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Verfahren zur Reinigung von mit Mineralöl verunreinigten Pflanzenfasern
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Reinigung von mit Mineralölen
verunreinigtem Fasermaterial pflanzlichen Ursprungs,wie z. B. Baumwolle, Leinen
', Hanf, jute, Kapok u-dgl.
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In Baumwollspinnereien z. B. wird während des Spitmens, Webens oder
anderer Bearb#eitungsvorgänge eine gewisse Menge Baumwolle mit öl z)der Schtniermitteln
verunreinigt. Diese Baumwolle muß verworfen werden, da sie nicht zufriedenstellend
gebleicht, gereinigt, gefärbt oder flammsicher gemacht werden kann. Man bezeichnet
diese Baumwolle im allgenwinen als Kührwolle oder öliger Krempel. Mineralische Kohlenwasserstolie,
die während der verschiedenen Faserbearbeitungsgänge die Fasern verunreini- gen
', sind die gewöhnlichen Spindel; 5 le, Schmieröle und andere üle, die von
den pflanzlichen Fasern während der Bearbeitung oder Verwendung aufgenommen werden.
Sie sind meistens nicht verseifbar und schwer durch irgend-eines der bekannten Waschverfahren
zu entfernen.
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Diese Kehrwolle bzw. der ölige Krempel wird gewöhnlich zu niedrigen
Preisen verkauft, da es bisher unmöglich gewesen ist, die Mineralöle oder -fette
aus diesen Baumwollfasem zu entfernen, außer es sei denn durch Extraktion mit einem
flüchtigen Lösungsmittel, was jedoch gewagt und zu teuer ist, oder durch ein Trockenabsorptionsverfahren,
das darin besteht, daß man feingemahlen-es Kaolin, Talkum codier ähnliches Material
mit der Baumwolle in einer Putztrommel. vermischt und dann den überschuß an diesem
Material zusammen mit %vechselnden Olmengen, die \,on dem Material ab#
sorbiert
wurden, aus der Baumwolle - lierausbläst. Dieses Verfahren ist aber für die
Entfernung von Mineralöl nicht wirkungsvoll genug und wird deshalb, für die
industrielle Verwendung als ungeeignet betrachtet.
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Das blhältige pflanzliche Fasermaterial, das aus langen und kurzen
Pflanzenfasern besteht, fällt in so großen Mengen an, daß diese industrielle Bedeutung
erlangen, vorausgesetzt, daß der mineralische Kohlenwassers-toff in wirtschaftlicherWeise
teilweise oder gänzlich entfernt werden kann und die Fasern in einem Zustand verbleiben,
der ihre Verwendung als Grundfasermaterial für andere industrielle Zwecke gestattet.
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Es wurde nun gefunden, daß mit Mineralöl verunreinigte Pflanzenfasiern
in verbesserter Weise ge-
reinigt werden können, wenn man die Fasern zu,-nächst
ineinem wäßrigen Mediumeinweicht, darauf die übenchüssige Behandlungsflüssigkeit
entfernt, so daß die Fasern noch 45 bis 5 5 #/o, bezogen auf das Fasertrockengewicht,
dieses Mediums aufweisen, die so angefeuchteten Fasern mit bewegten heißen Luftströmen
behandelt, wobei in ein-er ersten Stufe bei Temperaturen von etwa 12o bis i6o',
und in einer zweiten Stufe bei Temperaturen von etwa go bis i2o', und zwar immer
während einer Zeitspanne von etwa io Minuten, gearbeitet und der Dampf von Min#eralöl
und Wasser kontinuierlich abgezogen wird, worauf die Fasern in einer dritten Stufe
getrocknet werden.
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Erfindungsgemäß werden die mit dem Mineralöl verunreinigten Pflanzenfasern
zuerst gründlich in Wasser eingeweicht, das, wenn gewünscht, darin gelöste Stoffe
zum Flammsichermachen enthalten kann. Nach dem Einweichen wird die überschüssige
Feuchtigkeit von den Fasern entfernt; dann werden letztere Luftströmen ausgesetzt,
die auf beträchtlich Über dem Siedepunkt des Wassers gelegene Temperaturen erwärmt
worden sind, und wobei diese Temperaturen hoch genug sind, um die Mineralölablagerungen
auf den Fasern zu verflüchtigen. Es wurde gefunden, daß, wenn man diese Heißluft
mit den Pflanzenfasern in Berührung bringt, der größte Teil der die Fasern verunreinigenden
Mineralöle verflüchtigt wird und so von den zum Trocknen verwendeten Luftströmen
weggeführt werden kann. Die Temperatur dieser Trockenluft, die hoch genug ist, um
Mineralöle zu verflüchtigen, ist an sich auch hoch genug, um bei einer Einwirkung
auf verhältnismäßig trockene Fasern diesen durchVersengen,oderVerkohlen, ernstlichenSchaden
zuzufügen; es wurde jedoch gefunden, daß kein derartiger Schaden entsteht, wenn
die Fasern mit Wasser genäßt sind, und zwar auch dann nicht, wenn die zur Verflüchtigung
der Mineralöle verwendete Luft eine Temperatur von 16o' besitzt. Die Fasern dürfen
natürlich nur dann einer so hohen Temperatur unterworfen werden, wenn sie so naß
sind, daß ihnen durch die -erhitzte Luft oder andere Gase Schaden zugefügt werden
könnte.
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Das Verfahren kann nuttels eines Gerätes belilebiger Bauart durchgeführt
werden; als Beispiel wird ein Gerätetyp dargestellt, der für diesen Zweck verwendet
werden kann.
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Von den Zeichnungen ist Fig. i ein seitlicher Aufriß des einen Teiles
des Gerätes, das in Verbindung mit der Durchfüh:rung des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendet werden kann, und Fig. ia die Darstellung des anderen Teiles des Gerätes.
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In Fig. i wird ein Tiail ein-es Tanks oder läng:-lichen Trogs
5 für Wasser oder eine wäßrige Lösung gezeigt; in.:diesem Trog ist über dem
Trogboden ein feststehendes Sieb6 angeordnet.
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Die mit öl verunreinigten Pflanzenfasern werden gewöhnlich
in Ballen angeliefert, und die kompakte Fasermasse, muß auf irgendeine geeignete
oder üb,-liche Weise (nicht gezeigt) auseinandergebrochen oder gelockert werden,
bevor sie dem Aufnahmeende des Troges5 zugeführt werden kann. Der Trog6 enthält
Wasser oder !eine wäßrige Lösung eines Stoffes, der, wenn er auf die Fasern gebracht
oder von ihnen absorbiert wird, diese flammsicher macht. Das wäßrige Bad
k Tank 5 kann auch tein geeignetes Mittel zur Herabsetzung der Oberflächensparmung
enthalten und wird vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 45 und 65" gehalten,
um ein gründliches, Naßmachen der Fasern zu, ge-
währleisten.
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Die aufgelockerte Fasermasse wird durch eine Mehrzahl von Schaufelrädern7
in Längsrich-tung durch den Tank geführt, die das Material auch in das in dem Tank
!enthaltene Wasser oder die wäßrige, Lösung eintauchen. Diese Schaufelräder7 drehen
sich richtungsmäßig so, daß sie das Fasermaterial, wie durch den Pfeil angegeben,
nach der rechten Seite der Zeichnung zum Abgabeende des Tanks5 befördern. An dem
Abgabeende verläuft das Sieb, 6, wie bei 8 angegeben, schräg nach
loben, und es sind geeignete Vorrichtungen zum Entfernen des durchtränkten Fasexmaterials
aus dem Tank, z. 3. ein Rechen 9, vorhanden, der auf einer sich im
entgegengesetzten Uhrzeigersinn drehenden, zur Betätigung des Rechens
9 dienenden Kurbel io angebracht ist, -während der Rechen 9 mit dem
nach der rechten Seite von Fig. i abwandernden Material in Berührung, ist.
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Der Rechen 9 befördert das Fasern-laterial zwischen ein Paar
Preßrollen 12, die überschüssige Feuchtigkeit aus dem Material entfernen. Diese
Rollen 12 sind vorzugsweise so eingestellt, daß die von ihnen abgegebenen Fasern
ungefähr 45 bis 55 0/0 Wasser, bezogen auf das Trockengewicht des
Fasermaterlals, enthidten. Dole Preßrollen 12 geben das Easermaterial an einen Zubringer
14 ab, der es einem Gebläse 15 oder einer anderen, für die überführun- des
nassen Fasermaterials zu einem Verdampfer geeigneten Vorrichtung zubringt. Das Gebläse
15 gibt das Fasermaterial durch das Rohr 16 ab-, das in die Endwand
17 eines Trockners oder Verdamplers, 6intritt. 'Ein Trockner dder Verdampfer
von irgendeiner geeigneten Art -kann verwendet werden; das entsprechende, in dem
darstellten Aufbau gezeigte Gerät ist vollständig
in einem Gehäuse
2o eingeschlossen, dessen eine Endwand die Endivand 17 ist.
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Die Verdampfug- von Wasser und Lösemittel findet vorzugsweise in einer
Anzahl von Stufen statt, bei der dargestellten Konstruktion sind es deren drei.
Der Verdampfer oder Trockner wird durch. sich im wesentlichen waagerecht erstreckende
Trennwände 21 und 22 in drei verschiedene, übereinander angeordnete Abteilungen
eingeteilt, in denen die drei Verdampfungsstufen durchgeführt werden, und
jede dieser Abteilungen enthält eine geeignete Förder-,Forrichtung, die das
Fasermaterial durch die betreffende Abteilung hindurchführt. In der ersten Verdampfungsstufe,
die in der oberen Alyteilung 24 durchgeführt %vird, ist ein Förderband
25 vorgeschen, das das Material von dem linken Ende des, Gehäuses zu dessen
rechtem Ende bringt und es auf eine geneigte Platte oder Rutsche 27 (Fig.
ia) abgibt, die das Material durch eine öffnUng28 in der Trennwand2i führt. Dann
gelangt das Material auf einen in einer zweiten Ab,-teilung31 zwischen den Trennwänden
21 und 22 gelegenes Förderband3o, das es auf eine andere geneigte Platt'e34 am linken
Ende des Gehäuses (Fig.i) abgibt, die es an dem Ende der Trennwand22 vorbei einem
dritten Band35 zuleitet, das in der untersten Abteilung36 angeordnet ist. Das GehäUSe20
hat eine rechte Endwand38 mit einer Öffnung, durch die sich, das Förderband
35 erstreckt, mit dem das Material aus dem Gerät ab,-gegeben wird.
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Das gezeigte Gerät besitzt drei Heizvorrichtungen. Dk #(#rste Heizung
4o ist in einem Luftdurchlaß 41 angeordnet. Sie enthält eine Reihe von Dampfrohren
oder einer andere Vorrichtung, um die Temperatur der daran varbeifließeanden Luft
auf den gewünschten Grad zu bringen. Dieser Durchlaß 41 erhält Luft aus einem Gebläse
42, und die cnvärmte Luft wird durch einen senkrechten Kanal 43 abgegeben, der zu
der oberen Abteilung oder Stufe 24 des Verdampfers führt. Die Temperatur der in
dieser Abteilung befindlichen Luft kann zwischen i2o und 16J schwanken, und diese
Luft wird durch' die Schicht oder Masse des von dem oberen Förderband z5 getragenen
Fasermaterial#s geschickt. Die Bänder 25, 30 und 35
besitzen sämtlich
die Form von Riemen, durch die leicht Luft Iiindurchgeleitet -werden kann, z. B.
dadurch, daß sie eine große Anzahl von Lochungen enthalten oder, wenn gewünscht,
aus einem geeigneten Metallsleb oder aus gewebte#m Material mit großen Zwischenräumen,
durch die die Luft zum Trocknen oder Verdampfen hindurchtreten kann, gefertigt -sind.
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Bei der gezeigten, für diesen Zweck vorgesehenen Konstruktion gibt
der Kanal 43 die Luft in den oberen Teil der Abteilung 24 ab, und die erwärmte Luft
wird durch die Fasermaterialsclucht auf dem Förderband 25 auf irgendeine
geeignete Weise hindurchgesaugt. Zum Beispiel kann ein Luftsaugsystern mit einem
Sauggebläse 45 (Fig. ia) vorgesehen werden, das Luft aus dem Verdampfer oder Trockner
abzieht und das Luft aus dem Verdampfer oder Trockner durch Hauptkanal 46 erhält,
der eine Mehrzahl von Zweigkanälen 47 be-
sitzt, deren Luftaufnahrneöffnungen.
zwischen den Laufflächen der Förderbänder angeordnet sind. Zum Beispiel wird Luft
aus der ersten Stufe des Verdampfunggsvorganges in der Abteilung 24 mit Hilfe der
Ansai##näle 48 abgezogen, die- zwischen den Laufflächen des Riemens 25 angeordnet
sind, und, wenn gewünscht, kann ein zusätzlicher Kanal 49 zum Abziehen von Luft
aus dem Abgabeende der Abteilung 24 vorgesehen werden. Dementsprechend wird eine
verhältnismäßig hoch über dem Siedepunkt des Wassers liegende Temperatur über der
oberen Lauffläche des Förderbandes 2 5 in die Abteilung 24 eingelassen, fließt
durch die auf der oberen Lauffläche dieses Bandes abgelegte Fasermasse und tritt
dann in die Luftaufnahmeöffnurigen 48 des Saugsystems und den Kanal 49 ein, von
wo sie durch den Hauptkanal 46 zum Sauggebläse- 45 abgegeben wird. Wenn gewünscht,
können natürlich auch irgendwelche anderen Vorrichtungen zum Abziehen von Luft und
Dämpfen aus dem Vexdampfergehäuse und zum Zuführen von heißer Luft zu diesem verwendet
werden.
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Die vorgewärmte Luft, die in die- zweite Abteilung 3 1 des
Verdampfers abgegeben wird, besitzt eine wesentlich niedrigere Temperatur, vorzugsweise
eine Tempteratur zwischen go und i 2o'. Diese Luft wird der zweiten Abteilung nüttels
Gebläse 5o (Fig. i a) zugeführ#t und strömt durch einen Vorwärmer 5 1, der
in einem in dem oberen Teil der zweiten Abteilung, 31 endenden Kanal 52 angeordnet
ist. Das Absaugsystem, das aus der ersten Stufe Luft entfernt, kann zur Entfernung
von Luft und Dampf aus der zweiten Abteilung oder Stufe verwendet werden, und zu
diesem Zweck werden die Kanäle 46 mit zusätzlichen Einlaßöffnungen 53 -Insgestattet,
die sich zwischen den beiden Laufflächen des zweiten Förderbandes 30 erstrecken.
Der Trockenvorgang in der zweit-en Abteilung ist dementsprechend dem der ersten
Abteilung sehrähnlich, außer daß er bei niederer Temperatur durchgeführt wird, und
zwar auf Grund der Tatsache-, daß in der erst-en Stufe oder Abteilung eine beträchtliche
Menge Feuchtigkeit aus dem Fasermaterial abgezogen wurde.
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Die dritte Abteilung 36 erhält Luft aus dein Gebläse 6o (Fig.
i a), die Luft zum Vorwärmer 6 1 und dann in einen Kanal 62 abgibt.
Dieser Kanal gibt die vorgewärmte Luft in den oberen Teil der dritten Abteilung
3 6 ab, und die Luft wird aus der dritten Abteilung #durch das Saugsystem
durch zwischen den Laufflächen des Zubringers 36 gelegene Luftaufnahmeöffnungen
64 abgezogen. Da das Fasermaterial in der dritten Abteilung verhältnismäßig trocken
ist, braucht die in dieser Abteilung herrschende Lufttemperatur im wesentlichen
nicht mehr als go' zu betragen.
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Natürlich kann auch irgendein anderes Gerät verwendet werden, um das
Fasermaterial, während es naß ist, Temperaturen auszusetzen, die für die Verdampfugg
der das Fasermaterial verunreinigenden Kol-denwa#ss#erstoff#öle ausreichen, und
wenn gewünscht
kann aus irgendeinem Bereich Moder aus einer beliebigen
Stufe des Gerätes abgegebeneLuft wieder erwärmt und zur Absorption neuer Wasser-und
Oldampfmengen 4em System wieder zugeführt werden.
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Bei der Durchführung des Verfahrens mit dem dargestellten Gerät wird
Fasermaterial, während es eine verhältnismäßig große Menge Feuchtigkeit enthält,
in der ersten Stufe hohen Temperaturen ausgesetzt, die, wenn sie auf trockenes Pflamen-i
fasermaterial einwirkten, ein Verkohlen oder Versengen desselben zur Folge haben
und seinen Wert beträchtlich herabsetzen würden. Es wurde jedoch gefunden, daß diese
hohen Temperaturen auf Grund des Vorhandenseins von Wasser in dem Fasermaterial
dieses nicht verschlechtern oder ihm Schaden zufügen, und daß das Mineralöl in oder
auf dem Material verdampft und dieser Dampf zusammen mit Wasserdampf durch das Saug.
system abgegeben wird. In der zweiten Stufe wird weiteres Mineralöl verdampft und
eine große Menge Wasser von dem Faser=terial -entfernt, und in der dritten Stufe
wird zwecks Entfernun g weiter-er Feuchtigkeit das Fasermaterial getrocknet.
Das Fasermaterial kann aus der dritten Stufe mit jedem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt
abgegeben werden, wobei gewöhnlich io oi'o, bezogen auf das absolute Trockengewicht
des Pflanzenfasermaterials, gewünscht werden.
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Es ist im allgemeinen wünschenswert, daß die Pflanzenfaserneiner Behandlung
zur Erzielung von Flammsicherheit und Feuerbeständigkeit unterzogen werden; die
Behaaidlung zum Flammsichermachen des Materials kann gleichzeitig mit der Entfernung
der Mineralöle aus letzteren durchgeführt werden. Hierzu enthält das Wasser in Tank
5, in dem das Fasermaterial genäßt wird, die zum Flammsicherrnachen der Pflanzenfasem
bestimmten Materialien in Lösung. Borsäure und Borax oder irgendeines der anderen
wasserlöslichen, zum Flammsichermachen dienenden anorganischen Materialien, wie
Borax und Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfat, Ammoniumsulfamin oder andere, können
für diesen Zweck verwendet werden. Diese in dem Wasser gelösten Stoffe zum Flammsichermachen
steigern die Fähigkeit des Fasennaterials, die hohen Temperaturen zu ertragen, denen
sie in Stufe i und 2 des Gerätes zur Verdampfung der Mineralöle ausgesetzt werden,
in einem hohen Ausmaß. Demgemäß kann durch Auflösen der für das Fla-mmsichermachen
bestimmten Stoffe in dem Wasser des Tanks 5 die Baum-wolle oder anderes Fasermaterial
während ein und desselben Vorganges sowohl flammsicher gemacht als auch von Verunreinig-ungen.
durch Mineralöle befreit werden. Beim Durchführen vm mit Mineralöl verunreinigter
Baumwolle durch die gewöhnliche, heiße Borax-und Borsäurelösung oder die Lösung
irgendeines der anderen löslichen, anorganischen zum Flammsichermachen dienenden
Stoffe wird das Mineralöl auf der Baurn:wolle zu einem Wasser-in-öl-Kolloid emulgiert.
Diese feine Verteilung des öls bewirkt, daß während des nachfolgenden Trockenvorganges
der Wärme ein größerer Teil der üloberfläche ausgesetzt wird und erleichtert so
die Abscheidung des öls in flüchtiger Form.
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Es ist natürlich erforderlich, daß das Fasermaterial nur während derjenigen
Zeit Temperaturen über dem Siedepunkt des Wassers ausgesetzt wird, während der die
Fasern so viel Feuchtigkeit auf sich tragen, daß diese genügt, -um durch Heißluft
,oder heißes Gas entstehende Schäden zu verhüten. Wenn das neue Verfahren in Verbindung
mit dem beschriebenen Gerät durchgeführt wird, gelangt das Fasermatexial miteinem
Wassergehalt von ungefähr 45 bis g5%, bezogen auf das Trockengewicht der Fasern,
in die erste Stufe. Bei Hitzegraden zwischen 120 und 16o' verbleiben die
Fasern ungefähr io Minuten lang in der ersten Stufe, so, daß sie hei der Abgabe
aus dieser Stufe ungefähr 30010 Wasser enthalten. Dia die Temperatur der
ersten Stufe Über der Verflüchtigungstemperatur der mineralischen Kehlenwasserstoffe,
mit denen diese Fasern im allgemeinen verunreinigt sind, und auch über dem Siedepunkt
des Wassers liegt, ziehen die flüchtigen öle als Diampf und üi :einer Wasserdampfphase,
ab und werden durch Luftströme aus der Trockenkammer hinausgespült. In der zweiten
Stufe verbleiben die Fasern ungefähr i o Minuten und werden während dieser Zeit
Temperaturen zwischen go und i2o' ausgesetzt; dabei vermindert sich ihr Feuchtigkeitsgehalt
auf ungefähr i50iloz. In dieser zweiten Stufe wirdweiteres öl verdampft und
dieser Dampf zusammen mit Wass#erdampf aus dieser Stufe abgegeben. In dieser Stufe
wird irgendwelches in der Lösung vorhandenes, wäßrig gelöstes, anorganisches Mittel
zum Flammsichermachen bis zur Kristallisierung konzentriert; die Kristalle bilden
sich in den und um die Pflanzenfasern herum sowie- in oder auf der Faserfläche,
die zuvor von dem verdampft-en Öl
eingenommen worden war. Die letzte Trockenbehandlung
der Fasern in der dritten Stufe beansprucht ebenfalls -ungefähr io Minuten; die
Fasern verlassen das Gerät am Ende der dritten Stufe mit einem Feuchtigkeitsgehalt
von ungefähr 7 bis 100/'0.
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Die für jede Stufe benötigte Zeit kann natürlich in übereinstimmung
mit Temperaturschwankungen abgeändert werden, Bund wenn das Verfahren in einem Gerät
mit nur zwei Stuf-en durchgeführt wird, die eine für die Verdampfung von Mineralöl
und Wasser, die- andere zum Trocknen des Fasermaterials, so kann die Zeit,
während der das Fasermaterial hohen Temperaturen ausgesetzt wird, be-
trächtlich
abgeändert -werden. Werden Geräte von anderer Bauart als der des gezeigten Gerätes
verwendet, so. kann die Zeit, während der das Fasermaterial ohne Risiko hohen Temperaturen
ausgesetzt werden kann, leicht dadurch bestinünt werden, daß man Muster des Faserinaterials
durch das Gerät schickt, um die maximale Zeitdauer zu hestimmen, während der das
Fasermaterial hohen Temperaturen ausgesetzt werden 'kann, ohne daß es versengt oder
beschädigt wird.
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Das Verfahren ist von besonderem Vorteil für eine Verwen&mg zum
gleichzeitigen Flammsichermachen der Fasern und der Entfernung von
K,ohleiii#,as,serstotiöleil
von letzteren ', da beide Arbeitsgänge gleichzeitig durchgeführt werden und es nur
erforderlich ist, in den ersten beiden Stufem die Temperaturen auf eine für die
Verdampfung der Kohlenwasserstofföle ausreichende Höhe zu bringen.