DE10132214A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer Fasermasse - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer FasermasseInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung einer Fasermasse, wie beispielsweise einem Vlies oder einem Gewebe. Derartige Fasermassen werden zur Behandlung durch ein Presswerk geleitet, in dem sie in wenigstens einer Presszone mittels einer Presswalze abgepresst werden. Durch das Abpressen wird ein bereits in der Fasermasse vorhandenes Behandlungsfluid aus der Fasermasse gedrückt. Nach dem Auspressen des Behandlungsfluids wird ein zweites Behandlungsfluid in die Fasermasse eingeleitet. Um eine möglichst schnelle und homogene Verteilung des zweiten Behandlungsfluids in der abgepressten Fasermasse zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Behandlungsfluid in einem Expansionsbereich, in dem der durch die Presswalze ausgeübte Pressdruck in Bewegungsrichtung der Fasermasse abnimmt, durch die Pressmantelfläche hindurch in die Fasermasse eingeleitet wird. Die Pressmantelfläche ist dabei die Fläche, durch die der Pressdruck auf die Fasermasse einwirkt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Fasermasse wie einem Gewe
be oder einem Vlies, bei dem die Fasermasse durch ein Presswerk geleitet wird, in dem
die Fasermasse in wenigstens einer Presszone durch die Pressmantelfläche wenigstens
einer Presswalze mittels eines auf die Fasermasse einwirkenden Pressdruckes abge
presst und die abgepresste Fasermasse mit einem Behandlungsfluid imprägniert wird,
wobei die Fasermasse in der Presszone durch einen Expansionsbereich durchgeleitet
wird, in dem sich der Pressdruck in Durchleitungsrichtung der Fasermasse verringert.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Presswalzenanordnung zur Behandlung einer sich
relativ zur Presswalzenanordnung bewegenden Fasermasse, umfassend eine Press
walze mit einer Pressmantelfläche, durch die in Betrieb in einer Presszone ein auf die
Fasermasse einwirkender Pressdruck erzeugt ist, und mit einer Imprägniereinrichtung,
durch die im Betrieb ein Behandlungsfluid der Fasermasse zugeführt ist, wobei im Be
trieb die Presszone einen Expansionsbereich ausbildet, in welcher der Pressdruck in
Bewegungsrichtung der Fasermasse abnimmt.
Als Pressmantelfläche wird diejenige Fläche bezeichnet, die als gedachte oder tatsäch
lich vorhandene Mantelfläche die Presszone zur Ober- oder Unterseite der Fasermasse
begrenzt, also diejenige idealisierte Hüllfläche, über die der Pressdruck auf die Faser
masse einwirkt.
Zur Herstellung der von der Erfindung betroffenen Fasermassen wird gewöhnlicherwei
se eine polymere Masse aufgeschmolzen oder in einem Lösungsmittel gelöst und an
schließend über Spinnvorrichtungen zu Endlosfäden verzogen. Zur Herstellung der End
losfäden sind verschiedene Spinnprozesse wie Trocken-, Nassspinnverfahren oder eine
Kombination aus Trocken- und Nassspinnverfahren möglich. Die Spinnfäden werden
dabei in einer Spinnmaschine erzeugt und von dieser mittels eines oder mehrerer Ab
zugsorgane abgezogen, wobei sie gleichzeitig zu Fadenbündeln bzw. -kabeln geformt
werden. Danach werden die Filamente in weiteren Bearbeitungsschritten gewaschen
und nachbehandelt.
Vor der Nachbehandlung wird beispielsweise bei der Herstellung von Stapelfasern das
von der Spinnmaschine abgezogene Kabel aus parallel angeordneten Endlosfäden ei
ner Schneidvorrichtung zugeführt. Nach dem Verlassen der Schneidvorrichtung wird in
der Regel aus den einzelnen Stapelfasern ein Faservlies gebildet und zur Weiterbe
handlung auf einer Transportvorrichtung abgelegt.
Die Stapel werden durch Stapelschneidmaschinen erzeugt, beispielsweise im Trocken
schnitt durch die in "Ullman-Band 11, Fasern-Herstellungsverfahren", Seiten 249-289,
beschriebene Maschine.
Viskosefasern werden als zellulosische Regeneratfasern in der Regel in wässrigen Me
dien ersponnen. Zur Stapelfasererzeugung aus dem endlos gesponnenen Faserkabel
eignen sich z. B. eine Schneidmaschine, welche im Wesentlichen aus einem Walzenpaar
für die Zuführung des Spinnkabels zum Schneidapparat, dem eigentlichen Schneidap
parat und einer Stapelfaserabschwemmvorrichtung besteht. Der Schneidapparat zieht
das vom Abzugsorgan zugeführte Kabel mittels eines Wasserstrahlinjektors zu den hori
zontal rotierenden Schneidmessern. Die Schneidmesser bleiben während des Schneid
vorgangs durch fortwährendes Nachschleifen schnitthaltig. Darüber hinaus erfolgt durch
die Wasserstrahlzuführung eine erste Auflösung der beim Schnittvorgang entstehenden
Stapelfaserpakete vor dem Aufschwemmen der Stapelfaserpakete an der Nachbehand
lungsmaschine. Eine derartige Maschine wird beispielsweise von der Firma Ing. A. Mau
rer S.A. hergestellt.
Die Nachbehandlung von beispielsweise Viskosefasern kann bzw. muss über mehrere
Behandlungsschritte erfolgen. Dabei werden in Nachbehandlungsmaschinen für Visko
sefasern typischerweise die folgenden Behandlungsschritte unter Zufuhr eines Behand
lungsfluids durchgeführt: Entsäuerung, Entschwefelung, Wäsche, Bleiche und Wäsche,
Antichlorbehandlung, Wasserwäsche sowie Aufbringen von Avivage bzw. einer Fettauf
lage. Diese Behandlungsschritte werden gewöhnlicherweise in einer Vorrichtung durch
geführt, zu der die geschnittene Stapelfaser, auch als "Flocke" bezeichnet, aus der
Schneidmaschine über eine Einschwemmvorrichtung unter Bildung einer möglichst
gleichmäßig verteilten Vliesauflage gelangt.
Die Vorrichtung zur Behandlung der Fasermasse ist, herkömmlicherweise als ein langes
Aggregat ausgebildet, in dem die zu einem gleichmäßigen Vlies verteilte Fasermasse
bzw. Fasermasse auf einer Transporteinrichtung durch die einzelne Behandlungszone
hindurchgefördert wird. Als Transporteinrichtung kann dabei ein Bandförderer mit bei
spielsweise einem endlosen Siebband oder einem endlosen Drahtgewebegurt, ein
Schwingförderer oder ein Exzenter-Rastenförderer verwendet werden.
Bei der Behandlung der Fasermasse muss darauf geachtet werden, dass die in den ein
zelnen Behandlungsschritten zugeführten Behandlungsfluide im aufgeschwemmten
Vlies rasch und homogen verteilt werden.
Gleichzeitig ist es von Vorteil, wenn vor der Durchführung eines Behandlungsschrittes
das Behandlungsfluid aus dem vorangegangenen Behandlungsschritt möglichst voll
ständig aus der Fasermasse entfernt wurde.
Zum Entfernen eines Behandlungsfluids aus der Fasermasse wird herkömmlicherweise
eine Presswalzenanordnung verwendet, die auf die Fasermasse einen Pressdruck aus
übt. Durch den Pressdruck wird das Behandlungsfluid aus der Fasermasse abgepresst.
Im darauffolgenden Behandlungsschritt wird die abgepresste Fasermasse dann mit dem
diesen Behandlungsschritt zugeordneten Behandlungsfluid imprägniert. Durch die
Presswalzenanordnung werden also zwei aufeinanderfolgende Behandlungsschritte
voneinander getrennt.
In dem Bereich, in dem der Pressdruck auf die Fasermasse einwirkt, d. h. der Presszo
ne, bildet sich kurz hinter der Stelle des höchsten Pressdruckes ein Bereich aus, in der
in Förderrichtung der Fasermasse der Pressdruck abnimmt. Dieser Bereich wird als Ex
pansionsbereich bezeichnet.
Um die Fasermasse mit dem Behandlungsfluid zu benetzen, wird herkömmlicherweise
die Fasermasse auf einer Transportvorrichtung unterhalb von Berieselungswannen ge
führt. Unmittelbar nach dem Abpressen wird das Behandlungsfluid auf die Fasermasse
durch darüberliegende Berieselungsanlagen aufgetropft. Das Auftropfen des Behand
lungsfluides bewirkt jedoch eine nur ungleichmäßige Imprägnierung und Benetzung der
gerade abgepressten Fasermasse.
Ein spezielles Problem tritt bei der Herstellung von Zellulosefasern bzw. Faservliesen
aus Zellulosefasern auf, die durch ein NMMO- oder Lyocell-Verfahren hergestellt wer
den. Dabei wird eine Spinnlösung enthaltend Wasser, Zellulose und tertiäres Aminoxid
zu einem Endlosfaden extrudiert und verstreckt.
Bei der Verstreckung sind die Zellulosefäden einer hohen mechanischen Beanspru
chung ausgesetzt. Die nach dem NMMO- oder Lyocell-Verfahren hergestellten Filament
und Stapelfasern weisen eine hohe Kristallinität bzw. Orientierung der cellulosischen
Moleküle auf. Bedingt durch diese vom Herstellungsprozess stammenden Produktei
genschaften neigen Lyocell Fasern zur Fibrillierung. Fibrillierung bedeutet, dass sich
aufgrund der starken Kristallinität und Orientierung von der kreisförmigen Faseroberflä
che einer Einzelfaser kleine Fibrillen abspalten. Die Fibrillenbildung setzt sich entlang
der Faserachse fort.
Um die Fibrillierungsneigung zu verringern, kann die Faser mit chemischen Vernetzern,
welche die fibrillären Elemente an den Faserstammkörper binden, behandelt werden. In
der Regel wird ein Vernetzungs- oder Crosslinking-Prozess so gesteuert, dass das zel
lulosische Faserkabel mit einem chemischen Vernetzungsmittel imprägniert wird und die
Vernetzungsreaktion durch Bedämpfung bei höheren Temperaturen gestartet wird.
Die Vernetzungsmittel müssen nach der Faserherstellung homogen in die Fasermasse
eingebracht, die Faser gegebenenfalls temperiert und in nachfolgenden Behandlungs
schritten aus der Faser ausgewaschen werden. Außerdem muss die Zellulosefaser, wie
andere nicht-zellulosische Fasern auch, aviviert und getrocknet werden.
Problematisch bei dieser Behandlung ist, dass die Vernetzungsmittel zu spontanen
chemischen Abbau- bzw. Hydrolyse-Reaktionen neigen, da die Chemikalien im wässri
gen Milieu hydrolysieren bzw. nicht lange Zeit beständig sind. Wenn die Reaktionspa
rameter - beispielsweise die Reaktionsgeschwindigkeit oder die Reaktionstemperatur -
nicht exakt eingehalten werden kann es ebenfalls zu Abbau- und Zersetzungsreaktionen
kommen. Daher muss das Vernetzungsmittel in abgeschlossenen Bereichen unter mög
lichst exakter Steuerung des Reaktionsverlaufs eingebracht werden. Üblicherweise er
fordern die Vernetzungsmittel ein schnelles Einbringen in die Zellulosefaser mit an
schließender schneller Temperierung sowie nachfolgend einer möglichst schnellen
Auswaschung der Restchemikalien mit gleichzeitiger Abkühlung. Während der soge
nannten Vernetzung wirken auf die Fasermasse erhöhte Temperaturen sowie basische
oder saure Flüssigkeiten. Die chemische Reaktion der Cellulose mit dem Vernetzer läuft
bei erhöhten pH Werten (beispielsweise ca. 11-14) ab, wodurch es zu einer Hydrolyse
des Vernetzungsmittels kommt. Die Zersetzungsneigung des Vernetzers kann durch
möglichst tiefe Temperaturen im Vernetzungsbad zurückgedrängt werden. Die tiefen
Temperaturen können in oder vor der Abpressvorrichtung eingestellt werden. Nach der
thermischen Fixierung des Vernetzers, d. h. Abreagieren des Vernetzers mit den Cellu
loseketten zwischen ca. 20 und 98°C muss zur Schonung der zellulosischen Faser das
Alkali aus der Fasermasse entfernt werden.
Durch die hohe Faserdichte und Faserquellung bei zellulosischen Fasermassen sind
zudem lange Verweilzeiten zum Durchdringen der Fasermasse notwendig, da nur eine
geringe geodätische Höhe der darüberliegenden Flüssigkeit auf das Faservlies wirkt und
die Druckverluste des Faservlieses nur über eine lange Einwirkdauer des Fluides über
wunden werden können.
Das herkömmliche Verfahren und die herkömmliche Vorrichtung, bei denen die abge
presste Fasermasse mit einem Behandlungsfluid lediglich berieselt wird, reichen zu ei
ner genauen Steuerung der Prozessparameter gerade bei chemisch leicht reagierenden
bzw. sich zersetzenden Behandlungsfluiden, wie Vernetzungsmitteln, nicht aus.
In Anbetracht der üblicherweise zur Behandlung von Fasermassen eingesetzten Verfah
ren und Vorrichtungen liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte Verfahren bzw. die eingangs genannte Vorrichtung so zu verbessern, dass
eine möglichst schnelle und homogene Verteilung des Behandlungsfluids, des Tempe
rierungsmittels (Heißwasser, Heißdampf sowie ggf. andere Wärmeträger) sowie diverser
Waschmedien in der Fasermasse und damit auch eine exakte Prozesssteuerung mög
lich ist.
Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass das Behandlungsfluid im Expansionsbereich durch die Pressmantelfläche
hindurch in die Fasermasse geleitet wird.
Bei der eingangs genannten Presswalzenanordnung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Presswalzenanordnung im Expansionsbereich Öffnungen aufweist, durch die
im Betrieb das Behandlungsfluid durch die Pressmantelfläche hindurch in die Faser
masse geleitet ist.
Diese Lösung ist einfach und hat den Vorteil, dass sich das Behandlungsfluid sehr
schnell und homogen in der abgepressten und verdichteten und sich in der Expansions
zone entspannenden Fasermasse verteilt. Da im Expansionsbereich der Pressdruck in
Bewegungsrichtung der Fasermasse abnimmt, saugt in diesem Bereich die Fasermasse
das Behandlungsfluid selbsttätig durch die Pressmantelfläche hindurch an. Somit findet
eine gleichmäßige und schnelle Durchdringung der abgepressten Fasermasse mit dem
Behandlungsfluid bereits in der Presszone statt. Dadurch wird der Behandlungsprozess
kontrollierbarer und ist leichter zu steuern.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den weiteren Vorteil, dass die Baulänge einer Be
handlungsmaschine wesentlich verkürzt werden können. Im Gegensatz zu den her
kömmlichen Maschinen, bei denen aufgrund der Berieselung eine Durchdringung der
Fasermasse nur über eine lange Einwirkzeit und einen entsprechend längeren Trans
portweg der Fasermasse durch die Behandlungszone möglich ist, kann sich bei der er
findungsgemäßen Lösung aufgrund der sofortigen Durchdringung der nächste Behand
lungsschritt unmittelbar an das Imprägnieren der Fasermasse mit dem Behandlungsfluid
anschließen.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es also möglich, das Presswerk ähnlich einem
Walzwerk aufzubauen, bei dem die einzelnen Walzen in Walzrichtung unmittelbar auf
einander folgen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können demnach bei der
Behandlung der Fasermasse mehrere Behandlungsschritte hintereinander ausgeführt
werden, indem die Fasermasse nacheinander durch mehrere Presswalzenanordnungen
geleitet wird, wobei jeweils bei einer Presswalzenanordnung ein erstes Behandlungsfluid
in der Kompressionszone aus der Fasermasse abgepresst und die Fasermasse in der
Expansionszone mit einem zweiten Behandlungsfluid imprägniert wird.
Die Fasermasse kann mittels eines separaten Fördermittels beispielsweise in Form ei
nes Förderbandes durch die Presszone transportiert werden, wobei sich die Presswalze
passiv mitdreht. Die Presswalze kann aber auch mit einem eigenen Antriebsmittel ver
sehen sein. In diesem Fall kann auf ein separates Fördermittel verzichtet werden, da die
Presswalze selbst das Fördermittel bildet. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Press
walze können dabei zwischen 0,1 und 400 m/min, bevorzugt zwischen 0,1 und
60 m/min. insbesondere zwischen 0,1 und 10 m/min liegen. Mit diesen Umfangsgeschwin
digkeiten kann in einer Behandlungszone eine Faserdurchsatz von 10 bis 1500 kg/(m2 h),
bevorzugt zwischen 10 und 1200 kg/(m2 h) erreicht werden. Der Faserdurchsatz er
rechnet sich aus dem Gewicht der Fasermasse im absolut trockenen Zustand geteilt
durch die Verweilzeit je Behandlungsfeld und ist abhängig von der Länge des Behand
lungsfelds.
Vor dem Expansionsbereich kann die Fasermasse in der Presszone durch einen Kom
pressionsbereich geleitet werden, in dem der Pressdruck in Durchleitungsrichtung der
Fasermasse zunimmt, so dass ein bereits in der Fasermasse vorhandenes Behand
lungsfluid abgepresst wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann im Kom
pressionsbereich das abgepresste Behandlungsfluid aus der Fasermasse durch die
Pressmantelfläche abgeleitet werden. Dazu kann beispielsweise eine Absaugeinrichtung
vorgesehen sein, durch die im Betrieb das Behandlungsfluid aus dem Kompressionsbe
reich abgesaugt wird. Anstelle einer Absaugeinrichtung können allerdings auch lediglich
Öffnungen in der Pressmantelfläche vorgesehen sein, durch die aufgrund des im Kom
pressionsbereich in Behandlungsrichtung zunehmenden Pressdruckes das Behand
lungsfluid selbsttätig hindurchtritt, so dass nach Durchtritt der Fasermasse durch die
Presszone nahezu kein Behandlungsfluid aus dem vorangegangenen Behandlungs
schritt mehr in der Fasermasse vorhanden ist.
Der Liniendruck, mit dem eine erfindungsgemäße Presswalze in die Fasermasse ge
drückt wird, beträgt bis zu 100 N pro mm Walzenbreite.
Ergänzend oder alternativ zur Ableitung oder Absaugung des Behandlungsfluids in der
Kompressionszone kann auch Behandlungsfluid in der Kompressionszone zum Ausspü
len der Fasermasse vor dem Abpressen in die Fasermasse durch die Pressmantelfläche
hindurch geleitet werden. Beispielsweise kann die Fasermasse in der Kompressionszo
ne mit dem in der Expansionszone der vorgeschalteten Presswalze zugeführten Be
handlungsfluid ausgespült werden, so dass kein Behandlungsfluid von dem Behand
lungsschritt, der in Transport- oder Förderrichtung der Fasermasse durch die Vorrich
tung vor der Kompressionszone angeordnet ist, in den Behandlungsschritt verschleppt
werden, der in Förderrichtung hinter der Expansionszone angeordnet ist.
Eine gründliche und gleichmäßige Imprägnierung der Fasermasse mit dem Behand
lungsfluid lässt sich dann erreichen, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestal
tung das Behandlungsfluid unter Druck zum Beispiel durch im Pressbereich angeordne
te Düsen in Kompressions- und/oder Expansionsbereich in die Fasermasse gepresst
wird. Der auf die Presswalzenbreite bezogene Flüssigkeitsdurchsatz kann zwischen 0,1
und 125 m3/(h m), bevorzugt zwischen 0,1 und 50 m3/(h m), insbesondere zwischen 0,1
und 20 m3/(h m) liegen.
Eine besonders kompakte Bauweise lässt sich erzielen, wenn die Imprägniereinrichtung,
durch die das Behandlungsfluid der Fasermasse zugeführt wird, zumindest abschnitts
weise innerhalb der Presswalze angeordnet ist. Dabei kann das Behandlungsfluid ge
mäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung aus dem Inneren der Presswalze durch
Öffnungen in die Fasermasse geleitet werden. Hierzu kann die Presswalze an ihrer der
Fasermasse zugewandten Oberfläche mit Öffnungen versehen sein, durch die das Be
handlungsfluid in die Fasermasse geleitet wird. Die Öffnungen können regelmäßig oder
unregelmäßig in der Oberfläche der Presswalze ausgebildet sein und beispielsweise
einen im Wesentlichen düsenförmigen Querschnitt aufweisen. Der Öffnungsgrad der
Walz, also das Verhältnis der von den Öffnungen eingenommenen Flächen zur gesam
ten Oberfläche der Walze kann zwischen 1 und 95%, vorzugsweise zwischen 3 und
90%, besonders bevorzugt zwischen 3 und 85%.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Presswalze aber auch an ihrer der Fa
sermasse zugewandten Fläche Rippen ausbilden, die zumindest abschnittsweise die
Pressmantelfläche bilden und zwischen denen im Betrieb das Behandlungsfluid in die
Fasermasse einleitbar ist. Diese Rippen können sich gemäß weiteren Ausgestaltungen
im Wesentlichen quer zu oder im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Fasermasse
erstrecken.
Um ein Verschleppen des Behandlungsfluids von den beiden durch die Presswalzenan
ordnung getrennten Behandlungsschritten zu vermeiden, können gemäß einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung die Rippen als ein Wehr ausgebildet sein, das einer Strö
mung des Behandlungsfluids durch die Presswalze hindurch vom Kompressionsbereich
zur Expansionszone und damit einem Verschleppen entgegenwirkt. Dies ist insbesonde
re bei quer zur Bewegungsrichtung der Fasermasse verlaufenden Rippen möglich. Hier
zu kann die Höhe der Rippen so bemessen sein, dass in der Presszone ein oberes, der
Fasermasse abgewandtes Ende einer Rippe im Wesentlichen zwischen dem Kompres
sionsbereich und dem Expansionsbereich stets über das Niveau des Behandlungsfluids
im Kompressionsbereich und/oder Expansionsbereich ragt.
Insbesondere bei der Ausgestaltung der Presswalze mit voneinander beabstandeten,
vorzugsweise quer zur Förderrichtung der Fasermasse verlaufenden Rippen können im
Inneren der Presswalze gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung Sprühdüsen
integriert sein, durch die das Behandlungsfluid im Betrieb in Nebel- oder Strahlform auf
die Fasermasse vorzugsweise in der Presszone gerichtet ist. Um eine Förderung des
Behandlungsfluids aus dem Kompressionsbereich durch die sich drehende Presswalze
in den Expansionsbereich zu verhindern, können die Düsen dabei auch auf den Kom
pressionsbereich gerichtet sein, um das dort vorhandene Behandlungsfluid zu verwäs
sern oder zu verdrängen. Eine vollständige Benetzung der Fasermasse durch das von
den Sprühdüsen abgegebene Behandlungsfluid wird erreicht, wenn sich der Sprühkegel
der Düsen im Bereich der Fasermasse bzw. in der Presszone im Wesentlichen über
lappt.
Je nach Art des verwendeten Behandlungsfluids, nach Größe und Gewicht der Faser
masse sowie nach Zusammensetzung der Fasermasse kann es notwendig sein, den
Bereich zu verstellen, über den das Behandlungsfluid durch die Pressmantelfläche hin
durch auf die Fasermasse geleitet wird. Hierzu kann die Imprägniereinrichtung eine Ver
stelleinrichtung aufweisen, durch welche die Größe und die Orientierung des Austrittsbe
reichs des Behandlungsfluids in der Pressmantelfläche verstellt wird. Die Verstelleinrich
tung kann hierzu gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung als ein in der Press
walze angeordneter Abdeckkörper mit einem Schlitz ausgestaltet sein, der denjenigen
Teil des Pressmantelfläche oder der Presswalze abdeckt, durch den kein Behand
lungsfluid treten soll. Dieser Abdeckkörper kann beispielsweise als ein mit einem Längs
schlitz versehener, in der Presswalze drehbar gehaltener rohrförmiger Körper ausgestal
tet sein.
Anstelle oder zusätzlich zu einer Zuleitung des Behandlungsfluids aus dem Inneren der
Presswalze kann die Imprägniereinrichtung eine Zuleitung aufweisen, durch die im Be
trieb das Behandlungsfluid von außerhalb der Presswalze im Wesentlichen bis in den
Expansionsbereich geleitet ist. Diese Zuleitung kann gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung wenigstens in der Presszone zumindest abschnittsweise zwischen zwei
sich im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Fasermasse erstreckenden Rippen
angeordnet sein. Dabei ist es von Vorteil, wenn der der Pressmantelfläche zugewandte
Abschnitt der Zuleitung im Wesentlichen bündig mit den Rippen abschließt, so dass die
Pressmantelfläche möglichst glatt ist und wenig Reibwiderstand gegenüber der Faser
masse bietet.
Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Presswerk zur Behandlung von Fasermassen,
mit wenigstens einer Presswalzenanordnung zum Pressen der Fasermassen und mit
einem Fördermittel zum Transport der Fasermassen durch das Presswerk, wobei eine
Presswalzenanordnung gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen ver
wendet wird.
Bei einem Presswerk mit mehreren in Förderrichtung der Fasermasse hintereinander
angeordneten Presswalzenanordnungen können diese unmittelbar aneinander folgen.
Das Presswerk und die Presswalzenanordnung können mit einer Fasermasse betrieben
werden, deren Gewicht absolut trocken pro Flächeneinheit zwischen 0,1 bis 20 kg/m2,
vorzugsweise 0,1 bis 10 kg/m2 beträgt. Als Fasermassen können Kabel oder schwere,
dicke Vliese nachbehandelt werden.
Als Behandlungsfluide können reines Wasser, wässrige organische oder anorganische
Lösungsmittel, wässrige oder konzentrierte Laugen und Säuren, Bleichechemikalien,
Präparationsmittel bzw. inerte Gase, dampfförmige Medien, Heiz- oder Kühlmedien so
wie Lösungsmitteldämpfe verwendet werden.
Gegenüber der Presswalze kann beim Presswerk im Bereich der Presszone eine weite
re Presswalze angeordnet sein, die als Gegendruckmittel zur Aufnahme des Pressdru
ckes dient. Diese zweite Presswalze kann dieselbe Ausgestaltung aufweisen, wie die
oben beschriebene erste Presswalze. Bei dieser Ausgestaltung wird die Fasermasse
zwischen den beiden Presswalzen hindurch geleitet.
Als Materialien für die Presswalzen können Metalle oder Kunststoffe verwendet werden,
deren Oberfläche gummiert, poliert oder geschliffen sein kann. Um eine Faserschädi
gung zu vermeiden, sollten die Kanten der Presswalzen und gegebenenfalls die Kanten
der an der Presswalze angeordneten Öffnungen und Rippen gebrochen sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in ihrem Aufbau
und ihrer Funktion näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung einer Fasermasse;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presswalzenanordnung
im Querschnitt;
Fig. 3 eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 im Querschnitt;
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presswalzenanord
nung in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 5 das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 im Querschnitt;
Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Presswalzenanordnung in
einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 7 eine stirnseitige Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 6;
Fig. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presswalzenanordnung
im Querschnitt.
Zunächst wird der Ablauf des Verfahrens zur Herstellung der Fasermasse anhand der
Fig. 1 beschrieben.
In einem in Fig. 1 nur schematisch dargestellten System 1 wird eine Extrusionslösung 2
hergestellt. Hierzu wird in einem oder mehreren Mischern eine Suspension aus trocke
ner oder feuchter zerkleinerter Zellulose und Wasser und/oder tertiärem Aminoxid gebil
det. Der Suspension wird unter Einsatz erhöhter Temperaturen bei Unterdruck soviel
Wasser abgedampft, dass eine als Extrusionslösung dienende Zelluloselösung entsteht.
In einem Reaktionsbehälter 1 wird eine Extrusionslösung 2 zubereitet. Die Extrusionslö
sung enthält Zellulose, Wasser und tertiäres Aminoxid, beispielsweise N-Methyl
morpholin-N-Oxid (NMMO) sowie gegebenenfalls Stabilisatoren zur thermischen Stabili
sierung der Zellulose und des Lösungsmittels. Stabilisatoren können z. B. sein: Propylga
lat oder alkalisch wirkende Medien oder Mischungen untereinander. Gegebenenfalls
können weitere Additive enthalten sein, wie beispielsweise Titandioxid, Bariumsulfat,
Grafit, Carboxymethylzellulosen, Polyethylenglykole, Ketin, Ketusan, Alginsäure, Poly
saccharide, Farbstoffe, antibakteriell wirkende Chemikalien, Flammschutzmittel enthal
tend Phosphor, Halogene oder Stickstoff, Aktivkohle, Ruße oder elektrisch leitfähige
Ruße, Kieselsäure sowie organische Lösungsmittel als Verdünnungsmittel usw.
Über eine Pumpe 3 wird die Extrusionslösung 2 durch ein Leitungssystem 4 gefördert.
Im Leitungssystem 4 ist ein Druckausgleichsbehälter 5 angeordnet, der Druck- und/oder
Volumenstromschwankungen im Leitungssystem 4 ausgleicht, so dass ein Extrusi
onskopf 6 kontinuierlich und gleichmäßig mit der Extrusionslösung 2 versorgt werden
kann.
Das Leitungssystem 4 ist mit Temperierungseinrichtungen (nicht gezeigt) versehen,
durch welche die Temperatur der hier beispielhaft verwendeten Extrusionslösung 2 ge
nau gesteuert werden kann, sowie mit einer Filtrationseinheit (nicht gezeigt). Dies ist
notwendig, da die chemischen und mechanischen Eigenschaften der Extrusionslösung
stark temperaturabhängig sind. So sinkt die Viskosität der Extrusionslösung 2 mit stei
gender Temperatur und/oder steigender Scherrate.
Im Leitungssystem 4 sind des Weiteren Berstschutzeinrichtungen vorgesehen, die auf
grund der Neigung der Extrusionslösung zu einer spontanen exothermen Reaktion not
wendig sind. Durch die Berstschutzeinrichtungen werden im Falle einer spontanen exo
thermen Reaktion Beschädigungen am Leitungssystem 4 und am Druckausgleichsbe
hälter 5 sowie am nachgeschalteten Extrusionskopf 6 vermieden, wie sie aufgrund des
Reaktionsdruckes auftreten können.
Eine spontane exotherme Reaktion in der Extrusionslösung 2 tritt beispielsweise bei
Überschreiten einer bestimmten Temperatur sowie bei einer Alterung der Extrusionslö
sung 2 vorzugsweise in Totwassergebieten auf. Um das Auftreten von Totwassergebie
ten und Strömungsablösungen zu vermeiden und eine gleichmäßige Durchströmung
des Leitungssystems 4 mit Extrusionslösung sicherzustellen, ist das Leitungssystem 4
im gesamten, von der hochviskosen Extrusionslösung durchströmten Bereich strö
mungsgünstig ausgebildet.
Im Extrusionskopf 6 wird die Extrusionslösung in einen Düsenraum 7 auf eine Vielzahl
von Extrusionskanälen 8 in Form von Spinnkapillaren 8 verteilt. Die Spinnkapillaren 8
sind in Reihe, in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene, angeordnet. Durch einen einzigen
Extrusionskopf 6 wird somit gleichzeitig eine Vielzahl von Endlosformkörpern hergestellt.
Darüber hinaus kann auch eine Vielzahl von Extrusionsköpfen 6 vorgesehen sein, die
jeweils eine Vielzahl von Endlosformkörpern bzw. im Falle des Ausführungsbeispiels der
Fig. 1 Spinnfäden ausbilden. In Fig. 1 ist der Einfachheit halber lediglich eine Spinnkapil
lare 8 dargestellt.
Die Spinnkapillare weist üblicherweise einen Innendurchmesser D von weniger als
500 µm, für Spezialanwendungen kann der Durchmesser auch weniger als 100 µm, vor
zugsweise um die 50 bis 70 µm betragen.
Die von der Extrusionslösung durchströmte Länge L der Spinnkapillare beträgt mindes
tens das Doppelte, höchstens das 100- bis 150fache des Innendurchmessers D.
Die Spinnkapillare 8 ist zumindest abschnittsweise von einer Heizeinrichtung 9 umge
ben, durch welche die Wandtemperatur der Spinnkapillare 8 steuerbar ist. Die Wand
temperatur der Spinnkapillare 8 beträgt im Betrieb um die 150°C. Die Temperatur der
Spinnlösung beträgt im Betrieb zwischen ca. 80 und 130°C. Die Spinnkapillaren 8 kön
nen in beliebiger Form auch in einem Trägerkörper, welcher von außen temperiert wird,
angebracht sein, so dass sich hohe Lochdichten im Extrusionskopf 6 ergeben.
Die Heizeinrichtung 9 erstreckt sich vorzugsweise bis zu der in Strömungsrichtung S
gelegenen Austrittsöffnung 10 des Extrusionskanals. Dadurch wird die Wand des Extru
sionskanals 8 bis hin zur Extrusionskanalöffnung 10 beheizt.
Durch die direkte oder indirekte Beheizung des Extrusionskanals bildet sich an dessen
Innenwand und aufgrund der temperaturabhängigen Viskosität der Extrusionslösung
eine gegenüber der Kernströmung niedrigviskose, erwärmte Filmströmung aus. Dadurch
werden das Geschwindigkeitsprofil der Extrusionslösung innerhalb des Extrusionskanals
8 und der Extrusionsvorgang positiv so verändert, dass eine verbesserte Schlingenfes
tigkeit und eine verringerte Fibrillierungsneigung der extrudierten Spinnlösung erreicht
wird.
Im Extrusionskanal 8 wird die Extrusionslösung extrudiert und tritt danach in Form eines
Spinnfadens 11 in einen Luftspalt 12 aus. Der Luftspalt weist in Strömungsrichtung S
der Extrusionslösung eine Höhe H auf.
Im Luftspalt 12 wird Luft 13 der Extrusionslösung aus dem Extrusionskopf 6 mit hoher
Geschwindigkeit zugeführt. Die Strömungsrichtung kann bis zum Extrusionsfaden hori
zontal geführt werden; die Strömungsgeschwindigkeit der Luft 13 kann größer sein als
die Extrusionsgeschwindigkeit des Spinnfadens, mit welcher der Endlosformkörper aus
der Extrusionskanalöffnung 10 austritt. Durch eine im Wesentlichen koaxial geführte
Luftströmung wirkt an der Grenzfläche zwischen Endlosformkörper 11 und Luft 13 eine
Zugspannung, durch die der Endlosformkörper 11 verstreckt werden kann.
Nach Durchquerung des Luftspaltes 12 tritt der Endlosformkörper in eine Koagulations
badzone 14 ein, in der er mit einer Koagulationslösung befeuchtet oder benetzt wird. Die
Befeuchtung kann entweder mittels einer Sprüh- oder Benetzungsvorrichtung (nicht ge
zeigt) geschehen, oder durch ein Eintauchen des Endlosformkörpers 11 in das Koagula
tionsbad. Durch die Koagulationsbadlösung wird die Extrusionslösung stabilisiert.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass nach der Koagulationsbadzone 14 der End
losformkörper 11 im Wesentlichen zugspannungsfrei auf einer Fördereinrichtung 15 ab
gelegt wird. Die Fördereinrichtung 15 ist als ein Schüttelförderer ausgestattet. Aufgrund
der hin- und hergehenden Bewegung des Schüttelförderers 16 werden die Endlosfila
mente in geordneten Stapeln 17 auf der Fördereinrichtung abgelegt. Durch die zug
spannungsfreie Förderung auf der Fördereinrichtung 15 kann sich der Endlosformkörper
11 stabilisieren, ohne dass nachteilige Effekte auf die mechanischen Eigenschaften des
Endlosformkörpers 11 ausgeübt werden, wie sie beispielsweise durch eine zu frühe me
chanische Beanspruchung kurz nach der Extrusion des Endlosformkörpers 11 auftreten
können.
Je nach Ausführung wird vor oder nach der Fördereinrichtung 15 der Endlosformkörper
11 mittels eines Abzugswerkes 18 abgezogen und über Umlenk- oder Fördervorrichtun
gen19 einer Schneidmaschine 20 zugeführt. Über das Abzugswerk 18 werden die ent
sprechenden Faserparameter wie Titer, Festigkeit und Dehnung eingestellt.
In die Schneidmaschine 20 werden parallel die Endlosformkörper 11 nur eines Teils der
Extrusionsköpfe 6 oder sämtlicher Extrusionsköpfe 6 eingeleitet. In der Schneidmaschi
ne 20 befindet sich ein Walzenpaar (nicht gezeigt) für die Zuführung der Endlosformkör
perbündel 11 der verschiedenen Extrusionsköpfe 6 zum Schneidapparat, der eigentliche
Schneidapparat (nicht gezeigt) und eine Stapelfaserabschwemmvorrichtung (nicht ge
zeigt). Der Schneidapparat (nicht gezeigt) zieht das vom Abzugswalzenpaar zugeführte
Kabel mittels eines Wasserstrahlinjektors zu horizontal rotierenden Schneidmessern.
Durch die Schneidmesser wird die Fasermasse auf eine vorbestimmte Länge abgelängt.
Die Schneidmesser bleiben während des Schneidvorgangs durch fortwährendes Nach
schleifen schnitthaltig. Durch die Wasserstrahlzuführung findet eine erste Auflösung der
beim Schnittvorgang entstehenden Stapelfaserpakete vor dem Aufschwemmen der Sta
pelfaserpakete zu einer Fasermasse statt.
Aus der Schneidmaschine 21 tritt eine im Wesentlichen mattenförmige Fasermasse 21,
die zusammen mit dem Wasser, das im Schneidvorgang zugeführt wurde, in eine Vor
richtung 22 zur Behandlung der Fasermasse 21 geschwemmt wird. Die Fasermasse 21
wird durch eine Wirrlage der in der Schneidmaschine 20 geschnittenen Fasern gebildet.
Die Vorrichtung 22 zur Behandlung der Fasermasse 21 bildet m Wesentlichen den Ge
genstand der vorliegenden Erfindung.
In der Vorrichtung 22 werden für Viskosefasern typische Behandlungsschritte durchge
führt, wie beispielsweise Entsäuern, Entschwefeln, Waschen, Bleichen und Waschen,
Antichlor-Behandeln, Wasserwaschen sowie Aufbringen von Avivage/Fettauflage oder
sonstigen Chemikalien. Die einzelnen Behandlungsschritte bzw. -phasen finden jeweils
in Behandlungszonen 23, 24, 25, 26, 27 statt, die durch Presswalzenanordnungen 28,
29, 30, 31, 32, 33 voneinander getrennt sind. In jeder Behandlungszone 23 bis 27 wird
über eine Imprägniereinrichtung 34, 35, 36, 37, 38 jeweils ein dieser Behandlungszone
bzw. Behandlungsschritt zugeordnetes Behandlungsfluid aus entsprechenden Vorrats
behältern 39, 40, 41, 42, 43 zugeleitet. Die Behandlungszonen weisen in Förderrichtung
der Fasermassen einen Abstand von mindestens ca. 0,5 m von Walzenmittelpunkt zu
Walzenmittelpunkt auf, der Anstand kann aber, je nach Anforderung des Behandlungs
vorgangs bis zu 10 m und mehr betragen. Im Extremfall können die einzelnen Presswal
zenanordnungen 28, 29, 30, 31, 32, 33 auch unmittelbar aufeinander folgen, so dass
sich die Presswalzen gerade nicht berühren.
Die Vorratsbehälter 39 bis 43 werden dabei im Gegenstrom mit Behandlungsfluid ver
sorgt, d. h. das Behandlungsfluid aus einem in Förderrichtung B der Fasermasse 21
nachfolgenden Schritt wird im wesentlichen ungereinigt einem in Behandlungsrichtung
davor liegendem Behandlungsschritt zugeleitet; die Richtung der Durchströmung des
Behandlungsfluids durch die Vorrichtung 22 ist der Förderrichtung der Fasermasse 21
durch die Vorrichtung 22 entgegengesetzt. In Förderrichtung B nimmt folglich die Rein
heit des Behandlungsfluids in den Vorratsbehältern 39 bis 43, die als Auffangbehälter
unter der Fasermasse 21 angeordnet sind, zu. Die Fasermasse 21 wird durch die Vor
richtung 22 auf einer Fördereinrichtung 44 transportiert, die als Bandförderer mit einem
endlosen Siebband oder Drahtgewebegurt, als Schwingförderer oder als Exzenter-
Rastenförderer ausgebildet sein kann.
Die Presswalzenanordnungen 28 bis 33 können, wie in Fig. 1 dargestellt, entweder als
paarweise Walzen oder als alleinstehende Walzen mit einer feststehenden Gegendruck
fläche ausgebildet sein. Die Anpresskraft der Walzen kann auf elektrischem,
hydraulischem oder pneumatischem Weg sowie mechanisch beispielsweise über He
belkräfte erzeugt werden. Der typische Anpressdruck der Presswalze liegt bei bis zu ca.
100 N pro mm Walzenbreite.
Durch den von den Presswalzenanordnungen 28 bis 33 ausgeübten Pressdruck wird
das in der jeweiligen Behandlungszone 23 bis 27 eingebrachte Behandlungsfluid aus
der Fasermasse gepresst und ein Verschleppen des Behandlungsfluids von einem vo
rangegangenen Behandlungsschritt in den nächsten Behandlungsschritt verhindert.
Nach Durchlaufen der Vorrichtung 22 kann die Fasermasse 21 noch weiteren, in Fig. 1
nicht dargestellten Behandlungsschritten zugeführt werden. Beispielsweise kann sich
eine Trocknungsvorrichtung mit Öffnungsaggregaten zur Entfeuchtung und Auflocke
rung der Fasermasse und daran ein Verpackungsaggregat zur Herstellung eines ver
sandfertigen Produkts anschließen.
Fig. 1 zeigt beispielhaft die Herstellung einer Fasermasse aus einer zellulosehaltigen
Spinnlösung. Die Verwendung der Vorrichtung 22 ist jedoch nicht auf Zellulosefasern
beschränkt, sondern kann auf vliesartige oder verwobene Fasermassen aus Spinnfäden
anderer Zusammensetzung ebenfalls verwendet werdeh. Zur Herstellung solcher Fa
sermassen aus nichtviskosen oder nicht-zellulosischen Fasern sind aus dem Stand der
Technik andere Herstellverfahren bekannt.
Im Folgenden wird jeweils eine Presswalzenanordnung beispielhaft beschrieben. Da die
grundsätzliche Funktion der Presswalzenanordnungen 28 bis 33 jeweils dieselbe ist,
wird in der folgenden Beschreibung beispielhaft nur auf eine einzige Presswalzenanord
nung eingegangen.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presswälzenan
ordnung 50 zur Behandlung der Fasermasse 21 in einem Schnitt senkrecht zu der Be
wegungsrichtung B der Fasermasse 21.
Die in Fig. 2 gezeigte Presswalzenanordnung wird zur Kabelwäsche oder zur
Stapelfaserwäsche mit kleinen Geschwindigkeiten und großen Fasermassen verwendet,
wobei die Fasermasse mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 40 m/min in Förderrich
tung bewegt wird. Diese Geschwindigkeit entspricht der Extrusionsgeschwindigkeit der
Endlosformkörper am Extrusionskopf. Bei einem Flächengewicht der Fasermasse von
0,1 kg/m2 absolut trocken beträgt der Faserdurchsatz ca. 52 kg/(m2 h), wobei das Be
handlungsfluid mit einer Durchflussrate von 125 m3/(h m) pro m Walzenbreite zugeführt
wird.
Die Presswalzenanordnung 50 weist eine Presswalze 51 auf, die an einer in Fig. 2 nicht
dargestellten Lagerung drehend gelagert ist und sich in Pfeilrichtung P mit der Bewe
gung der Fasermasse 21 mitdreht. Die Presswalze 51 wird mit einer Anpresskraft F in
die Fasermasse 21 gedrückt. Dabei bildet sich eine Pressmantelfläche 52, welche dieje
nige gedachte Hüllfläche um die Presswalze 51 ist, durch welche der von der Presskraft
F erzeugte Pressdruck auf die Fasermasse 21 einwirkt.
Der Bereich, über den die Presskraft F als Pressdruck über die Pressmantelfläche 52
auf die Fasermasse 21 einwirkt, wird als Presszone 53 bezeichnet. In Bewegungsrich
tung B der Fasermasse 21 nimmt in der Presszone zunächst der Pressdruck bis zu etwa
dem Bereich hin zu, in dem die Presswalze 51 am tiefsten in die Fasermasse 21 ein
dringt. Der Bereich des in Bewegungsrichtung B der Fasermasse zunehmenden Press
druckes wird im Folgenden als Kompressionsbereich 54 bezeichnet. An den Kompressi
onsbereich 54 schließt sich in Bewegungsrichtung B der Fasermasse 21 ein Expansi
onsbereich 55 an, in dem der Pressdruck in Bewegungsrichtung B der Fasermasse wie
der abnimmt.
In der Kompressionszone 54 wird aufgrund des zunehmenden Pressdruckes das in der
Fasermasse 21 aufgenommene Behandlungsfluid 56 abgepresst, so dass im Anschluss
an die Kompressionszone 54 nahezu kein Behandlungsfluid 56 aus dem vorangegan
genen Behandlungsschritt mehr in der Fasermasse 21 vorhanden ist.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Presswalze 51 mit Durchgangsöffnungen 57
versehen, die sich vom Inneren der Presswalze zum Äußeren der Presswalze erstre
cken. An der äußeren Umfangsfläche 59 der Presswalze 51 enden die Durchgangsöff
nungen 57 in Aussparungen 58, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der
Durchgangsöffnungen 57. Die Aussparungen können auch schlitzförmig entlang der
Presswalzenachse angebracht und über den Umfang entsprechend verteilt sein.
Der Durchmesser der Bohrungen liegt bei einem Walzendurchmesser von 400 mm bei 3
bis 12 mm. Der Öffnungsgrad der Presswalze 51 liegt, weitgehend unabhängig von ih
rem Durchmesser, bei ca. 5 bis 40%.
Die Durchgangsbohrungen 57 können zufällig verteilt, in Reihen in Achsrichtung oder in
Umfangsrichtung oder versetzt zueinander an der äußeren Umfangsfläche 59 angeord
net sein.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bildet das Innere der Presswalze einen Teil einer
Imprägniereinrichtung, durch die Behandlungsfluid in die Fasermasse eingeleitet wird.
Im Inneren der Presswalze 51 ist ein Abdeckkörper 60 vorgesehen, der im Wesentlichen
rohrförmig ausgestaltet ist und eine sich in Achsrichtung der Presswalze 51
erstreckende Öffnung 61 in Form eines Schlitzes aufweist, welcher der Presszone zu
gewandt ist. Der Abdeckkörper 60 bewegt sich nicht mit der Presswalze 51 mit, sondern
ist stationär. An seinen dem Schlitz zugewandten Enden ist der Abdeckkörper 60 jeweils
mit Dichtelementen 62 versehen, so dass kein Behandlungsfluid aus dem Innenraum 63
der Presswalze 51 zwischen Abdeckkörper 60 und innerer Umfangsfläche 64 der
Presswalze 51 gelangen kann.
Der Abdeckkörper 60 dient dazu, den Bereich 65 zu begrenzen, über den Behand
lungsfluid in die Fasermasse 21 eingebracht wird. Der Bereich 65 erstreckt sich dabei
gemäß Fig. 2 hauptsächlich in den Bereich der Expansionszone 55, aber auch - zumin
dest abschnittsweise - in den Bereich der Kompressionszone 54. Wenn aus dem Innen
raum 63 der Presswalze 51 Behandlungsfluid, das beispielsweise unter einem Druck
von 2,5 bis 3 bar stehen kann, durch die Durchgangsöffnungen 57 geleitet wird, so wird
dieses Behandlungsfluid in der Kompressionszone 54 das Behandlungsfluid 56, in Fig. 2
schematisch angedeutet, aus dem vorangegangenen Behandlungsschritt ausspülen und
gleichzeitig wird es in der Expansionszone 55 durch die Kapillarwirkung und das Auf
quellen der Fasermasse 21 aufgrund des sich verringernden Druckes aufgesogen. Als
Ergebnis erhält man eine homogene und rasche Verteilung des durch die Presswalze 51
bzw. die Pressmantelfläche 52 hindurch zugeleiteten Behandlungsfluids. Um die Lage
des Schlitzes 61 relativ zur Presszone 53 verstellen zu können, ist der erste Abdeckkör
per 60 koaxial in der Presswalze 51 um deren Längsachse X schwenkbar gehalten, wie
dies durch den Doppelpfeil A angedeutet ist.
Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2. Dabei wird im Fol
genden lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 eingegangen.
Die Presswalzenanordnung der Fig. 3 kann zum Beispiel zum Waschen eines Zellulose
vlieses mit einem Gewicht von ca. 4,1 kg/m2 als Fasermasse 21 verwendet werden. Bei
dieser Anwendung wird die Fasermasse mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,1 m/min in
Förderrichtung bewegt. Der Faserdurchsatz pro m Walzenbreite beträgt bei einer derar
tigen Anwendung um die 40 kg/(h m2). Das Behandlungsfluid wird mit einem Durchsatz
von 0,7 m3/(h m) zugeführt.
Im Unterschied zum einstückigen Abdeckkörper 60 der Fig. 2 ist der Abdeckkörper bei
der Weiterbildung der Fig. 3 in zwei Abdeckkörper 60a und 60b zweigeteilt. Jeder der
beiden Abdeckkörper 60a, 60b ist unabhängig vom anderen Abdeckkörper an der inne
ren Umfangsfläche 64 der Presswalze 51 um deren Längsachse X schwenkbar gehal
ten. Somit kann bei der Presswalzenanordnung 50 gemäß Fig. 3 sowohl der Öffnungs
winkel α als auch die Orientierung des Schlitzes 61 durch Verstellung eines Abdeckkör
pers 60a, 60b oder beider Abdeckkörper 60a, 60b verändert werden. Um den Innen
raum 63 der Presswalze 51 außerhalb des Schlitzbereiches abzudichten, ist ein Dicht
körper 66 vorgesehen, der einen Bewegungsschlitz 67 abdeckt, der ebenfalls von den
beiden Abdeckkörpern 60a, 60b gebildet wird und die Beweglichkeit der beiden Abdeck
körper 60a, 60b gegeneinander sicherstellt. Der Dichtkörper 66 kann innerhalb der Ab
deckkörper 60a, 60b oder aber, in einer alternativen Ausgestaltung, zwischen Abdeck
körper 60a, 60b und Presswalze 51 angeordnet sein. An seinen Enden ist der rohrförmi
ge, mit Längsschlitz versehene Dichtkörper 66 mit Dichtelementen 68 versehen, die ein
Eindringen von Behandlungsfluid zwischen Abdeckkörper und Dichtkörper verhindern.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 kann durch die starke Variabilität hinsichtlich Größe
und Lage der Behandlungszone 65 eine genaue Anpassung an den jeweiligen Behand
lungsschritt und die Benetzungserfordernisse des in diesen Behandlungsschritt zuge
führten Behandlungsfluids vorgenommen werden.
In Phantomlinien ist beispielsweise eine einseitige Verstellung des in Fig. 3 linken Ab
deckkörpers 60b gezeigt, was in einer nur im Expansionsbereich 55 gelegenen Behand
lungszone 65 resultiert, durch die das Behandlungsfluid in die Fasermasse 21 geleitet
wird.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Presswalzenanordnung ist
in der Fig. 4 dargestellt. Dabei werden für Elemente, deren Aufbau oder Funktion im
Wesentlichen den Elementen des vorangegangenen Ausführungsbeispiels entsprechen,
dieselben Bezugszeichen verwendet.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist die Presswalze 51 aus einer Vielzahl von in
Achsrichtung X der Presswalze 51 verlaufenden Rippen 70 gebildet. Die Rippen weisen
eine Wandstärke auf, die in radialer Richtung vom inneren der Presswalze 51 nach au
ßen hin zunimmt. An ihrer Außenseite bilden die Rippen 70 zumindest abschnittsweise
in der Presszone 53 die Pressmantelfläche 52. Die Rippen 70 sind jeweils an den bei
den in Achsrichtung X gelegenen Enden des Pressmantelfläche an Befestigungsschei
ben oder -ringen befestigt. Die Rippen 70 verlaufen sämtlich parallel zueinander und
sind voneinander gleich beabstandet, der zwischen ihnen liegende Bereich 71 ist im
Wesentlichen materialfrei. Die Rippen 70 untereinander können durch in Umfangsrich
tung verlaufende, scheiben- oder ringförmige Streben miteinander verbunden sein, so
dass sie eine größere mechanische Stabilität erlangen.
In der in Fig. 4 dargestellten Ausführung kann der Öffnungsgrad der Presswalze 40 in
Einzelfällen bis zu zwischen 90 und 95% betragen. Die Anzahl der Rippen beträgt zwi
schen 30 und 80, vorzugsweise um die 60. Bei einem Durchmesser der Presswalze von
400 mm kann die Breite der Rippe in Umfangsrichtung zwischen 1 und 20 mm betragen,
wobei durch breitere Stege zwar ein höherer Druck, aber ein geringerer Flüssigkeits
durchsatz erzielbar ist.
Im Innenraum 63 der Presswalze 51 ist eine Imprägniervorrichtung 72 angeordnet,
durch die Behandlungsfluid in den Innenraum 63 der Presswalze 51 geleitet ist. Eine
derartige Imprägniereinrichtung 72 kann beispielsweise alternativ auch beim Ausfüh
rungsbeispiel der Fig. 2 anstelle oder mitsamt dem Abdeckkörper 60 verwendet werden.
Umgekehrt kann auch die Imprägniereinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Fig. 2 oder 3 mitsamt dem dort beschriebenen Abdeckkörper 60 verwendet werden.
Die Imprägniereinrichtung 72 des Ausführungsbeispiels der Fig. 4 besteht aus einer
zentralen Zuleitung 73, die koaxial zur Achse X der Presswalze 51 verläuft. Die Zulei
tung 73 ist in Fig. 4 an ihrem in Achsrichtung X gelegenen Ende geschnitten dargestellt,
an ihrem in Fig. 4 rechten Ende kann jedoch auch eine Endkappe vorgesehen sein,
oder die Zuleitung 73 kann in Achsrichtung X durch die gesamte Presswalze 51 hindurch
reichen und das Behandlungsfluid einer weiteren Presswalzenanordnung zuführen. Das
in Strömungsrichtung S des Behandlungsfluids gelegene Ende der Zuleitung 73 kann
mit dem Eingang der Zuleitung 73 verbunden sein, um ein Recycling des Behand
lungsfluids in diesem Behandlungsschritt zu ermöglichen.
Die Imprägniereinrichtung 72 ist des Weiteren mit einer oder einer Mehrzahl von Sprüh
düsen 74 versehen, die auf die Fasermasse 21 gerichtet sind. Das Behandlungsfluid
strömt von der zentralen Zuleitung bzw. dem Sammelrohr 73 durch die einzelnen Düsen
74 und zwischen den Rippen 70 hindurch in die Fasermasse 21.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Achsrichtung X des Ausführungsbeispiels
der Fig. 4.
In Fig. 5 ist zu erkennen, dass durch das Behandlungsfluid aus den Sprühdüsen 74 je
weils ein Sprühkegel 75 gebildet wird, wobei sich die Sprühkegel 75 gegenseitig so
überlappen, dass in der Presszone 53 kein Bereich vorhanden ist, der nicht vom Behand
lungsfluid benetzt wird. Die Sprühkegel 75 können kegelförmig oder eben sein.
Um ein Verschleppen des Behandlungsfluids 56 in den in Bewegungsrichtung B der
Fasermasse 21 hinter der Presszone 53 gelegenen Bereich zu verhindern, ist die Höhe
H jeder Rippe 70 so bemessen, dass die im Wesentlichen in der Presszone 53 gelege
nen Rippen ein Wehr bilden, durch das eine direkte Strömung des Behandlungsfluids
zwischen den Bereichen beiderseits der Presszone nicht möglich ist.
Da durch die Drehbewegung D der Presswalze 51 durch den Zwischenraum 71 jeweils
zwischen zwei Rippen 70 Behandlungsfluid von einem Behandlungsschritt in den nächs
ten Behandlungsschritt gefördert werden könnte, ist eine Sprühdüse 74' auf die Kom
pressionszone gerichtet, um evtl. dort einströmendes Behandlungsfluid 56 aus dem vor
angegangenen Behandlungsschritt auszuspülen.
Über eine Verstelleinrichtung 76, beispielsweise, indem die Sprühdüsen 74 an gegen
einander verdrehbaren, zur Zuleitung 73 konzentrischen Rohren 76 angebracht sind,
kann der Behandlungsbereich 65 hinsichtlich Größe und Orientierung durch Verstellung
der Sprühdüsen 74 eingestellt werden.
Der Abstand der Rippen in Umfangsrichtung voneinander ist so bemessen, dass zwi
schen den Rippen eine ausreichende Menge an Behandlungsfluid durchtreten kann und
gleichzeitig der Pressdruck in der Presszone 53 noch gleichmäßig auf die Fasermasse
21 einwirken kann.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Presswalzenanordnung 50. Dabei werden für Elemente, deren Auf
bau und Funktion einem Element der vorangegangenen Ausführungsbeispiele ent
spricht, die gleichen Bezugszeichen wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispie
len verwendet.
Die Presswalze 51 des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 weist in Achsrichtung X der
Presswalze 51 voneinander beabstandete Rippen 70 auf, zwischen denen ein Zwi
schenraum 71 gebildet ist.
Die Presswalzenanordnung 50 weist ferner zwei Imprägniereinrichtungen 72a, 72b auf,
die bezüglich der Bewegungsrichtung B der in Fig. 6 der Einfachheit halber nicht darge
stellten Fasermasse zu beiden Seiten der Presswalze 51 angeordnet sind.
Jede Imprägniereinrichtung 72a, 72b weist ein parallel zur Achsrichtung X der Presswal
ze 51 verlaufendes Sammelrohr 73 auf, von dem aus sich Zuleitungen 80 in die Zwi
schenräume 71 zwischen den Rippen 70 bis in die Presszone 53 erstrecken.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind die Zuleitungen 80 der beiden Imprägnierein
richtungen 72a und 72b einstückig miteinander verbunden, so dass das Behandlungsfluid
vom Sammelrohr 73 der Imprägniereinrichtung 72a zum Sammelrohr 73 der Impräg
niereinrichtung 72b strömt und ein Teil des Behandlungsfluids in der Presszone 53
durch in Fig. 6 nicht gezeigte Öffnungen der Zuleitungen 80 austritt.
Alternativ können auch die Zuleitungen 80 der Imprägniereinrichtung 72a und die Zulei
tungen 80 der Imprägniereinrichtung 72b voneinander getrennt sein, so dass durch die
Imprägniereinrichtung 72a ein anderes Behandlungsfluid als durch die Behandlungsein
richtung 72b in die Presszone 53 geleitet werden. Dadurch ist eine größere Variabilität
und Anpassungsfähigkeit der durch die Presswalzenanordnung 50 durchführbaren Be
handlung an unterschiedliche Fasermassen und Behandlungsfluide möglich.
Der Querschnitt der Zuleitungen 80 ist so ausgestaltet, dass er im Wesentlichen den
Querschnitt der Zwischenräume 71 entspricht und somit die Zwischenräume 71 weitge
hend ausfüllt. Die Strömung S des Behandlungsfluids durch das Sammelrohr 73 wird
durch die Zuleitungen 80 bis in die Presszone 53 geleitet. Dies ist insbesondere in Fig. 7
zu erkennen, in der eine stirnseitige Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 in Be
wegungsrichtung B der Fasermasse 21 dargestellt ist.
In Fig. 7 ist eine Zuleitung als Teilschnitt im Bereich der Presszone, insbesondere im
Bereich des Expansionsbereichs 55 dargestellt.
Die Zuleitung weist in diesem Bereich Öffnungen 81 auf, durch die das Behandlungsfluid
in den Zwischenraum 71 austritt und durch die Pressmantelfläche 52 hindurch in die
Fasermasse 21 eintritt.
Alternativ zur Darstellung in Fig. 7 kann der der Fasermasse 21 zugewandte Abschnitt
der Zuleitungen 80 auch in Kontakt mit der Fasermasse 21 gelangen. In diesem Fall
sind jedoch besondere Vorkehrungen hinsichtlich Oberflächenqualität und Abriebfestig
keit der Zuleitungen 80 zu treffen, um eine Beschädigung der Fasermasse 21 und einen
vorzeitigen Verschleiß der Zuleitungen 80 durch die unter Druck vorbeitransportierte
Fasermasse 21 zu verhindern.
In einer alternativen Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 und 7 kann die
bezüglich der Bewegungsrichtung B der Fasermasse 21 vordere Imprägniereinrichtung
72a auch als eine Absaugeinrichtung ausgestaltet sein, mit der über die Öffnungen 81 in
den Zuleitungen 80 Behandlungsfluid beispielsweise aus dem Kompressionsbereich
abgesaugt wird.
In Fig. 7 ist ferner ein Antriebsmittel 82, beispielsweise ein Elektromotor dargestellt,
durch den die Presswalze 51 drehend synchron mit der Bewegung der Fasermasse an
getrieben ist. Ein derartiges Antriebsmittel 82 kann auch bei anderen Ausführungsbei
spielen verwendet werden. Bei dieser Ausgestaltung kann die Presswalze selbst als
Fördermittel für die Fasermasse 21 eingesetzt werden, durch das die Fasermasse
21durch die einzelnen Behandlungsschritte des Presswerks transportiert wird.
Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presswalzenan
ordnung 50 in einem Schnitt parallel zur Bewegungsrichtung B der Fasermasse 21 und
senkrecht zur Achsrichtung X der Presswalze 51. Die Presswalzenanordnung 50 gemäß
Fig. 8 weist eine Gegendruckwalze 90 auf, die mit einer der Andruckkraft F1 der Press
walze 51 entgegengerichteten Presskraft F2 gleicher Größe in die Fasermasse 21 ge
drückt wird. Die Presswalze 51 und die Gegendruckwalze 90 weisen beide denselben
Aufbau auf, der dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels, wie es in den Fig. 2 und
3 dargestellt ist, entspricht.
Der Einfachheit halber werden für das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 daher für Elemen
te, deren Aufbau und Funktion Elementen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele
entspricht, dieselben Bezugszeichen verwendet.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 8 wird, wie durch den Pfeil S1 schematisch darge
stellt, im Expansionsbereich 54 das Behandlungsfluid aus dem vorangegangenen Be
handlungsschritt durch die Gegendruckwalze 90 abgesaugt, während im Expansionsbe
reich 55, wie durch den Pfeil S2 angedeutet, Behandlungsfluid für den nächsten Behand
lungsschritt durch die Presswalze 52 in die Fasermasse geleitet wird.
Alternativ zu dieser Ausführung kann jede Walze 51, 90 in der Presszone 53 sowohl
eine Absaugung als auch eine Imprägnierung bewirken.
Wie in Fig. 1 anhand der Vorrichtung 22 dargestellt ist, kann sich bei der Verwendung
der erfindungsgemäßen Presswalzenanordnung 50 bei einem Presswerk 22 die für den
nächsten Behandlungsschritt zuständige Presswalzenanordnung unmittelbar anschlie
ßen, da aufgrund der Imprägnierung der Fasermasse 21 durch die Pressmantelfläche
52 hindurch eine sofortige homogene Verteilung des Behandlungsfluids in der Faser
masse 21 stattfindet.
Dadurch verkürzt sich die Baulänge der Press- und Behandlungsvorrichtung 22 be
trächtlich.
Aufgrund der sofortigen homogenen Verteilung innerhalb der Fasermasse 21, die durch
den geringen Faserabstand in der Expansionszone 55 und die daraus resultierende Ka
pillarwirkung unterstützt wird, lässt sich der Imprägnierungsprozess genauer durchfüh
ren und leichter steuern. Dadurch ist auch eine Imprägnierung auch mit kritisch handzu
habenden Behandlungsfluiden, die unter Umständen zu spontanen chemischen Reakti
onen neigen, möglich.
Die erfindungsgemäßen Walzen können auch an anderer Stelle einer Anlage zur Faser
herstellung, beispielsweise als Abzugswalzen mit integrierter Wacheinrichtung, einge
setzt werden.
Neben der beispielhaft beschriebenen Fasermasse aus Zellulose können auch Faser
massen aus natürlichen oder synthetischen Fasern durch die erfindungsgemäße Vor
richtung und das erfindungsgemäße Verfahren behandelt werden, beispielsweise Fa
sermassen aus Viskose, Acetat, Polyester, Polyamid und Polyacryl.
Nachfolgend sind spezielle Beispiele zur näheren Erläuterung der oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele tabellarisch angeführt.
Bei den Beispielen 1 bis 4 der nachfolgenden Tabelle wird ein nach dem Lyocell-
Verfahren hergestelltes Faserkabel mittels einer Nass-Schneidmaschine in Stapelform
gebracht und in diesem Zustand als Fasermasse 21 auf eine Behandlungsvorrichtung
22 aufgebracht. Dabei wird bei der Gewichtsangabe von der Fasermasse im absolut
trockenen Zustand ausgegangen. Bei Beispiel 5 wird das Faserkabel direkt ohne vorhe
riges Schneiden der Behandlungsvorrichtung 22 als Fasermasse 21 zugeführt. Als Be
handlungsfluid wird bei allen Beispielen Wasser eingesetzt. Die Vorrichtung 22 ist bei
allen Beispielen 1 bis 5 so ausgestaltet, dass in jeder Behandlungszone die Fasermasse
21 vollständig über ihre gesamte Dicke vom Behandlungsfluid durchdrungen wird.
Bei Beispiel 1 findet die Imprägnierung der Fasermasse gemäß dem Verfahren aus dem
Stand der Technik durch Berieselung der Fasermasse mit dem Behandlungsfluid in För
derrichtung hinter der Presswalze statt. Bei diesem Verfahren wird die Fasermasse 21
nicht sofort nach dem Auftreffen des Behandlungsfluids vollständig durchdrungen, so
dass sich das Behandlungsfluid in einer Art See oberhalb der Fasermasse ansammelt
und erst allmählich durch die Fasermasse 21 sickert. Diese Seebildung nimmt mit zu
nehmender Dicke der Fasermasse zu. Eine vollständige Durchdringung der Fasermasse
mit dem Behandlungsfluid wird erst bei einer längeren Verweilzeit der Fasermasse in
der Behandlungszone erreicht. Hierzu muss die Behandlungszone in Förderrichtung der
Fasermasse durch die Behandlungsvorrichtung eine entsprechende Länge aufweisen.
Bei Beispiel 2 wird die Behandlung dagegen mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Presswalze bei ansonsten zu Beispiel 1 identischen Behandlungsbedingungen durchge
führt. Wie aus der Tabelle beim Vergleich von Beispiel 1 und 2 zu erkennen ist, ist bei
Beispiel 1, also der Lösung aus dem Stand der Technik, der Faserdurchsatz je m2 Be
handlungszone und Stunde deutlich geringer als bei Beispiel 2.
Bei den Beispielen 3 bis 5 werden ebenfalls die erfindungsgemäßen Presswalzen
verwendet, so dass die Fasermasse sofort bei Kontakt mit der Flüssigkeit durchdrungen
wird und lange Behandlungsfelder zur vollständigen Durchdringung der Fasermasse
nicht erforderlich sind. Zudem ist bei diesen Ausführungsformen eine wesentlich gleich
mäßigere und schnellere Verteilung des Behandlungsfluids in der Fasermasse die Fol
ge.
Claims (44)
1. Verfahren zum Behandeln einer Fasermasse (21), wie einem Filamentverbund,
einem Gewebe oder einem Vlies, bei dem die Fasermasse (21) durch ein Press
werk (22) geleitet wird, in dem die Fasermasse (21) in wenigstens einer Press
zone (53) durch die Pressmantelfläche (52) wenigstens einer Presswalze (51)
mittels eines auf die Fasermasse (21) einwirkenden Pressdruckes abgepresst
und die abgepresste Fasermasse mit einem Behandlungsfluid imprägniert wird,
wobei die Fasermasse (21) in der Presszone (53) durch einen Expansionsbe
reich (55) geleitet wird, in dem sich der Pressdruck in Durchleitungsrichtung (B)
der Fasermasse (21) verringert, dadurch gekennzeichnet, dass das Behand
lungsfluid im Expansionsbereich (55) durch die Pressmantelfläche (52) hindurch
in die Fasermasse (21) geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermasse
(21) vor dem Expansionsbereich (55) durch einen Kompressionsbereich (54) der
Presszone (53) geleitet wird, in welchem der Pressdruck in Durchleitungsrichtung
(B) der Fasermasse (21) zunimmt und ein bereits vorhandenes Behandlungsfluid
(56) aus der Fasermasse (21) herausgepresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das herausgepress
te Behandlungsfluid im Kompressionsbereich (54) durch die Pressmantelfläche
(52) hindurch abgeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behand
lungsfluid im Kompressionsbereich (54) in die Fasermasse (21) gepresst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Behand
lungsfluid im Kompressionsbereich (54) durch die Pressmantelfläche (52) hin
durch in die Fasermasse (21) geleitet wird.
6. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass die Fasermasse (21) in der Presszone (3) zwischen wenigstens zwei
Presswälzen (51, 90) hindurchgeleitet wird.
7. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass das Behandlungsfluid unter Druck in die Fasermasse (21) gepresst
wird.
8. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass vor dem Presswerk (22) die Fasermasse (21) mit einem spezifischen
Gewicht zwischen 0,1 und 20 kg/m2 hergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass die Fasermasse (21) in Mattenform dem Presswerk (22) zugeführt
wird.
10. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass die Fasermasse (21) nacheinander durch mehrere Presswalzenanord
nungen (28, 29, 30, 31, 32, 33) geleitet wird, wo jeweils ein erstes Behand
lungsfluid im Kompressionsbereich (54) aus der Fasermasse (21) abgepresst
und die Fasermasse (21) im Expansionsbereich (55) mit dem zweiten Behand
lungsfluid imprägniert wird.
11. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass die Fasermasse (21) aus einer Lösung enthaltend Zellulose, Wasser
und tertiäres Aminoxid hergestellt wird.
12. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass die Presswalze (51) mit einer Umfangsgeschwindigkeit von wenigstens
0,1 m/min betrieben wird.
13. Presswalzenanordnung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Presswalze (51) mit einer Umfangsgeschwindigkeit von we
niger als 400 m/min betrieben wird.
14. Presswalzenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Presswalze (51) mit einer Umfangsgeschwindigkeit von weniger als 60 m/min be
trieben wird.
15. Presswalzenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Presswalze (51) mit einer Umfangsgeschwindigkeit von weniger als 10 m/min be
trieben wird.
16. Presswalzenanordnung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass bezogen auf die Walzenbreite zwischen 0,1 und
125 m3/(h m) Behandlungsfluid zugeführt wird.
17. Presswalzenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass be
zogen auf die Walzenbreite zwischen 0,1 und 50 m3/(h m) Behandlungsfluid zu
geführt wird.
18. Presswalzenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass be
zogen auf die Walzenbreite zwischen 0,1 und 20 m3/(h m) Behandlungsfluid zu
geführt wird.
19. Presswalzenanordnung (50) zur Behandlung einer sich relativ zur Presswalzen
anordnung bewegenden Fasermasse (21), umfassend wenigstens eine Press
walze (51) mit einer Pressmantelfläche (52), durch die im Betrieb in einer Press
zone (53) ein auf die Fasermasse (21) einwirkender Pressdruck erzeugt ist, und
mit wenigstens einer Imprägniereinrichtung (72; 72a, 72b), durch die im Betrieb
ein Behandlungsfluid der Fasermasse (21) zugeführt ist, wobei im Betrieb die
Presszone (53) einen Expansionsbereich (55) ausbildet, in welchem der Press
druck in Bewegungsrichtung (B) der Fasermasse (21) abnimmt, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Presswalzenanordnung (50) im Expansionsbereich (55)
Öffnungen (57, 58; 71, 81) aufweist, durch die im Betrieb das Behandlungsfluid
durch die Pressmantelfläche (52) hindurch in die Fasermasse (21) geleitet ist.
20. Presswalzenanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Imprägniereinrichtung (72; 72a, 72b) zumindest abschnittsweise innerhalb der
Presswalze (51) angeordnet ist.
21. Presswalzenanordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet,
dass die Presswalze (51) an ihrer der Fasermasse (21) zugewandten Fläche (59)
Rippen (70) ausbildet, die zumindest abschnittsweise die Pressmantelfläche (52)
bilden und zwischen denen im Betrieb das Behandlungsfluid durch die Press
mantelfläche (52) in die Fasermasse (21) einleitbar ist.
22. Presswalzenanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rippen (70) sich im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Fasermasse
erstrecken.
23. Presswalzenanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rippen (70) sich im Wesentlichen in Bewegungsrichtung (B) der Fasermasse
(21) erstrecken.
24. Presswalzenanordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekenn
zeichnet, dass in der Presswalze (51) Düsen (74) integriert sind, durch die das
Behandlungsfluid im Betrieb auf die Fasermasse (21) gerichtet ist.
25. Presswalzenanordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die
Düsen (74) sich überlappende Sprühkegel (75) aufweisen.
26. Presswalzenanordnung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsen (74) im Inneren der Presswalze (51) angeordnet und die Sprüh
kegel (75) durch die Rippen (70) hindurch gerichtet sind.
27. Presswalzenanordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Rippen (70) als ein Wehr ausgebildet sind, das einer Strö
mung des Behandlungsfluids durch die Presswalze (51) hindurch vom Kompres
sionsbereich (54) zum Expansionsbereich (55) entgegenwirkt.
28. Presswalzenanordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Imprägniereinrichtung (72; 72a, 72b) mit einer Verstelleinrich
tung (60, 66; 78) versehen ist, durch welche die Größe des Bereichs (65) der
Pressmantelfläche (52), durch den im Betrieb das Behandlungsfluid hindurchtritt,
einstellbar ist.
29. Presswalzenanordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verstelleinrichtung (60, 66) als ein in der Presswalze (51, 90) angeordneter Ab
deckkörper (60) mit einer dem Bereich (65) zugeordneten Öffnung (61) ausgebil
det ist.
30. Presswalzenanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Verstellmimik vorgesehen ist, durch welche die Orientierung und/oder Größe der
Öffnung (61) einstellbar ist.
31. Presswalzenanordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekenn
zeichnet, dass eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist, durch die im Betrieb das
Behandlungsfluid aus dem Kompressionsbereich (54) abgesaugt ist
32. Presswalzenanordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Imprägniereinrichtung (72; 72a, 72b) eine Zuleitung (73, 80)
aufweist, durch die im Betrieb das Behandlungsfluid von außerhalb der Press
walze im Wesentlichen bis in den Expansionsbereich (55) geleitet ist.
33. Presswalzenanordnung nach Anspruch 32 dadurch gekennzeichnet, dass die
Zuleitung (73, 80) wenigstens in der Presszone (53) zumindest abschnittsweise
zwischen zwei im Wesentlichen in Bewegungsrichtung (B) der Fasermasse (21)
sich erstreckende Rippen (70) angeordnet ist.
34. Presswalzenanordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 33, dadurch gekenn
zeichnet, dass höchstens ca. 95% der äußeren Umfangsfläche (59) als Durch
trittsfläche für das Behandlungsfluid ausgebildet ist.
35. Presswalzenanordnung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass
höchstens ca. 90% der äußeren Umfangsfläche (59) als Durchtrittsfläche für das
Behandlungsfluid ausgebildet ist.
36. Presswalzenanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass
höchstens ca. 85% der äußeren Umfangsfläche (59) als Durchtrittsfläche für das
Behandlungsfluid ausgebildet ist.
37. Presswalzenanordnung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekenn
zeichnet, dass mindestens ca. 1% bis 3% der äußeren Umfangsfläche (59) als
Durchtrittsfläche für das Behandlungsfluid ausgebildet sind.
38. Presswerk (22) zur Behandlung von Fasermassen (21), mit wenigstens zwei in
einer Förderrichtung der Fasermasse hintereinandergeschalteten Presswalzen
anordnungen (50), zwischen denen wenigstens ein Behandlungsfeld ausgebildet
ist, in dem ein Behandlungsfluid auf die Fasermasse einwirkt, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Presswalzenanordnung (50) nach einem der Ansprüche 12
bis 26 ausgestaltet ist.
39. Presswerk nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine
Presswalzenanordnung als ein Fördermittel ausgestaltet ist, durch das die Fa
sermasse durch das Presswerk transportiert ist.
40. Presswerk nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass das
Presswerk wenigstens ein Presswalzenpaar (51, 90) aufweist, zwischen denen
im Betrieb die Fasermasse (21) hindurchgeleitet ist.
41. Presswerk nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fasermasse (21) im Betrieb ein Gewicht pro Flächeneinheit von 0,1 bis
20 kg/m2 aufweist.
42. Presswerk nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermasse
(21) im Betrieb ein Gewicht pro Flächeneinheit von 0,1 bis 10 kg/m2 aufweist.
43. Presswerk nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchsatz der Fasermasse pro Behandlungsfeld ca. 10 bis
1500 kg/(m2 h) beträgt.
44. Presswerk nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz
der Fasermasse pro Behandlungsfeld ca. 10 bis 1200 kg/(m2 h) beträgt.
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