[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Aufbereitung von Fasermaterial für die
nachfolgende Ausscheidung von darin enthaltenen Fremdstoffen aus Kunststoff gemäss
dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 11.
[0002] Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise in der Textilindustrie
eingesetzt und dienen insbesondere dazu, im Vorwerk einer Spinnerei (Putzerei) Fremdstoffe
aus Kunststoff aus dem angelieferten Rohfasermaterial auszuscheiden. Das Rohfasermaterial
betrifft beispielsweise Naturfasern, wie Wolle, Seide oder Baumwolle. Rohfasermaterial
wird üblicherweise in umhüllten oder umschnürten Ballen zur Weiterverarbeitung an
eine Putzerei angeliefert. Als Verpackungsmaterial werden dazu insbesondere thermoplastische
Materialien verwendet. Deshalb ist es in der Regel unvermeidbar, dass ein Teil des
der Spinnerei angelieferten Fasermaterials mit Kunststoffen verschmutzt ist. Verpackungsreste
am Fasermaterial beeinträchtigen deren Verarbeitung, d.h. um solche Fasern zu Garn
verarbeiten zu können, müssen Rückstände von Verpackungsmaterialien vom Fasermaterial
getrennt werden.
[0003] Gewisse Fremdstoffe können beispielsweise durch Auskämmen oder durch Karbonisierung
der Fremdstoffe und anschliessendes Auskämmen, durch Trocknung der Fremdstoffe, oder
durch visuelle Prüfung und anschliessende Aussortierung getrennt werden. Solche Methoden
eignen sich jedoch nicht zur Trennung von Fremdmaterialien, welche teilweise ähnliche
physikalischen Eigenschaften wie das zu verarbeitende Fasermaterial aufweisen. Viele
thermoplastische Kunststoffe wie beispielsweise Polyolefine sind üblicherweise durchsichtig
und können optisch nicht oder nur durch Einfärben identifiziert werden. Das Einfärben
und entsprechende Aussortieren ist jedoch ein aufwendiges Verfahren.
[0004] Ein Verfahren zur Trennung thermoplastischer Fremdstoffe von Fasermaterial besteht
beispielsweise in der Erwärmung eines solchen Fasergemisches auf eine vorbestimmte
Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Thermoplasten. Dadurch können die
Thermoplaste schrumpfen und verspröden, was zu klumpenartigen Ausscheidungen führt,
welche dann beispielsweise durch Kämmen des wärmebehandelten Fasergemisches ausgeschieden
werden können.
[0005] EP 0 542 166 B beschreibt ein Verfahren zum Abscheiden von Polypropylen beim Verarbeiten
von Schappseide, wobei die Seidenfasern ausreichend parallel ausgerichtet sind. Das
Verfahren beruht auf einer Erhitzung des die Fremdstoffe enthaltenden Fasergemisches
auf eine Temperatur zwischen 110°C und 160°C, wobei das Fasergemisch zudem gleichzeitig
zusammengepresst wird, so dass Klumpen aus Polypropylen und reine Seidenfasern gebildet
werden, und die Klumpen aus Polypropylen durch Kämmen der Seidenfasern vollständig
entfernt werden. Zudem beschreibt EP 0 542 166 B eine Abscheidevorrichtung für das
vorgängig beschriebene Verfahren. Die Abscheidevorrichtung weist insbesondere zwei
im Gegensinn drehende Endlosbänder aus Stahl auf, die gegeneinander gepresst werden.
Die Erhitzung des Fasergemisches geschieht mittels elektrischen Widerstandsheizelementen,
wobei die Heizelemente auf der Rückseite der Endlosbänder angebracht sind. Der Wärmeübertrag
an die die Fremdstoffe enthaltende Schappseide erfolgt somit im Wesentlichen durch
Wärmeleitung. Die Druckbeaufschlagung des Fasergemisches begünstigt die Polypropylen-Ausscheidung
und verbessert insbesondere den Wärmekontakt zwischen den aufgeheizten Transportbändern
und dem Fasergemisch. Die unter Druck erfolgte Erhitzung des das Polypropylen enthaltenden
Fasergemisches führt zur Bildung von PolypropylenKlumpen, welche auf den Stahlbändern
haften bleiben. Um eine zu starke Haftung zu vermeiden, werden die Stahlbänder mit
einer Teflonschicht versehen. Zur Entfernung der Klumpen aus Polypropylen aus den
Seidenfasern weist die Abscheidevorrichtung weiter eine Kammvorrichtung auf. Die Reinigung
des Transportbandes von Polypropylenklumpen geschieht mittels Reinigungsbürsten.
[0006] Das Aufheizen der Stahlbänder auf eine vorgegebene, stationäre und homogen verteilte
Temperatur mittels elektrischen Widerstandsheizungen gemäss EP 0 542 166 B benötigt
relativ viel Zeit und ist schlecht kontrollierbar. Zudem ist aufgrund der schlechten
Wärmeleitung von Naturfasern insbesondere bei dicken Faserflocken die Temperaturbelastung
zwischen äusseren und inneren Bereichen der Flocken sehr unterschiedlich.
[0007] WO 00/10738 beschreibt eine Vorrichtung zur Abscheidung von unerwünschtem Plastikmaterial,
insbesondere aus Polyethylen und Polypropylen, aus vorzugsweise natürlichen Fasern,
wie Wolle, Baumwolle oder Seide, wobei die Vorrichtung eine Wärmebehandlungsvorrichtung
und Beförderungsmittel zum Transport des Fasergemisches durch die Wärmebehandlungsvorrichtung
aufweist. Die Abscheidung von unerwünschtem, schrumpfbarem Plastikmaterial aus den
natürlichen Fasern geschieht durch Erhitzung des Fasergemisches derart, dass das Plastikmaterial
seine physikalischen Eigenschaften ändert, d.h. dass es schrumpft, sich kringelt,
sich knäuelt, sich zu Kügelchen formt und seine Dichte erhöht wird, wodurch eine Trennung
der beiden Materialien durch Ausklopfen, Kämmen oder einfaches optisches Erkennen
und Aussortieren ermöglicht wird. Zur Verbesserung des Aufheizprozesses des Fasergemisches
gegenüber der elektrischen Widerstandsheizung gemäss EP 0 542 166 B geschieht die
Erhitzung des Fasergemisches gemäss WO 00/10738 durch ein aufgeheiztes Gas, welches
in die Wärmebehandlungsvorrichtung eingeleitet wird. Das erhitzte Gas wird beispielsweise
senkrecht zur Transportrichtung auf die mit Fremdstoffen belasteten Fasern geleitet
und durchströmt diese dann in senkrechter Richtung, wobei gegebenenfalls ein perforiert
ausgestaltetes Transportband verwendet wird, und/oder das Heissgas wird als laminare
Strömung beidseits über die Oberfläche des Fasergemisches geleitet. Als Gas wird insbesondere
Heissluft verwendet. Durch die Hitzebehandlung verklumpt das Plastikmaterial, so dass
es aus den Naturfasern ausgekämmt werden kann.
[0008] Um eine gleichmässige Erwärmung des Fasergemisches zu erreichen, bedingt das Verfahren
gemäss WO 00/10738 sehr homogene Strömungsverhältnisse, was aufgrund der unterschiedlichen
Dicke der Faserflocken kaum ausreichend zu kontrollieren ist. Da die Temperaturempfindlichkeit
von Naturfasern sehr kritisch ist, bedingt dies auch eine sehr genaue Steuerung der
Aufheizzeit. Die Kontrolle der Aufheizzeit im Verfahren gemäss WO 00/10738 erfolgt
jedoch nur über die Transportgeschwindigkeit des Fasergemisches, denn die Strömung
des erhitzten Gases lässt sich nicht innerhalb von Sekunden steuern.
[0009] Natürliche Fasern neigen bei überhöhter oder zu lange dauernden Hitzeeinwirkung zu
Beschädigungen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen
weisen jedoch Aufheizmechanismen auf, die nur bedingt kontrollierbar sind und aufgrund
der meist schlechten Wärmeleitung der Naturfasern zu lange dauern, was diese Verfahren
ineffizient macht und oft eine zu starke Temperaturbelastung der Naturfasern bewirkt.
[0010] Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Vermeidung der vorbeschriebenen Nachteile
der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und die Verbesserung der Wärmebehandlung
des Fasermaterials derart, dass die Wärme so eingebracht wird, dass das Fasermaterial
möglichst wenig erhitzt wird und die Fremdstoffe aus Kunststoff die für deren physikalische
Umwandlung (Zusammenziehen, Verspröden) erforderliche Wärmemenge möglichst schnell
aufnehmen können. Dazu müssen insbesondere die entsprechenden Fremdstoffe im Innern
des Fasermaterials mindestens so schnell erwärmt werden, wie die entsprechenden Fremdstoffe
im Aussenbereich des Fasermaterials.
[0011] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, welches die Merkmale
von Anspruch 1 aufweist.
[0012] Das die Fremdstoffe aus Kunststoff enthaltende Fasermaterial besteht im Wesentlichen
bevorzugt aus Naturfasern, wie cellulosereiche Fasern, Wolle oder Seide. Als cellulosereiche
Fasern kommen beispielsweise Baumwolle, Flachs oder Hanf in Frage. Ganz bevorzugt
wird das Verfahren zur Reinigung von Baumwollfasern verwendet. Das mit Kunststoff
belastete Fasermaterial wird vor dem erfindungsgemässen Verfahren zweckmässigerweise
vorsortiert, vorgereinigt und zu Flocken aufgelöst. Das aufgelockerte, flokkenartige
Fasermaterial wird dann mittels Transportmitteln in eine Wärmebehandlungsvorrichtung
eingebracht, wo die Fremdstoffe aus Kunststoff ihre physikalischen Eigenschaften derart
ändern, das ihre Ausscheidung aus dem Fasermaterial mittels mechanischen Mitteln begünstigt
wird. Beispielsweise relaxieren durch die Wärmebehandlung thermoplastische Fremdstoffe
derart, dass sie schrumpfen und/oder verspröden.
[0013] Das dem Verfahren zugeführte Fasermaterial liegt bevorzugt als loses Fasergemisch
in Form von Flocken vor.
[0014] Die Fremdstoffe aus Kunststoff stammen beispielsweise aus den Produktgruppen Fasern,
Folien, Schaumstoffe, Tiefziehteile und Blasformkörper. Das erfindungsgemässe Verfahren
eignet sich insbesondere zur Aufbereitung eines thermoplastische Kunststoffe enthaltenden
Fasergemisches. Die thermoplastischen Fremdstoffe können dabei aus geschäumtem oder
verstrecktem thermoplastischem Material bestehen und betreffen bevorzugt Kunststoffe
aus der Gruppe der Polyethylene, Polyvinylchloride, Polystyrole, Polyamide, Polyester,
Polyacrylnitrile, Polycarbonate, oder Gemische davon.
[0015] Die Aufheiztemperaturen für das erfindungsgemässe Verfahren liegen typischerweise
im Bereich von 110°C bis 200°C und bevorzugt im Bereich von 150°C bis 180°C. Die durch
die Wärmebehandlung bewirkte Relaxation verstreckter Kunststoffe führt zu einem Schrumpfen.
Eine chemische Zersetzung findet dabei üblicherweise nicht statt wäre aber ebenfalls
denkbar. In den meisten Fällen geht die Relaxation von Thermoplasten mit einer drastischen
Änderung der elastischen Eigenschaften einher, die sich in einer deutlichen Versprödung
nach dem Abkühlen äussert.
[0016] Die durch die Wärmebehandlung bewirkte Änderung der physikalischen Eigenschaften
der Fremdstoffe ermöglicht deren Ausscheiden aus dem Fasermaterial mittels mechanisch
arbeitenden Trennverfahren. Solche Trennverfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt
und können beispielsweise einen Zyklon mit einem Luftstromklassierer, eine Siebeinheit
oder bei ausreichend parallel ausgerichteten Fasern auch das Kämmen des Fasermaterials
betreffen.
[0017] Die Übertragungselemente sind bevorzugt längliche Elemente, welche eine beliebige
Querschnittsform aufweisen können. Beispielsweise sind die Übertragungselemente nadelförmig
ausgebildet. Die Übertragungselemente können vollständig einstückig und massiv ausgebildet
sein, oder können einen Hohlraum mit Durchgangsöffnungen an die Mantelfläche der Übertragungselemente
aufweisen, so dass ein in den Hohlraum eingeleitetes Heissgas durch die Durchgangsöffnungen
in das Fasermaterial strömen kann. Die Übertragungselemente können auch einen in ihrer
Längsachse verlaufenden, durchgehenden Hohlraum aufweisen, so dass ein an einem Ende
des Übertragungselementes eingeführtes Heissgas am anderen Ende des Übertragungselementes
in das Fasermaterial austreten kann.
[0018] Die die Ausscheidung der Fremdstoffe begünstigende Änderung ihrer physikalischen
Eigenschaften, wie beispielsweise die Relaxation verstreckter thermoplastischer Fremdstoffe,
geschieht in einer Wärmebehandlungsvorrichtung. Diese enthält eine Wärmestrecke, auf
der vorzugsweise eine Mehrzahl oder Vielzahl von Übertragungselementen in das Fasermaterial
eingeführt und dadurch dem Fasermaterial die für die Änderung der physikalischen Eigenschaften
der Fremdstoffe erforderliche Wärmemenge zugeführt wird.
[0019] Die Wärmezufuhr an das Fasermaterial zum Erreichen und Halten der für die Änderung
der physikalischen Eigenschaften der Fremdstoffe erforderlichen Temperatur geschieht
bevorzugt durch beheizte Übertragungselemente. Die beheizten Übertragungselemente
können beispielsweise auf die entsprechende Temperatur vorerwärmte längliche Elemente
betreffen, die zu Beginn der Wärmestrecke in das Fasermaterial eingeführt und auf
der gesamten Wärmestrecke im Fasermaterial eingeführt bleiben und am Ende der Wärmestrecke
aus dem Fasermaterial herausgeführt werden.
[0020] Die Wärmezufuhr an das Fasermaterial kann auch durch eine Beaufschlagung des Fasermaterials
mit einem Heissgas geschehen. Als Gase werden dabei bevorzugt Inertgase verwendet,
welche mit den Fremdstoffen keine chemische Reaktionen eingehen. Speziell bevorzugt
wird für das erfindungsgemässe Verfahren Heissluft verwendet. Das Heissgas wird dazu
vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der Fremdstoffe
vorerhitzt.
[0021] Bei Verwendung von Übertragungselementen mit einem Hohlraum und entsprechenden Durchgangsöffnungen
an deren Mantelfläche kann die Erwärmung des Fasermaterials durch Zuführung eines
Heissgases in den Hohlraum der Übertragungselemente geschehen, wodurch das Heissgas
durch die über die ganze Mantelfläche der Übertragungselemente verteilten Durchgangsöffnungen
in das Fasermaterial eintreten kann. Bei Verwendung von Übertragungselementen mit
einem Hohlraum kann die Wärmezufuhr somit konvektiv durch Heissgas und/oder durch
Wärmeleitung von den aufgeheizten Übertragungselementen auf das Fasermaterial geschehen.
Übertragungselemente mit einem Hohlraum können somit als vorgewärmte Heizelemente
mit oder ohne Heissgaszufuhr verwendet werden, oder können ohne Vorerwärmung auch
nur durch Heissgaszufuhr als Heizelemente eingesetzt werden.
[0022] Als Unterstützung der zur Erreichung der Umwandlungstemperatur der Fremdstoffe erforderlichen
Wärmezufuhr an das Fasermaterial kann die Oberfläche des Fasermaterials zwischen den
Übertragungselementen mit Heissgas beaufschlagt werden. Dabei kann das Heissgas durch
die infolge des Einsteckvorganges der Übertragungselemente in das Fasermaterial geschaffenen
Zwischenräume zwischen den Übertragungselementen und dem Fasermaterial in das Fasermaterial
strömen. Insbesondere kann das Heissgas auch entlang der Mantelfläche der Übertragungselemente
in das Fasermaterial geführt werden. Eine solche Unterstützung des Aufheizprozesses
kann bei Verwendung von massiv ausgebildeten Übertragungselementen, wie auch bei Verwendung
von hohlkörperförmigen Übertragungselementen bewirkt werden.
[0023] Bevorzugt wird das durch die Übertragungselemente aufzubereitende Fasermaterialvolumen
vollständig von den Übertragungselementen durchdrungen. Dabei können die Übertragungselemente
alle von derselben Seite des Fasermaterials in dieses eingeführt werden, oder von
zwei Seiten. Dabei beziehen sich die Seiten jeweils auf eine durch die bezüglich dem
auf der Wärmestrecke befindlichen Fasermaterial konzentrischen Mittelachse verlaufende
Fläche. Im Falle von auf einem Förderband befindlichem Fasermaterial durchdringen
die Übertragungselemente in einer im Wesentlichen senkrecht zur Bandfläche befindlichen
Lage das Fasermaterialvolumen vollständig. Falls das Fasermaterial zwischen zwei gegeneinander
gerichteten, mit Übertragungselementen ausgerüsteten Zylinderwalzen geführt wird,
durchdringen die Übertragungselemente bevorzugt von jeder Seite etwa die halbe, in
der Ebene durch beide Achsen der Zylinderwalzen gemessene Ausdehnung des Fasermaterialvolumens.
[0024] Die Übertragungselemente werden bevorzugt parallel zu einer Querschnittsfläche durch
den Fasermaterialstrang in diesen eingeführt. Befindet sich das Fasermaterial auf
einem Fördermittel mit einer Transportgeschwindigkeit v und einer Transportrichtung
y, so werden die Übertragungselemente bevorzugt ebenfalls mit etwa derselben Transportgeschwindigkeit
v in dieselbe Transportrichtung y geführt. Eine geringe Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen Fasermaterial und Übertragungselementen kann jedoch zweckmässig sein, um
eine gewisse parallele Ausrichtung der Fasern in Transportrichtung y zu erreichen.
[0025] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden
die in das Fasermaterial eingeführten Übertragungselemente relativ zum Fasermaterial
bewegt. Insbesondere bei einem erfindungsgemässen Verfahren in einer Durchlaufanlage
mit einer Transportrichtung y, können die Übertragungselemente im Wesentlichen senkrecht
zur Transportrichtung y in das verunreinigte Fasermaterial eingeführt und längs und/oder
quer zur Transportrichtung y hin und her bewegt werden, so dass der Wärmeübertrag
auf das Fasermaterial verbessert wird.
[0026] Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für die Aufbereitung eines einzelnen
Fertigungsloses, bei dem eine gewisse Menge an Fasermaterial wärmebehandelt und die
physikalisch veränderten Fremdstoffe anschliessend durch ein bekanntes mechanisches
Trennverfahren aus dem Fasermaterial entfernt werden, wie auch für ein kontinuierliches
Durchlaufverfahren, bei dem das Fasermaterial kontinuierlich einer Wärmebehandlungseinrichtung
zugeführt wird.
[0027] Das erfindungsgemässe Verfahren weist den Vorteil auf, dass insbesondere bei dicken
Faserflocken die Temperaturbelastung zwischen äusseren und inneren Fasern ungefähr
gleich ist und somit eine Überhitzung der äusseren Fasern vermieden wird. Zudem wird
der Wärmeübertrag auf die Fremdstoffe verbessert, so dass gegenüber dem Stand der
Technik die zeitliche Temperaturbelastung geringer wird.
[0028] Eine für ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren für die Aufbereitung von Fasermaterial
für die nachfolgende Ausscheidung von darin enthaltenen Fremdstoffen aus Kunststoff
geeignete Vorrichtung weist die Merkmale im Anspruch 11 auf. Eine solche Vorrichtung
weist eine Wärmebehandlungseinrichtung und vorzugsweise eine Mehrzahl von Übertragungselementen
auf. Einer solchen Vorrichtung kann sich eine mechanische Trennvorrichtung anschliessen.
Vorzugsweise kann auch ein Transportmittel zur Förderung des Fasermaterials z.B. über
eine Wärmestrecke vorgesehen sein. Zwischen dem Ende der Wärmestrecke und der mechanischen
Trennvorrichtung befindet sich zweckmässigerweise eine Abkühlstrecke.
[0029] Die Abkühlstrecke dient dabei einer gewissen Abkühlung der physikalisch veränderten
Kunststoffe, beispielsweise der thermoplastischen Verklumpungen, und verringert dabei
deren Haftung am Fasermaterial, an den Fördermitteln und an der Trennvorrichtung.
[0030] Die auf der Wärmestrecke in das Fasermaterial eingeführten Übertragungselemente können
massiv ausgebildete, längliche Körper betreffen, welche bevorzugt zylinder- oder kegelstumpfförmig
ausgebildet sind und einen grössten Durchmesser von 0.1 bis 4 mm, bevorzugt 0.5 bis
3 mm und insbesondere einen Durchmesser von 0.6 bis 1.8 mm aufweisen. Hierbei betrifft
der grösste Durchmesser üblicherweise den Durchmesser der Grundfläche. Die Übertragungselemente
können jedoch auch eine fassförmige Gestalt aufweisen.
[0031] Die auf der Wärmestrecke in das Fasermaterial eingeführten Übertragungselemente können
auch längliche Hohlkörper betreffen, welche beispielsweise einen in der Längsachse
der Übertragungselemente verlaufenden Hohlraum aufweisen. Bevorzugt weisen derartige
Übertragungselemente zumindest an einem in das Fasermaterial eindringenden Teil Durchgangsöffnungen
auf, welche den länglichen Hohlraum der Übertragungselemente mit deren Mantelfläche
derart verbinden, dass ein in den länglichen Hohlraum der Übertragungselemente eingeleitetes
Heissgas durch die Durchgangsöffnungen in das verunreinigte Fasermaterial ausströmen
kann. Die Verteilung der Durchgangsöffnungen kann dabei dem Fasermaterial (Dichteverteilung)
und dem Verfahrensablauf (Transportrichtung, Transportgeschwindigkeit, Relativgeschwindigkeit
zwischen Fasermaterial und Übertragungselement) angepasst werden. Die einen länglichen
Hohlraum aufweisenden Übertragungselemente weisen zweckmässigerweise einen grössten
Durchmesser von 0.8 mm bis 60 mm, bevorzugt 2 mm bis 50 mm und insbesondere einen
grössten Durchmesser von 3 mm bis 30 mm auf. Hierbei betrifft der grösste Durchmesser
üblicherweise den Durchmesser der Grundfläche. Die Übertragungselemente können jedoch
auch eine fassförmige Gestalt aufweisen. Weiter bevorzugt können die hohlkörperförmigen
Übertragungselemente in Längsrichtung zusätzlich eine durchgehende Öffnung aufweisen,
welche insbesondere bei einer Vorrichtung, bei welcher die Übertragungselemente von
zwei Seiten in das Fasermaterial eingeführt werden, eine weitere Heissgaszuführung
in Längsrichtung der Übertragungselemente erlaubt.
[0032] Die Erwärmung der Übertragungselemente erfolgt bevorzugt durch eine elektrische Widerstandsheizung,
mittels Infrarotstrahlung, durch ein Wirbelstromverfahren oder durch ein Heissgas.
[0033] Der Querschnitt der Übertragungselemente kann rund, oval oder polygonal sein, wobei
bei polygonaler Ausgestaltung des Querschnitts die Kanten vorzugsweise gerundet sind,
so dass das Fasermaterial beim Einführen des Übertragungselementes nicht beschädigt
wird.
[0034] Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 8 beispielhaft weiter erläutert. Dabei
zeigen:
- Figur 1:
- eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit auf einem Endlosband
angeordneten Übertragungselementen,
- Figur 2:
- einen Längsschnitt durch eine andere erfindungsgemässe Vorrichtung mit auf Zylinderwalzen
angeordneten Übertragungselementen,
- Figur 3:
- einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemässe Vorrichtung mit auf Platten
angeordneten Übertragungselementen,
- Figur 4a: bis 4b
- perspektivische Ansichten dreier verschiedener Ausführungsformen von Übertragungselementen,
- Figur 5a:
- einen Querschnitt durch ein einzelnes Übertragungselement, das als sternförmiger Dorn
ausgebildet ist,
- Figur 5b:
- ein Schnitt durch die Ebene C-C gemäss Figur 5a,
- Figur 6:
- einen Querschnitt durch eine nur ein Übertragungselement aufweisende Wärmebehandlungseinrichtung,
- Figur 7:
- einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Wärmebehandlungseinrichtung
mit nur einem einzigen Übertragungselement,
- Figur 8:
- eine spezielle Ausführungsform einer Zylinderwalze mit Übertragungselementen.
[0035] Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit
einer daran anschliessenden Trennvorichtung. Flockenförmiges Fasermaterial 20 wird
über eine Zuführung 12 auf ein Endlosband 10 geführt. Das Endlosband 10 ist über zwei
zylinderförmige Förderbandrollen 11 gespannt und wird durch diese angetrieben. Hohlkörperförmige
Übertragungselemente 30 sind auf einem weiteren Endlosband 32 befestigt, welches über
zwei zylinderförmige Bandrollen 33 gespannt und durch diese angetrieben wird. Die
beiden Endlosbänder 10 und 32 werden gegenläufig angetrieben, so dass deren gegenüberliegenden
Bandflächen, welche das aufzubereitende Fasermaterial 20 einschliessen, sich in dieselbe
Richtung y und mit etwa derselben Geschwindigkeit bewegen. Das Endlosband 32 weist
an den Befestigungsstellen der Übertragungselemente 30 Durchgangsöffnungen auf, welche
die Zufuhr von Heissgas aus dem Innern der Bandvorrichtung 28 in die Übertragungselemente
30 erlauben. Alternativ oder zusätzlich kann das Endlosband 32 mit den Übertragungselementen
30 insgesamt gasdurchlässig oder perforiert ausgestaltet sein. Die beiden Frontseiten
18 der Endlosbandvorrichtung 28 mit den Übertragungselementen 30 sind geschlossen
ausgebildet, so dass ein Ausströmen von Heissgas aus dem Innern der Bandvorrichtung
28 durch die Bandseiten, d.h. die Frontseiten 18 der Bandvorrichtung 28, vermieden
wird. In die hintere Frontseite mündet eine Heissgaszuführung 38 zur Einleitung von
Heissgas in den Innenraum der Bandvorrichtung 28, wobei Letzterer durch die den Übertragungselementen
30 abgekehrte Seite des Endlosbandes 32 und die beiden Frontseiten 18 der Bandvorrichtung
28 begrenzt wird. Das durch die Heissgaszuführung 38 in den Innenraum der Bandvorrichtung
28 geleitete Heissgas durchströmt das mit den Übertragungselementen bestückte Endlosband
32 und gelangt durch die hohlkörperförmigen Übertragungselemente 30 mittels Durchgangsöffnungen
(nicht eingezeichnet) in das zwischen den Endlosbändern 10 und 32 befindliche Fasermaterial
20.
[0036] Der Achsabstand zwischen den beiden Bandrollen 33 für das Band 32 mit den Übertragungselementen
30 definiert im Wesentlichen die Wärmestrecke x, während der das Fasermaterial wärmebehandelt
wird. Genau genommen ist die Wärmestrecke etwas grösser, da die Übertragungselemente
30 bereits vor Erreichen der Normalebene durch die Achse der Bandrollen 33 das Fasermaterial
zu durchdringen beginnen und am Ende der Wärmestrecke x entsprechend auch etwas länger
im Fasermaterial verbleiben. Das jeweils auf der Wärmestrecke x befindliche Fasermaterial
bildet das aufzubereitende Fasermaterialvolumen.
[0037] Nach der Wärmestrecke x liegt ein Gemisch von Fasermaterialflokken und verklumpten
Fremdstoffe 21 auf dem Endlosband 10. Am Ende des Endlosbandes 10, in Transportrichtung
y gesehen, fallen die verklumpten Fremdstoffe 21 und das Fasermaterial in einen Zyklon
25 als Trennvorrichtung, wobei beispielsweise durch eine Luftströmung die gereinigten
Fasermaterialflocken 22 über ein Förderrohr 23 weiter transportiert und die relaxierten
Fremdstoffe 21 am Boden des Zyklons 25 aufgefangen werden.
[0038] Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Vorrichtung mit einer daran anschliessenden mechanischen Trennvorrichtung, bei welcher
ein Strang oder Vlies aus losem Fasermaterial 20 einerseits zwischen zwei mit Übertragungselementen
30 bestückten Zylinderwalzen 34 und andererseits zwischen zwei Transportwalzen 13
und 14 geführt wird. Die mit Übertragungselementen 30 bestückten Zylinderwalzen 34
weisen parallele Drehachsen auf, besitzen jedoch eine gegenläufige Drehrichtung. Der
Abstand der beiden mit Übertragungselementen 30 bestückten Zylinderwalzen 34 entspricht
in etwa der Dicke des Fasermaterials 20. Die Länge der Übertragungselemente 30 entspricht
etwa der halben Dicke des Fasermaterials 20, so dass die Übertragungselemente von
beiden Seiten des Fasermaterials 20 in dieses eindringen. Die Seiten des Fasermaterials
20 werden hierbei durch die äusseren Flächen des Fasermaterials 20 definiert, welche
parallel zu einer mittig zwischen den Zylinderwalzen 34 und dem Fasermaterial 20 verlaufenden
Ebene liegen.
[0039] Die mit Übertragungselementen 30 bestückten Zylinderwalzen 34 dienen neben der Erwärmung
des Fasermaterials 20 auf die für die Formänderung der Fremdstoffe erforderliche Temperatur
auch zum Transport des Fasermaterials 20 in Transportrichtung y. Die Förderrollen
13, 14 sind ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und weisen je eine zu den Drehachsen
der Zylinderwalzen 34 parallele Drehachse auf. Die Förderrollen 13, 14 dienen zum
Transport des gereinigten Fasermaterials 22 und weisen deshalb eine gegenläufige Drehrichtung
auf. Zwischen den Zylinderwalzen 34 und den Förderrollen 13, 14 befindet sich ein
Kamm 26 zum mechanischen Trennen der wärmebehandelten Fremdstoffe vom Fasermaterial.
Die ausgekämmten Fremdstoffe 21 werden in einem Auffangbehälter 27 aufgefangen. Das
den Kamm in Transportrichtung y verlassende Fasermaterial 22 ist frei von Fremdstoffen
aus Kunststoff.
[0040] Die Figuren 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Vorrichtung mit einer daran anschliessenden Trennvorrichtung zur Aufbereitung von
Fasermaterial für die nachfolgende Ausscheidung darin enthaltener Fremdstoffe aus
Kunststoff, bei welcher ein Strang oder Vlies aus losem Fasermaterial 20 mittels Förderrollen
13, 14 in Transportrichtung y befördert wird. Auf der Wärmestrecke x wird ein plattenförmiges
Substrat 39, beispielsweise ein Förderkamm, mit einer Vielzahl von auf die für die
Erzielung einer Formänderung der Fremdstoffe erforderlichen Temperatur vorgeheizten
Übertragungselementen 30 in das Fasermaterial 20 derart eingeführt, dass die Übertragungselemente
30 das Fasermaterial 20 vollständig durchdringen. Das auf der Wärmestrecke x aufbereitete
Fasermaterialvolumen 16 entspricht dem auf der Strecke x vorhandenen Volumen an Fasermaterial
20.
[0041] Die Übertragungselemente 30 sind nadelförmig ausgebildet und weisen keinen Hohlraum
auf. Die die Übertragungselemente 30 aufweisende Platte 39 wird zu Beginn der Wärmestrecke
x mit dem Fasermaterial 20 in Kontakt gebracht und am Ende der Wärmestrecke x aus
dem Fasermaterial 20 herausgeführt. Auf der Wärmestrecke x wird die die Übertragungselemente
30 aufweisende Platte 39 mit derselben Geschwindigkeit wie das Fasermaterial 20 in
Transportrichtung y bewegt. Nach der Wärmestrecke x durchläuft das Fasermaterial 20
eine Kammvorrichtung 26, in welcher die wärmebehandelten Fremdstoffe 21 aus dem Fasermaterial
herausgekämmt und in einem Auffangbehälter 27 gesammelt werden. Das gereinigte Fasermaterial
22 verlässt die erfindungsgemäss Vorrichtung über Förderrolle 14.
[0042] Die Figuren 4a, 4b und 4c zeigen drei beispielhafte Ausführungsformen von hohlkörperförmigen
Übertragungselementen 30. In Figur 4a ist ein hohlzylinderförmiges Übertragungselement
30 mit einem zylinderförmigen Hohlraum 40 und einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen
35 zwischen Hohlraum 40 und Mantelfläche 31 dargestellt. Die Deckfläche des hohlzylinderförmigen
Übertragungselementes 30 enthält die Eintrittsöffnung 37 für die Heissgaszuführung
38. Die Grundfläche des hohlzylinderförmigen Übertragungselementes 30 ist geschlossen,
so dass das durch die Eintrittsöffnung 37 in das Übertragungselement 30 strömende
Heissgas 38 nur durch die Durchgangsöffnungen 35 aus dem Übertragungselement 30 austreten
kann.
[0043] Figur 4b zeigt ein kegelstumpfförmig ausgebildetes Übertragungselement 30 mit einem
zylinderförmigen Hohlraum 40 und einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen 35 zwischen
Hohlraum 40 und Mantelfläche 31. Die Deckfläche des hohlzylinderförmigen Übertragungselementes
30 enthält die Eintrittsöffnung 37 für die Heissgaszuführung 38. Die Grundfläche des
hohlzylinderförmigen Übertragungselementes 30 ist offen, d.h. das Übertragungselement
30 enthält einen durchgehenden Hohlraum 40 mit einer Austrittsöffnung 36 für das Heissgas
38. Das durch die Eintrittsöffnung 37 einströmende Heissgas 38 kann einerseits durch
die Durchgangsöffnungen 35 und andererseits durch die Austrittsöffnung 36 aus dem
Hohlraum 40 ausströmen und mit dem Fasermaterial 20 in Kontakt treten. Die in Figur
4b dargestellte Ausführungsform eines Übertragungselementes 30 eignet sich insbesondere
für Anwendungen, bei denen ein einzelnes Übertragungselement 30 nicht die ganze Fasermaterialdicke
durchdringt.
[0044] Das in Figur 4c hier gezeigte Übertragungselement 30 ist profilartig ausgebildet
und weist einen Querschnitt mit vier halbkreisförmig ausgebildeten Ecken auf. Der
Hohlraum 40 ist zylinderförmig ausgebildet und ist mittels einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen
35 mit der Mantelfläche 31 verbunden. Die Grundfläche des Übertragungselementes 30
ist geschlossen, so dass das durch die Eintrittsöffnung 37 in den Hohlraum 40 einströmende
Heissgas 38 nur durch die Durchgangsöffnungen 35 in das Fasermaterial eintreten kann.
[0045] Die Figuren 5a und 5b zeigen ein auf einer Platte 39 festgelegtes Übertragungselement
30, wobei Figur 5a einen Querschnitt durch die Mittelachse des Übertragungselements
30 zeigt und in Figur 5b ein Querschnitt durch das in Figur 5a gezeigte Übertragungselement
30 entlang der Achse c-c dargestellt ist.
[0046] Figur 5a zeigt den Querschnitt durch einen Plattenausschnitt 39 mit einem massiv
ausgebildeten Übertragungselement 30. Das Übertragungselement 30 ist entlang einer
zur Platte vertikal liegenden Achse pyramidenförmig ausgebildet und weist einen sternförmigen
Querschnitt auf. In die Platte 39 sind Heissgaszufuhröffnungen 24 derart eingelassen,
dass Heissgas 38 an die Mantelfläche 31 des Übertragungselements 30 zugeführt werden
kann. Die Heissgaszufuhröffnungen 24 können ringförmig ausgebildet sein, oder es kann
eine Mehrzahl von Heissgaszufuhröffnungen 24 ringförmig um das Übertragungselement
30 in die Platte 39 eingelassen sein. Zwischen dem Übertragungselement 30 und dem
Fasermaterial ergibt sich ein Zwischenraum 19, der die Zufuhr von Heissgas 38 über
die ganze Mantelfläche 31 des Übertragungselements 30 an das Fasermaterial entsprechend
der eingezeichneten Pfeile erlaubt.
[0047] Figur 6 zeigt eine Ausführungsform einer Wärmebehandlungseinrichtung 8 mit nur einem
einzigen Übertragungselement 30. Die in Figur 6 dargestellte Draufsicht auf einen
Querschnitt durch die Wärmebehandlungseinrichtung 8 zeigt ein rohrförmiges Übertragungselement
30 mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen 35. Das Übertragungselement 30 befindet
sich in einem Transportrohr 15. Fasermaterialflocken 20 werden über die Flocken-Zuführung
12 in Transportrichtung y in das Transportrohr 15 geleitet. Beim Durchströmen des
Transportrohres 15 werden die Fasermaterialflocken 20 mit dem aus den Durchgangsöffnungen
35 ausströmenden Heissgas beaufschlagt. Dabei gelangt das Heissgas über die Heissgaszuführung
38 in den zylinderförmigen Hohlraum des rohrförmigen Übertragungselements 30.
[0048] Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Wärmebehandlungseinrichtung
8 mit nur einem einzigen Übertragungselement 30. Das Übertragungselement 30 ist hierbei
als spiralförmiger Hohlkörper ausgebildet. Das spiralförmige Übertragungselement 30
befindet sich in einem Transportrohr 15 und ist um eine Achse in Pfeilrichtung a drehbar
gelagert. Das spiralförmige Übertragungselement 30 weist einen durchgehenden Hohlraum
auf, in welchen durch eine Heissgaszuführung 38 ein Heissgas eingeleitet wird, welches
durch die Durchgangsöffnungen 35 in das Fasermaterial 20 gelangt. Das Fasermaterial
20 wird in Transportrichtung y über die Zuführung 12 in das Transportrohr 15 eingeleitet
und wird durch das sich in Drehrichtung a drehende spiralförmige Übertragungselement
30 in Transportrichtung y gefördert, wobei das Fasermaterial 20 gleichzeitig mit Heissgas
beaufschlagt wird.
[0049] Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch einen Ausschnitt einer speziell gestalteten
Zylinderwalze 34 mit Übertragungselementen 30. Die Zylinderwalze 34 ist drehbar gelagert.
Durch eine Drehung der Zylinderwalze 34 in Drehrichtung a wird Fasermaterial 20 in
Transportrichtung y gefördert. Gleichzeitig wird das Fasermaterial 20 durch die Übertragungselemente
30 mit Wärme beaufschlagt. Die Zylinderwalze 34 ist hohlzylinderförmig ausgebildet,
wobei in dessen Hohlraum ein Heissgas eingeleitet wird (nicht eingezeichnet). Über
Heissgaszufuhröffnungen 24 (nur im mittleren Übertragungselement 30 eingezeichnet)
gelangt Heissgas 38 in den Hohlraum der Übertragungselemente 30 und tritt durch die
Durchgangsöffnungen 35 in Pfeilrichtung in das Fasermaterial 20 ein.
1. Verfahren für die Aufbereitung von Fasermaterial (20), insbesondere von Rohbaumwolle,
für die nachfolgende Ausscheidung von darin enthaltenen Fremdstoffen (21) aus Kunststoff,
wobei ein bestimmtes Fasermaterialvolumen derart einer Wärmebehandlung unterzogen
wird, dass sich bei den Fremdstoffen eine die Ausscheidung begünstigende Änderung
ihrer physikalischen Eigenschaften einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmezufuhr über vorzugsweise eine Mehrzahl von Übertragungselementen (30) erfolgt,
welche das Fasermaterialvolumen wenigstens teilweise durchdringen und welche Wärme
in das Innere des Fasermaterialvolumens einbringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente (30) während einer bestimmten Zeit ein stationäres Fasermaterialvolumen
durchdringen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (20) auf einer Förderstrecke gefördert wird und die Übertragungselemente
(30) während der Förderung vorübergehend ein bewegtes Fasermaterialvolumen (16) durchdringen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderung des Fasermaterials (20) wenigstens teilweise mit Hilfe der Übertragungselemente
(30) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Fasermaterialvolumen eingeführten Übertragungselemente (30) relativ zum
Fasermaterial (20) hin und her bewegt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente (30) durch eine Wärmequelle beheizt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Übertragungselemente (30) oder durch die Übertragungselemente (30) ein
Heissgas in das Fasermaterialvolumen eingeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Übertragungselemente (30) das Fasermaterialvolumen in seinem Querschnitt
vollständig durchdringen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Übertragungselemente (30) das Fasermaterialvolumen von beiden Seiten
her wenigstens teilweise durchdringen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Aufbereitung des Fasermaterials die Fremdstoffe (21) durch Kämmen
des Fasermaterials (20) ausgeschieden werden.
11. Vorrichtung für die Aufbereitung von Fasermaterial (20), insbesondere von Rohbaumwolle,
für die nachfolgende Ausscheidung von darin enthaltenen Fremdstoffen (21) aus Kunststoff,
mit einer Wärmebehandlungseinrichtung (8), mit der ein bestimmtes Fasermaterialvolumen
derart einer Wärmebehandlung unterziehbar ist, dass sich bei den Fremdstoffen eine
die Ausscheidung begünstigende Änderung ihrer physikalischen Eigenschaften einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmebehandlungseinrichtung (8) vorzugsweise eine Mehrzahl von Übertragungselementen
(30) aufweist, welche wenigstens teilweise in das Fasermaterialvolumen einführbar
sind, und mit denen Wärme in das Innere des Fasermaterialvolumens einbringbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Transportmittel (32, 34, 39) zur Förderung des Fasermaterials (20)
durch die Wärmebehandlungseinrichtung (8) aufweist, wobei die Transportmittel bevorzugt
als Stetigfördermittel, insbesondere als Förderband (32), Förderwalze (34) oder als
Förderkamm (39), ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente (30) massive Elemente sind, welche in wärmeleitender Verbindung
mit einer Heizeinrichtung stehen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente (30) hohle Elemente sind, welche in Wirkverbindung mit einer
Heissgasquelle stehen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein für das Eindringen in das Fasermaterialvolumen vorgesehener Teil der
Übertragungselemente (30) Durchgangsöffnungen (35) aufweist, wobei die Durchgangsöffnungen
(35) Verbindungen zwischen dem Hohlraum (40) der Übertragungselemente (30)und deren
Mantelfläche (31) darstellen.