DE19800170A1

DE19800170A1 - Verfahren zum Reinigen und Öffnen von Fasern

Info

Publication number: DE19800170A1
Application number: DE1998100170
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Hesch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-06
Filing date: 1998-01-06
Publication date: 1999-07-08

Description

Stand der Technik

Fasern müssen für die meisten Verarbeitungszwecke, z. B. zum Verspinnen oder zur Vlies herstellung von Fremdkörpern Verknotungen oder sonstigen Unregelmäßigkeiten befreit, also "gereinigt" werden. Weiterhin müssen zu grobe Fasern bzw. Faserbündel zu feineren Fasern bzw. feineren Faserbündeln zerlegt werden, meist als "Öffnen" bezeichnet. "Reinigung" und "Öffnung" sind einerseits im Interesse der Qualität des Endproduktes erforderlich, anderseits aber auch, weil weder Spinnmaschinen noch Vliesformer jeglicher Art in der Lage sind, mit fremdkörper haltigen oder zu groben Fasern zu funktionieren.

Nach dem Stand der Technik erfolgt das "Reinigen und Öffnen" in der Regel in einem Arbeits gang durch Maschinen mit hochtourigen Walzen, welche mit einer großen Vielzahl scharfer sägezahnartiger oder nadelförmiger Werkzeuge bestückt sind. Die Werkzeuge greifen mit hoher Geschwindigkeit in die Rohfasern ein und kämmen Fremdkörper und Verknotungen heraus. Die se werden ausgetragen. Gleichzeitig stechen die Werkzeuge in die Faserbündel hinein oder scha ben sie an. Dabei werden sie vorzugsweise in Längsachse aufgeteilt bzw. vereinzelt. Es tritt da bei auch eine beträchtliche Kürzung ein, als deren Folge viel Verlust in Form von nicht verwert barem Feingut entsteht. Mengenmäßig erreichen die Verluste bis 40%. Dieses muß entsorgt werden. Das verbleibende Gutmaterial weist deutlich mechanische Beschädigungen durch den Eingriff der scharfen Werkzeuge bzw. Garnituren auf. Anlagen nach dem Stand der Technik sind weiterhin in ihrer Durchsatzleistung beschränkt. Das hat hohe Kosten zur Folge.

Zielsetzung der Erfindung

Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das ohne scharfe Werk zeuge bzw. Garnituren auskommt, um mechanische Beschädigungen der Fasern und unge wünschte Faserkürzungen zu vermeiden. Dadurch sollen gleichzeitig die hohen Verluste in Form von Feingut weitgehend vermieden werden.

Weiterhin soll ein Vielfaches an Leistung erzielt werden, verglichen mit dem Stand der Technik, um eine radikale Kostensenkung zu bewirken.

Erfindungsgemäße Lösung

Erfindungsgemäß soll das "Reinigen und Öffnen" der Fasern bzw. Faserbündel mit Hilfe hoch touriger Mühlen erfolgen, in welchen die Fasern der Einwirkung von Prall, Reibung oder Sche rung ausgesetzt werden. Die Mühlen bestehen dem Grundprinzip nach aus einem feststehen den Maschinengehäuse und einem mit Werkzeugen bestückten Rotor mit vorzugsweise, aber nicht ausschließlich horizontaler Welle. Weiterhin gehört zu den Grundelementen der Mühle ein um den Rotor angeordneter stationärer oder gegenläufig zum Rotor rotierender Werkzeugring mit Gegenwerkzeugen, die auch die Gestalt von Sieben oder Lochblechen aufweisen können. Das Aufgabegut wird dabei als Schütt- oder Fließgut in den Bereich des Rotors kontinuierlich aufgegeben, damit der Rotor es erfassen und radial in Richtung auf den umgebenden Werkzeug ring einer hohen Beschleunigung unterwerfen kann. Je nach Wahl der Werkzeuge des Rotors und Gegenwerkzeuge des umgebenden Rings wird das Aufgabegut jetzt einem hohen Ener gieeintrag durch Prall oder einer Reibung oder Scherung zwischen den Werkzeugen des Rotors und es umgebenden Werkzeugrings ausgesetzt. Je nach Wahl der Werkzeuge und der Drehzahl des Rotors oder des Rotors und des umgebenden Werkzeugrings können die Wirkprinzipien Prall, Reibung oder Scherung in weitgehend reiner Form oder in Mischformen zum Einsatz gebracht werden. Wird eine lange Faser als Endprodukt gewünscht, so ist diese mit reinem oder fast rei nem Prall am zuverlässigsten zu erzielen. Reiner oder fast reiner Prall bewirkt, daß z. B. Bastfa serbündel vorzugsweise in der Mittellamelle und folglich parallel zur Längsachse aufplatzen, ohne daß es dabei zu einer nennenswerten Kürzung kommt. Dabei werden die Enden der Fasern bzw. Faserbündel in für verschiedene Anwendungsgebiete vorteilhafter Weise pinselförmig aufdefi briert. Ist eine stärker zerlegte Faser bei gleichzeitiger Nachkürzung erwünscht, dann ist das Prinzip der Scherung durch Werkzeugwahl und Drehzahl bevorzugt einzustellen. Soll das End produkt dagegen einen wolligen Charakter haben, dann ist bevorzugt auf Reibung einzustellen.

Die Wirkmechanismen, welche die oben beschriebene "Öffnung" bewirken, haben gleichzeitig zum Ergebnis, daß Fremdkörper, Verunreinigungen, Verknotungen u. ä. durch den Prall, die Reibung oder Scherung gewaltsam von den Fasern gelöst werden und so einer Abscheidung durch Rütt ler, Siebe sowie pneumatische Sichter, Zentrifugalsichter u. ä. zugänglich gemacht werden.

Bei Mühlen mit feststehendem Ring für die Prall-, Reib- oder Scherwerkzeuge und horizontaler Welle für den Rotor erfolgt die Materialabfuhr über die Querachse des Ringes ein- oder beid seitig. Bei vertikaler oder diagonaler Anordnung der Rotorwelle erfolgt die Materialabfuhr durch Schwerkraft nach unten, gegebenenfalls mit Unterstützung durch mechanische Mittel oder durch Gebläseunterstützung. Bei Mühlen mit gleichzeitig rotierendem, äußeren Werkzeugring erfolgt der Materialaustrag bevorzugt durch Radialbeschleunigung durch den Ring bzw. dessen Werk zeuge hindurch nach außen in das äußere Maschinengehäuse, von wo es vorzugsweise pneu matisch abgefördert wird.

Die vielseitigen Einsatz- und Variationsmöglichkeiten sollen anhand von zwei bevorzugten Aus führungsformen veranschaulicht werden:

Beispiel 1

Reinigung und Öffnung unter Beibehaltung maximal möglicher Faserlänge. Hierfür ist eine Mühle mit Rotor und gegenläufig zum Rotor drehenden Werkzeugring zur Erzeu gung einer weitgehend reinen Prallwirkung die bevorzugte Ausführungsform. Fasern mit daran haftenden Verunreinigungen oder noch nicht völlig abgelösten Halmanteilen werden ungefähr auf der Höhe der Rotorwelle über eine Materialzuführung dem Rotor zugeführt, von diesem er faßt und radial mit dem Rotor mitdrehend hoch beschleunigt. Auf seinem Weg nach außen ge langt das Material an das Ende der Rotorwerkzeuge, von denen es überwiegend tangential ab geschleudert wird. Dabei prallt es gegen die Werkzeuge des gegenläufig drehenden Werkzeug rings. Als Folge der hohen Prallwirkung platzen die Faserbündel an der Stelle des schwächsten Verbundes, - bei Bastfaserpflanzen, als Beispiel, ist dies die Mittellamelle - parallel zur Längs achse. Über die Höhe der Drehzahl und des Energieeintrages und über die Wahl und Ausformung der Werkzeuge läßt sich der Öffnungsgrad stufenlos steuern.

Durch den harten Zusammenprall von zu öffnendem Material mit daran haftenden Fremdkör pern/Verunreinigungen/Restschäben etc. platzen auch diese förmlich von den Fasern ab und können nunmehr durch geeignete Sichtsysteme, z. B. pneumatische Sichter, Siebe, Rütteltische aus dem Fasermaterial entfernt werden.

Beispiel 2

Eine derbe, harte ungereinigte Rohfaser soll zu einem reinen, stark geöffneten, fei nen Fasermaterial mit wolligem Charakter aufbereitet werden. Eine gewisse Kürzung soll gleich zeitig erfolgen, um das Vlieslegen zu erleichtern.

Hierfür ist bevorzugt eine Mühle einzusetzen, deren äußerer Werkzeugring mit Reibwerkzeu gen bestückt ist. Das Aufgabegut wird von den Reibleisten am Ende der Rotorflügel über die Reibwerkzeuge des äußeren Ringes gezogen und dabei einer reibenden/scherenden Bean spruchung unterzogen. Dabei kommt es zu einer zwangsläufigen Abscherung/Abschabung von Fremdkörpern/Verunreinigungen, die noch an den Fasern haften. Gleichzeitig bewirkt die Reib-/Scherwirkung auch eine Aufteilung der Fasern bzw. Faserbündel parallel zu deren Längsachse. Da das Aufgabegut als Schüttgut während des Mahlvorganges naturgemäß nicht parallel zu den Reib- oder Scherwerkzeugen des Rotors oder des äußeren Werkzeugrings angeordnet und so gehalten werden kann, kommt es aufgrund von Diagonallagen zu Scher- und Abriß- und sonsti gen Abkürzvorgängen. Die Charakteristik und die Zusammensetzung der Wirkprinzipien läßt sich durch Werkzeugwahl, Werkzeugausformung, Abstände der Werkzeuge und Gegenwerkzeuge zu einander, Drehzahl(en) in vielfältiger Weise steuern. So führt beispielsweise eine leicht erzielba re, hohe innere Reibung im Material zu einer ausgeprägten "Wolligkeit" des gereinigten und ge öffneten Materials, während bei Einstellung der Maschine auf ausgeprägte Reibung zwischen Material und Werkzeugen eine Längsaufspaltung verbunden mit Kürzung erzielt wird unter Ver meidung von Wolligkeit.

Die Abscheidung der abgelösten Fremdkörper und/oder nicht faserförmigen Bestandteile erfolgt in beschriebener Weise durch Sichter, Siebe, Rütteltische.

Bei Einstellung der Maschine auf Reibung/Scherung wird ein größeres Spektrum an Faserlängen erzeugt als bei reinem Prall. Es entsteht auch ein gewisser Anteil an extremen Kurzfasern und auch nicht verwertbaren Feinguts. Dieses Material kann durch Siebung unter Einsatz von Sieb hilfen in bekannter Weise in Fraktionen unterschiedlicher Faserlängen fraktioniert und unter schiedlichen Verwendungszwecken zugeführt werden.

Claims

1. Verfahren zum Reinigen und Öffnen von Fasern bzw. Faserbündeln, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigen und Öffnen durch Prall, Reibung, Scherung oder einer Kombination dieser Wirkweisen in hochtourigen Mühlen mindestens bestehend aus einem Maschinengehäuse, einem mit Werkzeugen bestückten Rotor und einem äußeren feststehenden oder rotieren den Werkzeugring erfolgt mit nachfolgender Abscheidung/Fraktionierung/Sichtung der ab gelösten Nichtfaserbestandteile durch Siebung/Sichtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer großen Faser länge des gereinigten und/oder geöffneten Fasermaterials eine Mühle mit Rotor und gegen läufig drehendem Werkzeugring mit vorwiegender Prallwirkung zur Anwendung gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer steuerbaren Faserlänge des gereinigten und/oder geöffneten Fasermaterials eine Mühle mit drehendem Rotor und feststehendem, äußeren Werkzeugring mit vorwiegender Reib- und/oder Scherwir kung zur Anwendung gebracht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini gungs- und/oder Öffnungsgrad der Fasern bzw. Faserbündel durch die Drehzahl eines oder bei der zur Rotation befähigten Maschinenelemente gesteuert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini gungs- und/oder Öffnungsgrad der Fasern bzw. Faserbündel durch die Ausgestaltung der Werk zeuge an Rotor und/oder äußerem Werkzeugring erfolgt.

6. Verfahren nach einem der zuvor benannten Merkmale, dadurch gekennzeichnet, daß durch Veränderung der Abstände zwischen den Werkzeugen des Rotors und des äußeren statio nären oder gegenläufig rotierenden Werkzeugrings die Wirkweisen Scherung und!oder Rei bung oder Reibung zwischen Werkzeugen und Material oder vorwiegend innere Reibung innerhalb des Materials zur Erzielung unterschiedlicher Längen, Längsaufspaltung, Wollig keit eingestellt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zuge der Reinigung von den Fasern abgeschiedenen Fremdkörper, Verknotungen, Restschäben u. a. durch pneumatische Sichter, Luftsetzmaschinen, Rütteltisch, Zentrifugalsichter oder an dere bekannte Sichtsysteme abgeschieden werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gereinigten und/oder geöffneten Fasern bzw. Faserbündel durch Siebsysteme in bekannter Weise nach Län gen fraktioniert und/oder von Feingut befreit werden.