DE8712426U1 - Vorrichtung zum Vereinzeln und Zuteilen von Fasern - Google Patents

Description

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* HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT HOE 87/F 267G Dr.VA/sk

Beschreibung:

Vorrichtung zum Vereinzeln und Zuteilen von Fasern

Die Neuerung ist eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Zuteilen von Fasern, die es gestattet, aus einem Haufwerk von Spinnfasern einen Strom von Einzelfasern zu erzeugen.

Spinnfasern, auch Schnit.tfasern oder Stapelfasern geaannt, werden erhalten durch Schneiden oder Reißen von Chemiefaserkabeln, die je nach der Produktionseinrichtung einen Gesamtiter von einigen ktex bis einigen 100 ktex < haben und dementsprechend je nach Einzeltiter einige 100

bis zu etwa 1 000 000 Einzelfilamente enthalten, auf die gewünschte Länge (Stapellänge). Hierbei fallen sie als Haufwerk (Flocke) an, das aus Fein- und Grobbündeln besteht.

Als Feinbündel werden mehrere aneinander haftende

Einzelfilamente bezeichnet. Sie entstehen durch Anpressen beim Schneidvorgang. Das auftreten von Feinbündeln ist ausgeprägt bei Einzeltiteria < 10 dtex und kaum noch feststellbar bei Titern > 50 dtex.
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Als Grobbündel wird der Zusammenschluß vieler Feinbündel oder Eins-elfilamenten zu einem cfrößeren Verband bezeichnet. Das auftraten von Grobbündeln ist besonders ausgeprägt bei langen Fasern.
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Spinnfasern werden nicht nur zur Herstellung textiler Spinnfasergarne in Sekundärspinnprozes&on eingesetzt, sondern in zunehmendem Maße dienen insbesondere glatte, nidh-fa gekräuselte Fasern verschiedener Länge und Tite£ als :'! 30 Zusatz zu Bau- oder Kunststoff massen, ßürch die Anwesenheit von Fesern weifdefl u.a. die Festigkeitseigenscliaften de§ Grundmatfcifialg günstig beeinflußt.

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Bei Einmischversuchen mit Fasern Wi§ sie in der Produktion anfallen/ wüifde festgestellt, daß voif dem ZüsätiS der Fasern zum Grundmaterial eine Auflösung der Grobbündel UHd eine ausreichende Vereinzelung der Feinbündel nötig ist. Die üblicherweise zum Vermischen der Komponenten von Bau- oder Kunststoffen eingesetzten Mischertypeii sind nämlich nicht geeignet zum Auflösen Von Grobbündeln oder gar zur Vereinzelung von Feinbündeln. Es kommt daher züif Bildung von unerwünschten "Fasernestern¹¹ und faserarmen Bereichen | im Mischgut. Ein solcher inhomogener Bau- oder Kunststoff f kann z.B. nicht die gewünschte und theoretisch mögliche §

Festigkeit erreichen. 1

Es ist daher erforderlich, die Faserbündel vor dem Ein- f

mischen in den Bau- oder Kunststoff soweit aufzulösen, I

daß die Fasern weitgehend voneinander isoliert in die |

Mischvorrichtung eingestreut werden können. |

In der Textiltechnik werden Vorrichtungen eingesetzt, die \

Faserhaufwerke auflockern und aus ihnen kleinere

Fasergruppen herauslösen. Solche Vorrichtungen, sie werden &iacgr; als "Öffner" bezeichnet, sind erforderlich um Faserflocke,

die z.B. in Form von Preßballen oder Naturfaserklumpen :

vorliegt, soweit aufzulösen, daß sie z.B. einer Karde |

zugeführt werden kann. j

Bekannte Öffner sind z.B. in "Koch/Salow, Großes Textil-Lexikon", Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart (1966), Bd. L-Z, S. 127 beschrieben.

Diese bekannten Öffner sind jedoch zur Lösung der Aufgabe, die Fasern tatsächlich weitgehend voneinander zu isolieren und in dieser Form in die Bau- oder Kunststoffe einzustreuen nicht brauchbar, weil sie die Faserstruktur von Haufwerken zwar auflockern, die Fasern aber nicht so weit vereinzeln, daß sie praktisch nicht mehr aneinander haften.

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Darüber hinaus sind die in der Textilindustrie eingesetzten Öffner Viel zu groß, zu teuer Und zu unbeweglich um" sie Z₁B₄ direkt auf der Baustelle dent Baustoff-Mischer so vorschalten zu können, daß der ausgeworfene Einzelfaserstrom direkt in den Mischer eintritt.

Es mußte deshalb eine einfache, kostengünstige Und bewegliche Vorrichtung geschaffen werden, die die Grob-Und Feinbündel vor dem Mischvorgang vereinzelt und in dieser Form dem Mischer zuteilt.

Die Neuerung ist in den Figuren 1, 2 und 3 schematisch dargestellt. Figur 1 zeigt einen senkrechten Querschnitt, in der Ebene I-I von Figur 2_t durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Vorratsbehälter (1), dem abgeschrägten Boden (2) dessen Neigungswinkel &agr; ggf. verändert werden Isann, der mit Stiften bestückten Arbeitswalze (3), deren Achse (4) ggf. senkrecht parallel verschoben werden kann und dem zwischen dem Rand der Böderiöffriung des Vorratsgefäßes und den Stiften der Arbeitswälze gebildeten Spalt (5).

Figur 2 zeigt einen senkrechten Längsschnitt,in der Ebene Ii-II von Figur 1,durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Stifte in einer Schraubenlinie auf der Arbeitswalze (3) angeordnet sind. Neben dem Vorratsgefäß (1), der Arbeitswalze (3) mit der Achse (4) zeigt die Figur 2 symbolisch auch ein Antriebsaggregat (6) für die Ärfeeitswalze.

Die Figur 3 zeigt einen senkrechten Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform, die zusätzlich zu den in Figur 1 dargestellten Elementen noch eine Zuführungswalze (7) aufweist und die anstelle eines in der Neigung verstellbaren Bodens ein auf diesem aufliegendes, in seiner Ebene in Richtung auf die Walze verschiebbares Spaltblech(8)

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aufweist, das durch in die Langlöcher 9 eingreifenden Befestigungsmittel in seiner Lage fixiert werden kann«

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vereinzeln und Zuteilen von Fasern ist in Figur 1 als senkrechter Schnitt schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem Vorratsgefäß (1) mit einem trichterförmig nach innen abfallenden Boden (2), der eine Öffnung aufweist in die von unten her eine Arbeitswalze (3) hineinragt. Die Arbeitswalze weist auf ihrem Mantel eine

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vorzugsweise 1 bis 3 mm haben. Die Lagerung der Achse (4) der Arbeitswalze und die Größe der Bodenöffnung sind so gestaltet, daß die Walze mit 2/12 bis 6/12, vorzugsweise 3/12 bis 5/12 ihres Umfangs innerhalb des Vorratsgefaßes liegt und daß bei ihrer Drehung die längsten auf ihrem Mantel angebrachten Stifte in einer Entfernung von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm am unteren Rand der Bodenöffnung des Vorratsgefaßes vorbeistreichen. Ein gedachter, die längsten Stifte umhüllender konzentrischer Walzenmantel bildet somit mit dem Rand der Bödenöffnung einen Spalt (5) von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm. Zweckmäßigerweise wird die Spaltbreite variabel gestaltet. Dies kann z.B. durch eine Veränderung der Bodenneigung, d.h. des Winkels &agr;, oder durch eine Annäherung oder Entfernung der Walzenachse (4) von der Bodenöffnung erfolgen. Vorzugsweise geschieht es durch Verschieben eines Spaltbleches, wie es z.B. in der Figur 3 schematisch gezeigt ist, das mit in Langlöcher eingreifenden lös- und fixierbare Befestigungsmittel, z.B. mit Schrauben, auf dem 30 schrägen Boden der Vorrichtung befestigt ist.

Die Zahl der Stifte der Arbeitswalze ist mindestens so hoch zu wählen, daß sie über die Walzenbreite gleichmäßig verteilt, einen Abstand von 2 bis 10 mm, vorzugsweise 4 bis 8 mm haben, gemessen in einer Richtung parallel zur Walzenachse. Dabei kann der Mantel rundum gleichmäßig mit Stiften versehen werden, die untereinander die oben

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angegebenen Abstände haben, Vorzugsweise werden die Stiftabstände alle etwa gieieh gehalten. Es ist jedösh auch möglich, ohne Einbuße an Wirksamkeit einen großen Teil der Stifte zu sparen, wenn man die Stifte in einer oder mehrerer Reihen die sich achsparallel ader z.B. in Form einer Schraubenlinien über den Walzenmantel erstrecken, angebracht werden. Zweckmäßigerweise werden eine gerade Sicht zu größe Anzahl, vorzugsweise 2 via 6 Stxxtiföxiiöil, ii^ bezüglich der Walzenachse symmetrischer Anordnung angebracht. Diese Anordnung bringt sowohl einen optimalen Eingriff der Stifte in die Faserbündel und dementsprechend einen sehr guten 'Auflösungseffekt als auch eine gute Laufruhe der schnell rotierenden Arbeitswalze mit sich. Die Stifte d>ar Arbeitswalze müssen nicht alle die gleiche Länge haben. Eine Verwendung von Stiften unterschiedlicher Länge kann sogar eine verbesserte Faservereinzelung bewirken. So ist es vorteilhaft, auf der Walze abwechselnd Reihen mit etwas längeren und etwas kürzeren Stiften anzubringen» Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist selbstverständlich auch ein auf die Achse (4/ der Arbeitswalze (3) wirkendes, in der Figur 2 dargestelltes, übliches Antriebselement (6) auf, das die Arbeitswalze mit der gewünschten Umdrehungszahl rotieren läßt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist iii-ierhalb des Vorratsgefäßes oberhalb der Arbeitswalze noch eine Zuführungswalze (7) auf. Diese hat auf ihrem Mantel gleichmäßig verteilt eine Vielzahl von 40 bis ISO mm, vorzugsweise 80 bis 10Ö mm langen Stiften. Diese Stifte sollen, in Achsrichtung gemessen, einen Abstand von 10 bis 30 mm haben. Auch hier ist es vorteilhaft, die Stifte in Längsreihen o-<k.i. auf Schraubenlinien auf dem Walzenmantel anzuordnen. Die Stifte der Zuführwalze sind untereinander im wesentlichen gleich lang. Der Abstand der Zuführwalze von der Arbeitswalze wird so gewählt, daß die Stifte der Arbeitsund der Zuführwalze im Abstand von 10 bis 60 mm,

vorzugsweise 20 bis 40 mm aneinander vorbeilaufen. Die Zuführungswalze wird zweckmäßigerweise so angetrieben, daß ihre Umdrehungszahl variiert werden kann, weil auf diese Weise eine Veränderung des Durchsatzes an Faserflocke durch die erfindungsgemäße Vorrichtung möglich ist. Dieser variable Antrieb kann z.B. durch Einschaltung eines geeigneten Wechselgetriebes oder durch einen regelbaren Elektroantrieb erfolgen.

Im Betrieb rotiert die Arbeitswalze, vorzugsweise mit einer konstanten Geschwindigkeit von 1000 bis 5000 Umdrehungen/ min die Zuführwalze mit 6 bis 60 Umdrehungen/min je nach der in der Zeiteinheit gewünschten Durchsatzmenge. Die Drehrichtung von Arbeits- und Zuführwalze kann im Prinzip gleich- oder gegensinnig sein. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei gegensinniger Drehrichtung sich ein etwas leichterer und gleichmäßigerer Lauf der Zuführwalze einstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zum Vereinzeln von Fasern mit Längen von 2 bis 24 mm und Einzeltitern von 1,5 bis 100 dtex. Bevorzugt werden glatte Fasern eingesetzt.

Die Größe des Vorratsbehälters (1), der Durchmesser und die Länge der Arbeits- und Zuführwalzen oder auch besondere Einrichtungen zur Zuführung des Faserhaufwerks, wie z.B. die Installation eines Förderbandes, ist für das Funktionoprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Bedeutung. Die maximal mögliche Durchsatzmenge ist der Länge und der Oberflächengeschwindigkeit der Arbeitswaizo proportional. Ein höherer Durchsatz kann auch dadurch erzielt werden, daß im Boden des Vorratsbehälters mehrere Arbe.itswalzen im Abstand voneinander angeordnet werden.

Die Mindestgröße des Vörratsbehälters ist iirt wesentlichen durch den Plätssbedarf der Zuführwalze bestinürtt, Werden

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größere Mengen vereinzelter Fasern benötigt, so ist es natürlich zweckmäßig, das Volumen des Vorratsbehälters entsprechend zu vergrößern, so daß das Nachfüllen von Flocke nicht zu häufig erfolgen muß, bzw. die gesamte für die Bau- oder Kunststoffcharge benötigte Fasermenge im Vorratsbehälter Platz findet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die einzumischende Menge an Faserflocke wird in das Vorratsgefäß (1) eingefüllt oder z.B. durch ein Fließband herantransportiert. Sofern eine Zuführwalze (7) vorgesehen ist, werden die Faserbündel von ihren Stiften erfaßt und der Arbeitswalze (3) zugeführt. Dabei kann die in der Zeiteinheit der Ärbeitswalze zugeführte Fasermenge durch die Drehgeschwindigkeit der Zuführwalze reguliert werden. Die schnell rotierende Arbeitswalze erfaßt mit ihren kurzen Stiften kleine Faserportionen und befördert diese zu dem von den Stiftenden und dem Rand der Bodenöffnung gebildeten, vorzugsweise einstellbaren Spalt (5). Beim Durchgang durch diesen Spalt werden die kleinen Faserportionen zerteilt und auch Feinbündel weitgehend vereinzelt. Durch die hohe Fliehkraft werden die vereinzelten Fasern von der Unterseite der Walze streuend abgeworfen und eine Belegung der Arbeitswalze vermieden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zweckmäßigerweic>e so positioniert und dimensioniert, daß die ausgeworfenen vereinzelten Fasern direkt in den laufenden Mischer für den Bau- oder Kunststoff eingestreut werden und die Große der Vorrichtung der Größe des Mischers und seiner Öffnung angepaßt ist.

Soll mit der erfindungsgemäßeh Vorrichtung überwiegend nur ein bestimmter Fasertyp (bezüglich Länge und Titer) verarbeitet werden, eo ist es vorteilhaft, die Ausführung der Zuführwalze, die Behandlung der ÄrbeitsWälze Und

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Spalt-breite diesem Sonderfall anzupassen. Besonders zweckmäßig ist diese Maßnahme wenn sehr hohe Anforderungen an die Vereinzelung von Feinbündeln gestellt werden.

Das folgende Dimensionierungsbeispiel veranschaulicht die Neuerung, ohne sie jedoch zu beschränken.

Arbeitswalze:

Durchmesser: 100 mm Breite: 400 mm 2 Schraubenförmige Stiftreihen 180° versetzt Stifthöhe: Reihe 1: 1 mm; Reihe 2: 2 mm Stiftabstand: 6 mm

Drehzahl: 3000 U/min Spaltbreite: 4 mm
Zuführwalze:

Durchmesser: 240 mm (mit Stiften) Breite: 400 mm Stiftanordnung: 4 Längsreihen, 90° versetzt auf Lücke stehend.

Stifthöhe: 100 mm Stiftabstand innerhalb einer Reihe: 20 mm Drehzahl: Variabel von 6 bis 60 U/min.

Volumen des Vorratsbehälters: 10

Bei Einsatz eines Faserhaufwerks von Fasern mit einer Schnittlänge von ca. 18 mm und einem Titer von 100 dtex wird bei einer Umdrehungszahl der Zuführwalze von 60 U/min ein Durchsatz von 1 kg/min erzielt.

Claims (5)

Schutzansprüche: "" : **·" "* *"' : HOE 87/F 267G

1. Vorrichtung zum Vereinzeln und Zuteilen von Fasern, bestehend aus einem Vorratsgefäß (1) mit einem trichterförmig nach innen abfallenden Boden (2), der eine Öffnung aufweist, in die von unten her eine Arbeitswalze (3) hineinragt, welche auf ihrem Mantel eine Vielzahl von Stiften aufweist, die eine Länge von 0,5 bis 5 mm haben, wobei die Lagerung der Arbeitswalze und die Größe der Bodenöffnung so gestaltet ist, daß die Walze mit 2/12 bis 6/12 ihres 10 ümfangs innerhalb des Vorratsgefäßes liegt und ein

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&iacgr; konzentrischer Walzenmantel mit dem Rand der

^s Bodenöffnung einen Spalt (5) von 1 bis 6 mm Breite

bildet.
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2. Vorrichtung gemäß Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte auf dem Mantel der Arbi itswwlze in einer oder mehreren Reihen, die sich achsparallel oder z.B. in Form einer Schraubenlinien über den Walzenmantel erstrecken, angeordnet sind.

3. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Schutzansprüche 1 oder 2, dadurch geker^nzeichnet, daß die Breite des Spaltes (5) zwischen den Stiftenden der Arbeitswalze und dem Rand der Bodenöffnung variabel ist.

4. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Schutzansprüchö 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie innerhalb des Vorratsgefäßes oberhalb der Arbeitsweise noch eine mit 80 bis 100 mm langen Stiften besetzte Zuführungswalze . aufweist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 2ufuhrungswälze mit variabler Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben werden kann*