BMBF Verbundprojekt

Integrierter Umweltschutz in der Textilindustrie - Teilvorhaben 3: Erhöhte Fasernutzung bei nachwachsenden Rohstoffen (Flachs/Hanf)

durch Einsatz des neuen Verdichtungsspinnverfahrens

Förderkennzeichen 0339962

Teilaufgabe: Entwicklung und Erstellung einer Öffnungs- und Kardier-linie für Kurzfaserflachsverarbeitung

Bearbeitungszeitraum 01.11.1999 bis 31.10.2002

Dr.-Ing. Stefan Schlichter, Dr.-Ing. Nicole Elsasser Trützschler GmbH & Co. KG Duvenstr. 82-92 D - 41199 Mönchengladbach

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Schlussbericht zu den Projektabschnitten 06, 09, 10 und 14:

Versuche zur Faserentstaubung im Technikum der Firma Trützschler GmbH & Co. KG

Konstruktion, Modifizierung und Bau einer Karde mit Beschickung und Abgangsentsorgung für die Flachsverarbeitung

Montage und Inbetriebnahme der Anlage aus Projektabschnitt 09 am ITV, Denkendorf

Garnituroptimierung von Tambour, Vorreißer und Abnehmer der Karde Dr.-Ing. Stefan Schlichter, Dr.-Ing. Nicole Elsasser Trützschler GmbH & Co. KG Duvenstr. 82-92 D - 41199 Mönchengladbach Telefon: ++49 2166 607 433 Telefax: ++49 2166 607 764 E-Mail: stefan.schlichter@truetzschler.de, nicole.elsasser@truetzschler.de

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Inhaltsverzeichnis I. Kurzdarstellungen 4 I.1 Aufgabenstellung 4 I.2 Voraussetzungen 5 I.3 Planung und Ablauf 5 I.4 Wissenschaftlicher und technischer Stand 5 I.5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen 6 II. Eingehende Darstellungen 7 II.1. Ergebnisse 7

II.1.1 Ergebnisse zu Projektabschnitt 06: Versuche zur Faserentstaubung im Technikum der Firma Trützschler GmbH & Co. KG 7

II.1.1.1 Modellversuch mit Primärbaumwolle 7

II.1.1.1.1 Putzereilinien 7 II.1.1.1.2 Materialvorlage und Versuchsparameter 8 II.1.1.1.3 Bestimmung des Reststaubgehaltes im Kardenband 8 II.1.1.1.4 Bestimmung der Staubablagerungen im Spinnrotor 8 II.1.1.1.5 Fazit/Schlussfolgerung für die Flachs/Hanf Verar-

beitung 9 II.1.1.2 Verarbeitungsversuche mit Flachs/Hanf 9

II.1.1.2.1 Putzereilinien 9 II.1.1.2.2 Materialvorlage und Versuchsparameter 10

II.1.1.2.3 Versuchsprogramm 10 II.1.1.2.4 Feinstaubanalyse der Materialien 11

II.1.1.3 Zusammenfassung 12

II.1.2 Ergebnisse zu Projektabschnitt 09 und 10: Konstruktion, Modifizierung und Bau einer Karde mit Beschickung und Abgangsentsorgung für die Flachsverarbeitung sowie Montage und Inbetriebnahme der Anlage am ITV, Denkendorf 13

II.1.2.1 Versuche und Änderungskonstruktionen zur Festlegung der

Anlagenkonfiguration 13 II.1.2.2 Anlagenkonfiguration 15

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II.1.2.3 Technische Abwicklung, Auslieferung und Montage der Anlage 16 II.1.2.4 Darstellung der projektierten Anlage 17

II.1.2.5 Optimierungsschleifen aufgrund von Verarbeitungseigen- schaften und –ergebnissen am ITV 24

II.1.2.6 Zusammenfassung 25

II.1.3 Ergebnisse zu Projektabschnitt 14: Garnituroptimierung von Tambour, Vorreißer und Abnehmer der Karde 26

II.1.3.1 Garnituroptimierung im Technikum der Fa. Trützschler GmbH

& Co. KG 27 II.1.3.1.1 Aufbau des Versuchsstandes 28

II.1.3.1.2 Materialvorlage, Grundeinstellungen und variierte

Versuchsparameter 29 II.1.3.1.3 Abgangsmengen 30 II.1.3.1.4 Einflüsse auf die Faserwerte 32

II.1.3.2 Zusammenfassung 34

II.2 Verwertbarkeit der Ergebnisse 35 II.3 Fortschritt auf dem Gebiet des Vorhabens an anderer Stelle 35 II.4 Veröffentlichungen 35

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I. Kurzdarstellungen I.1 Aufgabenstellung Die Entwicklung und Erstellung einer Öffnungs- und Kardierlinie für die Kurzfaserflachs-verarbeitung war Aufgabe der Firma Trützschler GmbH & Co. KG in dem Projekt: „Integrierter Umweltschutz in der Textilindustrie - Erhöhte Fasernutzung bei nachwachsenden Rohstoffen (Flachs/Hanf) durch Einsatz des neuen Verdichtungsspinnverfahrens“. Diese Teilaufgabe lässt sich in vier Themenschwerpunkte einteilen:

- Versuche zur Faserentstaubung im Technikum der Firma Trützschler GmbH & Co. KG, - Konstruktion, Modifizierung und Bau einer Karde mit Beschickung und Abgangsentsor-

gung für die Flachsverarbeitung, - Montage und Inbetriebnahme der o.g. Anlage am ITV, Denkendorf und - Garnituroptimierung von Tambour, Vorreißer und Abnehmer der Karde.

Um den Anforderungen des Verdichtungsspinnens bei der Flachs/Hanf Verarbeitung zu genügen, galt es, eine Anlage für das Öffnen, Reinigen, Mischen und Kardieren von Flachs/Hanf zu definie-ren. Einen Schwerpunkt der Arbeiten bildete die Festlegung der Anlagenkonfiguration. Aufgrund der materialspezifischen Eigenschaften von Flachs/Hanf Fasern waren zahlreiche Versuche und hierfür erforderliche Änderungskonstruktionen notwendig, um eine bestmögliche Anlage festzule-gen. Die Konfiguration der Anlage musste so gestaltet werden, dass sie flexibel genug war, um späte-re Entwicklungen in Form von einzelnen Elementen oder ganzen Maschinen nachrüsten zu kön-nen, so dass eine weitere Modifikation der Anlage und somit Optimierungsschleifen aufgrund von materialspezifischem Wissen, welches während der Projektlaufzeit erarbeitet wurde, durchgeführt werden konnte. Weitere Arbeitsschritte waren die technische Abwicklung der Anlagenfertigung (Projektierung des Auftrages, dispositive Bearbeitung des Teileumfanges etc.), die Auslieferung, die Montage und die Inbetriebnahme der Anlage. Weiterhin wurden Optimierungen an der Anlage aufgrund von Verarbeitungseigenschaften und –ergebnissen vorgenommen. Ein besonderer Aspekt beim Verdichtungsspinnen von Flachs ist der Feinstaubgehalt (Partikel unter 500 µm), der wesentlich größer ist als bei Baumwolle. Zu hohe Feinstaubgehalte führen zu Problemen in den Spinnelementen, z. B. durch Zusetzen der Unterdruckkanäle. Ziel war es, den Feinstaubgehalt so weit zu reduzieren, dass eine Verarbeitung ohne Prozessstörungen ermög-licht ist. Hierfür war zu überprüfen, inwieweit Verfahren, die in der Baumwollverarbeitung eingesetzt wer-den, wirkungsvoll sind. Aufgrund der materialspezifischen Unterschiede zu Baumwolle, wie z. B. höhere Dichte der Flachsfaser und variierende Faserfeinheit, waren Maschinenaggregate zu mo-difizieren bzw. konstruktive Änderungen der Entstaubungsmaschinen erforderlich. Neben der Ermittlung des Einflusses verschiedener Versuchsparameter wie Maschineneinstellungen wurden unterschiedlich konfigurierte Putzereilinien bezüglich Ihres Einflusses auf die Faserentstaubung analysiert. Die Garniturspezifikation von Tambour, Vorreißer und Abnehmer der Karde spielt eine zentrale Rolle bei der Erzielung optimaler Produktionsergebnisse. Aus diesem Grund müssen dem Faser-stoff und dem Verarbeitungsprozess angepasste Garnituren ausgewählt und eingesetzt werden. Der Einsatz von flexiblen Garnituren und Ganzstahlgarnituren in Form von sinnvollen Kombinati-onen innerhalb der Karde erfordert ein sehr spezifisches Know-How, welches in großem Umfang bei der Firma Trützschler GmbH & Co. KG vorliegt, z. T. jedoch auch in Verarbeitungsversuchen, z. B. an speziell konstruierten Prüfständen, für Flachs/Hanf ermittelt werden muss. Entscheidend

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bei der Auswahl der Garnituren ist es, einen anforderungsgerechten Produktionsprozess zu ga-rantieren. Weiterhin muss die Auswahl entsprechend den Ansprüchen der weiteren Verarbei-tungsschritte und der Endproduktqualität angepasst werden. I.2 Voraussetzungen Die wichtigste Voraussetzung war die Verwendung und die Anpassung etablierter Technologien, um nicht grundlegend neue Verfahren entwickeln zu müssen, den Abschluss des Projektes in-nerhalb nützlicher Frist damit nicht zu gefährden und letztendlich die Chance zu einer zügigen Kommerzialisierung des Verfahrens in vollem Umfang aufrecht zu erhalten. Als weitere Voraussetzung blieb zu berücksichtigen, dass sich die Prozessgestaltung gegenüber den Anforderungen eines industriellen Einsatzes als robust und praktikabel erweisen muss. Eine weitere Grundvoraussetzung bei der Konfiguration der Putzereilinie ist die Identifizierung eines Optimums hinsichtlich der technologischen Eigenschaften der später zu erzeugenden Produkte. Zur Erfüllung der im Projekt definierten Ziele verfügt die Firma Trützschler GmbH & Co. KG als führendes Unternehmen zur Herstellung von Spinnereivorbereitungsmaschinen über die notwen-dige technische Ausstattung und das maschinenbauliche und textiltechnologische Spezialwissen, was als Grundvoraussetzung für die erfolgreiche Bearbeitung des Projektes angesehen werden muss. I.3 Planung und Ablauf Die Planung des Projektablaufes erfolgte bereits in der Antragsphase für das Forschungsvorha-ben und beinhaltete die Erstellung von Zeit- und Arbeitsplänen, die Festlegung der Projektpartner sowie die inhaltliche Beschreibung der Projektabschnitte. Wie in den für dieses Projekt regelmä-ßig angefertigten Zwischenberichten dokumentiert ist, konnten zu den 4 Themenschwerpunkten, die durch die Firma Trützschler GmbH & Co. KG zu bearbeiten waren, die inhaltlichen Arbeiten gemäß Arbeits-, Zeit- und Kostenplanung abgeschlossen werden. Der jeweils aktuelle Bearbei-tungsstand stimmte mit der ursprünglichen Planung überein. Basierend auf den im Hause Trützschler vorliegenden Erfahrungen, u. a. existierende Versuchs-daten, konnten die Arbeiten systematisch geplant und erfolgreich abgeschlossen werden. Zum Teil wurden zunächst festgelegte Konfigurationen aufgrund von materialspezifischem Wissen, welches während des Projektes für Flachs/Hanf, z. B. durch Versuchsreihen und Änderungskon-struktionen erarbeitet wurde, modifiziert. Durch solche Optimierungen konnte der Prozess konti-nuierlich verbessert werden und eine Spinnereivorbereitungslinie entwickelt werden, welche die Herstellung eines Kardenbandes aus 100 % Flachs/Hanf Fasern ermöglicht und die Weiterverar-beitung in der Spinnerei bei hohen Produktqualitäten ermöglicht. Es konnte ermöglicht werden, aus feldgeröstetem, mechanisch aufbereitetem Flachsschwungwerg trockengesponnenes Garn nach dem Kurzstapelverdichtungsringspinnverfahren herzustellen, welches den vom Markt ver-langten Leinencharakter aufweisen kann und zudem noch eine geringe Garnhaarigkeit hat. I.4 Wissenschaftlicher und technischer Stand Das Flachswerg hat eine sehr unregelmäßige Faserlängenverteilung im Bereich 4 cm bis 60 cm und enthält bis zu 50 % Schäben. Der überwiegende Teil an Flachswerg wird nach dem sehr teu-ren und aufwendigen Trockenspinnverfahren zu Garnen mit einer Feinheit bis zu Nm 12 verarbei-tet. Die Garne sind auf Grund ihrer geringen Ausspinngrenze und hohen Haarigkeit nur sehr be-

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grenzt einsetzbar. Ziel ist die Verarbeitung von Flachswerg zu Kurzfasern, die nach dem Hoch-leistungs-Spinnverfahren mit einem hohem prozentualen Flachs/Hanf Anteil ausgesponnen wer-den können. Damit werden die hohen Verfahrenskosten des teuren Trockenspinnverfahrens re-duziert. Ein solches Verfahren ist in der einschlägigen Fachliteratur nicht bekannt. Das vorhan-dene Wissen auf diesem Gebiet ist rudimentär oder zumindest defizitär, somit ist im Rahmen der Ziele dieses Vorhabens ein Forschungsbedarf eindeutig indiziert. Der hohe technische Anspruch ist hierbei durch die speziellen Fasereigenschaften bzgl. Faserfeinheit, -länge und Reinheit be-gründet. Die Firma Trützschler ist weltweiter Marktführer für die Öffnung, Reinigung und Kardierung von Baumwolle. Für die Verarbeitung von Flachs/Hanf sind konstruktive Modifikationen an den Ma-schinen der Firma Trützschler erforderlich und es gilt die Maschinenparameter technologisch den materialspezifischen Eigenschaften anzupassen. Inwieweit existierende Verfahren für das Öffnen und Reinigen von Fasermaterialien sowie die Bildung eines Kardenbandes bei der Flachs/Hanfverarbeitung wirkungsvoll sind und welche Modifikationen für eine wirtschaftliche Produktion bei geforderten Produktqualitäten und einem stabilem Spinnprozess durchgeführt werden müssen, wurde in diesem Forschungsvorhaben analysiert. I.5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen Die Zusammenarbeit mit anderen Stellen beschränkte sich auf die Projektpartner:

- Hollingsworth GmbH - Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf - Temafa Textilmaschinenfabrik GmbH - Zinser Textilmaschinenfabrik GmbH

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II. Eingehende Darstellungen II.1 Ergebnisse Im folgenden werden zu den Projektabschnitten 06, 09, 10 und 14 die im Projekt erzielten Ergeb-nisse detailliert dargestellt. II.1.1 Ergebnisse zu Projektabschnitt 06: Versuche zur Faserentstaubung im Technikum

der Firma Trützschler GmbH & Co. KG Wie im Zeitplan vorgesehen, wurden die Versuche zur optimierten Entstaubung in der Faserauf-bereitung von Flachs/Hanf im Technikum der Firma Trützschler GmbH & Co. KG im ersten Quar-tal 2001 begonnen und im Januar 2002 abgeschlossen. Die Proben wurden dem Institut für Tex-til- und Verfahrenstechnik Denkendorf zur Prüfung auf Feinstaub zur Verfügung gestellt. II.1.1.1 Modellversuch mit Primärbaumwolle Entstaubungsstrategien in der Putzerei wurden zunächst anhand eines Modellversuches erarbei-tet, in dem der Einfluss der Prozessgestaltung auf die Entstaubungsleistung der Putzerei analy-siert wurde. Hierbei wurden unterschiedlich konfigurierte Putzereilinien zunächst mit dem Roh-stoff Baumwolle erprobt. Der Rückgriff auf Baumwolle erfolgte, um ein Basiswissen zu erarbeiten, welches bei der Versuchsplanung für die Verarbeitungsversuche mit Flachs/Hanf verwendet wer-den konnte. Baumwolle ist deutlich preiswerter und ausreichend verfügbar, wohingegen bei dem im Projekt verwendeten Flachs/Hanf Material eine spezielle durch Arbeiten in diesem Projekt zu optimierende Vorbereitung durch die Firma Temafa Maschinenfabrik GmbH erforderlich war. Durch die Verwendung von Baumwolle zur Sammlung einer ersten Datenbasis konnte somit ein Zeitverlust und erhöhter Arbeitsaufwand vermieden werden. Bei der Feinstaubanalyse wurden sowohl der Reststaubgehalt im Kardenband, als auch die Staubablagerungen im Spinnrotor ü-berprüft. Versuchsspezifikationen sowie Versuchsergebnisse sind im folgenden aufgelistet. II.1.1.1.1 Putzereilinien Die bei den Versuchen variierten Putzereilinien sind im folgenden aufgelistet. Nach einer für alle Versuche unveränderten Öffnung und Mischung wurden fünf unterschiedliche Maschinen-kombinationen zur Entstaubung und Reinigung eingesetzt. - Öffnen/Mischen mit BDT, BOA und MM

- Entstaubungsmaschinen und Reinigerzüge 1. CVT 3 2. CVT 3 - SCFO 3. CVT 3 - DX 4. CVT 3 - SCFO - DX 5. CVT 1 - MM - CVT 3 - DX - Vorlage auf CS/FO, DK

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Anmerkung: BDT=Ballenfräse, BOA=Ballenöffner, MM=Multimischer, CVT3=Dreiwalzenreiniger, DX=Entstaubungsmaschine Dustex, SCFO=Fremdfasererkennung (optopneumatisch, mit Mate-rialabscheider zur Entstaubung), CVT1=Einwalzenreiniger, CS=Ballenöffner, FO=Feinöffner, DK=Karde. II.1.1.1.2 Materialvorlage und Versuchsparameter Im folgenden wird das bei den Entstaubungsversuchen verwendete Versuchsmaterial mit Faser-spezifikationen sowie die verwendeten Produktionsdaten der Putzerei und Karde dargestellt. - 100 % Baumwolle Tschad

Faserspezifikation: AFIS-L (w): mittlere Faserlänge [mm]=24.4 Variationskoeffizient [CV %]=33,6

KFG<12,5mm [%]=8,7 UQL [mm]=29,4

AFIS-T/AFIS-N: Trash [1/g]=22 Staub<500 µm=155 V.F.M. [%]=0,77 Nissen [1/g]=456 Schalennissen [1/g]=25

- Produktionsleistung Putzerei: 550 kg/h - Produktionsdaten Karde: 60 kg/h (200 m/min bei 5 ktex)

nT=500/min Vges=115 vDeckel=200 mm/min

II.1.1.1.3 Bestimmung des Reststaubgehaltes im Kardenband In der folgenden Abbildung II.1.1-1 sind die nach dem Prüfverfahren AFIS Dust und MDTA Dust ermittelten Ergebnisse der Analyse des Reststaubgehaltes im Kardenband dargestellt.

Putzereilinie 1 2 3 4 5 AFIS Dust [1/g] 48 46 50 38 48 MDTA Dust [%] 0,029 0,028 0,031 0,029 0,026

Abb. II.1.1-1: Bestimmung des Reststaubgehaltes im Kardenband II.1.1.1.4 Bestimmung der Staubablagerungen im Spinnrotor Die Ausspinnung erfolgte auf je einem Autocoro mit SE 10 und einem mit SE 11 Spinnbox der Fa. Schlafhorst Autocoro GmbH, Mönchengladbach unter Verwendung von Belcoro Spinnmitteln. Die Rotoren wurden jeweils nach einer Stunde Laufzeit manuell gesäubert und die Staubmenge ermittelt. Gesponnen wurde ein Nm 20 Garn mit αm=130. Die Ergebnisse der Bestimmung der Staubablagerungen im Spinnrotor veranschaulicht Abbildung II.1.1-2.

Putzereilinie 1 2 3 4 5 Staubmenge [g] im Rotor 1 0,046 0,135 0,077 0,143 0,105 Staubmenge [g] im Rotor 2 0,039 0,046 0,055 0,050 0,046

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Abb. II.1.1-2: Bestimmung der Staubablagerungen im Spinnrotor II.1.1.1.5 Fazit/Schlussfolgerung für die Flachs/Hanf Verarbeitung Die Ergebnisse zeigen, dass der Einfluss zusätzlicher Entstaubungsstellen überraschender weise nicht vorhanden oder messtechnisch nicht nachweisbar ist. Dies zeigen sowohl die Ergebnisse der Bestimmung des Reststaubgehaltes im Kardenband, als auch die Werte, die bei der Bestim-mung der Staubablagerungen im Spinnrotor erzielt wurden. Permanent besaugte Mehrwalzenrei-niger und die Karde bewirken eine hohe Staubfraktion, die sich durch weitere Aggregate kaum verbessern lässt. Zu vermuten ist, dass kurze Putzereilinien auch für die Flachs/Hanf Faserentstaubung ausrei-chend sind. Für eine lückenlose Versuchsplanung erscheint es jedoch sinnvoll, eine Putzereilinie mit vielen Entstaubungsstellen zu erproben, um eine mögliche positive Wirkung dieser Konfigura-tion für Flachs/Hanf nachweisen bzw. ausschließen zu können. Das durch die Versuche erlangte Basiswissen wurde bei der Versuchsplanung für die Verarbei-tungsversuche mit Flachs/Hanf verwendet. II.1.1.2 Verarbeitungsversuche mit Flachs/Hanf Nach Inaugenscheinnahme des Flachs/Hanf-Versuchsmaterials, der Analyse der messtechnisch ermittelten Fasereigenschaften sowie durch Rückgriff auf bei Trützschler existierende Versuchs-daten wurden aufgrund der mit Baumwolle erzielten Versuchsresultate (II.1.1.1) Putzereilinien für Flachs/Hanf erarbeitet. Eine optimierte Entstaubung in der Faseraufbereitung wurde mit dem Rohstoff Flachs/Hanf im Entwicklungstechnikum der Firma Trützschler erprobt. Hierbei wurden verschieden konfigurierte Putzereilinien sowie zusätzlich der Einfluss verschiedener Versuchsparameter bei gleichbleiben-der Putzereilinie analysiert. Materialproben wurden nach jedem Verarbeitungsschritt entnommen, um neben der Wirkung der gesamten Putzereilinie auf die Entstaubungsleistung auch den Einfluss einzelner Maschinen be-urteilen zu können. Die Materialien wurden dem ITV Denkendorf für die Feinstaubanalyse zur Verfügung gestellt. II.1.1.2.1 Putzereilinien Die bei den Versuchen variierten Putzereilinien sind im folgenden aufgelistet. Nach einer für alle Versuche unveränderten Öffnung und Mischung wurden drei verschiedene Maschinen-kombinationen zur Entstaubung und Reinigung eingesetzt. - Öffnen/Mischen mit BO und MCM - Unterschiedliche Entstaubungsmaschinen und Reinigerzüge 1. CXL 3 - LVSAB 2. CXL 3 - DX - LVSAB 3. CXL 3 - DX - LVSAB - BO - MM4(1200) - DX - LVSAB

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Anmerkung: BO=Ballenöffner, MCM=Multimischer, CXL3=Dreiwalzenreiniger, LVSAB=Hochlei-stungskondenser, DX=Entstaubungsmaschine Dustex, MM4(1200)=Multimischer (4 Kammern, Arbeitsbreite 1200). II.1.1.2.2 Materialvorlage und Versuchsparameter Das Flachs/Hanf Fasermaterial wurde bei der Fa. Temafa Maschinenfabrik GmbH vorbereitet und den verschiedenen Putzereilinien vorgelegt. Detaillierte Versuchsspezifikationen, z. B. die variierten Maschinenparameter, sind im folgenden dargestellt. - Vorbereitungslinie: LOMY (Fa. Temafa Maschinenfabrik GmbH), 500 kg/h - Putzerei: 200 kg/h - Variierte Maschinenparameter: Maschinenparameter wie z. B. die Flügelstellungen am Reiniger CXL 3 sowie die Druckdifferenz zwischen Abluft- zu Absaugluftmenge in der Entstaubungsmaschine DX wurden variiert, um für den Rohstoff optimal angepasste Maschineneinstellungen zu definieren. Weiterhin wurden zur Trennung von Transportluft, Staubpartikeln und Gutfasern am DX Gitter mit unterschiedlichen Lochdurchmessern und Lochbildern erprobt und eine materialangepasste Geometrie festgelegt, die eine Produktion ohne Fasergespinste und Gutfaserverlust bei möglichst hoher Staubseparie-rung ermöglicht. Ein Lochdurchmesser von 3 mm und ein Lochbild entsprechend dem bei Baum-wolle verwendeten stellt bei der Verarbeitung von Flachs/Hanf ein Optimum dar. Detaillierte Angaben zu den Flügelstellungen sowie den Druckdifferenzen sind im folgenden auf-gelistet: - Flügelstellung CXL 3: - alle 3 Flügel geschlossen - 5% Öffnung Flügel 1, 10% Flügel 2, 25 % Flügel 3

- Abluft- zu Absaugluftmenge DX: - 2500 m³/h zu 4500 m³/h - 3500 m³/h zu 4500 m³/h Generell traten bei den verwendeten Putzereilinien und eingestellten Maschinenparametern kei-ne Verarbeitungsschwierigkeiten z. B. im Bereich des Weitertransportes des Gutfasermaterials und bei der Abfuhr des Feinstaubs auf. Ein gesichertes Produktionsverhalten für die Flachs/Hanfverarbeitung ist somit gewährleistet. Als Kriterium für die Wahl der optimalen Putze-reilinie dient die jeweils erzielte Entstaubungsqualität. II.1.1.2.3 Versuchsprogramm Das Versuchsprogramm, dass sich aus den variierten Maschinenparametern und den festgeleg-ten Putzereilinien ergibt, ist in Abbildung II.1.1-3 dargestellt.

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V-Nr. Putzereilinie

FlügelstellungAbsaugung

[m3/h]Abluft [m3/h]

Absaugung [m3/h]

A BO - MCM/ CXL3 - LVSAB 0 / 0 / 0 3300 -- --

B BO - MCM/ CXL3 - LVSAB 5 / 10 / 25 3300 -- --

C BO - MCM/ CXL3 - DX - LVSAB 0 / 0 / 0 3200 2500 4500

D BO - MCM/ CXL3 - DX - LVSAB 5 / 10 / 25 3200 2500 4500

E BO - MCM/ CXL3 - DX - LVSAB 0 / 0 / 0 3200 3500 4500

F BO - MCM/ CXL3 - DX - LVSAB 5 / 10 / 25 3200 3500 4500

G BO - MCM/ CXL3 - DX - LVSAB - BO - MM4(1200) - DX - LVSAB 0 / 0 / 0 3200 2500 4500

CXL DX

Abb. II.1.1-3: Darstellung des Versuchsprogramms II.1.1.2.4 Feinstaubanalyse der Materialien Die Versuche zur optimierten Entstaubung in der Faseraufbereitung von Flachs/Hanf wurden im Januar 2002 abgeschlossen und die nach jeder Maschine der Putzereilinie entnommen Proben dem Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf zur Prüfung auf Feinstaub zur Verfü-gung gestellt. - Analysierte Materialeigenschaften: - Staub und Fragmente [%]

- Gesamtschmutz [%] - Schäben [%] - Faserbündelfeinheit [Sktle] - mittlere Faserlänge [mm], L 1 % [mm]

Im folgenden (Abb. II.1.1-4 und II.1.1-5) sind beispielhaft zwei Ergebnisse der Feinstaubanalyse der Materialien dargestellt. Eine detaillierte Auflistung und Interpretation aller Prüfergebnisse er-folgt im Gesamtbericht des Projektes, der vom ITV angefertigt wird. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass aus dem Öffnen der Flügel am CXL3 eine sehr hohe Reinigungswirkung resultiert und generell der Reiniger das Hauptmedium zum Ent-stauben und Reinigen ist. Die Erhöhung der Abluftmenge am DX bewirkt ebenfalls einen positi-ven Effekt auf die Gesamtschmutzmenge der Proben, wobei der Einfluss durch das Öffnen der Reinigerflügel klar dominiert. Bei den Versuchen mit geschlossenen Reinigerflügeln zeigt der DX eine höhere Wirkung auf die Staub- und Fragmentausscheidung als bei den Versuchen mit ge-öffneten Reinigerflügeln. Aus der Verwendung einer verlängerten Putzereilinie mit zusätzlichem MM4, DX und LVSAB resultiert nur ein minimaler Einfluss auf den Reinigungsgrad der Material-proben. Der erhöhte apparative Aufwand ist für die Reinigung des Materials somit nicht sinnvoll.

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Vorlage BO MCM CXL in DX DX MM4 in DX DX

Versuchsbezeichnung

Ges

amts

chm

utz

[%

]

A, CXL3-Flügel zu

B, CXL3-Flügel auf

C, CXL3-DX-Flügel zu

D, CXL3-DX-Flügel auf

E, CXL3-DX-Flügel zu, mehr Abluft

F, CXL3-DX-Flügel auf, mehr Abluft

G, CXL3-DX-DX-Flügel zu

Abb. II.1.1-4: Gesamtschmutz (2 MDTA-Durchgänge) Typ 7/2001

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Vorlage BO MCM CXL in DX DX MM4 in DX DX

Versuchsbezeichnung

Sta

ub

+ F

rag

men

te [

%]

A, CXL3-Flügel zu

B, CXL3-Flügel auf

C, CXL3-DX-Flügel zu

D, CXL3-DX-Flügel auf

E, CXL3-DX-Flügel zu, mehr Abluft

F, CXL3-DX-Flügel auf, mehr Abluft

G, CXL3-DX-DX-Flügel zu

Abb. II.1.1-5: Staub und Fragmente (2 MDTA-Durchgänge) Typ 7/2001 II.1.1.3 Zusammenfassung Das Ziel dieses Projektabschnittes, eine Faserentstaubung zu erzielen, die im folgenden Garn- und Flächenherstellungsprozess ein hohe Prozesssicherheit gewährleistet und eine Herstellung qualitativ hochwertiger Garne und Endprodukte ermöglicht, konnte in vollem Umfang erreicht werden. Zur Erreichung der geforderten Ziele konnten eine geeignete Putzereilinie und definierte Maschinenparametern festgelegt werden.

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II.1.2 Ergebnisse zu Projektabschnitt 09 und 10: Konstruktion, Modifizierung und Bau

einer Karde mit Beschickung und Abgangsentsorgung für die Flachsverarbeitung sowie Montage und Inbetriebnahme der Anlage am ITV, Denkendorf

Ziel dieses Projektabschnittes war es, eine Anlage für das Öffnen, Mischen, Reinigen und Kardie-ren von Flachs/Hanf zu konfigurieren. Die Zielsetzung der Spinnereivorbereitung umfasst hierbei die schonende Öffnung des üblicherweise zu Ballen gepressten Fasergutes und eine intensive Durchmischung des Rohstoffes zur Erzielung weitgehend homogener Stoffeigenschaften. Der Kardierprozess dient zur Auflösung der Faserflocken bis zum Zustand der Einzelfaser. Dabei werden nichtfaserige Bestandteile separiert und Faserverknotungen oder –verklebungen aufge-löst bzw. ausgeschieden. Die ursprünglich amorphe und vollständig randomisierte Anordnung der Fasern wird beim Kardieren in einen gewissen Grad der Parallelisierung überführt. Aus den end-lich langen Fasern wird ein im Prinzip endlos langes Vlies gebildet und zu einem Faserband ge-formt und abgelegt. II.1.2.1 Versuche und Änderungskonstruktionen zur Festlegung der Anlagenkonfiguration Einen Schwerpunkt der Arbeiten bildete die Festlegung der Anlagenkonfiguration. Da Flachs/Hanf Fasern ein wesentlich höheres spezifisches Gewicht, eine höhere Steifigkeit, einen gröberen Einzelfasertiter, einen höheren Feinstaubgehalt und eine hohe Fibrillierbarkeit vergli-chen mit Baumwolle aufweisen, wurden zahlreiche Vorversuche und hierfür erforderliche Ände-rungskonstruktionen durchgeführt, um eine bestmögliche Anlage zu definieren. Für die Versuchsanlage wurden Maschinen verwendet, die aus der Serienproduktion von Trützschler stammen und mit erforderlichen Modifikationen versehen wurden, um die Anlage den materialspezifischen Eigenschaften anzupassen. Die Konfiguration der Anlage wurde so gestal-tet, dass sie flexibel genug war, spätere Entwicklungen in Form von einzelnen Elementen oder ganzen Maschinen nachzurüsten, so dass eine weitere Modifikation der Anlage aufgrund von materialspezifischem Wissen, welches während der Projektlaufzeit erarbeitet wurde, durchgeführt werden konnte. Die Nadeltischteilung des Kastenspeisers wurde analysiert. Die Spitzendichte ist ein entschei-dender Faktor für die Materialauflösung und Mitnahme und musste somit dem Faserstoff ange-passt werden. Als vorteilhaft erwies sich in Versuchen ein Nadeltisch, wie er bei der Chemiefa-serverarbeitung verwendet wird. Für die Flachs/Hanf Anlage für das ITV Denkendorf wurde somit ein Ballenöffner CS, der für das Öffnen von Chemiefasern eingesetzt wird, ausgewählt. Bei der Auswahl des Reinigers wurden verschiedene Varianten bzgl. der Walzenzahl erprobt. Zum Einsatz kamen ein Cleanomat CVT 1 (mit einer Reinigerwalze und 2 Reinigungsstellen), ein Cleanomat CVT 3 (mit 3 Reinigerwalzen und 4 Reinigungsstellen) und ein Cleanomat CVT 4 (mit 4 Reinigerwalzen und 5 Reinigungsstellen). Erprobt wurden 3 verschiedene Cleanomat Typen, da diese Reiniger sehr materialschonend arbeiten, nur einmal die Einzugswalzen durchlaufen werden (bei anderen Reinigeranlagen erfolgt dies bei jeder Reinigerstufe) und die Faserübergabe zwischen den einzelnen Reinigerwalzen in Gleichlaufrichtung geschieht. Bezüglich der Reini-gungswirkung und Abfallmenge zeigte der CVT 3 ein klares Optimum. Beobachtet wurde, dass die Ausreinigung des CVT 1 nicht ausreichte, um einen stabilen Weiterverarbeitungsprozess ge-währleisten zu können und die 5. Reinigungsstelle des CVT 4 führte aufgrund der hohen Auflö-sung des Abgangs bei nutzbarer Abfallausscheidung zu Verstopfungen. Vor Auslieferung des Reinigers an das ITV wurden verschiedene Flügellängen am Reiniger er-probt. Dies erschien erforderlich, da bei der Verarbeitung des Flachs/Hanf Fasermaterials hohe Abfallmengen am Reiniger anfielen. Durch Verwendung längerer Flügel konnten die Abgangs-mengen reduziert werden, im Materialstrom verblieben jedoch zu viele Schäben, die zu starken

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technologischen Nachteilen im weiteren Verarbeitungsprozess führten und die Qualität extrem beeinträchtigten, so dass die wirtschaftlichere Verfahrensweise mit reduzierten Abgangsmengen nicht umgesetzt wurde. Bei der Beschickung des Reinigers wurden verschiedene Varianten erprobt. Die Direktspeisung des Reinigers durch einen Multimischer MCM bewährte sich nicht. Erprobt wurde diese Variante, da der MCM bei der Verarbeitung von Baumwolle ein homogenes, gleichmäßiges Flockenvlies zur Speisung der Reiniger erzeugt und durch die Luftabführung am MCM zusätzlich eine Ent-staubung erfolgt. Beide Eigenschaften des MCM schienen für die Flachs/Hanf Verarbeitung dien-lich. Es traten jedoch Probleme aufgrund der materialspezifischen Eigenschaften von Flachs/Hanf auf. Aufgrund der höheren Schüttgewichte (wesentlich weniger Volumen bei gleicher Masse bzw. mehr Masse bei gleichem Volumen) resultierten Verarbeitungsschwierigkeiten in den Füllschächten des MCM. Vereinzelt kam es im schlimmsten Fall zu Verstopfungen an den Öff-nungswalzen des Einzuges. Generell lag jedoch eine unkontrollierte Speisung vor, woraus eine inhomogene Fasermatte auf dem Transportband des Mischers resultierte und somit Dick- und Dünnstellen bei der Speisung des Reinigers entstanden. Diese bewirkten eine nicht ideale Spei-sung des Reinigers. Zusätzlich werden die Öffnungswalzen durch den Einzug des stark kompri-mierten Materials mechanisch stark belastet. Aufgrund der höheren Steifigkeit der Flachs/Hanf Faser und der somit höheren Luftdurch-lässigkeit im oberen Bereich des Füllschachtes resultierte ein weiteres Verarbeitungsproblem am MCM. Der MCM arbeitet über eine Drucksteuerung zur Befüllung der Kammern, welche über Klappen realisiert wird. Die Klappen werden über den Fülldruck umgeschaltet. Der notwendige Fülldruck konnte bei Flachs/Hanf nicht definiert genug ermittelt werden, wodurch kein eindeutiger Umschaltpunkt definiert werden konnte. Zwischen einer Überfüllung bis in den Klappenbereich und einem leer laufen der Füllschächte lag nur ein geringer Spielraum, der eine ideale Befüllung der Kammern nur schwer erreichen ließ. Da sich eine Speisung über den Multimischer nicht eignete, wurde der Reiniger CVT3 mecha-nisch im Transportbandbereich und bzgl. der Anbindung der Gestelle zueinander (Reiniger und Beschickungseinheit) auf die BE bzw. BS Beschickung umgebaut. Die Beschickung mittels BS eignete sich nicht, da aufgrund der höheren Verdichtung des Materials die Umlenkung der Flachs/Hanf Fasern und das Führen auf dem Transportband in die Einzugswalzen zu Speise-schwierigkeiten und somit zu einer inhomogenen Materialvorlage führte. Als beste Kombination für die Speisung des Reinigers erwies sich schließlich die Beschickungs-einrichtung BEC. Hier wurde zunächst eine Beschickungseinheit BEB erprobt, die im mechani-schen Aufbau der BEC entspricht, nur das sie zusätzlich ein Reinigungsrost unter der Schläger-walze aufweist. Die als positiv eingeschätzte zusätzliche Reinigungsstelle zeigte jedoch Nachtei-le, da sie sich mit Fasermaterial zusetzte. Mit der BEC konnte das Material ohne Prozessstörun-gen verarbeitet werden. Gespeist wird die Beschickungseinrichtung über einen Hochleistungs-kondenser LVSA. Nach Auslieferung der Anlage (zur Vermeidung von Verzögerungen in der Projektbearbeitung) wurden zusätzlich Versuche durchgeführt, um dass Abwurfverhalten des Materials in der Beschi-ckungseinheit zu analysieren. Da sich das Abwurfverhalten von Flachs/Hanf auf das Transport-band u.U. anders darstellt als bei Baumwolle und Chemiefasern wurde versucht, einen optimier-ten Abwurfwinkel und eine dem Material optimal angepasste Geometrie für den Raum über dem Transportband zu ermitteln. Hierzu waren verschiedene Leitelemente mit unterschiedlichen Ab-wurfwinkeln erforderlich und unterschiedliche Aufweitungen des Abwurfkanals nach dem Schlä-ger zu erproben. Zusätzlich wurde eine untere Kanalführung erprobt. Resultat der Versuche war, dass eine nachträgliche Modifikation der Beschickungseinheit im ITV Denkendorf nicht erfolgs-versprechend war, da aus den durchgeführten Modifikationen keine Vorteile für die Flachs/Hanf Verarbeitung resultierten.

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Bzgl. der Materialabsaugung aus dem Reiniger wurden unterschiedliche Spaltbreiten an unter-schiedlichen Positionen erprobt. Hierbei wurde die engste Stelle zum Schläger sowie die Spalt-breite an der Übergangsstelle von der 3. Reinigerwalze in den Absaugkanal variiert. Als am Bes-ten bewährte sich eine engste Stelle zum Schläger von 15 mm und eine Spaltbreite an der Über-gabestelle von 40 mm, die in der ITV Anlage realisiert wurde. An der Entstaubungsmaschine Dustex (DX) wurden verschiedene Druckdifferenzen zwischen Abluft- zu Absaugluftmenge variiert, um für den Rohstoff optimal angepasste Maschineneinstel-lungen zu definieren. Weiterhin wurden zur Trennung von Transportluft, Staubpartikeln und Gut-fasern am DX Gitter mit unterschiedlichen Lochdurchmessern und Lochbildern erprobt und eine materialangepasste Geometrie festgelegt, die eine Produktion ohne Fasergespinste und Gutfa-serverlust bei möglichst hoher Staubseparierung ermöglicht. Ein Lochdurchmesser von 3 mm und ein Lochbild entsprechend dem bei Baumwolle verwendeten stellte bei der Verarbeitung von Flachs/Hanf ein Optimum dar. Die Karde wurde z. B. mit einem Querbandabzug ausgestattet. Dies war aufgrund der mangeln-den Vlieshaftung notwendig. Weiterhin wurde ermöglicht, erforderliche Systeme an der Karde zur Optimierung der Flachs/Hanf Verarbeitung, wie z. B. das Festdeckelsystem, zu adaptieren. Hier-für wurden die zur Installation notwendigen Änderungskonstruktionen durchgeführt. Für Flachs/Hanf wurde die Kombination DK 803 mit IDF erprobt. Aufgrund der inhomogenen Faser-längenverteilung waren ideale Streckwerksabstände mit dem standardmäßig im IDF verwendeten 3 über 3 Streckwerk (Oberwalze bzgl. Unterwalze) nicht realisierbar, weshalb aus der direkten Verstreckung des Kardenbandes schlechte CV Werte resultierten. Die Umkonstruktion des Streckwerks in ein 4 über 3 Streckwerk ermöglichte die Feldweiten zu minimieren, woraus Ten-denzen einer Verbesserung erkennbar waren, jedoch nach wie vor die CV Werte inakzeptabel schlecht waren. Der dem Kardieren folgende Prozessschritt ist somit das konventionelle Verstre-cken, bei dem Kardenbänder doubliert und verstreckt werden, was zusätzlich eine Bandmischung ermöglicht. Der Vorreißer der Karde sorgt für eine Vorauflösung und Reinigung des Fasermaterials, bevor es auf den mit 30 m/s Umfangsgeschwindigkeit rotierenden Tambour gelangt. Die Reinigung des Materials erfolgt hierbei mit Hilfe von Messern, Flügeln und Hauben und die Auflösung zwischen den Walzen des Vorreißers, die mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten rotieren. Auf-grund der herausragenden Bedeutung, die der Vorreißer der Karde im Spinnereivor-bereitungsprozess ausübt, wurde diese Einheit in einem externen Prüfstand, der in diesem Pro-jekt konstruiert und umgesetzt wurde, unter Variation der Parameter Vorreißergarnituren, Anzahl der Vorreißerwalzen, Messfederkraft ICFD und Einstellung Speisewalze/1. Vorreißer erprobt. Ei-ne detaillierte Beschreibung des Prüfstandes und der auf ihm durchgeführten Versuche befindet sich in Kapitel II.1.3.1 dieses Berichtes. Um die Festlegung der Anlagenkonfiguration und die Montage der Anlage am ITV nicht zu verzögern, wurde dem ITV ein derzeit eingesetzter 3 Wal-zen Serienvorreißer zur Verfügung gestellt, der jedoch so konzipiert war, dass er aufgrund von im Projekt erarbeiteten Verarbeitungsdaten für Flachs/Hanf noch in der bestehenden Anlage modifi-ziert werden konnte und wurde. Abschließend sei genannt, dass die Karde von einer kontinuierlichen Plenumabsaugung auf ei-nen Filterkasten umgebaut wurde, der eine Handentsorgung und somit gezielte mengenmäßige Abgangserfassung und -analyse ermöglicht. Weiterhin wurden bezüglich der in der Anlage ver-wendeten Unterdrücke und eingesetzten Luftmengen Einstellhinweise für die Verarbeitung von Flachs/Hanf erarbeitet, die dem ITV in Form von Einstelldaten zur Verfügung gestellt wurden. II.1.2.2 Anlagenkonfiguration Folgende Festlegung bzgl. der Anlagenkonfiguration wurde getroffen.

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- Ballenöffner CS, - Kondenser LVSA, - Beschickungsschacht BEC, - Reiniger CVT 3/1200, - Entstaubungsmaschine Dustex DX, - Hochleistungskarde DK 803 mit DFK und Kannenstock KH 600, - Zusätzlich besteht die Anlage aus der EAS Steuerung, Ventilatoren und Rohrleitungen.

Die einzelnen Stationen dieses Maschinenzuges sind nachfolgend kurz beschrieben: Der Ballenöffner dient zur Öffnung und Durchmischung des manuell vorgelegten Fasergutes. Die Ballenlagen werden auf ein Auflegeband geschichtet und zum Nadeltisch transportiert. Im Misch-raum unmittelbar vor dem Nadeltisch bildet sich ein variabler Materialvorrat. Über den Nadeltisch und die nachgeschaltete Abstreichwalze findet eine hinreichende Voröffnung des Fasergutes statt. Von der Abstreichwalze gelangt das vorgelegte Material schließlich in den Ablieferungs-schacht und von dort zur nächsten Maschine des Anlagenzuges. Der Ballenöffner CS ist für Pro-duktionen im niedrigen und mittleren Bereich geeignet. Durch seine geringen Abmessungen ist der Ballenöffner CS auch für die direkte Speisung einzelner Karden oder kleiner Kardengruppen besonders geeignet und somit für den Anwendungsfall in diesem Projekt ideal. Der Reiniger wird über die Beschickungsschacht BEC gespeist. Hierbei wird der Beschickungs-schacht wiederum von einem auf diesem montierten Hochleistungskondenser LVSA gespeist. Dieser saugt mit einem integrierten Ventilator das Material auf eine Siebtrommel. Eine Fächer-walze übernimmt die Flocken und wirft sie drucklos nach unten ab. Der LVSA trägt nicht unerheb-lich zur Entstaubung des Materials bei. Der Reiniger hat die Aufgabe bei hoher Materialnutzung (wenig Abfall) das Material schonend zu reinigen. Der CVT 3 ist universell als Feinreiniger einsetzbar. Er eignet sich als Einzelreiniger für eine sehr kurze, kompakte Linie für die Verarbeitung von Materialien verschie-denster Verschmutzungsgrade. Durch den Einsatz der Vollstiftwalze an erster Position ist auch die Speisung von weniger gut geöffnetem Material möglich, was ihn besonders für die Verarbei-tung von Flachs/Hanf qualifiziert. Neben der Öffnung und Reinigung des Rohmaterials ist die Entstaubung ein weiterer wichtiger Prozess in der Spinnereivorbereitung zur Verbesserung der Technologie und Erhöhung der Wirt-schaftlichkeit, z. B. durch reduzierte Fadenbruchzahlen in der OE-Rotorspinnerei. Die Entstau-bungsmaschine Dustex DX bewirkt höhere Nutzeffekte sowie längere Standzeiten von Garnituren und Spinnmitteln sowie eine saubere Raumluft, was besonders bei der Flachs/Hanf Verarbeitung von Bedeutung ist. Über den Transportventilator gelangt das Fasergut zur Flockenbeschickung der Karde. Die Karde bewerkstelligt eine Auflösung des Materiales bis zur Einzelfaser, beseitigt dabei Ver-unreinigungen und Faserverknotungen, parallelisiert die Fasern und liefert ein Feinvlies ab, dass zu einem Band geformt und in Spinnkannen abgelegt wird. II.1.2.3 Technische Abwicklung, Auslieferung und Montage der Anlage Die Auslieferung der Anlage an das Institut für Textil- und Verfahrenstechnik erfolgte Ende 2000. Parallel zur Auslieferung und Montage der Anlage wurden die konstruktiven Arbeiten zur Optimie-rung weitergeführt und abgeschlossen. Wie üblich wurden dann die Zeichnungen in Form kom-pletter Sätze von der Arbeitsvorbereitung in Arbeitspläne und Programme zur Steuerung der NC-Maschinen umgewandelt. Gleichzeitig fand die dispositive Bearbeitung des notwendigen Teile-umfanges sowie der Fertigungs- und Montageressourcen statt.

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Beginnend im September 2000 wurde die Projektierung des Auftrages durchgeführt, d.h. Aufmaß vor Ort, technische Datenliste, Vorschlagsplan, endgültige Fundament- und Maschinenaufstell-läne, Rohrleitungsauszug, lufttechnische Auslegung, Pneumatikplan, Konstruktion der Anlagen-teuerung, Schaltschrankauslegung, Erstellung der Schaltpläne und Kabellisten. In den Monaten November und zum Teil im Dezember 2000 wurde die Montage der Anlage am Institut für Textil- und Verfahrenstechnik in Denkendorf durchgeführt. Diese Arbeiten beschränk-ten sich zunächst auf die rein mechanischen Aspekte der Montage, d.h. Vorbereitung der Bau-stelle und Aufbau der Maschinen am vorgesehenen Ort. Es erfolgte eine Inbetriebnahme der fer-tig montierten Anlage. Die Anlage ermöglichte die Herstellung eines Kardenbandes aus 100 % Flachs/Hanf, womit die Auslegung der Anlage als erfolgreich beurteilt werden kann. II.1.2.4 Darstellung der projektierten Anlage Die an das Institut für Textil- und Verfahrenstechnik ausgelieferte, montierte und in Betrieb ge-nommene Anlage ist im folgenden dargestellt. Abb. II.1.2-1 zeigt den Aufstellungs- und Schnitt-plan der Gesamtanlage für das ITV Denkendorf mit der Zeichnungs-Nr.: BWR 29995-30 (BWR = Baumwollreinigungsanlage). Neben der Darstellung der mit Kommissionsnummern versehenen Maschinen, elektronischen Anlagensteuerung, Filter, Ventilatoren und der Rohrleitungen sind in dem Aufstellungsplan die im Gebäude vorhandene Klimaanlage (gestrichelt gezeichnet) und die Gebäudedimensionen (Grundmauern und Raumhöhen) veranschaulicht. Aufgeteilt ist der Aufstellungs- und Schnittplan der Gesamtanlage in die Draufsichten der instal-lierten Anlage (Abb. II.1.2-2 und II.1.2-5) und in die Seitenansichten in verschiedenen Schnitt-ebenen A-A, B-B und C-C (Abb. II.1.2-3, II.1.2-4 und II.1.2-6). Weiterhin enthält der Gesamtplan eine Rohrleitungs-Spezifikation der Rohrleitungen für den Materialtransport, der Abluft und dem Abfall (Abb. II.1.2-7) sowie eine Zeichenerklärung (Abb. II.1.2-8). Die Draufsicht in Abbildung II.1.2-2 zeigt die komplette installierte Anlage. Dargestellt ist der Bal-lenöffner, der Cleanomat (CVT 3/1200) beschickt über LVSA und BEC, der Dustex und die Hoch-leistungskarde mit DFK und Kannenstock KH600. Weiterhin ist die Positionierung der elektroni-schen Anlagensteuerung sowie der Rohrleitungen, die dem Materialtransport zwischen den ein-zelnen Maschinen dienen, dargestellt. Die Seitenansichten im Schnitt A-A und B-B veranschauli-chen die Anlagenpositionierungen z. B. bzgl. der Raumhöhe. Die Abbildungen II.1.2-5 und II.1.2-6 stellen die Draufsicht und die Seitenansicht der Filterstation im Dach des Gebäudes dar. Die Durchmesser der Rohrleitungen, die Leistung der Ventilatoren und die Filter sind exakt auf die zu versorgende Anlage abgestimmt (hier aufgrund der geringen Anlagengröße klein dimensioniert). Blau dargestellt sind die Abluftrohrleitungen und rosa die Ab-falltransportleitungen (siehe auch Abb. II.1.2-8). Anweisungen für die Montage der Rohrleitungen und exakte Spezifikationen, z. B. bzgl. der Rohrverbindungen, der Abdichtung der Übergangs-stellen und bzgl. der Rohrleitungsradien sind in Abbildung II.1.2-7 detailliert erläutert. Realisiert werden z. B. gefalzte Rohrverbindungen, um ein Festsetzen des Fasermaterials in den Verbin-dungsstellen zu vermeiden. Anzustreben bei der Dimensionierung der Anlage ist ein geringer Luftwiderstand innerhalb des Rohrleitungssystems, woraus sich die Leistungsauslegung der Ven-tilatoren ergibt. Der Vorschlag für die Installation der Rohrleitungen ist exakt auf die Raumhöhe abgestimmt. Möglichst hohe Rohrleitungen sind zu realisieren, um größere Schachthöhen und somit einen höheren Materialspeicher erzielen zu können. Der Fundament- und Kabelaustrittsöffnungsplan der Gesamtanlage für das ITV Denkendorf (Abb. II.1.2-9) detailliert die Grundrisse der Maschinen mit den erforderlichen Anschlusspunkten für Kabel- und Pneumatikleitungen (Abb. II.1.2-10 und Abb. II.1.2-11) in der Draufsicht. Weiterhin ist eine Seiten- und Draufsicht der Elektronischen Anlagensteuerung EAS/EAT/EUV (Abb. II.1.2-12) und das Kardenfundament der Karde mit KH 600 mit ermittelter spezifischer Bodenbelastung

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(Abb. II.1.2-13) dargestellt. Die Rohrleitungs-Spezifikation und die Zeichenerklärung entsprechen denen in den Abbildungen II.1.2-7 und II.1.2-8 erläuterten. Neben den Grundrissen der Maschinen mit den erforderlichen Anschlusspunkten für Kabel- und Pneumatikleitungen sind in Abbildung II.1.2-10 die Kabelkanäle zur Führung der Kabel von den Maschinen zum Schaltschrank, die im Boden vorgesehen werden müssen, dargestellt. Abbildung II.1.2-11 zeigt die Kabelanschlussstellen der drei unterschiedlich dimensionierten Transportventi-latoren und des Wechselkastens, der sowohl mit Strom (Signal für das Magnetventil) als auch mit Pneumatikanschluss (zum Öffnen und Schließen der Klappe) versehen werden muss. Die Seitenansicht des nach unten offenen Schaltschrankes von dem die Kabel im Hauptkanal zu den Maschinen befördert werden, veranschaulicht Abbildung II.1.2-12. Entscheidend für die In-stallation der Anlage ist die Bodenbelastung, die sich durch das Aufstellen und die Inbetriebnah-me der Maschinen ergibt. Höchste Belastungen treten hierbei an der Karde auf, weshalb eine Be-rechnung der auftretenden Bodenbelastungen für diese Maschine erforderlich ist (Abb. II.1.2-13). Bei der Karde am ITV Denkendorf berechnete höchste spezifische Bodenbelastungen liegen bei ca. 8520 N/m², wobei ein maximaler spezifischer Flächendruck je Fußplatte von ca. 33 N/cm² er-folgt. Anmerkung zu in den Zeichnungen (Abb. II.1.2-9 bis II.1.2-11) verwendeten Bezeichnungen: 1-4=Kabelaustrittsöffnung (ø100), 5=Kabelaustrittsöffnung (ø120), 7-12=Kabelanschlusstelle, P3-P5=Pneumatikverbindung (ø100), P1=Pneumatikverbindung (ø120).

Abb. II.1.2-1: Aufstellungs- und Schnittplan der Gesamtanlage für das ITV Denkendorf, Zeichnungs -Nr.: BWR 29995-30, Anmerkung:

BWR=Baumwollreinigungsanlage

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Abb. II.1.2-2: Draufsicht der Anlage ITV Denkendorf, Zeichnungs -Nr.: BWR 29830-30

Abb. II.1.2-3: Seitenansicht der Anlage ITV Denkendorf im Schnitt A-A, Zeichnungs -Nr.: BWR 29830-30

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Abb. II.1.2-4: Seitenansicht der Anlage ITV Denkendorf im Schnitt B-B, Zeichnungs -Nr.: BWR 29830-30

Abb. II.1.2-5: Draufsicht der Filterstation im Dach des Gebäudes, Anlage ITV Denkendorf, Zeichnungs -Nr.: BWR 29830-30

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Abb. II.1.2-6: Seitenansicht der Filterstation im Dach des Gebäudes im Schnitt C-C, Anlage ITV Denkendorf Zeichnungs-Nr.:

BWR 29830-30

Abb. II.1.2-7: Rohrleitungs-Spezifikation der Anlage ITV Denkendorf, Zeichnungs -Nr.: BWR 29995-30

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Abb. II.1.2-8: Zeichenerklärung, Zeichnungs-Nr.: BWR 29995-30

Abb. II.1.2-9: Fundament- und Kabelaustrittsöffnungsplan der Gesamtanlage für das ITV Denkendorf, Zeichnungs -Nr.: BWR 29996-40 Anmerkung: BWR=Baumwollreinigungsanlage

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Abb. II.1.2-10: Draufsicht: Grundrisse der Maschinen mit Anschlusspunkten für Kabel- und Pneumatikleitungen und Kabelkanälen,

Anlage ITV Denkendorf, Zeichnungs-Nr.: BWR 29996-40

Abb. II.1.2-11: Draufsicht: Kabelanschlussstellen der Ventilatoren und des Wechselkastens, Anlage ITV Denkendorf, Zeichnungs -Nr.: BWR 29996-40

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Abb. II.1.2-12: Seitenansicht und Draufsicht: Elektronische Anlagensteuerung EAS/EAT/EUV, Anlage ITV Denkendorf, Zeichnungs -

Nr.: BWR 29996-40

Abb. II.1.2-13: Draufsicht: Kardenfundament und Bodenbelastung Karde und KH 600, Anlage ITV Denkendorf, Zeichnungs -Nr.:

BWR 29996-40

II.1.2.5 Optimierungsschleifen aufgrund von Verarbeitungseigenschaften und

–ergebnissen am ITV Optimierungsschleifen bzgl. der Anlagenauslegung wurden aufgrund der Verarbeitungseigen-schaften und -ergebnisse durchgeführt. Hierunter fällt z. B. die Realisierung reduzierter Trommel- und Vorreißerdrehzahlen, mit denen das Material schonender kardiert werden kann sowie die

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Veränderung der Messerprofile der Karde mit der Zielsetzung höhere Abgangsmengen zu erhal-ten und so die Kardenbandqualität zu verbessern. II.1.2.6 Zusammenfassung Die gewählte Anlagenkonfiguration, einschließlich der vorgenommenen Modifikationen, erwies sich als sehr zweckdienlich. Die Anlage ermöglicht eine Produktion mit hoher Qualität, Produktivi-tät und Prozesssicherheit. Selbst eine Verarbeitung von reinem Flachs/Hanf ohne beigemischte Faseranteile konnte ermöglicht werden, wobei die Qualität und das Laufverhalten des Produktes durch eine Beimischung geringer Anteile, z. B. Modalfasern, extrem ansteigen.

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II.1.3 Ergebnisse zu Projektabschnitt 14: Garnituroptimierung von Tambour, Vorreißer

und Abnehmer der Karde Die Garniturspezifikation spielt eine zentrale Rolle bei der Erzielung optimaler Produkti-onsergebnisse. Aus diesem Grund müssen dem Faserstoff und dem Verarbeitungsprozess an-gepasste Garnituren ausgewählt und eingesetzt werden. Der Einsatz von flexiblen Garnituren und Ganzstahlgarnituren in Form von sinnvollen Kombinationen innerhalb der Karde erfordert ein sehr spezifisches Know-How. Entscheidend bei der Auswahl der Garnituren ist es, einen anforde-rungsgerechten Produktionsprozess zu garantieren, z. B. wird der Übertragungsfaktor zwischen Tambour und Abnehmer entscheidend durch die Wahl der Garnitur beeinflusst. Weiterhin muss die Auswahl entsprechend den Ansprüchen der weiteren Verarbeitungsschritte und der Endpro-duktqualität angepasst werden. Für das Kardieren von Flachsfasern wurden aufgrund existierender Versuchsdaten sowie in Ab-sprache mit Experten für die Flachs/Hanf Verarbeitung und mit Garniturherstellern die im folgen-den aufgelisteten Garnituren ausgewählt und die unter II.1.2 dargestellte Versuchskarde mit die-sen Drähten garniert. Für diese aus Erfahrungswissen abgeleitete Garnierung fehlte leider die Messtechnik, um das Kardierergebnis abschließend und kompetent beurteilen zu können. Prüf-methoden zur Analyse der Produkteigenschaften wurden in diesem Projekt bearbeitet, so dass sie im weiteren Projektverlauf zur Verfügung standen und eingesetzt wurden.

Maschinenelement

Vorreißer 1. Walze Vorreißer 2. Walze Vorreißer 3. Walze Vorauflösesegmente Vorreißer Tambour Deckel Abnehmer

Hersteller

Graf Graf Graf Graf Graf Graf Graf

Bezeichnung

V D-5000 V - 8-8 VK 5020 16 VN 5020 16 FD 9 R-2030x0,5CS PT 43 N-4030Bx0,9-R

Brustwinkel [°] 0 20 20 5 30 15 30

Spitzendichte [inch-2]

32 160 208 90

864 430 367

Abb. II.1.3-1: Garniturspezifikation von Vorreißer, Tambour, Deckel und Abnehmer Weiterhin wurde von der Firma Trützschler ermöglicht, erforderliche Systeme an der Karde zur Optimierung der Flachs/Hanf Verarbeitung zu adaptieren. Hierfür wurden die zur Installation not-wendigen Änderungskonstruktionen durchgeführt. Je nach eingesetzter Systemvariante und auf-grund von während der Projektlaufzeit erlangtem verfahrensspezifischem Wissen war eine An-passung der im Vorfeld ausgewählten Garnituren erforderlich. So erfolgten folgende Umgarnie-rungen (Abb. II.1.3-2).

Maschinenelement

Trommel Deckel (1. Variante) Abnehmer Deckel (2. Variante)

Hersteller

Hollingsworth Hollingsworth Hollingsworth Hollingsworth

Bezeichnung

065 16F 626 H 35/27 LS 100 30H 300 XDB H 27 halbstarr

Brustwinkel [°] 16

30

Spitzendichte [inch-2]

626 350 300 270

Abb. II.1.3-2: Garniturspezifikationen aufgrund von im Projekt erzielten Versuchsergebnissen Erkennbar ist, dass zunehmend gröbere Garnituren eingesetzt wurden. In einer ersten Optimie-rungsschleife wurde die Trommel und der Deckel variiert. Neben der Verringerung der Spitzen-dichte wurde bei der Trommel zusätzlich der Brustwinkel reduziert. Hierdurch konnte das Produk-tionsverhalten der Maschine verbessert, jedoch noch keine optimalen Bedingungen erzielt wer-den. Die Modifikationen in einer weiteren Optimierung beinhalteten die Umgarnierung des Ab-

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nehmers und erneut des Wanderdeckels. Mit den so definierten Garnituren wurden Produktions-versuche mit Flachs/Hanf durchgeführt und zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Weitere Versuche wurden bei gleichbleibender Trommel und Abnehmergarnitur bei Einsatz des Festdeckelsystems „Cleanmaster“ durchgeführt. Nähere Spezifikationen der im „Cleanmaster“ verwendeten Garnituren sind in Abbildung II.1.3-3 aufgelistet. Detaillierte Informationen zum Festdeckelsystem sind im Abschlußbericht des ITV dargestellt.

Cleanmaster (Festdeckelsys-tem)

Trashmaster Platte 1 und 2 Platte 3 und 4 Kardiersegment 5 und 6 Kardiersegment 7 Trashmaster

Hersteller

Hollingsworth Hollingsworth Hollingsworth Hollingsworth Hollingsworth Hollingsworth

Spitzendichte [inch-2]

79 179 270 267 358 358

Brustwinkel [°] 0 0 5 10 10 10

Fußbreite [mm]

1,6 0,9

0,94 1,0 1,0 1,0

Abb. II.1.3-3: Garniturspezifikationen „Cleanmaster“ Als Unterstützung weiterer Projektarbeiten der Garnituroptimierung stellte die Firma Trützschler Arbeitselemente, z. B. Vorreißerwalzen, zur Verfügung, die mit auf die Flachseigenschaften an-gepassten Garnituren bezogen und in Versuchsreihen erprobt werden konnten. Einen Schwerpunkt der Garnituroptimierung, der in diesem Projekt von der Fa. Trützschler durchgeführt wurde, stellte die Konstruktion und die Umsetzung eines Vorreißerversuchsstandes sowie zahlreiche auf diesem durchgeführte Versuchsserien dar. Details zu diesen Arbeiten sind in Kapitel II.1.3.1 beschrieben. II.1.3.1 Garnituroptimierung im Technikum der Fa. Trützschler GmbH & Co. KG Für die Garnituroptimierung an der Vorreißereinheit der Karde wurde im Rahmen dieses Projek-tes ein Prüfstand konstruiert und umgesetzt, welcher der Optimierung des Auflöseverhaltens von Flachs/Hanf an der Vorreißereinheit der Karde dient. Die Wirkung des Vorreißers beeinflusst maßgeblich die Qualität des Kardenbandes, weshalb dieser eine zentrale Funktion beim Kardie-ren übernimmt. Die gezielte Anpassung des Vorreißers an den Faserstoff Flachs/Hanf ist somit Grundvoraussetzung für einen stabilen Verarbeitungsprozess mit hohen Endproduktqualitäten. Der eigens für diesen Zweck konstruierte und gefertigte Prüfstand ermöglicht die flexible Einstel-lung von Maschinenparametern, wodurch deren Einfluss auf die Faserqualität und die Abgangs-mengen an den verschiedenen Ausscheidestellen des Vorreißers beurteilt werden kann. Neben der Analyse verschiedener Vorreißergarnituren wurden optimale Einstellparameter und die Wir-kung des 2. und 3. Vorreißers bei verschiedenen Maschinenparametern analysiert. Die Auswahl der Vorreißergarnituren erfolgte so, dass der Einfluss bestimmter Garniturpara-meter, z. B. die Anzahl der Spitzen/Zoll², der Garniturwinkel und die Wirkung von Ganzstahl- bzw. Nadelgarnituren bei der Verarbeitung von Flachs/Hanf nachweisbar war. Verschieden garnierte Walzen wurden in dieser Vorrichtung verglichen und die für Flachs besten Vorreißergarnituren ermittelt. II.1.3.1.1 Aufbau des Versuchsstandes

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Der Aufbau des Prüfstandes setzt sich u. a. aus einer DFK Flockenspeisung, einer Sensofee-deinheit, einer Vorreißereinheit mit Antrieben sowie einer Faserabtransportvorrichtung, die wahl-weise nach dem 1. und 3. Vorreißer eingesetzt werden kann, sowie aus einer Abgangsabsau-gung (Wastebox) zusammen. Die Funktionalität des Prüfstandes, der in Abbildung II.1.3-4 darge-stellt ist, wurde mit dem Faserstoff Baumwolle, für den zahlreiche Versuchsdaten und Erfahrung-werte vorliegen, bei Standard Grundeinstellungen mit positivem Resultat überprüft.

DFK FlockenspeisungWastebox/Abfallabsaugung

SensofeedVorreißereinheit mit Antrieben

DFK FlockenspeisungWastebox/Abfallabsaugung

SensofeedVorreißereinheit mit Antrieben

DFK FlockenspeisungWastebox/Abfallabsaugung

SensofeedVorreißereinheit mit Antrieben

Abb. II.1.3-4.1: Aufbau des Prüfstandes (Darstellung 1)

DFK Flockenspeisung

Umluftsystem DFK

Faserabtransport, wahlweise nach 1. und 3. VorreißerwalzeDFK FlockenspeisungDFK Flockenspeisung

Umluftsystem DFK

Faserabtransport, wahlweise nach 1. und 3. Vorreißerwalze

Umluftsystem DFK

Faserabtransport, wahlweise nach 1. und 3. Vorreißerwalze

Abb. II.1.3-4.2: Aufbau des Prüfstandes (Darstellung 2)

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II.1.3.1.2 Materialvorlage, Grundeinstellungen und variierte Versuchsparameter Materialvorlage Das Flachs/Hanf Fasermaterial wurde bei der Fa. Temafa Maschinenfabrik GmbH vorbereitet und am ITV Denkendorf in der Putzerei weiterverarbeitet. Das der Vorreißereinheit vorgelegte Material wurde aus der Flockenspeisung der Karde entnommen. Detaillierte Angaben zur Materi-alvorbereitung sind im folgenden aufgeführt.

- Vorbereitungslinie: - LOMY (Fa. Temafa Maschinenfabrik GmbH), - CS, DX, CVT3, DFK (ITV Denkendorf).

Anmerkung: CS=Ballenöffner, DX=Entstaubungsmaschine Dustex, CVT3=Dreiwalzenreiniger, DFK=Flockenspeiser. Grundeinstellungen Unveränderte im folgenden aufgelistete Parameter bei den Versuchen waren die Walzendreh-zahlen, die Spezifikation der Vorauflösesegmente und die Garnierung der 2. und 3. Vorreißerwal-ze.

- Walzendrehzahlen: - Einzugswalze=1,42/min - 1. Vorreißer=650/min (ITV-Standard für Flachs,

bei CO sonst 950/min) - 2. Vorreißer=1010/min - 3. Vorreißer=1324/min

- Vorauflösesegmente: - FD9 5°, 90 Spitzen, 22/1000 Zoll

- Walzengarnituren: - 2. Vorreißer: Graf VK 5020 16 (160 Sp./ Zoll², 20°) - 3. Vorreißer: Graf VN 5020 16 (208 Sp./ Zoll², 20°) Variierte Versuchsparameter Variiert wurden die Garnituren des 1. Vorreißers (Brustwinkel, Anzahl Spitzen/Zoll², Nadel- und Ganzstahlgarnitur) sowie die Einstellparameter Messfederkraft und somit die Güte der Klemmung des ICFD und Abstand der Speisewalze zum 1. Vorreißer. Weiterhin wurde bei gleichen Parame-tervariationen die Wirkung der 2. und 3. Vorreißerwalze analysiert (Faserabtransport nach der 1. Vorreißerwalze). Der Einfluss der variierten Versuchsparameter auf die Qualitätsdaten und Ab-gangsmengen konnte durch Laborprüfungen der Proben und die Ermittlung der Abgangsmengen geklärt werden.

- Walzenanzahl: - 3 Vorreißer (Standard) - 1 Vorreißer

30

- Einstellung Speisewalze/ - 75/1000 Zoll 1. Vorreißer: - 60/1000 Zoll

- Messfederkraft ICFD: - 570 N (Standard), - 470 N

- Walzengarnituren 1. Vorreißer bzgl. Variation Brustwinkel, Anzahl Spitzen/Zoll², Nadel- und Ganzstahlgarnitur:

- Hollingsworth KSF 15/8/5,0 LH (34 Sp./ Zoll², 0°) - Hollingsworth C08 05J 41 (41 Sp./ Zoll², 5°) - Graf V D-5000 V - 8-8 (32 Sp./ Zoll², 0°) - Trützschler Nadelwalze (25 Sp./ Zoll², 17°) - Stewart Nadelwalze (36 Sp./ Zoll², 17°)

- Walzengarnituren 1. Vorreißer bzgl. des Einflusses extreme Brustwinkelvariation:

- Hollingsworth C16 58J 48L (48 Sp./ Zoll², 58°) - Hollingsworth C08 10J 50 (50 Sp./ Zoll², 10°) - Hollingsworth C08 05J 41 (41 Sp./ Zoll², 5°) II.1.3.1.3 Abgangsmengen Untersucht wurde jeweils der Einfluss der Parametervariationen auf die Abgangsmenge, die am 1., 2. und 3. Vorreißer separiert wurde. Im folgenden werden exemplarisch einige Ergebnisse vorgestellt. Die Abbildungen II.1.3-5 und II.1.3-8 zeigen die Abgangsmengen am 1. Vorreißer, die beim Ver-suchsaufbau mit 3 Vorreißern bei Variation der Walzengarnitur, des Speisewalzenabstandes und der Messfederkraft ICFD resultieren.

1,61

1,32

1,55

1,341,53

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

Hol. (34 Sp/Zoll², 0°)

Graf (32 Sp/Zoll², 0°)

Hol.ITV (41 Sp/Zoll², 5°)

Trü.Na.(25 Sp/Zoll², 17°)

Ste.Na.(36 Sp/Zoll², 17°)

[%]

1,61

1,32

1,55

1,341,53

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

Hol. (34 Sp/Zoll², 0°)

Graf (32 Sp/Zoll², 0°)

Hol.ITV (41 Sp/Zoll², 5°)

Trü.Na.(25 Sp/Zoll², 17°)

Ste.Na.(36 Sp/Zoll², 17°)

[%]

1,541,40

1,57

1,361,50

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

Hol. (34 Sp/Zoll², 0°)

Graf (32 Sp/Zoll², 0°)

Hol.ITV (41 Sp/Zoll², 5°)

Trü.Na.(25 Sp/Zoll², 17°)

Ste.Na.(36 Sp/Zoll², 17°)

[%]

Variation der Walzengarnitur, 60/1000 Zoll, 570 N

1,541,40

1,57

1,361,50

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

Hol. (34 Sp/Zoll², 0°)

Graf (32 Sp/Zoll², 0°)

Hol.ITV (41 Sp/Zoll², 5°)

Trü.Na.(25 Sp/Zoll², 17°)

Ste.Na.(36 Sp/Zoll², 17°)

[%]

Variation der Walzengarnitur, 60/1000 Zoll, 570 N

Abb. II.1.3-5: Abgangsmengen am 1. Vorreißer, Abb. II.1.3-6: Abgangsmengen am 1. Vorreißer,

Versuchsaufbau mit 3 Vorreißern Versuchsaufbau mit 3 Vorreißern Variation der Walzengarnitur, 75/1000 Zoll, 570 N Variation der Walzengarnitur, 60/1000 Zoll, 570 N

31

1,401,53

1,34 1,32

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

470 N, Hol. (34 Sp/Zoll², 0°)

570 N, Hol. (34 Sp/Zoll², 0°)

470 N, Trü.Na.(25 Sp/Zoll², 17°)

570 N, Trü.Na.(25 Sp/Zoll², 17°)

[%]

1,57 1,54 1,44 1,36

0,000,40

0,801,201,60

2,00

470 N, Hol. (34 Sp/Zoll², 0°)

570 N, Hol. (34 Sp/Zoll², 0°)

470 N, Trü.Na.(25 Sp/Zoll², 17°)

570 N, Trü.Na.(25 Sp/Zoll², 17°)

[%]

Abb. II.1.3-7: Abgangsmengen am 1. Vorreißer, Abb. II.1.3-8: Abgangsmengen am 1. Vorreißer,

Versuchsaufbau mit 3 Vorreißern Versuc hsaufbau mit 3 Vorreißern Variation der Walzengarnitur und der Variation der Walzengarnitur und der Messfederkraft ICFD, 75/1000 Zoll Messfederkraft ICFD, 60/1000 Zoll

Alle Abgangsmengen bei Verwendung des Versuchsaufbaus mit 3 Vorreißern variieren zwischen 1,32 und 1,61 %, wobei die Schwankungen nicht einem bestimmten Parameter zuzuordnen sind, sondern im Bereich üblicher Toleranzen liegen, die bei der Verarbeitung von Flachs/Hanf auftre-ten. Aufgrund der geringen Einflüsse auf die Abgangsmenge, die sich durch die Parametervariationen ergaben, wurde als extreme Variation der Brustwinkel im Bereich zwischen 5 und 58° variiert (Abb. II.1.3-9), um zu ermitteln, ob ein signifikanter Einfluss auf die Abgangsmenge am 1. Vorrei-ßer erzielt werden kann.

2,39

2,02

2,342,33

1,9 1,87

0

0,5

1

1,5

2

2,5

C16 58J 48L C08 10J 44 C08 05J 41

60/1000 inch 75/1000 inch

Abb. II.1.3-9: Abgangsmengen am 1. Vorreißer, Versuchsaufbau mit 3 Vorreißern,

Extreme Brustwinkelvariation, Variation Speisewalzeneinstellung Alle Abgangsmengen liegen zwischen 1,87 und 2,39 %. Es zeigt sich kein signifikanter Einfluss auf die Abgangsmenge durch Variation des Brustwinkels und des Abstandes Speisewalze/1. Vor-reißer. Auch hier sind die Schwankungen nicht einem bestimmten Parameter zuzuordnen. Bei Verwendung des C08 05J 41 Vorreißers zeigen sich mit 1,87 bis 2,34 höhere Abgangswerte als bei der 1. Versuchsserie (1,55 und 1,57 % bei 75/1000 und 60/1000 Zoll). Als Ursache hierfür werden Vorlageschwankungen angenommen, da bei den Versuchsreihen Vorlagen aus unter-schiedlichen Erntejahren verwendet wurden. Bei der Versuchsanordnung mit einem Vorreißer liegen deutlich geringere Abgangsmengen am 1. Vorreißer vor (max. 0,46 %) als bei der Anordnung mit drei Vorreißern (Abb. II.1.3-10). Ursa-che hierfür ist, dass die Fasern durch den Absaugluftstrom (3000 m³/h) in der Garnitur gehalten werden. Auch bei der Versuchsanordnung mit einem Vorreißer zeigt sich kein Einfluss durch die variierten Vorreißergarnituren auf die Abgangsmengen. Aus der geringeren Messfederkraft ICFD resultie-

[%]

32

ren leicht höhere Abgangswerte. Beim Versuchsaufbau mit 3 Vorreißern zeigte sich hierdurch kein Einfluss. Bei höherer eingestellter Kraft ist der Abstand der Messplatten zur Speisewalze ge-ringer, wodurch evtl. der Absaugluftstrom, der die Fasern beim Aufbau mit nur einem Vorreißer in der Garnitur hält, einen anderen Einfluss auf die Fasern ausübt.

0,45

0,32

0,46

0,38

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

470 N, Hol. (

34 Sp/Z

oll², 0°)

570 N, Hol. (

34 Sp/Z

oll², 0°)

470 N, Trü.N

a.(25 S

p/Zoll²,

17°)

570 N, Trü.N

a.(25 S

p/Zoll²,

17°)

[%]

Abb. II.1.3-10: Abgangsmengen am 1. Vorreißer, Versuchsaufbau mit 1 Vorreißern,

Variation der Walzengarnitur und der Messfederkraft ICFD, 75/1000 Zoll Am 2. und 3. Vorreißer wurden bei allen Versuchen, sowohl beim Versuchsaufbau mit einem Vor-reißer als auch bei der Verwendung von 3 Vorreißern nur minimale Abgangsmengen ausge-schieden. II.1.3.1.4 Einflüsse auf die Faserwerte Die Materialprüfung wurde am ITV Denkendorf durchgeführt, womit der Einfluss der variierten Parameter auf die im folgenden aufgelisteten Qualitätsdaten geklärt wurde. - Analysierte Materialeigenschaften: - Schäben, Feinstaub, Fragmente und Gutfasern [%] - Faserbündelfeinheit [Sktle] - Faserlängenverteilung (Almeter): ML [mm], SF [%], L 1% [mm], Lmax [mm] Im folgenden werden einige Ergebnisse, die bei der Analyse der Faserwerte ermittelt wurden, kurz beschrieben. Eine detaillierte Auflistung und Interpretation aller Prüfergebnisse erfolgt im Gesamtbericht des Projektes, der vom ITV angefertigt wird. Die signifikantesten Unterschiede traten bei dem Vergleich zwischen einem und drei Vorreißern auf. Z. B. beträgt die mittlere Faserlänge der Vorlage 51,1 mm, bei Verwendung von einem Vor-reißer liegt diese nach Versuchsdurchführung bei 43,6-43,6 mm und bei Verwendung von drei Vorreißern nur noch bei 39,4-41,5 mm (Abb. II.1.2-11). Es hat somit eine zunehmende Faserkür-zung stattgefunden, die auch bei den Werten 1% Faserlänge (Verringerung von 142 auf 120 auf 105 mm bei 3 Vorreißeranordnung) auftritt. Bei der Versuchsanordnung mit einem Vorreißer sind mehr Schäben im Material enthalten als bei der Versuchsdurchführung mit drei Vorreißern, was durch die reduzierte Abgangsmenge zu begründen ist. Die Variationen der Garnituren zeigen je nach untersuchter Fasereigenschaft einen geringen bis gar keinen Einfluss. Bei Verwendung von Nadelwalzen ist die Faserbündelfeinheit leicht geringer als bei Vergleichsversuchen mit Ganz-stahlgarnitur. Die Variation des Brustwinkels zwischen 0 und 5° bewirkt keinen Einfluss auf die Faserwerte.

33

51,1

41,539,5 39,4 39,7

46,6 46,244,3 43,6

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Vorlage KSF 15/8/5,0 LH,570N

KSF 15/8/5,0 LH,470N

Trü Nd.walze,570N

Trü Nd.walze,470N

Mit

tler

e F

aser

län

ge

ML

[%

]3 Vorreißer 1 Vorreißer

Abb. II.1.3-11: Einfluss der Vorreißergarnitur und –anzahl sowie der Messfederkraft ICFD auf die Faserlängen

(Messfederklemmkraft 570 N) Auch die extreme Variation des Brustwinkels zwischen 5 und 58° zeigte auf alle Fasernwerte nur einen geringen bzw. keinen Einfluss. Dies wird durch die Abbildungen II.1.3-12 und II.1.3-13 ver-deutlicht. Die mittlere Faserlänge ist bei allen Versuchen nahezu konstant, bzw. eine leichte Ab-nahme ist bei größer werdendem Brustwinkel zu erkennen. Diese zeigt sich auch bei L 1% [mm], was ein Zeichen dafür wäre, dass ein größer werdender Brustwinkel zunehmend aggressiver auf-löst. Dieser Trend wird auch dadurch bestätigt, dass die Fasern zunehmend feiner wurden. Der prozentuale Anteil an Gutfasern, Schäben, Fragmenten und Feinstaub war bei allen Brustwinkel-varianten konstant. Die Variation des Abstandes zum ICFD blieb in allen Fällen ohne Einfluss.

139,2

105,7 102,1 99,2104,7 102,4

95,2

53,0

40,3 39,4 38,3 40,1 37,6 36,1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

vor ICFD Trütz. 5°/ 60 10°/ 60 58°/ 60 5°/ 75 10°/ 75 58°/ 75

ML

bzw

. L

1% [

mm

]

L 1%ML

Abb. II.1.3-12: Einfluss des Brustwinkels und der Variation der Speisewalzeneinstellung auf die Faserlängen

(Messfederklemmkraft 570 N)

34

92,0 92,593,4

92,493,5 93,5 93,2

80

82

84

86

88

90

92

94

96

vor ICFD Trütz. 5°/ 60 10°/ 60 58°/ 60 5°/ 75 10°/ 75 58°/ 75

[%]

Abb. II.1.3-13: Einfluss des Brustwinkels und der Variation der Speisewalzeneinstellung auf den Gutfaseranteil

(Messfederklemmkraft 570 N) II.1.3.2 Zusammenfassung Mit den materialspezifisch ausgewählten und optimierten Garnituren für Tambour, Vorreißer und Abnehmer der Karde konnten unter dem Gesichtspunkt Qualität, Produktivität und Prozesssi-cherheit sehr zufrieden stellende Ergebnisse in der Spinnereivorbereitung erzielt werden. Großes materialspezifisches Fachwissen bzgl. einer optimierten Kardengarnierung konnte im Rahmen dieses Projektes erarbeitet und umgesetzt werden. Mit Hilfe intensiver Testphasen am konstruierten und umgesetzten Vorreißerprüfstand, der eine flexible Parametereinstellung ermöglicht, konnte die Wirkung verschiedener Vorreißergarnituren bei unterschiedlich eingestellten Maschinenparametern bzgl. der Abgangsmengen und der resul-tierenden Faserwerte nachgewiesen werden. Diese Prozesskenntnis ermöglicht die gezielte Pro-zesssteuerung. Eine gute Materialauflösung bei nicht zu hohen Abgangsmengen kann bei mate-rialangepassten Einstellungen der Vorreißereinheit erzielt werden. Extreme Parametervariationen sind bei der Verarbeitung von Flachs/Hanf erforderlich, um Auswirkungen auf die Faserwerte er-zielen zu können.

35

II.2 Verwertbarkeit der Ergebnisse Nach Abschluss dieser Teilaufgabe steht zur Verarbeitung von Garnen mit prozentual hohem Flachs/Hanf Anteil in der Hochleistungs-Spinnerei nunmehr eine konkrete Anleitung zur Öffnung, Reinigung und Entstaubung sowie zur Mischung des Fasermaterials und zur Bildung eines quali-tativ hochwertigen Kardenbandes zur Verfügung. Weiterhin konnten Vorgaben zur Garnierung der Karde und zur Konfiguration der Spinnereivorbereitungslinie erfolgreich erarbeitet werden. Die so in der Spinnereivorbereitung geschaffenen Voraussetzungen sowie die weiteren Entwick-lungen, die in diesem Projekt z. B. im Bereich des Verdichtungsspinnens erzielt wurden, sind die Grundlage für eine wirtschaftliche Verarbeitung von Flachsschwungwerg bei erforderlichen Pro-duktqualitäten, z. B. Garne mit typischem Leinencharakter und hohem Glanz. Zwar hat jeder nicht im industriellen Maßstab durchgeführte Versuch einen gewissen Modellcha-rakter aber die Ergebnisse dieser Bemühungen sind eindeutig genug, um die technologische Eignung eines solchen Verfahrens für kommerzielle Anwendungen bestätigen zu können. Die Annahme der Reproduzierbarkeit dieser Ergebnisse unter kommerziellen Bedingungen gilt streng genommen nur für den untersuchten Faserstoff, im weiteren Sinne aber für alle Flachs/Hanf Fa-sern mit ähnlichen Eigenschaften. II.3 Fortschritt auf dem Gebiet des Vorhabens an anderer Stelle Über Fortschritte auf dem Gebiet dieses Vorhabens an anderer Stelle sind vor und während des Bearbeitungszeitraumes sowie bis zum Erstellungsdatum dieses Abschlußberichtes keinerlei In-formationen bekannt geworden. II.4 Veröffentlichungen Zu der beschriebenen spezifischen Teilaufgabe „Entwicklung und Erstellung einer Öffnungs- und Kardierlinie für Kurzfaserflachsverarbeitung“ mit den beschriebenen Themenschwerpunkten gibt es keine Veröffentlichungen von Autoren des Hauses Trützschler GmbH & Co. KG.