DE19907350A1 - Textile Matte, Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine textile Matte aus einer verfestigten, voluminösen, vliesartigen Textilschicht aus einzelnen unterschiedlich strukturierten faser-, faden und flächenförmigen Bestandteilen, die als homogenes Gemisch in dreidimensionaler Wirrlage angeordnet sind. Zur Bildung der textilen Matte werden textile Abfälle in einer Auflöseeinheit zerkleinert und direkt im Anschluß in einer Schichtbildungseinheit zu einer vliesartigen Textilschicht abgelegt. Um eine konstante Flächenmasse zu gewährleisten, ist zwischen Auflöseeinheit und Schichtbildungseinheit eine Steuereinrichtung angeordnet, die Masseschwankungen meßtechnisch erfaßt und zeitversetzt durch Steuerung der Liefergeschwindigkeiten kompensiert. Die Erfindung ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung schwerer Vliesstoff-Erzeugnisse mit hoher Funktionalität bei ausreichender Qualität aus textilen Abfällen ohne Verwendung von zusätzlichen Primärstoffen wirtschaftlich.

Description

Die Erfindung betrifft eine textile Matte, bestehend aus einer mechanisch oder/und thermisch verfestigten voluminösen vliesartigen Textilschicht, die aus textilen Abfällen aus Haushalt und Industrie gefertigt und vorzugsweise als Dämm-, Isolier- und Schutzmaterial oder für die Verarbeitung zu Formteilen eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen textilen Matte.

Neue Regelungen im Sinne einer intakten Umwelt verleihen wirtschaftlich und ökologisch effektiven Recyclinglösungen langfristig eine hohe Wertigkeit. Das Reißen von Textilabfällen stellt ein bewehrtes Mittel für das Textilrecycling dar. Vliesstoffe in hohen Massebereichen sind Sortimente, die zur Verwertung von Textilabfällen und Alttextilien dienen. Die Herstellung von Vliesstoffen aus Reißfasern ist bereits bekannt und erfolgt nach dem klassischen Krempelprinzip mit Legeeinrichtung oder dem aerodynamischen Wirrvliesverfahren. Bei diesen Verfahren sind neben dem Aufbereiten der Reißfasern im Herstellungsprozeß weitere aufwendige Arbeitsschritte, wie beispielsweise die Aufmachung der Reißfasern in Ballenform für die Lagerung und den Transport, die Wiederaufbereitung der gepreßten Reißfasern zur krempelfähigen Flocke, die Auflösung der Faserflocke und anschließender Bildung eines Faserflores, die Ablage des Faserflores durch den Vliesleger und die anschließende Verfestigung nach mechanischen, thermischen oder chemischen Verfahren erforderlich.

Problematisch bezüglich der Herstellung nach dem Legerprinzip sind außerdem die hohen Flächengewichtsbereiche, die für eine wirtschaftliche Prozeßführung innnerhalb der Krempel einen hohen Materialdurchsatz und entsprechend viele Legespiele des Quertäflers erfordern. Durch die im Gegensatz zu Primärfasern veränderte geometrische Beschaffenheit von Reißfasern der Fasern (geringe mittlere Faserlänge, hoher Anteil kurzer Fasern) bereitet diese technologische Notwendigkeit häufig Schwierigkeiten.

Bei dem bekannten Struto-Verfahren (CS 263 075) wird ein von einer klassischen Krempel gebildeter Faserflor nach einem Vibrationsverfahren oder einem Rotationsverfahren in eine senkrecht zur Warenbahn befindliche Ebene umorientiert. Unmittelbar im Anschluß daran wird das derart gebildete Vlies thermisch mittels beigemischter Bindefasern verfestigt.

Aus der DE-OS 41 42 752 ist bekannt, daß die textilen Abfälle zunächst kurzfasrig zerkleinert und anschließend in mindestens einem Reinigungsbad gereinigt werden, danach im Naßvliesverfahren verdichtet und dann verfestigt werden.

Weiterhin ist aus der DE-OS 40 34 915 ein Verfahren zur Herstellung von sandwichartigen textilen Faserstrukturen in Form von Platten und Formteilen bekannt, die durch Verpressen von Fasermischungen hergestellt werden.

Die DE-OS 41 41 524 beschreibt ein Faserbaumaterial, bei dem ein recyceltes Fasermaterial in einem Hochgeschwindigkeitszerkleinerer zu einem noch bauschigen Fasermaterial aufbereitet wird unter gleichzeitigem Hinzufügen von aus dem Recyclingprozeß stammenden Bindemittel, welches sich während des Aufbereitungsprozesses an die Einzelfasern anlegt.

Nachteile dieser genannten Verfahren ist der in den meisten Fällen hohe Aufwand zur Auflösung der Textilabfälle bis zur Einzelfaser und die für die Verarbeitung der Recyclingfasern zum Vliesstoff erforderlichen Aufbereitungsverfahren, die sich auch auf den Produktpreis niederschlagen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine textile Matte aus textilen Abfällen ohne Einsatz von zusätzlichem Fasermaterial wirtschaftlich effektiver herzustellen, indem aufwendige Materialaufbereitungsverfahren vermieden und auf den Einsatz von konstruktiv aufwendigen Vliesbildungseinrichtungen verzichtet werden kann. Die Textilschicht soll sich nach den bekannten Verfestigungsverfahren zu einem Vliesstoff verfestigen lassen, der einen kompakten und möglichst voluminösen Querschnitt besitzt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Textilschicht gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Außerdem wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung gelöst, welches die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 5 aufweist. Schließlich wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe mit einer Vorrichtung zum Herstellen derartiger Textilschichten gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruches 12 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Lösungsvorschläge sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist die Möglichkeit für eine wirtschaftliche Herstellung auch von schweren Vliesstoff-Erzeugnissen mit hoher Funktionalität bei ausreichender Qualität gegeben. Ein wesentlicher Vorteil ist, daß in der erzeugten Textilschicht eine Vielzahl unterschiedlich strukturierter Einzelbestandteile in einer viel dichteren wirren Lage vorhanden sind, als die in einem Faservlies angeordneten Fasern. Die technologische und vor allem technische Verschmelzung der Auflösung und der Schichtbildung erfolgt bereits in der Aufbereitungsphase der Textilabfälle. Die Bildung von in Struktur und Homogenität den Wirrvliesen ähnliche Textilschicht in nur einem Arbeitsschritt und nur einer Vorrichtung stellt eine neuartige und unkonventionelle Verfahrenskombination für die. Wiederverwertung von textilen Abfällen dar.

Bei dem beschriebenen Verfahren ist es vorteilhaft, daß zur Einstellung der Qualitätsparameter die Auflösung der textilen Abfälle in unterschiedlich strukturierte textile Bestandteile und deren anschließende flächenmäßige Ablage zur Schichtbildung definiert gesteuert werden kann, wobei auch der mengenmäßige Anteil der unterschiedlich strukturierten Bestandteile in der Schicht variierbar ist. Ein weiterer verfahrenstechnischer Vorteil ist, daß eine Vorrichtung eingesetzt wird, bei der Auflöse- und Schichtbildungseinheit direkt miteinander verbunden sind und eine konstante Materialführung zwischen beiden Einheiten gewährleistet ist.

Für das Verfahren sind fast alle flächigen Textilabfälle aus Haushalt und Industrie geeignet, die entsprechend ihrer Anfallart zugeführt werden. Neben den flächigen Abfällen kann zusätzlich faser- und/oder fadenförmiges Abfallmaterial in beliebiger Aufmachung zugeführt werden. Gegebenenfalls noch im Material enthaltene Fremdkörper führen an den eingesetzten Auflöseorganen der erfindungsgemäßen Einrichtung zu keinen oder wesentlich geringeren Beschädigungen als beispielseise im Vergleich zur Vliesherstellung an Krempelanlagen.

Durch die Mischung verschiedener Textilrohstoffe aus verschiedenen Anwendungsgebieten, Färbungen und/oder Zusammensetzungen kann das Eigenschaftsbild des jeweiligen Endproduktes variiert werden. Für die thermische Verfestigung können thermoplastische Textil- und Folienrecyclingprodukte als Bindemittel und/oder Bindemittelersatzstoff direkt an der erfindungsgemäßen Einrichtung beigemischt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 den schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen vliesartigen Textilschicht,

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer aus Textilabfällen hergestellten vliesartigen Textilschicht.

Dargestellt und beschrieben ist zunächst, mit Bezug auf Fig. 1, eine auf Basis von textilen Abfällen hergestellte vliesartige Textilschicht 1, die einzelne faserartige Bestandteile 2, sowie fadenartige Bestandteile 3 und flächenförmige Bestandteile 4 aufweist. Diese Bestandteile 2, 3 und 4 bilden ein homogenes Gemisch und sind in einer vliesähnlichen Struktur angeordnet, wobei der Zusammenhalt durch die natürliche Haftung der faserförmigen Bestandteile 2 untereinander bzw. mit den an der Oberfläche der faden- bzw. flächenförmigen Bestandteile 3, 4 vorhandenen Faserteile gegeben ist. Erhöht wird der Zusammenhalt noch dadurch, indem die einzelnen unterschiedlich strukturierten Bestandteile 2, 3 und 4 bei ihrer Ablage durch den Luftstrom zusätzlich verdichtet werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Vliesstrukturen weist die erfindungsgemäße textile Matte eine Materialzusammensetzung von 30 bis 100% Fasern und maximal 70% Fäden, Garn- und Flächenreste auf. Die verarbeitbaren Faserlängen liegen in Abhängigkeit von der Intensität der Materialauflösung zwischen mindestens 5 mm und maximal 100 mm. Die in der textilen Matte erzielte Lage der Fasern, Fäden und Flächenreste erfolgt wirr in einem Winkel zwischen ca. 10 und 35° zur Mattenlängsachse.

Die einzelnen unterschiedlich strukturierten Bestandteile 2, 3 und 4 können innerhalb der Textilschicht 1 in jeweils gleichen oder unterschiedlichen Abmessungen vorliegen. Die Größe und Häufigkeit der in der Textilschicht 1 vorhandenen Bestandteile 2, 3 und 4 wird von den eingesetzten Abfallarten und deren Auflöseprozeß bestimmt und ist damit auf die nachfolgende Verfestigung zum Vliesstoff und dessen Einsatzgebiete zugeschnitten. Gleichzeitig kann damit das Volumen und die Flächenmasse der Textilschicht 1 beeinflußt werden.

Gleiches gilt für die Materialbeschaffenheit der einzelnen Bestandteile 2, 3 und 4, die in Abhängigkeit der verwendeten textilen Abfälle für alle Bestandteile 2, 3 und 4 gleich sein kann. Es sind auch Mischungen aus unterschiedlichen Faserstoffarten möglich, wie beispielsweise Faserbestandteile 2 aus synthetischen Polymeren, Fadenbestandteile 3 aus Naturfaserstoffen und flächige Bestandteile 4 aus Fasermischungen. Für eine thermische Verfestigung der Textilschicht 1 erfolgt die Zumischung thermoplastischer Bestandteile, die in der Textilschicht 1 Bindepunkte bilden. Je nach Anzahl der Bindepunkte und der Wirrlage der faserigen Bestandteile ist die Flexibilität des Vliesstoffes gegeben. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß der vliesartigen Textilschicht 1 durch Einsatz von spezifischen Abfallstoffen zusätzliche Eigenschaften, wie Flammfestigkeit, Leitfähigkeit oder dgl. verliehen werden. Damit ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Textilschicht 1 in vielen technischen Anwendungsgebieten ohne Einsatz von Primärmaterial möglich.

Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Textilschicht 1 vor, das erstmals die Kopplung zweier Technologien beinhaltet; die Auflösung von textilem Abfallmaterial in einzelne faser-, faden- und flächenförmige Bestandteile 2, 3, 4 und deren Verarbeitung durch Bildung einer vliesartigen Textilschicht 1 in einem Arbeitsgang. Besonders bevorzugt wird die Bildung der Textilschicht 1 durch die mittels Luftstrom verdichtete Ablage der Bestandteile 2, 3 und 4, mit der sich sehr voluminöse Schichten mit kompakten Querschnitten herstellen lassen, bei denen trotz eines lediglich durch die Wirrlage erzeugten Zusammenhaltes eine gute Handbarkeit für die nachfolgende Verfestigung zum Vliesstoff möglich ist.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer aus textilen Abfällen hergestellten vliesartigen Textilschicht 1 gezeigt, die vorteilhaft aus mindestens einer Auflöseeinheit und einer Schichtbildungseinheit besteht. Hierzu werden die grob vorzerkleinerten Textilabfälle von einem klemmend wirkenden Einzugswerk 5 zu einer mit hoher Umfangsgeschwindigkeit rotierenden Trommel 8 in der Auflöseeinheit gefördert. Die Mantelfläche der Trommel 8 ist mit einer Vielzahl von Stahlstiften bestückt, die in Verbindung mit der Materialklemmung am Einzugswerk 5 die Auflösung der textilen Abfälle in einzelne faser-, faden- und flächenförmige Bestandteile 2, 3, 4 bewirken. Die aufgelösten unterschiedlich strukturierten Bestandteile 2, 3 und 4 werden von der Siebtrommel 9 mittels Luftstrom angesaugt, entstaubt und geschichtet. Von hier aus werden die Bestandteile 2, 3, 4 direkt der Schichtbildungseinheit zugeführt, wo sie nach weiterer Auflösung zu einer losen, lediglich durch Wirrlage der faser-, faden- und flächenförmigen Bestandteile 2, 3 und 4 zusammengehaltenen vliesartigen Schicht 1 geformt werden.

Zur Gewährleistung einer ausreichend konstanten Flächenmasse der Textilschicht 1 ist die Materialführung zwischen Auflöseeinheit und Schichtbildungseinheit steuerungstechnisch so gekoppelt, daß Ungleichmäßigkeiten im Materialfluß Δm_A innerhalb der Auflöseeinheit entweder durch Schwankungen der Motorstromaufnahme ΔI_M oder durch Schwankungen des in der Siebtrommel herrschenden Unterdruckes Δp_s mittels Erfassungssystem ermittelt werden und um den Zeitfaktor Δt zeitlich versetzt auf die Liefergeschwindigkeit der Materialzuführung der Schichtbildungseinheit Einfluß genommen wird. Die steuerungstechnische Kopplung erfolgt mit einer geeigneten Steuervorrichtung 7, die erfindungsgemäß zwischen der Trommel 8 oder der Siebtrommel 9 der Auflöseeinheit und dem Einzugswerk 6 der Schichtbildungs­ einrichtung angeordnet ist. Mit der erfindungsgemäßen Steuerung können Gewichts- und/oder Dickenschwankungen ausgeglichen und damit eine gleichmäßigere Materialführung gewährleistet werden.

Denkbar ist auch die Erfassung des von der Auflöseeinheit gelieferten Materialstromes mittels bekannter Bandwaagen, bei der ebenfalls eine zeitversetzte Kopplung des erzielten Meßergebnisses mit der Materialzuführung der Schichtbildungseinheit erfolgt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch einen schachtartigen Materialspeicher zwischen Auflöse- und Schichtbildungseinheit eine konstante Flächenmasse zu garantieren.

Möglich ist auch, das textile Abfallmaterial durch mehrere hintereinander angeordnete Auflöseeinheiten zu führen, um beispielsweise den mengenmäßigen Anteil der faserförmigen Bestandteile 2 in der Textilschicht 1 zu erhöhen und gleichzeitig die faden- bzw. flächenartigen Bestandteile 3, 4 innerhalb der Schicht 1 anteilmäßig und in ihrer Größe zu verringern, um ein bestimmtes Volumen mit entsprechender Querschnittsstruktur zu erreichen.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, die Textilschicht 1 direkt in der Auflöseeinheit zu bilden. Diese Verfahrensweise erweist sich beispielsweise dann als vorteilhaft, wenn textile Abfälle in sehr lockerer Aufmachung eingesetzt werden. Die Steuerung eines konstanten Materialstromes erfolgt dann durch die meßtechnische Kopplung der Trommel 8 und der Siebtrommel 9 und/oder durch eine mittels geeigneter Vorrichtung erreichten Gleichmäßigkeit der, Materialvorlage.

Claims (13)

1. Textile Matte, bestehend aus einer mechanisch oder/und thermisch verfestigten voluminösen vliesartigen Textilschicht aus textilen Abfällen, dadurch gekennzeichnet, daß die Textilschicht (1) aus einzelnen unterschiedlich strukturierten faser-, faden- und flächenförmigen Bestandteilen (2, 3, 4) gebildet wird, die als homogenes Gemisch in dreidimensionaler Wirrlage angeordnet sind, wobei der Zusammenhalt nur durch die natürliche Haftung der faserförmigen Bestandteile (2) untereinander bzw. mit den abstehenden Faserteilen an der Oberfläche der faden- und flächenförmigen Bestandteile (3, 4) gewährleistet wird.

2. Textile Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen faser-, faden- und flächenförmigen Bestandteile (2, 3, 4) in jeweils unterschiedlich großen Abmessungen enthalten sind.

3. Textile Matte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen faser-, faden- und flächenförmigen Bestandteile (2, 3, 4) in gleichen oder unterschiedlichen Masseanteilen vorhanden sind.

4. Textile Matte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen faser-, faden- und flächenförmigen Bestandteile (2, 3, 4) aus gleichen oder unterschiedlichen textilen Materialarten bestehen.

5. Verfahren zur Herstellung einer textilen Matte nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch mechanisches Zerkleinern von vorzugsweise flächigen textilen Abfällen in einer Auflöseeinheit einzelne faser-, faden- und flächenförmige Bestandteile (2, 3, 4) entstehen, die in einer Schichtbildungseinheit zu einer vliesartigen Textilschicht (1) abgelegt werden und im Materialfluß auftretende Masseschwankungen innerhalb der Auflöseeinheit meßtechnisch erfaßt und zeitversetzt durch steuerungstechnische Beeinflussung der Liefergeschwindigkeiten an der Schichtbildungseinheit kompensiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels meßtechnischer Steuerung eine kompakte vliesartige Textilschicht (1) mit einer konstanten Flächenmasse erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Auflöseeinheit gelieferte Materialstrom von einer Bandwaage erfaßt wird, bei der eine zeitversetzte Kopplung der Meßergebnisse mit der Materialführung der Schichtbildungseinheit erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Flächenmasse durch einen schachtartigen Materialspeicher zwischen Auflöseeinheit und Schichtbildungs­ einheit erreicht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Textilschicht (1) direkt einer mechanischen oder thermischen Vliesverfestigungsanlage zugefiührt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösung in einzelne faser-, faden- und flächenförmige Bestandteile (2, 3, 4) und deren Anordnung innerhalb der Textilschicht (1) mengenmäßig steuerbar ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Textilschicht (1) direkt in der Auflöseeinheit gebildet wird.

12. Vorrichtung zur Herstellung einer vliesartigen Textilschicht nach den Ansprüchen 1 bis 9 mit Auflöseeinheit und Schichtbildungseinheit, wobei jede Einheit ein Einzugswerk, eine rotierende Trommel und eine Siebtrommel besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auflöseeinheit und dem Einzugswerk (6) der Schichtbildungseinheit eine meßtechnische Steuereinrichtung (7) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Auflöseeinheiten hintereinander angeordnet sind.