Ziel der Entwicklung
Die Zielstellung des Projektes bestand in der Erarbeitung energetischer und technologischer Untersuchungen der Arbeitsstelle Düsenbalken/Siebband- beziehungsweise MPS-Unterlage (mikroporöse-Unterlage), zur Verbesserung der Energieeffizienz des Spunlace-Prozesses. Dabei wurde der Einfluss des spezifischen Energieeintrages zur Wasserstrahlverfestigung des Faservliesstoffes in Verbindung mit der Geometrie der Siebbandunterlage/ MPS-Schablonen untersucht. Die Zielstellung ist, bei gleicher Vliesstoffqualität und Produktivität der Spunlace-Anlage ein hohes Einsparpotenzial an Energie, Prozesswasser und Trock-nungskapazität zu erreichen. Dabei sind energetisch optimierte Düsenstreifen mit dem Düsendurchmesser 0,10 Millimeter und 0,12Millimeter zu verwenden, da diese mehrheitlich in der Spunlace-Industrie zum Einsatz kommen. Nach den Informationen der Düsenstreifen-Produzenten sind das die Volumenmodelle, die weltweit den Hauptumsatz erwirtschaften. Deswegen muss sich die energetische und technologische Untersuchung auch auf diese Produkte beziehen. Mit der Kombination der energetisch optimierten Düsenstreifen und den vorhandenen MPS-/Siebbandunterlagen, wurde der Spunlace-Prozess wissenschaftlich und produktbezogen durchdrungen, um Schlussfolgerungen für eine energieeffiziente Auslegung des Gesamtsystems zu erarbeiten. Durch die Reduzierung der Pumpen- und Haupttrocknerleistung (Reduzierung des Eingangsfeuchtegehalts vom Spunlace-Vliesstoff) und die daraus resultierende Verringerung des Energie- beziehungsweise Gasverbrauches, kommt es zu einer hohen Senkung der CO2 –Emission, was ein wesentlicher Beitrag für den Umweltschutz ist.
Vorteile und Lösungen
Der innovative Lösungsweg basierte in enger Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern einerseits auf der verfahrenstechnischen Erarbeitung und Umsetzung eines energieeffizienten Spunlace-Prozesses durch energetische und technologische Untersuchungen der Arbeitsstelle Düsenbalken/Siebband- sowie MPS-Unterlage und andererseits auf der Analyse neuer Verfahrensparameter (wie die notwendige Verfestigungsenergie des Spunlace-Vliesstoffes) für unterschiedliche Materialzusammensetzungen der Faservliese, variable Flächenmasse, unterschiedliche Anlagengeschwindigkeiten und Einsparpotenzial an Energie- und Prozesswasser. Es wurden Grundlagenuntersuchungen zum Einsatz energetisch optimierter Düsenstreifen, in Bezug auf Energieeffizienzsteigerung des Spunlace-Prozesses durchgeführt. Die Untersuchungen bezogen sich auf die in der Nonwoven-Industrie eingesetzten Düsenstreifen mit dem Düsendurchmesser 0,10 Millimeter und 0,12 Millimeter. Ziel ist die Reduzierung des spezifischen Energieeintrages beziehungsweise des Prozesswassers in den Spunlace-Vliesstoff, bei gleicher Vliesstoff-Qualität durch Erhöhung der Düsenbohrungsteilung.
Um den Einfluss der physikalischen Rückprallkräfte energiereicher Wasserstrahlen beim Spunlace-Prozess zu untersuchen, wurden Versuche mit verschiedenen Siebbändern (PET- oder Edelstahlgewebe) durchgeführt.
Die Rückprallkräfte der energiereichen Wasserstrahlen haben einen technologisch hohen Einfluss auf den spezifischen Energieeintrag, die Oberflächenqualität und die MD/CD-Festigkeits- oder Dehnungsverhältnisse des Spunlace-Vliesstoffes.
Als Bewertungskriterium sollten die Charakterisierung der Vliesstoffoberflächen im Endprodukt neben der Bewertung der textilphysikalischen Eigenschaften und der Bestimmung der Faserorientierung sowie des MD/CD-Verhältnisses dienen. Dazu war es notwendig, die digitale Mikroskopie, das NOS-200 Ka-merasystem und die textilphysikalischen Laborprüfungen einzusetzen. Bei der Berechnung des Energiebedarfs des Spunlace-Prozesses, wurde der Volumenstrom des Prozesswassers je Düsenbalken und der spezifische Energieaufwand der Wasserstrahlen zur Verfestigung von einem Kilogramm trockener Fasern untersucht. Wobei das Flächengewicht des Vliesstoffs, die Breite des Wasserbalkens sowie Düsenstreifens und die Produktionsgeschwindigkeit des Vlieses beziehungsweise der Anlage in die Berechnung des gewichtsbezogenen Energieeintrages in den Vliesstoff eingeht.
Durch den geringeren Prozesswasserverbrauch im Spunlace-Prozess wurde die Entwässerung des Spunlace-Vliesstoffes / die Trocknerleistung reduziert und damit der Energieverbrauch gesenkt.
Zielgruppe und Zielmarkt
Das STFI e.V. ist im eigenen Technikum in der Lage, auf der Grundlage der im Labormaßstab erarbeiteten Ergebnisse, anforderungsgerechte Kundenversuche zur Herstellung und Entwicklung von innovativen und kosteneffizienten Spunlace-Vliesstoffen für interessierte Unternehmen durchzuführen. Das betrifft auch die Prüfung von verschiedenen Produkteigenschaften. Daraus resultiert ein geschätzter Umsatz von zirka 110.000 Euro pro Jahr. Außerdem können Demonstrationsversuche und Schulungen erfolgen. Die wesentliche Essenz des Forschungsprojektes liegt in der zu erwartenden Energie- und Wassereinsparung bei der Herstellung von Spunlace-Vliesstoffen mit dem energieeffizienten Spunlace-Prozess. Ein weiterer Vorteil ist die daraus resultierende Einsparung an Trocknerleistung sowie Reduzierung des Eingangsfeuchtegehalts vom Spunlace-Vliesstoff. Der Siebtrommeltrockner kann durch die Reduzierung des Gasverbrauches in seiner Baugröße reduziert werden. Dadurch reduzieren sich die Anlagenkosten (Spunlace-Anlage und Doppelsieb-trommel-Trockner) sowie die Baukosten durch die geringere Produktionsfläche. Ein wesentlicher Beitrag für den Umweltschutz ist die starke Senkung der CO2 –Emission und des Wasserverbrauches.
Mit dem Kooperationspartner (Groz-Beckert KG, Albstadt) als Entwickler und Produzent für Düsenstreifen wird eine schnelle und zeitnahe Markteinführung angestrebt.
Positive Forschungsergebnisse werden zu Weiterentwicklungen von Nonwoven-Anlagen für innovative und kosteneffizient herstellbare Spunlace-Vliesstoffe führen. Weiterhin werden Vliesstoffproduzenten in die Lage versetzt, Kostensenkungen ihrer Endprodukte bei gleicher beziehungsweise höherer Produktivität zu erreichen. Mit den Unternehmen erfolgte ein intensiver Wissenstransfer. Es ist davon auszugehen, dass die Weiterentwicklung auf dem Gebiet des Textilmaschinenbaus positiv beeinflusst wird und sich die Anlagen deutlich von den Wettbewerbern abheben. Dadurch wird ein Wettbewerbsvorteil für die deutsche Textilindustrie und den deutschen Textilmaschinenbau erreicht.