DE2238529B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Faser-Flüssigkeits-Suspension - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Faser-Flüssigkeits-Suspension

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zu Herstellung einer für die Fabrikation von Faservliese! geeigneten, gegebenenfalls hochkonzentrierten Disper sion von Fasern in einer Flüssigkeit sowie auf eine Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Herstellung von Papierbahnen, nicht gewebtet Faserbahnen od. dgl. aus einer geeigneten Faser-Flüs sigkeils-Suspension wird eine möglichst gleichmäßig« Dispersion der Teilchen oder Fasern in der Flüssigkei angestrebt, um beispielsweise ein gleichmäßig dicke Vlies ohne heterogene Zonen, eine gleichmäßige Ver teilung mehrerer verschiedener Bestandteile oder eint intensive Einwirkung chemischer bzw. physikalische Agenzien sicherzustellen. Einer gleichmäßigen Vcrtci lung der Fasern wirkt beispielsweise die Neigung de Fasern entgegen, vor oder während der Einführung ii die Flüssigphase Flocken zu bilden, die auf Grund voi molekularen Anziehungskräften oder mechanische! Verfilzungen auch bei intensiver mechanischer Bewe gung der Suspension nicht mehr aufgelöst werden. Dii Flocken erhalten einmal durch die zwischen den Faser
Teilchen eingeschlossene Luft einen unerwünschten Auftrieb und zum anderen behindern die durch Kapillarwirkung zurückgehaltenen Luftblä'-chen eine vollständige Benetzung sowie die Anlagerung von Behandlungsmitteln an den Faseroberflächen.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Dispersion und insbesondere einer homogenen Mischung aus mehreren Bestandteilen ist es notwendig, mit Mark verdünnten Suspensionen zu arbeiten, wodurch sich jedoch beispielsweise die Fixierung «on Farbstoffen. Umhüllungsmitteln oder anderen chemischen Agenzien an den Fasern schwierig und wegen des erheblichen Überschusses an Agenzien kostspielig gestaltet. Bei der direkten Benetzung durch Besprühen der hauptsächlich als Flokken vorliegenden Fasern sind dagegen erhebliche Energien zur Umwälzung oder Durchwirbelung notwendig, um die Flocken aufzulösen, wodurch unter anderem die Stabilität und Fixierung einiger Zusatz-Agen/ien beeinträchtigt wird.
Hs ist ein Verfahren zur Herstellung eines gleichmaßigen Vlieses aus geschlossen/elligen Schaumstoff-Fasern einer Dichte von 0.1 g/cmJ bekannt (DT-OS 18 08 929). bei dem die trockenen, lockeren Fasern von einem Dorn-Endlosband unter die Oberfläche eines Flüssigkeitsbades in dosierte Mengen eingeführt werden, in dem die Fasern aufsteigen und sich an einem eingetauchten Siebband als Vlies ablagern. Neben einer Vermeidung statischer Aufladungen wird bei diesem Verfahren eine möglichst völlige Desorientierung der Fasern in dem direkt innerhalb der Suspensionsflüssigkeit gebildeten Vlies angestrebt. Auf Grund des geringen Faserstoff-Flüssigkeitsverhältnisses sind für eine gegebenenfalls notwendige Behandlung der Fasern mit Färbemitteln oder anderen Agenzien erhebliche Mengen an derartigen Agenzien notwendig, um ihre gleich- is mäßige Anlagerung an den Fasern sicherzustellen. Darüber hinaus lassen sich auch bei diesem Verfahren die nachteiligen Wirkungen von in Faserflocken eingelagerten Luftbläschen nicht vermeiden.
Aufgabe der F.rfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Fasersuspension zu schaffen, bei dem die Fasern vollständig benetzt werden und eine verbesserte Fixierung der Fasern mit wesentlich verringerten Mengen an Behandlungsagenzien erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fasern zunächst in einem gasförmigen Fluid fein dispergiert unter Bildung eines intermediären Vlieses insbesondere durch Saugwirkung auf einer bewegten, durchlässigen Unterlage abgelagert und dann mit dieser in ein flüssiges Bad eingebracht werden, in dem die vollständige Benetzung der Fasern stattfindet, woraufhin die Fasermasse nach Aufgabe der Vliesform als Suspension, gegebenenfalls unter gleichzeitiger weiterer Verdünnung, abgegeben wird.
Die zur weitgehenden Zerstörung von Flocken mechanisch verteilten Fasern können entweder direkt und ohne zusätzlichen Gasstrom auf die bewegte Unterlage geschleudert oder durch einen zusätzlichen Gasstrom auf die bewegte Unterlage pneumatisch gefördert werden, wobei sie in diesem Gasstrom ergänzende Behandlungen erfahren oder mit Zusätzen versehen werden.
Eine besonders intensive Benclzung läßt sich erreichen, wenn die gegebenenfalls mit weiteren Behändlungsagenzien oder zusätzlichen Fasern versetzte Benetzungsflüssigkeit zumindest auf einem Teil des Vliesdurchlaufes durch das auf der Unterlage gebildete Vlies zwangsweise hindurchbewegt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält zumindest eine Faseraufgabevorrichtung, eine endlos umlaufende Transportvorrichtung und einen Suspensionsbehälter und ist gekennzeichnet durch Zerteilvorrichtungen, die zwischen der Faseraufgabevorrichtung und einer Gasdispergierzone angeordnet sind, sowie durch die Anordnung eines Teiles der Transportvorrichtung im Inneren des Flüssigkeitsbehälters mit Mitteln zum Festhalten und Benetzen mit Suspensionsflüssigkeit des Faservlieses auf diesem Teil der Transportvorrichtung sowie durch eine Einrichtung zum pneumatischen oder hydraulischen Ablösen des Faservlieses von der Transportvorrichtung und durch einen weiteren Behälter zur Aufnahme der konzentrierten, gegebenenfalls noch zu verdünnenden Faserdispersion. In eine pneumatische Förderleitung für die Faser-Gas-Dispersion kann eine Behandlungskammer eingeschaltet sein, in die eine Zuleitung für einen zusätzlichen, mit Behandlungsmitteln versetzten Gasstrom mündet. Da die Behandlung der Fasern mit bestimmten Agenzien wirksamer trocken durchgeführt wird, ergibt sich so die vorteilhafte Möglichkeit, diese Agenzien der Gasdispersion und andere erst der das Faservlies durchströmenden Flüssigkeit zuzusetzen. Ferner kann die dem Eintauchen in das Benetzungsbad vorangehende Transportstrecke der bewegten Transportvorrichtung zu einer weiteren Behandlung der Fasern, z. B. durch Aufsprühen von Agenzien oder durch eine physikalische Behandlung, ausgenutzt werden.
Nach ihrer Benetzung und Behandlung im Bad können die Fasern auf der Transportvorrichtung gehalten und dann als hochkonzentrierte, speicherfähige Suspension ausgetragen oder im Bad von der Unterlage gelöst und mit einem Flüssigkeitsstrom abgeführt werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Beschickungs- und Dispergiereinrichuingen in schematischer Darstellung,
F i g. 2 den Teil der Vorrichtung nach F i g. 1 mit einer Dispergier- und Behandlungskammer in schematischer Darstellung,
F i g. 3 einen weiteren Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Transport- und Benetzungseinrichtung,
Fig.4 eine andere Ausführung des Teiles der Vorrichtung nach F i g. 3,
F i g. 5 eine dritte Ausführung des Vorrichtungsteiles nach F i g. 3,
F i g. 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung ohne pneumatischen Transport der Fasern,
F i g. 7 eine weitere Ausführung des Beschickungsteiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 8 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Gastransport der Fasern.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind drei jeweils eine Fasersorte enthaltende Aufgabetrichter 2,3 und 4 mit durch E-Motoren 5', 6' und T angetriebenen perforierten Dosiertrommeln 5,6 und 7 vorgesehen. Die Drehgeschwindigkeit der Dosiertrommeln und damit die jeweiligen Fasermengen werden durch Regler 5", 6" und 7" gesteuert, die von einer Proportionalsteuereinheit 21 betätigt werden. Eine den Materialdarchsatz in einer Hauptleitung 11 überwachende Fotozelle 22 ist mit der
Steuereinheit 21 gekoppelt, die auch eine ergänzende Zufuhr von Fluid in die Leitung 11 über ein Ventil 23, einen Regler 24 und eine Leitung 25 regelt.
Von einem Gebläse 26 führt eine Saugleitung 27 zum oberen Bereich und eine Druckleitung 28 zum unleren Bereich jeder Dosiertrommel. Unterhalb der Trommelausträge sind rotierende Dispergiervorrichtungen 8, 9,
10 vorgesehen, die zur Beseitigung bzw. Auflösung von Faserflocken dienen. Aus diesen Dispergiervorrichtungen gelangen die Fasern in die Hauptleitung 11, in der sie durch einen von einem Gebläse 29 erzeugten Luftstrom, der gegebenenfalls mit dem aus der Leitung 25 zugeführten ergänzenden Fluids versetzt ist, pneumatisch abgefördert werden.
Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführung des Aufgabesystems ist in die Leitung 11 eine vertikale Kammer 18 zur vollständigen Dispersion, Mischung oder Vorbehandlung der Fasern im gaslörmigen Medium eingeschaltet. Behandlungsagenzien können in die Kammer 18 über eine Leitung 30 und ein Ventil 33 mit Hilfe eines durch ein Gebläse 31 in einer Leitung 32 erzeugten Gasstromes zugesetzt werden. Die Mengenregelung der Behandlungsagenzien erfolgt durch einen mit der Proportionalsteuereinheit 21 gekoppelten Regler 34. Die Fotozelle 22 zur Bestimmung der Materialzusammensetzung ist bei dieser Ausführung stromab der Dispergierkammer 18 angeordnet.
In den F i g. 3, 4 und 5 sind verschiedene Ausführungen des nachgeschalteten Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welcher über die Leitung
11 mit der Faser-Gas-Dispersion beschickt wird. Bei der in F i g. 3 gezeigten Behandlungsstufe bzw. Einrichtung wird die zubereitete Teilchen-Gas-Dispersion aus der Leitung 11 auf ein endloses, umlaufendes Siebband 35 gegeben, an dem sie durch Saugkasten 36 und 37 gehalten und die Fasern zu einem Vlies lose verdichtet werden. Das Siebband 35 umschlingt eine rotierende Siebtrommel 38, die in ein flüssiges Benetzungsbad 39 eintaucht, wobei das Vlies vom Siebband an den Trommelmantel gedrückt wird. Die vom Siebband 35 als benetztes und gegebenenfalls vorbehandeltes Faservlies 40 aus dem Bad ausgetragenen Fasern werden nach Zerstörung der losen Faserbindungen in einen Vorratsbehälter 41 übergeben. Während der gesamten Benetzungsphase ist das Vlies zwischen dem Siebband 35 und der Siebtrommel 38 im Benetzungsbad 39 gehalten. Der die Siebtrommel 38 enthaltende Badbehälter 42 wird über eine Leitung 43 und ein Steuerventil 44 mit Flüssigkeit gespeist. Ein Überlauf 45 im Inneren der Siebtrommel 38 dient zum Abziehen der überschüssigen Flüssigkeit Die Benetzungsflüssigkeit kann jedoch auch durch das Innere der Trommel zugeführt werden. Wesentlich ist, daß die Durchtrittsgeschwindigkeit in der Flüssigkeit durch das Vlies zum Austreiben bzw. zur Mitnahme der Gasbläschen ausreicht so daß eine vollständige Benetzung erfolgt.
F i g. 4 zeigt eine Ausführung, bei der die vom Gasstrom über die Leitung 11 zugeführten Fasern zwischen zwei Siebbändern 46 und 47 mit Hilfe von Saugkasten 48 und 49 angelagert und gehalten werden. Das von den beiden Siebbändem 46, 47 gehaltene Faservlies durchläuft nacheinander zwei Benetzungs- und Behandlungsbäder 50,51 in Behältern 5Z 53, die mit Speiseleitungen 54, 55 sowie Überläufen 56. 57 versehen sind Das vorbehandelte und vollständig benetzte Faservlies wird mit relativ hoher Dichte in einen Speicher 58 ausgetragen. Die Siebbänder 46, 47 sind mit Spülrohren 59 versehen.
Die hochkonzentrierte Fasersuspension wird am Austrag 60 des Speichers 58 über eine Leitung 61 durch eine Pumpe 62 zur Weilerverarbeitung auf z. B. einer Siebmaschine abgezogen, wobei in dem Austrag 60 über Leitungen 63 und 64 Agenzien der Suspension zugesetzt und durch ein Rührwerk 65 vermischt werden. Der über die Leitung 63 zugeführte Zusatz ist im allgemeinen Wasser oder eine andere Suspendierflüssigkeit, wobei die zugeführten Mengen in Abhängigkeit von
ίο der Feststoffkonzentration in der Leitung 61 durch ein Reglersystem 66 eingestellt und überwacht werden.
Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführung ist in einem Benelzungsbehälter 78 eine umlaufende Siebtrommel 67 angeordnet, auf deren Mantel die über die Leitung 11 zugeführten Fasern durch einen im oberen Bereich 68 erzeugten, nach innen gerichteten Saugzug 69 als Vlies abgelagert werden. Das Faservlies gelangt dann in ein flüssiges Bad 70, das über eine Leitung 71 und ein Steuerventil 72 mit Flüssigkeit gespeist wird.
Unmittelbar nach der Benetzung wird das Vlies durch die aus dem Inneren der Siebtrommel abströmende Flüssigkeit aufgelöst und die Fasern verlassen den Benetzungsbehälter 78 direkt als Suspension über eine Abzugsleitung 74. Die Regulierung der Badhöhe 70 er-
folgt über ein Reglersystem 73, das den Suspensionsabfluß in der Leitung 74 über ein Ventil 75 reguliert.
Oberhalb der Siebtrommel sind Sprühleitungcn 76 zur Benetzung der Fasern und oberhalb der Suspension sind Sprühverteiler 77 vorgesehen.
F i g. b zeigt eine Ausführung, bei der die trockenen Fasern am Austrag einer Aufgabe 1 von einer rotierenden Dispergiervorrichtung 79 aufgenommen und direkt auf eine Siebtrommel 67' geschleudert werden, in deren Innerem mit Hilfe einer Saugleitung 69' ein Unterdruck
anliegt. Die Siebtrommel 67' taucht in eine Benetzungskammer 78' ein. deren äußerer Flüssigkeitszulauf 71' mit einem Verteiler 94 zur gleichmäßigen Zuführung der Flüssigkeit über die gesamte Trommellänge versehen ist. Im Behälterbereich 95 durchdringt die Flüssig-
keit die Siebtrommel von außen nach innen und benetzt die Faserscbicht. die dadurch gleichzeitig am Trommelmantel gehalten wird. Mit diesen Ausführungen können suspendierte Teilchen, wie z. B. Zellulosefasern, zusammen mit der Flüssigkeit zugeführt und am
Vlies angelagert werden. In einem durch eine Einschnürung 79 des Behälters 78' begrenzten Teil % tritt die Flüssigkeit aus der Trommel 67' von innen nach außen unter Mitnahme der Fasern und der anderen Teilchen als flüssige Suspension aus, die dann über eine Leitung
98 zur Weiterverarbeitung abgezogen wird.
Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführung gelangen die Fasern aus einem Aufgabetrichter 1 über eine Misch-Dispergiervorrichtung 80 auf ein bewegtes Siebband 81. auf dem sie sich als Vlies ablagern. Dieses
Siebband 81 fördert die Fasern direkt also ohne Gasstrom, in die in den F i g. 3 und 4 dargestellten Behälter zur Behandlung, Benetzung und Dispergiening.
Die Ausführung nach F i g. 8 enthält zwei Aufgabevornchtungen 2 und 3 mit umlaufenden, hintereinander
angeordneten Dispergiervorrichtungen 83 und 84. die die Fasern beider Aufgabevorrichtungen nacheinander auf ein endloses Siebband 85 in zwei Schichten aufbringen, die wiederum durch Saugkasten 91 und 92 als Vlies gehalten werden. Das zweischichtige Vlies wird auf
dem Siebband 85 in eine Vorrichtung vom Typ gemäß F 1 g. 4 gefördert wobei die zwischen den beiden Siebbändem 85 und 86 gehaltenen Fasern in ein Flüssigkeitsbad 87 eines Behälters 88 eintauchen und dieses als
Suspension wieder verlassen, die durch einen Blaskasten 89 in einen Speicher 90 abgegeben wird.
Die Erfindung ist zur Behandlung aller Fasern und Teilchen geeignet, die als Feststoff-Flüssigkeits-Suspension zu endlosen Bahnen verarbeitet werden.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
.'MCIl
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Claims (14)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer für die Fabrikation von Faservliesen geeigneten, gegebenenfalls hochkonzentrierten Dispersion von Fasern in einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern zunächst in einem gasförmigen I luid feindispergiert unter Bildung eines intermediären Vlieses insbesondere durch Saugwirkung auf einer bewegten, durchlässigen Unterlage abgelagert und dann mit dieser in ein flüssiges Bad eingebracht werden, in dem die vollständige Benetzung der Fasern stattfinde!, woraufhin die Fasermasse nach Aufgabe der Vliesform als Suspension, gegebenen- '5 falls unter gleichzeitiger weiterer Verdünnung, abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dispergierten Fasern von einem Gasstrom aufgenommen werden und ergänzende *° Behandlungen erfahren oder mit Zusätzen versehen werden.
i. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzungsflüssigkeit zumindest auf einem Teil des Vlies-Durchlaufes zwangsweise durch das auf der Unterlage gebildete Vlies hindurchbewegt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Benelzungsflüssigkeit Zusätze für eine Vorbehandlung der Fasern enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern von der bewegten Unterlage durch einen diese in Richtung auf das Vlies durchquerenden Flüssigkeitsstrom unter Bildung einer für die Fabrikation von nicht gewebten Produkten unmittelbar geeigneten Suspension abgelöst werden.
b. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Benctzungsflüssigkeil darin suspendierte Fasern oder Teilchen enthält, die sich an dem auf der jeweiligen Unterlage gebildeten Vlies während des Durchganges durch das Benetzungsbad anlagern.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis b mit zumindest einer Faseraufgabevorrichtung, einer endlos umlaufenden Transportvorrichtung und einem Suspensionsbehälter. gekennzeichnet durch Zerteilvorrichtungen (5 bis 7. 79. 83, 84). die zwischen der Faseraufgabevorrichtung (1 bis 4) und einer Gasdispergierzone (11. 18) angeordnet sind, sowie durch die Anordnung eines Teils der Transportvorrichtung (35. 67. 85) im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (39, 50, 51, 70, 95. 87) mit Mitteln (38, 45; 46, 86) zum Festhalten und Bene'zen mit Suspensionsflüssigkeit des Faservlieses auf diesem Teil der Transportvorrichtung, sowie durch eine Einrichtung zum pneumatischen oder hydraulischen Ablösen des Faservlieses von der Transportvorrichtung und durch fio einen weiteren Behälter (41, 58. 98) zur Aufnahme der konzentrierten, gegebenenfalls noch zu verdünnenden Fasersuspension.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7. gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (11) zwischen der 6S Aufgabevorrichtung (1, 2, 3) und der flüssigkeitsdurchlässigcn Transportvorrichtung (35) mit Mitteln (29) zur Erzeugung eines Gasstromes zur Aufnahme und Überführung der Fasern auf die bewegliche Unterlage.
9 Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung (11) eine Behandlungskammer (18) eingeschaltet ist. in die eine Zuleitung (32) für einen zusätzlichen, mit Behandlungsmittel '3O) versetzten Gasstrom mündet.
V
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bii 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvor richtung eine in ein Benetzungsbad teilweise eintau chende^iebtrommel (67) ist. aus deren Innenraun die Benetzungsflüssigkeit in den Badbehälter (70 strömt und in deren oberem Gasraum (68) ein Un terdruck herrscht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bii 9 dadurch gekernzeichnet, daß die Transportvor richtung ein endloses Siebband (35) ist. das eine ir ein Bad (39) eintauchende Siebtrommel (38) um schlingt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bi* 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung zwei endlose, synchron laufende Siebbän der (46. 47) enthält, an denen die Fasern angelagert und zu einem einzigen Vlies zusammengeführt sine und zwischen denen das Vlies zumindest währent des Ourchiaufes durch das BeiKtzungsbad (50. 5Γ gehalten ist.
1 3. Vorrichtung nach Anspruch 7. gekennzeichnet durch einen die Transportvorrichtung (67. 67' durchsetzenden Flüssigkeitsstrom zum Ablösen unc: Auflösen des Vlieses, der mit den Fasern eine füi die Einspeisung in eine Fabrikationsmaschine füi nicht gewebte Produkte geeignete Suspension bii det.
14. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen einzigen, in zwei Teile (95.96) unterteil ten Behälter, von denen der auf der Vlies-Zulaufsei te liegende Teil (95) den Beneizungsbehälter unc der austrittsseitige Teil (96) den Suspensionsbchäl tcr mit einom Ablauf (98) bilden, wobei der Flüssig keitsstrom im Bcneizungsteil (95) ins Innere dei Transportvorrichtung (67') und im Suspensionstei (96) vom Inneren nach außen gerichtet ist.
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