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Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Fasern aus Bastfaserstengeln
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Fasern bzw. Langfasern
aus dem Stroh und Stengeln von Bastpflanzen, inshesondere des Samenleins und eine
Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens. Die erhaltenen Fasern sind für bestimmte
Anwendungsgebiete zum Ersatz von Jute, Hanf und Faserflachs geeignet.
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Die Fasern werden hei diesem Verfahren so schonend behandelt, daß
die Hauptmenge derselben unbeschädigt bleibt und praktisch keine merkliche Beeinträchtigung
der Reißfestigkeit der erhaltenen Fasern auftritt. Durch das vorliegende Verfahren
kann der gesamte Fasergehalt z. B. des Samenleinstrohs zur Herstellung von Standar.dqualitätsfasern
zu einem niedrigeren Preis als bisher attsQ°-nutzt werden. lin Gegensatz zu der
bedeutend niedrigeren Faserausbeute der bis jetzt bekannten Verfahren ermöglicht
das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von 24 bis 28 kg sphlnfähiger Fasern
von Standardqualität aus ioo kg Samenleinströh, woraus es möglich ist. anstatt wie
bisher nur 5 bis io kg Sackgewebe von niedrigerer Qualität zu erhalten, eine Menge
von 18 bis 23 kg Sackgewebe von einer Qualität ähnlich der von Jutesäcken herzustellen;
dabei übertrifft dieses Sackgewebe dasjenig: der Jutesäcke noch an Lebensdauer.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Gut zunächst geröstet, das geröstete Gut bis auf einen Wassergehalt von höchstens
14% getrocknet, hierauf mildegequetseht, gepreßt und geknickt wird, indem man das
Gut durch eine Reihe von paarweise angeordirneten
schraubenförmig
geriffelten Walzen führt und die während dieses Prozesses abgetrennten Schaben durch
bloßes Schütteln entfernt werden.
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Vorteilhaft wird das Röstgut bis auf einen Wassergehalt von 7 bis
io% getrocknet. Das Rösten oder Entfernen des Pflanzenleims geschieht vorteilhaft
durch bakterielles Warmwasserrösten, wobei das Material in Form von gepreßten Ballen
behandelt wird.
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Das Röstgut wird gegebenenfalls vor dem Trocknen gewaschen und dann
vorteilhaft vorentwässert, um seinen Wassergehalt auf ungefähr 2oo% herabzusetzen;
gleichzeitig werden Vorkehrungen getroffen, um dieFaserhinsichtlich ihrer Länge
und mechanischen Festigkeit zu schonen.
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Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Anlage ist dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine Röstkammer, einen Trockner, mindestens eine Reihe von
paarweise angeordneten, schraubentförmig geriffelten Walzen und eine Schüttelvorrichtung
aufweist, die anschließend an die Riffelwalzen angeordnet ist.
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Die biologische Röstanlage besteht vorteilhaft aus einem Röstbecken,
während die Trockenvorrichtung aus einer aus einer Presse, Quetsche oder Zentrifuge
bestehenden Vorentwässerungseinr.ichtung und einem sich an diese a,nsch'ließenid:-n
Wärmetrockner besteht.
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Zum Überführen des Materials von einem der verschiedenen Elemente
zum nächstfolgenden sind Förderbänder oder Rutschen vorgesehen.
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Die oberen Rollen der paarweise vorgesehenen schraubenförmig goriffelten
Walzen sind zwecks Ermöglichung der Behandlung von Stroh mit verschiedener Stengeldicke
in vertikaler Richtung gruppenweise verstellbar, um den Abstand zwischen dem am
weitesten vorspringenden Teil der Riffeln der einen Walze und dem Riffelboden der
Gegenwalze für jedes Walzenpaar verändern zu können. Diese Änderung wird vorteilhaft
zentral bewerkstelligt und kann auch während' des Arbeitsganges vorgenommen werden.
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,Auf gleiche Weise ist der Druckwiderstand der Federn, welche auf
die Lager der oberen Walen einwirken, ebenfalls regelbar.
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Die zur Durchführung des Verfahrens dienende .Anlage sowie verschiedene
Einzelheiten derselben sind schematisch in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i ist eine schematische Ansicht der ganzen Anlage; Fig. 2 ist
ein von vorn gesehener Aufriß, zum Teil im Schnitt, mit einer Reihe von paarweise
angeordneten schraubenförmig geriffelten Walzen, geeignet für die Behandlung von
Stroh verschie-dener Stengeldicke; Fig. 3 ist ein Grundriß einer Einzelheit; Fig.
4 ist ein Seitenanfriß einer Einzelheit.
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Im folgenden sei daserfindungsgemäßeVerfahren an Hand der Fig. i erläutert.
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Das Stroh bzw. die Stengel werden vorteilhaft in der Form von gepreßten
Ballen, wie es vom Produzenten geliefert wird, zwecks bakteriellen Rösters in ein
mit Warmwasser beschicktes Becken A eingeführt. Während bisher beim bakteriellen
Rösten das Stroh lose oder in .Garben gebunden behandelt worden ist, ist es gemäß
der Frfindu.ng vorteilhaft, das Samenleinstroh in der Form von gepreßten Ballen
zu rösten, zu welchem Zweck die Ballen während 2 bis 3 Tagen in Wasser von ungefähr
25° C mit oder ohne Zusatz von Chemikalien behandelt werden. Während des Röstens
wird die Temperatur des Wassers in Intervallen von 24 Stunden stufenweise auf 30
bis 40°C erhöht, bis die richtige Röstreife eintritt.
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Die Herstellung in industriellem Maßstab hat bewiesen, daß die Wirkung
des bakteriellenRöstens durch die Behandlung des Materials in der Form von gepreßten
Ballen nicht ungünstig beeinflußt wird, während andererseits dadurch die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens bedeutend erhöht wird.
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Die Ballen von vorteilhaft Standardgröße. können, auf hängende Förderwagen
geladen. in das Röstbecken geführt werden.
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Ein weiterer Vorteil des Röstens in Form von gepreßten Ballen besteht
darin. daß diese Methode eine rasche und ökonomische Entleerung des Röstbeckens
durch Herausrollen der Förderwagen entlang einem aufgehängten Schienenstrang ermöglicht.
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Die gerösteten Ballen Nverden auf Förderwagen entlang dem Schienenstrang
B1 in eine Zentrifuge oder hydraulische Presse C geführt. Die hydraulische Presse
oder Zentrifuge setzt den Wassergehalt der Fasern von 350% auf ungefähr 2oo% herab.
Gleichzeitig werden Vorkehrungen getroffen, um jede Beeinträchtigung der nassen
und sehr empfindlichen Fasern zu vermeiden, sowohl was ihre Länge als auch ihre
mechanische Festigkeit betrifft. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn die Länge
und Breite der Preßkörbe oder der Zentrifugentrommel genau den Längen- und Breitenabmessungen
der Ballen entspricht, so daß beim Pressen nur eine Dimension der Ballen vermindert
wird. Für den erstrebten Zweck kann gegebenenfalls auch eine Quetsche verwendle't
werden.
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Hierauf werden die vorgängig entwässerten Ballen gelockert und das
Stroh wird mittels Förderband B2 in die Trockenkammer D geführt. In dieser Trockenkammer
wird das Gut bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 14%, jedoch vorteilhaft
von etwa 7 bis io% getrocknet. Dieser Feuchtigkeitsgehalt hat sich für die weitere
Behandlung als geeignet erwiesen. Die Trocknungstemperatur beträgt ungefähr 5o°
C und die Trocknung wird .im Gegenstrom vorgenommen. Es hat sich als vorteilhaft
erwiesen, das Gut, das bei der Prüfung als zu trocken befunden wird, einem Strom
von kalter Feuchtluft auszusetzen, bevor es einer weiteren Behandlung unterworfen
wird.
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Von der Trockenkammer D wird das Material über das Förderband B3 zu
den indem geschlossenen Gehäuse Er paarweise angeordneten schraubenförmig geriffelten
Walzen geführt.
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Um die schonende Behandlung des Gutes zu sichern, werden gemäß der
Erfindung schraubenförmig geriffelte Walzen bevorzugt, welche entlang
der
.\rlreitsfl,iche ein dritt:l bis ein halbes Gewinde, höchstens ein volles Gewinde
aufweisen. Als besonders vorteilhaft haben sich Riffeln mit Schraubenwindungen erwiesen.
deren Ganghöhe alL = 1o 3/13 his 4,5 ;z/+ beträgt, wobei
L die Arbeitslänge der U'alze und a den Winkel zwischen dem Ausgangs- und
Endpunkt derselben Riffel, bezogen auf den Stirnwanddurchmesser der Walze, bedeutet.
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Die schraubenförmigen Riffeln der Walzen üben auf (las Gut, welches
den notwendigen Grad von Feuchtigkeit (7 bis i4%) besitzt, einen milden Quetsch-.
Preß- und Knickeffekt aus, ohne das spröde Gut Schlag-Stoß-Wirkungen und allzu höhen
Spannungen auszusetzen. Hierdurch wirf (las Zerreißen der die spröden Schäben tragenden
Fasern beseitigt, wodurch die Fasern ihre ursprüngliche Länge und Festigkeit beibehalten.
Gleichzeitig werden die trockenen Schälen gebrochen und im Verlaufe ihres Durchganges
zwischen den Walzenpaaren infolge der Schwerkraft teilweise aus den Faserteilen
entfernt.
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In dem geschlossenen Gehäuse El wird mittels eines Ventilators H eine
Saugwirkung hervorgerufen, und es wird der Staub und ein Teil der Schäben dabei
entfernt. Da das Quetschen und Knicken in einem Gehäuse vonstatten geht, kann das
'hygroskopische Fasermaterial keine weitere Feuchtigrkeit aufnehmen, wenn für die
gewünschte Luftkonditionierung Sorge getragen wird. Von d'em Walzenpaaren im Gehäuse
El wird das behandelte '.Material über das Förderband B4 in den gleicherweise in
einem Gehäuse F1 angeordneten Schüttelapparat geführt, welcher aus einer schrägen
Schüttelvorrichtung besteht, wie sie gewöhnlich in der Flachsindustrie verwendet
wird. Hier wird ein namhafter Teil der losen Schälen entfernt. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist das bisher unentbehrliche Schwingen nicht erforderlich, da infolge
des Durchganges des Materials zwischen den geriffelten Walzen die Schäbem in einem
solchen Grade gelockert worden sind, daß ein Schütteln allein genügt, um diese von
den Fasern in einem für das Spinnen erforderlichen Ausmaß zu entfernen, wobei zu
erwähnen ist, daß die Entfernung der Schäben auf diese Weise ohne irgendeinen Verlust
an Fasermaterial und ohne eine Beschädigung der Fasern vonstatten geht, wobei gleichzeitig
die Fasern ihre ursprüngliche Länge beibehalten.
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Wenn nötig, wird das Gut wiederholt durch die gleiche Reihe von Walzenpaaren
hindurchgeführt. Selbstverständlich ist es auch möglich, gemäß dem in Fig. i dargestelltem
Schema so vorzugehen, daß das Material nacheinander durch eine Mehrzahl von Walzenpaarreihen
und anschließenden Schüttelvorrichtungen hindurchgeleitet wird.
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Wie dem Schema zu entnehmen ist. können eine Anzahl von Apparategruppen,
von denen jede Gruppe aus einer Reihe von schraubenförmig geriffelten Walzenpaaren
und' hinter ihnen geschalteten Schüttelvorrichtungen besteht, in übereinanderliegenden
Ebenen angeordnet sein.
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hie zweite Maschinengruppe, welche die Walzenpaare EZ, E3 und die
zwischen diesen geschaltete Schüttelvorrichtung F2 umfaßt, liegt unterhalb der Ebene
der obersten Maschinengruppe El, FI, während die aus den Walzen F_4, ES und den
Schüttelvorrichtungen F5, F$ bestehende dritte Maschinengruppe unterhalb des zweiten
Aggregats angeordnet ist. Zwischen den Gehäusen E., E5 befindet sich ein Ventilator
H. Die Transportglieder, wie Förderbänder, die in den verschiedenen Ebenen angeordnet
sind, sind mit B4, bzw. B5, B8 und B7, las, B, bezeichnet, während die Rutschen
zwischen den versehiedenen Ebenen mit G1 und G$ bezeichnet sind. Bevor die Fasern
die Walzenp,aarreihe E5 verlassen, werden sie vorteilhaft zwei- oder dreimal mit
z. B. in der jwteindustrie gewöhnlich verwendeten Batschmitteln besprengt und das
gebatschte 'Material wird 'hierauf in kühlen und feuchten Lagerräumen nachfermentiert.
Versuche haben gezeigt, daß eine derartige Behandlung der Fasern vor dein Krempeln
ihre Spinnbarkeit verbessert.
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Die Anordnung der Schüttelvorrichtungen ist von zwei Gesichtspunkten
aus wesentlich.
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i. Sie entfernen die losen Schälen, die beim Quetsch-Knick-Vorgang
entstanden sind, und verhindern ein Zerbröckeln der Schäben, welches deren machfolgende
Entfernung schwieriger gestalten würde.
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z. Das erhaltene Werg, dessen Trocknung in ungleichförmiger Weise
vor sich gemt, wird während des Schütteins teilweise gelüftet, und die trockenen
und nassen Teile werden innig miteinander vermischt. Das Werg, welches auf diese
Weise homogen in bezog auf seinen Feuchtigkeitsgehalt geworden ist, kann während
.des fol.genderu Quetsch-Knick-Vorganges gleichmäßiger aufgearbeitet werden, so
daß ein Werg von größerer Schäben- und Knotenfreiheit erhalten wird.
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Jede Schüttelvorrichtung ist in einem geschlossenen Raum, z. B. in
einem Gehäuse angeordnet, wobei die in den genannten Räumen oder Gehäusen enthartene
Luft in bezog auf Temperatur und Dampfgehalt konditioniert ist. Es ist jedoch auch
möglich, die Schüttelvorrichtungen ;in einem gemeinsamen Gehäuse mit den Riffelwalzen
anzuordnen.
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Bei einer richtigen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
muß auch Dicke und Reißfestigkeit des Materials -berücksichtigt werden; Material,
z. B. Samenleinstroh von größerer Stengeldicke,kamn unter sonstgleichenBedingungen.
leichter schäbenfrei gemacht werden als solches mit dünneren Stengeln.
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Um den Reinheitsgrad des Werges von der Stengeldicke dies Rohmaterials
unabhängig machen zu können, sind Einrichtungen vorgesehen, um während des Zusammenwirkens
der Walzenpaare den Abstand zwischen den Riffeln der einen Walze und der Rille der
Gegenwalze während des Arbeitsganges verändern zu 'können; Verminderung des Abstandes
zwischen Rippe und Rille verstärkt den Quetsch-, Reib- und Knickeffekt, während
eine Vergrößerung dieses genannten Abstandes diese
Wirkung vermindert,
was insbesondere bei Aufarbeitung von Rohmaterial minderwertiger Qualität wesentlich
sein kann. Die Apparatur zur Verstellung der Abstände zwischen Rippe und Rille ist
in Fig. 2 bis 4 dargestellt.
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Fig. 2 ist ein teilweise geschnittener Seiten aufriß einer Reihe von
schraubenförmig geriffielten Walzenpaaren, in welchen die oberen Walzen, wie auch
die Federn, deren Druckwirkung die Lager der Walzen unterworfen sind, einstellbar
angeordnet sind.
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Die unteren Zapfen der Walzenpaare sind in den ortsfesten Lagern 2
gelagert, die vom Maschinenrahmen i getragen werden, während die Lager 3 der oberen
Zapfen von einem in der verbikalerr Richtung verstellbaren Rahmen 7 getragen sind.
Die Verstellung der Lager 3 in der vertikalen Richtung geschieht durch Heben oder
Senken des Rahmens 7. Zu diesem Zwecke ist eine in ein zentrales Bohrloch passende
Ausbauchung 8 in jeder Ecke des quadratischen Rahmens 7 vorgesehen. In die Bohrlöcher
sind Gewinde eingeschnitten und Schraubenspindeln 9 sind rotierbar im Gewinde der
Bohrlöcher vongeseihen; diese Schraubenspindeln 9 werden von auf die Spindeln gekeilten
und in Schnecken io eingreifenden Schneckenrädern io' angetrieben. Diese Schnecken
io sind in die horizontale Welle i i eingedreht, welche mittels eines Handrades
32 gedreht werden kann. Um die Verdrehung aller Schraubenspindeln in gleichem Ausmaß
zu sichern (Fig. 3), sind auf jeder Welle 1 i Kegielräder 12 vorgesehen, von denen
jedes mit einem Kegelrad 13 im Eingriff steht, das auf je einer Welle 14, die senkrecht
zu den Wellen i i stehen, befestigt ist. Die Kegelräder 12 und 13 bewirken auch
die Drehung der Welle 18, die parallel mit der Welle i i verläuft und durch die
Welle 14 mittels des Kegelradgetriebes 15, 16 angetrieben wird. An ,den Enden der
Wellen i i, 18 befinden sich Schnecken io, welche die Spindeln 9 antreiben. Demgemäß
sichert diese Anordnung die gleichwertige Verdrehung der Schraubenspindeln 9 und
ermöglicht ein Heben und Senken des Rahmens 7 durch Verdrehen des Handrades 32,
um den genannten Rahmen ständig parallel in bezug auf seine ursprüngliche horizontale
Lage zu halten.
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Die genaue Einstellung der Verdrehung des Handrades 32 und damit des
Abstandes, mit welchem der Rahmen 7 gehoben und gesenkt wird, geschieht mit Hilfe
des Zeigers i9, der sich auf der Skala 20 bewegt. Da das Schneckengetriebe selbsthemmernd
ist, kann das Handrad 32 in jede beliebige Ste ;llung eingestellt werden, ohne daß
eine spezielle Fixiervorrichtung nötig wäre. Derbeschriebene Mechanismus ermöglicht
die Verstellung der oberen Walzen einer jeden Reihe von Walzenpaaren in bezug auf
die ortsfesten unteren Walzen, je nach der Dicke des Samenleinstrohs, d. h. je nach
der gewünschten Quetschwirkung. Diese Verstellung kann auch während des Arbeitsganges
erfolgen. Die Federn 4, deren Wirkung d'i'e in vertikaler Richtung verstellbaren
Lager 3 unterworfen sind, werden stärker in die Höhe gedrückt, wenn Stroh von größerer
Stengeldicke zwischen die Rollen des Walzenpaares gebracht wird. Jede Feder 4 ist
in einem Gehäuses angeordnet. Die Federgehäuse werden auf dem Maschinenrahmen i
durch den Träger 6 gehalten. Jedes Federgehäuse 5 ist von einem Stift 21 durchbrochen,
wobei die unteren Enden dieser Stifte an dem auf der Feder 4 sitzenden Teller angreifen.
Die Stifte 21 werden durch einen in der Vertikalrichtung verstellbaren Rahmen 22
getragen, von dem jede Kante durch eine Schraubenspindel 23 durchdrungen ist. Diese
Schraubenspindeln werden im Ausmaß der Verdrehung der Kurbel 26 durch auf die horizontale
Welle 25 gekeilte Schnecken 24 uni durch Schneckenräder 2 angetrieben, welche mit
den Schnecken 24 im Eingriff stellen. Die Verstellung geschieht auf ähnliche Weise,
wie die des Rahmens 7.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Gewinnung eines
Qualitätswerges aus Stroh und Stengeln von Samenlein hervorragend geeignet, kann
jedoch auch bei der Atiiarbeitung von Flachsfaserstengeln minderer Qualität, von
Wirrstroh usw., zur Nachreinigung von schäbenreichen Wergen, wie z. B. Turbinenwerg,
ferner von anderen minderwertigen rohen Bastfasern und Abfallprodukten der Bastfasergewinnung
mit Vorteil verwendet werden. Das Produkt zeichnet sich in jedem Fall durch Länge,
Festigkeit und Knotenfreiheit aus, wobei unter günstigen Gestehungskosten eine bisher
nicht erreichte hohe Ausbeute an Langwerg bzw. Langfasern erzielt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich wesentlich von den
bis heute vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von Langwerg bzw. Fasern z.
B. aus Samenleinstroh. Bei einem der bekannten Verfahren wird z. B. (las Samenleinstroh
der Wirkung von feuchtem Dampf ausgesetzt und, nachfolgend einer Reibwirkung in
Maschinen unterworfen, wie sie zum Zermahlen von Holz zu Fasern verwendet werden,
während in einem anderen Verfahren die gerösteten Faserbündel durch Paare von Brechwalzen
geführt werden, welche mit in axialer Richtung verlaufenden Rippen versehen sind,
und wobei die Fasern während dieses Durchganges mit heißem Wasser besprengt werden.