DE1927653A1

DE1927653A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Suspendierung und Foerderung von Fasern,vorzugsweise fuer Faserstoffsuspensionen zur Verwendung auf Vlieslegemaschinen

Info

Publication number: DE1927653A1
Application number: DE19691927653
Authority: DE
Inventors: Lachner Dipl-Ing Otto; Graap Dipl-Phys Volker
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1969-05-30
Filing date: 1969-05-30
Publication date: 1970-12-03
Also published as: BE751045A; NL7007691A; FR2043826A1; GB1295731A; FR2043826B1

Description

Dr. Ing. A. van der Werft Dr. Franz Lederer

PATENTANWÄLTE

München, 30. Mai I969

Anmelder: UNILEVER N.V., Mueeumpark 1, Rotterdam,
,.,,,., Niederlande

Verfahren, und Vorrichtung zur Suspendierung und Förderung

von Pasern, vorzugsweise für Paserstoffsuspensionen zur
Verwendung auf Vlieslegemasohinen

Vliesstoffe werden bekanntlich in der Weise hergestellt, daß eine wäßrige Suspension von Pasern auf eine wasserdurchlässige Bahn aufgebracht wird, auf der die Pasern unter gleichzeitigem Wasserabfluß eine Wirrlage bilden. Sowohl zur Erzielung einer guten Festigkeit wie auch einer gleichmäßigen Durchsicht ist es erwünscht, möglichst lange Fasern mit möglichst feinem Titer zu verwenden. Andererseits ist die notwendige gleichmäßige Verteilung der Fasern im Stoffauflauf umso schwieriger zu erzielen, je längere Fasern verwendet werden und Je feiner der Titer ist. Eine Steigerung der Faserlänge über 30 - 40 mm bringt praktisch keine Verbesserung der Festigkeit und des erwünschten textlien Charakters mehr. Da man jedoch in der
Praxis bei diesen Faserlängen Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung einer gleichmäßigen Faserverteilung hat, begnügt man sich in der Regel
mit Faserlängen von 6 - 15 mm.

Zur Steigerung der Produktionskapazität der Vlieelegemaechinen wird eine hohe Stoffkonzentration im Stoffauflauf angestrebt. Hler 1st man bei den heute bekannten Verfahren noch stark eingeengt. Eine unentbehrliche Voraussetzung für eine gleichmäßige Faeerverteilung im Stoffauflauf ist ein gut·· Aufschlagen der Fasern bei der Stoffaufbereitung. Ebenso wichtig
ist aber auch, «in nachträglich·· Verapinnen der Fasern nach dem Auf-

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schlagen auf dem Weg zur Vlieslegeraaschine möglichst weitgehend zu verhindern. Zum Aufschlagen des Stoffes sind bisher grundsätzlich zwei verschiedene Verfahren bekannt. Das eine besteht darin, die Fasern mit dem Suspensionswasser, dem gegebenenfalls weitere Zusätze wie Netzmittel, Entschäumer, Füll- oder Farbstoffe zugegeben sein können, in einer Bütte mechanisch zu verteilen, z. B. mit einem Radialpumpenlaufrad oder, bei Verwendung längerer Fasern, mit einem Propeller. Ein anderer älterer Vorschlag sieht vor, die Bewegungsenergie in das Suspensionswasser anstatt mit einem Propeller dadurch hineinzubringen, daß dieses in die Verteilungsbütte, der gleichzeitig die Fasern zugeführt werden, mit hoher Geschwindigkeit eingeführt wird. Obwohl die bekannten Verfahren, vor allem für das Aufschlagen von kurzen Stapelfasern, befriedigend arbeiten, so weisen sie doch eine Anzahl von Mängeln auf, die umso schwerer ins Gewloht fallen, je längere und je feinere Fasern verarbeitet werden sollen.

Bei diesen bekannten Verfahren sind die Strömungsverhältnisse im Mischgefäß nur sehr grob regelbar. Vor allem sind sie in kleineren örtlichen Bereichen des Behälters, deren Größe etwa ein Mehrfaches der Faserlänge beträgt, nicht . reproduzierbar und steuerbar. Damit wird die Gesamtverteilung der Suspension nachteilig beeinflußt, da die Gefahr gegeben ist, daß bereits in der Flüssigkeit verteilte Fasern sich nachträglich verspinnen, d. h. daß durch unkontrolliertes Zusammenballen von mehreren Fasern Knoten gebildet werden, die in den mit diesem Stoff hergestellten Vliesen Stellen ungleichmäßiger Massenverteilung bilden. Solche Zusammenballungen bringen, besondere bei der Verarbeitung längerer Fasern, den Effekt mit sich, daß sie lawinenartig andere Fasern an sich reißen und damit große Teile der Stoffsuspension verschlechtern bis unbrauchbar machen. Vor allem aber sind die bei den bekannten Verfahren wirksamen Kräfte in den räumlichen Bereiohen, die in der Größenordnung der Faserlänge liegen, so gering, daß sie häufig nicht zum Vereinzeln der Fasern aus

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dem Faserbündel ausreichen. Dies gilt vor allem dann, wenn die Pasern vor dem Eintrag in die Bütte schon angefilzt sind, was z. B. bei vorheriger Antrocknung der Fall sein kann und auch bei nicht ganz sauber geschnittenen Stapelfasern aus thermoplastischen Stoffen. In diesem Fall verbleiben die Fasern wenigstens teilweise als Bündel parallelliegender Stränge in der Suspensionsflüssigkeit, wodurch später eine einwandfreie Vliesbildung gestört wird.

Bei den bekannten Aufschlagverfahren ist zur Förderung der Fasersuspensionen vom Aufschlaggerät zum Stoffauflauf der Vlieslegemaschine ein System von mindestens einer Pumpe, einem Mischer und relativ langen Rohrleitungen erforderlich. Durch dieses System ist die Gefahr des Verspinnens der Fasern infolge der ungünstigen Strömungsverhältnisse gegeben» Diese Gefahr ist umso größer, je langer und feiner die Fasern sind.

Aus den genannten Gründen ist mit den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen eine gleichmäßige Verteilung mit höheren Stoffdichten als 0,1 - 0,2 g/l im Stoffauflauf nicht möglich.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Suspendieren und Fördern von Fasern, insbesondere für die Herstellung des Stoffes für Vlieslegemaschinen, welches die genannten Nachteile vermeidet und darüber hinaus eine Reihe weiterer Vorteile wahrzunehmen gestattet.

Vor allem sind beim erfindungsgemäßen Verfahren die Strömungsverhältnisse auch in den kleinsten Bereichen der Suspension bis hinunter in die Größenordnung des Faserdurchmessers wohl definiert und reproduzierbar. Die Verweilzeit der Fasern im suspendierten Zustand ist beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich geringer. Dadurch wird sowohl die Gefahr des Verspinnens als auch das Ausmaß der Faserquellung durch Wasseraufnahme verringert. Letzteres ist

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für eine raschere Trocknimg und eine bessere Pormstabilität des Vlieses bei seiner Herstellung von Bedeutung. Vor allem aber bewegen sich die Pasern kontinuierlich aus den Bereichen des geringsten Verteilungsgrades auf den Bereich höheren Verteilungsgrades, d. h. stärkerer Vereinzelung der Pasern, zu, ohne daß sich die Bereiche vermischen. Dadurch ist eine stetige Zunahme des Verteilungsgrades auf kürzestem Wege gewährleistet und ein nachträgliches Verspinnen bereits getrennter Pasern nach dem Suspendieren praktisch ausgeschlossen, da zum Fördern der Suspension vom Aufschlaggerät zum Stoffauflauf keine Pumpen, Mischer und nur sehr kurze Rohrleitungen erforderlich sind. Diese Vorteile ermöglichen es, eine gleichmäßige Stoffverteilung auch direkt im Stoffauflauf der Vlieslegemaschine bei wesentlich höheren Konzentrationen aufrecht zu erhalten, als dies bisher möglich war. Man kann z. B. erfahrungsgemäß bei textilen Stapelfasern eine Stoff konzentration von 0,4 - 0,5 g/l im Stoffauflauf bei völlig gleichmäßiger Stoffverteilung aufrechterhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung vorgesehene Vorrichtung sind anhand von Abbildungen schematisch und beispielsweise, jedoch nicht einschränkend, erläutert.

Figur 1 ist ein senkrechter Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung

Figur 2 ist ein Horizontalschnitt längs der Linie II - II der Figur 1 Figur 3 ist ein Horizontalschnitt längs der linie ΙΠ- III.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem feststehenden Gehäuse 1, in dem ein senkrechter Rotor 2 angeordnet ist. Di® Innenseite des Gehäuses 1 und dia Außenseite des Rotors 2, zwischen denen der n&eb. unten verengende Ringspalt 3 gebildet wird, haben so glatte Oberflächen, ü&B auf ihn.*n keine Fasern ü-m zu verarbeitenden Stoffes haftan können»

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Der zu verteilende Faserstoff wird erfindungsgemäß dem Ringspalt 3 über den Fasereinlauf 4 aus einem"Aufgäbetrichter 5 in Form einer angeteigten Suspension tangential in Drehrichtung zugeführt. Das zum Anteigen benötigte Wasser kann z. B. über eine Brause 6 dosiert zugegeben werden.

Die angeteigte Stoffsuspension durchläuft den Ringspalt 3 zwischen dem mit Drehzahlen bis zu ca. 4000 U/min laufenden Rotor und dem feststehenden Gehäuse in engen Schraubenlinien nach unten und wird auf diesem Weg durch dosierte Wasserzugaben, die über die Ringkanäle 7 erfolgen, fortlaufend verdünnt. Die dosierte Wasserzugabe über Ringkanäle 7 ermöglicht es, an den verschiedenen Stellen des Ringspaltes 3 die Grenzschicht im gewünschten Sinne zu beeinflussen. Zweckmäßig kann schon am oberen Ende des Ringspaltes 3 über die Bohrungen δ und

Strömung

9 Verdünnungswaaser zugeführt werden. Durch die/zwischen dem mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Rotor 2, dessen Umfang groß ist gegenüber der Faserlänge, und dem feststehenden Gehäuse 1 treten nach unten hin zunehmende Scherkräfte auf, die ausreichen, um auch stark verfilzte Faserbündel aufzulösen.

Der Ringspalt 3 besitzt an seinem oberen Ende eine Breite von mehreren Zentimetern. In dem Bereich, in dem die Zufuhr der angeteigten Fasern erfolgt, wird der Ringspalt 3 zwischen dem Gehäuse 1 und dem auch nichtrotierenden Dichtungsträger 19 gebildet. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die durch den Rotor 2 im Ringepalt 3 erzeugte Drehbewegung der Suspension in nur stark abgeschwächter Form bis in diesen Bereich fortsetzt. Dadurch wird das Ansaugen von Luft verhindert und außerdem eine stetig zunehmende Mitnahme der angeteigten Fasern bewirkt. An seinem unteren Ende ist der Rotor zu einer Schleuderscheibe 12 erweitert. Diese Schleuderscheibe wirkt als Radialpumpe. Weiterhin ist es zur Erreietaug gi*?:"3®rer Förderhöhen moglish* die Beschickung dee Aufsohlagg«i»ät#® rait-ap Ds¹UsIe τ/opzunetaen. Bsaiantapreohfmd erübrigen sich weitere Pumpen fife⁵ die TOM®e»uss,s tky? Biiß^nnssion ass StoSfoMflmxt und es werden auch nur sehr

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kurze Rohrleitungen benötigt. Zwischen dem Ende der Schleuderseheibe 13 und einer konformen Erweiterung Ik des Gehäuses 1 befindet sich der Austrittsspalt 10. Die Fasersuspension tritt über den in jedem Fall sehr engen Austrittsspalt 10 in den Diffusor 17 mit dem daran anschließenden Spiralgehäuse 11 und die an ihm befindliche tangentiale Entnahmeoffnung 20 aus. Die Breite des Austrittsspaltes 10 kann durch Verschieben des Rotors in axialer Richtung, z.B. mit Hilfe des Spalteinatellgewindes 12, zwischen Fassrdurchmesser und mehreren Millimetern eingestellt werden. Unmittelbar seitlieh des Austrittsspaltes 10 sind noch zwei Wasserzuführungskanäle 15 und 16 in Form von Ringkanälen angeordnet, die es ermöglichen, knapp ober- und unterhalb des Austrittsspaltes 10 noch dosierte Wassermengen einzuführen, um damit eine Wirbelbildung am Austrittsspalt 10 zu vermeiden und die für den Stoffauflauf benötigte Endkonzentration einzustellen.

Zusätze zur Stoff suspension, wie z. B. Füllstoffe und Bindemittel, können
zweckmäßig über die Ringkanäle 7 oder vorzugsweise über die Wasserzuführungen 15 und l6 eingebracht werden. Zweckmäßigerweise wird die Einstellung des Aus-. trittsspaltes 10 durch Verspannen des Spalteinstellgewindea 12, z. B. mit
Hilfe von mehreren Druckschrauben 18, fixiert.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Suspendierung und Förderung von Fasern, inabesondere für Paserstoff-Suspensionen zur Aufgabe auf Vlieslegemaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Teil der Suspensionsflüssigkeit angeteigter Paserstoffbrei tangential und in Drehrichtung in einen sich nach unten zu verengenden Ringspalt zwischen einem im wesentlichen zylindrischen, senkrechten Gehäuse und einem in diesem rotierenden senkrechten, etwa zylindrischen
Rotor eingeführt wird, in diesen Ringspalt an mindestens einer Stelle weitere Suspensionsflüssigkeit zugeführt und die gebildete Faserstoffsuspension
am unteren Ende des Ringspaltes über einen Austrittsspait at^sgetragen wird..

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, däS die eus dem Λν«-;;ϊ·;1. -aspalt ausgetragene Paserstoffsuspension in einen diffusorartig ausgebildeten Ringraum gelangt, aus dem die Suspension direkt an die Vlieslegemaschine
weitergeleitet werden kanne

3c Verfahren nach den Ansprüchen 1 miä 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feineinstellung der Faserstofffconzestrat-ioii durch Zugabe von Suspensionsflüssigkeit über Zuführungskanäle erfolgt, die in unmittelbarer Nachbarschaft des
Austrittsspaltes münden.

^. Vorfahren nach den Ansprüchen 1-5» dsäarch gekennzeichnet,, fia-ß dem Ringspalt die Hauptmenge der Suspensionsflüssigkeit über mehren» übar seil·?-
Höhe etwa gleichmäßig verteilte Singkanäle angeführt wird,

fr* fr* ίί ί^,

^J i-J H¹ ^J

Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß Zusätze zur Paserstoff suspension, ζ. B. Füllstoffe und Bindemittel, in den Ringspalt über die Ring- und Zuführungskanäle eingebracht werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Förderung der Faserstoff suspension erforderliche Energie durch den Rotor und/oder durch die Zuführung des Faserstoffbreies und der Suspensionsflüssigkeit unter Druck der Suspension übertragen wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem feststehenden senkrechten, etwa zylindrischen Gehäuse 1 mit glatter Innenoberfläche und einem konzentrisch und drehbar gelagerten, ebenfalls etwa zylindrisch geformten Rotor 2 mit glatter Außenoberfläche besteht, wobei Gehäuse und Rotor so ausgebildet sind, daß der zwischen ihnen liegende Ringspalt 5 sich in seiner Breite nach unten zu verringert, sowie daß am oberen Ende des Ringspaltes 3 eine Zuführungsleitung/für den Faserstoffbrei und am unteren Ende ein Austrittsspalt 10 angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch J, gekennzeichnet durch mehrere über die Höhe des Ringspaltes, vorzugsweise gleichmäßig verteilte Ringkanäle 7 für die Zuführung der Suspensionsflüssigkeit·

9· Vorrichtung nach den Ansprüchen J - 8, gekennzeichnet durch eine Zuführungsleitung 9 für die Suspensionsflüssigkeit am oberen Rand des Ringspaltes 3«

ICX Vorrichtung nach Ansprüchen 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor 2 an seinem unteren Ende zu einer Schleuderscheibe IJ erweitert ist und das, Gehäuse 1 eine etwa konforme Erweiterung 14 aufweist, die zusammen mit der Schleuderscheibe den Austrittsspalt 10 bildet.

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11. Vorrichtung nach den Ansprüchen J - 10, gekennzeichnet durch eine diffusorartig ausgebildete Austrittsöffnung 17 hinter dem Austrittsspalt 10, an die sich ein Spiralgehäuse 11 mit tangentialer Entnahmeöffnung 20 anschließt.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen ¹J-Il, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung 12, welche den Rotor 2 oder das Gehäuse 1 höhe verstellbar und damit die Breite des Austrittsspaltes 10 einstellbar macht.

13* Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Druckschrauben 18, die die Vorrichtung 12 gegen das Gehäuse 1 verspannen und somit die Einstellung des Austrittsspaltes 10 fixieren.

l4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 - 13* gekennzeichnet durch eine feststehende innere Begrenzung (Dichtungsträger) 19 des Ringspaltes 3 in dessen obere» Bereich, die die Abdichtung des Rotors gegen das Lagergehäuse enthält.

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