DE2262985A1

DE2262985A1 - Verfahren zur herstellung einer faserbahn

Info

Publication number: DE2262985A1
Application number: DE2262985A
Authority: DE
Inventors: Raymond Chung
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Corp
Priority date: 1971-12-20
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1973-07-05
Also published as: CA992267A; JPS4867506A; US3837999A; FR2170500A5; ZA729011B

Description

IKENBHRG S BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Kimberly-Clark Corporation 240/560

Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung, einer Paserbahn, bei dem zunächst Fasern in eine aufschäumbare Flüssigkeit eingebracht werden, worauf durch Mischung in einem Gas ein flüssiger Schaum gebildet wird, dem anschließend die Flüssigkeit entzogen wird.

Verfahren zur Herstellung von Faserbahnen mit Schaumbildung sind seit vielen Jahren bekannt. Im allgemeinen werden bei diesen Verfahren die Fasern in Wasser dispergiert, worauf ein Oberflächenaktivierungsmittel oder ein anderes, die Schaum-

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bildung unterstützendes Mittel zugefügt und durch Mischung mit luft ein wässriger Schaum gebildet wird. Dieser Schaum wird dann üblicherweise auf ein bewegtes Sieb oder dergleichen aufgetragen, und die Hauptmenge der Flüssigkeit wird wie beim normalen Papierherstellungsverfahren entzogen. Auf diese Weise hat man Bahnen mit beträchtlichen Dickenunterschieden für zahlreiche Anwendungen hergestellt, beispielsweise für Verbandsstoffe, Teppichunterlagen, Isolierzwecke, Bauplatten und verschiedene Papiere.

Der Vorteil des Sohaumbildung3verfahrens gegenüber den herkömmlichen Papierherstellungsverfahren besteht in einer besseren Formation des Produktes, nämlich in einer gleichmäßigeren Verteilung der Pasern, die zu einem weniger wolkigen Erscheinungsbild führt. Ferner wird die Handhabung leichter, da der Schaum verhältnismäßig steif und nicht so beweglich wie eine Wasserdispersion ist, und die Fasern werden durch den Schaum an einer Zusammenballung und Verflechtung gehindert, und es wird schließlich der Wasserverbrauch verringert, da eine Konsistenz von 1 bis 3 % und sogar mehr vorgesehen werden kann.

Trotz der zuvor genannten Vorteile hat die Schaumbildung keine große Verbreitung erfahren. Einer von mehreren Gründen für diesen Mangel an Erfolg ist insbesondere in Verbindung mit der Herstellung von Papierbahnen mit einen

Basisgewicht im Bereich von 8 bis 80 g/m darin au suchen, daß

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die bislier "bekannten Vorrichtungen zur Schaumbildung keine Beeinflussung der Faserausrichtung ermöglichen. Die unmittelbar aus dem Schaum gebildeten Bahnen enthalten Fasern, die weitgehend willkürlich ausgerichtet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

ein Verfahren der .eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Ausrichtung der Pasern so gesteuert werden kann, daß die fertige Bahn die erwünschten physikalischen Eigenschaften erhält.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Mischung der aufschäumbaren Flüssigkeit mit dem Gas so erfolgt, daß die Gasblasen klein in bezug auf die Länge der v/ahllos orientierten Fasern sind, daß dann der flüssige Schaum Scherkräften derart ausgesetzt wird, daß, die Blasen eine Relativbewegung erfahren und die Fasern ausgerichtet werden>und daß erst dann die Hauptmenge der Flüssigkeit entfernt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich bei der Herstellung von Faserbahnen innerhalb eines beträchtlichen Bereiches jedes gewünschte Verhältnis der Festigkeit in Maschinenrichtung (MD) zur Festigkeit in Querrichtung (CD) erreichen.

Wie schon oben erwähnt wurde, ergibt sich bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung einer

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Faserbahn mit Schaumbildung eine Bahn, bei der die Ausrichtung der Pasern willkürlich ist. Die Erfindung soll zwar nicht auf eine bestimmte Theorie beschränkt 3ein, jedoch wird angenommen, daß der Mangel der bekannten Verfahren darin liegt, daß der erzeugte Schaum nur verhältnismäßig geringen Scherkräften ausgesetzt ist, so daß die Pasern in ihrer weitgehend ungestörten zufälligen Ausrichtung bleiben, die auch im Endprodukt vorhanden ist. Als Polge dieser willkürlichen Ausrichtung hat die Bahn annähernd gleiche Festigkeitseigenschaf ten sowohl in Masohinenrichtung (MD) als auch in der Querrichtung (CD). Pur einige Anwendungsfälle kann dies zwar erwünscht sein, während jedoch in anderen Pällen, beispielsweise als Unterlage in Abdeckbändern und bei Papieren mit guter Laufeigenschaft, die in fortlaufenden Druckpressen verwendet werden, eine größere Festigkeit in Maschinenrichtung im Vergleich zur Festigkeit in Querrichtung zu bevorzugen ist. Die Größe des Verhältnisses hängt dabei von der endgültigen Verwendung der Bahn ab.

Es wurde festgestellt, daß die relativen

MD/CD-Festigkeitseigenschaften einer durch Schaumbildung hergestellten Paserbahn in einem beachtlichen Bereich durch Auswahl bestimmter Strömungsparameter steuerbar sina,und es wird angenommen, daß durch Steuerung der Strömung des mit Pasern versetzten Schaumes vor und ggfs. während der Bildung der Bahn die auf den Schaum ausgeübten Scherkräfte reguliert werden können, wodurch umgekehrt ein gewünschtes Maß an Faserorientierung erreicht werden kann.

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Yorzugsweise v/erden die fasern durch den Schaumgenerator zufällig orientiert .und zumindest weniger als es. * "beim Endprodukt angestrebt wird. Palis jedoch die Orientierung stärker als erwünscht ist oder in irgendeiner Art für unerwünscht gehalten wird, wird der Schaum vorzugsweise gemischt und eine solche Orientierung zerstört. Hierdurch kann eine Faserorientierung "bis zu dem Maß aufgebaut werden., das zu den gewünschten Festigkeitseigenschaften führt.

Es wurde festgestellt, daß durch Steuerung der Scherkräfte "bei der Strömung des Schaumes die selektive ,Orientierung der Fasern im Schaum erzielt werden kann.

Vorzugsweise werden Düsen verwendet, um den Schaum einem Sieb oder einer anderen geeigneten Vorrichtung zur Entziehung der Flüssigkeit zuzuführen. Durch Verminderung der Düsenaualaßflache, duroh Erhöhung der Düsenlänge oder durch andere Kittel, die das Verhältnis der "feuchten" Oberfläche, zum Volumen in der Düse erhöhen, wenn der Schaum auf das Sieb geleitet v/ird,können die Scherkräfte auf den Faserschaum erhöht werden. Unter "feuchten Flächen" werden die Außenflächen verstanden, die mit der Hauptmenge des bewegten Schaums in Berührung stehen. Wenn der Schaum aufhört, der auf ihn einwirkenden Scherkraft zu widerstehen, beginnt er, in den Bereich einer laminaren Strömung (yield flow) überzugehen, die als der Zustand definiert wird, in dem eine relative Bewegung zwischen Schichten aus Gasblasen in dem Schaum

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stattfindet. Bei Beginn der laminaren Strömung erfahren nur die Bereiche oder Schichten des den "feuchten" Flächen am nächsten befindlichen Schaumes eine relative Bewegung in bezug auf einander. Wenn die Scherung zunimmt, bewegen sich mehr und mehr Blasenschichten oder -abschnitte in bezug auf die benachbarten Schichten, bis schließlich eine Relativbewegung zwischen allen Schichten eintritt.

Es wird angenommen, daß die Pasern dadurch, daß sie durch die Flüssigkeit feucht werden, von den Blasenmembranen erfaßt werden, und - wenn die Faserlänge groß in bezug auf die Blasengröße ist - überspannen diese Fasern mehrere Blasejischichten. Wenn, somit eine Bewegung zwischen Blasensohichten stattfindet, werden die Fasern zu einer Ausrichtung oder Orientierung in Strömungsrichtung veranlaßt. Je mehr sich die Blasenschichten in bezug aufeinander bewegen ,um so größer wird die Zahl der orientierten Fasern, und um so mehr werden die Festigkeitseigenschaften der Bahn richtungsabhängig. Dies steht im Gegensatz zu der üblichen Papierherstellungstechnik, bei der die Fasern in Wasser dispergiert werden und sich freier bewegen, so daß sie einer solchen Riohtungswirkung nicht ausgesetzt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 eine schemati3che Darstellung einer

Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

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Fig. 2-6 verschiedene Ausfülirungsformen

von Düsen zur Erzeugung der Scherwirkung in dem strömenden Schaum und

Fig. 7-9 die Wirkungsweise der Erfindung

zur Erzeugung von Scherkräften auf in dem Schaum befindliche Fasern und die dadurch erzielte Faserorientierung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung

wird einem Schaumgenerator 10 die aufschäumbare Flüssigkeit zugeführt, und der Generator führt den Schaum 13 über eine Düse 12 vertikalen Sieben 14 und 16 zu. Das Sieb 14 ist endlos und bewegt sich um ein übliches Walzensystem, das aus einer ,Brustwalze 18a , einer Spannwalze 18b, Siebwalzen 18c und 18e, einer Führungswalze 18d und aus einer Gautschwalze I8f besteht* Dem Sieb 16 ist ebenfalls ein Walzensystem zugeordnet, das aus einer Brustwalze 19a, einer Führungswalze 19b, einer Siebwalze 19c , einer Spannwalsse 19d und einer Siebwalze 19e besteht. Beide Siebe werden über eine Kniewalze 19f geleitet. Bei der dargestellten Anordnung läuft das Sieb 14 gegen den Uhrzeigersinn um,' während das Sieb 16 sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt. In der Zeichnung ist der Abstand zwischen den Sieben zur besseren Veranschaulichung übertrieben worden. Tatsächlich bewegen sich beide Siebe in sehr geringem

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Abstand voneinander, wobei der genaue Abstand einstellbar ist, und von der Dicke oder dem erwünschten Basisgewicht des Endproduktes abhängt. Wenn sich der Schaum auf den Sieben 14 und 16 entlang bewegt, ist er einem Druck unterworfen, der die Gleichförmigkeit der Verteilung in Querrichtung erhöht. Dieser Druck begünstigt auch die Entwässerung, weil er die Flüssigkeit durch die Siebe 14 und 16 zwingt. Außerdem werden die Flüssigkeiten teilweise durch Folien 23 sowie durch Saugkästen 24 und 25 am Sieb 14 und durch Folien und/oder Schneiden 26 am Sieb 16 entfernt. An dieser Stelle wird die Schaumbahn gebildet, und anschließend folgen weitere Arbeitsgänge zum Trocknen und Fertigbearbeiten,die in der bei der Papierherstellung üblichen Weise durchgeführt werden können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wandert das aufgeschäumte Grundmaterial 13 mit den Sieben 14 und 16 zur Walze 19f , wo eine Bahn 32 gebildet wird. Saugkästen 29 und 30 dienen zur Entfernung überschüssiger Flüssigkeit und zur Erhaltung der Haftung der Bahn am unteren Sieb 14, und im Behälter 28 wird überschüssige Flüssigkeit gesammelt. Der Filz 20 läuft endlos um eine Aufnahmewalze 21a, eine Andruckwalze 21b, eine Spannwalze 21 ο, eine Filzwalze 21d, eine Führungswalze 21e und Filzwalzen 21f und 21g. Die Übertragung der Bahn 32 vom Sieb 14 zum Filz 20 erfolgt an dem von den Walzen 18f und 21a gebildeten Spalt. Anschließend wird die Bahn 32 von der Andruckwalze 21b zur Trockenwalze 36 geleitet. Eine Walze 38 ist in üblicher Weise beweglich gelagert.Hinter dem Trockenzylinder 36 wird die Bahn 32 aufgewickelt oder anderen

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üblichen Endbearbeitungsvorgängen -unterworfen. Die vom Schaum und der Bahn 32 entfernte Flüssigkeit wird in einem Tank 31 gesammelt und normalerweise der dem Schaumgenerator 10 zugeführten Flüssigkeit-wieder beigemischt.

Bs sei bemerkt, daß das vorangehend beschriebene System zur Schaumbildung nur allgemein zur Erläuterung der Erfindung herangezogen wurde, daß jedoch die Erfindung nicht auf eine bestimmte Vorrichtung beschränkt ist. Vielmehr zeigt die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung des flüssigen Schaums auf, das die physikalischen Eigenschaften der fertigen Bahn ■ verbessert und auch mit einer anderen Vorrichtung realisierbar ist, ohne daß hierdurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird. .

In Fig. 2 bis 6 sind spezielle Ausführungsformen von Düsen dargestellt, die in der erfindungsgemäßen V/eise zur Erzeugung der gesteuerten Scherkräfte auf den Schaum in seinem flüssigen Zustand verwendet werden können. Die in Pig. 2 und 3 dargestellte Düse besitzt eine rechteckige Öffnung 14, die durch die Fläche 41, die Flächen 42 und 43 und den Einsatz 44 gebildet wird* Die Größe der Scherung für eine gegebene Strömung kann durch die Dicke des Einsatzes eingestellt werden, der mit Hilfe von Bolzen 46 lösbar befestigt ist. Vorzugsweise besitzt der Einsatz 44 ein abgeschrägtes Teil 45 zur Verbesserung der.Flüssigkeitsströmung. Die Befestigung der Düse am Schaumgenerator 10 erfolgt beispielsweise mit Hilfe von Bolzen 47.

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Bei der Düsenanordnung gemäß Pig. 4 und 5

werden die Scherkräfte dadurch gesteuert, daß eine Platte 52 auf eine Platte 53 zu oder von dieser v/eg bev/egt wird. Bolzen 50 gleiten in Schlitzen 54 und können angezogen werden, um die Platte 52 in der erforderlichen Lage festzulegen.

Eine dritte Düsenausbildung zeigt Pig. 6.

Bei dieser Anordnung ist eine Platte 56 um eine Verbindung 58 schwenkbar, so daß die Größe der Öffnung 60 und damit die dem Schaum mitgeteilten Scherkräfte eingestellt v.erden können. Die Platte 56 wird durch einen einstellbaren Peststollkolben in ihrer Lage gehalten. Die Düse dient zur horizontalen Schaumbildung auf dem Sieb 62, wenn dieses sich über die Brustwalze bewegt.

Die V/irkungsweise der Erfindung wird nunmehr

im einzelnen anhand der Figuren 7 bis 9 erläutert. Pig. 7 zeigt einen teilweisen Querschnitt des Schaumgenerators 10 und der Düse 12, die im einzelnen in Pig. 2 und 3 dargestellt ist. Wenn der Schaum 13 vom Schaumgenerator 10 in die Düse 12 strömt, befinden sich die Pasern 66 und Blasen 67 in einer zufälligen Verteilung , was in größeren Einzelheiten in Pig. 8 dargestellt ist . Die in der Düse 12 auf den Schaum wirkenden Scherkräfte führen zur Erzeugung eines Schlupfes, was in Pig. 9 etwas übertrieben durch die Verschiebungslinie 68 angädeutet ist. Dieser Schlupf rührt von einer Relativbewegung zwischen Schaumabschnitten im Bereich 13A und an der Grenzfläche

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der Bereiche 13a und 13b her, und die dem Schlupf unterworfenen Pasern werden durch diese Relativbewegung in der in Pig. 9 schematisch dargestellten,Weise ausgerichtet.

Bei der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es erforderlich, daß man von einem Schaum ausgeht, bei dem die· Pasern mehr als eine Gasblase überspannen, und Pasern aus einer Holzpulpe oder aus Kunststoff mit einer Länge von wenigstens 0,8 mm sind geeignet. Der.Schaum hat vorzugsweise eine Konsistenz (Gewicht der Pasern/Gewicht der Masse χ 100) im Bereich von etwa 1% bis 3$ j und die Zuführungsmenge beträgt etwa 36 l/m bis 180 l/m pro 0,3 m Generatorbreite, je nach Typ und Gewicht des hergestellten Papiers. Unter diesen Bedingungen führt offenbar der Mangel'an .Relativbewegung der die Luftblasen umgebenden flüssigen Membranen zu einer festen Haftung der Fasern, und die somit durch den Schaum gehaltenen und zuvor im Schaum gut verteilten Pasern können sich nicht unabhängig von den Membranen bewegen und werden dann nicht verflockt oder verflochten. Wenn somit ein Schaum mit willkürlich verteilten Pasern einem schubweisen Strom, unterworfen wird, bei dem sich alle Gasblasen gleichzeitig bewegen, wird "bei dieser Bewegung die Faserorientierung aufrechterhalten, und zwar auch wenn anschließend der Schaum bei der Herstellung des Produktes zerstört wird. Wenn jedoch beim Transport des Schaumes eine gesteuerte Scherwirkung erzeugt wird, so daß eine laminare Strömung entsteht, wird eine erwünschte Zone von Blasen relativ zu einer oder anderen Zonen bewegt. Diese relative Bewegung zwischen Blasen oder Zonen von Blasen führt

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zu einer Ausrichtung der Fasern in einem solchen Ausmaß, daß hierdurch die Feetigkeitseigenschaften der Faserbahn beeinflußt werden können.

Da die Fase rausrichtung in der aufgeschäumten Faserdispersion beginnt, wenn die laminare Strömung einsetzt, wäre es für die Bemessung und die Steuerung dee Arbeitsablaufes wichtig zu wissen, wann die laminare Strömung eintritt. Die zwischen der laminaren und der eohubweieen Strömung vorhandene Beziehung läßt sioh bei einem gegebenen System durch allgemeine Beziehungen in eine vorgegebene Relation bringen. Nach Festlegung dieser Relation können einzelne Parameter verändert werden, um die Strömung in dem gewünschten Maß zu beeinflussen. Es hat sich gezeigt, daß ein Übergang von der sohubweisen Strömung zur laminaren Strömung durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:

(w_T) . (V_n) ^WL ^{+ W}G

AdP > _κ

CdL

Die einzelnen Ausdrücke in dieser Gleichung sind wie folgt bestimmt, wobei nach Bedarf übereinstimmende Einheiten verwendet werden können:

W_L = Gewicht der Flüssigkeit in Gewichtseinheiten pro Schaumeinheit (volumenmäßig oder schwerkraftsmäßig)

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Wq = Gewicht des Gases oder der Luft in Gewichts

einheiten pro Schaumeinheit

A = Querschnittsfläche senkrecht zur Strömungs-

richtung in (linearen Einheiten)

C = feuchter Umkreis um die Querschhittsflache A

in linearen Einheiten

dP/dL = Druckgradient in Krafteinheiten/Flächeneinheit pro Längeneinheit in Strömungsrichtung

V und K sind experimentell zu bestimmtende Konstanten.

Für die meisten praktischen Fälle kann man annehmen, daß

du ⁼"Π » ^ ^ ¹^AL lassen sich leicht bestimmen und sind wie folgt definiert:

AL = Abstand in linearen Einheiten zwischen zwei

Punkten in einem in seinen Abmessungen gleichmäßigen Abschnitt des Durchlasses

^P = Druckdifferenz in Krafteinheiten/Flächen

einheit über L.

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Eine schubweise Strömung tritt bei einem Paaerschaumaystem auf, wenn der Wert auf der linken Seite der obigen Gleichung kleiner wird als K, wobei K eine charakteristische Konstante für einen Schaum ist, der mit Flüssigkeiten der gleichen chemischen Zusammensetzung hergestellt wird. Eine laminare Strömung tritt auf, wenn der Wert auf der linken Seite gleich oder größer als K wird.

Die Konstanten ν und K können durch experimentelle Untersuehungeh bestimmt werden. Beispielsweise führt ein einfaches Verfahren zu ausreichenden Ergebnissen, bei dem visuell der Strömungsübergang in einem durohsiohtigen Durchlaß beobachtet wird, wobei der Durchlaß einen gleichmäßigen bekannten Querschnitt aufweist und A, der "feuchte Umkreis" sowie C , der Abstand zwischen den beiden Druckabgriffpunkten, leicht gemessen werden können. Eine differentie lie Meßvorriohtung kann zwischen den beiden Druckabgriffen angeordnet werden, um den Druckunterschied zu messen. Dann wird ein Schaum mit bekanntem Gas/Flüssigkeitsverhältnis langsam durch den Durchlaß geschickt. Die Strömungsgeschwindigkeit wird allmählich erhöht, bis der Übergang von der vollkommen sohubweisen Strömung zum Beginn der laminaren Strömung optisch beobachtet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druckunterschied abgelesen,und alle Variablen in der obigen Gleichung sind mit Ausnahme von

ν und K bekannt. Eine Wiederholung dieses Ablaufes mit demselben Gas und derselben Flüssigkeit mit einem anderen Verhältnis liefert eine zweiten Datenreihe. Aus den beiden Gleichungen lassen sich dann V und K leicht bestimmen.

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BEISPIEL

Dieses Beispiel zeigt die Wirkung einer Veränderung der Scherbeanspruchüng auf den Schaum bei verschiedenen Düsenabmessungen. Bei den Durchläufen B und G wurde eine Anordnung etwa gemäß Pig. 2 verwendet, während beim Durchlauf A eine ähnliche Vorrichtung verwendet wurde, jedoch mit der Ausnahme, daß der Schaum vom Generator auf horizontale Doppelsiebe gerichtet wurde. In allen Fällen betrug die Konsistenz der dem'Generator zügeführten Masse 1$, Die zugeführten Fasern waren-nicht raffiniert und bestanden zu 50$ aus Kraft und zu 50$ aus Sulfit. Als Oberflächenaktivierungsmittel diente das unter dem Handelsnamen Alipal AB-436 von der GAF Corporation vertriebene Ammoniumsalz eines sulfatierten, linearen, primären Alkoholäthoxylates. Dieses Mittel wurde der Flüssigkeit in einer Menge von etwa 0,25 Gewichtsprozenten im Rohzustand zugeführt. Bei den Durchläufen A und B betrug die Maschinengeschwindigkeit etwa 27 m/Min, während beim Durchlauf C die Maschinengeschwindigke.it etwa 37 m/Min betrug. Die nachfolgende Tabelle faßt.die Ergebnisse dieser Durchlaufe zusammen:

Durch- Zugfestig- Düsenabmessungen lauf keitsver- Breite Län^e Schiitzhältnis (CD) (MD) Öffnung

MD/CD

5:1 30,5cm 16,8cm"1,9cm 3,9:1 29,2cm 3,5cm 1,6cm 2,2:1 30,5cm 1,6cm 3,8cm

Zugeführte Menge
■ Blüsslgk. Luft Gesamt

(Schaum)

30,5-l/Min O,O88m⁵/Min O,119m³/Min 35,4 l/Min 0,07Im⁵ZMIn 0,108m³/Min •37,8 l/Min 0,071m⁵/Mln 0,110m⁵/Min

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Aus den obigen Beispielen ergibt sich, daß durch Wahl der Düsenabinessungen erreicht werden kann, ein gewünschtes PID/CD Verhältnis zu schaffen oder entsprechend ein gewünschtes Maß an Fa3erausrichtung bei einer gegebenen Maschinengeschwindigkeit zu erreichen. In der Praxis wird hierdurch das Maß des an der laminaren Strömung teilnehmenden Schaumanteils geregelt, wodurch die gewünschte Ausrichtung erzielt wird.

Pur den Fachmann ist erkennbar, daß auch

andere Verfahren zur Ausübung von Scherkräften auf den Schaum zur Erzeugung eines Bereiches laminarer Strömung anwendbar sind. Beispielsweise können die Siebe 14 und 16 in bezug auf die Geschwindigkeit des abgelagerten Schaumes beschleunigt werden. Daher ist auch die Erfindung nicht auf eine bestimmte Vorrichtung beschränkt.

Falls der Schaum mehr als erwünscht oder in einer Art,die schwer zu korrigieren ist, ausgerichtet ist, wird er vorzugsweise durch Mischen in einen Zustand der weitgehend wahllosen Orientierung gebracht und dann in der erfindungsgemäßen Weise behandelt. Diese Mischung soll erfolgen, solange der Schaum noch flüssig ist, und hierfür bieten sich eine Reihe von Möglichkeiten, die dem Fachmann bekannt sind. Beispielsweise können Flügel verwendet werden, die den Schaum nicht zerstören, der Schaum kann durch einen Turbolatorbereich geschickt werden, oder es können zwei oder mehr Schaumströme zwecks Mischung kombiniert werden.

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Der Bereich., in dem die physikalischen Eigenschaften durch Anwendung der Erfindung gesteuert werden kann, hängt natürlich von zahlreichen Paktoren ab. Hierzu gehört die Paserzusammensetzung, die Faserlänge, die Bahndicke und die durch den Schaumgenerator erzeugte Ausrichtung der Pasern. Wenn jedoch Pulpe oder andere natürliche oder synthetische . Paser normaler Länge im Bereich zwischen etwa 0,8 mm bis 19 mm zur Herstellung von Bahnen von im allgemeinen gleichmäßiger Dicke im Bereich zwischen 8 bis 80 g/m verwendet v/e'rden und von einem willkürlich orientierten Schaum ausgegangen wird, läßt sich das MD/CD-Pestigkeitsverhältnis in einem Bereich zwischen 1:1 bis'9:1 steuern. Das erste Verhältnis erhält man natürlich, indem die Bedingungen eines schubweisen Stromes, bei dem im Querschnitt keine -unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten auftreten (plug flow condition) , während das zuletzt genannte Verhältnis bei Verwendung eines schmaleren Düsenkanals bei 'laminarer Strömung (yield flow condition) erzielt wird. Pestigkeitsverhaltnisse zwischen den angegebenen Verhältnissen werden oft im laminarströmungsbereich erzielt, wo dort eine zweiteilige Strömung vorhanden ist, in der der von den Wänden entferntere Teil der Strömung sich unter schubweisen Ströinungsbedingungen, bewegt, während^ich der den Wänden nähe're Teil unter laminaren Strömungsbedingungen bewegt. In diesem Palle bewegt sich eine dünne Schicht von Blasen in der Mähe der Wände mit der geringsten Geschwindigkeit (Geschwindigkeit in bezug auf die Wand) und nachfolgende Schichten bewegen sich mit allmählich höheren Geschwindigkeiten. Der Pfropfen in der Mitte bewegt sich als ganzes mit der

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höchsten Geschwindigkeit . Derartige StrömungsVerhältnisse können in unterschiedlichem Ausmaß auch in anderen Anordnungen auftreten, gemäß der Erfindung v/erden sie jedoch gesteuert, in dem der Schaum einem gewünschten Maß von Scherkräften ausgesetzt wird.

Pur den Fachmann ist klar, daß die "besondere Faser- oder Schaumzusammensetzung für die Erfindung nicht kritisch ist. Im Gegenteil kann die Verwendung vieler Arten von Pulpe und synthetischen Pasern in Betracht gezogen werden, wie z.B. Kraft, Sulfit, Holzschliff, Hanf, Baumwolle, chemisch modifizierte Zellulosefasern, Nylonfasern, Polyolefinfasern, Polyesterfasern, Acetatfasern, Triacetatiasern, Metallfasern, Carbonfasern, Carbidfasern, Polyurethanfasern, Vinylfasern, Vinyonfasern, Rayonfasern, Acrylfasern, Glasfasern, Bagasse oder Kombinationen dieser Stoffe in jedem Verhältnis. Es können auch zahlreiche Schäummittel verwendet v/erden, v/ie z.B. die üblicherweise verwendeten anionischen, nicht ionischen und kationischen oberflächenaktiven Mittel, Seifen, modifizierte Proteine, organische Phosphorsäuren und fluorchemiscae Typen. Spezifische Beispiele von oberflächenaktiven Mitteln sind: Natrium-oder Ammoniumsalze eines sulfatierten Alkylphenoxypoly-(Äthylenoxy-) Äthanols; Nonylphenoxypoly-(Äthylenoxy-) Äthanole; Iso-octylphenylpolyäthoxyäthanol ; Polyoxyäthylensorbitanmonopalmitat, Polyoxyäthylensorbitanmonostearat, Polyoxyäthylensorbitanmono-laurat, Polyoxyäthylensorbitanmono-oleat, Polyoxyäthylensorbitantristearat, Polyoxyäthylensorbitantri-oleat. Kationische oberflächenaktive Mittel

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sind vorhanden oder neigen zu einer vollständigen Absorption durch die ZeUuIοsefasern und können die Haftfestigkeit in der fertigen trockenen Bahn vermindern. Andererseits werden gelegentlich kationische oberflächenaktive Mittel vorgezogen,, wenn dem fertigen Produkt durch die Beibehaltung des Detergents spesielle Eigenschaften, wie z.B. bakteriostatische Eigenschaften verliehen v/erden sollen. EUr einfache Zwecke sind oberflächenaktive Mittel nützlich, die Zwitterionen oder quartäre Ammoniumgruppeη enthalten. Der Schaum kann auch durch andere bekannte Verfahren gebildet werden, beispielsweise mit der Eroth-Flotationszelle der Firma Denver Equipment Co. oder mit Rührwerken.

. -Pate ntansprüche-

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Claims

PatentansprUche :

1. Verfahren zur Herstellung einer Faserbahn, bei dem zunächst Pasern in eine aufechäumbare Flüssigkeit eingebracht werden, worauf durch Mischung in einem Gas ein flüssiger Schaum gebildet wird, dem anschließend die Flüssigkeit entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit dem Gas so erfolgt, daß die Gasblasen klein in bezug auf die Länge der wahllos orientierten Fasern sind, daß dann der flüssige Schaum Scherkräften derart ausgesetzt wird, daß die Blasen eine Relativbewegung erfahren und die Fasern ausgerichtet werden, und daß erst dann die Hauptmenge der Flüssigkeit entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Scherkräfte daduroh aufgebracht werden, daß der flüssige Schaum durch eine Düse geschiokt wird« in der eine laminare Strömung gemäß der folgenden Gleichung erzeugt wird:

^WG

wobei hierin bedeuten

AdP

das Gewicht der Flüssigkeit pro Einheit des Schaums,

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W^ das Gewicht des Gases pro Einheit

des Schaums;

A den Querschnitt der Düse in Flächeneinheiten, C den feuchten Umkreis von A in linearen Einheiten,

4r den Druckgradienten in Kräfteinheiten/Flächeneinheit pro Längeneinheit in Strömungsrichtungj K und ν Sohaumkonstanten."

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherkräfte durch Änderung der Düsenabmessungen gesteuert

werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet« daß der Sohaum durch Rühren einer wässrigen
Dispersion von Fasern mit einem oberflächenaktiven Mittel erzeugt wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherkräfte durch Aufbringen des flüssigen Schaums auf einen
Träger erzeugt werden, der sich mit einer höheren Geschwindigkeit als der Schaum bewegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß als Gas Luft verwendet wird.

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