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DE102005012895A1 - Method and apparatus for the treatment of fibrous materials or filamenthaltigen - Google Patents

Method and apparatus for the treatment of fibrous materials or filamenthaltigen

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DE102005012895A1
DE102005012895A1 DE200510012895 DE102005012895A DE102005012895A1 DE 102005012895 A1 DE102005012895 A1 DE 102005012895A1 DE 200510012895 DE200510012895 DE 200510012895 DE 102005012895 A DE102005012895 A DE 102005012895A DE 102005012895 A1 DE102005012895 A1 DE 102005012895A1
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Benno Dr. Fonrobert
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ANDRITZ KUESTERS GmbH
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Kusters Eduard Maschinenfabrik GmbH and Co KG
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    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06CFINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C29/00Finishing or dressing, of textile fabrics, not provided for in the preceding groups

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von faser- oder filamenthaltigen Werkstoffen beschrieben. Disclosed is a method and an apparatus for the treatment of fibrous materials or filamenthaltigen described. Dabei werden die Fasern oder Filamente einem Partikelstrom ausgesetzt, wodurch eine Verflechtung oder Verwirbelung der Fasern oder Filamente hervorgerufen werden kann. The fibers or filaments are subjected to a particle stream, thereby interlacing or entanglement of the fibers or filaments can be caused. Bei Verwendung von Trockeneispartikeln werden diese im Volumen des Werkstoffs erwärmt, wodurch es zu einer Volumenvergrößerung durch Sublimation und zu einem Gasstrom kommt. When using dry ice particles, they are heated in the volume of the material, resulting in an increase in volume by sublimation and a gas stream. Durch Abgabe von kinetischer Energie der Partikel an die Fasern oder Filamente und durch den Gasstrom wird eine wirksame Verwirbelung bzw. Verflechtung der Fasern bzw. Filamente bewirkt. effective fluidization or entanglement of the fibers or filaments is effected by release of kinetic energy of the particles to the fibers or filaments and by the gas flow.

Description

  • [0001]
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von faser- oder filamenthaltigen Werkstoffen. The invention relates to a method and an apparatus for the treatment of fibrous or filamenthaltigen materials.
  • [0002]
    Unter faser- oder filamenthaltigen Werkstoffen sind beispielsweise Warenbahnen aus Papier, Textil oder insbesondere Vliesstoffen zu verstehen. Among fibrous or filamenthaltigen materials, for example webs of paper, fabric or non-woven fabrics in particular, are to be understood.
  • [0003]
    Mechanische und physikalische Eigenschaften derartiger Werkstoffe wie Reißfestigkeit, Kompressibilität, Porösität, Saugfähigkeit, Dichte, etc. werden durch die Beschaffenheit der Werkstoffe im Volumen zumindest mitbestimmt. Mechanical and physical properties of such materials, such as tensile strength, compressibility, porosity, absorbency, density, etc. are determined in part by the nature of the materials in the volume of at least.
  • [0004]
    Die Eigenschaften von Vliesstoffen hängen beispielsweise wesentlich vom Verfestigungsgrad der Vliesstoffe ab. The properties of nonwoven fabrics depend, for example, largely on the degree of consolidation of the nonwovens.
  • [0005]
    Die Umwandlung eines Vlieses in einen Vliesstoff und die zur Erzielung der für den praktischen Gebrauch des Vliesstoffes gewünschten Eigenschaften erfolgt bisher durch Anwendung unterschiedlicher Verfahren. The conversion of a nonwoven fabric in a nonwoven fabric and which is made for achieving the desired for practical use of the nonwoven fabric properties so far by the application of different processes. Nach ISO/DIS 11224 unterscheidet man grundsätzlich zwischen chemischen Verfahren, beispielsweise Imprägnieren, Besprühen, Bedrucken, Schäumen, und mechanischen physikalischen Verfahren, beispielsweise Vernadeln, Vermaschen, Verwirbeln, oder thermischen physikalischen Verfahren, beispielsweise durch Heißluftbeaufschlagung, Kalandrieren, Schweißen. According to ISO / DIS 11224 There are basically chemical methods, such as impregnation, spraying, printing, foaming, and mechanical physical methods, such as needle punching, stitching, entangling, or thermal physical methods, for example by hot air impingement, calendering, welding. Die Bindung zwischen den einzelnen Fasern oder Filamenten des Vliesstoffs wird durch die Verdichtung desselben während des Verfestigungsprozesses wesentlich unterstützt. The bond between the individual fibers or filaments of the nonwoven fabric is of the same by the compression during the solidification process substantially supported.
  • [0006]
    Mechanische Verdichtungsverfahren – und hierbei insbesondere das Vernadeln – nehmen unter den bekannten Verfestigungsverfahren eine quantitativ hervorgehobene Stellung ein. Mechanical compression process - and here in particular the needling - play a quantitatively prominent position among the known bonding processes. Beim Vernadeln wird ein Teil der im Vlies befindlichen Fasern beim Durchstechen der Vlieslage von mit Kerben versehenen Nadeln in Durchstechrichtung umorientiert. During needling a portion of the fibers during piercing of the nonwoven layer of notched needles located in the web is reoriented in the piercing direction. Nachteilig bei dem mechanischen Verdichtungsverfahren ist der hohe, zu ihrer Anwendung benötigte apparative Aufwand und deren Störanfälligkeit. A disadvantage of the mechanical compaction process is the high, required for their application equipment expense and their susceptibility to interference.
  • [0007]
    Die mechanischen Verdichtungsverfahren werden in jüngerer Zeit zunehmend durch das Verfahren des sog. Wasserstrahlvernadelns abgelöst, wie es beispielsweise aus den The mechanical compaction methods are increasingly being replaced more recently by the process of the so-called. Waterjet needling, as for example from the US-PS 28 62 251 US-PS 28 62 251 , . US-PS 30 33 721 US-PS 30 33 721 und and US 32 14 819 US 32 14 819 bekannt ist. is known. Bei diesem Verfahren werden die Vliese durch Einwirken eines Systems von Fluidstrahlen oder -strömen mit einer erforderlichen Mindestenergie dadurch verfestigt, dass Fasern oder Filamente bzw. deren Teile durch die auftreffenden Strahlen oder Ströme erfasst, umorientiert und mit anderen Fasern oder Filamenten oder deren Teile verwirbelt oder verschlungen werden. In this process the webs are by the action of a system of fluid jets or streams with a required minimum energy solidified in that fibers or filaments or parts thereof acquired by the impinging jets or streams, reoriented and entangled with other fibers or filaments, or parts thereof, or be devoured. Zur Applizierung der Fluidstrahlen sind beispielsweise aus der For application of the fluid jets are known from the DE 100 590 58, A1 DE 100 590 58 A1 , der , of the EP 0 725 157 A2 EP 0725157 A2 , der , of the DE 196 46 477 C2 DE 196 46 477 C2 oder der or the DE 199 41 729 A1 DE 199 41 729 A1 Vorrichtungen mit Düsenkörpern bekannt, die an der Austrittsstelle der Fluidstrahlen eine zylindrische Öffnung aufweisen und den Fluidstrahlen eine Säulenbis Kegelstumpfform geben. Devices are known to nozzle bodies, which have a cylindrical hole at the exit point of the fluid jets and enter the fluid jets Säulenbis a truncated cone shape.
  • [0008]
    Zwar sind die Vorrichtungen zur Anwendung des Verfahrens des Wasserstrahlsvernadelns weniger störanfällig, da die Vliese nicht mechanisch durchstochen werden und die Gefahr des Abbrechens von Nadeln nicht besteht, nachteilig ist jedoch zum einen wiederum der hohe apparative Aufwand, der zur Anwendung dieses Verfahrens benötigt wird. Although the devices for application of the method of the water jet needling are less susceptible to interference, because the webs are not punctured mechanically and the risk of breaking of needles does not exist, it is disadvantageous for a turn of the high cost of equipment needed to apply this method. Zum anderen ist das Verfahren des Wasserstrahlvernadelns besonders energieintensiv, da die in das Vlies verfahrenbedingt eingebrachte und im Vlies verbleibende Wassermenge in den nachfolgenden Prozessen wieder entfernt werden muss. On the other hand, the method of water jet needling is particularly energy-intensive, as in the web due to the process introduced and remaining in the nonwoven amount of water in the subsequent processes must be removed. Neben Quetschverfahren, bei den der Vliesstoff durch einen zwischen einer Walze und einem Gegenwerkzeug gebildeten Walzenspalt zwecks Abquetschen eines Teils der Wassermenge hindurch geführt wird, ist beispielsweise aus der In addition to swaging, wherein the nonwoven fabric is passed through a gap formed between a roll and a counter-tool for the purpose of roll gap squeezing a portion of the quantity of water, is for example, from DE 199 19 757 A1 DE 199 19 757 A1 das thermische Trocknen zur Erzielung des gewünschten Endtrocknungszustandes bekannt, welches jedoch insbesondere wegen der erforderlichen Heizleistung besonders energieaufwendig ist. thermal drying known to achieve the desired Endtrocknungszustandes, but which is particularly energy-intensive especially because of the required heating power.
  • [0009]
    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von faser- oder filamenthaltigen Werkstoffen zu schaffen, mit dem bzw. der die eingangs genannten mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Werkstoffe beeinflusst werden können. The invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus for the treatment of fibrous or filamenthaltigen materials to provide the above-mentioned mechanical and physical properties of the materials can be influenced with the or.
  • [0010]
    Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren und durch die in Anspruch 8 wiedergegebene Vorrichtung gelöst. This object is achieved by the reproduced in claim 1 and by the reproduced in claim 8 device.
  • [0011]
    Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Werkstoff einem Partikelstrom ausgesetzt, wobei die Partikel eine kinetische Energie aufweisen, dass sie in den Werkstoff eindringen und im Volumen des Werkstoffs zumindest einen Teil ihrer kinetischen Energie an die Fasern oder Filamente des Werkstoffs abgeben. In the inventive method, the material is exposed to a stream of particles, wherein the particles have a kinetic energy that they penetrate into the material and at least proposed in the volume of the material part of their kinetic energy to the fibers or filaments of the material. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Fasern oder Filamente dieser Werkstoffe durch einen Partikelbeschuss derart umorientiert werden können, dass sich die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs in einer vorbestimmten, gewünschten Weise ändern lassen. Surprisingly, it has been found that the fibers or filaments of these materials can be reoriented by particle bombardment so that it is possible the mechanical and physical properties of the material change in a predetermined desired manner.
  • [0012]
    Das Verfahren findet vorzugsweise zur Behandlung von Warenbahnen auf Papier, Textil oder Vlies Verwendung. The method preferably is for the treatment of webs of paper, fabric or non-woven use. Besonders bevorzugt ist es, wenn die verwendeten Partikel aus einer Substanz bestehen, die beim Eindringen in den Werkstoff im festen Aggregatzustand vorliegt und nach dem Eindringen in den Werkstoff selbsttätig sublimiert. It is particularly preferred if the particles used consist of a substance present in penetration into the material in the solid state and sublimated automatically into the material after the penetration is. Eine derartige Substanz eignet sich deshalb besonders gut zur Herstellung der Partikel, da sie nach dem Sublimierungsvorgang rückstandsfrei gasförmig aus dem Werkstoff entweichen kann. therefore, such a substance is particularly suitable for producing the particles, as they can no residue gas escape from the material after the Sublimierungsvorgang. Ferner ist die Effektivität der Behandlung bei der Verwendung einer derartigen Substanz dadurch besonders groß, dass durch die mit dem Sublimieren verbundene Volumenvergrößerung im Inneren des Werkstoffs ein Gasstrom erzeugt wird, der an die Fasern oder Filamente Energie abgibt. Furthermore, the effectiveness of the treatment with the use of such a substance is particularly high in that a gas stream is generated by the increase in volume associated with the sublimation in the interior of the material to add energy to the fibers or filaments. Im Falle eines Vlieses kann durch diesen Gasstrom eine zusätzliche Verwirbelung der Fasern oder Filamente und damit einhergehend eine zusätzliche Verfestigung bewirkt werden. In the case of a nonwoven fabric can be obtained by this gas stream, an additional turbulence of the fibers or filaments and, consequently, additional strengthening can be effected.
  • [0013]
    Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Partikel aus Trockeneis bestehen. Particularly preferred is an embodiment of the method according to the invention, in which the particles are composed of dry ice. Denn Trockeneispartikel sind besonders gut geeignet, da sie unter dem üblicherweise bei der Anwendung des Verfahrens herrschenden Atmosphärendruck bereits bei minus 78,9°C unmittelbar vom festen Aggregatzustand in den gasförmigen übergehen, ohne dass eine Schmelzflüssigkeit entsteht. For dry ice particles are particularly well suited because they already at minus 78.9 ° C pass under the usually prevailing during the application of the method atmospheric pressure directly from the solid state of aggregation into the gaseous without a melting liquid. Ferner kann – eine ausreichende Belüftung vorausgesetzt – auf separates Auffangen des bei der Sublimierung entstehenden Kohlendioxyds verzichtet werden, da es in kleinen Konzentrationen ungiftig und nicht brennbar ist. Further, - assuming proper ventilation - to dispense with separate collection of the carbon dioxide produced in the sublimation since it is non-toxic and non-flammable in small concentrations.
  • [0014]
    Aus dem Stand der Technik ist die Verwendung von Trockeneispartikeln zur Reinigung empfindlicher Festkörperoberflächen bekannt. From the prior art the use of dry ice particles for cleaning sensitive surfaces of solids is known. Beispielsweise sei auf die For example, consider the DE 195 44 906 A1 DE 195 44 906 A1 und auf die and the EP 1 317 995 A1 EP 1317995 A1 verwiesen. directed. Bei diesen Verfahren erfolgt die Reinigung der Oberfläche durch Übertragung des Impulses der Trockeneispartikel beim Auftreffen auf die Oberfläche auch auf die Verschmutzungen (ähnlich wie beim bekannten Sandstrahlen), wobei der Vorteil besteht, dass die Oberfläche sogleich gekühlt wird, was zur Versprödung und damit leichteren Entfernbarkeit vieler Verschmutzungen führt. In these methods, the cleaning of the surface takes place by transfer of the momentum of the dry ice particles when impinging on the surface on the contaminants (similar to the known sand blasting), the advantage being that the surface is immediately cooled, leading to embrittlement and thus easier removability many pollution leads. Auch ist eine Reinigung der behandelten Oberfläche von Partikelrückständen sowie ein Auffangen und Aufbereiten des Reinigungsguts nicht notwendig. Also, a cleaning of the treated surface of particle residues as well as a collecting and processing of the cleaning is not necessary.
  • [0015]
    Hinweise darauf, Trockeneispartikel gemäß der vorliegenden Erfindung einzusetzen, sind diesem Stand der Technik nicht zu entnehmen. Evidence of using dry ice particles according to the present invention, this prior art can not be inferred.
  • [0016]
    Neben der Verwendung von festen Partikeln, die nach dem Eindringen in den Werkstoff sublimieren, ist es bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls denkbar, für die Partikel eine Substanz zu wählen, die beim Eindringen in den Werkstoff in flüssigem Aggregatzustand vorliegt und nach dem Eindringen in den Werkstoff selbsttätig verdampft. In addition to the use of solid particles which sublime after penetration into the material, it is also conceivable, in a further variant of the inventive method to select the particles have a substance present in penetration into the material in the liquid state and after penetration automatically evaporated into the material. Der Energieeintrag in die Fasern oder Filamente des Werkstoffs findet dann durch Abbremsen der flüssigen Partikel und durch den im Inneren des Werkstoffs durch das Verdampfen bewirkten Gasstrom statt. The energy input into the fibers or filaments of the material will then take place by braking the liquid particles and the resulted in the interior of the material by the evaporation gas stream.
  • [0017]
    Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Partikel mittels eines auf den Werkstoff gerichteten Gasstromes beschleunigt werden. Particularly preferred is a development of the method according to the invention, in which the particles are accelerated by means of a directed to the material gas flow. Der Gasstrom kann ein Druckluftstrom sein. The gas stream may be a stream of compressed air.
  • [0018]
    Eine zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung umfasst erfindungsgemäß einen Vorratbehälter für die Partikel, eine Einrichtung zur Erzeugung eines gegen den Werkstoff gerichteten Gasstroms, eine Einrichtung zur Zufuhr der Partikel in den Gasstrom und Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Werkstoff und dem Auftreffbereich des Gasstromes auf den Werkstoff. A device suitable for application of the inventive device according to the invention comprises a storage container for the particles, means for generating a directed against the material gas stream, means for supplying the particles into the gas flow and means for generating a relative movement between the material and the impingement of the gas stream to the material.
  • [0019]
    Die Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnung, die – schematisch – eine Vorrichtung zur Vliesverfestigung durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, beispielhaft erläutert werden. The invention will now reference to the accompanying drawing which - are explained by way of example shows an apparatus for web bonding by applying the method according to the invention - schematically.
  • [0020]
    In diesem Beispiel wird eine von einem Gitter In this example, a grid of a 1 1 getragene lockere Vliesschicht worn loose non-woven layer 2 2 in Richtung des Pfeiles P verlagert. displaced in the direction of the arrow P. Die Vliesschicht The nonwoven layer 2 2 wird hierbei unter einer als Ganzes mit here to operate in a whole with 100 100 bezeichneten Vorrichtung zur Abgabe von Partikeln designated apparatus for dispensing particles 3 3 hindurch geleitet. passed. Sie umfasst einen Vorratsbehälter It comprises a reservoir 4 4 für die Partikel for particle 3 3 , die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Trockeneis bestehen, der Vorratsbehälter Consisting in the illustrated embodiment, dry ice, the reservoir 4 4 ist dementsprechend gekühlt. is accordingly cooled. Über einen Partikelzulauf A particle inlet 5 5 ist der Vorratsbehälter is the reservoir 4 4 mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Druckluftstroms with a device for generating a pressurized air flow 6 6 verbunden, die ein Gebläse connected to a fan 7 7 zur Erzeugung des Druckluftstroms aufweist. for generating the compressed air stream. Die Partikel the particles 3 3 werden von dem Druckluftstrom mitgerissen und treffen im Bereich are entrained by the compressed air stream and meet in the area 8 8th auf die noch lockere Vliesoberfläche auf. the still loose non-woven surface. Ihre kinetische Energie ist so bemessen, dass die Partikel in das Volumen der Vliesschicht Its kinetic energy is such that the particles in the volume of the nonwoven layer 2 2 eindringen. penetration. Durch kurzzeitiges Anfrieren zumindest eines Teils der Partikel findet ein erster Impulsübertrag auf einen Teil der Fasern bzw. Filamente statt. By briefly freezing at least a portion of the particles, a first momentum transfer takes place on a part of the fibers or filaments. Bereits hierdurch wird eine Umorientierung und Verwirbelung dieser Fasern bzw. Filamente bewirkt. Already hereby a reorientation and vortexing of these fibers or filaments is effected. Die anschließende Erwärmung der Trockeneispartikel führt zur Sublimation. The subsequent heating of the dry ice particles leads to sublimation. Durch den durch die Volumenvergrößerung bewirkten Gasstrom werden die Fasern bzw. Filamente zusätzlich durchmischt, was eine weitere Verfestigung der Vliesschicht Due to the increase in volume caused by the gas flow, the fibers or filaments are additionally mixed, resulting in a further consolidation of the nonwoven layer 2 2 zu einem Vliesstoff into a nonwoven fabric 9 9 bewirkt. causes.
  • [0021]
    Es wird ersichtlich, dass der für die Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte apparative Aufwand gering ist. It will be appreciated that the apparatus outlay required for the device for applying the method according to the invention is low.
  • 1 1
    Gitter grid
    2 2
    Vliesschicht fleece layer
    3 3
    Partikel particle
    4 4
    Vorratsbehälter reservoir
    5 5
    Partikelzulauf particle inlet
    6 6
    Einrichtung Facility
    7 7
    Gebläse fan
    8 8th
    Bereich Area
    9 9
    Vliesstoff nonwoven
    100 100
    Vorrichtung device
    P P
    Pfeil arrow

Claims (8)

  1. Verfahren zur Behandlung von faser- oder filamenthaltigen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet , dass der Werkstoff einem Partikelstrom ausgesetzt wird, wobei die Partikel eine kinetische Energie aufweisen, so dass sie in den Werkstoff eindringen und zumindest einen Teil ihrer kinetischen Energie an die Fasern oder Filamente des Werkstoffs abgeben. A method of treating fibrous or filamenthaltigen materials, characterized in that the material is exposed to a stream of particles, wherein the particles have a kinetic energy, so that they penetrate into the material and at least a part of their kinetic energy to the fibers or filaments of the material submit.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff eine Warenbahn aus Papier, Textil oder Vlies ist. A method according to claim 1, characterized in that the material is a web of paper, textile or nonwoven.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel aus einer Substanz bestehen, die beim Eindringen in den Werkstoff im festen Aggregatzustand vorliegt und nach dem Eindringen in den Werkstoff selbsttätig sublimiert. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the particles consist of a substance present in penetration into the material in the solid state and sublimated automatically into the material after the penetration.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz Partikel aus Trockeneis umfasst. A method according to claim 3, characterized in that the substance comprises particles of dry ice.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel aus einer Substanz bestehen, die beim Eindringen in den Werkstoff im flüssigen Aggregatzustand vorliegen und nach dem Eindringen in den Werkstoff selbsttätig verdampft. The method of claim 1 or 2, characterized in that the particles consist of a substance present in penetration into the material in the liquid state, and evaporated automatically into the material after the penetration.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mittels eines auf den Werkstoff gerichteten Gasstromes beschleunigt werden. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the particles are accelerated by means of a directed to the material gas flow.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom ein Druckluftstrom ist. A method according to claim 6, characterized in that the gas stream is an air stream.
  8. Vorrichtung zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Vorratsbehälter für die Partikel, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines gegen den Werkstoff gerichteten Gasstroms, mit einer Einrichtung zur Zufuhr der Partikel in den Gasstrom und mit Mitteln zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Werkstoff und dem Auftreffbereich des Gasstromes auf den Werkstoff. Device for implementing a method according to any one of claims 1 to 7, with a reservoir for the particles, means for generating a directed against the material gas stream, comprising means for supplying the particles into the gas stream and having means for generating a relative movement between the material and the impingement of the gas flow to the material.
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