NO315092B1 - Fremgangsmåte og skumprosessenhet for å produsere en uvevet bane av fibermateriale - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en skumprosessenhet for å produsere en uvevet bane av fibermateriale.

Skumprosessen for å utforme uvevede fiberbaner er fundamentalt beskrevet i US patenter 3 716 449; 3 871 952 og 3 938 782 (hvilke beskrivelser er tatt inn her ved referanse). Skumprosessen har mange fordeler over den vannprosess som er mest konvensjonelt brukt for å lage syntetiske eller cellulosefiberbaner.

Mens skumprosessen har mange fordeler over vannprosessen i produksjon av uvevede fiberbaner, er en av de praktiske ulempene med denne som har begrenset dens kommersialisering til spesielle typer av skum, den relativt smale bredde av baner som tidligere har vært produsert ved skumprosessen (f.eks. typisk i området fra 1 til 1,5 m), sammenliknet ved bredden av banen typiske papirmaskiner som bruker vannprosessen, som kan være mer enn 10 meter. Også produksjonshastigheten av skumprosessen har tidligere typisk vært betydelig under 100 meter pr. minutt.

Hovedbegrensningen i bredden av banen og hastigheten av operasjonen i systemer ifølge tidligere teknikk for å implementering av skumprosessen har vært de pumper som brukes til å implementere prosessen. Pumpene er direkte fortrengningspumper, så som skruepumper, dobbelt skruepumper, dobbelt rotorpumper, eller liknende, som har begrenset pumpekapasitet. Noen av disse direkte fortrengningspumpene er relativt ufølsomme for det materiale som blir pumpet, og virker derfor vel i produksjon av fiber- og gassholdige fluida, som naturligvis er karakteristisk for skumprosessen, og det er av den grunn de blir brukt. Noen av disse pumpene blir imidlertid lett utslitt, de er kostbare og blir lett skadet. Følgelig, hvis produksjonen skal økes (som ved å øke størrelsen av banen som produseres ved å øke bredden av nettet eller annet porøst element til mer enn 1,5 meter), må flere pumper brukes parallelt. Dette øker kostnaden av enheten dramatisk, og medfører også risikoen for at en av pumpene blir skadet, og dermed stanses prosessen for å reparere eller erstatte den skadede pumpen.

WO-A-9602702 beskriver en fremgangsmåte og en anordning for å produsere en skumformet fiber eller papirhane. WO dokumentet diskuterer pumping av skum med inkluderte fibere, og foreslår flere forskjellige typer av pumper som er egnet for pumping av skum. De nevnte pumpene er: konvensjonelle stempelpumper, vannringtype vakuumpumper og såkalte Discflo pumper. Som et fellestrekk ved alle disse pumpene kan det følgende nevnes: De er stand til å pumpe media som har et høyt gassinnhold, effektiviteten er bemerkelsesverdig lav, og de vil ikke skille gass fra de media de pumper.

Selv i situasjoner hvor tidligere teknikk innser, under praktisering av skumprosessen, ønskeligheten av å fjerne gass, er en eller annen avgassingsstruktur anordnet, og pumpingen blir gjort ved bruk av en konvensjonell direkte fortrengningspumpe. F.eks., på fig. 3 i US patent 4 944 843, er avgassing tilveiebrakt av en sentrifugalseparator, mens skummet som blir ført gjennom det porøse element og som blir fjernet gjennom en kanal blir pumpet ved bruk av en direkte fortrengningspumpe.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir ulempene som er diskutert ovenfor i en konvensjonell skumprosess overvunnet på en enkel og effektiv måte. Ved å benytte sentrifugalpumper til å håndtere skumslammet (enten det inneholder fibere eller ikke), er det mulig å øke bredden av nettet (eller annet porøst element) til mer enn 2 meter, og å øke formingshastigheten mer enn 100 meter pr. minutt (f.eks. omkring 200 til 250 meter pr. minutt). De fleste sentrifugalpumper er imidlertid uegnet for å pumpe de typer av slam som blir håndtert i skumprosessen ifølge oppfinnelsen. Oppfinnelsen benytter imidlertid en avgassende sentrifugalpumpe som man har funnet, ifølge den foreliggende oppfinnelse, å være effektiv til å implementere skumprosessen. Mens avgassende sentrifugalpumper, som den som er vist i US patenter 4 435 193 og 4 476 886, og kanadisk patent 1 128 368, har vært brukt i mange år til pumping av medium konsistens (f.eks. omkring 6 til 8 % faststoff) væskefiberslam under produksjon av papirmasse og liknende, har deres bruk til pumping av den type slam som man møter i implementering av skumprosessen hittil ikke vært erkjent som praktisk, eller som en løsning av det lenge stående problem i implementering av skumprosesser som fremsatt ovenfor.

Ifølge et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en fremgangsmåte for å produsere en uvevet bane av fibermateriale ved bruk av et bevegelig porøst element (så som et enkeltnett, dobbeltnett eller hvilket som helst annet konvensjonelt porøst element). Fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: (a) generering av et første skumslam av luft, vann, fibere, og et overflateaktivt materiale; (b) sentrifugalpumping av det første skumslam til kontakt med det bevegelige porøse element; (c) tilbaketrekning av i hovedsak fiberfritt skum fra det porøse element, mens det dannes en uvevet bane av fibermateriale på det porøse element; og (d), resirkulering av i det minste en del av det i hovedsak fiberfrie skum fra trinn (c) for bruk i praktisering av trinn (a).

Fremgangsmåten er kjennetegnet ved: i trinn (b), delvis avgassing av skummet under sentrifugalpumping av dette.

Trinn (d) praktiseres fortrinnsvis delvis ved sentrifugalpumping av skummet. Trinnene (b) og (c) praktiseres fortrinnsvis ved delvis avgassing av skummet under sentrifugalpumping av disse (f.eks. ved bruk av en avgassende sentrifugalpumpe som fundamentalt beskrevet i US patenter 4 435 193 og 4 476 886, og kanadisk patent 1 128 368.

Trinnene (a) til (d) praktiseres fortrinnsvis ved bruk av et bevegelig porøst element som er mer enn 2 meter bredt (f.eks. 2,10 til 10 meters bredde), for å produsere som den uvevede flberbane, en bane som er mer enn 2 meter bred. Trinnene (a) til (d) praktiseres fortrinnsvis for å produsere den uvevede flberbane ved en formingshastighet på mer enn omkring 100 meter pr. minutt (f.eks. mer enn omkring 200 meter pr. minutt, så som omkring 200 til 500 meter pr. minutt). Sentrifugalpumper er fortrinnsvis de eneste pumpene som brukes til å pumpe enten fiberskumslam eller i hovedsak fiberfritt skumslam ved praktisering av trinnene (a) til (d).

Ifølge et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det også frembrakt en skumprosessenhet for å produsere en uvevet flberbane. Enheten omfatter de følgende komponenter: Et bevegelig porøst element på hvilken en uvevet bane kan utformes: en kilde for et første skumslam av luft, vann, fibere og et overflateaktivt materiale; en første pumpe for å pumpe det første skumslam til kontakt med et bevegelig porøst element for å utforme en uvevet bane av fibermateriale på dette, mens et i hovedsak fiberfritt skum passerer gjennom det porøse element; og et resirkuleirngssystem som returnerer i det minste en del av det i hovedsak fiberfrie skum som passerer gjennom det porøse element til kilden for det første skumslam.

Skumprosessen er kjennetegnet ved at den første pumpe er en avgassende sentrifugalpumpe.

Det bevegelige porøse element kan være hvilket som helst konvensjonelt porøst element, så som et enkelt eller dobbelt nett. Kilden for det første skumslam kan omfatte hvilken som helst konvensjonell kilde, så som en blander/masseproduksjonsmaskin, og/eller en wiretank, og skumdyser blir typisk brukt til å lette genereringen av skum etter pumping og før skummet blir brakt i kontakt med det porøse element. Resirkuleringssystemet omfatter typisk wiretanken, forskjellige rør og en annen sentrifugalpumpe (fortrinnsvis en avgassende pumpe som beskrevet ovenfor), og den første sentrifugalpumpe er fortrinnsvis også en avgassende pumpe. Resirkuleringssystemet kan imidlertid omfatte hvilke som helst konvensjonelle komponenter. Resirkuleringssystemet omfatter typisk wiretanken, og den andre sentrifugalpumpen pumper i hovedsak fiberfritt skum fra wiretanken til blander/mas-seproduseringsmaskinen. Det porøse element er fortrinnsvis mer enn 2 meter bredt, for å produsere en uvevet bane på mer enn 2 meters bredde.

Ifølge enda et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, er det frembrakt en fremgangsmåte forbruk av en avgassende sentrifugalpumpe, som angitt i krav 15.

Det primære mål for oppfinnelsen er enkelt og effektivt å forbedre implemen-teringen av skumprosessen for å produsere uvevede baner, deriblant å øke den praktiske banebredde og/eller formingshastigheten. Dette og andre mål for oppfinnelsen vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er en generelt skjematisk illustrasjon av en skumprosess i hvilken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan praktiseres, og apparatet ifølge oppfinnelsen kan benyttes, fig. 2 er et detaljert skjematisk sideriss, delvis i snitt, som viser matingen av et skum/fiberslam fra blanderen til pumpen som mater manifolden og toppboksen av systemet på fig. 1, og fig. 3 er et sideriss, delvis i snitt av et eksempel på en avgassende sentrifugalpumpe som brukes til praktisering av den foreliggende oppfinnelse.

Et eksempel på et skumprosess-system for å praktisere en skumprosess ved hvilken oppfinnelsen kan brukes, er illustrert skjematisk ved 10 på fig. 1. Systemet omfatter en blandingstank eller en masseproduseringsmaskin 11 som har en fiberinngang 12, med inngang for overflateaktivt materiale 13, og en inngang 14 for andre tilsetninger, så som pH-justeringskjemikalier lik kalsiumkarbonat eller syrer, stabilisatorer osv. Den spesielle type av fibere (enten glass, syntetiske og/eller cellulose eller naturlige), overflateaktivt materiale og tilsetningsstoffer er ikke kritisk, og de kan varieres avhengig av de eksakte detaljer av produktet som blir produsert (inkludert dets grunnvekt). Det er ønskelig å bruke et overflateaktivt materiale som lett kan vaskes ut, da et overflateaktivt materiale reduserer overflatespenningen av den ferdige banen hvis det fremdeles er til stede, og det er et uønsket trekk for noen produkter. Det eksakte overflateaktive materiale som brukes, fra de tusener som er kommersielt tilgjengelig, så som beskrevet generelt i US patenter 3 716 449; 3 871 952 og 4 856 456, er ikke en del av den foreliggende oppfinnelse.

Tanken 11 er i seg selv helt konvensjonell, og er den samme type tank som brukes for massen i konvensjonelle papirproduksjonssystemer som bruker vannprosessen. Den eneste forskjell er at sideveggene av blander/massemaskinen 11 er forlenget oppover omkring tre ganger høyden i vannprosessen, da skummet har en densitet som er omkring en tredjedel av vann. Turtallet og bladformen av den konvensjonelle mekaniske blander i tanken 11 varierer, avhengig av de spesielle egenskaper for produktet som blir produsert, men er ikke spesielt kritisk, og en bred variasjon av forskjellige komponenter og variable kan benyttes. Bremser kan også anordnes på veggene. Der en virvel i bunnen av tanken 11 fira hvilken skummet drenerer, men virvelen er ikke synlig etter oppstarting fordi tanken 11 er fylt med skum og fiber.

Tanken 11 omfatter også fortrinnsvis et stort antall pH-målere 15 for å måle pH-verdien på flere forskjellige punkter. pH påvirker overflatespenningen, og det er derfor ønskelig at den blir nøyaktig bestemt. pH målerne blir kalibrert daglig.

Ved første start, blir vann tilsatt med fibere fra linjen 12, det overflateaktive materiale fra linjen 13, og andre tilsetninger i linje 14. Så snart operasjonen starter, trengs det imidlertid ikke noe tilleggsvann, og det er bare skumvedlikehold i tanken 11, ikke bare skumgenerering.

Skummet kommer ut av bunnen av tanken 11 i en virvel, inn i linjen 16 under påvirkning av pumpen 17. Ifølge oppfinnelsen, er pumpen 17, lik alle andre pumper i systemet 10, fortrinnsvis en avgassende sentrifugalpumpe. Skummet som kommer ut fra pumpen 7 passerer i linjen 18 til ytterligere komponenter.

Fig. 1 illustrerer en valgfri holdetank 19 med prikkede linje. Holdetanken 19 er ikke nødvendig, men kan være ønskelig for å sikre en forholdsvis jevn fordeling av fibrene i skummet i tilfelle det er en variasjon som blir innført i blanderen 11. Dvs., holdetanken 19 (som er liten, typisk bare noen få kubikkmeter) virker mer eller mindre som en "stigetank" for å jevne ut fiberfordelingen. Fordi den totale tid fra blanderen 11 til toppboksen 30 typisk er bare omkring 45 sekunder ved praktisering av prosessen, vil holdetanken 19 - hvis den er i bruk - gi tid for å jevne ut variasjoner.

Når holdetanken 19 blir brukt, blir skum matet fra pumpen 17 i linjen 20 til toppen av tanken 19, og kommer ut gjennom bunnen av tanken i linjen 21 under påvirkning av sentrifugalpumpen 22, som føres til linjen 18. Dvs., når holdetanken 19 blir brukt, er ikke pumpen 17 direkte forbundet med linjen 18, men bare gjennom tanken 19.

Linjen 18 strekker seg til wiretanken 23. Wiretanken 23 er i seg selv en konvensjonell tank, igjen den samme som i den konvensjonelle papirvannprosessystem, men med høyere sidevegger. Det er viktig å lage wiretanken 23 slik at det ikke er noen døde hjørner, og tanken 23 bør derfor ikke være for stor. Den konvensjonelle konstruksjon 24 som tillater skummet og fiberblandingen i linjen 18 å bli innført i den avgassende sentrifugalpumpe 25 (som er operativt forbundet nær bunnen av wiretanken 23) skal beskrives nærmere i forbindelse med fig. 2.1 alle fall, pumper pumpen 25 skum/fiberblanding i linjen 18, innført ved mekanismen 24, og ytterligere skum fra wiretanken 23, inn i linjen 26. Fordi en ganske stor mengde skum blir trukket inn i pumpen 25 fra wiretanken 23, er konsistensen i linjen 26 betydelig mindre enn i linje 18. Konsistensen i linje 18 er typisk mellom 2 til 5 % fast stoff (fibere), mens den i linjen 26 typisk er mellom 0,2 til 2,5 (f.eks. omkring 0,5 til 2,5 %) skjønt konsistensen i hvert tilfelle kan være så høy som omkring 12 %.

I wiretanken 23 er det ingen betydelig atskillelse av skum i lag av forskjellig densitet. Selv om det er en minimal økning mot bunnen, er denne graden av økning liten, og påvirker ikke operasjon av systemet.

Fra linjen 26 passerer skum/fiber til mani folden 27 som har skumgenererings dyser 28 forbundet med den. Dysene 28, som er konvensjonelle skumgenereirngsdyser (som gir en god omrøring av skummet) som brukt i '449, '952 og '782-patentene som er tatt inn her som henvisning, er fortrinnsvis montert på manifolden 27, og et stort antall av dysene 28 er montert på manifolden 27. Fra hver dyse 28 strekker det seg et rør 29 som fører til toppboksen 30 gjennom hvilken det passerer en eller flere konvensjonelle papirproduksjons-nett, eller andre egnede porøse elementer.

Toppboksen 30 har flere sugebokser (typisk omkring 3 til 5) 31, som trekker skum fra den motsatte side av nettet (porøst element) fra innføringen av skum/fiberblandingen, og en siste separasjonsboks 32 er ved utløpsenden av den dannede bane 33 fra toppboksen 30. Antallet sugebokser 31 anordnet i sugebordet for å styre dreneringen er øket for tettere produkter, eller for høyere hastighets drift. Den utformede bane 33, som typisk har en faststoffkonsistens på omkring 40 til 60 % (f.eks. omkring 50 %) er fortrinnsvis utsatt for en vaskevirkning som vist skjematisk ved vasketrinnet 34 på fig. 1. Vasketrinnet 34 er for å fjerne det overflateaktive materiale. Den høye konsistens av banen 33 betyr at en minimal mengde av tørkeutstyr trenger å brukes.

Banen 33 passerer fra vasketrinnet 34 forbi en eller flere valgfrie beleggs-anordninger 35, til den konvensjonelle tørkestasjon 36.1 den konvensjonelle tørkestasjon 36, når syntetiske skjede/kjernefibere (så som Cellbond) er en del av banen 33, blir tørkeanordningen 36 operert til å heve banen over smeltepunktet for skjedematerialet (typisk polypropylen) mens kjernematerialet (typisk PET) ikke smelter. F.eks. hvor Cellbond fibere blir brukt i banen 33, er temperaturen i tørketrinnet typisk omkring 130 °C eller litt mer, hvilket er litt over smeltetemperaturen for skjedefibrene, men er godt under den omkring 250 °C smeltetemperatur for kjernefibrene. På denne måten dannes en bindeaksjon med skjedemateriale, men integriteten av produktet (frembrakt ved kjernefiberen) blir ikke forstyrret.

Selv om det ikke er nødvendig, kan prosessen også tenke seg den muligheten av å tilsette rent skum til eller i umiddelbar nærhet av toppboksen 30 for flere fordelaktige formål. Som vist på fig. 1, trekker sentrifugalpumpen 41 skum fra wiretanken 23 inn i linjen 40. Skummet i linjen 40 blir pumpet til en holdetank 42 som så fordeler skummet til et stort antall forskjellige rør 43, mot toppboksen 30. Skummet kan innføres - som vist med linjen 44 - direkte under taket på toppboksen 30 (hvor det er en skrå wire toppboks), og/eller via rørene 45 til linjene 29 (eller dysene 28) for å innføre skum/fiberblanding inn i toppboksen 30.

Sugeboksene 31 tømmer skummet som er trukket ut av toppboksen 30 i linjer 46 i wiretanken 23. Typisk er ingen pumper nødvendig, eller brukt, for dette formål.

En betydelig mengde av skummet i wiretanken 23 blir omdirigert til massetanken 11. Skummet blir trukket i linjen 42 ved sentrifugalpumpen 48, og passerer så i røret 47 gjennom den konvensjonelle densitet-måleanordning 49 for innføring, som vist skjematisk ved 50, tilbake i tanken 11.1 tillegg til å gi tetthetsmålinger for skummet i linjen 47 ved 49, som vist skjematisk på fig. I, kan en eller flere tetthetsmåleanordninger (så som densometere) 49A, monteres direkte i tanken 11.

I tillegg til skumresirkulering er det også typisk vannresirkulering. Skummet som er trukket fira den siste sugeboks 32 passerer via linjen 51 til en konvensjonell separator 53, så som en syklonseparator. Separatoren 53 - f.eks. ved virvelaksjon - skiller luft og vann fra skummet som innføres i separatoren 53 for å produsere vann med meget lite luft i det. Det separerte vann passerer i linjen 54 fra bunnen av separatoren 53 til vanntanken 55. Luft som er separert ved separatoren 53 passerer i linjen 56, ved hjelp av viften 57, fra toppen av separatoren 53, og blir tømt ut til atmosfæren, eller brukt i en forbrenn i ngsprosess eller behandlet på annen måte.

Et væskenivå 58 blir dannet i vanntanken 55, hvor noe av væsken overstrømmer til kloakk eller behandling, som vist skjematisk ved 60 på fig. 1. Vann blir også tatt fra nedenfor nivået 58 i tanken 55 via linjen 61, og blir under påvirkning av sentrifugalpumpen 62 pumpet i linjen 61 gjennom en konvensjonell strømningsmåler 63 (som styrer pumpen 62). Til slutt blir det resirkulerende vann innført, som vist skjematisk ved 64 på fig. 1, til toppen på blanderen 11.

Typiske strømningsmengder er 400 liter per minutt skum/fiber i linje 18, 40.000 liter per minutt skum/fiber i linje 26, 3.500 liter per minutt skum i linje 47, og 500 liter pr. minutt skum i linje 51.

Systemet 10 omfatter også flere kontrollkomponenter. Et foretrukket eksempel på forskjellige alternativer for å styre operasjonen av systemet omfatter første fiberkontroller 71 som styrer nivået av skum i tanken 11. En annen fiberkontroller 72 styrer tilsetning av overflateaktivt materiale i linjen 13. En tredje fiberkontroller 73 styrer banedannelsen i området av toppboksen 30. En fjerde fiberkontroller 74 brukes med vasketrinnet 34. En femte fiberkontroller 75 styrer pH-målerne 15 og styrer eventuelt tilsetning av andre tilsetningsstoffer i linjen 44 til blanderen 11. Fiberkontroll er også brukt for overflateaktivt materiale og utformingsregulering. Et flervariabelt kontrollsystem, og et nevronettkontroll-system, er også fortrinnsvis anordnet, overliggende de andre kontroller. Den flervariable kontroll brukes også for å styre utløpsforholdet ved banedannelse. Variablene kan endres, avhengig av deres virkning på den ønskede prosessregulering og på sluttresultatet.

For å lette styringen av de forskjellige komponenter, er typisk en skala 76 forbundet med fiberinnføringen 12 for nøyaktig å bestemme mengde av fiber som blir tilsatt, per tidsenhet. En ventil 77 på linjen 13 kan anordnes for å styre innføringen av overflateaktivt materiale, så vel som en skala 78. En ventil 79 kan også anordnes i linjen 14. 1 systemet 10 er i hovedsak ingen ventiler anordnet for tilsiktet kontakt med skummet ved noe punkt under håndteringen, med en mulig unntakelse av nivåkontrollventiler anordnet i linjen 46.

Under hele praktiseringen av prosessen av systemet på fig. 1, blir skummet holdt under forholdsvis høy skjæringstilstand. Siden jo høyere skjæring, jo lavere viskositet, er det ønskelig å holde skummet ved høy skjæring. Skum/fiberblandingen virker som en pseudoplast, og viser ikke-Newtonsk oppførsel.

Bruken av skumprosessen har flere fordeler sammenliknet med vannprosessen, særlig for meget absorberende produkter. I tillegg til den reduserte tørkekapasitet på grunn av den høye konsistens av banen 33, tillater skumprosessen en jevn fordeling av omtrent hvilken som helst type fiber eller partikkel (uten større "synking" av høydensitetspartikler, mens lavdensitetspartikler vil "synke" noe - de synker ikke i det hele tatt i vann) inn i slammet (og til slutt inn i banen) så lenge fibrene eller partiklene har en egenvekt mellom omkring 0,15 til 13. Skumprosessen tillater også produksjon av en stor variasjon av basisvektbaner, et produkt med øket jevnhet og høyere masse sammenliknet med vann-prosessprodukter, og meget høye nivåer av jevnhet. Flere toppbokser kan anordnes i sekvens, eller to (eller flere) strata kan lages samtidig innenfor en toppboks med en dobbelt wire osv., og/eller de enkle belegganordninger 35 kan brukes til å frembringe ytterligere lag med stor enkelthet (så som belegging).

Fig. 2 viser innføring av skum/fiberblanding og skum, til sentrifugalavgassings-pumpen 25 forbundet med wiretanken 23. Strukturen 24 er kjent fra Wiggins Teape prosessen, som beskrevet i de patenter som er nevnt her som referanse, og skum/fiber som passerer i linjen 18 blir omdirigert som illustrert ved det bøyde rør 83 slik at fra den åpne ende 84 av dette, blir skum/fiberblandingen uttømt direkte inn i inntaket 85 til pumpen 25.

Skum fra wiretanken 23 strømmer også inn i innløpet 85, som illustrert ved pilene 86. Operasjon av pumpen 48, utført under fiberkontroll, kontrollerer nivået i wiretanken 23.

Hvor fibrene som skal brukes til å lage skummet er spesielt lange, dvs. i størrelses-orden på flere tommer, istedenfor å dirigere linjen 18 til sugeinnløpet 85 av pumpen 25 (som sett på fig. 2) ender linjen 18 i linjen 26 nedstrøms pumpen 25.1 dette tilfellet må pumpen 17 naturligvis frembringe et høyere trykk enn den ellers ville, dvs. tilstrekkelig trykk til at strømmen fra 18 er inn i linjen 26 til tross for trykket i linjen 26 fra pumpen 25.

En typisk avgassingspumpe som kan brukes som en eller flere av pumpene 17, 25, 41, 48, 62 ifølge den foreliggende oppfinnelse, er vist generelt ved henvisningstallet 100 på fig. 3, og er i utgangspunktet den samme som en konvensjonelt MC pumpe levert av Ahlstrom Machinery Inc. and Ahlstrom Machinery Oy, og vist i US patenter 4 435 193 og 4 476 886, og kanadisk patent 1 128 368.

Pumpen 100 omfatter typisk et konvensjonelt volutt hus 102 med en aksiell innløpskanal 104 og fortrinnsvis en tangentiell utløpskanal 106 med en trykkåpning 108. Videre omfatter huset et husdeksel 110 som har en sentralt eller roterbar aksel 112. Inne i det volutte hus 102 er en impeller 114 montert på akselen 112. Impelleren 114 kan omfatte en i hovedsak radiell skive 116, på frontoverflaten av hvilken (på innløpskanalsiden) det er arbeidsblad 118. Bakre vinger 120 er også anordnet på baksiden av impelleren 114. En åpning, eller flere åpninger, 122 strekker seg gjennom skiven 116, fortrinnsvis nær akselen 112. Gass som samler seg foran impelleren 114 strømmer gjennom åpningene 122 til volumet 121 bak impelleren 114, dvs. til volumet 121 mellom skiven 116 og dekselet 110 på pumpen 100. Akselen 112 blir rotert av hvilken som helst egnet kraftkilde, så som en elektrisk motor vist skjematisk ved 123 på fig. 3.

Dekselet 110 er også utstyrt med en ringformet gassutløpskanal 124 rundt akselen 112, eller spesielle åpninger (ikke vist) i selve dekselet 110 for å fjerne den utskilte gass fra volumet 121 bak impelleren 114. Gassutløpskanalen 124 (eller åpningene) er forbundet med en sugeanordning (vist bare skjematisk ved 125 på fig. 3) som brukes til å skape et under-trykk som er nødvendig for fjerning av gassen. Sugeanordningen 125 er ofte en væskering-pumpe, dvs. en Nash pumpe (navnet etter den tradisjonelle produsent av disse pumpene). Sugeanordningen 25 kan være montert på samme akselen 112 som impelleren 114, eller anordnet som en separat operasjonsanordning atskilt fra sentrifugalpumpen 100. På fig. 3, er sugeanordningen 125 plassert separat fra pumpen 100, og gassfjerningssystemet fra pumpen 100 omfatter således en kanal 126 som brukes til å fjerne gassen eller skummet som genereres i pumpen 100 til sugeanordningen 125.

Fig. 3 viser også hvordan, i tilfeller hvor en stor mengde fibere blir brakt inn i gass-separasjonssystemet, separasjonshjul 128 kan monteres i gass-separasjonssystemet, hvor separasjonshjulet 128 pumper fibrene inn i gasstrømmen, på grunn av operasjonen av bakvingene 120 bort fra pumpen 100 inn i røret 130, slik at fibrene ikke entrer sugeanordningen 125. Hjulet 128 eller liknende, er ikke vanligvis nødvendig spesielt i korte sirkulasjons-anvendelser, siden nesten ingen fibere blir fanget opp i den fjernede gasstrøm, og således er deres skadeeffekt på sugeanordningen 125 nesten ikke eksisterende.

Pumpen 100 som beskrevet ovenfor virker slik at materialet i sugekanalen 104 av pumpen 100 begynner å rotere på grunn av virkningen av impelleren 114, slik at gassen i materialet blir samlet foran impelleren 114 som en gassboble. Når virkningen av sugeanordningen 125 beskrevet ovenfor dirigeres gjennom gassutløpskanalen 124 eller åpningene i gassdekselet 110 av huset til volumet 121 bak impelleren 114 og derfra videre gjennom åpningene 122 i impelleren 114 til forsiden av impelleren 114, begynner gassen i boblen å strømme i retning av sugeanordningen 125. Sugningen kan i noen spesielle tilfeller også begynne å trekke væske og til og med fibere inn i volumet 121. I et slikt tilfelle blir bakvingene 120 på impelleren 114 brukt til å skille væske og/eller fibere fra gassen for å danne en separat strøm som så blir returnert via den ytre kant av skiven 116 til hovedstrømmen, og til å bli fjernet gjennom trykkutløpet 108 ut av pumpen 100.

Man vil således se, at som beskrevet ovenfor er det frembrakt en skumprosessenhet for å produsere en uvevet flberbane. Skumprosessenheten omfatter et konvensjonelt bevegelig porøst element i toppboksen 30 på hvilket en uvevet bane kan utformes, og en kilde for et første skumslam av luft, vann, fibere og et overflateaktivt materiale. Kilden kan omfatte blander/masseproduksjonsmaskinen 11 og/eller wiretanken 23. En første sentrifugalpumpe (17 eller 25) pumper det første skumslam til kontakt med det bevegelige porøse element i toppboksen 30 for å danne en uvevet bane, mens et i hovedsak fiberfritt skum passerer gjennom det porøse element. Et resirkuleirngssystem, som kan omfatte seksjons-boksene 31, wiretanken 23, røret 47 og en annen sentrifugalavgassingspumpe 48, returnerer i det minste en del av det i hovedsak fiberfrie skum som passerer gjennom det porøse element til kilden. F.eks., hvor røret 47 eller pumpen 48 blir brukt, returnerer de en del av skummet som passerer gjennom linjene 46 inn i wiretanken 23 til blander/masseproduksjonsmaskinen 11.

Pumpen 25 pumper typisk skumslammet, inkludert fibere, gjennom skumgenerer-ingsdysene 28 til kontakt med det porøse element i toppboksen 30, og kan være den eneste pumpe som er nødvendig for å gjøre dette. Fordi sentrifugalpumpcnc har mye høyere kapasitet enn direkte fortrengningspumper, kan det porøse element være mer enn 2 meter bredt (f.eks. 2,1 opptil omkring 10 meter bredt) og fremdeles er bare en pumpe 25 nødvendig. Bruken av sentrifugalpumpe, så som pumpene 25, 48 tillater også en vesentlig økning av formingshastigheten, sammenliknet med kjente skumprosess-systemer, til mer enn omkring 100 meter per minutt, og faktisk mer enn 200 meter per minutt (f.eks. omkring 200 til 500 meter per minutt).

Ved praktisering av fremgangsmåten og utnyttelse av systemet ifølge oppfinnelsen, er typiske skumprosess-parametre som kan benyttes fremsatt i den følgende tabell (skjønt området for parametere kan være meget bredere hvis produktområdet er bredere):

11

Det er et primært mål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe meget fordelaktige modifikasjoner av skumprosessen. Mens oppfinnelsen her har vært vist og beskrevet i hva man for tiden anser å være den mest praktiske og foretrukne utførelse, vil det være klart for fagfolk i teknikken at mange modifikasjoner kan utføres innenfor omfanget av oppfinnelsen, hvilket omfang skal gis den bredeste tolkning av kravene for å omfatte alle ekvivalente fremgangsmåter og enheter.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for å produsere en uvevet bane av fibermateriale ved bruk av et bevegelig porøst element, hvor fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: (a) å generere et første skumslam av luft, vann, fibere og et overflateaktivt materiale; (b) sentrifugalpumping av det første skumslam til kontakt med det bevegelige porøse element; (c) tilbaketrekning av i det vesentlige fiberfritt skum fra det porøse element, mens det dannes en uvevet bane av fibermateriale på det porøse element; og (d) resirkulering av i det minste en del av det i hovedsak fiberfrie skum fra trinn (c) for bruk ved praktisering av trinn (a), karakterisert ved, i trinn (b), delvis avgassing av skummet under sentrifugalpumping av dette.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinn (d) blir praktisert delvis ved sentrifugalpumping av skummet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at trinn (d) praktiseres ved delvis avgassing av skummet under sentrifugalpumping av dette.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 3, karakterisert ved at trinnene (a) til (d) praktiseres ved bruk av et bevegelig porøst element mer enn 2 meter bredt, for å produsere som den uvevede flberbane en bane som er mer enn 2 meter bred.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at trinnene (a) til (d) praktiseres til å produsere den uvevede bane med en utformingshastighet på mer enn omkring 100 meter per minutt.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at trinnene (a) til (d) praktiseres til å produsere uvevet bane med en formingshastighet på mer enn omkring 200 meter per minutt.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de eneste pumper som brukes til å pumpe enten fiberskumslam eller i hovedsak fiberfritt skumslam ved praktisering av trinnene (a) til (d) er sentrifugalpumper (17, 25,41,48, 62, 100).

8. Skumprosessenhet for å produsere en uvevet bane av fibermateriale, hvor prosessenheten omfatter: et bevegelig porøst element på hvilket en uvevet bane (33) kan utformes; en kilde (II) for et første skumslam av luft, vann, fibere og et overflateaktivt materiale; en første pumpe for å pumpe det første skumslam til kontakt med et bevegelig porøst element for å utforme en uvevet bane (33) av fibermateriale på dette, mens et i hovedsak fiberfritt skum passerer gjennom det porøse element; og et resirkuleirngssystem (23,48) som returnerer i det minste en del av det i hovedsak fiberfrie skum som passerer gjennom det porøse element til kilden (11) for det første skumslam, karakterisert ved at den første pumpe (25) er en avgassende sentrifugalpumpe.

9. Skumprosessenhet ifølge krav 8, karakterisert ved at det nevnte resirkuleirngssystem (23,48) omfatter en annen avgassende sentrifugalpumpe (48).

10. Skumprosessenhet ifølge krav 8, karakterisert ved at det nevnte resirkuleirngssystem omfatter en annen sentrifugalpumpe (48).

11. Skumprosessenhet ifølge krav 8, karakterisert ved at det nevnte porøse element er mer enn 2 meter bredt, for å produsere en uvevet bane (33) som er mer enn 2 meter bred.

12. Skumprosessenhet ifølge krav 11, karakterisert ved skumgenererende dyser (28) plassert mellom den nevnte første sentrifugalpumpe (25) og det porøse element, og at den nevnte første sentrifugalpumpe (25) pumper det første skumslam gjennom de nevnte skumgenererende dyser (28), og er den eneste pumpe som pumper det første skumslam gjennom de nevnte skumgenererende dyser (28).

13. Skumprosessenhet ifølge krav 8, karakterisert ved at den nevnte kilde omfatter en blander/massemaker (11) og en wiretank (23).

14. Skumprosessenhet ifølge krav 13, karakterisert ved at det nevnte resirkuleringssystem omfatter den nevnte wiretank (23) og en annen sentrifugalpumpe (48) for å pumpe i hovedsak fiberfritt skum fra den nevnte wiretank (23) til blander/masse-makeren (11).

15. Bruk av en avgassende sentrifugalpumpe (17, 25, 41, 48, 62, 100) for å pumpe skumslam omfattende i det minste luft, vann, fibere og et overflateaktivt materiale, til kontakt med et bevegelig porøst element, eller for resirkulering av i det minste en del av det i hovedsak fiberfrie skum trukket ut fra det porøse element under dannelsen av en uvevet bane av fibermateriale på det porøse element, ved samtidig fjerning av noe gass fra skummet eller skumslammet under produksjonen av en uvevet fiberbase (33) ved hjelp av en skumprosess.

16. Bruk ifølge krav 15, karakterisert ved at skumslammet også omfatter omkring 0,2 til 2,5 vekt% fibere.

17. Bruk ifølge krav 15, karakterisert ved at skummet er i det vesentlige fiberfritt skum.