DK170259B1 - Anlaeg samt fremgangsmade til fremstilling af et torformet fiberprodukt - Google Patents

Description

i DK 170259 B1

Den foreliggende opfindelse angår et anlæg til fremstilling af et tør-formet fiberprodukt omfattende A) en række fiberfordelere, der hver har en i det væsentlige plan bund og er anbragt umiddelbart efter hinanden og indrettet til aflejring af hver sit lag stort set samtidig på en og samme formevire, B) en endeløs formevire, der kan fremføres i en bane beliggende under fiberfordelernes bund, og C) en sugeanordning, der er anbragt under hele formeviren.

Anlæg af den ovenfor beskrevne type til tørformning kendes blandt andet fra Krøyer US patentskrifterne nr. 4.014.635 og nr. 4.494.278 samt de danske Krøyer fremlæggelsesskrifter nr. 153.530 og nr. 162.845 samt europæisk patentpublikation nr. 0.006.696.

I de hidtil kendte anlæg til fremstilling af tørformede fiberprodukter er der en begrænset kapacitet, som afhænger af hvor hurtigt fibrene nedlægges på formeviren i en sådan mængde, at de har forbindelse med hinanden. Det er derfor ofte nødvendigt at operere med en relativ lav fremføringshastighed for formeviren og herved begrænses den kapacitet, hvormed fiberprodukterne fremstilles. De anlæg, som kendes fra ovennævnte skrifter, er navnlig velegnet til fremstilling af tynde et-lags fiberprodukter, det vil sige et-lags fiberprodukter med en gramvægt på ned til 30 - 150 g/m2. De således dannede fiberprodukter vil have ens egenskaber igennem hele tykkelsen. Ved tørformningsteknik, som kendes fra ovennævnte skrifter, er det kendt at placere en række fiberfordelere ovenover formeviren for at forøge produktionskapaciteten ved at danne tykkere lag. Imidlertid vil de dannede produkter stadig være sammenhængende et-lags fiberprodukter.

Ved vådformning kan der fremstilles produkter med en vægt ned til 11 -20 g/mz. En så lav vægt er nødvendig for at få et blødt produkt ved vådformningsprocessen. Sådanne produkter finder i vid udstrækning anvendelse som produkter af kleenex-typen samt toiletpapir, der som regel vil være fremstillet ved sammenlægning i en speciel sammenlægningsstation. Da der sker sammenlægning, vil vådformningsanlæggets reelle fremstillingshastighed være reduceret til halvdelen eller en tredjedel afhængigt af, om der sammenlægges to eller tre lag.

Fra vådformningsteknik er det kendt at fremstille et-lags fiberprodukter på separate formevirer og derefter føre flere af disse separate 2 DK 170259 B1 et-lags fiberprodukter til en sammenlægningsstation. Imidlertid er anvendelsen af en sammenlægningsstation dyr. Det er muligt at bibringe de forskellige vådformede lag forskellige egenskaber, men det er ofte meget svært at få lagene til at hænge sammen og danne et homogent produkt. Endvidere er det nødvendigt, at det vådformede fiberlag har en vis gramvægt, for at det ikke skal gå itu under fjernelsen fra forme-viren. Selv de kendte vådformningsmaskiner gør det praktisk taget umu- * ligt at danne fieri agede produkter, hvor de enkelte lag har en gramvægt på under 10 - 12 g/m2. På grund af vådformningen dannes der uundgåeligt hydrogene bindinger, som gør produktet stivere. Der optræder nødvendigvis mange hydrogene bindinger, da man benytter meget store vandmængder til at fordele fibrene med. Det er derfor nødvendigt ved vådformningsteknik at danne de såkaldte bløde produkter af flere lag med lav gramvægt ved senere sammenlægning i en dyr sammenlægningsstation.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at afhjælpe ulemperne ved de kendte vådformningsanlæg og at anvise et tørformningsanlæg, der er egnet til fremstilling af flerlagede fiberprodukter, hvor de enkelte lag kan fremstilles med en lav gramvægt og med ønskede egenskaber, og hvor det er muligt at bestemme den grad af integrering mellem de enkelte lag, som er bestemmende for, om det færdige produkt skal fremkomme som ét produkt, og således at produktet i det væsentlige optræder som et et-lagsprodukt uden risiko for del aminering.

Dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse med et anlæg af den indledningsvis nævnte type, som er særpræget ved, at der umiddelbart efter hver fiberfordeler, set i formevirens fremføringsretning, er anbragt en indstillelig befugtningsenhed samt en indstillelig komprimeringsenhed.

Anlægget ifølge opfindelsen er velegnet til fremstilling af alle typer papirarti kl er, såsom servietter, lagner, duge, fotokopieringspapir, filtermedier og hygiejneprodukter, som for eksempel hygiejnebind, trusseindlæg og lignende. Det er således muligt af forsyne hver af fiberfordelerne fra hver sin defibrator/hammermølle. Herved bliver det muligt at anvende forskellige typer fibre til de forskellige lag i produktet. Det bliver endvidere muligt at iblande forskellige komponenter, såsom bi komponentfibre i et hvilket som helst lag, dog fortrinsvis i yderlag og superabsorbenter i et midterlag i trelagsprodukter.

3 DK 170259 B1

De fiberprodukter, der fremstilles på anlægget ifølge opfindelsen, er således ikke kun såkaldte "bløde" produkter, såsom servietter, toiletpapir og lignende. Der er tale om alle typer papir herunder almindelige og tykke papirprodukter, som for eksempel tykt emballagepapir, fotokopieringspapir, bølgepap og lignende. Ved tørformning ifølge nærværende opfindelse kan bløde produkter dannes med en større gramvægt, da der kun optræder kontrollerbare og eventuelt ganske få hydrogene bindinger. Da antallet af hydrogene bindinger kan reguleres via indstilling af befugtningsenheden, er det også muligt på anlægget ifølge opfindelsen at fremstille almindelige papirprodukter, såsom kopipapir.

I anlægget er der mulighed for at befugte og komprimere de dannede fiberlag på en styret og kontrolleret måde for derved at styre og kontrollere graden af hydrogene bindinger. Befugtningen sker i form af fint forstøvede vanddråber, der påføres af befugtningsenheden, der er anbragt umiddelbart over produktet. Befugtningsenheden har en nedef-terrettet åbning, således at risiko for befugtning af den efterfølgende kompaktionenhed, som opfatter to samvirkende komprimeringsvalser, undgås. Herved styres og kontrolleres produktets blødhed (hand and feel). Samtidig kan graden af integrering mellem lagene styres og kontrolleres.

I anlægget ifølge den foreliggende opfindelse tørformes alle lag på en enkelt formevire. Nedlægningen af lagene sker stort set samtidigt. I praksis sker nedlægningen af et efterfølgende lag mindre end et sekund efter dannelsen af et foregående lag. Idet der umiddelbart efter hver fiberfordeler, set i formevirens fremføringsretning, er mulighed for variabelt at befugte og komprimere det dannede fiberlag, er det muligt at danne et fieri åget fiberprodukt, hvor der kan opnås en større eller mindre grad af integration mellem de enkelte lag, således at produktet kan optræde som et et-lagsprodukt uden risiko for delaminering eller som et fieriagsprodukt med adskillelse mellem de forskellige lag.

Afhængigt af de ønskede egenskaber ved det dannede fieri agede fiberprodukt, kan der således tilføres en større eller mindre mængde vand. Herved skabes der mulighed for hydrogene bindinger imellem fibrene. Det er ligeledes muligt at foretage en større eller mindre opvarmning ved hjælp af kompaktionenheden, som også har mulighed for indstilling af det tryk, som udøves for at komprimere hvert enkelt af de dannede 4 DK 170259 B1 fiberlag. Med anlægget er det således muligt at fremstille et lagdelt produkt, hvor der optræder forskellige former for lagdeling og dermed også forskellige grader af integrering mellem produktets enkelte lag.

Da det er muligt at opnå forskellige grader af lagdeling, vil det være * muligt at indeslutte tilsætningsstoffer, for eksempel superabsorben-ter, der er placeret i et mellemliggende lag med en højere gramvægt, for eksempel op til ca. 100 - 200 g/m2 mellem yderlag, der er fremstillet med lavere gramvægt. I et sådant produkt kan i det mindste et af yderlagene på en i sig selv kendt måde være dannet af fibre, der er opblandet med bi komponentfibre, således at der opnås et stærkt men fleksibelt yderlag, som dog tillader en let og hurtig passage af kropsudsondringer ind til et mellemliggende absorberende lag. Yderlagene kan således fremstilles af hydrofobe fibre med gennemstrømningsåbninger tildannet for at tillade kropsvæsker at trænge gennem i det mindste det ene yderlag. Midterlaget, der indeholder superabsor-benter, kan således være fremstillet af hydrofile fibre.

Idet alle lagene er dannet på en og samme formevire, undgås der anvendelse af en dyr sammenlægningsstation, og det vil være let at styre processen på en sådan måde, at fibrene i grænsefladerne mellem de forskellige lag er sammentrykkede men dog med visse fibre fremspringende fra den sammentrykkede flade. Det vil således være muligt at danne bindinger mellem fibre fra forskellige lag. Det kan således siges, at lagene er integreret med eller "groet" ind i hinanden på en måde, så de hænger tilstrækkeligt sammen til at undgå del aminering.

Et fieri åget produkt, der er fremstillet på et anlæg ifølge opfindelsen, vil således, efter at være fjernet fra formeviren, kunne føres gennem prægede valsepar for dannelse af hygiejneprodukter, der er klar til brug, og som ved hjælp af en i sig selv velkendt bindemiddel påføring samt hærdning fremstilles med en kantlimning, således at produkterne er klar til brug efter udskæring af den dannede fieri agede fi- * berbane.

Anlægget vil kunne drives med en høj hastighed for formeviren, for eksempel kan der anvendes produktionshastigheder for det færdige produkt, der er væsentlig større end produktionshastigheder på nukendte anlæg ved den samtidige nedlægning fra tre fiberfordelere. Formeviren 5 DK 170259 B1 fremføres med en hastighed, der, afhængig af produktets gramvægt og anlæggets fiberdoseringskapacitet, typisk vil være mellem 100 og 600 m/min, fortrinsvis mellem 200 og 400 m/min. Dette er umuligt med kendte anlæg, uanset om der er tale om vådformnings- eller tørformningsanlæg. Samtidig kan der anvendes forskellige fiberkvaliteter i de forskellige lag i produktet. Da hvert efterfølgende lag nedlægges på et fiberlag efter mindre end et sekund på et lag, som er mere eller mindre komprimeret, vil det være lettere at placere på viren, end hvis hvert lag blev nedlagt på separate bronzevirer.

Da et efterfølgende lag nedlægges stort set samtidig med et foregående lag, er der ikke risiko for strandbredseffekt. Med et anlæg ifølge opfindelsen er der således mulighed for at fordoble eller tredoble anlæggets produktionskapacitet. Dette er et meget væsentligt teknisk fremskridt, idet kendte tørformningsanlæg i sammenligning med kendte vådformningsanlæg har haft den ulempe, at produktionshastigheden kun har været en brøkdel af produktionshastigheden for et vådformningsanlæg.

Opfindelsen angår ligeledes en fremgangsmåde til fremstilling af et baneformet fiberprodukt på et anlæg, som omfatter A) en række fiber-fordelere, der hver har en i det væsentlige plan bund og er anbragt umiddelbart efter hinanden og indrettet til aflejring af hver sit lag stort set samtidig på en og samme formevire, B) en endeløs formevire, der kan fremføres i en bane beliggende under fiberfordelerne, og en C) sugeanordning anbragt under formeviren overfor fiberfordelerne.

Fremgangsmåden er ejendommelig ved, at hvert fiberlag umiddelbart efter placering på formeviren befugtes og komprimeres, inden et eventuelt yderligere fiberlag dannes derpå.

Ved fremgangsmåden er det muligt væsentligt at øge produktionskapaci-, teten for et tørformningsanlæg.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen udføres ved, at defibreret fibermateriale fra en eller flere defibratorer, for eksempel hammermøller, indføres i fiberfordelerne og heri, under indvirkning af røreorganer, bibringes en bevægelse henover fiberfordelerens med huller forsynede bund. Der tænkes fortrinsvis anvendt én række vinger.

6 DK 170259 B1

Der kan også anvendes røreorganer, som er anbragt i rækker på tværs af formevirens fremføringsretning, og som er beskrevet i blandt andet Krøyer US patentskrift nr. 4.494.278. Røreorganerne i hver række kan have delvis overlappende aktionsområder. Der vil herved blive dannet endeløse pølseformede legemer af løst sammenhængende fibre, som bevæ- , ger sig på tværs af formevirens bevægelsesretning hen over bunden, og som under denne bevægelse afgiver enkeltfibre, der, efter at have passeret gennem bunden under indvirkning af suget fra sugeanordningen under formeviren, føres ned på formeviren eller på det forud dannede fiberlag på formeviren.

I hver af de efterfølgende anvendte fiberfordelere er problemer med frigivelse af korte og ultrakorte fibre reduceret, idet de forud dannede lag på formeviren vil virke som et filter, der tilbageholder disse korte fibre i det dannede fiberprodukt.

Opfindelsen vil herefter blive forklaret nærmere under henvisning til den medfølgende skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et sidebillede delvis i snit af en udførelsesform for et anlæg ifølge opfindelsen, fig. 2 viser et billede delvis i snit og set fra venstre side af den i fig. 1 viste udførelsesform for et anlæg ifølge opfindelsen, og fig. 3 viser et forstørret fragmentarisk snitbillede gennem en del af det i fig. 1 og 2 viste anlæg.

I fig. 1 vises et anlæg ifølge opfindelsen og omfattende tre identiske fiberfordelere 1. Fiberfordelerne 1 er anbragt i række over en endeløs formevire 2. Hver fiberfordeler 1 har en plan bund i form af et net 3, der befinder sig umiddelbart over formeviren 2. Nettet 3 i de forskellige fiberfordelere 1 kan have forskellig maskestørrelse. Således kan det for visse produkter være fordelagtigt, at den midterste fiberfor- * deler 1 har et net 3 med mindre åbninger end de to øvrige for kun at tillade passage af korte fibre i et mellemliggende lag i det færdige % produkt. Formeviren 2 fremføres i retning af en pil 4. Det færdige fiberprodukt 25 føres igennem en opvarmnings-/embossing station 26.

7 DK 170259 B1

En sugekasse 5 med udsugningsåbninger 6 er anbragt under formeviren under fiberfordelerne 1. Alternativt kan der også anvendes flere sugekasser 5, der er anbragt under hver sin fiberfordeler 1. Herved er det muligt at variere undertrykket under hver af fiberfordelerne 1. Dette kan være en fordel, for eksempel for at opnå tilstrækkelig sugeeffekt ved den sidste fiberfordeler 1.

Hver fiberfordeler l's hus 7 er via et rør 8 forbundet med en defibra-tor (ikke vist) for tilførsel af tørt defibreret fibermateriale. Inden i huset 7 fordeles de tilførte fibre jævnt over hele arealet ved anvendelse af kendte prel pladesystem (ikke vist). Hver fiberfordeler 1 omfatter endvidere en række røreorganer 10, der hver omfatter en røre-vinge 11 og en lodret aksel 12. Akslerne 12 er via drivhjul 9 og drivremme 23 forbundet med drivorganer i form af en el-motor 24 (se fig.

2). Hver rørevinge har en diameter på 800 - 1000 mm, og de viste fem rørevinger 11 dækker således en banebredde på 3,0 - 3,2 m og vil være anbragt med en indbyrdes akselafstand på 450 - 600 mm. Den viste udførelsesform er en såkaldt kompaktunit, hvori der er anvendt en række røreorganer 10.

Det er imidlertid også muligt at anvende et andet antal rækker, for eksempel 4, 8 eller 12, såfremt der anvendes almindeligt kendte fiberfordel ere, for eksempel som beskrevet i en del af ovennævnte patentskrifter.

Umiddelbart efter hver fiberfordeler 1 er der, således som set i formeviren 2's fremføringsretning 4, anbragt en variabel indstillelig be-fugtningsenhed 13 samt en variabel indstillelig kompaktionenhed 14.

Befugtningsenheden 13, der ses tydeligst i fig. 3, udgøres af en vandforstøvningslanse 19, der har en nedefterrettet spalte 20, og som er placeret tæt over overfladen 21 af det dannede fiberlag 22, og som udsender fint forstøvede vanddråber. Disse fine vanddråber udsendes via den nedefterrettede spalte 20. Da lansen 19 er anbragt tæt over overfladen 21 af fiberlaget 22, er der ikke risiko for, at vandet rammer kompaktionenheden 13. Vanddråberne suges ned i fiberlaget ved hjælp af sugekassen 5, der er anbragt under formeviren. Lansen 19 er via en ledning 15 forbundet med en væskeforsyning (ikke vist). Befugtningsenheden 13's kapacitet er indstillelig, således at den kan afgive en 8 DK 170259 B1 vandmængde svarende til 0 - 50% af den fibermængde, som er aflejret af den umiddelbart foran anbragte fiberfordeler 1. Denne indstilling af kapaciteten kan foretages manuelt eller automatisk ved hjælp af styreorganer, der er forbundet med fiberfordeleren 1.

<

Hver kompaktionenhed 14 omfatter to komprimeringsval ser 16,17. I det mindste rullen 17 er forsynet med opvarmningsorganer (ikke vist), der kan indstilles for opvarmning af rullen til en temperatur mellem 50 og 200®C eller højere. De to komprimeringsval ser 16,17 er indbyrdes forbundet ved hjælp af regulerbare sammenspændingsorganer (ikke vist), for eksempel i form af hydraulikcylindre. Herved kan graden af komprimering indstilles for et fiberlag 22, som er dannet af en umiddelbart foregående fiberfordeler 1.

Som forklaret tidligere bliver det med identiske fiberfordelere muligt at opnå forskellige grader af integrering mellem de enkelte lag ved at . variere vandtilførslen fra befugtningsenheden samt ved at indstille temperaturen og sammenspændingen i kompaktionenheden.

Det i fig. 1 viste anlæg kan anvendes til fremstilling af et trelaget fiberprodukt i form af et sanitetsprodukt, for eksempel et hygiejnebind. Den første fiberfordeler forsynes med hydrofobe fibre for dannelse af et tyndt yderlag i sanitetsproduktet. Dette yderlag kan for eksempel have en gramvægt på mellem 10 - 200 g/m2. I den midterste fiberfordeler 1 kan der tilføres hydrofile fibre, for eksempel indeholdende superabsorbenter. Laget, som dannes af den midterste fiberfordeler, nedlægges ovenpå det forud dannede og komprimerede lag. De hydrofile fibre kan nedlægges i et lag med en gramvægt på op til 100 - 200 g/m2 inklusiv superabsorbenter. I den sidste fiberfordeler 1 kan der dannes et lag af hydrofobe fibre svarende til det lag, der blev dannet af den første fiberfordeler.

I de to yderlag kan der anvendes bi komponentfibre for at opnå den størst mulige styrke i disse lag, når det færdige sanitetsprodukt efterfølgende gennemgår en i sig selv velkendt hærdning.

De superabsorbenter, som befinder sig i de hydrofile fibre i det mellemliggende lag vil være indesluttet i det midterste lag, og der vil ikke være risiko for, at de pulverformede superabsorbenter falder ud 9 DK 170259 B1 før brug. På grund af de bindinger, som er dannet i grænsef 1 aderne mellem de forskellige lag, vil superabsorbenterne forblive i midterla get. Alternativt kan superabsorbenterne også være tilvejebragt i flere af de dannede lag eller i grænseflader mellem lagene.

I fig. 2 vises et planbi Hede af anlægget, som er vist i fig. 1. Der er således anvendt en kompakt unit som fiberfordeleren 1. Anlægget er vist med en defibrator 18, som ikke er anbragt i umiddelbar tilknytning til huset 7. Fiberf ordel eren l's hus 7 forsynes således med fibermateriale via rørene 8. Dette fibermateriale fordeles jævnt over hele huset 7 ved hjælp af et prel pladesystem (ikke vist). I denne udførelsesform vil defibratorerne/hammermøllerne 18 være anbragt i et separat rum, således at støjproblemer er reduceret i nærheden af selve tørformn i ngsanlægget.

I de viste udførelsesformer er det muligt at fremstille et tørformet fieri åget fiberprodukt, uden det er nødvendigt at anvende sammenlægningsstationer. Det flerlagede fiberprodukt kan således fremstilles med ønsket tykkelse og type af de enkelte lag på en relativ ukompliceret måde og ved lavere omkostninger end det er tilfældet ved anvendelse af sammenlægningsstationer. Opfindelsen gør det endvidere muligt på en enkel måde at variere den grad af infiltrering eller sammenhæng, der optræder imellem de forskellige lag i produktet. Der kan således etableres forskellige egenskaber i forskellige lag, uden der er risiko for del aminering af det færdige produkt.

Selv om der i figurerne er vist anlæg med tre fiberfordel ere 1, vil det inden for den foreliggende opfindelse også være muligt at anvende færre eller flere fiberfordelere, afhængigt af hvor mange lag, der ønskes i det færdige produkt.

Claims (10)

10 DK 170259 B1 PATENTKRAV.

1. Anlæg til fremstilling af et tørformet fiberprodukt omfattende A) en række fiberfordelere, der hver har en i det væsentlige plan bund og er anbragt umiddelbart efter hinanden og indrettet til aflejring af hver sit lag stort set samtidig på en og samme formevire, B) en endeløs formevire, der kan fremføres i en bane beliggende under fiberfor-delernes bund, og C) en sugeanordning, der er anbragt under hele for-meviren, k e n d e t e g n e t ved, at der umiddelbart efter hver fiberfordeler, set i formevirens fremføringsretning, er anbragt en indstillelig befugtningsenhed samt en indstillelig komprimeringsenhed.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at komprimerings-enheden omfatter valsepar med regulerbare opvarmningsorganer samt regulerbare sammenspændingsorganer, og at befugtningsenheden er forsynet med indstillelige vanddyser over bredden af den dannede bane.

3. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at fiberfordelerne er forbundet med hver sin fiberforsyning.

4. Anlæg ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at hver fiberfordeler er indrettet for at kunne aflejre et fiberlag med en gramvægt mellem 10 og 200 g/m2.

5. Anlæg ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at hver befugtningsenhed er indrettet for at kunne levere en vandmængde på 0 - 50%, fortrinsvis 10 - 25% af fibervægten, der er aflejret af den umiddelbart foregående fiberfordel er, og at komprimeringsenheden er indrettet for at kunne opvarmes til en temperatur mellem 50 og 200eC.

6. Fremgangsmåde til fremstilling af et baneformet fiberprodukt på et anlæg, som omfatter A) en række fiberfordelere, der hver har en i det væsentlige plan bund og er anbragt umiddelbart efter hinanden og indrettet til aflejring af hver sit lag stort set samtidig på en og samme , formevire, B) en endeløs formevire, der kan fremføres i en bane beliggende under fiberfordel erne, og C) en sugeanordning anbragt under formeviren overfor fiber fordel erne, kendetegnet ved, at hvert fiberlag umiddelbart efter placering på formeviren befugtes og DK 170259 B1 π komprimeres, inden et eventuelt yderligere fiberlag dannes derpå.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at der tilføres en fibermængde mellem 10 og 100 g/m2 i hvert lag, og at der tilføres en vandmængde mellem 0 og 50%, fortrinsvis 10 - 25% af fibervægten i et lag.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 6 eller 7, kendetegnet ved, at komprimeringsvalserne er opvarmet til en temperatur mellem 50 og 200eC.

9. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 6-8, kendetegnet ved, at der i et eller flere af lagene mellem lagene anvendes superabsorbenter.

10. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 6-9, k e n - -detegnet ved, at formeviren fremføres med en hastighed mellem 200 og 400 m/min.