Technical development and sociological analysis for a higher cotton fibre quality in ginning

Kühn, Justin; Häußling, Roger Adrian Maria; Gries, Thomas

doi:44936

Technical development and sociological analysis for a higher cotton fibre quality in ginning = Technische Weiterentwicklung und soziologische Betrachtung zur Erhöhung der Baumwollfaserqualität in der Entkörnung

Kühn, Justin^RWTH*

2025 & 2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Justin Kühn

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2025

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2026

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Gries, Thomas (Thesis advisor)^RWTH* ; Häußling, Roger Adrian Maria (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-12-17

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-00632
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1025255/files/1025255.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Textilmaschinenbau und Institut für Textiltechnik (419110)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Baumwollentkörnung (frei) ; Faserfeuchtigkeit (frei) ; Feuchtigkeitsmanagement (frei) ; Feuchtigkeitsmessung (frei) ; Textiltechnik (frei) ; cotton ginning (frei) ; fibre moisture (frei) ; moisture management (frei) ; moisture measurement (frei) ; textile technology (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Diese Arbeit behandelt das Problem der Einkürzung von Baumwollfasern während des Entkörnungsprozesses. Dies verringert die Primärqualität und schränkt die Möglichkeit von mechanischem Recycling signifikant ein. Lange und reißfeste Fasern sind die Grundlage für die Erhöhung der Recyclingzyklen. Der Entkörnungsprozess leidet unter schlechten Maschineneinstellungen, Wartungen, Lagerung in staubiger Umgebung und Verarbeitung bei falschen Feuchtigkeitsgehalten. Auch Mangelt es an praktischem Wissen seitens der Maschinenbediener oder dem Vertrauen in technische Lösungen. Die Arbeitshypothese ist, dass ein besseres Feuchtigkeitsmanagement und ein strukturierter Wissensaustausch dazu beitragen, die Fasereinkürzung in der Baumwollentkörnung zu reduzieren. Dies kann durch konsortiale Entkörnungsbetriebe geschehen. Der wirtschaftliche Ansatz legt dies nahe, da Qualitätsdegradationen deutlich stärker (2-3 mal) gewertet werden, als Qualitätssteigerungen. Die Forschung kombiniert Literaturrecherchen, Experteninterviews und vor Ort Untersuchungen in Indien und Ägypten mit Laborentwicklungen an der RWTH Aachen. Der Fokus liegt auf zuverlässigen Verfahren zur Feuchtigkeitsmessung und dem Feuchtigkeitsmanagement, um die Faserlänge zu erhalten. Direkte Messmethoden wie die Ofentrocknung sind genau, jedoch langsam. Indirekte Messmethoden, wie die Nahinfrarotspektroskopie (NIR) und die elektrischen Widerstandsmessung bieten schnellere Alternativen. Die Widerstandsmessung erweist sich als die praktikabelste Lösung für die prozessnahe Regelung. Sie ist günstig und robust. Daher wird dieses System weiterentwickelt und als vertrauenswürdiger Ansatz für rd. 50 € empfohlen. Zusätzliche Befeuchtungssysteme ermöglichen eine eigenschaftsoptimierte Verarbeitung der Baumwollfasern. Im Betrieb ist es entscheidend, optimale Feuchtigkeitsniveaus der Fasern zu erzielen, um die Fasereigenschaften anzupassen. Die maximale Faserfestigkeit tritt bei etwa 15 % Feuchtigkeitsgehalt auf. Für die Lagerung von Baumwolle sollten 12 % nicht überschritten werden. Um diese und weitere Faktoren einzuhalten, werden effektive Schulung für Betreiber und Arbeiter hinsichtlich des Feuchtigkeitsmanagements und der Maschinenwartung empfohlen. Idealerweise nach dem Wissensmultiplikator-Prinzip.

This thesis addresses the issue of shortened cotton fibres during ginning, which hampers mechanical recycling and reduces overall recycling rates. Long and strong fibres are crucial for multiple recycling cycles. Otherwise, short fibres lead to waste. The ginning process faces challenges such as poor machine settings, wrong moisture management in processing, storage in dusty surroundings and a lack of practical knowledge among workers. The hypothesis posits that better moisture management and structured knowledge transfer (e. g. in a Train the Trainer program) can help reduce fibre length losses in ginning.The research combines literature reviews, expert interviews and on-site investigations in India and Egypt with lab developments at RWTH Aachen University. It focuses on reliable moisture measurement techniques to preserve fibre length. Direct methods like the oven standard are accurate but slow, while indirect methods, including near-infrared spectroscopy (NIR) and electrical resistance measurement, offer quicker alternatives. Resistance measurement proves most viable for on-line control due to its low cost and robustness. Therefore, this system is further developed and used as a 50 $ cheap approach for ginner trusted operation. Additional moisturisation system enable fibre gentle processing. Operationally, maintaining optimal moisture levels is critical. Peak fibre strength occurs at around 15% moisture content, while storage above 12% risks quality degradation. The study emphasizes the importance of effective training for ginning mill operators regarding moisture control and machine maintenance.From an economic perspective, bale pricing is sensitive to quality differences. Quality preservation better preserves prices than increases above standard traded qualities. Implementing a moisture-management system can yield significant financial returns by preserving fibre quality. A cooperative model like Raiffeisen or farmer cooperatives as used in the USA involving farmers as co-owners of ginning mills can enhance focus on premium cotton attributes while fostering continuous improvement through reinvestment in training. Overall, this thesis advocates for simple yet robust measurement tools combined with effective operator training strategies to improve cotton quality sustainably while enhancing economic viability in production environments.

OpenAccess:
PDF
(additional files)