DE2450520A1

DE2450520A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von faserflocken

Info

Publication number: DE2450520A1
Application number: DE19742450520
Authority: DE
Inventors: Winston Earl Hagborg
Original assignee: Westpoint Pepperell Inc
Current assignee: Westpoint Pepperell Inc
Priority date: 1974-01-29
Filing date: 1974-10-24
Publication date: 1975-07-31
Also published as: IT1026473B; JPS50107259A; US3916040A; NL7414160A; GB1438746A; BE823289A; CA1028485A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung Von

Faserflooken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Faserflocken zur Verwendung bei Textilien. Typische Verwendungszwecke für solche Faserflocken sind in der USA-Patentschrift 3 528 874 beschrieben. Kurz gesagt, offenbart diese Patentschrift eine Anordnung, bei welcher Flocken auf einem mit einem Klebmittel beschichteten Substrat abgelagert werden, wobei das Klebmittel die Flocken mit dem Substrat verbindet. Das dabei erhaltene Erzeugnis eignet sich zur Verwendung für Decken, Schlafkleidung, Polsterstoffe, Vorhänge usw.

Bei der Herstellung von Fas.erflocken sind verschiedene wichtige Erfordernisse zu berücksichtigen. Eines dieser Erfordernisse, besteht darin, daß die Flocken frei sein müssen von jeglicher Ausrüstung qder Appretur, welche ihren Glanz, ihren Griff und ihre. Ahlaijerungsfähigkeit auf dem Substrat beeinträchtigen würde.. Ein anderes Erfordernis besteht darin, daß die flocken von Büscheln und Klumpen fre,i sein müssen, um ihre gleichmäßige Verteilung zu gewährlfigten, Noch ein anderes Erfordernis, kann darin gesehen werden, daß die Flockenfasern gerade und, nicht gekrgugeslt se.iö sollen.

Bei 4.en bekannten Verfahren zur Herstellung Faserfle).eken ^retesn, eines oder mehrere diese.r vor*-*

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stehend genannten Probleme infolge der Verarbeitungstechniken auf, die zu einem Zusammenschmelzen der Flocken, einer Krümmung der Fasern und dergleichen führen. Mit der Erfindung wird dagegen ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Faserflocken geschaffen, bei dem ein Kräuseln und Verschmelzen der Flocken verhindert wird und die Flocken mit einer Ausrüstung oder Appretur versehen werden, die mit dem Verfahren vereinbar ist, nach dem die Flocken aufgetragen werden. Dies wird, kurz gesagt, dadurch erreicht, daß der Strang der Fasern oder Fäden durch.! ein Reinigungs- oder Waschbad geführt wird, um die dem Material des Stranges während seiner Herstellung verliehene Ausrüstung zu entfernen. Der Strang wird dann in nassem Zustand durch eine Schneideinrichtung geführt, welche ihn zu Fasern der gewünschten Länge zerschneidet. Danach werden die Fasern getrocknet und zur Lagerung überführt. Entweder vor oder nach dem Schneiden wird das Material einer Ausrüstbehandlung unterworfen, bei welcher geeignete Chemikalien auf die Fasern aufgebracht werden, um die Flocken für ihre endgültige Verwendung geeignet zu machen.

Im folgenden sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen;

Figur 1 eine Darstellung der Reinigungs- bzw, Wach- und Ausrüstabschnitte einer Vorrichtung zur

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Durchführung des Flockenherstellungsverfahrens gemäß der Erfindung,

Figur 2 eine schaubildliche Darstellung der Schneid-, Irocknungs- und Sammel- oder Speicherabschnitte der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene und teilweise weggebrochene Darstellung des Zyklonenabscheiders gemäß Figur 2,

Figur 4 ein Blockschema zur Veranschaulichung eines abgewandelten Verfahrens zur Flockenherstellung gemäß der Erfindung,

Figur 5 ein Blockschema eines weiter abgewandelten Flockenherstellungsverfahrens gemäß der Erfindung und

Figur 6 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer für die Durchführung des in Figur 5 schematisch dargestellten Extraktionsschritts geeigneten Vorrichtung.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei wird ein Faser- oder Fadenstrang 10 aus einem Vorratsbehälter abgezogen. Obgleich dieser Strang (Werg) vorzugsweise aus einem synthetischen Material, wie Nylon, Polyester, Rayon oder einem Acrylfasermaterial besteht, kann es auch aus Naturfasern bestehen.

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Der aus dem Vorratsbehälter abgezogene Strang weist eine ihm während seiner Herstellung verliehene Ausrüstung oder Appretur mit solchen Eigenschaften auf, die für die vorgesehene Verwendung der Flocken unerwünscht isind. Bei diesen Eigenschaften handelt es sich typischerweise um bindige und antistatische Eigenschaften, die zu einer Büschelbildung der Flockenfasern und zu Schwierigkeiten beim Auftragen der Flocken nach einem elektrostatischen Verfahren, etwa demjenigen gemäß der USA-Patentschrift 3 528 874» führen. Infolgedessen muß diese nachteilige Ausrüstung entfernt werden. Dies geschieht, indem der Strang 10 über eine Spanneinrichtung aus einer öse 12 und herkömmlichen Spreiz- und Anlegeleisten 14 zu einer allgemein mit 16 bezeichneten Behälteranordnung geführt wird. Die Anlegeleisten bestehen aus einer herkömmlichen Kombination von gekrümmten und geraden Leisten, welche den Strang durch flache Ausbreitung für den Waschvorgang vorbereiten.

Die Behälteranordnung 16 besteht aus vier Tankoder Behälterabschnitten 18, 20, 22 und 24, von denen jeder mit einer herkömmlichen Mehrfachrollenanordnung versehen ist, so daß der Strang bei seinem Durchlauf durch den betreffenden Abschnitt mehreren ßichtungsanderungen unterworfen ist. Zusätzlich ist am Auslaßende jedes Behälterabschnitts eine Antriebsrolle 26 vorgesehen, welche den Strang

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durch den Abschnitt hindurchzieht. Am Einlaufende des Behälterabschnitts 18 ist eine Führungsrolle 28 angeordnet. An einem zweckmäßigen Rahmen 32 ist eine Anordnung von Quetschrollen 30 montiert, die selektiv von den ihnen zugeordneten Rollen 26 zurückgezogen oder in eine mit ihnen zusammenwirkende Position vorgeschoben werden können. Nach dem Hindurchziehen des Wergstrangs 10 durch die Öse 12 und die Anlegeleisten 14·, über die Führungsrolle 28 und um die Antriebsrollen 26 sowie die verschiedenen, in den einzelnen Behälterabschnitten vorgesehenen Rollen herum werden die Quetschrollen 30 abgesenkt, so daß sie am Strang angreifen. Auf diese Weise vermögen die Antriebsrollen 26 den Strang durch die einzelnen Behälterabschnitte 18, 20, 22 und 24 hindurchzuführen und ihn in einem Aufnahmebehälter 34-abzulegen.

Beim Durchlauf des Strangs 10 durch den Behälterabschnitt 18 wird eine Waschung bzw. Reinigung durchgeführt. Typischerweise ist das Reinigungsmittel eine Kombination aus Seife, einem zweckmäßigen Lösungsmittel und kalzinierter Soda, wobei dieses Gemisch auf erhöhter Temperatur von etwa 82⁰C gehalten wird. Nach dem Austritt aus dem Behälterabschnitt 18 läuft der Strang zum Behälterabschnitt 20, in welchem er einer ersten Spülung unterworfen wird, und dann zur weiteren Spülung zum Behälter«

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abschnitt 22. Obgleich vorstehend nur zwei Spülvorgänge beschrieben sind, kann ersichtlicherweise Jede beliebige Zahl von Spülvorgängen angewandt werden, vorausgesetzt, daß die ursprüngliche Ausrüstung oder Appretur und das Reinigungsmittel beim Austritt des Strangs aus der letzten Spüleinrichtung vollständig entfernt worden sind. Die Einzel-heiten des Spülvorgangs brauchen nicht näher erläutert zu werden, da sie an sich bekannt sind. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Temperatur bei den Spülvorgängen praktisch derjenigen des Reinigungsbads entsprechen sollte.

Nach dem Austritt aus dem Behälterabschnitt 22 läuft der Strang 10 in einen Behälterabschnitt 24, in welchem er mit einer neuen Ausrüstung oder Appretur versehen wird. Diese Ausrüstung ist von solcher Art, daß sie die Fähigkeit des zu Flockenfasern zerkleinerten Werg- oder Strangmaterials zu einem "Hießen" bzw. "Rieseln" verbessert. Mit anderen Worten: Diese Ausrüstung vermindert die Tendenz der Flocken zu einem Zusammenklumpen. Außerdem ist diese Ausrüstung mit dem Klebmittel verträglich, das schließlich für die Befestigung der Flocken an einem Substrat benutzt wird. Wenn die Flocken durch elektrostatische Ablagerung aufgetragen werden sollen, werden die elektrischen Eigenschaften der Ausrüstung so gewählt, daß dieser Verfahrensschritt begünstigt wird. Ein

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typisches Ausrüst- oder Appreturmittel mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften besteht aus "Loemin KP Typ F" und Wasserglas. "Leomin KP Typ F" ist ein quaternäres Fettsäurederivat, das von der Firma American Hoechst Corporation, Mt. Holly, North Carolina, USA, einer Tochtergesellschaft der Firma Farbwerke Hoechst AG, Frankfurt/Main, vertrieben wird. Es handelt sich dabei um einkationenaktives Präparat, das in wäßriger Lösung leicht alkalisch ist. Dieses Mittel ist beständig gegenüber Säure- und Alkalikonzentrationen, es ist in heißem Wasser löslich und es besitzt eine gute Beständigkeit gegenüber hartem Wasser und Frost.

Ebenso wie beim Reinigen und Spülen wird auch während des Ausrüstvorgangs die Temperatur des Bads erhöht. Typischerweise liegt diese Temperatur dabei im Bereich von etwa 60° C. Die Anordnung ist so ausgelegt, daß der im Behälter 34 aufgegangene Strang in einem praktisch nassen Zustand vorliegt, d.h. pro kg Trockengewicht des Strangs z.B. 0,3 0,4 kg Flüssigkeit enthält.

Nachstehend sind anhand von Figur 2 weitere Verfahrens schritte beschrieben. Mehrere in Figur 2 nicht dargestellte, jeweils mit einem nassen Strang 10 gefüllte Behälter 34 werden neben einer herkömm-

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lichen Gatteranordnung 36 angeordnet, von der in Figur 2 nur eine Stufe dargestellt ist. Die von den verschiedenen Behältern 34 stammenden, zusammengeführten Stränge werden durch die Gatteranordnung zu einer Schneideinrichtung 38 geführt. Bei der dargestellten Schneideinrichtung handelt es sich um einen handelsüblichen Fallmesserschneider mit einer eingebauten Zugwalze. Obgleich ein Fallmesserschneider dargestellt ist, können selbstverständlich auch andere Schneideinrichtungen, etwa Drehmesserschneider, verwendet werden. Außerdem können zusätzliche, mit der Walze der Schneideinrichtung gekoppelte Zugwalzen zwischen Schneideinrichtung und Gatteranordnung 36 angeordnet sein. Die Zugwalzen fördern das von der Gatteranordnung 36 kommende Strangbündel jeweils schrittweise, z.B. um jeweils 2mm, über das Schneidmesser hinaus. Typischerweise arbeitet die Schneideinrichtung 38 mit einer Frequenz von etwa 120 Schnitten pro Minute. Da der Strang beim Vorbeilauf am Messer noch naß ist, wird letzteres kühl gehalten, so daß ein Verschmelzen der Flockenfasern verhindert wird, wie dies anderenfalls auftreten könnte, wenn der Wergstrang trocken wäre, so daß sich die Temperatur des Schneidmessers während des Schneidvorgangs erhöhen könnte·

Beim Austritt aus der Schneideinrichtung 38 fallen 509831/05Q4

die Flockenfasern über eine Rutsche 40 in einen Leitungsschacht 42, der zwischen einer Heizeinrichtung 44 und einem Gebläse 46 verläuft. Die Bewegungsrichtung der Fasern beim Eintritt in den Schacht 42 verläuft etwa senkröcht zur Längsachse dieses Schachts. Die Fasern und die von der Heizeinrichtung 44 gelieferte Warmluft werden durch das Gebläse 46 pneumatisch über die Schächte 42 und 48 zu einem mechanischen Abscheider, etwa einer herkömmlichen Nadel- oder Stiftmühle (pinmill) 50 gefördert. Während der Förderung durch die Schächte 42 und 48 erfolgt eine Schnelltrocknung der Fasern, wobei die Schächte zur Beschleunigung dieser Trocknung thermisch isoliert sind. Der Trocknungsvorgang wird durch ein wärmeempfindliches Element gesteuert, das unmittelbar stromauf der Stiftmühle 50 im Schacht 48 angeordnet ist. Dieses Element ist wirkungsmäßig mit einer nicht dargestellten, im Schacht 42 zwischen der Heizeinrichtung 46 und der Rutsche 40 angeordneten Ventilanordnung verbunden. Das Ventil wird dabei kontinuierlich eingestellt, um die im Schacht herrschende Temperatur auf einen Wert von etwa 149° C zu regeln. Hierdurch wird der Feuchtigkeitsgehalt der Flockenfasern so weit verringert, daß ein Zusammenklumpen verhindert wird. Die Länge der Schachtanordnung ist dabei selbstverständlich so gewählt, daß der Trocknungsvorgang gewährleistet wi:

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Die Aufgabe der Stiftmühle 50 besteht in einem Aufbrechen von Faserklumpen oder -büscheln, die sich beispielsweise dann bilden, wenn das Schneidmesser der Schneideinrichtung 38 stumpf oder schartig wird, so daß eine geringfügige Verschmelzung der Flockenfasern hervorgerufen wird. Die aus der Stiftmühle 50 austretenden Fasern werden über einen weiteren isolierten Schacht 53 zu einem herkömmlichen Zyklonenabscheider 54 überführt, der die getrockneten Flockenfasern von der Warmluft abtrennt und letztere zur Außenluft abführt.

Der Zyklonenabscheider 54 ist in teilweise weggebrochener Darstellung in Figur 3 veranschaulicht. Beim Eintritt der die Flockenfasern mitführenden Warmluft in den Abscheider wirbelt diese Luft ersichtlicherweise in den im Abscheider zwischen seiner zylindrischen Innenwand 56 und seiner Außenwand festgelegten Kammern. Infolge der Fliehkraft werden die schwereren Flockenfasern vom Luftstrom abgetrennt, wobei die konische Basis 58 unterhalb des Zylinders 56 die Aufwärtsströmung der Luft zur Abfuhr aar Außenluft begünstigt, während die getrockneten Fasern über einen Trichter 60 in eine Sammeltrommel 62 (Figur 2) fallen.

Obgleich die vorstehend beschriebene Anordnung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

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darstellt, sind gewisse Abwandlungen des Verfahrens möglich, ohne daß vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird. Eine solche Abwandlung ist in Figur 4- veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform ist der Ausrüstschritt zwischen dem Reinigen und dem Hindurchziehen des nassen Strangs durch das Gatter zugunsten eines Ausrüstvorgangs nach der Förderung der getrockneten Flockenfasern durch die Stiftmühle weggelassen. Bei dieser abgewandelten Arbeitsweise werden die Fasern beim Schnelltrocknungsschritt vollständig getrocknet, und während die Fasern durch den Schacht 53 gefördert werden, führt eine herkömmliche Sprühdüsenanordnung einen feinen Nebel der vorher beschriebenen Ausrüst- oder Appreturmaterialien in den Luftstrom ein, um die Fasern damit zu überziehen» Durch entsprechende Einstellung der Sprühdüse(n) kann der Feuchtigkeitsgehalt der so behandelten Flocken innerhalb annehmbarer Grenzen geregelt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 entfällt wiederum der Ausrüstschritt zwischen den Reinigungsund Schneidschritten. Nach dem Schneiden des nassen Strangs wird dieser unter Bildung einer Aufschlämmung mit einer Flüssigkeit vermischt. Durch Mischen der Aufschlämmung mit mäßig hoher Scherkraft werden die Flockenfasern in unverklumptem Zustand in der Flüssigkeit suspendiert, worauf der Aufschlämmung zweckmäßige Ausrüst- oder Appreturmaterialien zur

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Beschichtung der Fasern zugesetzt werden können. Sodann wird die Aufschlämmung zu einer Siebvorrichtung überführt, um den größten Teil der Flüssigkeit vom Gemisch abzutrennen. Die verbleibende nasse Fasermasse wird dann in eine herkömmliche Entwässerungsvorrichtung, etwa eine Druck- oder Schleuderextraktionsvorrichtung, oder zu der kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung gemäß Figur 6 überführt. Bei Verwendung der zuletzt genannten Vorrichtung wird die nasse Masse in den Fülltrichter eingefüllt und durch eine motorgetriebene Schnecke 64 von einem Eingabeabschnitt zu einer Druckkammer 66 gefördert, in welcher den Fasern weitere Flüssigkeit entzogen wird. Die feuchten Fasern werden dann durch die Schnecke durch einen Dosierabschnitt gefördert und in einen dem Schacht 42 bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 entsprechenden Schacht 42' ausgetragen. Der Schacht 42' ist auf ähnliche Weise wie bei der Anordnung gemäß Figur 2 zwischen eine Heizeinrichtung und ein Gebläse eingeschaltet, so daß eine Schnelltrocknung der Fasern auf einen gewünschten Feuchtigkeitsgehalt erfolgt. Die getrockneten Fasern werden anschließend zu einer Stiftmühle und einem Zyklonenabscheider überführt, um auf die vorher beschriebene Veise weiterbehandelt zu werden.

Ersichtlicherweise sind vorstehend verschiedene Ausführungsformen und mehrere Verfahren zur Her-

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stellung von Faserflocken beschrieben, die verschmelzungs- und kräuselfrei und mit einer zweckmäßigen Ausrüstung bzw. Appretur versehen sind. Selbstverständlich sind jedoch weitere Abwandlungen der offenbarten Verfahren möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Zusammenfassend werden mit der Erfindung somit ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, bei welchen ein Faser- oder Fadenstrang aus einem Textilmaterial zunächst gereinigt bzw. gewaschen und gespült wird, um seine ursprüngliche Ausrüstung zu entfernen. Der Strang wird dann in nassem Zustand zu einer Schneideinrichtung geführt, die ihn zu Fasern der gewünschten Länge zerkleinert. Die Fasern werden voneinander getrennt und vor dem Sammeln getrocknet. An einer passenden Stelle im Verfahrensablauf nach der Entfernung der ursprünglichen Ausrüstung und vor dem Sammeln der Fasern wird eine neue Ausrüstung bzw. Appretur auf das Material aufgebracht.

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Claims

Patentansprüche

^ Verfahren zur Herstellung von Faserflocken aus einem Faser- oder Fadenstrang aus Textilmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang zunächst gereinigt bzw. gewaschen und gespült wird, daß der Strang sodann in nassem Zustand zu Fasern der gewünschten Länge geschnitten wird, daß die Fasern darauf bei erhöhter Temperatur pneumatisch zu einer mechanischen Abscheideeinrichtung gefördert werden, um sie für das Sammeln zu trocknen und abzutrennen, und daß schließlich nach dem Vaschen und Spülen und vor dem Sammeln ein vorbestimmtes Ausrüst- oder Appreturmittel auf das Material aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Ausrüstmittel vor dem Schneiden des Strangs auf das Material aufgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte Ausrüstmittel nach dem Schneiden des Strangs auf das Material aufgetragen wird, indem die Fasern während ihrer pneumatischen Förderung mit diesem Mittel kontaktiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern durch Aufsprühen des Ausrüstmittels auf sie mit letzterem kontaktiert werden.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lasern nach Erreichen eines getrockneten Zustands besprüht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte Ausrüstmittel vor der pneumatischen Förderung der Pasern auf diese aufgetragen wird, indem die Fasern, eine Flüssigkeit und das Ausrüstmittel zu einer Auf schlämmung vermischt werden, und daß anschließend überschüssige Flüssigkeit und überschüssiges Ausrüstmittel von der Aufschlämmung abgezogen werden.
7. Vorrichtung zur Herstellung von Flockenfasern aus einem Faser- oder Fadenstrang aus Textilmaterial, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Waschen und Spülen des Strangs, eine Einrichtung zum Schneiden des gewaschenen und gespülten Strangs in nassem Zustand zu Fasern der gewünschten Länge, eine Einrichtung zur pneumatischen Förderung der Fasern bei erhöhter Temperatur zu einer mechanischen Abscheideeinrichtung unter Trocknung und Abtrennung der Fasern für das Sammeln und durch eine Einrichtung zum Auftragen eines vorbestimmten bzw. ausgewählten Ausrüst- oder Appreturmittels auf das gewaschene und gespülte Material vor dem Sammeln der Fasern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,, daß die Wasch- und Spüleinrichtung und die Ausrüst-

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mittel-Auftrageinrichtung mehrere Behälter aufweisen, welche der Strang nacheinander durchläuft und welche Wasch-, Spül- bzw. Ausrüstflüssigkeiten enthalten.
9· Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur pneumatischen Förderung der Pasern bei erhöhter Temperatur eine Zufuhrquelle für Warmluft, ein damit durch einen Leitungsschacht verbundenes Gebläse und eine Einrichtung zur Einführung der Fasern in den Schacht aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Abscheideeinrichtung eine Stiftmühle und einen Zyklonenabscheider aufweist, die mit dem Schacht in Verbindung stehen, wobei die Fasern in der Warmluft durch die Stiftmühle zum Zyklonenabscheider förderbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstmittel-Auftrageinrichtung eine an den Schacht angeschlossene Einrichtung zum Aufsprühen von Ausrüstmittel auf die Fasern während ihrer pneumatischen Förderung aufweist.
12..Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstmittel-Auftrageinrichtung Mittel zum Aufsprühen des Ausrüstmittels auf die Fasern

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■während ihrer pneumatischen Förderung zwischen der Stiftmühle und dem Zyklonenabscheider aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 7> gekennzeichnet durch eine zwischen der Schneid- und der Fördereinrichtung angeordnete Einrichtung zur Herstellung einer Aufschlämmung aus Fasern, Flüssigkeit und Ausrüst- oder Appreturmittel "und durch eine Einrichtung zum Abziehen von überschüssiger Flüssigkeit und überschüssigem Ausrüstmittel von der Aufschlämmung.
14. Vorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzieh- oder Extraktionseinrichtung eine Vorrichtung mit einem Eingabe-, einem Kompressions- und einem Dosierabschnitt ist, durch welche die Fasern mittels einer Schnecke gefördert werden.

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