EP1741810B1 - Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen Aufbereitung von Pflanzenfasern - Google Patents

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EP1741810B1
EP1741810B1 EP05014506A EP05014506A EP1741810B1 EP 1741810 B1 EP1741810 B1 EP 1741810B1 EP 05014506 A EP05014506 A EP 05014506A EP 05014506 A EP05014506 A EP 05014506A EP 1741810 B1 EP1741810 B1 EP 1741810B1
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fibres
plant material
hurds
approximately
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Kurt Böhler
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BOEHLER, KURT
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01B—MECHANICAL TREATMENT OF NATURAL FIBROUS OR FILAMENTARY MATERIAL TO OBTAIN FIBRES OF FILAMENTS, e.g. FOR SPINNING
    • D01B1/00—Mechanical separation of fibres from plant material, e.g. seeds, leaves, stalks
    • D01B1/10—Separating vegetable fibres from stalks or leaves
    • D01B1/14—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating
    • D01B1/22—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating with crushing or breaking rollers or plates

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for obtaining particularly wood-free wool-like pulps from raw vegetable fibers, in particular bast fiber plants, such as flax, nettle, hemp, ramie.
  • the DE 18 97 506 U1 shows, for example, a device for processing Kenamaschinen, where such transport chains are used to transport the plant mass.
  • the transport chains are guided past rotating rollers whose open surface has blow bars or knives extending in the axis of rotation. These knives interact with stationarily arranged cutting edges and knock out the fiber material transported on the chain. This results in the short fiber pieces.
  • the wooden shives are lost in this method.
  • a further increase in quality is possible by a preparation step according to the invention being preceded by a shearing process for extensive delimbing and a first solution of the fiber bundles from one another.
  • the second rotor can reach high angular velocities, the guidance of the resulting fiber mass is possible with the help of entrained air through attached ducts directly to processing machines, the discharge of dust and shives and other modifications are facilitated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Debarking, Splitting, And Disintegration Of Timber (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung besonders holzfreier wollartiger Fasermassen aus pflanzlichen Rohfasern, insbesondere der Bastfaserpflanzen, wie Flachs, Nessel, Hanf, Ramie.
    • Problembeschreibung:
  • Die Verwendung nachwachsender Rohstoffe auf Basis von Pflanzenfasern setzt voraus, dass der Schritt von den getrockneten Pflanzenteilen zu mechanisch und chemisch möglichst homogenen Fasermassen zuverlässig und preisgünstig realisiert werden kann.
  • Die klassische Aufbereitung beruhte darauf, daß sich die Faserbündel bei grober mechanischer Einwirkung in Form von Quetsch- oder Schlagvorgängen weitgehend voneinander lösen, die Schäben werden dann mechanisch abgetrennt und die feinen Faserbündel durch Hecheln weiter strukturiert. Derartige Fasermassen enthalten Cellulosefasern, die für viele Anwendungen - z.B. in der Textiltechnik - zu kurz werden.
  • Langfasern (ab 40 cm) werden mit der klassischen Rotations-Schwinge erhalten. Dabei müssen die Stängel längs einer Walze in einen Aufbereitungsraum eingebracht werden, wobei die Walze mit gedrallten Blechen besetzt ist. Die Pflanzenmasse wird an wechselnden Stellen von Ketten festgehalten, so dass Bleche die Schäben ausschlagen können. Dieser Vorgang ist aufwändig und führt zu Fasern, die für viele heutige industrielle Zwecke (z.B. Vliesherstellung) zu lang sind.
  • Seit 1995 ist es gelungen, mit Hilfe einer Mühle, die nicht schneidend oder quetschend, sondern mit beweglichen Messern in pulsierender Weise zugleich schlagend und schräg ziehend auf die Faserbündel einwirkt, Fasern mit einer Länge von bis zu ca. 15 cm zu erhalten. Der Entschäbungsgrad und die Feinheit des Aufschlusses sowie der Durchsatz der Masse je Stunde sind allerdings (abhängig vom Röstegrad) häufig eingeschränkt
  • Die DE 18 97 506 U1 zeigt beispielsweise eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Kenaffasern, bei denen derartige Transportketten zum Transport der Pflanzenmasse verwendet werden. Die Transportketten werden an rotierenden Walzen vorbeigeführt, deren offene Oberfläche sich in Rotationsachse erstreckende Schlagleisten oder Messer aufweist. Diese Messer wirken mit stationär angeordneten Schneidkanten zusammen und schlagen das an der Kette transportierte Fasermaterial aus. Hierbei entstehen die kurzen Faserstücke. Die Holzschäben gehen bei dieser Methode verloren.
  • Wünschenswert wäre daher ein schneller wirkender Trennvorgang, der ohne großen Kostenaufwand Faserlängen im Bereich von 5 bis 30 cm bereit stellt.
    • Problemlösung:
  • Eine weitere Steigerung der Qualität ist möglich, indem erfindungsgemäß ein Aufbereitungsschritt vorgeschaltet wird, in dem ein Schervorgang für weitgehende Entschäbung und eine erste Lösung der Faserbündel voneinander sorgt.
  • Dies ist erreichbar, indem einerseits wie bei der klassischen Schwinge Scherkräfte eingesetzt werden, andererseits aber die Geschwindigkeit und Robustheit von mindestens zwei gegeneinander gedrehten Rotoren zum Tragen kommt. Dabei dient der erste Rotor dem Transport zum zweiten, der infolge der gedrehten Anordnung seiner Achse Scherkräfte entstehen lässt. Gestaltet man die beiden Rotoren geschickt, so hält der erste die vom Gewicht angedrückte Fasermasse noch nachgebend fest, während der zweite mit höherer Winkelgeschwindigkeit die Schäben ausschlägt und anschließend die ausgescherte Faser mit abtransportiert.
  • Durch das Verhältnis der Geschwindigkeiten lassen sich weitere Eigenschaften der entstehenden Fasermassen beeinflussen, ferner durch die Gestaltung der Oberflächen der Rotoren, beispielsweise durch gezackte Klemmbleche auf dem ersten oder dem Zweck entsprechende Profilgebung auf dem zweiten.
  • Experimente zeigten, dass bei derartigen Anordnungen auch eine Fibrillierung der Cellulosefasern, in der Fachwelt Feinaufschluss oder Cottonisierung genannt, eingeleitet werden kann. Weitere Vorteile sind insbesondere dadurch zu erreichen, dass eine Weiterverarbeitung in einer der oben genannten bereits nach dem Stand der Technik konstruierten Aufbereitungsmaschine durchgeführt wird.
  • Da der zweite Rotor hohe Winkelgeschwindigkeiten erreichen kann, ist die Führung der entstandenen Fasermasse mit Hilfe der mitgeschleppten Luft durch angefügte Kanäle direkt zu weiterverarbeitenden Maschinen möglich, auch die Ausschleusung von Staub und Schäben sowie weitere Modifikationen werden erleichtert.
  • Die Versuche mit der beschriebenen Anordnung haben gezeigt, dass auf die genannte Weise bisher nicht erreichte Faserlängen und Qualität bei geminderten Investitionskosten produziert werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur gleichzeitigen Entholzung und Aufbereitung von Pflanzenmaterial zum Zwecke der Gewinnung von feinstrukturierten Fasern, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    - Transportieren des Pflanzenmaterials mittels eines ersten sich drehenden Rotors,
    - Drehen eines zweiten Rotors mit höherer Winkelgeschwindigkeit, dessen Achse um etwa 90° gedreht zu dem ersten Rotor steht und quer zur Schubrichtung dreht, wodurch das zum zweiten Rotor hin transportierte Pflanzenmaterial um etwa 90° gedreht wird, während das Pflanzenmaterial von dem ersten Rotor nachgebend festgehalten wird,
    - Ausüben von Scherkräften auf das Pflanzenmaterial derart, dass das transportierte Pflanzenmaterial mittels des zweiten Rotors in Schäben ausgeschlagen und ausgeworfen wird,
    - Abtransportieren der ausgescherten Fasern mittels des zweiten Rotors.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Schervorgang mittels der beiden Rotoren eine weitgehende Entschäbung und ein Lösen der bündelförmigen Fasermasse voneinander erzielt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerfen der erzeugten Fasermasse dadurch geschieht, dass angesaugte Luft die Fasermasse durch Kanäle abführt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ausgeworfenen Fasermasse Staub und Schäben ausgeschleust werden.
  5. Vorrichtung zum gleichzeitigen Entholzen und Aufbereiten von Pflanzenmaterial, um feinstrukturierte Fasermassen zu gewinnen, umfassend einen ersten Rotor und einen zweiten Rotor, dessen Achse um etwa 90° zu dem ersten Rotor steht und quer zur Schubrichtung dreht, wobei der zweite Rotor mit höherer Winkelgeschwindigkeit als der erste drehbar ist, und die Vorrichtung so ausgelegt ist, dass im Betrieb:
    - der erste Rotor das Pflanzenmaterial zum zweiten Rotor transportiert,
    - der erste Rotor das Pflanzenmaterial noch nachgebend festhält, während der zweite Rotor das Pflanzenmaterial um etwa 90° gedreht in Schäben ausschlägt und auswirft, und
    - der zweite Rotor die ausgescherten Fasern abtransportiert.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor eine offene Seitenfläche aufweist, die bevorzugt mit Profilen versehen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor ein Auswurfrad ist, der die durch Scherung entstandene Fasermasse und die entstandene, abgelöste Schäbenmasse abtransportiert.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Auswurfrad die entstandene Fasermasse und die Schäben durch angefügte Kanäle dadurch ausleitet, dass angesaugte Luft durch die Kanäle ausgeschleust wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Staub durch die Kanäle ausgeschleust wird.
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