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WO2024002880A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer faserbahn - Google Patents

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Publication number
WO2024002880A1
WO2024002880A1 PCT/EP2023/067063 EP2023067063W WO2024002880A1 WO 2024002880 A1 WO2024002880 A1 WO 2024002880A1 EP 2023067063 W EP2023067063 W EP 2023067063W WO 2024002880 A1 WO2024002880 A1 WO 2024002880A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vortex chamber
fiber
chamber
foam
fiber foam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2023/067063
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Böhm
Andreas Pesch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Andritz Kuesters GmbH
Original Assignee
Andritz Kuesters GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Andritz Kuesters GmbH filed Critical Andritz Kuesters GmbH
Priority to EP23734278.7A priority Critical patent/EP4544115A1/de
Publication of WO2024002880A1 publication Critical patent/WO2024002880A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F9/00—Complete machines for making continuous webs of paper

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing a fiber web.
  • Methods for producing a fiber web are known from the prior art.
  • the so-called wetlaid process is often encountered, in which an aqueous fiber suspension is laid into a nonwoven web.
  • a fleece in the sense of the present invention is also referred to as nonwoven. It is difficult to obtain a good distribution of the strength properties in the MD/CD direction and to the right, left and middle of the direction of movement of the goods. In particular, flocculation leads to inhomogeneities in the wetlaid process.
  • a fiber foam is applied instead of a fiber suspension.
  • a fiber foam is a fiber-water-air mixture. The fibers accumulate on the surfaces of the air bubbles of the fiber foam. The air bubbles spaced the fibers apart. The finer the foam is, the better the individual fibers are separated from each other.
  • the advantage of the foam laying process is that the separation of the fibers with the help of air bubbles prevents floc formation.
  • foam laying process compared to the wetlaid process are a significantly reduced water consumption, the possibility of using different combinations of fiber types and a significantly higher dry content of the fiber web, which saves energy when drying the fiber web.
  • the problem with applying the fiber foam is that with conventional headboxes for applying the fiber foam, for example on an inclined wire or a fourdrinier wire former, the dispersion of the bubbles of the fiber foam is not maintained. This causes the bubbles to grow and foam to separate. The fibers form flakes, resulting in fiber accumulations and thus inhomogeneities.
  • the foam laying process according to the prior art is associated with very different exit velocities of the fiber foam in the MD direction along the CD direction, which can lead to inhomogeneous end products.
  • the device according to the invention for producing a fiber web has a swirl chamber with an inlet for introducing a fiber foam into the swirl chamber and an outlet side for discharging the fiber foam from the swirl chamber.
  • a shear rate of at least 10 1/sec and preferably at least 50 1/sec is generated in the entire vortex chamber. This ensures an optimal consistency of the fiber foam when it exits from the vortex chamber is ensured.
  • the distribution of the exit velocity of the fiber foam in the MD direction becomes very uniform along the CD direction and has deviations of preferably less than 5% and particularly preferably less than 2.5%.
  • a deviation in speed in the sense of the present invention is calculated by: (maximum speed - minimum speed) / average speed.
  • Another particular advantage is an isotropic fiber orientation at the exit from the vortex chamber.
  • MD direction in the sense of the present invention is the direction in the machine direction.
  • CD direction in the sense of the present invention is the direction transverse to the machine direction.
  • the swirl chamber is part of the headbox and has at least one inlet on a feed side for introducing a fiber foam into the swirl chamber.
  • the fiber foam is introduced into the vortex chamber as a stream, which means that the introduced fiber foam flows into the vortex chamber.
  • the fiber foam is introduced into the vortex chamber along an inflow direction. It is preferably provided that the feed side is arranged at an angle of 45° to 135° to the inflow direction.
  • a guide side is arranged opposite the feed side, and a termination side is arranged between the feed side and the guide side. Opposite the end side there is an outlet side for discharging the fiber foam from the vortex chamber.
  • the guide side and/or the end side is at least partially curved for redirecting the fiber foam.
  • the fiber foam hits an inner wall of the vortex chamber, whereby the flow is divided into partial flows.
  • the curvature forces the fiber foam to move in all directions. This creates high shear rates, which means the consistency of the fiber foam remains optimal.
  • Curved indicates that the surface is curved.
  • the surface is in particular the surface of the guide side or the end side facing the interior of the vortex chamber.
  • a partial flow of the stream is directed along the feed side to the outlet side.
  • the fiber foam consists of fibers made of viscose and/or lyocell and/or natural fibers and/or recycled fibers and/or synthetic fibers and/or inorganic fibers such as glass fibers and/or man-made fibers and/or fibers pulp, northern (bleached) softwood pulp and/or southern (bleached) softwood pulp. It is conceivable that the fiber foam has 10 - 100% man made fibers.
  • the fiber foam preferably has an air content of 50% to 70% and a bubble size of 10 pm to 20 pm.
  • the device has a round distributor which feeds the fiber foam to the vortex chamber. This additionally counteracts the separation of the fiber foam.
  • the guide side has a curved impact area for redirecting the current.
  • part of the guide side is curved.
  • the current hits the conductive side or termination side at a transition from a non-curved region of the conductive side or termination side to a curved region of the conduction side or termination side. This is particularly effective, increases the shear rates in the vortex chamber and prevents dead spaces.
  • the end side is at least partially curved. This allows the partial flow to be advantageously directed to the feed side. This means there is no sedimentation on the sides.
  • the distance between the feed side and the guide side towards the outlet side becomes smaller or that the feed side is at least partially arranged such that the distance between the feed side and the guide side towards the outlet side becomes smaller.
  • the feed side and the guide side enclose a first chamber angle.
  • the first chamber angle is between 10° and 45° and preferably between 15° and 25°. This results in an optimal outflow of the fiber foam from the vortex chamber.
  • the feed side and the end side enclose a second chamber angle.
  • the second chamber angle is between 90° and 150° and preferably between 100° and 120°. This advantageously ensures high shear rates in the area of the end side.
  • the fiber foam is supplied to the vortex chamber through several individual sections. guided. It is conceivable that the inlets are connected to a circular distributor.
  • the inlet has a diameter of 10 mm to 100 mm and preferably 30 mm to 60 mm. It is conceivable that each of the inlets has a diameter of 10 mm to 100 mm and preferably 30 mm to 60 mm.
  • a shear rate of at least 10 1/sec and preferably at least 50 1/sec is generated in the entire vortex chamber. This ensures an optimal consistency of the fiber foam when it exits the vortex chamber.
  • the device is intended for use with an inclined sieve, so that the fiber foam is placed on an inclined sieve.
  • the device is intended for use with a fourdrinier sieve.
  • a further object of the present invention to solve the problem mentioned at the outset is a method for producing a fiber web, wherein a fiber foam is introduced into a vortex chamber according to the invention, the fiber foam is diverted in the vortex chamber and discharged at the outlet side of the vortex chamber.
  • a shear rate of at least 10 1/sec and preferably at least 50 1/sec is generated in the entire vortex chamber. This ensures an optimal consistency of the fiber foam when it exits the vortex chamber.
  • the fiber foam is introduced into the vortex chamber in a stream and that the stream is divided into a partial stream and a further partial stream on the guide side and diverted.
  • the further partial flow flows along the guide side towards the outlet side and the partial flow flows along the termination side to the feed side and along the feed side towards the outlet side. This means there are no dead spaces. High shear rates prevail throughout the vortex chamber.
  • the fiber foam is deposited on an inclined screen or a fourdrinier screen after leaving the swirl chamber.
  • Fig. 4 a schematic view of a device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 5 a schematic view of a device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS 1, 2, 3, 4 and 5 each show a schematic view of a device 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the device 1 is a device 1 for producing a fiber web 2 using the foam laying process.
  • the device 1 has a swirl chamber 3 with a feed side 4.
  • the inlet 8 shown is one of several inlets, not shown, which are arranged in a row orthogonal to the sheet plane shown. It is preferably provided that the device 1 has two rows of inlets.
  • the inlet 8 and preferably all inlets have a diameter of 30 mm to 60 mm.
  • the inlet 8 is connected to a line 10 through which the fiber foam flows into the vortex chamber 3.
  • the fiber foam is a water-air-fiber mixture in which the fibers are spaced apart by air blowing the fiber foam. This results in excellent homogeneity of the fiber distribution as long as good foam dispersion is maintained.
  • the fibers can consist of viscose and/or lyocell. It is conceivable that the fiber is natural fibers and/or recycled fibers and/or synthetic fibers and/or inorganic fibers such as glass fibers and/or man-made fibers and/or fibers made from pulp, northern (bleached) softwood pulp and/or southern ( bleached) softwood pulp. It is conceivable that the fiber foam has 10 - 100% man made fibers. The fiber foam preferably has an air content of 50% to 70% and a bubble size of 10 pm to 20 pm.
  • the device 1 So that the fiber foam remains dispersed and the formation of larger air bubbles, which result in inhomogeneities and flocculation, is avoided, it is provided in the device 1 that a shear rate of at least 10 1/sec and preferably at least 50 is maintained in the entire vortex chamber 3 1/sec is generated. For this it is necessary that there are no dead spots in the vortex chamber 3 arise, i.e. no places with very low speed of the fiber foam.
  • the incoming stream A of the fiber foam first hits an impact area 5 'of a guide side 5 opposite the feed side 4.
  • the stream is divided into a partial flow B and a further partial flow C and redirected.
  • the leading side 5 and the feed side 4 are connected by an end side 6.
  • the leading side 5 and/or the end side 6, preferably the leading side 5 and the end side 6, have a curvature.
  • the partial flow B flows from the impact area 5′ along the curvature past the end side 6.
  • the partial stream B is then directed along the feed side 4 to an outlet side 7.
  • the outlet side 7 is arranged opposite the end side 6 and has an outlet gap through which the fiber foam is deposited on a sieve 9, for example an inclined sieve or a fourdrinier wire, as a fiber web 2.
  • the end side 6 is partially curved and adjoins the curved area of the guide side 5 with a flowing contour.
  • 1, 2, 3 and 5 show exemplary embodiments in which the feed side 4 and the guide side 5 are not arranged parallel to one another. Rather, the distance between the feed side 4 and the guide side 5 towards the outlet side 7 decreases.
  • the feed side 4 and the guide side 5 include a first chamber angle o of 15° to 25°.
  • 4 shows an exemplary embodiment in which the feed side is partially arranged such that the distance between the feed side and the guide side becomes smaller towards the outlet side.
  • the part of the feed side 4 that is not parallel to the guide side and the guide side 5 enclose a first chamber angle o of 15° to 25°.
  • the feed side 4 and the end side 6 include a second chamber angle ⁇ of 100° to 120°.

Landscapes

  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Faserbahn (2) aufweisend eine Wirbelkammer (3) mit einem Einlass (8) zum Einleiten eines Faser-Schaumes in die Wirbelkammer (3) und eine Auslassseite (7) zum Ausleiten des Faser-Schaumes aus der Wirbelkammer (3) vorgeschlagen, wobei in der gesamten Wirbelkammer (3) eine Scherrate von mindestens 1/sec und vorzugsweise mindestens 50 1/sec erzeugt wird. Ferner werden eine weitere Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Faserbahn (2) und ein Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn (2) vorgeschlagen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Faserbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Faserbahn.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn bekannt. Häufig anzutreffen ist das sogenannte wetlaid-Verfahren, bei dem eine wässrige Fasersuspension zu einer Vliesstoffbahn gelegt wird. Ein Vlies im Sinne der vorliegenden Erfindung wird auch als nonwoven bezeichnet. Hierbei ist es schwierig, eine gute Verteilung der Festigkeitseigenschaften in MD/CD-Richtung und rechts, links und mittig der Warenlaufrichtung zu erhalten. Insbesondere Flockenbildung führt bei wetlaid-Verfahren zu Inhomogenitäten.
Eine Alternative zum wetlaid-Verfahren ist das Schaumlegeverfahren. Hierbei wird statt einer Fasersuspension ein Faser-Schaum aufgetragen. Ein Faser- Schaum ist ein Faser-Wasser-Luft-Gemisch. Die Faserstoffe lagern sich auf den Oberflächen der Luftbläschen des Faser-Schaumes an. Die Luftbläschen beab- standen dabei die Fasern. Je feiner der Schaum ausgebildet ist, desto besser werden die einzelnen Fasern voneinander getrennt. Der Vorteil des Schaumlegeverfahrens liegt darin, dass durch die Trennung der Fasern mit Hilfe der Luftbläschen eine Flockenbildung verhindert wird.
Es ist hiermit möglich, sehr viel längere Fasern zu verwenden, als dies mit den bekannten wetlaid-Verfahren der Fall ist. Auch ist es möglich einen sehr viel hö- heren Faseranteil einzusetzen. Beides erlaubt die Herstellung von hochfesten Produkten.
Weitere Vorteile des Schaumlegeverfahrens gegenüber wetlaid-Verfahren sind ein deutlich reduzierter Wasserverbrauch, die Möglichkeit der Verwendung unterschiedlicher Kombinationen von Fasertypen und ein wesentlich höherer Trockengehalt der Faserbahn, wodurch Energie bei der Trocknung der Faserbahn eingespart wird.
Problematisch beim Aufträgen des Faser-Schaums ist, dass bei herkömmlichen Stoffaufläufen zum Aufträgen des Faser-Schaums, beispielsweise auf einen Schrägsieb- oder einen Langsiebformer, die Dispersion der Bläschen des Faser- Schaumes nicht aufrechterhalten wird. Hierdurch wachsen die Bläschen und es kommt zu einer Schaumseparierung. Die Fasern bilden Flocken, so dass es zu Faseranhäufungen und damit zu Inhomogenitäten kommt.
Weiterhin ist das Schaumlegeverfahren nach dem Stand der Technik mit stark unterschiedlichen Austrittsgeschwindigkeiten des Faser-Schaums in MD-Richtung entlang der CD-Richtung verbunden, was zu inhomogenen Endprodukten führen kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Faserbahn bereitzustellen, durch welche die beschriebenen Nachteile beim Schaumlegeverfahren verhindert und eine gute Schaumdispergierung erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer Faserbahn weist eine Wirbelkammer mit einem Einlass zum Einleiten eines Faser-Schaumes in die Wirbelkammer und eine Auslassseite zum Ausleiten des Faser-Schaumes aus der Wirbelkammer auf. Erfindungsgemäß wird in der gesamten Wirbelkammer eine Scherrate von mindestens 10 1/sec und vorzugsweise mindestens 50 1/sec erzeugt. Hierdurch ist eine optimale Konsistenz des Faser-Schaumes beim Austritt aus der Wirbelkammer sichergestellt. Ferner wird die Verteilung der Austrittsgeschwindigkeit des Faser-Schaums in MD-Richtung entlang der CD-Richtung sehr gleichmäßig und weist Abweichungen von bevorzug weniger als 5 % und besonders bevorzugt weniger als 2,5 % auf. Eine Abweichung der Geschwindigkeit im Sinne der vorliegenden Erfindung berechnet sich durch: (Maximalgeschwindigkeit - Minimalgeschwindigkeit) / Durchschnittsgeschwindigkeit. Ein besonderer Vorteil ist weiterhin eine isotrope Faserorientierung im Austritt aus der Wirbelkammer. Durch die genannten Vorteile ist es auf besonders gut möglich, gezielt unterschiedliche Festigkeiten der Faserbahn in MD- und CD-Richtung einzustellen. Insbesondere wird erreicht, dass es möglich ist, sehr hohe Festigkeiten in CD- Richtung einzustellen.
MD-Richtung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die Richtung in Maschinenrichtung. CD-Richtung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die Richtung quer zur Maschinenrichtung.
Ein weiterer Gegenstand zur Lösung ein eingangsgestellten Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Herstellen einer Faserbahn, aufweisend eine Wirbelkammer. Die Wirbelkammer ist ein Teil des Stoffauflaufs und hat an einer Einspeiseseite mindestens einen Einlass zum Einleiten eines Faser-Schaumes in die Wirbelkammer. Der Faser-Schaum wird als Strom in die Wirbelkammer eingeleitet, das heißt, dass der eingeleitete Faser-Schaum in die Wirbelkammer einströmt. Vorzugsweise wird der Faser-Schaum entlang einer Einströmrichtung in die Wirbelkammer eingeleitet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Einspeiseseite in einem Winkel von 45° bis 135° zur Einströmrichtung angeordnet ist. Der Einspeiseseite gegenüberliegend ist eine Leitseite angeordnet, und zwischen der Einspeiseseite und der Leitseite ist eine Abschlussseite angeordnet. Gegenüber der Abschlussseite ist eine Auslassseite zum Ausleiten des Faser-Schaumes aus der Wirbelkammer angeordnet. Erfindungsgemäß ist die Leitseite und/oder die Abschlussseite zum Umleiten des Faser-Schaumes zumindest teilweise gekrümmt.
Der Faserschaum tritt auf eine Innenwand der Wirbelkammer, wodurch der Strom in Teilströme aufgeteilt wird. Durch die Krümmung wird eine Bewegung des Faser-Schaumes in alle Richtungen erzwungen. Dies erzeugt hohe Scherraten, wodurch die Konsistenz des Faser-Schaumes optimal bleibt. Gekrümmt be- deutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Oberfläche gekrümmt ist. Die Oberfläche ist insbesondere die dem Innenraum der Wirbelkammer zugewandte Oberfläche der Leitseite bzw. der Abschlussseite.
Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Teilstrom des Stromes entlang der Einspeiseseite zur Auslassseite geleitet wird. Durch das Aufteilen des Stromes des Faser-Schaumes gegenüber der Einspeiseseite und das Umleiten entlang der Einspeiseseite zur Auslassseite hin werden Totbereiche in der Wirbelkammer vermieden. Der Faser-Schaum ist an jedem Ort in der Wirbelkammer stets in Bewegung, so dass ein Zerfall des Faser-Schaumes vermieden und eine exzellente Schaumdispergierung erreicht wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Faser-Schaum Fasern aus Viskose und/oder Lyocell und/oder natürliche Fasern und/oder Recycle- Fasern und/oder Kunstfasern und/oder anorganische Fasern wie z.B. Glasfasern und/oder man made fibres und/oder Faser aus pulp, northern (bleached) softwood pulp und/oder southern (bleached) softwood pulp aufweist. Denkbar ist, dass der Faser-Schaum 10 - 100% man made fibres aufweist.
Der Faser-Schaum hat vorzugsweise einen Luftgehalt von 50 % bis 70 % und eine Bläschengröße von 10 pm bis 20 pm.
Denkbar ist, dass die Vorrichtung einen Rundverteiler aufweist, welcher den Faser-Schaum der Wirbelkammer zuführt. Hierdurch wird der Separation des Faser- Schaumes zusätzlich entgegengewirkt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Leitseite einen gekrümmten Aufprallbereich zum Umleiten des Stromes aufweist. Mit anderen Worten ist ein Teil der Leitseite gekrümmt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Strom an einem Übergang von einem nicht-gekrümmten Bereich der Leitseite bzw. Abschlussseite zu einem gekrümmten Bereich der Leitseite bzw. Abschlussseite auf die Leitseite bzw. Abschlussseite trifft. Dies ist besonders effektiv, steigert die Scherraten in der Wirbelkammer und beugt Toträumen vor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschlussseite zumindest teilweise bogenförmig ausgestaltet ist. Hierdurch kann der Teilstrom vorteilhaft zur Einspeiseseite geleitet werden. Ein Sedimentieren an den Seiten bleibt somit aus.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen der Einspeiseseite und der Leitseite zur Auslassseite hin geringer wird oder dass die Einspeiseseite zumindest teilweise so angeordnet ist, dass der Abstand zwischen der Einspeiseseite und der Leitseite zur Auslassseite hin geringer wird. Durch die Verringerung des Abstandes wird der Faser-Schaum zur Auslassseite hin beschleunigt, was ein besonders vorteilhaftes Austreten der Faser-Schaumes aus der Wirbelkammer begünstigt.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Einspeiseseite und die Leitseite einen ersten Kammerwinkel einschließen. Der erste Kammerwinkel beträgt zwischen 10° und 45° und vorzugsweise zwischen 15° und 25°. Hierdurch ergibt sich ein optimales Ausströmen des Faser-Schaumes aus der Wirbelkammer.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Einspeiseseite und die Abschlussseite einen zweiten Kammerwinkel einschließen. Der zweite Kammerwinkel beträgt zwischen 90° und 150° und vorzugsweise zwischen 100° und 120°. Dies sorgt auf vorteilhafte Weise für hohe Scherraten im Bereich der Abschlussseite.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass an der Einspeiseseite mehrere in einer Reihe angeordnete Einlässe vorgesehen sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an der Einspeiseseite mehrere in zwei Reihen angeordnete Einlässe vorgesehen sind. Der Faser-Schaum wird der Wirbelkammer also durch mehrere einzelne Sektionen zu- geführt. Denkbar ist, dass die Einlässe an einem Rundverteiler angeschlossen sind.
Vorzugsweise vorgesehen, dass der Einlass einen Durchmesser von 10 mm bis 100 mm und vorzugsweise von 30 mm bis 60 mm aufweist. Denkbar ist, dass jeder der Einlässe einen Durchmesser von 10 mm bis 100 mm und vorzugsweise von 30 mm bis 60 mm aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in der gesamten Wirbelkammer eine Scherrate von mindestens 10 1/sec und vorzugsweise mindestens 50 1/sec erzeugt wird. Hierdurch ist eine optimale Konsistenz des Faser-Schaumes beim Austritt aus der Wirbelkammer sichergestellt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Verwendung mit einem Schrägsieb vorgesehen ist, dass der Faser-Schaum also auf ein Schrägsieb abgelegt wird. Denkbar ist aber auch, dass die Vorrichtung zur Verwendung mit einem Langsieb vorgesehen ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn, wobei ein Faser-Schaum in eine erfindungsgemäße Wirbelkammer eingeleitet wird, der Faser-Schaum in der Wirbelkammer umgeleitet und an der Auslassseite der Wirbelkammer ausgeleitet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in der gesamten Wirbelkammer eine Scherrate von mindestens 10 1/sec und vorzugsweise mindestens 50 1/sec erzeugt wird. Hierdurch ist eine optimale Konsistenz des Faser-Schaumes beim Austritt aus der Wirbelkammer sichergestellt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Faser-Schaum in einem Strom in die Wirbelkammer eingeleitet wird und dass der Strom an der Leitseite in einen Teilstrom und einen weiteren Teilstrom geteilt und umgeleitet wird. Der weitere Teilstrom fließt entlang der Leitseite in Richtung der Auslassseite und der Teilstrom fließt entlang der Abschlussseite zur Einspeiseseite und entlang der Einspeiseseite in Richtung der Auslassseite. Hierdurch entstehen keine Toträume. In der gesamten Wirbelkammer herrschen hohe Scherraten vor.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Faser-Schaum nach Verlassen der Wirbelkammer auf einem Schrägsieb oder einem Langsieb abgelegt wird.
Alle zuvor im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Vorrichtung offenbarten Einzelheiten, Merkmale und Vorteile beziehen sich gleichfalls auf das erfindungsgemäße Verfahren sowie auf die jeweils andere erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie eines Verfahrens Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2: eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3: eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4: eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 5: eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 1, 2, 3, 4 und 5 zeigen jeweils eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Herstellen einer Faserbahn 2 nach dem Schaumlegeverfahren. Hierzu weist die Vorrichtung 1 eine Wirbelkammer 3 mit einer Einspeiseseite 4 auf. An der Einspeiseseite 4 ist ein Einlass 8 zum Einleiten eines Faser-Schaums in die Wirbelkammer 3 vorgesehen. Der dargestellte Einlass 8 ist einer von mehreren nicht dargestellten Einlässen, welche in einer Reihe orthogonal zur dargestellten Blattebene angeordnet sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vorrichtung 1 zwei Reihen von Einlässen aufweist. Der Einlass 8 und vorzugsweise alle Einlässe weisen einen Durchmesser von 30 mm bis 60 mm auf. In Figur 5 ist zu erkennen, dass der Einlass 8 mit einer Leitung 10 verbunden ist, durch welche der Faser-Schaum in die Wirbelkammer 3 strömt.
Der Faser-Schaum ist eine Wasser-Luft-Faser-Mischung, bei der die Fasern durch Luftblasen des Faser-Schaumes voneinander beabstandet sind. Hierdurch ergibt sich eine hervorragende Homogenität der Faserverteilung, solange eine gute Schaumdispergierung erhalten bleibt.
Die Fasern können aus Viskose und/oder Lyocell bestehen. Denkbar ist, dass die Faser natürliche Fasern und/oder Recycle- Fasern und/oder Kunstfasern und/oder anorganische Fasern wie z.B. Glasfasern und/oder man made fibres und/oder Faser aus pulp, northern (bleached) softwood pulp und/oder southern (bleached) softwood pulp sind. Denkbar ist, dass der Faser-Schaum 10 - 100% man made fibres aufweist. Der Faser-Schaum hat vorzugsweise einen Luftgehalt von 50 % bis 70 % und eine Bläschengröße von 10 pm bis 20 pm.
Damit der Faser-Schaum dispergiert bleibt und das Entstehen von größeren Luftblasen, welche Inhomogenitäten und Flockenbildung nach sich ziehen, vermieden wird, ist bei der Vorrichtung 1 vorgesehen, dass in der gesamten Wirbelkammer 3 eine Scherrate von wenigstens 10 1/sec und vorzugsweise wenigstens 50 1/sec erzeugt wird. Dafür ist es nötig, dass in der Wirbelkammer 3 keine Totstellen entstehen, also keine Stellen mit sehr niedriger Geschwindigkeit des Faser- Schaumes.
Um dies zu erreichen, trifft der eingehende Strom A des Faser-Schaumes zunächst auf einen Aufprallbereich 5' einer der Einspeiseseite 4 gegenüberliegenden Leitseite 5. Am Aufprallbereich 5' wird der Strom in einen Teilstrom B und einen weiteren Teilstrom C aufgeteilt und umgeleitet. Die Leitseite 5 und die Einspeiseseite 4 verbindet eine Abschlussseite 6. Die Leitseite 5 und/oder die Abschlussseite 6, vorzugsweise die Leitseite 5 und die Abschlussseite 6, weisen eine Krümmung auf. Der Teilstrom B fließt vom Aufprallbereich 5'entlang der Krümmung an der Abschlussseite 6 vorbei. Anschließend wird der Teilstrom B entlang der Einspeiseseite 4 zu einer Auslassseite 7 geleitet. Die Auslassseite 7 ist der Abschlussseite 6 gegenüberliegend angeordnet und weist einen Auslassspalt auf, durch den der Faser-Schaum auf einem Sieb 9, beispielsweise einem Schrägsieb oder einem Langsieb als Faserbahn 2 abgelegt wird.
Die Abschlussseite 6 ist teilweise bogenförmig ausgebildet und schließt mit fließender Kontur an den gekrümmten Bereich der Leitseite 5 an. In den Figuren 1, 2, 3 und 5 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen die Einspeiseseite 4 und die Leitseite 5 nicht parallel zueinander angeordnet. Vielmehr verringert sich der Abstand der Einspeiseseite 4 und der Leitseite 5 zur Auslassseite 7 hin. Die Einspeiseseite 4 und die Leitseite 5 schließen hier einen ersten Kammerwinkel o von 15° bis 25° ein. In der Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Einspeiseseite teilweise so angeordnet ist, dass der Abstand zwischen der Einspeiseseite und der Leitseite zur Auslassseite hin geringer wird. Der nicht zur Leitseite parallele Teil der Einspeiseseite 4 und die Leitseite 5 schließen hier einen ersten Kammerwinkel o von 15° bis 25° ein. Die Verringerung des Abstandes der Leitseite 5 und der Einspeiseseite 4 zur Auslassseite 7 hin bewirkt eine Beschleunigung des Faser-Schaumes auf dem Weg zum Auslassspalt. Zur Steigerung der Scherraten schließen die Einspeiseseite 4 und die Abschlussseite 6 einen zweiten Kammerwinkel ß von 100° bis 120° ein. Bezuaszeichenliste:
1 Vorrichtung 2 Faserbahn
3 Wirbelkammer
4 Einspeiseseite
5 Leitseite
5' Aufprallbereich
6 Abschlussseite
7 Auslassseite
8 Einlass
9 Sieb
10 Leitung

Claims

Patentansprüche: Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Faserbahn (2) aufweisend eine Wirbelkammer (3) mit einem Einlass (8) zum Einleiten eines Faser- Schaumes in die Wirbelkammer (3) und eine Auslassseite (7) zum Ausleiten des Faser-Schaumes aus der Wirbelkammer (3), wobei in der gesamten Wirbelkammer (3) eine Scherrate von mindestens 10 1/sec und vorzugsweise mindestens 50 1/sec erzeugt wird. Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Faserbahn (2), aufweisend eine Wirbelkammer (3), wobei die Wirbelkammer (3) an einer Einspeiseseite (4) einen Einlass (8) zum Einleiten eines Faser-Schaumes in einem Strom (A) in die Wirbelkammer (3) aufweist, wobei der Einspeiseseite (4) gegenüberliegend eine Leitseite (5) angeordnet ist, wobei zwischen der Einspeiseseite (4) und der Leitseite (5) eine Abschlussseite (6) angeordnet ist, wobei gegenüber der Abschlussseite (6) eine Auslassseite (7) zum Ausleiten des Faser-Schaumes aus der Wirbelkammer (3) angeordnet ist, wobei die Leitseite (5) und/oder die Abschlussseite (6) zum Umleiten des Faser-Schaumes zumindest teilweise gekrümmt sind, wobei die Vorrichtung (1) vorzugsweise eine Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitseite (5) einen gekrümmten Aufprallbereich (5') zum Umleiten des Stromes aufweist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussseite (6) zumindest teilweise bogenförmig ausgestaltet ist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Einspeiseseite (4) und der Leitseite (5) zur Auslassseite (7) hin geringer wird oder dass die Einspeiseseite (5) zumindest teilweise so angeordnet ist, dass der Ab- stand zwischen der Einspeiseseite (4) und der Leitseite (5) zur Auslassseite (7) hin geringer wird. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseseite (4) und die Leitseite (5) einen ersten Kammerwinkel (o) einschließen, wobei der erste Kammerwinkel (o) zwischen 10° und 45° ist, wobei der erste Kammerwinkel (o) vorzugsweise zwischen 15° und 25° ist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseseite (4) und die Abschlussseite (6) einen zweiten Kammerwinkel (ß) einschließen, wobei der zweite Kammerwinkel (ß) zwischen 90° und 150° ist, wobei der zweite Kammerwinkel (ß) vorzugsweise zwischen 100° und 120° ist. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einspeiseseite (4) mehrere in einer Reihe angeordnete Einlässe (8) vorgesehen sind, wobei an der Einspeiseseite (4) vorzugsweise mehrere in zwei Reihen angeordnete Einlässe (8) vorgesehen sind. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (8) einen Durchmesser von 10 mm bis 100 mm und vorzugsweise von 30 mm bis 60 mm aufweist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der gesamten Wirbelkammer (3) eine Scherrate von mindestens 10 1/sec und vorzugsweise mindestens 50 1/sec erzeugt wird. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Verwendung mit einem Schrägsieb (9) vorgesehen ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn (2), wobei ein Faser- Schaum in eine Wirbelkammer (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingeleitet wird, wobei der Faser-Schaum in der Wirbelkammer (3) umgeleitet und an der Auslassseite (7) der Wirbelkammer ausgeleitet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der gesamten Wirbelkammer (3) eine Scherrate von mindestens 10 1/sec und vorzugsweise mindestens 50 1/sec erzeugt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Faser-Schaum in einem Strom (A) in die Wirbelkammer (3) eingeleitet wird, der Strom (A) an der Leitseite (5) in einen Teilstrom (B) und einen weiteren Teilstrom (C) geteilt und umgeleitet wird, wobei der weitere Teilstrom (C) entlang der Leitseite (5) in Richtung der Auslassseite (7) fließt, wobei der Teilstrom (A) entlang der Abschlussseite (6) zur Einspeiseseite (4) und entlang der Einspeiseseite (4) in Richtung der Auslassseite (7) fließt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Faser- Schaum nach Verlassen der Wirbelkammer (3) auf einem Schrägsieb oder einem Langsieb abgelegt wird.
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