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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer ersten Suspension mit natürlichen Zellstofffasern in einem ersten Tank, Bereitstellen einer zweiten Suspension mit regenerierten Cellulose-Fasern in einem zweiten Tank, Zusammenführen der ersten Suspension und der zweiten Suspension zur Erzeugung eines Gemisches, Zuführen des Gemisches zu einem Stoffauflauf, Entwässern Gemisches in der Formierpartie einer Maschine zur Herstellung der nassgelegten Vliesstoffbahn. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Ein solches Verfahren bzw. eine solche Anlage ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Eine nassgelegte Vliesstoffbahn, die aus einer Mischung von natürlichen Zellstofffasern und regenerierten Cellulose Fasern hergestellt wird, hat die Vorteile, dass sie biologisch abbaubar sein kann und sich in Wasser relativ einfach wieder auflösen kann. Dies ist von Bedeutung, um die nassgelegte Vliesstoffbahn auch über Toiletten problemlos entsorgen zu können. Derartige Produkte werden daher auch manchmal „flushable wipes“ genannt und erfreuen sich seit inzwischen längerer Zeit immer größerer Beliebtheit.
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Unter dem Begriff „regenerierte Cellulose-Fasern“, auch als „Regeneratfasern“ bezeichnet, versteht man Fasern, die aus natürlich nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere aus Holz gewonnener Cellulose, über einen chemischen Prozess künstlich durch Spinnen hergestellt werden. Je nach genauem Herstellverfahren ergeben sich dabei unterschiedliche Arten von Regeneratfasern, die zum Beispiel unter den Bezeichnungen: Viscose, Modal, Lyocell, Cupro und Acetat bekannt sind. Im Vergleich zu den natürlichen Zellstofffasern sind die gesponnen Regeneratfasern sehr lang. Die Zugabe solcher langen Fasern ist notwendig, um durch Wasserstrahlvernadelung oder ähnlichen Prozessen einen stabilen Zusammenhalt zwischen den Fasern in der Faserstoffbahn zu erzielen, ohne dabei - wie früher üblich - auf chemische Bindemittel oder Schmelzfasern zurückgreifen zu müssen, deren biologische Abbaubarkeit in der Regel nicht gegeben ist.
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Bisher war es üblich, die verschiedenen Faserarten in einer oder mehreren hintereinander angeordneten Mischbütten miteinander zu vermischen. Die Mischbütten dienen dazu, eine möglichst homogene Mischung mit genau definierten Mischanteilen zu erzeugen. Zudem können die Mischbütten es auch ermöglichen, bei einem diskontinuierlichen Zustrom der unterschiedlichen Faser-Suspensionen aus den Tanks einen kontinuierlichen Volumenstromabfluss zum Stoffauflauf zu erzielen. Zwischen den Tanks mit den unterschiedlichen Fasersuspensionen und dem Stoffauflauf wird dabei mehrfach Wasser beigemengt, so dass die Faserkonzentration am Stoffauflauf im Vergleich zur Faserkonzentration in den Tanks sehr niedrig ist. Sie kann am Stoffauflauf typischer Weise nur zwischen 1 und 2 Gew-% betragen. Die fertige nassgelegte Vliesstoffbahn kann dann am Ende zum Beispiel zwischen 70 und 90 Gew-% natürliche Zellstofffasern und 10 bis 30 Gew-% regenerierte Cellulose-Fasern aufweisen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Vliesstoffbahn.
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Aus den Tanks werden die hoch konzentrierten Fasersuspensionen üblicher Weise mittels Rotations- bzw. Zentrifugalpumpen in die Mischbütten gepumpt. In den Mischbütten selbst befindet sich ein Rührer, welcher für die homogene Durchmischung der verschiedenen Faser-Suspensionen sorgt. Dabei tritt immer wieder mal das Problem auf, dass die Regeneratfasern wegen ihrer Länge in der Zentrifugalpumpe und/oder den Rührern der Mischbütte verspinnen. Dies erfordert dann eine aufwändige Reinigung und verursacht entsprechende Produktionsstillstände bzw. -ausfälle.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das zuvor genannte Problem zu lösen oder zumindest zu reduzieren. Insbesondere soll ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn bereitgestellt werden, bei denen es zu keinem Verspinnen der Regeneratfasern mehr kommt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand. Konkret wird die Aufgabe durch das eingangs beschriebene, gattungsgemäße Verfahren gelöst, welches sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass die zweite Suspension mit den regenerierten Cellulose-Fasern mittels einer volumetrischen Pumpe, insbesondere mittels einer Exzenterschneckenpumpe, aus dem zweiten Tank in den Volumenstrom der ersten Suspension befördert wird, wobei die zweite Suspension auf dem gesamten Förderweg zwischen dem zweiten Tank und dem Stoffauflauf durch keine ein Rührwerk umfassende Mischbütte geführt wird.
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Unter dem Begriff „volumetrische Pumpe“ ist eine Pumpe zu verstehen, bei welcher der Volumenstrom annähernd exakt über die Drehzahl eingestellt werden kann. Bei den herkömmlich verwendeten Rotations- bzw. Zentrifugalpumpen ist dies nicht der Fall, da der gepumpte Volumenstrom auch noch von anderen Faktoren abhängt, wie zum Beispiel dem aktuellen Füllstand im Tank. Besonders bevorzugt sind dabei Exzenterschneckenpumpen, welche nach den Handelsmarken der Originallizenznehmer auch Mohno-, Moyno- oder Mono-Pumpe genannt werden. Ihre Hauptteile sind ein rotierendes Teil, der Rotor, und ein feststehendes Teil, der Stator, in dem sich der erstere drehend bewegt. Der einseitig gelenkig oder elastisch angelenkte Rotor ist als eine Art Rundgewinde-Schraube mit großer Steigung, großer Gangtiefe und kleinem Kerndurchmesser ausgebildet. Ausgangsseitig oszilliert die Achslage. Der hohle Stator hat eine elastische Wandung bei gleicher Steigungslänge des Rotors, aber einen in einer orthogonalen Achse erheblich größeren Kernraum. Dadurch bleiben zwischen dem Stator und dem sich darin drehenden und dabei radial bewegenden Rotor Förderräume, die sich kontinuierlich von der Eintritts- zur Austrittsseite bewegen. Ventile zur Begrenzung der Förderräume werden nicht benötigt. Die Form der Hohlräume ist dabei konstant, sodass das Fördermedium nicht komprimiert wird. Die Scherkräfte, die auf das Fördergut einwirken, sind dabei sehr klein. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass Exzenterschneckenpumpen kontinuierlich und pulsationsarm fördern, und auch hochviskose Medien können problemlos fördern können. Angeboten werden solche Pumpen zum Beispiel von der Firma „Seepex“.
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Die Erfinder haben festgestellt, dass diese Art von Pumpen nicht nur dahingehend den herkömmlich verwendeten Rotations- bzw. Zentrifugalpumpen überlegen ist, dass in diesen keine Gefahr des Verspinnens der Regeneratfasern droht, sondern dass diese Art von Pumpen auch eine so feine Einstellung des Volumenstroms erlaubt, dass diese als Dosierpumpen verwendet werden können. Somit kann für die Mischung der zweiten Suspension mit der ersten Suspension vollständig auf die herkömmlichen Mischbütten mit Rührern verzichtet werden. Stattdessen kann die zweite Suspension mit den Regeneratfasern direkt in den Volumenstrom der ersten Suspension eingedüst werden. Indem die zweite Suspension mit den Regeneratfasern nicht mehr mittels einer herkömmlich verwendeten Rotations- bzw. Zentrifugalpumpe aus dem zweiten Tank gepumpt und durch keine Mischbütte mit einem Rührer geführt wird, entstehen die eingangs genannten Probleme der Verspinnung nicht mehr. Als positiven Nebeneffekt kann bei der erfindungsgemäßen Lösung der Bauraum für die Mischbütten und die damit verbundenen Kosten, insbesondere die Kosten für die elektrische Antriebsenergie der Rührer in den Mischbütten, eingespart werden.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass auch die erste Suspension mit den natürlichen Zellstofffasern mittels einer volumetrischen Pumpe, insbesondere mittels einer Exzenterschneckenpumpe, aus dem ersten Tank in den Volumenstrom der zweiten Suspension befördert wird, wobei die erste Suspension auf dem gesamten Förderweg zwischen dem ersten Tank und dem Stoffauflauf durch keine ein Rührwerk umfassende Mischbütte geführt wird. Zwar neigen die natürlichen Zellstofffasern in der ersten Suspension wegen ihrer geringeren Länge nicht zum Verspinnen, aber auch hier gilt, dass durch den Verzicht auf die Mischbütten Bauraum und Kosten eingespart werden können.
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Jedoch kann es in einer alternativen Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass mehrere erste Suspensionen mit natürlichen Zellstofffasern in mehreren ersten Tanks bereitgestellt werden, wobei sich vorzugsweise die natürlichen Zellstofffasern in den verschiedenen ersten Suspensionen voneinander unterscheiden. Beispielsweise können sie sich hinsichtlich ihrer Faserlänge voneinander unterscheiden. In diesem Fall kann es von Vorteil sein, wenn die mehreren ersten Suspensionen in wenigstens einer ein Rührwerk umfassenden Mischbütte miteinander gemischt werden, bevor sie weiter in den Volumenstrom der zweiten Suspension befördert werden.
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Als besonders geeignet haben sich die als Viskose und als Lyocell bekannten Regeneratfasern für die Herstellung der nassgelegten Vliesstoffbahnen erwiesen.
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Insbesondere um Vorteile der langen Regeneratfasern für die umweltfreundliche Festigkeitsgebung der nassgelegten Vliesstoffbahn wirksam nutzen zu können, wird vorgeschlagen, dass in der Maschine zur Herstellung der nassgelegten Vliesstoffbahn eine Wasserstrahlvernadelung der Vliesstoffbahn erfolgt. Hierdruch kann der Herstellungsprozess gezielt derart ausgebildet sein, dass die fertige nassgelegte Vliesstoffbahn in Wasser dispergierbar ist. Hinsichtlich der Dispergierbarkeit und wie sich diese bestimmen lässt, wird auf die Offenbarung der Druckschrift
EP2985375A1 verwiesen.
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Zudem ist es vorteilhaft, um die fertige nassgelegte Vliesstoffbahn bedenkenlos als „flushable wipe“ auch über die Toilette entsorgen zu können, wenn alle Fasern und etwaige weitere Hilfsstoffe, aus denen die nassgelegte Vliesstoffbahn gebildet wird, so ausgewählt sind, dass die fertige nassgelegte Vliesstoffbahn biologisch abbaubar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner eine Anlage zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn, welche ausgebildet ist, das zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, umfassend: einen ersten Tank für eine erste Suspension mit natürlichen Zellstofffasern, einen zweiten Tank für eine zweite Suspension mit regenerierten Cellulose-Fasern, eine Zusammenführstelle zum Zusammenführen der ersten Suspension und der zweiten Suspension zur Erzeugung eines Gemisches, einen Stoffauflauf, welches mit dem Gemisch beschickt wird, und eine Formierpartie zum Entwässern Gemisches, wobei sich die Anlage erfindungsgemäß dadurch besonders auszeichnet, dass sie ferner eine volumetrische Pumpe, insbesondere eine Exzenterschneckenpumpe umfasst, um die zweite Suspension mit den regenerierten Cellulose-Fasern aus dem zweiten Tank in den Volumenstrom der ersten Suspension zu befördern, wobei die Anlage auf dem gesamten Förderweg der zweiten Suspension von dem zweiten Tank bis zum Stoffauflauf frei ist von einer ein Rührwerk umfassenden Mischbütte.
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Insbesondere kann die Anlage ferner eine Wasserstrahlvernadelungsvorrichtung zum Vernadeln der nassgelegten Vliesstoffbahn aus den zuvor genannten vorteilhaften Gründen umfassen. Die Formierpartie ist vorzugsweise als Schrägsiebformer ausgebildet. Ferner kann die Anlage einen Trockner und/oder einen Aufwickler umfassen. Im Übrigen gelten die oben genannten Weiterbildungen und Vorteile auch für die erfindungsgemäße Anlage.
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Die vorliegende Erfindung und weitere Vorteile selbiger werden nachfolgend anhand von lediglich schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 eine konventionelle Anlage zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn, und
- 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn.
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1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte, herkömmliche Anlage 10` zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn, wobei hier lediglich der vordere Teil bis zum Stoffauflauf 12' dargestellt ist. Hinsichtlich möglicher Ausgestaltungen des hinteren Teils der Anlage bis zur Aufrollung wird zum Beispiel auf die Ausführungen in der Druckschrift
WO 2015/000687 A1 aus dem Haus der Anmelderin verwiesen. In diesem Beispiel werden nur zwei Arten von Fasern gemischt, nämlich natürliche Zellstofffasern, die in Form einer wässrigen Suspension in einem ersten Tank 14' bereitgestellt werden, und regenerierte Cellulose-Fasern, die ebenfalls in Form einer wässrigen Suspension in einem zweiten Tank 16' bereitgestellt werden. Die beiden wässrigen Suspensionen werden jeweils mittels einer herkömmlichen Rotations- bzw. Zentrifugalpumpe 18' zu einer ersten Mischbütte 20' mit einem Rührer 22' gepumpt. Dort werden die beiden Suspensionen mit den natürlichen Zellstofffasern und den regenerierten Cellulose-Fasern miteinander erstmalig vermischt. In der Regel folgen dieser ersten Mischbütte 20' noch weitere Mischbütten 20' mit entsprechenden Rührern 22', so zum Beispiel, wie in
1 gezeigt, eine zweite Mischbütte 20' und eine dritte und letzte Mischbütte 20', die auch als Maschinenbütte bezeichnet wird. In den Bütten 20' kann bereits Wasser hinzugeben werden, die die Faserkonzentration in der Suspensionsmischung zu verringern. Nach der letzten Mischbütte 20` kann die Mischung wahlweise in einen Vorverdünnungstank 24' oder daran vorbei geleitet werden. In dem Vorverdünnungstank 24' befindet sich in erster Linie weiters Wasser. Anschließend kann die Mischung wieder wahlweise in einen Siebwassertank 26' oder daran vorbei geleitet werden. Im letzteren Fall kann die Mischung entweder vor oder hinter einer Pumpe 18' dem Wasser aus dem Siebwassertank 26' zugefügt werden. In den Siebwassertank 26`, welcher auch Englisch „White Water Tank“ genannt wird, kommt zusätzlich das sogenannte Siebwasser aus der Formierpartie, also das Wasser, welches durch ein Formiersieb hindurchgelaufen ist und im Prozesskreislauf zurückgepumpt wird. Schließlich gelangt die durch das Wasser aus dem Vorverdünnungstank 24' und dem Siebwassertank 26` stark verdünnte Fasersuspensionsmischung zum Stoffauflauf 12`, von wo aus es zwecks Bildung der eigentlichen Vliesstoffbahn in einer hier nicht mehr gezeigten Formierpartie auf ein Formiersieb aufgebracht und dort entwässert wird. Dies geschieht vorzugsweise in einem Schrägsiebformer.
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Bei dieser Anlage kann das Problem auftreten, dass die die langen regenerierten Cellulose-Fasern in der Rotations- bzw. Zentrifugalpumpe 18`, mit welcher sie aus dem zweiten Tank 16' herausgepumpt werden, und/oder am Rührer 22' einer der Mischbütten 20' verspinnen können. Dies führt dann zu einer aufwändigen Reinigung und verursacht entsprechende Produktionsstillstände bzw. -ausfälle.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines vorderen Teils einer Anlage 10 zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn, analog zu 1, jedoch diesmal von einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Dieselben Bauteile weisen in 2 dieselben Bezugszeichen wie in 1 auf, jedoch ohne einen Strich. Insofern wir zu diesen Bauteilen auf die Ausführungen oben zur 1 verwiesen.
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Anders als in 1 weist die in 2 dargestellte Anlage 10 keine Mischbütten 20' mit Rührern 22' auf. Zudem wurden die Rotations- bzw. Zentrifugalpumpen 18', welche die Suspension aus dem ersten Tank 14 bzw. dem zweiten Tank 16 pumpen, jeweils durch eine volumetrische Pumpe 28, und um genauer zu sein, durch eine Exzenterschneckenpumpe 28, ersetzt. Die erste Suspension mit den natürlichen Zellstofffasern aus dem ersten Tank 14 wird direkt in die Leitung eingedüst, welche den Vorverdünnungstank 24 mit dem Siebwassertank 26 verbindet, beispielsweise vor der dazwischen angeordneten Rotations- bzw. Zentrifugalpumpe 18. Die zweite Suspension mit den Regeneratfasern aus dem zweiten Tank 16 wird wahlweise ebenfalls in die Leitung eingedüst, welche den Vorverdünnungstank 24 mit dem Siebwassertank 26 verbindet, und/oder in die Leitung, welche den Siebwassertank 26 mit dem Stoffauflauf 12 verbindet. Dabei kann die Eindüsung entweder vor und/oder hinter einer jeweiligen Rotations- bzw. Zentrifugalpumpe 18 stattfinden. Durch die extrem starke Verdünnung der Suspensionsmischung mit dem Wasser aus dem Vorverdünnungstank 24 und/oder Siebwassertank 26 ist die Gefahr eines Verspinnens der Regeneratfasern hier nur noch gering.
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In der erfindungsgemäß hinter dem zweiten Tank vorgesehenen volumetrischen Pumpe 28 besteht ebenfalls so gut wie keine Gefahr einer Verspinnung der langen Regeneratfasern, ebenso wie keine Gefahr mehr an den Rührern 22' der Mischbütten 20' besteht, auf die erfindungsgemäß im Förderweg von der zweiten Suspension aus dem zweiten Tank 16 bis zum Stoffauflauf 12 vollständig verzichtet wird.
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Indem bei dieser Ausführungsform keine Mischbütten 20' mit Rührern 22` vorgesehen werden, lassen sich - gegenüber der Ausführungsform aus 1 gemäß dem Stand der Technik - als positiver Nebeneffekt Bauraum und Kosten sparen, insbesondere auch Kosten für den Strom zum Antreiben der Rührer 22'.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines vorderen Teils einer Anlage zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn, analog zu den 1 und 2, jedoch diesmal von einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Dieselben Bauteile weisen in 3 dieselben Bezugszeichen wie in 1 auf, jedoch ohne einen Strich, bzw. dieselben Bezugszeichen wie in 2. Insofern wir zu diesen Bauteilen auf die Ausführungen oben zu den 1 und 2 verwiesen.
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Anders als in der ersten Ausführungsform gemäß 2 weist die zweite Ausführungsform gemäß 3 zwei erste Tanks 14 auf. Jeder der beiden ersten Tanks 14 ist mit einer ersten Suspension mit natürlichen Zellstofffasern gefüllt, wobei sich jedoch die Zellstofffasern in den beiden Tanks 14 voneinander unterscheiden. Zum Beispiel können in dem einen Tank 14 natürliche Zellstofffasern kürzerer Faserlänge als im anderen Tank 14 beinhaltet sein.
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Die ersten Suspensionen beider erster Tanks 14 können über mehrere Mischbütten 20 mit Rührern 22 im Wesentlichen auf dieselbe Weise vermischt werden, wie es dies oben in 1 im Hinblick auf die erste Suspension und die zweite Suspension beschrieben wurde. Dabei können die beiden ersten Suspensionen auch mittels einer jeweiligen Rotations- bzw. Zentrifugalpumpe 18 aus den beiden ersten Tanks 14 gepumpt werden. Für die im Vergleich zu den Regeneratfasern stets sehr kurzen Fasern aus natürlichem Zellstoff besteht hier keine Gefahr eines Verspinnens. Danach kann die Mischung aus den beiden ersten Suspensionen wahlweise in den Vorverdünnungstank 24 und/oder daran vorbei in die Verbindungsleitung zwischen dem Vorverdünnungstank 24 und den Siebwassertank 26 geleitet werden.
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Wichtig ist bei dieser Ausführungsform, dass auch hier erfindungsgemäß, wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 2, die zweite Suspension mit den regenerierten Cellulose-Fasern mittels einer volumetrischen Pumpe 28, insbesondere mittels einer Exzenterschneckenpumpe, aus dem zweiten Tank 16 in den Volumenstrom der ersten Suspension befördert wird, wobei die zweite Suspension auf dem gesamten Förderweg zwischen dem zweiten Tank 16 und dem Stoffauflauf 12 durch keine ein Rührwerk 22` umfassende Mischbütte 20' geführt wird. Dies verringert die Gefahr von Verspinnungen der Regeneratfasern in der Anlage 10. Die zweite Suspension aus dem zweiten Tank 16 kann dabei so geführt werden, wie dies in dem ersten Ausführungsbeispiel mit Hinblick auf 2 oben beschrieben wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10'
- Anlage zur Herstellung einer nassgelegten Vliesstoffbahn
- 12, 12'
- Stoffauflauf
- 14, 14'
- erster Tank
- 16, 16'
- zweiter Tank
- 18, 18'
- Rotations- bzw. Zentrifugalpumpe
- 20, 20'
- Mischbütte
- 22, 22'
- Rührer
- 24, 24'
- Vorverdünnungstank
- 26, 26'
- Siebwassertank
- 28
- volumetrische Pumpe (Exzenterschneckenpumpe)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2985375 A1 [0013]
- WO 2015/000687 A1 [0018]
