DE2615639A1

DE2615639A1 - Vorrichtung und verfahren zur ausbildung von bahnen

Info

Publication number: DE2615639A1
Application number: DE19762615639
Authority: DE
Inventors: Lawrence Vaalburg
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1976-04-07
Publication date: 1976-10-28
Also published as: JPS6225782B2; CA1042173A; US3982302A; JPS51136973A

Description

!BERLIN 33 8 MÜNCHEN

Auguste-Viktoria-StraBe 65 _n Rl IOOHkF Λ PARTNFR PienzenauerstraBe 2

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Olaf Ruschke KAI tlNlANWALIC 93 03 24

Te,efon:030/⁸ ₈^895 BERLIN - MÖNCHEN 2/e"S«

Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse:

Quadratur Berlin Quadratur München

TELEX: 183786 TELEX: 522767

Scott Paper Company, Delaware County, Pennsylvania, U. St. A.

Vorrichtung und Verfahren zur Ausbildung von Bahnen

Die vorlieoende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung von Faserbahnen aus einer Faser-Gas-Suspension und insbesondere eine Verbesserung derartiger Verfahren und Vorrichtungen zuiecks Ausbildung von Faser bahnen mit qualitativ hDchujertigen Kanten.

Luftgelegte Faserbahnen werden zunehmend beliebter für nur einmal Dder uienige Male zu verwendende Erzeugnisse - beispielsweise liJegwerfwindeln, Damenbinden, kosmetische Tupfer, Handtücher für Gewerbe und Haushalt, Papiertaschentücher und dergleichen.

Eine häufig eingesetzte Vorrichtung zur Ausbildung einer luftgelegten Faser-

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bahn weist eine Zerfaserungsrolle auf, die Fasern von einer Speisematte abnimmt und diese in einem Luftstrom fortreißt, so daß sich eine Luftsuspension dieser Fasern bildet. Diese Luftsuspension der Fasern wird durch ein ärömaufwärtiges Ende eines Formierkanals auf eine durchlöcherte Formierfläche gerichtet, die über das stromabwärtige offene Ende des Kanals verläuft. Die Luft der Suspension strömt durch die durchlöcherte Formierfläche, während die Fasern sich auf der Oberfläche zu einer luftgelegten Faserbahn verdichten. Hinter der Formierfläche wird ein Unterdruck aufrechterhalten, der die Ausrichtung der Luftsuspension der Fasern auf die Fläche unterstützt. Sehr oft werden die so ausgebildeten Bahnen einer herkömmlichen Nachbehandlung unterzogen - beiopielsLüeise qepräqt, verklebt oder dergleichen - um ihnen die geuünschtEn Eigenschaften zu erteilen.

Die Gleichmäßigkeit der sich ausbildenden Bahn wird verbessert, wenn man für eine im wesentlichen qleichmäßine Strömung der gasförmigen Fasersuspension von der Zerfaserunnsrolle zur Formierfläche sorgt, eine gleichmäßige Strömung ihrerseits, wenn man ein geringes Tiefenverhältnis zwischen dem stromaufwärtinen Ende des Farmierkanals und dem Drt herstellt, an dem die Fasern von der Zerfaserungsrolle zum Formierkanal hirijin eine Richtung gelenkt werden, die sich im wesentlichen tangential an die Umfangsflache der Faserrolle anlegt. Dieser letztere Ort liegt etwa dort, wo der Außenumfang der Zerfaserungsrolle dem verlängerten Teil der Bodenwand des Formierkanals am nächsten liegt. Das oben beschriebene Tiefenverhältnis soll im weiteren als "TU" bezeichnet werden.

Dbgleich die Gleichmäßigkeit des Basisgewichts des wesentlichen Teils der Bahn durch eine Verrinaerung des TU verbessert wurde, ergab sich für die

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Längskanten der Bahn ein unannehmbar ungeleichmäßines Dasisgewicht. Fnlnlich war es erforderlich, diese Kanten vam Hauptteil der Bahn abzuschneiden, um aus der Bahn akzeptable nichtgewebte Produkte herstellen zu können. Obgleich die abgetrennten Kanten sich in den l/erfahrensablauf zurückführen lassen, wird durch das erforderliche Abschneiden dieser Kanten die Bahnbildunq weniger wirkungsvoll als der Fall wäre, ωεηη die Kanten ein ausreichend gleichmäßiges Basisgeuiicht aufweisen würden, so daß sie sich für die nachfolgende Verarbeitung der Bahn zu nichtgewebten Erzeugnissen beibehalten ließen.

Die USJ-Patentschrift 3.797.o74 offenbart eine Luftleitvorrichtung mit zugehörigem Verfahren, nach dem unter einer unteren Kanalfläche stromaufwärts einer Zerfaserungsrolle ein Unterdruck erzeugt wird, um eine sich eventuell entwikkelnde turbulente Grenzschicht abzusaugen. Zu diesem Zweck wird der Unterdruck über die gesamte quer zur Maschine verlaufende Abmessung des Kanals aufnebracht. Die in dieser Patentschrift offenbarte Anordnung ist für das Entfernen stehender Wirbel in einem faserträchtigen Gasstrom stromabwärts einer Zerfaserungsrolle, die durch die schnelle Drehung dieser Rolle entstehen, nicht wirksam. In der Tat geht es bei dieser Patentschrift um die Lösung eines ganz anderen Problems als desjenigen, das die Anmelderin erkannt und gelöst hat. Insbesondere beschäftigt diese US-Patentschrift sich mitdem Abziehen der langsamen Luftströmung, die an den den Luftstrom umfassenden Grenzflächen auftritt, über die die Strömung streicht;

Nach der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Faserbahn aus einer Fasersuspension in Gas eine Zerfaserunqsrolle, die Fasern von einer Speisefasermatte trennt und sie von einem gasförmigen Medium fortreißen läßt, eine durchlöcherte Formierfläche, durch die hindurch das Gas der

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Suspension hindurchströmt und auf der die Rasern sich zu der Faserbahn verdichten, und einen Formierkanal mit einem stromaufwärtigen Ende nahe der Zerfaserungsrolle und einem stromabtJärtigen Ende an der Formierfläche auf, um einen Strömungstjeg für die Faser-Gas-Suspension von der Zerfaserungsrolle zur Fcrmierflache herzustellen. Diese Vorrichtung meist weiterhin zwei Durchlässe am stromauflüärtigen Ende des Formierkanals auf, die jeweils durch eine Wand des Formierkanals hindurch verlaufen und nur an gegenüberliegenden Seitenrändern des Formierkanals angeordnet sind. Weiterhin steht eine Unterdruckeinrichtung in Strömungsverbindung mit den Durchlässen, die außerhalb des Kanals einen geringeren Druck erzeugen als innerhalb des Hanais, um Luft aus dem Raum innerhalb der stromaufujärtigen Seitenränder des Farmierkanals zu entfernen und damit die nachteilige Auswirkung von Wirbeln zu eliminieren, die durch die Drehung der Zerfaserungsrolle an den Seitenrändern entstehen.

Die vorliegende Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zur Ausbildung einer nichtgeuebten Faserbahn vor, indem man

(A) eine Zerfaserungsrolle dreht, um Fasern νσπ einer Speisematte abzuheben und diese in einem gasförmigen Medium zu einer Faser-Gas-Suspension mitreißen zu lassen;

(B) die Faser-Gas-Suspension in stromabwärtiger Richtung durch einen Formierkanal auf eine durchlöcherte Formierfläche hinzuführt;

(C) die Fasern aus der Suspension zur Ausbildung der nichtgeuiebten Bahn auf der Fcrmierflache ablegt; und weiterhin

(D) ein Paar Durchlässe an einem stromaufwärtigen Ende des Formierkanals vorsieht, die jeweils durch eins Wand des Formierkanals hindurch verlaufen

f) 0 9 B k k I 0 H 1 7

- 5 und nur an gegenüberliegenden Seitenkanten des Fnrmierkanals liegen; und

(E) einen Druckabfall durch die Durchlässe erzeugt, um Luft van den stromaufurärtigen Seitenrändern des Formierkanals abzuziehen und so die nachteilige Wirkung von Wirbeln zu eliminieren, die durch die Drehung der Zerfaserunqsrolle entstehen.

Die Anmelderin hat entdeckt, daß die Ausbildung nichtgleichmäßiger Hanten die Wirkung stehender Wirbel ist, die infolge der schnellen Drehung der Zerfaserungsrolle entstehen. Diese Wirbel treten an den Seitenrändern der Vorrichtung am stromaufuärtigen Ende des Formierkanals auf.lMa-chder vorliegenden Erfindung uird die nachteilige Wirkung dieser Wirbel eliminiert, indem Luft von den stromaufuärtigen Seitenrändern des Formierkanals abgezogen uird, uiie oben beschrieben. Die nachteilige Wirkung der stehenden Wirbel auf die Kantenbildunq hat sich bei TU's von weniger als k als am schueruiiegensten herausgestellt.

Die Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert werden.

Fig. 1 ist eine schematischeDarstellung einer Bahnbildungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung allgemein auf der Linie 2-2 der Fig. 1; und

Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung auf der Linie 3-3 der Fig. 2

Wie in der Fig. 1 dargestellt, weist eine Bahnbildungsvorrichtung 1o nach der

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vorliegenden Erfindung eine Zerfaserungsrolls 12 auf, die von einer geeigneten Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) in der durch den Pfeil 1^ angezeigten Richtung zwanqsangetrieben wird. Die Zerfaserungarolle 12 weist Stifte bziJ. Zähne auf ihrer Außenfläche auf. In einer bevorzugten AusführunnsfGrm der varlispendGn Erfindung handelt es sich bei der Zerfaserunosrollc 12 um eine herkömmliche Reißrolle ("lickerin roll") der im RandD-Wsbber der Rando Nachine Corporation, Rochester, f-Jeu York, PJ.Y., eingesetzten Art. Eine Speisefasertnatte (nicht nezeint) wird über eine Tragfläche -16 in Eingriff mit der sich drehenden Zerfaserunnsrolle 12 gebracht, die die Fasern von der Fasermatte ablöst und sie in einer Luftströmung suspendiert, die in dieser Zerfaaerungszone durch einen Lufteinlaßkanal 18 in der mit demPfeil 2o angezeigten Richtung einströmt. Falls erwünscht, läßt sich die Druckseite eines (nicht gezeigten) Gebläses an den Lufteinlaßkanal 18 anschließen, um die Luft in die Zerfaserunnszone zu richten. Die in Luft suspendierte Faserströmung wird durch einen Formierkanal 22 auf eine äußere durchlöcherte Formierfläche Zk auf einem Formierdrahtnetz 26 gerichtet. Das Formisrdrahtnetz uiird in Richtung des Pfeils 23 zwangsweise durch eine geeignete Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) annetrieben.

Die Bewegung des in Luft suspendierten FaserstrQms zur durchlöcherten Formierfläche Zk hin wird gestützt durch einen Unterdruck, den man unter der durchlöcherten Fläche Zk und dem offenen stromabwärtigen Ende des Formierkanals aufbringt. Der Unterdruck wird durch ein (nicht gezeigtes) Gebläse erzeugt und läßt sich dazu verwenden, um Luft in den Lufteinlaßkanal 18 einzusaugen.

Die nach der vorliegenden Erfindung ausgebildeten nichtgewebten Bahnen können jede gewünschte Faserzusammensetzung aufweisen. Beispielsweise lassen sie sich

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aus 1oo/b kurzen Cellulosefasern einer Länge von weniger als 6,^ mm (1A in.) 1ao % Fasern mit Stapelfaserlänge oder aus Mischungen solcher kurzen und lannen Fasern herstellen. Auch läßt sich das Basisgewicht solcher Bahnen innerhalb eines breiten Bereichs variieren.

Nach der bevorzugten Farm der vorliegenden Erfindung werden nichtqewebte Bahnen mit einem niedrigen Basisoewicht im Bereich von etwa 33,91 g/m (1 dz./

π 2 2

yd. ) bis etuia 2a3,4G g/m (G oz./yd. ) aus einer Fasermischung mit einem Übergewicht an kurzen Cellulosefasern einer Länge von weniner als 6,k mm (1/4 in.), d.h. Holzbrei-fasern und Baumwollinters, sowie einem geringeren Anteil längerer Verstärkungsfasern (d.h. Kunstseide und Polyester) hergestellt. Eine wie oben beschrieben nichtgewebte Bahn läßt sich in ,leder herkömmlichen Verfahrensfolge herstellen, wobei eine bevorzugte Folge in der US-Patentschrift 3.B62.£t72 der Anmelderin offenbart ist. Auf diese Patentschrift wird hier Bezug genommen und ihr Gegenstand hierin aufgenommen. Uie in Fir. 1-3 gezeigt, weist die Vorrichtung 1o einen Diffundierabschnitt "A" stromaufwärts des Formierkanals 22 auf. Dieser Diffundierabschnitt ist zwischen den Seitenplatten 32, 3k, der Außenfläche der Zerfaserungsrolle 12 und einer Rückplatte 36 gebildet. Eine Vorderplatte 38 wirkt mit der Rückplatte 36 und den Seitenplatten 32, 3k zusammen und bildet den Formierkanal 22, der unmittelbar stromabwärts des Diffundierabschnitts ¹¹A" liegt. Das stromaufwärtige Ende der Uorderplatte weist eine Abzugkante *+d in unmittelbarer Nähe der Zerfaserungsrolle 12 auf. Vorzugsweise beträgt das Tiefenverhältnis TU (B/C in Fig. 1) weniger als k und noch besser weniger als 2, um die Ausbildung einer gleichmäßigen Strömung der Luft-Fassr-Mischung durch die Vorrichtung zu unterstützen. Das Problem der Schaffung einer gleichmäßigen Strömung stelltl sich besonders bei hohen Formiergeschwindigkeiten von mehr als 61 m/min. (2oo ft./min.).

Die AnmElderin hat Entdsckt, daß die in dEr Vorrichtung 1o, mis sie bisher beschrieben morden ist, ausgebildeten Bahnen extrem ung&leichrnäßige Kanten aufweisen. Diese schlechte Kantenbildung ist das Ergebnis der Bildung stehender Wirbel bEi hohen UmdrehungsgEschuiindigksitEn der ZerfaserungsrDlle. Diese Schwierigkeiten sind bei der AnmEldsrin bei einer Oberflächengeschuindigkeit der ZErfaserungsrolle wan etwa 2Uka m/min. (8ααο Ft./min.) aufgetreten, können aber bereits bei niedrigerEn Geschwindigkeiten ErheblichE AusmaBe annehmen. Die Anmelderin hat entdsckt, daß die Wirbel hierbei an den SeitEn der i/orrichtunc am stramabujärtigen Ende des Diffundierabschnitts "A", d.h. am stromaufwärtigen Ende des Formierkanals 22 auftreten. Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß Luft aus den stehende Wirbel enthaltenden Bereichen entfernt werden sollte, um dis nachteiligen Auswirkungen der Wirbel auf die Güte dsr Kantenbildung auszuschalten.

Wie wieder in Fig. 1 bis 3 ersichtlich, verlaufen die Durchlässe kk und 46 durch dieSeitenpiatten 32, 3k am stromaufwärtigen Ende des Farmierkanals 22 hindurch. Vorzugsweise liegen diese Durchlässe dort, wo der Diffundierabschnitt "A" in das stromaufwärtige Ende des Formierkanals 22 übergeht. Vorzugsweise liegt der Formierkanal während des Arbeitens der Vorrichtung 1o auf angenähert atmosphärischem Druck, und an jeden der Durchlässe kk, k6 ist eine Unterdruckquelia wie beispielsweise ein (nicht gezeigtes) Gebläse angeschlossen, um über ihnen einen Druckabfall zu erzEugen, der Luft aus dem Kanal abzieht und damit die nachteilige Wirkung der Wirbel auf die Kantenbildung eliminiert. Dia AniTielderin hat gefunden, daß dieser Abzug von Luft die Güte der KantEn der nichtqewebten Bahnen erhEblich verbessert.

3 ersichtlich, &=ist jeüsr d=r Durchlässe hk, k& auf BAD ORIGINAL

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Abstand zueinander liegende Seitenflächen 48, 5o auf. Der Pfeil 52 weist in die Strümungsrichtung der Fasern durch den Farmierkanal an diesen Durchlässen vorbei. Die stromabwärtige Seitenfläche 4ß jedes Durchlasses weist vorzugsweise einen winklig verlaufenden TaL 54 auf, der van der gegenüberliegenden Seitenfläche 48 zu einer entsprechenden inneren, in Längsrichtung verlaufenden Fläche 56, 58 der Seitenplatten 32 bziu. 34 verläuft.

Diese winklige Anordnung hat sich als udchtig herausgestellt, um Fasern daran zu hindern, sich an den Hanten der Durchlässe zu stauen. Ein solcher Faserstau Lüürde die Durchlässe zusetzen und damit ein Abziehen der Uirbel verhindern. Wenn, um diesen Punkt weiter zu klären, die stromabuartige Seite 43 jedes der Durchlässe 44, 45 mit der inneren Längsfläche der zugehörigen Seitenplatte 32, 34 im wesentlichen einen rechten klinkel bilden uiürde, würden sich Fasern über der Ecke anhäufen und dadurch die Mündunn der Durchlässe ₍ versperren. Indem man einen winkligen Abschnitt 54 vorsieht, schlagen leicht in die Durchlässe abgelenkte Fasern auf die udnklig liegende Fläche auf und arailen in den Kanal zurück ab, bleiben aber nicht an den Hanten der Durchlässe hängen. Die Aufnahme des winkligen Abschnitts 52 in jedem Durchlaß verhindert also einen Faserstau über der Mündung jedes Durchlasses und eliminiert Ausfallzeiten, die sonst erforderlich wären, um die Durchlässe von den über ihnen annestauten Fasern zu befreien. Obgleich der winklige Ausschnitt 52 in der bevorzugten Ausführungsfarm der Erfindung Verwendung findet, lassen sich auch andere Hantenkonfiguratianen einsetzen, sofern sie eine Anhäufung der Fasern verhindern. ;

In den bevorzugten Ausführungsfarmen der Erfindung sind Durchlässe verwendet, die durch die Seitenplatten der Vorrichtung hindurch verlaufen. Es liegt je-

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doch im Umfang der vorliegenden Erfindung, derartige Durchlässe in der Rückplatte, in einem Bereich unmittelbar an jeder Seitenplatte anzubrinoen. In
der bevorzugten Ausführunnsfarm der Erfindung liegt der Unterdruck, der durch ^Jeden der Durchlässe hergestellt Luird, im Bereich von etua 5o,6 ... 635 mm LJa (Z ... 25 in. LJS) und zieht etwa 1,415 m (5d cu.Ft.) Luft durch ,ieden Durchlaß. Dieser Unterdruck erzeugt die Wirkung, die nachteiligen Effekte der Wirbel auszuschalten, ohne eine uiesentliche Fasermenge aus der Vorrichtung (d.h. weniger als 1 %) auszuziehen.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Ausbildung Einer Faserbahn aus einer Suspension von Fasern in Einem Gas, mit einer Zerfaserunqsrol-Ie, mit der Fasern von einer Speisefasermatte gelöst und in ein gasförmigEs Medium eingebracht werden, mit einer durchlöcherten Fläche, durch die hindurch das Gas der Suspension hindurchströmt, uährend die Fasern sich auf ihr zu der Faserbahn verdichten und mit einem Formierkanal, der mit einem stromaufuärti-πεπ Ende an der Formierfläche liegt und einen Strömungsueg für die Faser-Gas-Suspension von dsr ZErfassrungsrolle zur Formierflache bildet, qekennzeichnet durch ziuei Durchlässe am stromaufuärtigen Ende des Formierkanals, die jeweils durch eine Wand des Formierkanals verlaufen und nur an gegenüberliEgEnden Seitenrändern des Formierkanals angeordnet sind, souie durch eine Unterdruckeinrichtung, die in StrömunqsvErbindunq mit den Durchlässen steht und außerhalb des Kanals einsn niedrigeren Druck als innerhalb des Kanals erzeugt, um Luft von innerhalb der stromaufuärtiqen Seitenränder des Formierkanals zu entfernen und sd die nachteilige Wirkung von Wirbeln auszuschalten, die sich an den Seitenrändern infolge der Drehung der Zerfaserungsrolle bilden.

2. Uürrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Durchlässe sich durch gegEnüberliegendE Ssitenplat-

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- 12 ten der Vorrichtung erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe Seitenflächen aufweisen, die in Richtung des Materialsflusses durch den Formierkanal zueinander auf Abstand liegen und sich durch gegenüberliegende innere und äußere Flächen der Seitenplatten hindurcherstrecken, wobei die am weitesten stromabwärts liegende Seitenfläche jdes Durchlasses einen winklig verlaufenden Teil aufweist, der von der am weitesten stromaufwärts liegenden Seitenfläche zur Innenfläche der Seitenplatte hin divergiert, um ein Anhäufen von Fasern über der Öffnung jedes Durchlasses zu verhindern.

h. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formierkanal an seinem stromaufwärtigen Ende zwischen gegenüberliegenden Vorder- und Rückplatten eine Tiefe aufweist und die Vorrichtung eine Bodenwand aufweist, die im ^Hbstand zur Zerfaserungsrolle unterhalb dieser angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ein Tiefenverhältnis von weniger als k aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefenverhältnis geringer als 2 ist.

6. Verfahren zur Bildung einer nichtgewebten Faserbahn, indem man

(A) eine Zerfaserungsrolle dreht, um Fasern von einer Speisematte abzulösen und die Fasern in einem gasförmigen Medium zu einer Faser-Gas-Suspension mitreißen läßt,

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(B) die Faser-Gas-Suspension in stromabwärtiger Richtung durch einen Formierkanal zu einer durchlöcherten Fnrmierflache führt, und

(C) die Fasern aus der Suspension auf der Formierflache zur nichtgewebten Bahn ablagert, dadurch gekennzeichnet, daß man

(D) ein Paar Durchlässe am stromaufwärtigen Ende des Formierkanals vorsieht, die jeweils durch eine LJand des Formierkanals hindurchverlaufen und nur an gegenüberliegendenden Seitenrändern des Formierkanals angeordnet sind, und daß man

(E) einen Druckabfall über dem Kanal erzeugt, um Luft von den stromaufwärtigen Seitenrändern des Formierkanals zu entfernen und so die nachteilige Wirkung von Wirbeln auszuschalten, die infolge der Drehung der Zerfaseungsrolle entstehen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall erzeugt wird, indem man zwangsweise Luft durch die Durchlässe saugt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man über der Formierfläche einen zweiten Druckabfall von unter der Formierfläche her erzeugt, um das Führen der Faser-Gas-Suspension zu dieser hin zu unterstützen, wobei der zweite Druckabfall das Gas der Suspension durch die Formierfläche zieht und die Fasern aus der Suspension sich auf der Formierfläche zu der nichtqewebten Faserbahn ablegen läßt.

9ο Verfahren nach einem der Ansprüche S

bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fasern auf der Formierfläche zu

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2 einer Bahn mit einem Basisgeujicht im Bereich van etua 33,92 ... 2a3,kS g/rn

(1 ... 6 dz./yd. ) ablagert.

1o. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch Gekennzeichnet, daß man die Bahn aus einer Mischung aus kurzen Cellulosefasern von weniger als 6,4 mm (1A in.) Länge soude längeren Uerstärkunnsfasern ausbildet.

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