DE1558919C3 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Längensortierung von Fasern - Google Patents

Description

Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im vorstehenden Anspruch 4 unter Schutz gestellt.

Bevorzugte Ausführungsformen und Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung bilden Gegenstand der Unteransprüche.

Da die Faseraufschwemmung gemäß der Erfindung vorzugsweise im wesentlichen tangential zur Siebbewegungrichtung und mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit auf das bewegte Sieb aufgebracht wird, werden Strömungsturbulenzen und sich daraus ergebende Störungen vermieden, so daß ein Hindurchtreiben von längerstapeligen Fasern durch die Siebmaschen auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird und auch eine Beschädigung spröder Fasern nahezu ausgeschlossen ist. Die zur Auftragung der Faseraufschwemmung dienende Lippe kann aus nachgiebigem Material gefertigt und so angeordnet sein, daß sie gerade am Sieb anliegt und folglich Störungen durch Siebschwingungen vermieden werden.

Im Sinne der Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades sollen die Siebbewegungsgeschwindigkeit und die Zuströmgeschwindigkeit der Faseraufschwemmung möglichst hoch sein.

Durch Hinzufügung eines Netzmittels zur Auf-Schwemmflüssigkeit wird die freie Dispersion der Fasern in der Flüssigkeit unterstützt. Das erfindungsgemäße Sortierverfahren eignet sich besonders gut zur Längensortierung von Fasern, die beim Durchgang durch Siebe zur Verzwirbelung oder zum Abbrechen neigen. Infolge der erfindungsgemäßen Aufbringungsart der Faseraufschwemmung auf das Sieb wirkt die Aufschwemmflüssigkeit als Polster, welches die zu sortierenden Fasern gegen Stöße und Schläge schützt. Soll das Fasergut nur in zwei Gruppen von Fasern verschiedener Stapellänge aufgeteilt werden, so empfiehlt sich die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Verfahrenstufen mit Sieben jeweils gleicher Maschenweite. Soll das zu sortierende Fasergut in mehr als zwei Gruppen von Fasern jeweils verschiedener Stapellänge aufgeteilt werden, so empfiehlt sich die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Verfahrensstufen, wobei die Siebe jeweils von Stufe zu Stufe verschiedene Ma- 45-schenweiten aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr in seinen Einzelheiten unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen an Hand einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durch- führung dieses Verfahrens beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellt dar

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Sortiereinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Längensortierverfahrens,

F i g. 2 einen schematischen Schnitt längs der Ebene H-II in Fig. 1,

F i g. 3 ein Diagramm, welches das mit einer erfindungsgemäßen zweistufigen Sortiereinrichtung mit in beiden Siebstufen gleicher Maschenweite erzielte Sortierergebnis vor Augen führt, und

F i g. 4 ein Diagramm, welches das in einem mehrstufigen erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Sortierergebnis im Vergleich zu der ursprünglichen Faserlängenverteilung in dem zu sortierenden Fasergut zeigt.

Die in den F i g. 1 und 2 der Zeichnungen dargestellte Vorrichtung zur Längensortierung weist eine innere Siebtrommel 1 und eine dazu konzentrische 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 Maschenweite. Innerhalb der inneren Siebtrommel 1 ist ein Faseraufschwemmungs-Zuführwehr 3 so angeordnet, daß die 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 Siebtrommel 1 berührt und den Strom der zuströmenden Faseraufschwemmung glättet und so lenkt, daß er tangential auf die Sieboberfläche auftritt. Unterhalb der äußeren Siebtrommel 2 befindet sich ein Auffangbehälter 5. Oberhalb der obersten Stelle der äußeren Siebtrommel 2 ist ein Sprührohr 6 angeordnet, aus welchem Spülflüssigkeit auf die Außenfläche dieser Siebtrommel 2 aufgesprüht wird. Unterhalb des Sprührohres 6 befindet sich 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 Außenfläche des Siebes der inneren Siebtrommel 1 aufgesprüht wird. Innerhalb der inneren Siebtrommel 1 ist unterhalb des Sprührohres 8 eine weitere Auffangrinne 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 Rohr 10, über welches die aussortierten längerstapeligen Fasern abgeführt werden; Die beiden Siebtrommeln 1 und 2 sind an einer gemeinsamen Stirnscheibe 11 befestigt, die durch einen Elektromotor 12 angetrieben wird.

Die zu sortierenden Fasern werden in einer geeigneten Flüssigkeit aufgeschwemmt, welche ein nichtschäumendes Netzmittel, beispielsweise Polyvinylalkohol, enthält. Die Fasern befinden sich also in freier Dispersion in der Aufschwemmungsflüssigkeit und werden über das Wehr 3 in die Sortiereinrichtung eingeschwemmt. Die. beiden Siebtrommeln 1 und 2 werden mittels des Motors 12 in Richtung des in F i g. 1 eingezeichneten Pfeiles gedreht. Die Drehzahl der beiden Siebtrommeln ist so gewählt, daß sich die Faseraufschwemmung 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 Fasern zurückzuhalten, die aus irgendwelchen Gründen durch die Siebmaschen der inneren Siebtrommel hindurchgedrungen sind. Die kürzerstapeligen Fasern durchdringen beide Siebe und sammeln sich im Behälter 5. Die an den Innenflächen der beiden Siebtrommeln 1 und 2 verbleibende, im wesentlichen eine Faserschicht starke Lage langstapeliger Fasern wandert mit den sich drehenden Trommeln nach oben, bis sie unter die Sprührohre 6 und 8 gelangen, wo die Fasern weggespült werden und in die Auffangrinnen 7 und 9 gelangen.

Eine Sortiereinrichtung, die sich zum Aussortieren von Siliziumnitridwhiskers mit einem Durchmesser zwischen 1 μ und 2 μ und einer Länge zwischen 10 μ und 1 mm eignet, ist mit Siebtrommeln 1 und 2 mit einer Breite von jeweils 150 mm und Trommeldurchmessern von 450 mm bzw. 600 mm ausgestattet. Die kürzesten Whiskers werden mittels Sieben der Siebnummer 400 aussortiert, die einen lichten Maschendurchgangsquerschnitt von 0,0023 mm² haben. Die Whiskers werden in einer Dispersionsdichte von etwa 0,5 g/l in Wasser aufgeschwemmt, welchem eine geringe Menge eines Netzmittels beigemengt ist. Die Whiskeraufschwemmung enthält etwa 10⁸ Fasern bis 10⁹ Fasern pro Gramm. Die beiden Siebtrommeln werden mit einer Drehzahl von etwa 10 U/min gedreht. Die Dispersion strömt mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 j/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 Maschendurchgangsquerschnitt etwa 0,0041 mm² beträgt. Die auf diesen Sieben zurückgehaltenen Whiskers werden sodann in einer dritten ähnlichen Einrichtung nachsortiert, deren Siebe der Siebnummer 100 entsprechen, deren lichter Maschendurchgangsquerschnitt etwa 0,0067 mm² beträgt.

Der Vorgang der Aussiebung von Fasern beim Durchgang durch zwei Siebe gleicher Maschenweite in einer einzigen Sortierstufe ist in F i g. 3 grafisch dargestellt. Diese grafische Darstellung zeigt die jeweiligen Gewichtsanteile der jeweils durch die Siebe getriebenen Faserlängen an der durch die Einrichtung hindurchgeführten Gesamtfasermenge. Der Faserlängenmaßstab der Darstellung ist logarithmisch. Das angegebene Maß M gibt die Siebmaschenweite an. Aus der grafischen Darstellung ist ersichtlich, daß alle Fasern mit einer Faserlänge von weniger als etwa 0,4 · M von den Sieben durchgelassen werden, während alle Fasern von größerer Faserlänge als etwa 2 ■ M zurückgehalten werden.

In Fig.4 ist jeweils die in einem mehrstufigen Sortiervorgang erzielte Fasersortierung dargestellt. In Fig.4 sind jeweils die ursprüngliche Verteilung bestimmter Faserlängen innerhalb der Gesamtfaserzahl (Kurve A) und die Verteilung bestimmter Faserlängen innerhalb der auf einem Sieb der Maschenweite M\ zurückgehaltenen, jedoch von der nächsten Siebstufe mit der Maschenweite Ml durchgelassenen Gesamtfaserzahl (Kurve B) jeweils im Maßstab des jeweiligen Gewichtsanteiles der Fasern in logarithmischem Maßstab aufgetragen. Die Maschenweite Ml ist zweimal so groß als die Maschenweite Mi. Die Kurve B zeigt, daß etwa 40 Gewichtsprozent bis 50 Gewichtsprozent der aussortierten Fasern eine Länge haben, die zwischen den beiden angegebenen Siebmaschenweiten liegt.

Eine Sortiereinrichtung zur Aussortierung von Asbestfasern weist beispielsweise drei Siebstufen mit jeweils einer Siebtrommel 1 und einer Siebtrommel 2 auf, deren Abmessungen im wesentlichen denjenigen der zuvor beschriebenen Vorrichtung gleichen, wobei jedoch Siebe mit den Siebnummern 30, 10 und ¹Ai verwendet werden. Die Asbestfasern werden zunächst dikkenmäßig vorsortiert und dann in einer Konzentration von etwa 3 g/l in Wasser aufgeschwemmt, welchem eine kleine Menge eines Netzmittels zugesetzt ist. Die Aufschwemmung wird sodann mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min auf die erste Siebtrommel aufgebracht, die mit einer Drehzahl von 10 U/min umläuft.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Längensortierung von Fasern, bei welchem eine Faseraufschwemmung in dosierter Menge auf eine mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegte flächige Sortierbahn aufgebracht und aussortiertes, langsta-. peliges Fasermaterial mittels Spülflüssigkeit von. der Sortierbahn abgespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschwemmung auf ein die Sortierbahn bildendes bewegtes Sieb einheitlicher Maschenweite im wesentlichen in Siebbewegungsrichtung und in einer Schichtstärke aufgebracht wird, welche nicht wesentlich über einer eine Einfaserschicht ergebenden Stärke liegt.

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

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faseraufschwemmung ein Netzmittel, beispielsweise Polyvinylalkohol, beigemischt wird.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein um eine horizontale Achse umlaufendes Sieb (1 bzw. 2), eine oberhalb des unteren Siebtrums angeordnete Faseraufschwemmungs-Aufgabevorrichtung (3), eine unterhalb des unteren Siebtrums angeordnete Auffangrinne (5), eine oberhalb des oberen Siebtrums angeordnete Spülvorrichtung (6 bzw. 8) und eine unterhalb des oberen Siebtrums angeordnete Abführrinne (7 bzw. 9).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wehrartig ausgebildete Faseraufschwemmungs-Aufgabevorrichtung (3) mit einer die Sieboberfläche quer zur Siebbewegungsrichtung berührenden Aufgabelippe (4) versehen ist, welche der auf das Sieb aufströmenden Faseraufschwemmung eine Strömungskomponente in Siebbewegungsrichtung verleiht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Sieb in an sich bekannter Weise als Siebtrommel (1 bzw. 2) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mehrere konzentrisch ineinanderliegende, an einer gemeinsamen angetriebenen Stirnscheibe (11) befestigte Siebtrommeln (1 bzw. 2), die mit sinngemäß angeordneten Aufgabe- (3) und Spülvorrichtungen (6, 7,8,9) zusammenwirken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite der einzelnen Siebtrommeln gleich groß ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite der einzelnen Siebtrommeln von innen nach außen von Trommel zu Trommel zunimmt.

10. Hintereinanderschaltung mehrerer Vorrichtungen nach Anspruch 8, derart, daß die Siebmaschenweite von Vorrichtung zu Vorrichtung größer ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Längensortierung von Fasern gemäß Oberbegrifl des vorstehenden Anspruchs 1.

Fasern der verschiedensten Arten werden zur Ver-Stärkung von Metallen und Kunststoffen benutzt, um deren mechanische Eigenschaften zu verbessern. Dazu müssen die Fasern genügend lang sein bzw. ein günsti-

" ges Längen/Dickenverhältnis aufweisen, weshalb im

__' allgemeinen langstapelige Fasern bevorzugt werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich bei dem zu verstärkenden Material um einen Werkstoff handelt, dessen Adhäsion an den Fasern verhältnismäßig schlecht ist. Bei Werkstoffen, die durch Strangpressen geformt werden sollen, ist dagegen die Verwendung verhältnismäßig kurzstapeliger Fasern vorzuziehen, da langstapelige Fasern dazu neigen, die Preßdüsen zu verstopfen oder zu zerbrechen.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist bereits aus der DT-AS 1 046 531 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird eine Sortierbahn verwendet, welche die Form eines mit Zinkenreihen besetzten Bandes hat, wobei der Zinkenabstand in den Zinkenreihen so gewählt ist, daß langstapelige Fasern von dem schräg nach aufwärts geführten Band mitgenommen werden.

Das Sortierband ist ein Endlosband, das über eine untere und eine obere Umlenkrolle geführt ist. Die Faseraufschwemmung wird vertikal von oben auf das sich schräg aufwärts bewegende Band aufgegeben. Die kurzstapeligen Fasern bewegen sich auf dem Sortierband durch die einzelnen Zinkenreihen hindurch schräg abwärts und gelangen an der unteren Umlenkrolle in einen Auffangbehälter. Die aussortierten langstapeligen Fasern werden von den Zinken mitgenommen und an einer Spülstation an der oberen Umlenkrolle mittels Sprühdüsen vom Sortierband in einen Behälter abgeschwemmt.

Infolge der Form der Sortierbahn eignet sich das bekannte Verfahren nicht zur Längensortierung von sehr kurzstapeligen Fasern mit einer Stapellänge von etwa 1 mm oder noch weniger. Außerdem weist das bekannte Verfahren den Nachteil auf, daß die von den Zinkenreihen durchzulassenden kurzstapeligen Fasern eine größere Anzahl von Zinkenreihen durchlaufen müssen, während sie auf dem Sortierband entgegen der Bandlaufrichtung schräg abwärts in den Auffangbehälter geschwemmt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs dargelegten Art so auszubilden, daß eine kontinuierliche Längensortierung von Fasern auch mit einer sehr kurzen Stapellänge von 1 mm oder darunter mit gutem Wirkungsgrad möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des

vorstehenden Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Erfindung bringt den technischen Fortschritt, daß sich die Fasern infolge der etwa einer Einfaserschicht entsprechenden Schichtstärke der Aufschwemmung auf dem Sieb gegenseitig nicht am Durchgang durch das Sieb behindern, so daß kurzstapelige Fasern ohne weiteres durch die Siebmaschen hindurchtreten können, während langstapeliges Fasermaterial auf dem Sieb zurückgehalten wird. Da die Faseraufschwemmung in Siebbewegungsrichtung aufgetragen wird, liegen die Fasern etwa parallel zur Siebebene, so daß langstapelige Fasern sich nicht unbeabsichtigt durch die Siebmaschen hindurchfädeln können. Miitels des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich ein guter Wirkungsgrad beim Sortieren und es können auch sehr kurzstapelige Fasern sortiert werden.