DE4105613A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines filtervlieses mit unterschiedlichen filtriereigenschaften insbesondere filtervliese fuer wickelkerzen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines filtervlieses mit unterschiedlichen filtriereigenschaften insbesondere filtervliese fuer wickelkerzenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Herstellung eines Filtervlieses
mit unterschiedlichen Filtriereigenschaften
insbesondere Filtervliese für Wickelkerzen.
Insbesondere eignen sich diese Filtervliese bzw.
Filtermaterialen zur Herstellung von Filterkerzen
bzw. Filtermodulen mit Tiefenfilterwirkung, wie sie
beispielsweise Gegenstand der DE-OS 39 11 826 sind
und bevorzugt werden für das Verfahren
Stoffzusammensetzungen benutzt, wie sie in der DE-OS
40 10 526 beschrieben sind.
Prinzipiell ist es bekannt, z. B. aus der
DE 37 40 249 einzelne Filtervliese zu kombinieren,
um deren Eigenschaften beispielsweise in einer
Tiefenfilterwickelkerze zu vereinigen. So besteht
die Möglichkeit unterschiedliche Vliese mit
unterschiedlicher Charakteristik in einer
Filterkerze übereinander zu wickeln, wobei im
Übergang vom einen zum anderen Vlies ein
Überlappungsstreifen bzw. eine Stoß an
Stoß-Verbindung zu bilden ist. Da die flexiblen
Bahnen oder Bänder nicht fest miteinander verbunden
sind, kann es auf diese Weise zu einer Minderung
oder einem vollständigen Versagen der Filterwirkung
kommen, da an den Verbindungsstellen die Möglichkeit
des Vermischens von Filtrat und Unfiltrat besteht.
Es ist weiterhin bekannt, z. B. aus der
DE-PS 37 40 249, und bevorzugt ein band- oder
bahnförmiges Filtervlies mit Abschnitten
unterschiedlicher Charakteristik zu bilden, indem
man einzelne Vliesabschnitte, die in ihren
Eigenschaften differieren, miteinander verklebt oder
verschweißt. Da bei der Herstellung nach einem
solchen Verfahren die Verschweißungen oder
Verklebungen beim fertigen Produkt oftmals
Schwachstellen sein können, kann es in der
Filtriereinrichtung (z. B. der Wickelkerze) leicht zu
einem Kurzschluß, d. h. zum Durchbrechen des
Unfiltrats kommen.
Außerdem ist das Verschweißen oder Verkleben ein
zusätzlicher, relativ aufwendiger Vorgang, der eine
automatische und rationelle Fertigung erschwert.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Bildung eines
Filtervlieses mit unterschiedlichen
Filtriereigenschaften zur Verfügung zu stellen, das
weitestgehend ohne Verschweißung oder Verkleben von
einzelnen Filtermaterialabschnitten auskommt und
eine im wesentlichen automatisierbare und rationelle
Fertigung von band- oder bahnförmigem Filtervlies
erlaubt, wodurch bei geringerem Aufwand eine
kostengünstigere Produktion gesichert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auch
eine Vorrichtung zur Herstellung eines Filtervlieses
mit unterschiedlichen Filtriereigenschaften aus
wäßrigen Suspensionen zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur
Herstellung eines Filtervlieses mit
unterschiedlichen Filtriereigenschaften insbesondere
Filtervliese für Wickelkerzen gelöst, bei dem man
mindestens zwei unterschiedliche, wässrige
Stoffsuspensionen herstellt, diese Stoffsuspensionen
in zwei nebeneinander angeordnete, voneinander
getrennte Lagen ausbreitet, diese Lagen anschließend
entwässert, wobei die Trennung der Lagen in einer
ersten Phase der Entwässerung aufrechterhalten und
in einer zweiten Phase der Entwässerung aufgehoben
wird, so daß sich die jeweils benachbarten
Randbereiche der Lagen während der zweiten Phase der
Entwässerung vermischen, und bei dem man das
vollständig entwässerte Filtervlies anschließend
trocknet und senkrecht zu den sich vermischten
Randbereichen in Streifen schneidet.
Vorteilhafte Verfahrensmodifikationen werden in den
abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 unter Schutz
gestellt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es
bevorzugt Bahnen aus Filtermaterial mit in
Querrichtung variierten Filtereigenschaften zu
formen, die mindestens zwei in Querrichtung
nebeneinander liegende Bereiche mit
unterschiedlichen Filtereigenschaften aufweisen,
wobei die Bereiche einstückig verbunden sind, was
bedeuten soll, daß keine Naht oder Verklebung
zwischen den nebeneinander liegenden Bereichen
erforderlich ist, wobei aber insbesondere innerhalb
eines Bereichs, also in Längsrichtung der Bahnen aus
Filtermaterial, Filtereigenschaften von hoher
Konstanz und Kontinuität ausgebildet sind.
Diese konstanten Eigenschaften innerhalb des
Bereichs sind u. a. ursächlich für eine gleichmäßige
Güte der konfektionierten Endprodukte.
Die Streifen mit den nach der Konfektionierung in
Längsrichtung variierten Filtriereigenschaften
werden zweckmäßig durch Wickeln oder
abschnittsweises Umlegen zu Filterelementen geformt
oder gewickelt.
Im allgemeinen lassen sich Bahnen aus Filtermaterial
bis zu ca. 10 m Breite herstellen, es wird jedoch
bevorzugt eine Breite von ca. 1 m bis 4 m und
besonders bevorzugt ca. 2 m bis 3 m Breite
hergestellt.
Wenn man die nebeneinander liegenden Bereiche mit
unterschiedlichen Filtriereigenschaften ausbildet,
so kommt es verfahrensbedingt zur Bildung von
Übergangszonen zwischen den Bereichen. Hierbei
versteht man unter einer Übergangszone zwischen zwei
Bereichen ein Gebiet, in welchem die zwischen den
Bereichen variierten Filtriereigenschaften mehr oder
weniger kontinuierlich ineinander übergehen.
Die Breite der Übergangszone läßt sich durch
Verfahrensparameter, die vorteilhaft über die
erfindungsgemäße Vorrichtung einstellbar sind,
steuern. Sie kann nicht infinitesimal klein
ausgebildet sein, sondern weist immer eine endliche
Ausdehnung, typischerweise im Bereich von ca. 1 bis
15 cm, bevorzugt 5 bis 10 cm Breite auf. Die untere
Grenze läßt sich noch weiter absenken, jedoch muß
immer gewährleistet sein, daß ein genügend hoher
Zusammenhalt der Einzelbereiche erhalten bleibt.
Nach oben allerdings wird eine endgültige Grenze nur
durch die Breiten der Einzelbereiche gesetzt.
Durch geeignete Abstimmung der Breite der
Übergangszone auf die Breite der Bereiche, die die
Bahn aus Filtermaterial, z. B. Filtervlies mit
unterschiedlichen Filtriereigenschaften formen,
gelingt es unter Berücksichtigung und geeigneter
Abstufung der Filtriereigenschaften der einzelnen
Bereiche eine Bahn aus Filtermaterial zu bilden, die
nicht nur in ihren Übergangszonen im wesentlichen
kontinuierlich variierte Filtriereigenschaften
aufweist, sondern über die gesamte Bahnbreite oder
zumindest über wesentliche Teile der Breite der Bahn.
Dies ist z. B. der Fall, wenn man eine Bahn von ca.
2 m Gesamtbreite aus vier gleich breiten
Einzelbereichen mit entsprechend abgestuften
Eigenschaftsprofilen formt und die Übergangszonen
etwa 40 bis 50 cm breit gestaltet, d. h. die beiden
mittleren Einzelbereiche bestehen dann quasi nur aus
Übergangszonen (auf beiden Seiten 20 bis 25 cm) und
die äußeren Bereiche zu beiden Seiten der Bahn
hätten jeweils äußere Zonen, die nicht über eine
kontinuierliche Abstufung der Filtereigenschaften
verfügen. Man kann diese durch einfache
Verfahrensschritte wie Wegschneiden entweder
entfernen, oder von vorne herein die Einzelbereiche
an den Rändern schmäler ausführen, im vorliegenden
Fall z. B. nur ca. 25 cm anstatt 50 cm, wodurch eine
insgesamt nur 1,5 m breite Bahn, aber mit
kontinuierlicher Eigenschaftscharakteristik entsteht.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es
weiterhin zweckmäßig, die Trennung zwischen den
einzelnen Lagen unterschiedlich lange aufrecht zu
erhalten, so daß sich unterschiedlich breite
Vermischungszonen ausbilden. Dies kann Vorteile
bieten, wenn man beispielsweise beim Wickeln von
Filterkerzen dickere Zonen mit einer bestimmten
Filtereigenschaft erhalten will. So könnte z. B. bei
einem stark trubstoffhaltigen Unfiltrat die
Unfiltratseite der Wickelkerze mit einer dickeren
Schicht von größerer Porosität versehen sein, so daß
sich die Filterkapazität nicht vorzeitig erschöpft.
Prinzipiell ist das Verfahren sowohl zur Bildung von
membranartigen als auch vliesartigen Filterbahnen
geeignet. Wenn man die Eigenschaften von Membranen
variiert, so kann es sich hierbei im wesentlichen um
die Porosität oder die Porengröße handeln.
Eigenschaften, die durch spezielle
Verfahrensschritte beeinflußt werden können, sind
beispielsweise die Dicke der vliesförmigen Bahn, die
in Querrichtung im wesentlichen kontinuierlich aber
auch überwiegend diskontinuierlich variiert werden
kann, indem man beispielsweise an der Vorrichtung
zur Herstellung eines Filtervlieses befindliche, zu
jedem Stoffauflauf der Gießanorndnung
korrespondierende Staulatten unterschiedlich hoch
einstellt, so daß pro Zeiteinheit unterschiedliche
Mengen von Stoffsuspensionen vergossen werden.
Es wird in diesem Zusammenhang bevorzugt, die Lagen
kontinuierlich unter Ausbildung von Bahnen
herzustellen, wobei die Bahnen während einer zweiten
Entwässerungsphase, also in der Phase, in der die
Trennung der Lagen aufgehoben ist, zu einer einzigen
Bahn zusammengeführt sind. Wenn man die
Stoffsuspensionen auf eine bewegliche
Transportvorrichtung, beispielsweise ein
Transportband, vergießt, und dabei die
Vorschubgeschwindigkeit des Transportbandes
vorzugsweise konstant gehalten wird, kann man durch
geeignete Einstellung von Staulatten an der
Vorrichtung und geeignete Vermischung der
vorgetrockneten Stoffsuspensionen eine Bahn mit
Dickengradient in Querrichtung erzeugen. Die Dicke
einer solchen flexiblen und verformbaren Bahn kann
bevorzugt zwischen 0,5 und
5 mm variieren, besonders bevorzugt sind Dicken
zwischen 0,5 und 2 mm.
Wenn man solch eine Bahn nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren konfektioniert und beispielsweise zu einer
Filterkerze verarbeitet, kann man je nach
Betriebsweise bzw. Wickelrichtung der Filterkerze
eine zu- oder abnehmende Tiefenfilterwirkung des
Filterelements aufgrund einer Dickenabstufung des
Filtervlieses erzeugen.
Legt man über die Bahnbreite bei der Entwässerung
bzw. Trocknung der Bahn in Querrichtung Vakuum
unterschiedlicher Güte an, beispielsweise indem man
getrennte Vakuumsaugkästen nebeneinander unter der
Transportbahn anbringt, oder jede sonst geeignete
Methode zur Erzielung eines Vakuumgradienten über
die Breite der Bahn anwendet, kann man einen
unterschiedlich starken Verfilzungsgrad quer zur
Bahn erzeugen. Das bedeutet, daß es nach
Konfektionierung möglich wird, das spezifische
Gewicht in den unterschiedlichen Höhen der Dicke
einer Filterschicht zu steuern ebenso wie im
konfektionierten Filterelement.
Dies kann ein wesentlicher Vorteil bei der
Tiefenfilterwirkung der Elemente sein, da angestrebt
wird, Trubstoffe bzw. andere Retentate nicht auf der
Oberfläche der Filtervliese sondern in den tieferen
Schichten im Inneren der Filterschichten
abzuscheiden, um eine vorzeitige Erschöpfung der
Filterkapazität zu vermeiden.
Es sollte erwähnt werden, daß man selbstverständlich
die beiden vorgenannten Maßnahmen kombinieren kann,
um einen Synergieeffekt zu erzielen.
Weiterhin lassen sich die im folgenden noch
aufgezählten Verfahrensmodifikation bis auf wenige
Ausnahmen sehr vorteilhaft kombinieren, um bestimmte
Eigenschaftsbilder zu erzeugen.
Neben den durch Variation der physikalischen
Verarbeitungsparameter zu erzielenden
Eigenschaftsabstufungen kann einer der Hauptvorteile
des erfindungsgemäßen Verfahrens darin gesehen
werden, daß durch die Verwendung einer Vorrichtung
mit getrennten Stoffaufläufen die Applikation von
unterschiedlichen Stoffsuspensionen ermöglicht wird.
Die für das Verfahren geeigneten Stoffsuspensionen
weisen bevorzugt einen Feststoffgehalt aus Fasern
und Zusätzen von ca. 1 bis 3% auf. Für die wässrigen
Stoffsuspensionen können dies beispielsweise
Kunstfasern und/oder Naturfasern sein, welche in der
Lage sind, eine selbstbindende Matrix zu bilden, mit
einem Gehalt an gemahlenen Fasern eines
Nadelholzzellstoffs und/oder Baumwollfasern und/oder
Kunstfasern und/oder poröse, inerte Partikel in Form
von Agglomeratteilchen, vorzugsweise
Fällungskieselsäure, aufweisen.
Weitere Zuschlagstoffe, beispielsweise Polyamine,
Polyethylenimin, kationische oder anionische
Polymere bzw. Copolymere erlauben die Abstimmung der
Eigenschaften an das individuelle Filtrations
problem.
Variiert man von Stoffauflauf zu Stoffauflauf nur
den Feststoffgehalt bei ansonsten gleicher Rezeptur
der Stoffsuspensionen, so kann man beispielsweise
dadurch aufgrund variierter Porengrößen
unterschiedliche Abscheidungscharakteristiken für
Trubstoffe ausbilden. Diese Filtermaterialien lassen
sich dann wiederum vorteilhaft zu Filterelementen
mit in Durchströmungsrichtung variierter
Abscheidungscharakteristik für Trubstoffe anordnen.
Variiert man von Stoffauflauf zu Stoffauflauf
entweder nur die Rezeptur allein oder gleichzeitig
den Feststoffgehalt, so kann man beispielsweise eine
vliesförmige Bahn von Filtermaterialien mit in ihrer
Querrichtung variierter Adsorptionscharakteristik
erzeugen. Dies geschieht vorteilhaft, indem man die
zuzusetzenden, porösen inerten Partikel und/oder
feinen Fasern mit kationischen und/oder anionischen
Polymeren bzw. Copolymeren und/oder mit Stoffen
beaufschlagt, welche physikalische bzw. chemische
Umwandlungen bewirken, wobei diese Polymere bzw.
Copolymere und/oder Stoffe mittels eines an sich
bekannten Immobilisierungsverfahrens gegen
Extrahieren sicher an die Oberfläche der Partikel
bzw. Fasern gebunden werden.
Mittels der aufgezeigten Methode kann die Filtration
von entweder positiv oder negativ geladenen
Partikeln aus einem Unfiltrat in Art eines
Tiefenfilters erreicht werden. Durch Kombination von
kationischen und anionischen Bereichen innerhalb
einer Bahn wird es vorteilhafterweise möglich,
Kerzen oder Stapel von Filtermaterialien
herzustellen, die sowohl kationisch geladene als
auch anionisch geladene Partikel zurückhalten
können.
Weiterhin kann man die stoffliche Zusammensetzung
der vliesförmigen Bahn so einstellen, daß sie in
ihrer Querrichtung zwischen ca. 0 und 40 Gew.% an
fein fibrilierend gemahlenen Fasern in einer
Grundgerüstmatrix aus Faserstoff variiert.
Eine weitere bevorzugte Verfahrensmodifikation sieht
vor, die Zusammensetzung der vliesförmigen Bahn in
ihrer Querrichtung bezüglich des Gehalts zwischen 0
und 70 Gew.% an inerten, adsorbierenden Partikeln
mit definierten Teilchen zwischen 0,5 und 100 µm
in einer Grundgerüstmatrix aus Faserstoff zu
variieren.
Noch eine weiter bevorzugte Ausführungsform des
Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß man eine
vliesförmige Bahn mit Grundgerüstmatrix aus
Faserstoff und in diese in einem Gehalt bis etwa 70
Gew.% eingelagerten inerten, aus adsorbierenden
Partikeln in seiner stofflichen Zusammensetzung
bezüglichen der mittleren Teilchengröße der
adsorbierenden Partikel zwischen 0,5 µm und 100 µm
variiert ausbildet.
Wie bereits erwähnt, kann man aus Filtermedien mit
in Querrichtung variierten Filtereigenschaften durch
Abschneiden oder Abteilen von Streifen entlang der
Querrichtung Streifen mit kontinuierlich oder
diskontinuierlich variierten Eigenschaftesprofil in
Längsrichtung herstellen.
Diese Streifen können bevorzugt zu Stapeln gelegt
oder zu Kerzen gewickelt werden.
Besonders vorteilhaft werden die angesprochenen
Stapel hergestellt, indem man relativ breite Bahnen
mit verhältnismäßig schmalen Übergangszonen zur
Streifengewinnung verwendet und die Streifen an der
Grenze bzw. an den Grenzen zwischen benachbarten
Bereichen mit unterschiedlichen Filtereigenschaften
abschnittsweise umlegt. Diese aufeinander gelegten
Stapel können dann durch Pressen, wobei eine
ausreichend feste mechanische Verbindung der
Einzellagen miteinander erzielt wird und
anschließendes Ausschneiden zu mehrlagigen
Filterschichten oder Filterelementen verarbeitet
werden.
Hierbei ist auch wieder die naht- und
schweißstellenfreie, relativ einfache Verarbeitung
hervorzuheben.
Neben dem Stapeln kann man die Streifen auch zu
Filterkerzen wickeln. Hierbei kann man prinzipiell
auf verschiedene Weisen verfahren. Man kann
vorteilhafterweise die über ihre Länge
unterschiedliche Filtereigenschaften aufweisenden
Streifen in Längsrichtung zu über ihre Dicke
variierte Filtereigenschaften aufweisenden
rohrförmigen Filterelementen wickeln. Dadurch ergibt
sich beispielsweise die Möglichkeit, da das
Filterelement über quasi übergangslos aufeinander
folgende Zonen und somit in radialer Richtung
praktisch über kontinuierlich variierte
Filtereigenschaften verfügt, eine in radialer
Richtung in der Tiefe fraktionierte Filtration
und/oder Stoffumwandlung vorzunehmen. Die über
dieses Verfahren zugängige Filterkerze eignet sich
insbesondere für solche Filtrationsaufgaben, die
zwar nur eine relativ kleine Variationsbreite der
Filtereigenschaften, aber eng tolerierte Übergänge
erfordern.
In weiteren Verfahrensmodifikationen kann man
vorteilhafterweise bei Ausbildung mit Abschnitten
unterschiedlicher Porosität die Streifen zu
rohrförmigen Filterelementen mit dem Abschnitt
größter Porosität in der Außenumfangszone liegend
wickeln.
Weiterhin kann man bei Ausbildung mit Abschnitten
unterschiedlicher Porosität die Streifen auch zu
rohrförmigen Filterelement mit dem Abschnitt größter
Porosität in der Innenumfangszone liegend wickeln.
Die Porosität oder entsprechend auch die Porengröße
können z. B. zur Variation der
Abscheidungscharakteristik für Trubstoffe verwendet
werden. Beispielsweise kann für eine nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren modifizierte Filterkerze
die von ihrem Außenumfang her mit zu filtrierendem
Medium angeströmt wird, vorgesehen sein, daß das
Filterelement in radialer Richtung von außen nach
innen abnehmende Porengröße aufweist. Andererseits
kann für Anwendungsfälle auch ein strömendes
Filterelement mit zu filtrierendem Medium von dem
zentralen Strömungskanal her in Betracht gezogen
werden, wobei bevorzugt das Filterelement in
radialer Richtung von innen nach außen abnehmende
Porengröße aufweisen kann, um eine Vergrößerung der
Fläche der feinporigen Teile des Filterelementes zu
erreichen.
Um die Stabilität der erfindungsgemäßen Filterbahnen
zu vergrößern, kann man in einer weiteren
bevorzugten Verfahrungsform die Bahn aus
Filtermaterial auf einem Stabilisierungsvlies
ausbilden. Dazu vergießt man zweckmäßig die
wäßrigen oder nicht-wäßrigen Suspensionen oder
Lösungen auf einem gemeinsamen Kunststoffvlies.
Dieses Verstärkungsvlies ist bevorzugt aus einem
geeigneten Kunststoff z. B. Polyethylen, Polypropylen
oder ähnlichem, wobei darauf geachtet werden muß,
daß das Material je nach Einsatzzweck inert ist.
Das Stabilisierungsvlies wird bevorzugt zwischen
Stoffauflauf und Transportband kontinuierlich
abgewickelt. Es kann beispielsweise ca. 0,1 bis
0,3 mm dick sein und eine Porengröße von ca.
50 µm aufweisen.
Weiterhin kann man das erfindungsgemäße Verfahren
dahingehend modifizieren, daß man das
erfindungsgemäße Vlies zusätzlich mit einem Gewebe
oder Netz als Dränage, z. B. Nadelfilz bzw. einem
nicht erfindungsgemäßen Vlies z. B. Glasfaservlies
versieht und daß ein Trägerstoff z. B. ein Granulat
oder ein Pulver etwa Aktivkohle zwischen den Vliesen
angebracht werden kann, wobei der Trägerstoff
immobilisierte funktionelle Eigenschaften besitzen
kann, so daß er z. B. funktionelle Bakterienstämme in
seinen Poren aufnehmen könnte; es können auch
entsprechende Biokatalysatoren eingebracht werden,
die dann während der Filtration ihre Wirksamkeit
entfalten. Weiterhin ist es auch möglich, eine
erfindungsgemäße Bahn von beiden Seiten mit
Dränagegewebe und Trägerstoff zu kombinieren.
Die vollständige Trocknung des mindestens in
Randzonen vermischten Vlieses und seine endgültige
dauerhafte Verbindung erreicht man vorteilhaft durch
Trocknen in einer Trockenstraße. Diese bsp. aus der
Papierherstellung bekannten Anlagen werden
erfindungsgemäß mit einer besonders für die
verwendeten Materialien geeigneten Temperatur
zwischen 130 und 170 Grad Celsius betrieben.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch
die Weiterentwicklung einer bekannten Papierher
stellungsmaschine bsp. zur Kartonverfilzung gelöst.
Dazu wird eine Vorrichtung mit einem
Stoffauflaufkasten, einem auf Walzen umlaufenden zur
Aufnahme und Entwässerung der als Lage aufgebrachten
Suspension ausgebildeten Siebband und mit einer
Trocknungseinrichtung geschaffen, die sich dadurch
kennzeichnet, daß der Stoffauflaufkasten in
mindestens zwei Kammern unterteilt ist, und daß auf
dem Sieb auf der Oberseite des Siebbandes mindestens
ein Zwischenelement im Bereich des Auslaufs der
Kammern zur Trennung der Stoffsuspensionen
angeordnet ist, das sich in Transportrichtung des
Siebbandes höchstens bis in den Bereich erstreckt,
in dem die Entwässerung der Suspensionen nahezu
abgeschlossen ist.
Neben den geteilten nebeneinander liegenden
Stoffaufläufen und der für jeden Stoffauflauf
separaten Stoffzufuhr kann die Vorrichtung
vorzugsweise auf eine bestimmte Länge in
Transportrichtung in die Trocknungszone ragende
Zwischen- bzw. Führungselemente zur Trennung der auf
das Transportband gegossenen Stoffsuspension
verfügen. Die Länge dieser Führungselemente, die
beispielsweise aus einem Blechmaterial gefertigt
sein können, ist einstellbar, wodurch der
Verbindungsgrad zwischen benachbarten Bereichen und
insbesondere die Breite der Übergangszonen und
Intensität der Vermischung steuerbar sind.
Die Führungselemente bzw. Führungsbleche sind
vorteilhaft zumindest so lange, daß eine gewisse
Vorentwässerung der einzelnen aufgebrachten
Stoffsuspensionen gewährleistet ist, falls nicht
etwa eine vollständige Durchmischung der
Einzelstoffe gewünscht wird.
Die Zwischenelemente können auch ganz fehlen, wenn
nur gewährleistet wird, daß die Einzelsuspensionen
sich aufgrund z. B. ihrer Viskosität nur im
geforderten Maß vermischen können.
Neben separaten Stoffaufläufen, die übrigens nicht
zwingend vorhanden sein müssen, falls man nur
Parameter wie Dicke, die Verfilzungstiefe etc. über
die Bahnbreite variieren will, und Führungselementen
kann man einen oder weitere Teile der Vorrichtung in
separater bzw. nebeneinanderliegend angeordneter
oder in Querrichtung zur Transportbahn
unterschiedlich einstellbaren Bauweise vorsehen.
Insbesondere können mehrere nebeneinander liegende
Staulatten mit separaten Einstellrädern vorhanden
sein, die es gestatten, die zugeführte
Stoffsuspensionsmenge in Querrichtung zur
Transportbahn unterschiedlich zu dosieren. Dadurch
kann man beispielsweise die Dicke der Bahn aus
Filtermaterial variieren.
Weiterhin kann die Vorrichtung über ihre
Gesamtbreite über mindestens zwei quer zur
Transportrichtung nebeneinander angeordnete
Vakuumsaugkästen verfügen, an die unterschiedliches
Vakuum gelegt werden kann. Hierdurch wird ein in
Querrichtung variierter Verfilzungsgrad der Bahn aus
Filtermaterial erreicht.
Weiterhin ist es möglich durch zusätzliches
Anbringen von Zusatzwalzen Stützvliese aus
Kunststoff, Dränagegewebe oder Trägerstoffe zwischen
die Transportbahn und die aufzubringenden
Stoffsuspensionen kontinuierlich abzuwickeln, so daß
das fertige Filtermaterial mit einer stützenden
Schicht bzw. einer dränierenden Gewebeschicht oder
einem Trägerstoff in einem Arbeitsgang versehen
werden kann.
An die Trocknungseinrichtung kann zweckmäßig eine
Schneideeinrichtung angeschlossen sein, die zum
Schneiden und Konfektionieren der Filtermaterialien,
insbesondere der Filtervliese mit unterschiedlichen
Filtriereigenschaften eingesetzt werden kann.
Eine beispielhafte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der
Vorrichtung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte
Vorrichtung.
Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen
handelt es sich um eine modifizierte
Papierherstellungsmaschine zur Vakuumverfilzung
(Filterkartonmaschine) 1, deren Aufbau in drei
Arbeitsbereiche eingeteilt werden kann. Sie weist in
Transportrichtung gesehen einen Stoffzufuhrbereich
2, die im wesentlichen den Stoffauflauf umfaßt,
einen Vermischungsbereich 3, und einen
Restentwässerungs- bzw. Trocknungsbereich 4 auf,
Der Stoffzufuhrbereich 2 weist einen
Stoffauflaufkasten 10 auf, der, wie am besten in der
Aufsicht zu erkennen ist, drei Kammern 31a, b, c
aufweist, die über Stoffzuläufe 30a bis c gespeist
werden. In jeder Kammer 31a, b, c des
Stoffauflaufkastens 10 ist jeweils eine Loch- bzw.
Mischwalze 150 angeordnet, die über einen geregelten
motorischen Antrieb 155 angetrieben werden
Die Misch- bzw. Lochwalzen 150 sind dabei bevorzugt
unterhalb des Auslaufniveaus vorgesehen. Weiterhin
weist der Stoffauflaufkasten 10 vertikale
Trennbleche 25 auf, die den Stoffauflaufkasten 10 in
die voneinander getrennten Kammern 31a, b, c
unterteilt. Die Breite des Stoffauflaufkastens 10
entspricht der Gesamtauflaufbreite 6.
In Transport- bzw. Maschinenrichtung schließen sich
Staulatten 40 an, die jeweils über Einstellräder 45
verfügen, die an der Oberseite der Staulatten 40
angeordnet sind. Die Staulatten sind mindestens in
vertikaler Richtung mittels ihrer Einstellräder
beweglich und reichen in ihrer tiefsten Stellung auf
den sich abwärts zur Transportbahn neigenden Teil
des Auflaufkastens unterhalb des Auslaufniveaus.
An die Trennbleche 25 schließen sich in
Transportrichtung Zwischen- bzw. Führungselemente 20
an, die sich dem sich abwärts neigenden Boden des
Stoffauflaufkastens im wesentlichen dicht anpassen.
Die in ihrer Länge einstellbaren Zwischenbleche 20
reichen auf die Transportbahn, im vorliegenden Fall
auf das endlos umlaufende Siebband 120.
Zu beiden Seiten wird die Oberseite des Siebbandes
120 von endlos umlaufenden Deckelriemen 50 begrenzt,
die wiederum vom endlos umlaufenden Siebband 120
angetrieben werden. Die Deckelriemen 50 und die
Führungselemente 20 überlappen sich eine bestimmte
Strecke, es ist jedoch ausreichend, die beiden außen
angeordneten Führungselemente 20 nur bis zu den
Deckelriemen 50 zu führen. Der Bereich vom Ende der
Zwischenelemente 20 bis zum Ende der Deckelriemen 50
bildet den Vermischungsbereich 3.
In diesen Vermischungsbereich treffen die
Randbereiche 7 der Lagen 9a, b und c zusammen, so
daß sich die Stoffsuspensionen vermischen können.
Es bildet sich eine Vermischungszone 8 aus, deren
Breite B von dem Grad der Entwässerung abhängt, der
im Vermischungsbereich bereits erreicht ist.
Das endlos umlaufende Siebband 120 wird von einem
Walzensystem, das u. a. aus Brustwalze 60,
Registerwalzen 70, Antriebs-und Saugwalze 100 und
Spannwalzen 110 besteht, bewegt.
Unterhalb des Siebbandes 120 sind mehrere
Vakuumsaugkästen 80 angeordnet. Diese können, wie
gezeigt, erst in der Restentwässerungszone 4, aber
auch schon, wie nicht gezeigt, vorher vorgesehen
sein.
Weiterhin kann man in den Fig. 1 eine Bahn aus
Filtermaterial 130 erkennen, die nach Beendigung der
Trocknungszone 5 in quer zur Transportrichtung
verlaufende Vliesstreifen 140 konfektioniert werden
kann. Über eine zusätzliche Zuführwalze 160 bzw. ein
entsprechendes Walzensystem kann eine beliebige
Stabilisierungsfolie 131 kontinuierlich auf die
Siebbahn 120 gewickelt werden und bei der Antriebs
bzw. Saugwalze 100 zusammen mit dem Vlies 130 die
Vorrichtung 1 verlassen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird
folgendermaßen betrieben:
Durch die Stoffzuläufe 30a bis c werden eine oder
mehrere wäßrige Stoffsuspensionen oder Maischen,
die sich in ihren Gehalten an Feststoffen und
Zusätzen unterscheiden können, den Kammern 31a, b
und c des Stoffauflaufkastens 10 zugeführt, die
durch Endbleche 25 getrennt sind. Diese Maischen
werden durch die Mischwalzen 150, die von dem Motor
155 angetrieben werden in Bewegung gehalten, wodurch
ein Absetzen der Feststoffe und ein Entmischen der
Stoffsuspension verhindert werden kann. Die
Stoffzufuhr wird so reguliert, daß das
Suspensionsniveau mit der Oberkante der dem
Transportband zugewandten Seite des
Stoffauflaufkastens übereinstimmt.
Die Stoffsuspensionen können vorgeheizt sein und
sind auch weiterhin durch spezielle Vorrichtungen im
Stoffauflaufkasten temperierbar. Durch Drehen der
Einstellräder 45 werden die Staulatten aus einer
dichtenden Position um einen vorbestimmten Betrag
angehoben und das Auflaufen der Stoffsuspensionen
auf das als Siebband 120. Die Stoffsuspensionen, die
zu den einzelnen Kammern gehören, werden während und
nach dem Auflaufen durch Zwischen- bzw.
Führungselemente 20 zeitweise voneinander getrennt,
um ein Ineinanderlaufen der wässrigen Suspensionen
zu verhindern.
Nachdem eine gewisse Entwässerung über das endlose
Siebband 120 und über die Registerwalzen 70
stattgefunden hat, enden die Zwischenbleche 20, so
daß nach dem Ende der Zwischenbleche 20 eine
eingeschränkte Vermischung der Randzonen stattfinden
kann. In dieser Phase verhindern die links und
rechts auf der Oberseite des Siebbandes angebrachten
Deckelriemen 50, ein vorzeitiges, seitliches
Ablaufen der Stoffsuspensionen. Am Ende der
Deckelriemen in Transportrichtung muß eine genügende
Entwässerung stattgefunden haben, und die weitere
Trochnung der in den Randzonen vermischten und
teilweise entwässerten und getrockneten
Stoffsuspensionen wird durch Vakuumsaugkästen 80
erreicht. Das entstandene Vlies 130 wird nun einer
nicht dargestellten Heißlufttrocknungsanordnung
zugeführt, und nach der entgültigen Trocknung kann
das Vlies 130 zu Viesstreifen 140 zugeschnitten
werden.
Bezugszeichenliste
1 Papierherstellungsmaschine zur Vakuumverfilzung
2 Stoffzufuhrbereich
3 Vermischungsbereich
4 Restentwässerungs- bzw. Trocknungsbereich
5 Trocknungsbereich
6 Gesamtauflaufbreite
7 Randbereich
8 Vermischungszone
9 a, b, c Lage
10 Stoffauflaufkasten
20 Zwischenbleche/Zwischenelemente (Führungselemente)
25 Trennbleche 30 Stoffzufuhr (Stoffauflauf)
31 a, b, c Kammern
40 Staulatten
45 Einstellräder für Staulatten
50 Deckelriemen
55 Deckelriemenwalzen
60 Brustwalze
65 Zuführwalze (zusätzlich)
70 Registerwalzen
80 Vakuumsaugkasten
90 Steuerwalze
100 Antriebs- und Saugwalze
110 Spannwalze
120 Siebband
130 Vlies (Filtervlies)
131 Stabilisierungsvlies
140 Vliesstreifen
150 Mischwalze bzw. Lochwalze zum Verhindern des Absetzens
155 Motorantrieb
160 Zuführwalze
2 Stoffzufuhrbereich
3 Vermischungsbereich
4 Restentwässerungs- bzw. Trocknungsbereich
5 Trocknungsbereich
6 Gesamtauflaufbreite
7 Randbereich
8 Vermischungszone
9 a, b, c Lage
10 Stoffauflaufkasten
20 Zwischenbleche/Zwischenelemente (Führungselemente)
25 Trennbleche 30 Stoffzufuhr (Stoffauflauf)
31 a, b, c Kammern
40 Staulatten
45 Einstellräder für Staulatten
50 Deckelriemen
55 Deckelriemenwalzen
60 Brustwalze
65 Zuführwalze (zusätzlich)
70 Registerwalzen
80 Vakuumsaugkasten
90 Steuerwalze
100 Antriebs- und Saugwalze
110 Spannwalze
120 Siebband
130 Vlies (Filtervlies)
131 Stabilisierungsvlies
140 Vliesstreifen
150 Mischwalze bzw. Lochwalze zum Verhindern des Absetzens
155 Motorantrieb
160 Zuführwalze
Claims (16)
1. Verfahren zur Herstellung eines Filtervlieses
mit unterschiedlichen Filtriereigenschaften
insbesondere Filtervliese für Wickelkerzen, bei
dem mindestens zwei unterschiedliche, wässrige
Stoffsuspensionen hergestellt werden, diese
Stoffsuspensionen in zwei nebeneinander
angeordnete, voneinander getrennte Lagen
ausgebreitet werden, diese Lagen anschließend
entwässert werden, wobei die Trennung der Lagen
in einer ersten Phase der Entwässerung
aufrechterhalten und in einer zweiten Phase der
Entwässerung aufgehoben wird, so daß sich die
jeweils benachbarten Randbereiche der Lagen
während der zweiten Phase der Entwässerung
vermischen, und bei dem das vollständig
entwässerte Filtervlies anschließend getrocknet
und senkrecht zu den sich vermischten
Randbereichen in Streifen geschnitten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trennung so frühzeitig
aufgehoben wird, daß sich in den benachbarten
Randbereichen eine Vermischungszone von
5-10 cm Breite ausbildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trennung zwischen den
einzelnen Lagen unterschiedlich lange
aufrechterhalten wird, so daß sich
unterschiedlich breite Vermischungszonen
ausbilden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen
kontinuierlich unter Ausbildung von Bahnen
hergestellt werden, die während der zweiten
Phase der Entwässerung zu einer einzigen Bahn
zusammengeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß Stoffsuspensionen
verwendet werden, deren Feststoffanteil 1-3%
beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß Stoffsuspensionen
verwendet werden, die positive und/oder negative
Ladungen in Form von funktionellen Gruppen
enthalten.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bahnen
unterschiedlich dick ausgebildet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die wässrigen
Suspensionen auf ein gemeinsames Kunststoffvlies
aufgetragen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kunststoffvlies mit dem
Auftragen der Suspensionen kontinuierlich
abgewickelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung bei
130-170°C durchgeführt wird.
11. Vorrichtung zur Herstellung eines Filtervlieses
mit unterschiedlichen Filtriereigenschaften aus
wässrigen Suspensionen mit einem
Stoffauflaufkasten, einem auf Walzen umlaufenden
zur Aufnahme und Entwässerung der als Lage
aufgebrachten Suspension ausgebildeten Siebband
und mit einer Trocknungseinrichtung, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stoffauflaufkasten (10)
in mindestens zwei Kammern (31a, b, c)
unterteilt ist, und
daß auf dem Sieb auf der Oberseite des
Siebbandes (120) mindestens ein Zwischenelement
im Bereich des Auslaufs der Kammern zur Trennung
der Stoffsuspensionen angeordnet ist, das sich
in Transportrichtung des Siebbandes (120)
höchstens bis in den Bereich erstreckt, in dem
die Entwässerung der Suspensionen nahezu
abgeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zwischenelemente (20) in
ihrer Länge einstellbar ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Kammer (31a, b, c)
eine eigene Staulatte (40) zugeordnet ist, die
jeweils durch separate Einstellräder (45)
einzeln höhenverstellbar sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Entwässerungseinrichtung mindestens zwei quer
zur Transportrichtung nebeneinander angeordnete
Vakuumsaugkästen (80) aufweist, an die
unterschiedliches Vakuum anlegbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß über eine
Zusatzwalzenanordnung (65) ein
Stabilisierungsvlies auf das Siebband (120)
führbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Anspüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß hinter der
Trocknungseinrichtung (5) eine
Schneideeinrichtung angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4105613A DE4105613C2 (de) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Filtervlies-Streifen mit in Längsrichtung des Streifens unterschielichen Filtereigenschaften, insbesondere Filtervlies-Streifen für Wickelkerzen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4105613A DE4105613C2 (de) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Filtervlies-Streifen mit in Längsrichtung des Streifens unterschielichen Filtereigenschaften, insbesondere Filtervlies-Streifen für Wickelkerzen |
Publications (2)
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---|---|
DE4105613A1 true DE4105613A1 (de) | 1992-08-27 |
DE4105613C2 DE4105613C2 (de) | 1994-10-06 |
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ID=6425686
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DE4105613A Expired - Fee Related DE4105613C2 (de) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Filtervlies-Streifen mit in Längsrichtung des Streifens unterschielichen Filtereigenschaften, insbesondere Filtervlies-Streifen für Wickelkerzen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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