NO141055B

NO141055B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR PREPARING A FOAMED FIBER DISTRIBUTION

Info

Publication number: NO141055B
Application number: NO731358A
Authority: NO
Inventors: Neil George Douglas Robertson
Original assignee: Wiggins Teape Res Dev
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1973-04-03
Publication date: 1979-09-24
Also published as: DE2317401B2; BE797915A; BR7302552D0; IT980788B; DE2317401A1; ZA732341B; FR2179204A1; ZA732342B; AT323545B; CA983749A; FR2179204B1; BR7302550D0; ES413442A1; JPS497505A; GB1395757A; JPS574754B2; SE395488B; AU5417573A; NL7304768A; AU5417673A

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og et apparat for fremstilling av en skummet fiberdispersjon av en dispersjon av luft og fibre i en væske som inneholder et overflateaktivt middel for fremstilling av ikke-vevet fibrøst materiale. Oppfinnelsen er særlig egnet for bruk ved fremstilling av ikke-vevede fibrøse materialer, som f. eks. papir. The invention relates to a method and an apparatus for the production of a foamed fiber dispersion from a dispersion of air and fibers in a liquid containing a surfactant for the production of non-woven fibrous material. The invention is particularly suitable for use in the production of non-woven fibrous materials, such as e.g. paper.

Det har tidligere vært foreslått å tilsette et overflateaktivt middel til vannet ved vannlegging av fiberbaner på en papirmaskin, og ved omrøring å tildanne oppskummet fiberdispersjon med luftinnhold på minst 65 volumprosent for å lette dannelsen av en jevn fiberbane, og særlig under fremstilling av en fiberbane med fibre som er lengre enn de som vanligvis benyttes ved vannlegging av fiberbaner på en papirmaskin, dvs. fibre som har større lengde enn ca. 3 mm. It has previously been proposed to add a surface-active agent to the water when placing fiber webs on a paper machine, and by stirring to form a foamed fiber dispersion with an air content of at least 65% by volume to facilitate the formation of a uniform fiber web, and in particular during the production of a fiber web with fibers that are longer than those normally used when laying down fiber webs on a paper machine, i.e. fibers that are longer than approx. 3 mm.

De metoder som er kjent for dannelse av en slik oppskummet fiberdispersjon innbefatter at man utsetter vann som inneholder et overflateaktivt stoff for kraftige skjærbevegel-ser, f. eks. ved å benytte et apparat som omfatter en beholder som inneholder vannet, og hvor det er montert et skovlhjul som roterer slik at vannet utsettes for en skjærbevegelse mellom skovlhjulets blader og det indre av beholderen. Gjennom bru-ken av et slikt apparat kan fibrene tilføres vannet enten før dette oppskummes eller til skum som allerede er dannet. The methods that are known for forming such a foamed fiber dispersion include subjecting water containing a surface-active substance to strong shearing movements, e.g. by using an apparatus comprising a container containing the water, and where a paddle wheel is mounted which rotates so that the water is subjected to a shearing movement between the blades of the paddle wheel and the interior of the container. Through the use of such a device, the fibers can be added to the water either before it is foamed or to foam that has already been formed.

Kjente apparater for dannelse av oppskummede dispersjoner er effektive med hensyn til å danne dispersjoner med ønskede egenskaper, men har den ulempe at de omfatter innbyrdes bevegede deler, dvs. skovlhjul og beholder, og derfor krever tilførsel av energi for å gi den nødvendige bevegelse. Videre innebærer den relative bevegelse av delene en viss slitasje på apparatene. Known devices for forming foamed dispersions are effective in forming dispersions with desired properties, but have the disadvantage that they comprise mutually moving parts, i.e. impeller and container, and therefore require an input of energy to provide the necessary movement. Furthermore, the relative movement of the parts involves a certain amount of wear and tear on the devices.

Et formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en fremgangsmåte og et apparat for fremstilling av en skummet fiberdispersjon for bruk ved fremstilling av ikke-vevede fibrøse materialer, og som ikke omfatter bevegelige deler . An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for the production of a foamed fiber dispersion for use in the production of non-woven fibrous materials, and which does not include moving parts.

Dette oppnås ved en fremgangsmåte og et apparat som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene. This is achieved by a method and an apparatus which is characterized by what appears in the requirements.

Når fiberdispersjonen som tilføres innløpsmanifolden føres inn i rørene og passerer de områder hvor tverrsnittet er innsnevret, dannes det turbulent strømning av fiberdispersjonen, slik at denne skummer opp under sin gang gjennom rørene. When the fiber dispersion supplied to the inlet manifold is fed into the pipes and passes the areas where the cross-section is narrowed, a turbulent flow of the fiber dispersion is formed, so that it foams up during its passage through the pipes.

En fordel ved apparatet i henhold til oppfinnelsen er at det kan anbringes i linje mellom en kilde av luft og fibre dispergert i vann som inneholder et overflateaktivt stoff, og en perforert bærekonstruksjon hvorpå den oppskummede fiberdispersjon som dannes i apparatet dreneres, uten bruk for en pumpean-ordning som kunne forstyrre karakteristikken av fiberdispersjonen, mellom apparatet og den perforerte bæreanordning. Den skummede fiberdispersjon kan mates rett fra apparatet i henhold til oppfinnelsen og ut på den perforerte bærekonstruksjon kun ved hjelp av en sprederanordning, f. eks. et rør som er utformet slik at det sprer strømmen fra apparatet over bredden av bære-konstruksjonen, men mates fortrinnsvis ved hjelp av en "innløps-kasse", åpen eller lukket av den type som benyttes for papirma-skiner . An advantage of the device according to the invention is that it can be placed in line between a source of air and fibers dispersed in water containing a surfactant, and a perforated support structure on which the foamed fiber dispersion formed in the device is drained, without the use of a pump - arrangement which could disturb the characteristic of the fiber dispersion, between the apparatus and the perforated support device. The foamed fiber dispersion can be fed directly from the apparatus according to the invention onto the perforated support structure only by means of a spreading device, e.g. a tube designed to spread the current from the apparatus over the width of the support structure, but is preferably fed by means of an "inlet box", open or closed of the type used for paper machines.

Utførelsesformer av apparatet i henhold til oppfinn-sen vil i det følgende bli beskrevet ved hjelp av eksempler, under henvisning til tegningen, som viser: fig. 1 et grunnriss av en utførelsesform av apparatet, fig. 2 et sideriss av apparatet på fig. 1, Embodiments of the device according to the invention will be described in the following by means of examples, with reference to the drawing, which shows: fig. 1 a plan view of an embodiment of the device, fig. 2 a side view of the apparatus in fig. 1,

fig. 3 et snitt gjennom en forbindelse mellom innløps-manif olden og et skumdannende rør i apparatet, fig. 3 a section through a connection between the inlet manifold and a foam-forming pipe in the apparatus,

fig. 4 et planriss som skjematisk viser en annen ut-, førelsesform av apparatet, fig. 4 a plan diagram schematically showing another embodiment of the device,

fig. 5 et snitt som skjematisk viser en del av apparatet på fig. 4, og fig. 5 a section which schematically shows part of the apparatus in fig. 4, and

fig. 6 et blokkskjema som viser en del av en produksjonslinje for fremstilling av ikke-vevede fiberbaserte materialer, og som omfatter et apparat i henhold til oppfinnelsen. fig. 6 is a block diagram showing part of a production line for the production of non-woven fiber-based materials, and which includes an apparatus according to the invention.

På fig. 1 og 3 er vist et apparat som omfatter flere skumdannende rør 1 som hvert er forsynt med minst en sone med innskrenket tverrsnitt, i form av en rørinnsats 2 som kan være av sirkulært eller annet ønskelig tverrsnitt. En innløpsmani-fold, som utgjøres av et innløpsrør 3, og en utløpsmanifold, som dannes av et utløpsrør 4, er forundet innbyrdes via de skumdannende rør 1. In fig. 1 and 3 show an apparatus which comprises several foam-forming pipes 1, each of which is provided with at least one zone with a reduced cross-section, in the form of a pipe insert 2 which can be of a circular or other desirable cross-section. An inlet manifold, which is formed by an inlet pipe 3, and an outlet manifold, which is formed by an outlet pipe 4, are connected to each other via the foam-forming pipes 1.

Innløpsrørene 3 og utløpsrørene 4 kan ha en innvendig diameter på 115 mm for en strøm på 3000 liter pr. minutt og de skumdannende rør en innerdiameter på ca. 19 mm, og rør-innsatsene kan ha en innvendig diameter på 12 mm. De skumdannende rør 1 er i denne utførelsesform rette rør som går mellom innløps- og utløpsrørene 3, 4 parallelt hverandre og i innbyrdes avstand, og lengden av rørene 1 kan være ca. 3 meter og avstan-den mellom dem kan være ca. 160 mm. The inlet pipes 3 and the outlet pipes 4 can have an internal diameter of 115 mm for a flow of 3000 liters per minute and the foam-forming tubes have an inner diameter of approx. 19 mm, and the pipe inserts can have an internal diameter of 12 mm. In this embodiment, the foam-forming pipes 1 are straight pipes that run between the inlet and outlet pipes 3, 4 parallel to each other and at a distance from each other, and the length of the pipes 1 can be approx. 3 meters and the distance between them can be approx. 160 mm.

Flenselementer 5 er festet til innløps- og utløps-rørene 3, 4, og en ende av et skumdannende rør er anbragt i navet 6 på flensen, slik som vist på fig. 1. Endepartiene er festet, slik som vist på fig. 3, ved hjelp av to samvirkende muffer 7, 8, den ene i den andre, hvor den indre muffe 7 er festet til enden av røret 1 og den ytre muffe 8, og den ytre muffe 8 er festet til navet 6. Flange elements 5 are attached to the inlet and outlet pipes 3, 4, and one end of a foam-forming pipe is placed in the hub 6 of the flange, as shown in fig. 1. The end parts are attached, as shown in fig. 3, by means of two cooperating sleeves 7, 8, one inside the other, where the inner sleeve 7 is attached to the end of the pipe 1 and the outer sleeve 8, and the outer sleeve 8 is attached to the hub 6.

Hver ende av innløps- og utløpsrørene 3, 4 er forsynt med flenser 9 som forbinder de motstående ender av rørene til et innløps- og et utløpsrør, som nedenfor beskrevet. Each end of the inlet and outlet pipes 3, 4 is provided with flanges 9 which connect the opposite ends of the pipes to an inlet and an outlet pipe, as described below.

Noen av de skumdannende rør 1, f. eks. annethvert rør, slik som vist på fig. 1, er forsynt med avstengningsventiler 10, med hvilke gjennomstrømningen i apparatet kan reguleres. Some of the foaming tubes 1, e.g. every other tube, as shown in fig. 1, is provided with shut-off valves 10, with which the flow through the device can be regulated.

I den utførelsesform av apparatet, som skjematisk er vist på fig. 4 og 5, er innløps- og utløpsmanifoldene dannet av hus 11, 12, og hvert skumdannende rør 1 går sideveis fra et hus og er kveilet opp, såsom ved 13, mellom endene av dette og forbundet henholdsvis til innløps- og utløpshuset. I en fore-trukken utførelsesform er husene 11, 12 sirkulære, og de skumdannende rør går radielt ut fra husene. In the embodiment of the device, which is schematically shown in fig. 4 and 5, the inlet and outlet manifolds are formed by housings 11, 12, and each foaming tube 1 extends laterally from a housing and is coiled up, as at 13, between the ends thereof and connected respectively to the inlet and outlet housings. In a preferred embodiment, the housings 11, 12 are circular, and the foaming tubes extend radially from the housings.

Hver ende av de skumdannende rør er forbundet med et hus 11, 12 gjennom en manuelt betjenbar ventil 14 forbundet med en rørstump 15 som går sideveis ut fra huset. De rørformede innsatser 2 er i denne utførelsesform forbundet med ventilene 14 og de skumdannende rør 1, som kan utgjøres av fleksible rør, er anbragt over innsatsene 2, slik som vist på fig. 5. Each end of the foam-forming tubes is connected to a housing 11, 12 through a manually operable valve 14 connected to a pipe stump 15 which extends laterally from the housing. In this embodiment, the tubular inserts 2 are connected to the valves 14 and the foam-forming tubes 1, which can be made of flexible tubes, are placed over the inserts 2, as shown in fig. 5.

En ende 16 av innløpshuset 11 er åpen for å slippe One end 16 of the inlet housing 11 is open for discharge

inn en dispersjon av luft og fibre i en væske som inneholder et overflateaktivt stoff og som derved kan strømme inn i huset, og den ende av huset som ligger motsatt til den åpne ende, er lukket av en plugg, fig. 5, med en konisk form 17 som går inn i huset for å forhindre dannelse av luftlommer i innløpshuset 11 og gi overveiende jevn strøm gjennom de skumdannende rør 1. En ende av huset 12 er også åpen slik at strømmen av oppskummet fiberdispersjon kan strømme fra huset. into a dispersion of air and fibers in a liquid which contains a surface-active substance and which can thereby flow into the housing, and the end of the housing opposite to the open end is closed by a plug, fig. 5, with a conical shape 17 that enters the housing to prevent the formation of air pockets in the inlet housing 11 and provide a predominantly uniform flow through the foaming tubes 1. One end of the housing 12 is also open so that the flow of foamed fiber dispersion can flow from the housing .

Med denne utførelsesform kan det være 48 skumdannende rør 1 anbragt i fire rader hver på 12 rør, og husene 11, 12 er fortrinnsvis understøttet uavhengig av hverandre slik at lite eller ingen vibrasjon overføres mellom innløps- og utløpsmani-foldene. Før apparatet benyttes for å fremstille et eller annet produkt velges det antall skumdannende rør som vil benyttes ved hjelp av ventilene 14. Om ønskelig kan antallet skumdannende rør som er i bruk forandres under driften av apparatet, også ved hjelp av entilene 14. With this embodiment, there can be 48 foam-forming tubes 1 arranged in four rows of 12 tubes each, and the housings 11, 12 are preferably supported independently of each other so that little or no vibration is transmitted between the inlet and outlet manifolds. Before the device is used to produce one or another product, the number of foam-forming tubes that will be used is selected using the valves 14. If desired, the number of foam-forming tubes in use can be changed during operation of the device, also using the valves 14.

Når apparatet på fig. 4 og 5 er i drift, vil en bland-ing av luft, fibre, overflateaktivt stoff og væske mates inn i innløpsmanifolden 11 og stort sett fordeles likt til hvert rør 1, og rørinnsatsene 2 danner turbulens i blandingen, hvilket medfører dannelse av en skummet fiberdispersjon med de ønskede egenskaper, slik som ovenfor omtalt. When the device in fig. 4 and 5 are in operation, a mixture of air, fibers, surfactant and liquid will be fed into the inlet manifold 11 and largely distributed equally to each pipe 1, and the pipe inserts 2 form turbulence in the mixture, which results in the formation of a foamed fiber dispersion with the desired properties, as discussed above.

Fig. 6 viser skjematisk bruk av apparatet i henhold til oppfinnelsen i en produksjonslinje for ikke-vevet fiberba-sert materiale. Dette system omfatter en lukket blander 18' i produksjonslinjen, f. eks. en lukket tank med en dreibar skovl, hvor en første dispersjon av luft og fibre i væske, vanligvis vann, og som inneholder et overflateaktivt stoff, dannes. Fra blanderen 18 mates dispersjonen under trykk, ca. 2 kgp/cm 2, Fig. 6 shows schematically the use of the apparatus according to the invention in a production line for non-woven fibre-based material. This system includes a closed mixer 18' in the production line, e.g. a closed tank with a rotatable paddle, where a first dispersion of air and fibers in a liquid, usually water, and containing a surfactant, is formed. From the mixer 18, the dispersion is fed under pressure, approx. 2 kgp/cm 2,

ved hjelp av-en pumpe 19 til et innløpsrør 20 til innløpsmani-folden 2 eller 11, alt ettersom hvilken utførelsesform som er aktuell. by means of a pump 19 to an inlet pipe 20 to the inlet manifold 2 or 11, depending on which embodiment is relevant.

Skummet fiberdispersjon forlater utløpsmanifolden 4 eller 12 gjennom et utløpsrør 23 og mates på et perforert underlag 24 i form av viren til en Fourdrinier papirmaskin. Den skummede fiberdispersjon dreneres på underlaget 24 ved at vakuum påføres undersiden av bærelaget 24, ved hjelp av et vakuumsystem 25. Noe av væsken, som generelt vil være i skummet tilstand og som dreneres vekk fra den skummede fiberdispersjon på bærelaget 24, mates tilbake ved hjelp av en pumpe 26 gjennom røret 27 til en blander 18 for gjentatt bruk, og ytterligere fibermateriale, enten tørt eller i form av en dispersjon mates inn i blanderen 18 gjennom et rør 28 for fordeling i den på nytt benyttede væske. Luft under trykk leveres til en utmålingsinnretning 21 ved hjelp av en kompressor 22 eller lignende, og anordningen 21 leverer utmålte mengder av luft til røret 28. Mengden av luft som til-føres indikeres av utmålingsanordningen 21 og reguleres slik at den fiberdispersjon som skal dannes inneholder en ønsket volumprosent av luft som vil føre til at det dannes en skummet fiberdispersjon med de ønskede egenskaper, i henhold til hva som ovenfor er beskrevet. Foamed fiber dispersion leaves the outlet manifold 4 or 12 through an outlet tube 23 and is fed onto a perforated substrate 24 in the form of the wire of a Fourdrinier paper machine. The foamed fiber dispersion is drained on the substrate 24 by vacuum being applied to the underside of the support layer 24, using a vacuum system 25. Some of the liquid, which will generally be in a foamed state and which is drained away from the foamed fiber dispersion on the support layer 24, is fed back using by a pump 26 through the pipe 27 to a mixer 18 for repeated use, and further fiber material, either dry or in the form of a dispersion, is fed into the mixer 18 through a pipe 28 for distribution in the reused liquid. Air under pressure is delivered to a measuring device 21 by means of a compressor 22 or the like, and the device 21 delivers measured amounts of air to the pipe 28. The amount of air supplied is indicated by the measuring device 21 and regulated so that the fiber dispersion to be formed contains a desired volume percentage of air which will lead to the formation of a foamed fiber dispersion with the desired properties, according to what is described above.

Oppfinnelsen er ovenfor blitt beskrevet i forbindelse med fremstilling av en skummet fiberdispersjon fra en første, overveiende ikke-skummet dispersjon av fibre i en væske som inneholder et overflateaktivt stoff og luft, men det er klart at blanderen som beskrevet under henvisning til fig. 6, vil med-føre en viss skumming av blandingen som passerer derigjennom, The invention has been described above in connection with the production of a foamed fiber dispersion from a first, predominantly non-foamed dispersion of fibers in a liquid containing a surfactant and air, but it is clear that the mixer as described with reference to fig. 6, will cause some foaming of the mixture that passes through it,

og at oppfinnelsen tjener til å gi en regulert oppskummet fiberdispersjon med de ønskede egenskaper. and that the invention serves to provide a regulated foamed fiber dispersion with the desired properties.

Videre er det også klart fra beskrivelsen av gjentatt bruk av væske som dreneres fra den skummede fiberdispersjon på det perforerte underlag og som vanligvis vil være i en skummet tilstand at apparatet i henhold til oppfinnelsen, eller den be-skrevne blander, kan tilføres en fiberdispersjon i skummet tilstand, skjønt ikke i en tilstand som kreves for tilføring direkte til det perforerte bærelag. Furthermore, it is also clear from the description of the repeated use of liquid which is drained from the foamed fiber dispersion on the perforated substrate and which will usually be in a foamed state that the device according to the invention, or the described mixer, can be supplied with a fiber dispersion in foamed state, although not in a state required for feeding directly to the perforated support layer.

Claims

1. Method for producing a foamed fiber dispersion from a dispersion of air and fibers in a liquid containing a surfactant for the production of non-woven fibrous material, characterized in that the dispersion of air and fibers in the liquid containing a surfactant is pumped from a inlet manifold to an outlet manifold through several pipes, each of which allows passage of only a small volume amount of dispersion and each of which has at least one area with a smaller cross-section, so that turbulence is formed in the pipe and foaming is effected without the use of moving mechanical parts .

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 for the production of a foamed fiber dispersion of a dispersion of air and fibers in a liquid containing a surfactant for the production of non-woven fibrous material, characterized by an inlet manifold (11), an outlet manifold (12), several pipes (1) connecting the inlet manifold (11) with the outlet manifold (12) and each pipe (1) allowing the passage of only a small volume of dispersion and having at least one turbulence-forming zone (2) of reduced cross-section , and a pump (19) arranged to pump the dispersion through the inlet manifold (11) and pipes (1) and out of the outlet manifold (12).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that each pipe (1) between the outlet manifold (12) and the area (2) with a reduced cross-section is equipped with a coiled part (13).

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the area with a reduced cross-section is formed by an insert (2) which is placed in the pipe (1).