanol, Ethanol, n- oder i-Propanol sowie
Ketone, wie Aceton oder Methylethylketon.
Schliesslich kann das Behandlungsbad Oberflächenbehandlungsmittel enthalten, um die Fasern auszurüsten. Geeignete Oberflächenbehandlungsmittel sind z.B. Brandschutzmittel, wie Phospha- te, Borax etc., wasserabweisende Mittel u. dgl.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Tauchbadbehälter einen
Schallgeber, insbesondere einen Ultraschallgeber. Die Anwendung von Ultraschall unterstützt den
Aufschluss und/oder die Behandlung des durch das Tauchbad geführten Materials. Die Anwendung von Schall ist insbesondere bei der Gewinnung von Pflanzenfasern von Vorteil, wobei die Entfer- nung der Holzbestandteile der Pflanzenstengel, sowie das Herauslösen der Fasern aus dem in den
Stengeln vorhandenen Verbund und das Vereinzeln der Fasern erfolgt.
Als Schallgeber kommen übliche Vorrichtungen zur Anwendung, die eine Frequenz im Bereich von 0,01 bis 100 kHz, vorzugsweise 1 bis 50 kHz, insbesondere 10 bis 50 kHz und besonders bevorzugt 25 bis 40 kHz bereitstellen. Die Intensität des Schalls pro Liter beträgt zweckmässiger- weise 1 W/1 bis 80 W/l, insbesondere 10 bis 50 W/1. Der Schallgeber kann an jeder geeigneten
Stelle und je nach Anwendungszweck angebracht werden. Besonders zweckmässig wird er jedoch am Boden des Tauchbadbehälters angebracht.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird die Tauchbadflüssigkeit im Kreislauf ge- pumpt. Zweckmässigerweise erfolgt dabei eine Filtration durch übliche Filteranlagen, wie Bandfilter, Siebkörbe, Filterkerzen, etc. Die Filtration kann zweistufig erfolgen, wobei in der ersten Stufe gröbere Teilchen und in der zweiten Stufe Feinteilchen, beispielsweise mit einem Membranfilter entfernt werden können. Der Feinfilter kann auch parallel zum Kreislaufstrom geschaltet werden, damit ein bestimmter Anteil an feinen Teilchen kontinuierlich abgetrennt und somit eine Anreiche- rung dieser Teilchen im Tauchbad vermieden wird.
Die Temperatur, bei der das Tauchbad gehalten wird, wird der jeweiligen Behandlung ange- passt. Im allgemeinen arbeitet man bei Raumtemperatur oder erhöhten Temperaturen, d. h. etwa im Bereich von 20 bis 90 C.
Weiter umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung eine Waschanlage mit einer oder mehreren Wascheinheiten. Jede Wascheinheit umfasst ein Förderband, auf dem das zu waschende Material transportiert wird. Die Art des Förderbandes richtet sich nach dem zu behandelnden Material, im allgemeinen verwendet man ein feinmaschiges Draht- oder Textilband mit einer Maschenweite von beispielsweise 0,8 mm. Falls Teppiche der Vliese gewaschen werden, kommt zweckmässigerweise ein Drahtgitterband zur Anwendung. Das Förderband wird in üblicher Weise angetrieben, bei- spielsweise durch Walzen.
Ober dem Förderband einer Wascheinheit sind mehrere Druckstrahldüsen angeordnet, aus denen die Waschflüssigkeit auf das zu waschende Material gesprüht wird. Vorzugsweise verwen- det man solche Druckstrahldüsen, die bei einem Druck von 1 bis 50 bar, vorzugsweise 1 bis 20 bar und insbesondere 3 bis 10 bar arbeiten. Öffnungswinkel der Düsen und Abstand der Düsen vom Förderband richten sich nach dem zu waschenden Material bzw. der Anzahl der zur Anwendung kommenden Düsen.
Die ablaufende Waschflüssigkeit wird in einer Wanne aufgefangen und im Kreislauf zurück zu den Druckstrahldüsen gepumpt. Gegebenenfalls wird die Waschflüssigkeit über eine Filteranlage der oben im Zusammenhang mit der Behandlungsanlage beschriebenen Art geführt. Im allgemei- nen wird die Waschflüssigkeit bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur, beispielsweise im Bereich von 20 bis 60 C, aufgesprüht.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird das gewaschene Material mit mindestens einer Öffnervorrichtung behandelt, um es aufzulockern. Als Öffnervorrichtung sind beispielsweise eine Flügelwalze oder eine Rechenwalze oder zwei gegeneinander bewegte Stahlrechen brauch-
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bar.
Insbesondere bei Verwendung einer Öffnervorrichtung ist es bevorzugt, nach dem Öffnen einen weiteren Waschprozess mit einer weiteren Wascheinheit anzuschliessen, wobei die Wasch- einheit in gleicher Weise wie die oben geschilderte aufgebaut sein kann. Zweckmässigerweise befindet sich die zweite Wascheinheit dann unter der ersten Wascheinheit. Dies hat den Vorteil, dass das zu waschende Material gewendet wird, so dass die im ersten Waschprozess den Druck- strahldüsen abgewandte Seite nun den Druckstrahldüsen zugewandt ist. Der Waschvorgang erfolgt auf diese Weise gründlicher.
Gewünschtenfalls kann das Material sowohl nach der Behandlungsanlage als auch nach der
Waschanlage durch übliche Vorrichtungen zur Entfernung überschüssiger Behandlungs- oder
Waschflüssigkeit geführt werden. Geeignete Vorrichtungen sind beispielsweise Abpresswalzen.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können mit der erfindungsgemässen Vorrichtung Fa- sern aus faserhaltigen Materialien kontinuierlich gewonnen bzw. Fasern aufbereitet, gereinigt und behandelt werden. Es können tierische oder pflanzliche faserhaltige Materialien eingesetzt werden, beispielsweise Faserpflanzen, wie Bastfasern, insbesondere Flachs, Hanf, Jute, Nesselpflanzen und die Blattfasern der Agaven, Baumwoll- oder Kokosfasern etc. Tierische faserhaltige Materialien sind insbesondere Wolle.
Weiter können auch Fasermaterialien behandelt werden, wie Vliese aus Natur- oder Kunstfa- sern, Teppiche aus Natur- oder Kunstfasern, Textilgewebe aus Natur- oder Kunstfasern etc.
Für die Gewinnung von Pflanzenfasern geht man vorzugsweise aus von Grünflachs- oder
Grünhanfstengeln, die gegebenenfalls vorgebrochen sind, und führt sie durch die Behandlungsan- lage. Dabei ist es bevorzugt, die Behandlung durch Schall und insbesondere Ultraschall zu unter- stützen. Das Tauchbad enthält dann vorzugsweise Tenside, um die Benetzung der Fasern und
Faserprodukte zu erleichtern sowie Schauminhibitoren, wie sie beispielsweise in der Textilindustrie eingesetzt werden. Anschliessend wird das erhaltene Fasermaterial durch die Waschanlage ge- führt. Dabei werden die in der Behandlungsanlage gelockerten Substanzen abgewaschen bzw. abgesprüht.
Waschanlage und Behandlungsanlage können auch in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn man Vliese oder Teppiche etc. mit einem Oberflä- chenbehandlungsmittel ausrüsten will. In der Waschanlage werden dann zunächst Schmutz oder altes Oberflächenbehandlungsmittel abgewaschen und in der Behandlungsanlage wird dann das neue Oberflächenbehandlungsmittel, beispielsweise ein Brandschutzmittel, aufgebracht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch mehrere Behandlungsanlagen bzw. mehrere Waschanlagen umfassen. Beispielsweise kann mit einer ersten Behandlungsanlage ein Vorwa- schen, anschliessend ein Waschen in der Waschanlage und abschliessend ein Ausrüsten des Mate- rials in einer weiteren Waschanlage erfolgen.
Im allgemeinen werden die erhaltenen Materialien abschliessend in üblichen Vorrichtungen, bei- spielsweise Trommeltrocknern etc., getrocknet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Behandlungsanlage einer erfindungsgemässen Vorrichtung
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Waschanlage einer erfindungsgemässen Vorrich- tung.
Die Behandlungsanlage 1 der Figur 1 umfasst einen Tauchbadbehälter 2 mit einem Tauchbad 11. Durch das Tauchbad 11 führen ein unteres Förderband 3 und ein oberes Förderband 4, die durch Andrückrollen 16 über den grössten Teil der Tauchbadstrecke im wesentlichen parallel und miteinander in lockerem Kontakt gehalten und von Walzen 17 in gleicher Richtung angetrieben bzw. geführt werden. Das zu behandelnde Material wird zwischen die Förderbänder 3 und 4 ge- klemmt und durch das Tauchbad geführt. Dabei kann man auch Scherkräfte auf das Material einwirken lassen, z. B. indem man die Bänder 3 und 4 zwar in gleicher Richtung aber nicht gleich schnell bewegt. Am Boden des Tauchbadbehälters 2 ist ein Ultraschallgeber 8 vorgesehen, um die Wirkung des Tauchbades 11 zu unterstützen.
Die Tauchbadflüssigkeit wird von einer Pumpe 18 im Kreislauf gepumpt, wobei in der Kreislaufleitung 19 ein erster Filter 9 (Grobfilter) und ein zweiter Filter 10 (Feinfilter) vorgesehen sind. Ausserdem wird die Tauchbadflüssigkeit über einen Wärme- tauscher 22 geführt, um sie auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen. An der in der Kreislauflei-
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tung 19 mit C bezeichneten Stelle können Behandlungsmittel für das Tauchbad zugegeben wer- den.
Die Waschanlage der Figur 2 umfasst zwei Wascheinheiten. Die erste (obere) Wascheinheit umfasst ein Förderband 6, das von zwei Walzen 17 angetrieben und geführt wird und das zu wa- schende Material transportiert. Über der Transportfläche des Förderbandes 6 sind Druckstrahl- düsen 7 angeordnet, aus denen die Waschflüssigkeit auf das zu behandelnde Material gesprüht wird. Die ablaufende Waschflüssigkeit wird in einer Wanne 23 gesammelt und über eine Kreislauf- leitung 19 im Kreislauf mit Hilfe einer Pumpe 18 gepumpt. Dabei wird die Waschflüssigkeit über ein erstes Filter 9 und ein zweites Filter 10 sowie über einen Wärmetauscher 22 geführt, wie im Zu- sammenhang mit Figur 1 beschrieben. Das am Ende der Förderstrecke vom Förderband 6 fallende gewaschene Material wird mit einer als Flügelwalze ausgebildeten Öffnervorrichtung 12 aufgelo- ckert.
Das Material wird anschliessend in der zweiten Wascheinheit einem weiteren Waschprozess unterworfen. Das Material fällt auf das Förderband 13. Dieses transportiert das zu waschende Material in Gegenrichtung zum Förderband 6 unter weiteren Druckstrahldüsen 14, aus denen erneut Waschflüssigkeit aufgesprüht wird. Das vom Förderband 13 herabfallende Material wird zwischen Abpresswalzen 25 von überflüssiger Waschflüssigkeit befreit. Anschliessend wird das Material einem Trockner zugeführt. Die vom weiteren Förderband 13 und von den Abpresswalzen ablaufende Waschflüssigkeit wird ebenfalls in Wannen 23 aufgefangen und in den Kreislauf rück- geführt. Die Förderbänder können mit Hilfe einer Reinigungsdüse 26 gereinigt werden.
Die Waschanlage 5 ist in der Regel der Behandlungsanlage 1 nachgeschaltet.
PATENTANSPRÜCHE :
1.Verfahren zur Gewinnung und/oder Behandlung von Fasern und Fasermaterial, wobei man ein faserhaltiges Rohmaterial mechanisch und/oder chemisch aufschliesst oder behandelt, von unerwünschten Bestandteilen befreit und anschliessend wäscht, indem man das faser- haltige Rohmaterial durch ein Tauchbad transportiert, das ein an sich bekanntes geeigne- tes Aufschluss- und/oder Behandlungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass man das faserhaltige Rohmaterial anschliessend auf einem siebartigen Träger mit Wasch- flüssigkeitsstrahlen behandelt, die unter einem Druck von 1 bis 50 bar stehen.