Der Vliesstoffmaschinenhersteller Trützschler Nonwovens setzt mit dem AquaJet auf eine bewährte Lösung, die eine chemiefreie Verfestigung der Vliese ausschließlich mit Wasser ermöglicht sowie Naturfasern wie Zellstoff (Pulp) und Viskose integriert. Ein entscheidender Aspekt dieses Prozesses ist die effiziente Absaugung des Prozesswassers, bei der mehrstufige Exhaustoren von Continental Industrie aus Dormagen eine zentrale Rolle spielen. Ein wichtiges Drehkreuz der technologischen Entwicklung bei Trützschler ist das Kunden- und Technologiezentrum NCTC in Egelsbach. Hier werden bewährte und innovative Vliesstoffverfahren unter realen Bedingungen getestet und optimiert. Interessenten haben dort die Möglichkeit, ihre Fasern, Anwendungsideen und Prozesse auf Herz und Nieren zu prüfen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Maschinen auch optimal auf heutige und künftige individuelle Kundenanforderungen abgestimmt sind. Die dort zum Einsatz kommende Exhaustorentechnik dient zunächst der Absaugung des im Kreislauf befindlichen Prozesswassers. Trützschler setzt im Zusammenhang mit dem AquaJet je nach Anwendungsbereich sowohl einstufige als auch mehrstufige Exhaustoren ein: „Bei Vliesen mit einem Flächengewicht zwischen 50 und 80 g reicht ein einstufiges Gebläse in den meisten Fällen schon aus“, so Thomas Weigert, Technologieexperte bei Trützschler Nonwovens.

Die Bedeutung der Wasserabsaugung

Der Verfestigungsprozess mit dem AquaJet beruht auf dem gezielten Einsatz von Hochdruck-Wasserstrahlen zum Verschlingen und Verknoten der Fasern. Damit dieser Prozess effektiv funktioniert, muss das aufgebrachte Wasser direkt abgesaugt werden. „Würde das Wasser in einer ersten Phase der Beaufschlagung nicht rechtzeitig abgesaugt, entstünde ein Effekt wie beim Aquaplaning – der folgende Wasserstrom würde lediglich auf die bereits bestehende Wasserschicht treffen. Die Effektivität des zweiten Wasserstrahls ist unter diesen Voraussetzungen nur dann gegeben, wenn das Wasser der ersten Beaufschlagung auch rechtzeitig entfernt wurde“, ergänzt Weigert. Die Wasserabsaugung erfolgt über Exhaustorschlitze mit einem Unterdruck von 100 bis 200 mbar. Je nach Materialstärke variiert der benötigte Unterdruck: Dickere Vliese erfordern höhere Werte von bis zu 300 mbar, um das Wasser effizient zu entfernen. „Bei 400 g Filtervliesen ist es aufwendiger, Luft durch das Material zu leiten – hier muss der Unterdruck auf bis zu 280 oder 300 mbar erhöht werden, um das Wasser effektiv abzusaugen.“ Mehrstufige Gebläse von Continental Industrie bieten hier entscheidende Vorteile, da sie selbst Unterdrücke von bis zu 495 mbar erzeugen können und für eine gleichbleibend hohe Strömung an der Endabsaugung sorgen. „Mehrstufige Exhaustoren sind im Vergleich zu Wasserringpumpen nicht nur kostengünstiger, sondern auch effizienter im Betrieb“, weiß Thomas Weigert aus eigener Erfahrung.

Optimierung des Trocknungsprozesses

Nach dem Verfestigen mit Wasserstrahlen muss der Vliesstoff getrocknet werden. Dabei hilft die vorgelagerte Endabsaugung. Am Ende des AquaJets läuft das nasse Material über ein Absaugband, das weiteres Wasser herauszieht. Dies ist entscheidend, um den Energieaufwand im nachfolgenden Durchströmtrockner zu minimieren. „Um den Energiebedarf des Trocknungsprozesses so gering wie möglich zu halten, ist es wichtig, den Wassergehalt des Materials bereits vorher zu reduzieren. Deshalb wurden auch die Absaugbänder optimiert, um das Vlies so trocken wie möglich aus dem Verfestigungsprozess zu führen.“

Die Anpassung an unterschiedliche Vliesgewichtsklassen ist ein wesentliches Kriterium. „Über den Einsatz von Frequenzumrichtern in Kombination mit Direktantrieben, die Drehzahlen von bis zu 4.200 U/min ermöglichen, lassen sich die Betriebskennlinien der Exhaustoren flexibel anpassen. Dadurch können sowohl der Volumenstrom als auch der Druck innerhalb gewisser Grenzen variiert werden,“ erklärt Tobias Boeckh, Geschäftsführer von Continental Industrie GmbH. „Die Steuerung ermöglicht eine präzise Anpassung der Exhaustoren an die Anforderungen der jeweiligen Produktionslinie. Da es Vliesstoffhersteller gibt, die typischerweise zwischen 70 und 100 unterschiedliche Produkte fertigen, muss der Betriebspunkt der Exhaustoren hinsichtlich Drehzahl, Volumenstrom und Druck entsprechend flexibel anpassbar sein.“

Da bei Absaugprozessen von Vliesstoffen bzw. Nonwoven-Materialien immer auch Fasern und Staubpartikel ins System gelangen, kann es zu Ablagerungen im Gebläse kommen. Diese lassen sich durch integrierte Reinigungsdüsen leicht entfernen. „Der Bediener senkt einfach die Antriebsfrequenz auf 2 Hertz, damit der Exhaustor langsam rotiert, während das System durchgespült und das Schmutzwasser abgeleitet wird. So sichert man die Langlebigkeit der Komponenten und reduziert dauerhaft den Wartungsaufwand“, erklärt Tobias Boeckh. Die Aluminiumgussausführung der Exhaustorenlaufräder sei dabei ein wichtiges Kriterium.

Nach der Trocknung erfolgt die Messung von Vliesstoffgewicht und Restfeuchte. Es wird nie auf 0 % heruntergetrocknet, um die Fasern nicht zu heiß werden zu lassen. Die Restfeuchte liegt je nach Fasermaterial und Vliesstofftyp zwischen 2 bis 3 % (Polyester) und 8 % (Wattepads). Nicht nur bei biologisch abbaubaren Fasern wie Baumwolle, Viskose oder auch Zellstoff ist ein ausreichend trockener Vliesstoff notwendig, um eine mögliche Schimmelbildung der in Folie verpackten Rollen zu verhindern.

Energieeffizienz und wirtschaftliche Vorteile

Mehrstufige Exhaustoren bieten im Absaugprozess erhebliche Vorteile, insbesondere in Bezug auf Prozessstabilität und Energieeffizienz. „In den letzten 25 Jahren haben sich nahezu alle Kunden für mehrstufige Exhaustoren entschieden – lediglich zwei Unternehmen in unserer Kundschaft setzen weiterhin auf Wasserringpumpen“, berichtet Thomas Weigert. Tobias Boeckh ergänzt: „Dies ist ein längst etablierter Trend, den wir in verwandten Bereichen genauso beobachtet haben. Auch in der Teppichproduktion wurden Wasserringpumpen im Laufe der Jahre vollständig durch mehrstufige Gebläse ersetzt.“