CN103080398B - 用于纤维网干燥成形的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于纤维网干燥成形的方法和装置，其中利用空气流将多个纤维或纤维混合物输入成形头。该成形头产生纤维流，该成形流被导入到成形头与铺放带之间的成形区的自由空间中。在铺放带上接收纤维并且形成纤维层，纤维层连续地经由铺放带从成形区送出。为了在铺放纤维时得到尽可能均匀的纤维层的结构，纤维流的纤维在成形区内部按照本发明以不同长度的自由段经过自由空间。为此成形头和铺放带保持非平行的布置，由此使自由空间通过铺放带与成形头的成形出口之间的不同距离形成。

Description

用于纤维网干燥成形的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于纤维网干燥成形的方法以及一种如权利要求7前序部分所述的用于执行该方法的装置。

背景技术

由WO2004/106604A1已知这样的方法以及这样的装置。

为了加工纤维无纺布已知，利用空气流使纤维在铺放带上铺放成纤维层。这种在专业领域内一般称为气流成网的方法的基础在于，利用成形头均匀分布地将纤维或纤维混合物铺放在铺放带的表面上。铺放带上的通过成形头覆盖的区域一般称为成形区，在该成形区中纤维在铺放带上相遇。例如在WO2004/106604A1中描述了这种方法和这种装置。在该已知方法和已知装置中利用空气流将多个纤维或纤维混合物输送到成形头。在成形头内部设有用于使纤维混合和分配的单元。在成形头底面上形成有成形出口，该成形出口一般以短的距离设置在铺放带上方。在此在成形头与铺放带之间形成有自由空间，该自由空间用于导引从成形出口排出的纤维流。通过抽吸装置支持纤维在铺放带上的铺放，抽吸装置接收并排出纤维流的空气。形成在铺放带表面上的纤维层经铺放带连续地从成形区排出，由此产生随后被输送到后处理装置例如增强装置的纤维层。

视纤维类型和纤维尺寸而定，在这种方法中可能在纤维铺放中产生不均匀性，这称为所谓的云斑（堆积（Beaching））。这种在纤维分布中的不均匀性主要源于，纤维的分布和铺放受到来自周围环境的二次空气流的影响，所述二次空气流通过抽吸装置从周围环境吸入到成形区中。

为了消除这种在纤维铺放中的不均匀性，例如由WO2006/131122A1已知，对抽吸装置在成形区局部范围中的抽吸流动进行控制。为此在该已知方法和已知装置中在成形区的入口侧上给抽吸装置配设导流板，该导流板在铺放带下方影响抽吸流。以此尤其要避免在成形区入口侧上的空气湍流，该空气湍流由抽吸自周围环境的二次空气产生。但是由此在成形区中造成不同的抽吸流动，它们导致纤维在成形区内的不同的铺放特性。

例如由WO2003/016622A1已知的另一系统也不能排除云斑的现象。在此为成形头在入口侧和出口侧上分别配设密封辊，密封辊贴靠在铺放带的表面上或者纤维层的表面上。由此尽管能够在很大程度上避免来自周围环境的二次空气流入，但是在此存在缺陷，即纤维层在铺放带表面上直接在出口侧上通过设置在那里的密封辊压实。

发明内容

因此本发明的目的是，实现这种类型的用于纤维网干燥成形的方法以及装置，通过它们可以实现纤维层内部的纤维分布的高度均匀性。

按照本发明的目的通过具有权利要求1特征的方法和通过具有权利要求7特征的装置实现。

本发明有利的改进方案在各从属权利要求的特征和特征组合中定义。

本发明的基于以下认识：纤维铺放被横向于铺放带取向的纤维流主要通过纤维从基本竖直的运动到通过铺放带限定的水平运动的转向来影响。因此可以确定，纤维直到撞到铺放带上为止的逗留时间对于纤维层的形成有影响。因此可以有利地利用下述方式改善纤维铺放和纤维层构造，使纤维流的纤维在成形区内部以不同长度的自由段经过所述自由空间。因此可以实现这样的区域，在该区域中通过长的自由段使纤维具有较大的转向自由度。

特别有利的是这样的方法变型，在该方法变型中在成形区的入口侧上产生的纤维流的纤维比在成形区出口侧上产生的纤维流的纤维经过更长的自由段。通过由此引起的成形头与铺放带之间在入口侧上的更大距离，还可以避免由流入的二次空气造成的湍流效应。另一方面，二次空气能够用于支持纤维的转向和铺放。

为了得到在成形区内部的自由段的均匀变化，优选使用这样的方法变型，在该方法变型中通过相对于铺放带倾斜的成形头产生纤维流，其中，纤维在自由空间内部的自由段在入口侧与出口侧之间连续变化。因此能够有利地利用水平指向以接收和形成纤维层的铺放带，由此不会发生当在倾斜的铺放带上输运期间纤维在纤维层中的重新分布。

为了抑制由其它二次空气流在成形区内部造成的反效应，特别有利的方法变型是，所述成形区在出口侧上的用于引导纤维的自由空间通过至少一屏蔽装置相对于周围环境屏蔽。

与之相比，所述成形区在入口侧上的用于引导纤维的自由空间保持对周围环境敞开。由此能够有目的地产生二次空气流，该二次空气流在铺放带的材料流的方向上起作用。因此可以在材料流的方向上产生纤维流的有利的预定向。

为了可以在铺放带的整个宽度上产生均匀的纤维层，按照本发明方法的一有利改进方案规定，所述成形区在入口侧与出口侧之间的用于引导纤维的自由空间保持对周围环境封闭。由此能够完全避免在铺放带长边上发生的二次空气流。

为了执行按照本发明的方法，在按照本发明的装置中所述成形头和铺放带保持非平行的布置，由此通过铺放带与成形头的成形出口之间的不同距离形成所述自由空间。

在此优选这样布置成形头和铺放带，使得成形区的入口侧上的、在铺放带与成形头的成形出口之间的距离大于成形区的出口侧上的、在铺放带与成形头的成形出口之间的距离。此外在成形区的入口部位实现用于转向的较大的自由段。

所述成形头优选相对于铺放带保持在倾斜的平面中，由此使铺放带与成形头的成形出口之间的距离从成形区的入口侧直到出口侧连续变化。因此可以实现自由段在铺放带的材料流方向上的连续缩小。由此也能够有利地补偿由于已经形成的纤维层而减小的、向着成形区出口侧的抽吸作用。能以基本相同的动能在铺放带或纤维层的表面上接收纤维。

为了根据纤维和纤维混合物得到对成形区中的自由段的对于形成纤维层最佳的调整，所述成形头有利地通过可调整的保持件来保持，由此可以调整成形头的倾斜平面的角度和/或高度。

为了尽可能抑制二次空气在出口侧上进入，可以使用按照本发明装置的两种二者择一的装置变型。在第一变型中，至少一屏蔽装置设置在成形头的出口侧上，通过屏蔽装置使自由空间可相对于环境屏蔽。这种屏蔽装置优选通过被驱动的密封辊形成，所述密封辊与铺放带上的纤维层保持接触。但是这种变型只适合于，纤维层在铺放带表面上的预压实对于后续过程是无害的的情况。

对于敏感的纤维层优选执行这样的装置变型，其中在成形区的出口侧上在成形头与铺放带之间形成有排出口。这种排出口优选设计成具有小的缝隙高度，所述缝隙高度视纤维层的厚度而定可以位于4mm至20mm的范围内。

为了可以利用对于转向所需的环境空气的二次流，优选这样设计按照本发明的装置，即在成形区的入口侧上在成形头与铺放带之间形成有进入口。

在此，所述进入口优选具有在40mm至400mm范围内的缝隙高度。因此有利地能将层流式的环境空气二次流动导入到成形区里面。

按照本发明的有利改进方案，所述成形区的边缘部位优选密封，其中所述自由空间在铺放带的两个长边上相对于周围环境通过密封装置在成形头与铺放带之间密封。因此能够在铺放带的整个宽度上产生均匀的纤维层。

所述纤维流优选在成形头的成形出口上通过筛板或张紧的筛网/筛绢织物产生，筛板或筛网能够实现纤维在整个成形区上的均匀分布。

按照本发明的方法以及按照本发明的装置适合于铺放各种纤维和纤维混合物。因此能够将合成的或天然的纤维或由合成纤维和天然纤维组成的混合物铺放成纤维层。在此由于所产生的纤维层的高度均匀性，也可以使最细的部分例如粉末有利地集成/内置到混合物里面。

附图说明

下面参照附图借助按照本发明的装置的几个实施例详细解释按照本发明的方法。附图示出：

图1示出用于执行本发明方法的本发明装置的第一实施例的示意横截面图，

图2示出用于执行本发明方法的本发明装置的另一实施例的示意横截面图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出按照本发明的用于执行本发明方法的装置的第一实施例。该实施例示出混合室1，它通过纤维入口2与在这里未示出的纤维输入装置相连接。纤维入口2可以包括一个或多个接头，以便利用空气流将一个或多个纤维或纤维混合物输入混合室1。混合室1在底面上与成形头3连接。成形头3具有多个在这里未详细示出的机构，用于分配纤维或纤维混合物并且使纤维或纤维混合物经由形成在底面上的成形出口4作为纤维流均匀地排出。成形出口4优选具有多个筛板5。在此优选通过多个被驱动的叶片（如例如由WO2004/106604已知的那样）实现在成形头内部的分布。因此在此参阅上述的文献。

成形头3在铺放带8上方设置在倾斜平面21中。铺放带8基本水平地定向，由此在入口侧10上在成形头3与铺放带8之间具有比在对置的出口侧11上更大的距离。在入口侧10上的距离通过附图标记S_E表示。相应地，成形出口4与铺放带8之间的距离以附图标记S_A表示。

成形头3的位置或倾斜平面21的位置能够通过成形头3的保持件19来调整。保持件19在这个实施例中例如通过两个动作器20.1和2.2形成，所述动作器分别接合在支承臂22.1和22.2上，所述支承臂固定地与成形头3连接。因此通过并行地激活动作器20.1和20.2可以调整成形头相对于铺放带8的高度并由此调整倾斜平面21的高度。通过单侧地激活动作器20.1或20.2能够调整成形头2的角位置并由此调整倾斜平面21相对于铺放带8的角度。在任何情况下都发生成形出口4与铺放带8之间的距离的变化。

铺放带8是透气的并且通过多个导向辊9连续地在材料输送方向上被导引，该材料输送方向通过双箭头表示。因此铺放带8从入口侧10直到出口侧11连续地经过成形区6。在此纤维在铺放带8的表面上铺放形成纤维层23。

在铺放带下方设置有抽吸装置16，该抽吸装置通过抽吸通道17与在这里未示出的负压源连接。

成形头3的成形出口4在这种情况下设计成长方形的，由此在铺放带8上方形成基本长方形的成形区6。成形区6的自由空间7在这个实施例中只通过入口侧10上的进入口14与周围环境连接。在对置的出口侧11上在成形头3与铺放带8之间设置有密封辊13形式的屏蔽装置12。由此能够避免从周围环境吸入二次空气。此外在成形头3的长边部位中分别设有两个对置的隔离板15，所述隔离板使成形区6的自由空间7在铺放带8的两个长边处相对于周围环境密封。

在图1所示的按照本发明的装置的实施例中，例如将合成纤维与粉末共同地通过空气流输入混合室1。在混合室1内部构造有执行纤维的预混合的静态或动态的机构。接着将纤维与粉末的混合物通过空气流输送到成形头3。在成形头3内部通过分配机构分配纤维-粉末混合物，接着该纤维-粉末混合物通过成形出口4作为纤维流被引导到自由空间7中。在成形区6内部通过抽吸装置16产生持续作用的抽吸流，该抽吸流一方面捕获进入到自由空间7里面的纤维，另一方面产生在入口侧10上来自周围环境的二次空气流。当在自由空间7内部导引纤维时，直到铺放在铺放带8上为止，纤维流的纤维在入口侧10的区域内经过较长的自由段。而纤维在对置的出口侧11上在较短的自由段上行进。由此使在入口侧10的区域内行进的纤维得到较长的逗留时间，以便执行从竖直取向的运动到水平取向的运动的过渡。因此纤维通过二次空气流的影响在入口侧便已能通过轻松的预定向在材料流方向上铺放。这尤其对于形成均匀的纤维层23已经证实是特别有利的。

视纤维类型和纤维混合物而定，已经证实，入口侧10上的距离S_E为了形成进入口14要在40mm至400mm的范围内。成形头3与铺放带8之间的过小的距离的缺点在于，吸入的二次空气导致强烈的湍流。在入口侧10上成形头3与铺放带8之间的过大的距离递增地减小二次空气的影响，因此这同样是要避免的。

在对置的成形头3出口侧11上通过密封辊3避免吸入二次空气。因此在成形区6中只保留通过进入口14进入的二次空气的影响，该二次空气可有针对性地用于改善纤维层。

因此按照本发明的方法和按照本发明的装置特别适合于，在生产由多个单个有限纤维段形成的纤维层时达到高度均匀性。在此可以铺放合成的或天然的纤维或合成纤维与天然纤维的混合物。

在图2中示出按照本发明的用于执行本发明方法的装置的另一实施例。如图2所示的本发明装置的实施例基本与按照图1的实施例一致，因此在此只解释不同之处，其余的可以参阅前面的描述。

在如图2所示的实施例中，成形头3相对于铺放带8同样保持在倾斜的平面21中，由此在入口侧10得到比在出口侧11大的、成形出口4与铺放带8之间的距离。入口侧上的距离以附图标记S_E表示，而出口侧11上的距离以附图标记S_A表示。在此在出口侧11上在成形头3与铺放带8之间形成有排出口18，该排出口使成形区6的自由空间7与周围环境连接。同样在对置的入口侧10上示出敞开的进入口14，它同样也与周围环境连接。但是通过倾斜地布置成形头3，排出口18具有比对置的进入口14小得多的缝隙高度。因此视纤维和纤维类型而定这样设计排出口18，使得成形出口4与铺放带8之间的距离调整到4mm至20mm的数量级。在此排出口18的缝隙高度基本按照在铺放带表面上产生的纤维层的厚度。

为了调节进入口14以及排出口18，同样也可通过可调的保持件19来调整成形头3。在此保持件19与前述实施例一致地构成，因此在此不再解释。

在如图2所示的按照本发明装置的实施例中，成形区进而自由空间7仅通过设置在长边上的隔离板15与周围环境屏蔽。不仅在入口侧10而且在出口侧11上都没有附加的屏蔽装置。

在图2所示的实施例中，纤维在纤维流内部同样以不同长度的自由段在自由空间内部被导引，由此尤其使成形区的入口部位中的用于通过自由段的逗留时间大于出口部位中的逗留时间。在此可以一起利用二次空气效应，以便在各个纤维中得到有利的运动过程转向。通过出口侧上窄的缝隙，能够使吸入的二次空气最少，由此避免不期望的干扰效应。

附图标记列表：

1 混合室

2 纤维入口

3 成形头

4 成形出口

5 筛板

6 成形区

7 自由空间

8 铺放带

9 导向辊

10 入口侧

11 出口侧

12 屏蔽装置

13 密封辊

14 进入口

15 隔离板

16 抽吸装置

17 抽吸通道

18 排出口

19 保持件

20.1,20.2 动作器

21 倾斜平面

22.1,22.2 支承臂

23 纤维层

距离 S_E,S_A

Claims (17)

1.一种用于纤维网干燥成形的方法，其中利用空气流将多个纤维或纤维混合物输入成形头，通过成形头产生纤维-空气混合物并且将该纤维-空气混合物作为纤维流导引到成形区的自由空间，在成形区中通过透气的铺放带捕获纤维流的纤维，在铺放带的底面上吸出空气并且通过铺放带从成形区输送出产生在铺放带上侧上的纤维层，其特征在于，纤维流的纤维在成形区内部以不同长度的自由段通过所述自由空间，其中，所述成形区在入口侧上的用于引导纤维的自由空间保持对周围环境敞开。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在成形区的入口侧上产生的纤维流的纤维比在成形区出口侧上产生的纤维流的纤维走过更长的自由段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过相对于铺放带倾斜的成形头来产生纤维流，其中自由空间内部的纤维自由段在入口侧与出口侧之间连续变化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述成形区在出口侧上的用于引导纤维的自由空间通过至少一屏蔽装置相对于周围环境被屏蔽。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述成形区在入口侧与出口侧之间的用于引导纤维的自由空间保持对周围环境封闭。

6.一种用于执行根据权利要求1至5中任一项所述方法的装置，具有：成形头(3)，多个纤维或纤维混合物能利用空气流输入该成形头并且该成形头具有成形出口(4)，该成形出口用于产生由纤维和空气形成的纤维流；透气的铺放带(8)，该铺放带用于捕获和运出纤维，该铺放带与用于产生抽吸流动的抽吸装置(16)共同作用，其中，在成形头(3)的成形出口(4)与铺放带(8)之间形成有具有自由空间(7)的成形区(6)，其特征在于，所述成形头(3)和铺放带(8)保持非平行的布置，由此通过铺放带(8)与成形头(3)的成形出口(4)之间的不同距离(S_E，S_A)形成所述自由空间(7)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在成形区(6)的入口侧(10)上的、铺放带(8)与成形头(3)的成形出口(4)之间的距离(S_E)大于在成形区(6)的出口侧(11)上的、铺放带(8)与成形头(3)的成形出口(4)之间的距离(S_A)。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述成形头(3)相对于铺放带(8)保持在倾斜平面(21)中，由此使铺放带(8)与成形头(3)的成形出口(4)之间的距离从成形区(6)的入口侧(10)直到出口侧(11)是连续变化的。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述成形头(3)通过可调的保持件(19)来保持，由此能调整所述倾斜平面(21)的角度和/或高度。

10.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，在成形头(3)的出口侧(11)上设置有至少一屏蔽装置(12)，通过所述屏蔽装置能使自由空间(7)相对于周围环境被屏蔽。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述屏蔽装置(12)通过被驱动的密封辊(13)形成，所述密封辊与铺放带(8)上的纤维层(23)保持接触。

12.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，在成形区(6)的出口侧(11)上在成形头(3)与铺放带(8)之间形成有排出口(18)。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述排出口(18)具有4mm至20mm范围内的缝隙高度。

14.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，在成形区(6)的入口侧(10)上在成形头(3)与铺放带(8)之间形成有进入口(14)。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述进入口(14)具有40mm至400mm范围内的缝隙高度。

16.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述自由空间(7)在铺放带(8)的两个长边上相对于周围环境通过成形头(3)与铺放带(8)之间的密封装置(15)密封。

17.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述成形头(3)的成形出口(4)通过筛板(5)形成。