DE1558919A1 - Verfahren und Einrichtung zur Laengensortierung von Fasern - Google Patents

Description

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Augsburg, den 20_ο Januar 1967

national Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74, Victoria Street, London, 8.1. 1,

England

Verfahren und Einrichtung zur Längensortierung von

Fasern -

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fasersortierung und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Längensortierung von Fasern oder sogenannten Whisker^.

Fasern der verschiedensten Arten einschließlich

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der sogenannten Whiskers werden zur Verstärkung von Metallen und Kunststoffen "benutzt, um deren allgemeine mechanische Eigenschaften zu verbessern. Um in diesem Sinne wirksam sein zu können, müssen derartige Fasern oder Whiskers genügend lang sein bzw. ein günstiges Längen-/Dickenverhäl.tnis aufweisen, damit sie in der Lage sind, die Beanspruchungen zwischen dem zu verstärkenden Material und sich selbst ordnungsgemäß zu übertragene Infolgedessen werden für derartige Verstärkung szwecke im allgemeinen längerstapelige Fasern bevorzugt, insbesondere wenn es sich bei den zu verstärkenden Materialien um solche handelt, dereri spezifische Adhäsion bezüglich der Fasern verhältnismäßig schlecht ist. Der Bereich der jeweils günstigsten Stapellängen hängt also einerseits von dem verwendeten Fasermaterial und andererseits von dem jeweils verwendeten Einbettungsmaterial ab_e Bei Materialien, welche durch Strangpressen geformt werden sollen, ist die Verwendung verhältnismäßig kurzstapeliger Fasern vorzuziehen, weil langstapelige Fasern dazu neigen, die Preßdüsen zu verstopfen oder auch ohnehin in kurzstapelige Teilstücke zu zerbrechen. Auch als Füllstoffe eignen sich kurzstapelige Fasern gut.

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Pie Längensortierung von Fasern oder Whiskers ist bisher in geringem Umfange in der Weise vorgenommen worden, daß entweder eine Faseraufschwemmung in einer Flüssigkeit durch ein feststehendes Sieb getrieben wurde, welches ganz in den Aufschwemmungsstrom'eintaucht, oder daß die Fasern durch ein feststehendes Sieb hindurchgeblasen wurden. Ein schwerer Nachteil dieser bekannten Verfahren liegt"darin, daß sie nur geringe Sortiergeschwindigkeiten ergeben, weil sich nach kurzer Zeit schon Faserfilze auf den Sieben absetzen, die den wirksamen Siebquerschnitt immer mehr verringern, so daß das Verfahren verhältnismäßig häufig unterbrochen werden muß, damit die Siebe gereinigt werden können. - Außerdem haben die sich auf den Sieben absetzenden Fasern auch das Bestreben, durch die Siebmaschen hindurchzudringen oder sich in den Siebmaschen festzuklemmen, so daß einerseits die Sortierwirkung leidet und andererseits, wiederum der Wirkungs- ". grad des Verfahrens verschlechtert wird·

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Längensortierung von Fasern oder Whiskers kontinuierlich ausführen: zti£können, wobei insbesondere die Sortierung von Fasern oder Whiskers mit einer Stapellänge von einem Millimeter oder weniger noch mit einem guten Wirkungsgrad möglich sein soll. .

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Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Verfahren zur Längensortierung von Fasern aus, bei welchem, die zu sortierenden Fasern in einer Flüssigkeit aufgeschwemmt werden und diese Aufschwemmung anschließend ausgesiebt wird. Ein derartiges Verfahren ist gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) Aufströmenlassen der Faseraufschwemmung auf ein mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegtes Sieb einheitlicher Maschenweite derart, daß die Faseraufschwemmung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Stärke von etwa einer Faserschicht auf die Oberseite zumindestens eines Siebabschnittes aufströmt, und Abführen der vom Sieb durchgelassenen, hauptsächlich kürzerstapelige Fasern. enthaltenden Aufschwemmung,

b) Umkehrung des Siebes bzw. Siebabschnittes derart, daß die auf der Sieboberfläche abgesetzten längeiv stapeligen Fasern nach unten zu liegen kommen, und

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■ c) Spülen des nunmehr umgekehrt liegenden Siebes bzw. Siebabschnittes mit Spülflüssigkeit derart, daß diese das Sieb bzw. den betreffenden Siebabschnitt von oben nach unten durchdringt, und Abführen der Spülflüssigkeit mit den nunmehr in ihr befindlichen Fasern größerer Stapellänge.

Dabei wird die unbehandelte Faseraufschwemmung vorzugsweise auf die Oberseite des Untertrums eines endlosen, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit umlaufenden Siebes aufgebracht und die Spülflüssigkeit auf die Oberseite des Obertrums dieses Siebes aufgebracht. Zweckmäßig wird dabei die unbehandelte Faseraufschwemmung derart auf das umlaufende Sieb aufgetragen, daß sie eine Bewegungskomponente in Sieblaufrichtung und eine kleine Bewegungskomponente vertikal zur Siebebene hat. Der unbehandelten Faseraufschwemmung kann ein Netzmittel, beispielsweise Polyvinylalkohol, beigemischt sein. '

Die Faseraussiebung kann in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mehrstufig erfolgen, in welchem Falle vorzugsweise mehrere, im wesentlichen konzentrisch ineinanderliegende umlaufende Siebe mit Jewellβ gleicher oder von innen nach ^außen Jeweils von

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Stufe zu Stufe zunehmender Maschenweite Anwendung finden.

Die Erfindung beinhaltet außerdem auch eine Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche durch ein im wesentlichen um eine horizontale Achse umlaufendes Sieb, eine oberhalb des untereren . Siebtrums angeordnete Faseraufschwemmungs-Aufgabevorrichtung, eine unterhalb dieses unteren Siebtrums angeordnete Faseraufschwemmungs-Auffangrinne, eine oberhalb des oberen Siebtrums angeordnete Spülvorrichtung und eine unterhalb dieses oberen Siebtrums angeordnete vVarenabführrinne gekennzeichnet ist. Die vorzugsweise wehrartig ausgebildete Faseraufschwemmungs-Aufgabevorrichtung kann mit einer quer zur Bewegungsrichtung auf der Sieboberfläche aufliegenden Aufgabelippe versehen sein^ welche der unbehandelten Faseraufschwemmung eine Strömungskomponente in Richtung der Siebbewegung verleiht. Das umlaufende Sieb hat vorzugsweise die Form einer um eine horizontale Achse umlaufenden Siebtrommel. Für den Fall der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form mehrerer Verfahrensstufen können mehrere, konzentrisch ineinanderliegende, an einer gemeinsamen, angetriebenen Stirnseite befestigte Siebtrommeln vorgesehen sein,

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• die mit sinngemäß angeordneten Aufgabe- und Abführvor-, richtungen zusammenwirken.

• Dadurch, daß gemäß der Erfindung vorzugsweise die

• Fas er a uf schwemmung in im wesentlichen tangentialer-¹"'* ' Richtung mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit ' auf das bewegte Sieb aufgebracht wird, werden Strömungs-^ turbulenzen und sich daraus ergebende Störungen vermieden, so daß ein Hindurchtreiben voh längerstapellgen Fasern durch die Siebmaschen auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird und auch eine Beschädigung spröder Fasern nahezu ausgeschlossen ist* Die zur Auftragung'der Faseraufschwemmung dienende erfindungsgemäße Lippe kann aus nachgiebigem Material gefertigt und so angeordnet sein, daß sie .gerade "an dem Sieb anliegt. Dadurch werden Störungen durch die'Siebschwingurigen vermieden.

Die erfindungsgemäße Begrenzung der Dicke der auf das; Sieb aufzubringenden Faseraufschwemmung auf im wesentlichen eine Faserschichtstärke hat die Folge, daß Verstopfungen vermieden werden und der Durchgang der kürzerstapeligen Fasern durch die Siebmaschen nicht behindert wird. Dadurch ergibt- sich also ein guter Wirkungsgrad-beim Sortieren. .·.

Die Konzentration der in der Faseraufschwemmung befindlichen Fasern hängt jeweils von zwei Umständen ab. Einmal müssen die Fasern so auf das .dieb aufgeschwemmt werden, daß sie sich nach i.xoglichkeit nicht kreuzen oder gegenseitig aneinander anhängen. Der ;7irkungsgrad des Verfahrens vermindert sich ,jedoch mit zunehmender Flüssigkeitsmenge nicht nur deshalb, weil ein Sieb bestimmter Maschenweite nur einen bestimmten Flussigkeitsdurchgarig Je Zeiteinheit erlaubt, sondern auch weil mit zunehmender Flussigkeitamenge die Gefahr, daß längerstadelige Fasern durch die oiebmaschen hindurchgeschwemmt werden, zunimmt. Die größtmögliche Faserkonzentration steht also in einem umgekehrten Verhältnis zur Stapellänge der auszusortierenden Fasern.

weiterhin leuchtet es ein, daß für eine bestimmte erfindungsgemäße Sortiereinrichtung das Maß der Faserzuführung in einer bestimmten Beziehung zur' Bewegungsgeschwindigkeit des oder der Siebe steht. In Anbetracht auf einen guten vVirkungsgrad des Sortiervorganges sollten diese Geschwindigkeiten möglichst hoch sein. Die Praxis hat Jedoch gezeigt, daß diesen Geschwindigkeiten Grenzen gesetzt sind und daß oberhalb bestimmter Grenzgeschwindig-

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kexten das Sieb nicht mehr in der Lage ist, genügend kürzerstäpelige Fasern durchzulassen und es auch schwierig wird,: die am: Sieb zurückgehaltenen Fasern einwandfrei abzuspülen»- Die günstigste FaserZuführungsgeschwindigkeit und die maximale Siebgeschwindigkeit können im praktischen Betrieb in einfacher Weise dadurch ermittelt werden, ■ ' daß die Geschwindigkeitssteigerung so lange vorgenommen werden kann, bis es auf dem Sieb zu einer Klumpenbildung kommtο

Die erfindungsgemäße Hinzufügung eines ITetzmittels zur Aufschwemmflüssigkeit unterstützt die freie Dispersion der Fasern in der Flüssigkeit» Das Netzmittel soll nach Möglichkeit nicht zum Schäumen neigen, da 'erzeugter Schaum das Bestreben hat, die Fasern vom Sieb abzuheben und dadurch den ¥/irkungsgrad des Verfahrens zu verschlechtern.

Bestimmte Faserarten haben nur geringfügige Schwankungen-hinsichtlich des Faserdurchmessers. Andere Fasern hingegen, insbesondere beispielsweise Asbestfasern, weisen starke Durchmesserschwankungen auf, wobei der Durchmesserverschiedenheitsfaktor gleich zehn oder größer sein kann. Da die Zugfestigkeitseigenschaften einer faserverstärkten Masse im allgemeinen um so besser

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sind, je größer das Längen-ZDickenverhältnis der Verstärkungsfasern ist, sind kurzstapelige .Fasern im allgemeinen ungünstiger. Fasern, die starke Durchmesser-Schwankungen aufweisen, werden vor Anwendung des erfindungsgemäßen Längensortierungsverfahrens zweckmäßig vorher hinsichtlich ihrer Dicke aussortierte Eine solche Durchmessersortierung kann beispielsweise im Hydrozyklon oder in der Schlämmkolonne vorgenommen werden.

. Bereits eine einstufige Längensortierung von Fasern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt einen guten Wirkungsgrad, insbesondere dann, wenn es sich nur darum handelt, das zu sortierende Fasergut in Fasern von nur zwei verschiedenen Stapellangengruppen zu zerlegen. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jedoch durch Anordnung einer weiteren Siebstufe in unmittelbarer Nachbarschaft einer erfindungsgemäßen Siebstufe noch verbessert werden, wobei die Maschenweite der nachgeschalteten Siebstufe ebenso groß wie diejenige der vorgeschalteten Siebstufe sein kann. Beide Siebe können gemeinsam angetrieben sein« Bei solcher Hintereinanderschaltung zweier gleicher Siebstufen wird der größere Teil längerstapeliger Fasern in der ersten Siebstufe zurückgehalten, während.die zweite Siebstufe

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den Anteil längerstapeliger Siebstufen aufnimmt, welcher durch die Siebmaschen der ersten Siebstufe hindurchgesickert ist, · '

Das erfindungsgemäße Längensortierverfahren eignet sich in erster Linie zur Längensortierung von Fasern, die dazu neigen, beim Durchgang durch Siebe verzwirbelt oder abgebrochen zu werden= Bei der besonderen, erfindungsgemäßen Aufbringungsart der Faseraufschwemmung auf das Sieb wirkt die Aufschwemmungsflüssigkeit als Polster, welches die zu sortierenden Fasern gegen Stöße und Schläge schützte

Wenn es sich darum handelt,' das zu sortierende Fasergut in nur zwei Gruppen von Fasern verschiedener Stapellänge aufzuteilen, dann empfiehlt sich die Durchführung des erfindungsgemäßen Yerfahrens in zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Yerfahrensstufen, in welchen die zur Aussiebung der Fasern dienenden Siebe jeweils gleiche Maschenweite haben. Handelt es sich aber darum, das zu sortierende Fasergut in mehr als zwei Gruppen von Fasern jeweils verschiedener otapellänge aufzuteilen, so empfiehlt sich die Durchführung des . erfindungsgemäßen Sortierverfahrens in zwei oder mehreren

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hintereinandergeschalteten Verfahrensstufen, in welchen jedoch die zur Aussiebung der Pasern dienenden Siebe vorzugsweise in von Stufe zu Stufe sich änderndem Maße jeweils andere Siebmaschenweiten aufweisen. Hat das zu sortierende Fasergut, was häufig vorkommt, einen großen Anteil an kurzstapeligen Fasern, so kann es von Vorteil sein, in der ersten Siebstufe kleine Maschenweiten vorzusehen und in den nachgeschalteten Siebstufen von Stufe zu Stufe in fortschreitendem Maße größere Siebmaschen anzuwenden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr in seinen Einzelheiten unter Bezug auf die anliegenden •Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Sortiereinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Längensortierverfahrens,

Figur 2 einen schematischen Schnitt längs

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der Ebene II-II in Figur 1,

Figur 3 ein Diagramm, welches das mit

einer erfindungsgemäßen zweistufigen Sortiereinrichtung mit in "beiden Siebstufen gleicher Maschenwe.ite erzielte Sortierergehnis vor lugen führt, und

Figur 4- ein Diagramm_} welches das in einem

mehrstufigen erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Sortierergebnis im Vergleich zu der ursprünglichen Faserlängenverteilung in dem zu sortierenden Fasergut zeigte

Die in den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen dargestellte Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Langensortierverfahrens weist eine innere Siebtrommel 1 und eine dazu konzentrisch© äußere Siebtrommel 2 auf, welche beide um eine gemeinsame horizontale Achse drehbar sind« Die Siebe der Siebtrommeln 1 und 2 bestehen aus Metallgaze Jeweils gleicher Siebnummer₀ Innerhalb der inneren Siebtrommel 1 ist ein Faseraufschwemmungs-Zufuhr-

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wehr 3 so angeordnet, daß die von diesem «/ehr der Siebtrommel 1 zwecks Sortierung der darin enthaltenen Fasern zuzuführende Faseraufschwemmung über die ganze Breite der Siebtrommel auf diese aufgebracht wird. Dieses Zuführungswehr 3 weist -eine biegsame Lippe 4· aus Neoprengummi auf, deren Lippenkante die Oberfläche der Siebtrommel berührt und einerseits den Strom der aus dem Wehr zuströmenden Faseraufschwemmung glättet und andererseits ihn so richtet, daß er so weit wie möglich in tangentialer Richtung auf die Sieboberfläche auftritt. Unterhalb der äußeren Siebtrommel 2 befindet sich eine Filtratschale 5· Oberhalb der obersten Stelle der äußeren Siebtrommel 2 ist ein Sprührohr 6 angeordnet, aus welchem Spülflüssigkeit auf die Außenoberfläche dieser Siebtrommel 2 aufgesprüht wird. Unterhalb der obersten Stelle der Siebtrommel 2 befindet sich in der Nähe des Sprührohres 6 eine Auffangrinne 7» welche die durch das Sieb der Siebtrommel 2 hindurchströmende Spülflüssigkeit und die darin aufgeschwemmten, hauptsächlich von der Trommelinnenfläche abgespülten Fasern aufnimmt. Innerhalb der äußeren Siebtrommel 2 und oberhalb der obersten Stelle der inneren Siebtrommel 1 ist ein inneres Sprührohr 8 angeordnet, aus welchem Spülflüssigkeit auf die Außenoberfläche des

QRIGINAL INSPECTED >

Siebes dei? inneren Siebtrommel 1 aufgesprüht wird. Innerhalb der inneren Siebtrommel 1 ist unterhaIb des Sprührohres 8 eine weitere AufΓangrinne 9 angeordnet, in welcher sich die. auf" die innere Siebtrommel 1 aufgesprühte und durch das Sieb dieser Trommel hindurchgedrungene Spülflüssigkeit sammelt. Die beiden Auffangrinnen 8 und 9 münden in ein gemeinsames Warenrohr 10, über welches die aussortierten längerstapeligen fasern in Aufschwemmung abgeführt werden. Die beiden Siebtrommeln 1 und 2 sind an einer gemeinsamen Stirnscheibe bef,estigt> die ihrerseits mit einem Antriebs elektromotor .12 verbunden ist.

" Die soeben beschriebene erfindungsgemäße Sortier- - einrichtung gestattet, aus der zugeführten Faseraufschwemmung Fasernoberhalb und unterhalb einer bestimmten Stapeilänge; auszusortieren. Dies geschieht in folgender

: Die Fasern werden in einer geeigneten Flüssigkeit aufgeschwemmt, welche ein nichtschäumendes Netzmittel, beispielsweise^ Polyvinylalkohol,enthält. Die auszusortierenden Fasern befinden sich also in freier Dispersion· in der- Aufschwemmungsflüssigkeit und werden

über das Wehr 3 in die Sortiereinrichtung eingeschwemmt, aus welchem die.Faseraufschwemmung über die ganze Breite der Siebtrommel 1 in im y/esentlichen tangential zu deren innerer Oberflache auf das Sieb dieser Siebtrommel aufgebracht wird. Die beiden Siebtrommeln 1 und 2 werden mittels des Antriebsmotors 12 in Richtung des in Figur 1 der Zeichnungen eingezeichneten Pfeiles in Umlauf gesetzt. Die Drehzahl der beiden Siebtrommeln ist so gewählt, daß sich die Fas er auf schwemmung in nicht größerer Schichtdicke als etwa einer Faserschicht auf die Innenoberfläche der Siebtrommel 1 auflegt. Das durch das Sieb der Siebtrommel 1 hindurchsickernde Filtrat .tropft auf die Innenoberfläche des Siebes der äußeren Siebtrommel 2. Vom Sieb der inneren Siebtrommel 1 wird die größere Zahl der längerstapeligen Fasern zurückgehalten, so daß der äußeren Siebtrommel 2 die Aufgabe zufällt, die noch in der Aufschwemmung verbleibenden längerstapeligen F_asern, die aus irgendwelchen Gründen durch die Siebmaschen der inneren Siebtrommel hindurchgedrungen, sind, nunmehr endgültig zurückzuhalten. Die kürzerstapeligen Fasern durch-dringen in ihrer Mehrzahl beide Siebe und sammeln sich im Ablauf 5. Auf den Innenflächen der beiden Siebtrommeln und 2 verbleibt also eine im wesentlichen eine Faser-

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schicht starke Lage langstapeliger Fasern, die mit den sich, drehenden Trommeln nach oben wandern, bis sie unter die Spriihrohre 6 und 8 gelangen. Durch die auf die jeweiligen.Außenflächen der beiden Siebtrommeln und 2 aufgesprühte Spülflüssigkeit werden sodann diese längerstapeligen Fasern von den betreffenden Siebober- - flächen weggespült und gelangen in die Auffangrinnen 7 und 9" und von dort in das Warenrohr 10. Die von der erfindungsgemäß en Längensortiereinrichtung gelieferte iV'are besteht also aus einer Aufschwemmung längerstapeliger Fasern in einer Aufschwemmflüssigkeit.

Die von dem Warenrohr "10 der erfindungs gemäß en FaSersortiereinrichtung gelieferte Aufschwemmung langstapeliger Fasern kann anschließend einer nochmaligen Aufschwemmung unterzogen werden und sodann zwecks weiterer Aussortierung durch eine ähnliche Einrichtung mit Siebtrommeln größerer Siebnummern hindurchgeführt werden.

Eine erfindungs.gemäße Sortlereinrichtung, die sich zum Aussortieren von Siliziumnitridwhiskers-eignet, deren Durohmesser zwischen 1^& und 2 m liegt und deren Längen zwischen Λ§ Μ und 1 mm liegen,, ist mit Siebtrommela, 1 und 2 von einer Tromme!breite von jeweils

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BAD ORKMNAt

und Trommeldurchmessern yon 4-50 mm einerseits und 600 mm andererseits ausgestattet. Die kleinsten bzw. kürzesten Whiskers werden mittels Sieben der Siebnummer 4-00 aussortiert, deren Siebe einen lichten Maschendurchgang

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von 0,0025 mm haben. Die Whiskers werden in einer Dispersionsdichte Von etwa 0,5 p/l in Wasser aufgeschwemmt, welchem eine.geringe Menge von Polyvinylalkohol beigemengt ist. Die vihiskeraufschwemmung enthält je Pond etwa eine

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Gesamtzahl von 10 Fasern bzw. 1Ö~ Fasern. Die beiden Siebtrommeln werden mit einer Drehzahl von etwa 10 U/min in Umlauf versetzt. Die Dispersion strömt mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 l/min von dem Wehr 3 ab.

Die von den Siebtrommeln aussortierten Whiskers werden anschließend nochmals aufgeschwemmt und in einer zweiten, ähnlichen Einrichtung mit Sieben der Siebnummer 200 nachsortiert, deren lichter Maschendurchgang

etwa 0,004-1 mm beträgt. Die auf diesen Sieben zurückgehaltenen Whiskers werden sodann in einer dritten ähnlichen Einrichtung nachsortiert _Λ deren Siebe der Siebnummer 100 entsprechen, deren lichte Maachenweite etwa 0,0067 mm² beträgt.

Der Vorgang der Aus siebung-"von fasern btim Durchgang \.

durch zwei Siebe gleicher, Siebnummer in einer einzigen SOrtiersfeuf;e ist in Figur 3 der Zeichnungen grafisch dargestellte Diese grafische Darstellung zeigt die je-■weiiigeavG;ewi:chts.änteiIe_: der ,jeweils durch die Siebe getriebenen^ Fas erlangen an der Gesamtfasermenge, die durch die Einrichtung hindurchgeführt wurde. Der laserlängenmaßstab der; Darstellung ist logarithmisch und außerdem sind .in der grafischen Darstellung die Jeweiligen Sieb abmessungen M in Form der reziproken Werte der Siebnummern angegeben* Das' Maß M, jeweils in Zoll gemessen, bezeichnet also jeweils die Kantenlänge einer Siebmasche plus einer. Drahtstärke. Aus der grafischen Darstellung ersichtlich, daß alle Fasern mit einer/Fas erlange weniger als etwa Ö_S4 .· M von den Sieben durchgelassen werd:en, nsrahrend. alle Fasern von größerer Faserlänge als etwa 2. ° M zuruckgehsClten werden, so daß die jeweils ' zurückgehaltene Fasermenge im Verhältnis zur Faserlänge Werte; von etwa 0,^ M und 2,0 M ergibt.

V la Figur 4 der Zeichnungen ist jeweils die in einem fflehr stuf igen. "Sort iervor gang erzielte Fas er sortierung dargelegtp Iii der grafischen Darstellung der Figur A der Zeichnungen sind jeweils die ursprüngliche Verteilung

bestimmter Paserlängen innerhalb der Gesamtfaserzahl (Kurve A) und die Verteilung bestimmter Faserl'Jngeii innerhalb der auf einem Sieb (L 1) zurückgehaltenen, ,jedoch von der nächsten Siebstufe (Ii 2) durchgelaosenen G-esamtf aserzahl (rlurve 15) jeweils im i;a.'istab des je-'.veiligen G-e-."-richte ε nt eil es der Fasern von 2 mm otav.ell.ynge innerhalb der einzelnen Längenklassen in logarithmIaehern La3steb aufgetragen. Die j-'-aschenweite des oiebes i„ 2 ist zwei mal so groJ als diejenige des Siebes Il 1. Die uvvve zeigt, daß et.va 'i-C je.7ichtsp.ro ζ ent e bis ^O i-ev/ichtsprozente jeweils in dieser otufe des Verfahrens aussortierter Fasern eine Länge h&ben, die z-.ischen den beiden ange^eberen Jiebmeschenv/eiten liegt.

>'±t solchen ./!'.ialrers, beispielsweise aiso mit Siliziumnitriv.whiskers ist es möglich, die verschiedensten jtcffe feotiΔι·ζit;= ζΖ.Λj zu verbessern, «;obei diese jeweilige 3toffVerbesserung Jeweils von dem Längen-/Dickenverhllltnis der betreffenden ,/hiskers abhängt, oo eignen sich beispielsweise ,/hisKers mit einem Längen-/Dickenverhältnis von etv/a 100 für die Erhöhung des Elastizitätsmoduls von Kunötotoffen. ,/"erden derartige Kui otstof Je für Beanspruchungen verwendet, die über den Belastungen

" ^2U " BAD ORiGINAt

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liegen, bei welchen sie sich noch elastisch -verhalten, so ist dies; ein Zeichen dafür, daß die zur? Verstärkung verwendeten /Whiskers in Anbetracht der erreichten maximalen spezifischen Scherspannung zwischen den Whiskers und ihrer Einbettungsmasse nicht genügend lang sind und die Einbettungsmasse festigkeitsmäßig nicht zu verstärken vermögen, .

Die nachstehende Tabelle zeigt das Verstärkungsvermögen von Siliziumnitridwhiskers verschiedenen Längen-/Dickenverhältnisses:

Größenordnung des Längen-/ Dickenverhältnisses der betreffenden Faser -'

Verstärkungsvermögen der Whiskers in Verbindung mit verschiedenen Stoffen

10

100

1000

10000

Füllstoffe bzw. Elastizitätsmodul von Metallen allein

PlastizitätsmQdul in Verbindung mit?Kunststoffen,festigkeit; in mit

Festigkeit in Verbindung ittit Kunststoffen und Stählen, Modul in Verbindung mit Harzen

!Festigkeit in Verbindung mit Kunststoffen, Stählen und Harzen

-21 -

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Mittels des erfindungsgemäßen Sortierverfahrens ist es möglich, eine Gesamtfasermenge in verschiedene Faserlängenklassen zu zerlegen, welche sich deutlich voneinander unterscheiden. Die auf diese 'üTeise gewonnenen laserkategorien können in Verbindung mit Einbettungsstoffen verwendet werden, bezüglich welcher sie in vorhersehbarem Maße Güteverbesserungen ergeben. Man kann also auf diese #eise bestimmte gefüllte Stoffmassen mit vorhersagbaren mechanischen Eigenschaften herstellen.

Eine erfindungsgemäße Sortiereinrichtung 'zyxk: Aussortierung von. Asbestfasern weist drei Siebstufen mit jeweils einer Siebtrommel 1 und einer Siebtrommel 2 auf, deren Abmessungen im wesentlichen demjenigen der zuvoi beschriebenen, Einrichtung gleichen, wobei ;Jedocli Siebe mit den Siebnummern $Öι 10 und 1/4- verwendet werden. Die Asbestfaser!! werden sunäajist dickeamäßig iadem man si*;"in eiiW%i2feö»|^liii fc4lta»l^1i die fasern in einei· KoBssentration vq& etwa 3 p/1 in Wasser auf geschwemmt ι welchem eine kleine Jt$uge !Polyvix^laHcohol zugesetzt isiy* Die Aufschwemmung wird sodann mit einer Geschwindigkeit von 3 l/miix auf die erste Siebtrommel aufgebracht, die mit einer Drehzahl von 10 U/mia umläuft.

QQ982S/Q237 ⁸*^D

Eine Konzentration von 0,5 p/l stellt bei Jhiskers, deren "Durchschnittslange verhältnismäßig groß ist und etwa 0,5 mm beträgt, das Maximum in Verbindung mit der Siebnummer 400 dar. Bezüglich der von der ersten Siebstufe zurückgehaltenen und sodann in einer weiteren Siebstufe zu behandelnden whiskers, deren Durchschnitts länge größer ist, muß die Konzentration sogar kleiner sein, weshalb auch die Aussortierung in der angegebenen .Reihenfolge mehrstufig zu erfolgen hat. Siebe kleiner Siebnummer können in der Zeiteinheit und je Einheit Siebdurchgangsflache eine erheblich größere Lenge kurzstapeliger wliiskers verarbeiten als Siebe großer Siebnummer in der gleichen Zeiteinheit und je Siebdurchgangsflächeneinheit .vhisker größerer Stapellänge verarbeiten können₀.

Im Rahmen der oben beschriebenen beiden"Beispiele hat sich gezeigt, daß eine größere Umfangsgeschwindigkeit der inneren Siebtrommel als 15,5 m/min ein Spritzen und Überlaufen der zugeführten F as er aufschwemmung zur Folge hatte, v/ährend eine größere Zuführungsgeschwindigkeit der Faseraufschwemmung auf die Siebtrommel bzw. eine größere ./hiskerkonzentration den //irkungsgrad des erfindungsgemaßen Sortierverfahrens verschlechtert, da -" '.

- 25 ' -■ - . ^ßAD ORIGINAL

0 0 9 8 2.5 / 0 2 3 7 " ^{% ö} ' ^{D Ί}

äann die Fasern sich am Sieb ansetzen und zur Verfilzung neigen, so dal?. Fasern, kürzerer ybapellänye nicht mehr durch das Sieb hiriaurchoaüsicren.

- 24- - χ BAD GRiGiNAL

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Claims (1)

1. Pätent ans orüche '

   1. 'Verfahren zur Längensortierung von Fasern, wobei die zu sortierenden Fasern in einer Flüssigkeit aufgeschwemmt werden und diese Aufschwemmung anschließend ausgesiebt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens schritte: "

   a) Aufstromenlassen der Faser aufs chwenimung auf ein mit gleichmäßiger= Geschwindigkeit bewegtes 3ieb einheitlicher Maschenweite derart, daß die Faseraufschwemmung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Stärke etwa einer Faserschicht auf die Oberseite zumindestens eines Siebabschnittes aufströmt, und Abführen der vom Sieb durchgelassenen, hauptsächlich kurzerstapelige Fasern enthaltenden Aufschwemmung, <

   b) Umkehrung des Siebes bzw. oiebabschnittes ..derart, daß die auf der oieboborflache abgesetzten längerstax >eligen Fasern nach unten zu liegen kommen, und

   -ν c)"Spülen des nunmehr umgekehrt liegenden Siebes bzw.

   BAD ORIGiNAL

   Siebabschnittes mit Spülflüssigkeit derart, daß diese das Sieb bzw. den betreffenden Siebabschnitt von oben nach unten durchdringt, und Abführen der Spülflüssigkeit mit den nunmehr in ihr befindlichen Fasern größerer ßtapellänge.

   2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unbehandelte Faseraufschwemmung auf die Oberseite des Untertrums eines endlosen, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit umlaufenden Siebes aufgebracht und die Spülflüssigkeit auf die Oberseite des Obertrums dieses Siebes aufgebracht wird.

   3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unbehandelte Faseraufschwemmung derart auf das umlaufende Sieb aufgetragen wird, daß sie eine Bewegungskomponente in Sieblaufrichtung und eine kleine Bewegungskomponente vertikal zur Siebebene hin hat.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der unbehandelten Faseraufschwemmung ein !netzmittel, beispielsweise Polyvinylalkohol, beigemischt wird.

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   5ο TerfatLren nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet ,· daß die Aussiebung mehrstufig erfolgt.

   6o Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, im "wesentlichen konzentrisch ineinanderliegende umlaufende Siebe mit jeweils gleicher oder von außen nach innen ,jeweils von Stufe zu Stufe zunehmender Maschenweite Anwendung finden. -

   7* Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen um eine horizontale Achse umlaufendes Sieb (1 bzw«, 2), eine oberhalb des unteren Siebtrums angeordnete Faserauf schwemmungs-Aufgabevorrichtung (3), eine unterhalb dieses unteren Siebtrums angeordnete Faseraufsehwemmungs-Auffangrinne (5)» eine oberhalb des oberen Siebtrums angeordnete Siebspülvorrichtung (6 bzw. 8) und eine unterhalb dieses oberen Siebtrums -angeordnete Warenabführrinne (7 bzw. 9).

   8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die wehrartig ausgebildete Faseraufschwemmungs-Aufgabevorrichtung (3) mi.t einer die Sieboberfläche quer zur

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   Siebbewegungsrichtung berührenden Aufgabelippe (4-) versehen ist, welche der unbehandelten Faseraufschwemmung eine Strömungskomponente in Richtung der Siebbewegung verleiht.

   9· Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Sieb in an sich bekannter Weise die Form einer um eine horizontale Achse umlaufenden Siebtrommel (1 bzw. 2) hat.

   10. Einrichtung nach Anspruch 9 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch.mehrere, konzentrisch ineinanderliegende, an einer gemeinsamen, angetriebenen (12) Stirnscheibe (11) befestigte Siebtrommeln (1 bzw. 2), die mit sinngemäß angeordneten Aufgabe (3)- und Abführvorrichtungen (7 bzw. 9, 10) zusammenwirken.

   11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebmaschenweite der einzelnen Siebtrommeln (1, 2) gleich groß ist.

   12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebmaschenweite der einzelnen Sieb-

   0 0 9 82f/ Π 2 3 7 ^BW> °"^Ι0ΙΗΛ

   155891

   trommeln (1_? 2) von innen nach außen jeweils von Trommel (1) zu Trommel (2) größer ist ο

   15-«" Hintereinanderschaltung mehrerer Einrichtungen nach Anspruch 11 derart,, daß die Siebmaschenweite der Siebtrommeln (1, 2) der Einrichtungen jeweils von Einrichtung zu Einrichtung größer ist»

   BAD

   - 29 .-

   OQ 9 8 2 5/0237

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