DE1932169A1

DE1932169A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von nicht gewebten oder gewirkten Flaechengebilden

Info

Publication number: DE1932169A1
Application number: DE19691932169
Authority: DE
Inventors: Opderbeck Dr Phil-Chem Fritz; Westerhuis Popko Julius; Rudolf Thamm; Ploetz Prof Dr Theodor
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: Feldmuehle AG
Priority date: 1969-06-25
Filing date: 1969-06-25
Publication date: 1971-01-07
Also published as: SE363141B; JPS4929884B1; NL7008745A; GB1320787A; AT300542B; FR2051267A5; US3676294A

Description

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Anmelders Feldmühle Aktiengesellschaft,

Düsseldorf-Oberkassel, Fritz-Vomfelde-Platz 4

Anlage zur Eingabe vom 17.6.1969
Pat/186o/Uh/Hx.

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von nicht gewebten

oder gewirkten Flächengebilden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von aus Fasern bestehenden nicht gewebten oder gewirkten Flächengebilden, insbesondere von solchen, die teilweise oder ausschließlich Stapelfasern enthalten, durch Zuführen der Fasern zum Stoffauflauf einer Papiermaschine und Formierung des Flächengebildes auf dem Sieb der Papiermaschine .

Die Herstellung von nicht gewebten oder gewirkten Flächengebilden wie Papier erfolgt seit langem und in großem Umfang nach der Papiarmachertechnik auf die Art und Weise, daß die Fasern in eine Stoffbütte eingebracht und dort durch Bühren disp'ergierfc werden. Die so erhaltene Faserstoff suspension wird dann nach eventueller weiterer Verdünnung und Zusatz von Hilfsstoffen dem Stoffauflauf der Papiermaschine zugeführt, der auf das Sieb der Papiermaschine mündet, auf dem dann das Flächengebilds durch Entzug des für die Verteilung der Fasern notwendigen Wassers gebildet wird.

Nachteilig an diesem konventionellen Verfahren ist, daß mit verhältnismäßig geringen FaserstoffKonzentrationen gearbeitet werden muß, die maximal bei einer Stoffdichte von 1 - 2 %

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liegen, im allgemeinen aber noch wesentlich geringer sind, beispielsweise o,l bis o,3 %· Wie hoch in der Stoffdichte gegangen werden kann, hängt im wesentlichen von den faserigen Ausgangsstoffen und dabei insbesondere von der durchschnittlichen Faserlänge ab. -Selbst wenn es gelingt, durch vorsichtiges dispergieren, beispielsweise durch Bühren und den Zusatz von Dispergierhilfsmitteln in der Stoffbütte eine gleichmäßige Verteilung der .Fasern zu erreichen, so besteht die Gefahr, daß diese gleichmäßige Faserstoffverteilung auf dem Weg von der Bütte zum Stoffauflauf der Papiermaschine, der über Rohrleitungen und Pumpen führt, wieder verloren geht und sich Einzelfasern wieder zutf größeren Faserzusammenballungen agglomerieren, die dann zu der gefürchteten Wolkigkeit in solchen Flächengebilden und damit zu Ausschuß oder zu Abrissen bei der Fabrikation führen.

Diese Gefahr ist ganz besonders bei längeren Fasern gegeben, so daß man bei Verwendung von Fasern mit einer Länge von mehr als 6 mm, beispielsweise solchen mit Io bis 2o mm Faserlänge mit extrem hohen Verdünnungen arbeiten muß. Die erforderlich hohen Verdünnungen belasten den Wasserkreislauf einer Papiermaschine ganz erheblich und machen größere Aggregate und einen viel höheren Energiebedarf erforderlich, so daß eine-ganz erhebliche Verteuerung des Produktes eintritt. ·

Nicht gewebte oder -gewirkte Flächengebilde unter Verwendung längerer Fasern, bdspielsweise halb- oder vollsynthetischer Fasern in Form von Stapelfasern gewinnen jedoch in letzter Zeit immer größere Bedeutung deshalb, weil sie auf dem Einsatzgebiet Papier diesem eine viel höhere Festigkeit verleihen und weil sich durch den Einsatz von Stapelfasern mit größerer Faserlänge Produkte schaffen lassen, die ähnliche Eigenschaften haben wie Gewebe und Gewirke, sich also

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wie diese durch Weichheit und textlien Griff auszeichnen, durch die Herstellung nach der Papiermachertechnik aber mit wesentlich höherer Produktionsgeschwindigkeit und viel geringerem technischem Aufwand hergestellt werden können. Me dadurch ermöglichte Verbilligung dieser Produkte macht es möglich, daß sie nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden können und damit das arbeite- und lohnintensive Waschen und Reinigen in Wegfall kommt. Diese Produkte, die unter lern Namen non-woven oder Vliesstoff bekanntgeworden sind, erlangen deshalb in letzter Zeit immer größere Bedeutung auf dem Hygiene-Sektor, beispielsweise als Umhüllung von Windeleinlagen und Damenbinden, im Krankenhaus-Sektor als Bettwäsche, für Ärztekittel und ähnliche Anwendungszwecke, alü Umhüllung für Einmaldecken im fieise-, Hotel- und Campingwesen und für Vorhänge und Bekleidungszwecke. Bei all diesen Aiiwendungs zwecken spielt jedooh das oben aufgezeigte, technische Problem aine ganz beträchtliche Rolle, weil die Eigen· schäften dieser neuen Produkte umso besser sind, je langer die dabei verwendeten Fasern sind. Die dadurch notwendig werdende größere Verdünnung bei der Faserdispergierung wirkt sich aber wie bereits ausgeführt, verteuernd aus und auch bei extremer Verdünnung 1st bei ungefähr 12 mm Faserlänge eine technische Grenze gesetzt.

Es besteht deshalb ein sehr großes technisches Bedürfnis nach einem neuen Verfahren, das ermöglicht, die Vorteile der Papiermachertechnik, die insbesondere in der hohen Produktionsgeschwindigkeit liegen, ausnützen zu können ohne diese durch eine unwirtschaftliche und extrem hohe Verdünnung der Faserstoffsuspension wieder in Frage zu stellen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, diese Nachteile zu vermeiden, insbesondere den Wasserkreislauf der ^apierma-

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schine durch Verringerung des StoffWasserbedarfes zu entlasten, gleichzeitig Fehlstellen im Produkt,, die durch Knoten und Zusammenballungen von efasern in der Bütte und auf dem Weg zum Stoff auf lauf entstehen, zu verhindern, also eine ideale Dispergierung trotz hoher Stoffkonzentration zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von aus Fasern bestehenden, nicht gewebten " oder gewirkten Flächengebilden, insbesondere solchen, die teilweise oder ausschließlich Stapelfasern enthalten, durch Zuführen der Fasern zum Stoffauflauf einer Papiermaschine und Formierung des Flächengebildes auf dem Sieb der Papiermaschine gelöst, bei dem trockene Fasern mit Hilfe eines elektrischen Feldes unmittelbar dem offenen Stofi'auflauf der Papiermaschine zugeführt werden.

Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Praktiken der Papiermachertechnik ist es auf diese Art und Weise möglich, ohne den Weg des vorherigen Pispergierns der Fasern in Stoffbütten Fasern mit in weiten Grenzen steuerbarer Konzentration und mit erheblicher Länge dem Stoffauflauf zuzuführen. Durch die höhere Konzentration wird der Wasserkreislauf der Papiermaschine wesentlich entlastet und es müssen viel geringere Mengen an Stoffwasser umgewälzt werden. Aggregate und Leitungen können so kleiner dimensioniert sein und die Stoffbütten können entweder ganz in Wegfall kommen oder - wenn außer den Stapelfasern noch übliche Kurzfasern wie - Zellstoff oder Holzschliff mit dem Stoffwasser zugeführt werden - in ihrer Zahl verringert werden.

Ss läiit sich also die Gesamtmenge oder eine Teilmenge der Fasern in den Stoffauflauf eintragen, ohne daß eine Verdünnung über das bei, der konventionellen Papierherstellung

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übliche Ausmaß hinaus erforderlich ist. Bei ausschließlicher Verwendung von Stapelfasern ist sogar eine wesentlich höhere Konzentration möglich, als sie bisher in der Papiermachertechnik benutz*worden ist, weil das Stoffwasser lediglich nur noch als Medium für die Bildung des Faservlieses benötigt wird aber nicht mehr für die Dispergierung der Fasern.

Die. überraschende Tatsache, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bei Verwendung längerer Fasern mit sehr hoher Konzentration gearbeitet werden kann, und übliche Kurzfasern wie Zellstoff oder Holzschliff in noch höherer Stoffdichte verarbeitet werden können ist wahrscheinlich darin begründet, daß die Fasern in der idealen Dispergierung, wie sie mit Hilfe des elektrischen Feldes erzielbar ist, keine Rohrleitungen, Pumpstationen und ähnliches mehr passieren müssen, sondern diese ideale Dispergierung sich.in der Blattbildung ungestört niederschlägt, sozusagen ein Einfrieren der Dispergierung auf dem Sieb erfolgt. Im weiteren Text wird die Zugabe im elektrischen Feld stets am Beispiel von Stapelfasern beschrieben, wofür sie besonders vorteil-1 aft ist, ohne daß das Verfahren auf diese Faserart beschränkt ist.

Das Prinzip der elektrostatischen Befleckung ist an sich von dir Beflockung von Unterlagen auf trockenem Weg bekannt. Völliö" -iieu und unerwartet ist jedoch, daß sich dieses Verfuhren, auf das Einbringen von Fasern in den Stoffauflauf einer Papiermaschine, also in wässriges Medium übertragen läßt und damit das bisher iinüb er windbar erscheinende, oben aufgezeigte technische Problem lösen läßt.

Ohne laß die sich dabei abspielenden Vorgänge in alle'n Einzelheiten bekannt sind, ist dieser überraschende Effekt wahrscheinlich darin begründet, daß das Stoffwasser immer eine gewisse Menge Salze beinhaltet, dadurch elektrisch leitend ist und so als Erdelektrode wirkt, obwohl die eigentliche Elektrode beispielsweise als Messingblech auf dem Boden des ütoffauflaufs angebracht; ist und in seinen Maßen zweckmäßig dem .Boden angepaßt ist,

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Als zweite Elektrode dient zweckmäßig ein oberhalb des Stoffauflaufs befindlicher, die Stapelfasern enthaltender Behälter, der vorteilhaft als Korb mit Siebboden ausgebildet ist. Die elektrostatisch aufgeladenen Stapelfasern treten dabei aus dem Siebboden aus und werden im elektrischen Feld zur als Gegenelektrode wirkenden Stoffwasseroberfläche beschleunigt. Mit dem Eintauchen in die Stoffwasseroberflache werden sie entladen und sinken im Stoffwasser unter.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Stapeifa-' " serkorb zusätzlich in eine rüttelnde Bewegung zu versetzen und dadurch das Austreten der Stapelfasern durch das Sieb des Bodenkorbes zu erleichtern und zu vergleichmäßigen.

Für die formierung des Flächengebildes findet vorteilhaft eine Papiermaschine Verwendung, deren Sieb im Bereich der Blattbildungszone als Steilsieb ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist im Stoffauflauf zu diesem Steilsieb ein zusätzliches Prallblech angeordnet. Die Sinkgeschwindigkeit der Stapelfasern nach Eintritt in die Stoffwasseroberfläche ist relativ gering. Werden daher außer synthetischen Stapelfasern auch noch Zellstoff-Fasern verarbeitet, die nach üblie eher Papiermachertechnik dispergiert mit dem Stoffwasser in den Stoffauflauf gelangen, so besteht die Gefahr einer gewissen Zweiseitigke.it des Endproduktes. Um hier eine Ver« gleichmäßigung zu erzielen, werden durch den Einbau des Prallbleches die Synthetikstapelfasern gezwungen, im Stoffauflauf unter dem Prallblech hinweg zum Steilsieb zu fließen» Durch diese Umlenkung wird eine Durchmischung der synthetischen Stapelfasern mit den Zeilstoff-Fasern erreicht und die Zweiseitigkeit des Fertigproduktes vermieden.

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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der Zeichnung zu entnehmen, die in achematischer Darstellung eine bevorzugte Aus führungs forin als Beispiel zeigt.

In den Stoffauflauf 1 einer Papiermaschine, an den sich das Steilsieb 2 mit den dahinterliegenden Saugkasten 3 anschließt, ist als Erdelektrode das Messingblech 4 eingelegt. Das Steilsieb 2 wiri dabei durch die Hollen 12, 13, 14, 15, 16 geführt, bzw. gespannt. Weitere Saugkasten 3 befinden sich im waage rechten Teil des Siebes 2 zwischen den Walzen 12 und 13· Unterhalb des Siebrücklaufes, also unterhalb der Walzen 13, 14, 15 und 16 ist eine Wasserfangwanne 17 angebracht.

Ulier die Zuleitung ^L} gelangt das Stoffwasser 6, das üblichen Zellstoff öler Holzschliff enthalten kann*in den Stoffauflauf 1. Über diesem befindet sich ein Flockstrahler, der aus ie:n 3 u ap el faserkorb 7, dem Sieb 9 und der Verteilerwalze Id besteht. Die Stapelfasern 5 werden mittels des Transportbands 19 über die Walze 2o in den Stapelfaserkorb 7 gefördert. Das Sieb 9, das den Boden des Stapelfaserkorbes 7 bildet, dient gleichseitig als zweite Elektrode und ist ebenso wie das Messingblech 4 mit lern Generator 21 verbunden.

Durch Einschalten des Generators vr'rd zwischen dem Sieb 9 und dem Messingblech 4 ein elektrisches Feld erzeugt. Die durch Rütteln ies Stapelfaserkorbes 7 oder durch Rotation der Yerteilerwalze 18 austretenden Stapelfasern 8 werden durch das elektrische Feld in der Luftstrecke zwischen dem Sieb 9 und der Stoffwasseroberfläche Io aufgespreizt und zur Stoffwasseroberflache Io hin beschleunigt. Mit dem Eintauchen der Stapelfasern 8 in das Stoffwasser 6 findet eine Entladung statt, da das Stoffwasser 6 immer gerinne Salzspuren enthält und somit elektrisch leitend ist. Die entladenen Stapelfasern 8 sinken im Stoffwasser 6 unter und werden durch seine Strömung dem Steilsieb 2 zugeführt.

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Um im Stoffauflauf 1 eine gleichmäßige Vertdlung aller Stapelfasern 8 zu erreichen, ist das Prallblech 11 eingebaut, das mit Stapelfasern 8 beladene Stoff wasser 6 wird dadurch umgelenkt und verteilt sich erst nach der Umlenkung im siebnahen Bereich des ßtoffauflaufs 1 über die von den Saugkasten 3 bestrichene Fläche des Steilsiebes 2.

Beispiel Ii

Zur 'Fertigung eines Vliesstoffes mit 3o % Zellstoff und t 7o % Synthetik-Stapelfasern wird der Zellstoff in einer Verdünnung von 1- : loo über den normalen Stoffauflauf der Papiermaschine zugeführt. Als Synthetik-Stapelfaeer wird Polyamidfaser - 12 dtex, 12 mm Länge - eingesetzt. Das Flächengewicht des gefertigten Vliesstoffes beträgt 49 g/m , die Reißlänge Jooo m bei einem Längs-Querverhältnis von 1,25 und einer Dehnung von 12 %.

Beispiel 2:

Zur Fertigung eines Vliesstoffes aus loo % Synthetik-Stapel- ■ fasern wird dem Stoffauflauf einer Papiermaschine als Stoffwasser klares Wasser zugeführt, das keinerlei Beimengungen enthält. Durch einen Flockstrahler werden Polyamidst^-elf ju-.f-r ) von 6 dtex eingebracht. Das Flachengewicht des gefertigten Vliesstoffen beträft ~o g/ai , die ReiLlänge 4ooo m, das Längs-Querveriaältnis 1,25·

Die Biniunc'deF. Vlieses erfolgt, nach der Naßpartie durch Aufsprühen eines Lstexjiixders. Die Aufsprühun^ erfolgt oeidseitig, insgesamt werien Io g/m aufgebracht. Die Dehnung be-uräg-G iHbei diesem Vlies 15 %. --=-■

Beispiel 3:

Zur Fertig'on-j einec SpezialT,apieres, wie es beisr^ielsweise für Ausweispapiere und ähnliche Zwecke eingesetzt wird, wird o5 % Zellstoff als i/ispersion in den Stoffauflauf eingebracht Den ο το ff-wasser wiri ferner als Kunststoff oinder 15 %

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BAE) ORIGINAL

Acryle sterdisper sion zugesetzt. Mit dem J?looks tränier werden 2o % Polyamidfasern - 6 dtex 8 mm Länge - eingebracht. Das JPlächenge wicht des Spezialpapieres beträgt }6 g/m . Die Reißlänge looo m, das Längs-Querverhältnis 1,3, die Dehnung 3 %.

Beispiel 4

Zur Herstellung eines zweiseitigen Papieres' wird der Stoffauflauf mit einer Suspension von 55 % Zellwolle beschickt. Das Stoffwasser enthält ferner 15 % Kunststoffbinder - wässrige Acrylharzdi3persion - 3o % Zellstoffluff - 1,5 dtex, 15 mm lang - wird mittels des Flockstrahlers eingebracht.

ο Das Flächengewicht des zweiseitigen Papieres beträgt 65 g/m , die Reißlänge 3ooo m, das Längs-Querverhältnis 1,3 und die Dehnung 18 %.

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Claims

Anmelder: feldmühle Aktiengesellschaft,

Düsseldorf-Oberkassel, Fritz-Vomfelde-Platz 4

Anlage zur Eingabe vom 17.6»
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Patentansprüche.

t 1. Verfahren zur Herstellung von aus fasern bestehenden, nicht gewebten oder gewirkten Flächengebilden, insbesondere solchen, die teilweise oder ausschließlich Stapelfasern enthalten, durch Zuführen der fasern zum Stoffauflauf einer Papiermaschine und Formierung des Flächengebildes auf dem Sieb der Papiermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß trockenen Fasern mit Hilfe eines elektrischen Feldes unmittelbar dem offenen Stoffauflauf der Papiermaschine zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld durch Anlegen einer Spannung erzeugt wird.
3· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld von der elektrostatischen Eigenaufladung der Fasern herrührt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3," dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Stoffauflaufes ein Faserkorb mit als Siebboden ausgebildeter Elektrode und im Stoffauflauf ein Leiter als Erdelektrode angeordnet sind.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb der Papiermaschine im Bereich der Blattbildungszone als -Steilsieb ausgebildet ist und im Stoffauflauf zusätzlich ein Prallblech angeordnet ist.

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