Ziel der Entwicklung

Im Rahmen des Forschungsprojekts sollte das stop & go Prinzip durch eine kontinuierlich arbeitende Regelung in der Faservorbereitung ersetzt werden. Das Ziel war ein technologisch sinnvoller Faseröffnungsgrad bei hoher Gleichmäßigkeit der Vliesstoffe.
Im Rahmen des Projekts wurde durch die Erfassung der Dichteänderung einer Fasermasse die Möglichkeit geschaffen, den Massestrom konstant zu halten, was zu einem kontinuierlicheren Durchfluss mit deutlich geringeren Dichteschwankungen führte. Durch den Anbau einer Vorrichtung zur vertikalen Verstellung eines Röntgen-Systems, wurden gesicherte Ergebnisse zur Dichte der Fasermasse online gemessen und das bei unterschiedlichen Produktionsgeschwindigkeiten, Füllschachtbeschichtungen, Faserrohstoffen und Höhe der Materialsäule.
Es wurden Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern, des Fülldruckes, der Faserverdichtung, des Faseröffnungsgrades und der kontinuierlichen Liniengeschwindigkeit dargestellt.
Dies war die Grundlage für eine kontinuierliche Regelung, die den optimalen Faseröffnungsgrad bei Öffnern, durch die geringere Füllhöhe an Fasermaterial in den Beschickungsschächten realisiert.

Vorteile und Lösungen

Zur Messung der Faserdichte wurden verschiedene Fasern wie Polyester (PET), Viskose (CV), Polyamid (PA), Polyimide (P 84), Baumwolle (CO) und Panox (thermisch stabilisiertes PAN) eingesetzt. Durch die unterschiedlichen Fasereigenschaften musste die Materialsäule im Dosieröffner (BSL-Beschickungsschacht) an den Produktionsprozess angepasst werden. Ziel war es, in Messposition 1 eine Faserdichte für eine kontinuierliche Regelung zum Krempelspeiser (Scanfeed) zu erzielen. Das Fasermaterial sollte nicht zu hoch verdichtet werden, da es sonst negative Auswirkungen auf den Faseröffnungsgrad hat.
Mit dem Röntgensystem konnte die Dichteänderung einer Fasermasse auch bei unterschiedlichen Produktionsgeschwindigkeiten der Nonwovenanlage gemessen werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, hohe Produktionsleistungen auch mit einem hohen Faseröffnungsgrad im Beschickungsschacht sicherzustellen. Aus den Projektversuchen ist jetzt bekannt, dass die Dichteänderung einer Fasermasse nicht linear mit der Flächenlast steigt. Zur Nutzung der sich einstellenden Dichteänderung als Regelsignal, wurden die faser- und maschinenspezifischen Dichteänderungen in Abhängigkeit von der Füllhöhe gemessen. Mit hohen Materialdurchsätzen steigen auch die Füllhöhenschwankungen in den Beschickungsschächten an. Mit der Dichtemessung wurde die Möglichkeit geschaffen den Massestrom konstant zu halten, was zu einem kontinuierlichem Faserdurchfluss mit geringeren Dichteschwankungen führt. Dies wirkt sich nicht nur auf die Gleichmäßigkeit der Vliesstoffprodukte aus, sondern reduziert den Stromverbrauch der Nonwovenanlagen und reduziert den Verschleiß in der Maschine. Die fehlenden Beschleunigungs- und Bremsvorgänge und die geringere Belastung der Speisewalzen (in den Beschickungsschächten werden hohe Materialverdichtungen mit erheblichen Walkkräften vermieden) führen zur genannten Reduzierung des Stromverbrauches und zur reduzierten Belastung der Speisewalzen und deren Lagerung und Antriebe.
Mit dieser neuen Regelung der Fasermaterialströme besteht die Möglichkeit die ständig steigenden Produktionen (beispielsweise von mehr als 3500 kg/h Faserdurchsatz pro Anlagenzug) durch effektiv konstruierte Nonwovenanlagen auszugleichen.
Dies ist ein wichtiger Schritt, die Material und Energiekosten von Nonwovenanlagen im Vergleich zu Mitbewerbern zu reduzieren und damit Arbeitsplätze im deutschen Textilmaschinenbau zu sichern.

Zielgruppe und Zielmarkt

Positive Forschungsergebnisse im Rahmen des Projektes werden zu Weiterentwicklungen neuer Textilmaschinen-Anlagen und/oder Modifikation vorhandener Anlagen führen. Weiterhin werden Textil- und Vliesstoffproduzenten in die Lage versetzt, ihre bereits vorhandenen Anlagen mit Mess-, Regeltechnik und neuen Maschinenkomponenten nachzurüsten und so eine Qualitätsverbesserung ihrer Endprodukte zu erreichen. Mit den KMU- bezogenen Unternehmen erfolgte ein intensiver Wissenstransfer. Es ist davon auszugehen, dass die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik insbesondere des Textilmaschinenbaus positiv beeinflusst wird und sich die so verbesserten Nonwoven-Anlagen deutlich von den Wettbewerbern abheben.
Es ist absehbar, dass sich der Anteil an Röntgensystemen in Vliesbildungsanlagen erhöhen wird. Das größte Potenzial stellt die Nachrüstung von bereits weltweit vorhandenen Vliesbildungsanlagen dar. Beim Anwender von Vliesbildungsanlagen liegt der Hauptnutzen in der Faser- und Energieeinsparung.
Die Bearbeitung des Forschungsvorhabens und der Ergebnistransfer erfolgte im engen Zusammenwirken mit folgenden interessierten Unternehmen:
- Trützschler Nonwovens GmbH, in Dülmen
- Lenzing Instruments GmbH & Co. KG, Österreich
Es ist einzuschätzen, dass die Industrieüberführung durch die beteiligten Industriepartner und weiteren Unternehmen ab zirka einem halben Jahr nach Projektende erfolgen kann.