DE10115831A1 - Verfahren zur Gewinnung von Naturfasern, insbesondere Bambusfasern, die den Zweck der Verstärkungsfasern erfüllen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Herstellung von Fasern aus faserhaltigen nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere von Bambusmaterialien, die als Verstärkungsmaterialien von Stoffen mit organischen und/oder mineralischen Matrixsystemen geeignet sein sollen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, die als ganzheitliche verlustarme Aufbereitungslösung von der Aufgabe des Rohstoffes über seine stufenweise zu erreichende zerfasernde Zerkleinerung bis zur Aufteilung in unterschiedliche Faser- bzw. Faserbündeldicken oder -längen geeignet ist, zur überwiegenden Zerlegung des Rohstoffes entlang natürlicher Strukturgrenzen und zu einem hohen Anteil von Partikeln mit l¶F¶/d¶F¶-Verhältnissen > 100 im Austragsgut zu führen. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, dass beliebige auf Rieselfähigkeit und in Abhängigkeit von der herzustellenden größten Partikellänge vorzerkleinerte faserhaltige organische Materialien, insbesondere jedoch Bambus, einem ein- oder mehrstufigen Behandlungsprozess zugeführt werden, bestehend aus einem für variable Zerkleinerungsbedingungen einstellbaren mit Kalt- und/oder Warmluft durchspülten Grobzerfaserungsaggregat, einer oder mehreren Klassierstufen, einer oder mehreren Nachzerkleinerungsstufen und verschiedenen Förderaggregaten als technologische Verbindungsglieder. Erhalten werden je nach Einstellung der Zerfaserungs- und Klassierbedingungen Fasern im ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Herstellung von Fasern aus faserhaltigen nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere von Bambusmaterialien, die als Verstärkungsmaterialien von Stoffen mit organischen und/oder mineralischen Matrixsystemen geeignet sein sollen und dazu entsprechend der Matrixzusammensetzung und Anwendungs­ bedingungen auf unterschiedliche Feinheiten aufzubereiten sind.

Der Bestand und die Entwicklung der technischen Literatur auf dem Gebiet der Bambusfaseraufbereitung lässt erkennen, dass die Fachwelt bisher wenig Aufmerksamkeit der Gewinnung, Aufbereitung und Weiterverarbeitung von Bambusfasern geschenkt hat. Die Technikentwicklung befasste sich bisher im Bereich der organischen Zusatz- und Verstärkungsmaterialien mit nach überwiegend europäischem Verständnis traditionellen Faserstoffen, so in z. B. DE 37 30 687 C2, DE 692 05 917 T2, DE 195 18 188 A1 und EP 0 744 477 A2. Diese v. g. Quellen sind mit der Sicht auf die vorliegende Erfindung lediglich als technologischer Hintergrund hierzu einzuordnen.

Eine Methode zur Bambusaufbereitung wird in US 4.857.145 dahingehend vorgeschlagen, durch die Kombination von unterschiedlichen Chemikalien mit der Anwendung von erhöhtem Druck vorzerkleinerter Bambus in seine Faserbestandteile aufgelöst wird und dann als Bambusfaserpulpe für weitere Verfahrensschritte z. B. der Zellstoffgewinnung zur Verfügung steht. Diese Schrift ist gleichfalls als nichtrelevant bezüglich der vorliegenden Erfindung zu kennzeichnen.

Andere Bambusaufbereitungstechnologien befassen sich damit, den Rohstoff in grobe Stücke mit I_Bambus << d_Bambus zu zerschneiden und ggf. vor dem Einbau als Betonbewehrungsmaterial zusätzlich längs zu spalten oder in Streifen zu zerschneiden (z. B. in US 5.840.226 oder in EP 0.666.155 A1).

Als näher gelegener aber noch nicht zutreffender Stand der Technik bezüglich vorliegender Erfindung wäre eventuell auf die Schriften GB 2 303 152 A und US 4,857,145 hinzuwiesen, wobei es sich jedoch auch hierbei erübrigt, umfassend darauf einzugehen. Aus GB 2 303 152 A wie auch aus US 6.086.804 ist bekannt, den Rohbambus im Spalt rotierender Walzen zu zerquetschen, anschließend das komprimierte Material maschinell in gleiche Stücklängen zu zerlegen oder in einem Brecher zu zerkleinern, um danach die Bruchstücke mit Stachelwalzen aufzulösen und anschließend eine maschinelle Trennung der faserhaltigen Partikel von solchen ohne nennenswerte Faseranteile zu erreichen.

Den nächstgelegenen Stand der Technik zur Gewinnung von Naturfasern, insbesondere Bambusfasern, repräsentiert die Schrift DE 198 31 433. Bei der durch diese Schrift offenbarten technischen Lösung hat es sich als nachteilig erwiesen, dass bei der trockenen Zerfaserung und der nachfolgenden Klassierung technische und technologische Grenzen erreicht werden, die besonders dem Einsatz sehr feinteiliger Bambusfasern entgegenstehen. Trotz entsprechender Aufgabegutgröße gelingt es nicht, hohe Anteile langer schlanker Faserbündel herzustellen. Ebenso ist wegen der Oberflächenrauhigkeiten der zerfaserten Partikel ihre Aufteilung in einzelne Faserbündeldicken- und/oder Faserbündellängenklassen außerordentlich schwierig; die erreichbare Trennschärfe bei der Siebklassierung ist außerordentlich gering. Hohe Anteile von Fertiggut gelangen als umlaufende Lasten wieder in das Zerfaserungsaggregat und werden dort zwangsläufig vor der erneuten Aufgabe des siebschwierigen Gutes in die Klassierstufe weiter eingekürzt. Als zusätzlicher Nachteil fällt die bei der Bambusfaserherstellung im Sinne der Reduzierung des Energieaufwandes wirksame Aufgabegutfeuchte von ≧ 50% bei erntefrischem Bambus ins Gewicht, die spätestens nach der Zerfaserung auf einen lufttrockenen Zustand der Partikel mit Restfeuchten ≈ 10 ÷ 12% zur Vermeidung von Schimmelpilzbefall getrocknet werden müssen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Bambusfaserzellen sowohl am lebenden Halm als auch noch viele Wochen nach der Ernte die Eigenschaft haben, in den hohlen Faserzellen enthaltene Flüssigkeit außerordentlich schwer abzugeben. Die Zellen entwickeln bei durch Verletzungen der Zellwandung bestehender Gefahr des Lufteintrittes und/oder des Flüssigkeitsverlustes in sehr kurzer Zeit Verschlussmechanismen, wodurch die biochemische Funktionsfähigkeit insbesondere der Faserzellen längerfristig erhalten bleibt, worauf auch W. Liese in "The anatomy of bamboo culms", Technical Report 18 of the International Network for Bamboo and Rattan; Beijing, Eindhoven, New Delhi 1998 hingewiesen hat.

Der Erfindung liegt ausgehend von den Mängeln des unmittelbar vorgenannten, nächstgelegenen Standes der Technik die technische Aufgabe zugrunde, eine hierzu weiterentwickelte, damit verbesserte Verfahrensweise mit zugehöriger Anordnung zur Gewinnung von Naturfasern, insbesondere Bambusfasern, zu schaffen, die zu verbesserten Produkteigenschaften der aus dieser Aufbereitung hervorgehenden Bambusfasern führt.

Auch soll die Aufbereitungsverfahrensweise und -technik darauf abzielen, die Rohstoffeigenschaft auszunutzen, welche sich darin äußert, dass sich Bambus durch zielgerichtete Zerkleinerung entlang von im gesamten Stengelquerschnitt existierenden Struktur- und/oder Verwachsungsgrenzen zwischen faserhaltigen und nichtfaserhaltigen Bestandteilen in nadelartige Elemente zerlegen lässt, die bis in den Bereich der parallel nebeneinander in den Gefäßbündeln angeordneten Faserzellen reichen können.

Erfindungsgemäß wird die vorstehende technische Aufgabe und Zielstellung durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Dabei wurde gefunden, dass man anstelle der konventionellen Trocknung mit Durchleitung von Luft durch die langsam bewegte aus Hackschnitzeln gebildete Trocknungsgutschicht bedeutende Intensivierungseffekte durch die Zuführung vorgewärmter Luft anstelle von Förderluft mit Umgebungstemperatur in den Mahlraum des Zerfaserungsaggregates erreichen kann. Damit wird auf Temperaturen ≦ 120 ÷ 130°C vorgewärmte Luft eingesetzt. Die Zerfaserung des zu trocknenden Gutes wird auch zur Freilegung von im Pflanzenzellenverbund eingelagertem Wasser eingesetzt. Durch den Direktkontakt von oberflächenfeuchten Partikeln mit der sie umspülenden Warmluft wird der Wärme- und Stoffübergang im Sinne der angestrebten Trocknung der Zerfaserungsprodukte auf Restfeuchten ϕ_Partikel ≦ 10 ÷ 12% erreicht, somit das bei der Zerfaserung frei gesetzte Wasser abgeführt.

Die erfindungsgemäße Lösung geht davon aus, dass der Zerfaserung auf der Grundlage der vorrangig einzusetzenden pneumatischen Förderung des o. g. Rohstoffes, ein thermisch modifizierter Mahltrocknungsvorgang überlagert wird, wobei die 1. Zerfaserungsstufe vorzugsweise als an sich bekannte Sieb- oder Schlagprallmühle ausgeführt ist und eine Grobzerfaserungsfunktion bei weitgehender Vermeidung von Übermahlungseffekten erfüllt. Die weiteren Zerfaserungsstufen übernehmen vorzugsweise die Aufgabe der ggf. stufenweise durchzuführenden Verschlankung von vorzerfaserten Partikeln wozu vorzugsweise Riffelscheibenmühlen mit sehr fein verstellbarem Mahlspalt mit hohem Scherbeanspruchungsanteil des Mahlgutes eingesetzt werden. Die Nachfeinung der schonend freizulegenden Faserzellen wird dann überwiegend durch einen kombinierten Druck- und Scherbeanspruchungsvorgang, vorzugsweise in Kollergängen oder Wälzmühlen, bis in den Bereich der Faserzellenabmessungen hinein vorgenommen. Ebenso ist es möglich, in der Nachfeinung an sich bekannte Turbomühlen so einzusetzen, dass die sich im Umfeld der Rotorschlagplatten bildenden Luftwirbel mit hohen Anteilen feinteiliger, sich in Wirbeldrehrichtung anordnenden Partikeln beladen und so auf diese Weise die gewünschte Scherbeanspruchung der am äußeren Wirbelrand sich ständig durch Fliehkrafteinflüsse dort anordnenden größeren Teilchen an den Rotorschlagplatten erfolgt.

Es ist vorgesehen, dass nach jeder Zerfaserungsstufe ein (oder mehrere) Klassieraggregat(e), vorzugsweise als Windsichter ausgebildet, angeordnet ist/sind, um unterschiedliche Sichtklassen durch die problembezogene und anwendungsorientierte Aufsplittung des Feststoffanteils herzustellen. Darüber hinaus ist im Interesse guter Sichtergebnisse die Anwendung geringer Feststoffkonzentrationen vorgesehen, weil nur dann die freie Beweglichkeit der zu klassierenden Bambuspartikel in der turbulenten Trägerluftströmung zu gewährleisten ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist, im Gegensatz zu der aus der Aufbereitungspraxis mineralischer Rohstoffe bekannten Mühle-Sichter- Kombinationen, insbesondere für die Klassierung der einzelnen nach Faserdicken- und/oder Faserlängen aufzuteilenden Faserfraktionen beabsichtigt, die einzelnen Aufbereitungsprozeßstufen möglichst geräteseitig und räumlich zu trennen, um die für die Weiterverarbeitung der Fasern angestrebte technologisch vorteilhafte nadelförmige Gestalt durch eine relativ schonende Behandlung innerhalb und zwischen einzelnen Aufbereitungsstufen zu sichern und damit gleichzeitig unerwünschte Übermahlungseffekte zu minimieren. Die Gesamtlösung stellt sicher, dass ausgehend von natürlichen Faserzellenabmessungen (hierzu Index "F") des nachwachsenden Rohstoffes Bambus mit ∅_F ≦ 15 ÷ 30 µm und 1 mm ≦ I_F ≦ 4 mm durch Variation maschinentechnischer und technologischer Parameter bei der Faserherstellung im einzelnen Zerfaserungsaggregat und bei der Klassierung die vom Faseranwender vorgegebenen Faserparameter eingehalten und mit einem hohen Masseausbringen in die jeweils gewünschte(n) Faserdurchmesser- und/oder Faserlängenklasse(n) realisiert werden. Die technologische Zielstellung der Bambusfaseraufbereitung besteht darin, dass die Zerlegung des Rohstoffes in Fasern bzw. Faserbündel variabler Länge und variabler Dicke von der einzelnen Faserzelle (mit ∅_F ≦ 15 ÷ 30 µm bei 1 mm ≦ I_F ≦ 4 mm) bis zum Faserbündel (hierzu Index "Fb") (mit ∅_Fb ≦ 0,1 ÷ 4 mm und 4 mm ≦ I_Fb ≦ 60 ÷ 70 mm) erfolgt und dass die Produkte weitgehend frei von nichtfasrigen Bestandteilen sind sowie nach dem Durchlauf durch die Aufbereitungslinie die für den jeweiligen Einsatzzweck erforderlichen Eigenschaften, wie Restfeuchte, Faserlängen- und Faserdickenverteilungen, aufweisen.

Dieses erfinderische Verfahren und seine Anordnung hierzu ermöglicht eine ganzheitliche, verlustarme Aufbereitung von der Aufgabe des vorzerkleinerten Rohstoffes über seine stufenweise zu erreichende zerfasernde Zerkleinerung mit in einzelnen Verfahrensstufen überlagerter Mahltrocknung bis zur Aufteilung in unterschiedliche Faser- bzw. Faserbündeldicken oder -längen und ist zur überwiegenden Zerlegung des Rohstoffes entlang natürlicher Strukturgrenzen und zur Aufteilung des Stoffstromes aus Partikeln unterschiedlicher Länge und Dicke in einzelne Faserbündeldicken- und/oder Faserbündellängenfraktionen entsprechend anwendungstechnologischer Vorgaben geeignet. Dabei wird eine möglichst faserschonende Zerlegung des Rohstoffes kombiniert mit der für unterschiedliche Faseranwendungen erforderlichen Aufteilung der Aufbereitungsprodukte in unterschiedliche Faser- bzw. Faserbündeldicken oder -längen.

Bei der vorgeschlagenen technischen Lösung sind an sich vom Grundsatz her bekannte Verfahrensweisen neu und erfinderisch verändert und bestimmt worden sowie auch vom Grundsatz her bekannte Maschinen auf neue Art und Weise miteinander in Verbindung gebracht worden, so dass beliebige, rieselfähige und in Abhängigkeit von der herzustellenden größten Partikellänge vorzerkleinerte, faserhaltige organische Materialien, insbesondere jedoch Bambus, einem ein- oder mehrstufigen Behandlungsprozessunterzogen werden. Dabei wird ein für variable Zerkleinerungsbedingungen einstellbares luftdurchspültes Grobzerfaserungs­ aggregat, eine oder mehrere Klassierstufen, eine oder mehrere Nachzerfaserungsstufen und verschiedene technologisch integrierte Förder- und Dosieraggregate eingesetzt. Erhalten werden je nach Einstellung der Zerfaserungs- und Klassierbedingungen Fasern im Längenbereich 0 mm < I_Fb ≦ 60 mm bzw. im Durchmesserbereich 0,1 mm ≦ d_Fb ≦ 60 mm, die überwiegend aus trockenem Aufgabematerial hergestellt sind. Erfindungsgemäß ist die Verarbeitung von erntefrischem feuchten oder vorgetrocknetem Aufgabegut durch das vorgeschlagene Mahltrocknen mit Zuführung vorgewärmter Spülluft in das Grobzerfaserungsaggregat und/oder in die nachfolgenden Klassierungs- und/oder die Nachzerfaserungsstufen möglich. Insbesondere hebt sich diese Erfindung vom bisherigen Stand der Technik dadurch ab, dass durch den Verfahrensschritt Windsichtung und Mahltrocknungsvorgänge durch die Zuführung vorgewärmter Spühlluft in den Zerfaserungsverfahrensschritt eingesetzt werden und damit als neuartige Wirkung erreicht wird, dass auch noch feuchteres Material als es bisher möglich war, getrocknet werden kann

Die nachfolgenden unter dem Aspekt der Herstellung eines möglichst hohen Anteils einheitlicher Faserbündel mit 0 mm < d_Fb ≦ 1 mm entwickelten drei Ausführungsbeispiele für die Bambusfaserherstellung sollen die Erfindung näher erläutern.

Fig. 1.1 zeigt eine Verfahrensweise nach Ausführungsbeispiel 1.

Fig. 1.2 zeigt eine Verfahrensweise nach Ausführungsbeispiel 2.

Fig. 2 zeigt eine Verfahrensweise nach Ausführungsbeispiel 3.

Ausführungsbeispiel 1

Der zu zerfasernde erntefrische oder auf Restleuchtewerte ≈ 25% vorgetrocknete faserhaltige Rohbambus 1.1 wird als vorzerkleinerte Hackschnitzel (Index "HS") mit frei wählbaren Stücklängen im Bereich 20 mm ≦ I_HS ≦ 30 mm der als Schlagprallmühle mit Austragssieben zur Stückgrößenbegrenzung gestalteten Grobzerfaserung 1 mechanisch aufgegeben.

Während dessen gelangt gleichzeitig in den gegen die Umgebungsluft abgeschlossenen Mahlraum die auf Temperaturen ≦ 120°C vorgewärmte Zuluft 1.2, so dass das auf den Oberflächen der Aufbereitungsprodukte bei der Grobzerfaserung 1 freigelegte Wasser verdampft und mit der Luft 1.3 abgeführt werden kann.

Das aus der Grobzerfaserung 1 pneumatisch ausgetragene Gemisch 1.3 aus grobzerfasertem Bambus und vorgewärmter Luft 1.2 wird einem Windsichter 2 pneumatisch aufgegeben und im Aufstrom mit einer vorgegebenen Anpassung der Aufstromgeschwindigkeit an die herzustellenden Faserklassen behandelt.

Die anfallende Grobfraktion 2.1 wird der mit Scheibenmühlen ausgerüsteten Nachzerfaserung 3 aufgegeben werden, während die mit Sichtgeschwindigkeiten im Bereich von 2,0 m/s ÷ 9,0 m/s abgetrennte Mittelfraktion 2.2 aus dem Prozess ausgeschleust und der weiteren technologischen Verwendung als Verstärkungsfaser zugeführt wird.

Über die Zuluft 1.4 wird sowohl die pneumatische Förderung der nachzerfaserten Grobfraktion 2.1 als auch die Einstellung des Feuchtegehaltes der in den Sichter 2 gelangenden Förderluft aus der Nachzerfaserung 3 als auch aus der Grobzerfaserung 1, in 1.3 enthalten, so gesteuert, dass die für die Gewährleistung der technologisch geforderten Austragsgutleuchte mit ϕ ≦ 12% erforderlichen Zuluftbedingungen wie Lufttemperatur und Luftmenge bei 1.2 und 1.4 zuverlässig auch unter Berücksichtigung technologischer Nebenbedingungen wie Taupunkttemper­ atur in der Abluftreinigung 4 und 5 eingestellt werden können.

Man nutzt im Sinne einer modifizierten Mahltrocknung den Direktkontakt von oberflächenfeuchten Bambuspartikeln mit der sie umspülenden Warmluft zum Wärme- und Stoffübergang zur angestrebten Trocknung der Zerfaserungspro­ dukte auf Restfeuchten ϕ_Partikel ≦ 10 ÷ 12%. Die noch in der Förderluft 1.5 des Windsichters 2 enthaltene Feingutfraktion, z. B. der Abmessungen d_Fb ≦ 0,1 mm, wird in einem zweistufigen Abscheideprozess bei der Abluftreinigung zur weiteren technologischen Verwendung abgetrennt.

Die dazu vorgesehene Abluftreinigung besteht aus einem vorgeschalteten Feinkornzyklon 4 und einem in Reihe geschalteten Feinstkornabscheider 5 mit den zugehörigen, hier nicht explizit dargestellten an sich bekannten Einrichtungen für die Abförderung der zusammengeführten (4.1 + 5.1), aber auch getrennt abführbaren, Feingutfraktionen 4.1 und 5.1 sowie der Abluft 5.2, so dass man einerseits Abluftstaubgehalte ≦ 1 mg/m³ einhalten und insbesondere aber eine sehr weitgehende stoffliche Verwertung der unterschiedlichen Zerfaserungsprodukte von Bambus erreichen kann.

Die für die pneumatischen Fördertechnik zum Faserbündelhandling und zum Faserbündeltransport erforderlichen Zusatzausrüstungen wie Zellenradschleusen, sonstige Dosiereinrichtungen, Saugzüge und andere Gebläse sowie mechanische Förderer sind aus Schema-Vereinfachungsgründen nicht dargestellt worden, was im übrigen auch für die Ausführungsbeispiele 2 und 3 gilt.

Das Ziel, einen hohen Anteil möglichst einheitlicher Faserbündel mit 0 mm < d_Fb ≦ 1 mm als Ergebnis des Aufbereitungsprozesses zu erhalten wurde mit dieser so beschriebenen Verfahrensweise erreicht.

Ausführungsbeispiel 2

Der zu zerfasernde Rohbambus 1.1 wird als vorzerkleinerte Hackschnitzel mit Stücklängen im Bereich 20 mm ≦ I_HS ≦ 30 mm der Grobzerfaserung 1, in Form einer Schlagprallmühle mit variablen Austragssieben ausgestattet, aufgegeben. Wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben gelangt gleichzeitig auf Temperaturen ≦ 100°C vorgewärmte Zuluft 1.2 in den Mahlraum der vorgenannten Mühle, um das auf den Oberflächen der Aufbereitungsprodukte bei der Grobzerfaserung 1 freigelegte Wasser zu verdampfen.

Das aus der Grobzerfaserung 1 pneumatisch ausgetragene Gemisch 1.3 aus grobzerfasertem Bambus und vorgewärmter, wasserdampfhaltiger Luft wird einer 1. Feststoffabscheidungsstufe 10, z. B. in Form eines Zyklonabscheiders, pneumatisch aufgegeben.

Anschließend werden die bis zu einem Massenanteil von ≦ 5% noch in der Abscheiderabluft 10.6 enthaltenen feinen Partikel gemeinsam mit der Abluft 10.6 einer 2. der Nachzerfaserung 11 nachgeschalteten Feststoffabschei­ dungsstufe 12 sowie einem Feinstkornabscheider 5 zugeführt. Diese Abluft­ reinigungsstufe 5 ist als Feinstaubfilter zur Einstellung von Reststaubgehalten ≦ 1 mg/m³ ausgestaltet.

Auf die Notwendigkeit der Einbindung von kalter und/oder vorgewärmter Zuluft 1.4 zur Kompensation von möglichen Feuchteeinflüssen aus der vorgelager­ ten Grobzerfaserung 1 und der ihr nachgeschalteten 1. Feststoffabschei­ dungsstufe 10 wird besonders aufmerksam gemacht.

Die aus der Grobzerfaserung 1 ausgetragene komplette Grobfraktion 2.1 wird einer mit Turbomühlen ausgerüsteten Nachzerfaserung 11 gemeinsam mit weiterer Zuluft 1.4 aufgegeben.

Das aus der Mühle auszutragenden Feingut-Luft-Gemisch 11.1 gelangt in die 2. (wieder als Zyklon ausgeführte) Feststoffabscheidung 12 und wird als faserhaltiger Teilstrom 12.1, reduziert um den o. g. Feinstkornanteil zu einer Klassierung 13 weitertransportiert.

Diese Klassierung 13 wird in Abhängigkeit von den technologischen Anforderungen der Verwendung des Fertiggutes 5.3 als Kontrollsiebung zur Aushaltung und Weiterleitung von Überkorn bzw. einzelner grober Partikel 13.1 mit Schwingsieben unterschiedlicher Bauart betrieben, kann aber auch als Windsichtung gemäß der Vorgehensweise nach Ausführungsbeispiel 1, Fig. 1.1 mit den Prozessstufen 4 und 5 arbeiten.

Zu beachten ist, dass der staubförmige Austrag 5.1 der Abluftreinigung 5 im Falle einer gewünschten Kontrollsiebung entsprechend Bild 1.2 ebenfalls der Kontrollsiebung in der Klassierung 13 zu unterziehen ist und eine gemeinsame Fertiggutfraktion 5.3 an die Faserabnehmer geliefert wird.

Das Überkornmaterial 13.1 wird mit der Zielstellung einer Nachmahlung der Nachzerfaserung 11 zugeführt, so dass das Ziel eines hohen Anteils möglichst einheitlicher Faserbündel mit 0 mm < d_Fb ≦ 1 mm erreicht ist.

Ausführungsbeispiel 3

Der zu zerfasernde, auf Restfeuchtewerte ≦ 12 ÷ 15% vorgetrocknete oder als erntefrisch mit Wassergehalten ≈ 50% zu Hackschnitzeln hergestellte faserhaltige Rohbambus 1.1 wird als vorzerkleinerte Hackschnitzel mit I_HS ≦ 60 mm der Grobzerfaserung 1 mechanisch aufgegeben. Gleichzeitig wird durch den gegen die Umgebungsluft abgeschlossenen Mahlraum der zur Grobzerfaserung 1 eingesetzten Mühle Zuluft 1.2 angesaugt, so dass die analog der Mahltrocknungsmethode aus den Ausführungsbeispielen 1 und 2 behandelten Aufbereitungsprodukte 1.3 pneumatisch abgefördert und der Grob- und Mittelgutklassierung im Windsichter 2 zugeführt werden. Zusätzlich sollen die in unterschiedlichen Phasen des Zerfaserungsprozesses anfallenden feinteiligen Partikel mit d_Fb ≦ 0,1 mm entsprechend ihren unterschiedlichen granulometrischen Eigenschaften im als Feinkornzyklon ausgebildeten Feingutabscheider 4 mit einem Teilförderluftstrom 4.2 abgetrennt und über einen entsprechenden Feinstkornabscheider 5 der stofflichen Verwertung zugeführt werden.

Im Bambusfaseraufbereitungsprozeß kann sowohl eine vorzugsweise mit unterschiedlichen Langlochsiebböden ausgerüstete Schwingsiebmaschine an sich bekannter Bauart als auch ein als mehrstufiger Apparat ausgestalteter Aufstromwindsichter an sich bekannter Bauart zum Einsatz kommen. Entscheidend für das vorstehende Problem der Apparateauswahl ist die Möglichkeit, das an sich siebschwierige Zerfaserungsgut mit vertretbaren Massedurchsätzen so zu vereinzeln, dass insbesondere die gewünschte Qualität der auszutragenden Mittelfraktion 2.2 hinsichtlich der Anteile bestimmter Faserbündeldicken und -längen erreicht wird.

Die Nachzerfaserung der Grobfraktion 2.1 erfolgt, wie im Ausführungsbeispiel 1, in einer mit an sich bekannten Scheibenmühlen ausgerüsteten Nachzerfaserung 3, wobei besonderer Wert auf eine feinfühlig verstellbare Spaltweite mit s_Sp ≦ 1 mm und die Möglichkeit der separaten Zuluftzugabe 1.4 zu legen ist, während die analog Ausführungsbeispiel 1 mit Sichtgeschwin­ digkeiten im Bereich von 2,0 m/s ÷ 9,0 m/s abgetrennte Mittelfraktion 2.2 aus dem Prozess ausgeschleust und der weiteren technologischen Verwendung als Verstärkungsfaser zugeführt wird.

Die Feingutabscheidung 4 und die Abluftreinigung 5 sind analog Ausführungs­ beispiel 1 in einem zweistufigen Abscheideprozeß zusammengefasst. Wie im 1. Beispiel besteht das System aus einem vorgeschalteten Feinkornzyklon 4 mit den zugehörigen, hier nicht explizit dargestellten, an sich bekannten Ein­ richtungen für die Übergabe der Feingutfraktionen 4.1 mit Partikeldurch­ messern d_F ≧ 0,1 mm an eine weiterführende Feinzerfaserung 6 sowie aus einem über die Zuführung 4.2 in Reihe geschalteten Feinstkornabscheider 5 für die getrennte Abführung der Abluft 5.2 sowie der auszuschleusenden faserabgereicherten Feststofffraktion 5.1 mit Partikeldurchmessern im Bereich 0,025 mm < d_F ≦ 0,1 mm.

Die Feinzerfaserung 6 ist als Zerkleinerungsaggregat mit einem dominie­ renden Anteil von überlagerter Druck- und Scherbeanspruchung, wie in traditionellen Wälzmühlen oder Kollergängen, ausgestaltet und enthält die Mög­ lichkeit eine separate Sichterluftzuführung 6.1, um die vorzugsweise entlang axialer Faserverwachsungen aufzuschließenden Faserbündel zielgerichtet beanspruchen zu können.

Wahlweise sollen bei der Feinzerfaserung 6 der Schwerkraftaustrag des Mahl­ gutes 6.2 oder seine pneumatische Förderung zur anschließenden Feingut­ klassierung 7 erfolgen. Zur Feingutklassierung 7 sollen vorzugsweise Kombi­ nationssichter mit Überlagerung von Aufstromwindsichtung und Fliehkraftsich­ tung zum Einsatz kommen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das abzufüh­ rende feinfasrige Fertiggut 7.1 im allgemeinen gute Fließeigenschaften aufweist und deshalb in dicht schließenden Behältnissen abzufüllen ist.

Das aus der Feingutklassierung 7 abzusaugende Gemisch 7.2 aus Förderluft 6.2 und mitgeführten Feinstaubanteil 7.3 wird in einem zweistufigen Abscheideprozess gereinigt. Die dazu vorgesehene Abluftreinigung besteht aus einem vorgeschalteten Feinstkornzyklon 8 und einem dazu in Reihe geschalteten, als Schlauchfilter ausgebildeten Feinstkornabscheider 9 mit den zugehörigen, hier nicht explizit dargestellten an sich bekannten Einrichtungen für die Abförderung der zusammengeführten, aber auch getrennt abführbaren Feinstgutfraktionen 8.1 und 9.1 sowie für die Abführung der Abluft 9.2 mit Abluftstaubgehalten ≦ 0,5 mg/m³.

Zu beachten ist, dass die Verfahrensweise gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel auch dahingehend modifiziert werden kann, dass die Herstellung einer langfasrigen Mittelfraktion 2.2 entfallen kann und besonderes Augenmerk auf die Herstellung eines feinfasrigen Fertiggutes 7.1 gelegt wird. In diesem Fall wäre anstelle der Aufgabe langer Hackschnitzel das Aufgabegut 1.1 auf möglichst kurze Hackschnitzel mit I_HS < 20 mm einzustellen und die Abtrennung einer Mittelfraktion 2.2 könnte unterbleiben, damit neben der Möglichkeit zur Herstellung langer schlanker Faserbündel mit 0,1 mm ≦ d_Fb ≦ 1,0 mm auch die Herstellung hoher Anteile eines feinfasrigen Fertiggutes 7.1 mit Faserabmessungen 0,015 mm ≦ d_F ≦ 0,05 mm und 1 mm ≦ I_F ≦ 4 mm erreicht wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Gewinnung von Naturfasern, insbesondere Bambusfasern, die den Zweck der Verstärkungsfasern erfüllen, wobei die Verfahrensschritte der Vorzerkleinerung und der ein- oder mehrstufige Zerfaserungen und der Klassierung zur Anwendung kommen, dadurch gekennzeichnet, dass den ein- oder mehrstufigen Zerfaserungsverfahrensschritten (1/­ 3/11) jeweils vorgewärmte (1.2/1.4) und nicht vorgewärmte (6.1) Zuluft zugegeben wird, somit den Zerfaserungsverfahrensschritten jeweils eine thermisch modifizierte Mahltrocknung überlagert wird und dass nach jeder Zerfaserungsstufe eine Feststoffabtrennung mit oder ohne Klassiereinrichtung vorgesehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Klassierung (13) auch als ein- oder mehrstufige Windsichtung (13) ausgestaltet sein kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Zerfaserung eine Nachfeinung der schonend freizulegenden Faserzellen überwiegend durch einen kombinierten Druck- und Scherbeanspruchungsvorgang, vorzugsweise in Kollergängen oder Wälzmühlen, bis in den Bereich der Faserzellenabmessungen hinein vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachfeinung an sich bekannte Turbomühlen so eingesetzt werden, dass die sich im Umfeld der Rotorschlagplatten bildenden Luftwirbel mit hohen Anteilen feinteiliger, sich in Wirbeldrehrichtung anordnenden Partikeln beladen werden und so auf diese Weise die gewünschte Scherbeanspruchung der am äußeren Wirbelrand sich ständig durch Fliehkrafteinflüsse dort anordnenden größeren Teilchen an den Rotorschlagplatten erfolgt.