DE10200208A1

DE10200208A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Be- und Verarbeiten eines Faservlieses

Info

Publication number: DE10200208A1
Application number: DE10200208A
Authority: DE
Inventors: Neidhart Kamprath
Original assignee: KAMPRATH DORIS
Current assignee: KAMPRATH DORIS
Priority date: 2002-01-04
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2003-07-17

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Be- und Verarbeiten eines aus endlich vielen Fasern bestehenden Faservlieses wird das Faservlies dem Wirkbereich eines wenigstens einen Laserstrahl erzeugenden Lasers ausgesetzt. Dazu werden der Wirkbereich des Lasers und das Faservlies relativ zueinander bewegt, wobei sich der Aggregatzustand der Fasern an den dem Wirkbereich des Lasers ausgesetzten Stellen verändert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be- und Verarbeiten eines aus endlich vielen Fasern bestehenden Faservlieses, insbesondere einem Wirrfaservlies. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Be- und Verarbeiten eines aus endlich vielen Einzelfasern bestehenden Faservlieses. Und schließlich umfaßt die Erfindung ein Faservlies.
Faservliese setzen sich aus miteinander und ineinander verfestigten Fasern zusammen, wobei die Fasern sowohl eine geordnete, teilweise geordnete oder ungeordnete Lage zueinander aufweisen. Die Fasern sind als Einzelfasern mit endlicher Länge bzw. als Filamente mit unendlicher Länge ausgebildet.
Insbesondere in der Textilindustrie, aber auch in vielen anderen Bereichen werden Faservliese als Endlosware hergestellt und anschließend zu End- und Zwischenprodukten verarbeitet. Bei der Herstellung von Faservliesen werden die Fasern untereinander verfestigt. Es ist bekannt, daß Fasern durch Walzen und Erhitzen, mit Vernadelungsanlagen oder Wasserstrahlen zu einem Faservlies verfestigt werden. Erst mit einer Aneinanderkettung verschiedener Verfestigungsverfahren werden Faservliese mit hohen Festigkeitseigenschaften erzeugt.
Weiterhin ist es bekannt, in den Herstellungsprozeß von Faservliesen Vorrichtungen zum Be- und Verarbeiten des Faservlieses zu integrieren, so daß komplexe Fertigungsstraßen für Zwischen- und Endprodukte entstehen.
Funktionen solcher Vorrichtungen zum Be- und Verarbeiten von Faservliesen sind beispielsweise das Zuschneiden einzelner Faservliesabschnitte, das Verbinden einzelner Faservlieszuschnitte miteinander oder mit anderen Bauteilen, das Einbringen von Perforationen in das Faservlies oder ein weiteres Verfestigen des Faservlieses.
Der Nachteil derartiger Fertigungsstraßen besteht darin, daß jeder Be- und Verarbeitungsschritt sein eigenes Verfahren und seine eigene Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens benötigt. Daraus ergeben sich hohe Investitionskosten für die Anschaffung einer solchen Anlage und hohe laufende Kosten in Form von Wartungs- und Betriebskosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, mit denen Faservliese besonders schnell und effizient bearbeitet werden können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 14 zur Ausführung des Verfahrens gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies dem Wirkbereich eines wenigstens einen Laserstrahl erzeugenden Lasers ausgesetzt wird. Der annähernd parallele Laserstrahl hat den Vorteil einer scharfen Bündelbarkeit, einer hohen Fokussierbarkeit, großer erreichbarer Kohärenzlängen und hohen Leistungsdichten. Als in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetztes Werkzeug unterliegt der Laser keinem Verschleiß und eignet sich gleichermaßen zum Zuschneiden einzelner Faservliesabschnitte aus einem Faservlies, zum Verbinden einzelner Faservlieszuschnitte miteinander, zum Verbinden mit anderen Bauteilen oder anderer Bauteile miteinander, zum Einbringen von Perforationen in das Faservlies oder zum weiteren Verfestigen eines bei seiner Herstellung bereits vorverfestigten Faservlieses. Verschiedene Be- und Verarbeitungsschritte können somit unter Einsparung weiterer Vorrichtungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich der Laser zum Be- und Verarbeiten einer Vielzahl von Werkstoffen eignet.
Da der Wirkbereich des Lasers oft erheblich kleiner ist, als der zu be- oder verarbeitende Bereich des Faservlieses, werden der Wirkbereich des Lasers und das Faservlies relativ zueinander bewegt. Damit jeder Punkt eines in Länge und Breite zu bearbeitenden Bereichs des Faservlieses dem Wirkbereich des Lasers ausgesetzt werden kann, sind wenigstens zwei, vorzugsweise einen Winkel von 90° zueinander aufweisende Bewegungsrichtungen erforderlich. Denkbar günstig ist es, wenn das häufig als Endlosware hergestellte Faservlies in Endlosrichtung in den Wirkbereich des Lasers bewegt wird. Die zweite, die Breite des Faservlieses abdeckende Bewegungsrichtung kann vorzugsweise vom Wirkbereich des Lasers vollzogen werden. Ebenso ist denkbar, daß der Wirkbereich des Lasers durch Projektion der Laserstrahlen auf ein vorbestimmtes Maß aufgeweitet wird. Hier sind Aufweitungen auf Breitenmaße bis zu mehreren Metern möglich. Außerdem kann der Durchmesser des Laserstrahles variiert werden. Durchmesser mit einer Größe von 0,1 mm bis zu 50 mm sind denkbar.
Es ist erfindungswesentlich, daß der Aggregatzustand der Fasern, die als Einzelfasern und/oder als Filamente ausgebildet sind, an den dem Wirkbereich des Lasers ausgesetzten Stellen verändert wird. Hierzu wird der Laserstrahl auf eine Energiedichte, die die gewünschte Aggregatzustandsänderung bei aus vorbestimmtem Material gebildeten Fasern hervorruft, eingestellt.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Fasern an den dem Wirkbereich des Lasers ausgesetzten Stellen zum Verbinden sich berührender Faserabschnitte in ihren Berührungsstellen wenigstens bereichsweise verflüssigt. Das umfaßt selbstverständlich ebenso Faserabschnitte, die ein und derselben Faser angehören.
Mit einer bereichsweisen Verflüssigung ist ebenfalls ein oberflächiges Anschmelzen der Fasern zu verstehen. Der Verlauf jeder Faser ist von der Menge der das Faservlies bildenden Fasern erzwungen, so daß jede Berührungsstelle von zweien, sich mit einer kleinen Berührungskraft voneinander abdrückenden Faserabschnitten gebildet wird. Wenn nun eine beliebige Berührungsstelle von dem Wirkbereich des Lasers erfaßt wird und dadurch die die Berührungsstellen bildenden Fasern im unmittelbaren Bereich der Berührungsstelle selbst verflüssigt werden, verbinden sich die verflüssigten Bereiche aufgrund der durch die Verflüssigung verminderten Oberflächenspannung miteinander, wobei die verflüssigten Bereiche aufgrund der Berührungskraft ineinandertauchen. Unter Verflüssigung des Fasermaterials ist ebenso ein Erweichen des Fasermaterials durch Wärmezufuhr zu verstehen, das insbesondere bei Kunststoffen zwar zu einer Bindungsbereitschaft mit gleichem Material führt, jedoch aufgrund seiner langen Molekülketten zu keiner wirklichen Verflüssigung führt.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird das Materialgefüge der Einzelfasern an den dem Wirkbereich ausgesetzten Stellen zur Erzeugung von Perforationen im Faservlies aufgelöst. Das Auflösen des Materialgefüges wird durch eine am Laser entsprechend hoch eingestellte Energiedichte im Laserstrahl realisiert. Neben Perforationen sind weiterhin Faservlieszuschnitte oder Gravuren in der Faservliesoberfläche herstellbar. Unter dem Auflösen des Materialgefüges ist beispielsweise ein Verdampfen oder ein Verflüssigen des Fasermaterials zu verstehen.
Um nicht verflüssigbare Fasern miteinander verbinden zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dem Faservlies wenigstens ein verflüssigbares Schmelzmittel zugegeben wird. Denkbar sind Schmelzmittel in Form einer die Fasern benetzenden Flüssigkeit, in Form eines die Fasern bestäubenden Pulvers oder als feste, die Fasern umgebende Ummantelung. Es ist weiterhin denkbar, den nicht verflüssigbaren Fasern einen bestimmten Anteil verflüssigbarer Fasern beizumischen.
Bei Verwendung eines Schmelzmittels wird das Schmelzmittel selbst an den dem Wirkbereich ausgesetzten Stellen zum Verbinden sich berührender Fasern in ihren Berührungsstellen verflüssigt. Auch hier ist unter Verflüssigung im weiteren Sinne ebenfalls ein Erweichen des Schmelzmittels zu verstehen, womit ein Verkleben der Fasern untereinander erreicht ist.
Um die benötigen Zeiten zur Be- und Verarbeitung des Faservlieses möglichst kurz zu halten, wird das Faservlies dem Wirkbereich eines eine Laserstrahlenschar erzeugenden Lasers ausgesetzt. Die Größe des Wirkbereichs des Lasers ist somit im wesentlichen von der Anzahl der die Laserstrahlenschar bildenden Laserstrahlen abhängig.
Die einzelnen Laserstrahlen werden zueinander etwa achsparallel ausgerichtet. Das hat den Vorteil einer relativ konstanten Energiedichte innerhalb des von den Laserstrahlen gebildeten Wirkbereichs. Es ist jedoch ebenso denkbar, die Laserstrahlen in anderer definierter Weise auszurichten.
Weiterhin ist vorgesehen, daß das Faservlies wenigstens in zu bearbeitenden Teilbereichen vorgewärmt wird. Die Vorerwärmung des Faservlieses führt zu verringerten Temperaturdifferenzen während des Be- oder Verarbeitungsprozesses innerhalb des Wirkbereiches. Das hat den Vorteil, daß das Materialgefüge der Fasern geschont wird. Das Vorerwärmen des Faservlieses kann beispielsweise mit temperierter Luft erfolgen.
Wenn zur Bearbeitung des Faservlieses eine möglichst große Anzahl von Berührungsstellen gewünscht ist, wird das Faservlies wenigstens in den zu bearbeitenden Teilbereichen zusammen gedrückt. Das Zusammendrücken der Fasern kann beispielsweise zwischen zwei die Laserstrahlen hindurch lassenden Plattenelementen, beispielsweise zwischen zwei Gittern oder zwei Glasscheiben erfolgen.
Außerdem ist vorgesehen, daß das Faservlies nur in vorbestimmten Teilbereichen zur Erzeugung einer rapportartigen Musterung auf seiner Oberfläche dem Wirkbereich des Lasers ausgesetzt wird. Die rapportartige Musterung kann beispielsweise von Veränderungen im Materialgefüge, Gravuren in der Faservliesoberfläche oder von mittels Laserbestrahlung farblich veränderten Faserbereichen im Faservlies gebildet werden. Ein möglicher Verfahrensschritt bei der Erzeugung einer rapportartigen Musterung besteht darin, daß verschiedene Blenden in dem Wirkbereich zwischen dem zu bearbeitenden Faservlies und dem Laser angeordnet werden. Weiterhin ist es denkbar, die rapportartige Musterung dadurch zu erzeugen, daß der Laser impulsartig gesteuert ist.
Weitere vorteilhafte Einsatzmöglichkeiten ergeben sich dadurch, daß ein erstes Faservlies mit Fremdmaterial bestückt wird, daß das Fremdmaterial mit einem zweiten Faservlies abgedeckt wird und daß zum Umschließen des Fremdmaterials wenigstens die das Fremdmaterial umgebenden Bereiche der Faservliese dem Wirkbereich des Lasers ausgesetzt werden. Hierbei ist es denkbar, Filtereinsätze auszubilden, wobei das Filtermaterial, beispielsweise Aktivkohle, von Faservlieszuschnitten, vorzugsweise zwischen zwei Faservliesen formschlüssig eingeschlossen bzw. gehalten wird. Ebenso besteht die Möglichkeit, elastische Körper, beispielsweise Schaumstoffteilchen, mit Faservliesabschnitten, vorzugsweise zwischen zwei Faservliesen, formschlüssig einzuschließen bzw. zu halten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient insbesondere der Anwendung des in den Patentansprüchen 1 bis 13 beschriebenen Verfahrens. Sie weist einen wenigstens einen Laserstrahl erzeugenden Laser zum Bearbeiten des Faservlieses im Wirkbereich des Lasers auf, und sie weist wenigstens eine den Wirkbereich des Lasers und das Faservlies relativ zueinander bewegende Bewegungseinheit auf. Denkbare Bewegungseinheiten zur Bewegung des Faservlieses weisen beispielsweise Walzen, Rollen und Bänder auf. Bei den Bewegungseinheiten für den Wirkbereich des Lasers besteht zum einen die Möglichkeit, den Laser selbst, beispielsweise über Schlittenführungen zu führen und zum anderen besteht die Möglichkeit, den Laserstrahl über verstellbare Spiegel zu führen. Alle Bewegungseinheiten sind vorzugsweise automatisch angetrieben. Mit dem Laser ist hier ein Gerät gemeint, das wenigstens einen Laserstrahl zum Bearbeiten des Faservlieses erzeugt, mit Vorteil jedoch eine Laserstrahlenschar erzeugt.
Nach einer ersten Weiterbildung weist die Vorrichtung wenigstens eine Verdichtungseinrichtung zum Verdichten des Faservlieses im Wirkbereich auf. Die Verdichtungseinrichtung ermöglicht das Erhöhen der Anzahl der Berührungsstellen der Einzelfasern untereinander.
Die Verdichtungseinrichtung weist wenigstens zwei umlaufende Walzelemente zum Verdichten des Faservlieses auf, wobei das Faservlies zwischen den Walzelementen verdichtet bzw. komprimiert und gleichzeitig transportiert wird.
Damit das Faservlies trotzdem von dem Wirkbereich des Lasers erfaßt werden kann, weisen die Walzelemente der Verdichtungseinrichtung ein die Laserstrahlen hindurch lassendes Materialgefüge auf.
Besonders vorteilhaft ist es, die Walzelemente als den Laserstrahl hindurch lassende Gitter auszubilden. Das Maß der Maschenweite derartiger Gitter ist mit Vorteil so zu wählen, daß das Faservlies genügend komprimierbar ist und zugleich dem Wirkbereich des Lasers in für eine Verfestigung des Faservlieses ausreichender Weise aussetzbar ist.
Damit das Gitter, während es den Wirkbereich des Lasers durchläuft, nicht von diesem beschädigt oder zerstört wird, ist es aus hitzebeständigem dem Laserstrahl widerstehenden Material ausgebildet.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, wenigstens zwei Walzelemente als zwei umlaufende, jeweils über Rollen laufende Endlosbänder auszubilden. Hierbei kann der Laser innerhalb eines Endlosbandes angeordnet sein, wobei der Laserstrahl durch das Materialgefüge des Endlosbandes hindurch treten kann.
Eine zweite Möglichkeit besteht darin, wenigstens zwei Walzelemente als Rollenwalzen auszubilden. Hier kann der Laser sowohl innerhalb einer Rollenwalze wie auch außerhalb der Rollenwalzen angeordnet sein, wobei der Laserstrahl ebenfalls durch das Materialgefüge der Rollenwalzen hindurchtreten kann.
Eine dritte Möglichkeit besteht darin, wenigstens ein Walzelement als wenigstens zwei ineinandergreifende Scheibenwalzen zum Verdichten des Faservlieses zwischen den Scheibenwalzen und einem weiteren Walzelement auszubilden. Als Scheibenwalzen ausgebildete Walzelemente haben den Vorteil, daß die auf dem Faservlies aufsitzenden Walzpunkte besonders dicht beieinander liegen, womit eine besonders gleichmäßige Verdichtung erreicht ist. Die Scheibenwalzen können vorzugsweise auf einem Endlosband ablaufen. Es ist jedoch ebenso denkbar, daß die ineinandergreifenden Scheibenwalzen an Rollenwalzen oder weiteren Scheibenwalzen ablaufen. Scheibenwalzen bieten weiterhin den Vorteil, daß ihre Ausbildung aus einem die Laserstrahlen hindurchlassenden Materialgefüge nicht erforderlich ist. Die Laserstrahlen können zwischen den Umfangsflächen zweier sich gegenüberliegender Scheiben hindurchgeführt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine das Faservlies mit temperierter Luft durchströmende bzw. überstreichende Gebläseeinheit zum Vorerwärmen des anschließend in dem Wirkbereich des Lasers zu bearbeitenden Teilbereichs des Faservlieses vorgesehen.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Endlosband als eine den Laserstrahl in vorbestimmten Bereichen reflektierende und/oder absorbierende und dadurch auf dem Faservlies eine rapportartige Musterung erzeugende Blende ausgebildet. Ein derartiges Endlosband weist vorzugsweise die Laserstrahlen hindurch lassende Bereiche, insbesondere in Form von Lochungen auf, und kann beispielsweise als mit Ausstanzungen versehenes Blechband oder als ein eine Musterstruktur aufweisendes Gitter ausgebildet sein. Die Anordnung und die Form der Lochungen ergeben die vorzugsweise im Maßstab 1 : 1 auf das Faservlies übertragenen rapportartigen Muster. Die Weite der Lochungen kann die Größe des Durchmessers eines Laserstrahles wesentlich unterschreiten, so daß ein Laserstrahl mehrere Lochungen zeitgleich erfaßt und so eine höhere Anzahl von Bearbeitungspunkten, beispielsweise Verschmelzungen pro Zeiteinheit, erreichbar ist.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß dem Laser eine Steuer- und Regeleinheit zum Einstellen der Frequenz eines diskontinuierlich bzw. gepulst betriebenen Laserstrahls zugeordnet ist. Ebenso ist dem Laser eine Steuer- und Regeleinheit zum Einstellen der Energiedichte des Laserstrahls zugeordnet. Die Energiedichte ist insbesondere entscheidend dafür, was und wie be- bzw. verarbeitet werden soll.
Um sämtliche Be- und Verarbeitungsprozesse zu optimieren, ist der Steuer- und Regeleinheit sowie der Bewegungseinheit ein Datenverarbeitungsgerät zum parametrisierten Einbringen des Laserstrahls auf das Faservlies zugeordnet. Dabei ist es denkbar, daß weitere dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeordnete Steuer- und Regeleinheiten ihre durch Sensoren oder andere Meßeinrichtungen erhaltenen Daten an das Datenverarbeitungsgerät weitergeben.
Die Bewegungseinheit weist eine das Faservlies in Endlosrichtung über Rollen und/oder Endlosbänder dem Laser zu- und abführende Transporteinrichtung auf. Die die Verdichtungseinrichtung aufweisenden Rollen und Endlosbänder fungieren ebenso als Teil der Transporteinheit.
Besonders vorteilhaft ist es, daß die Bewegungseinheit eine den Laserstrahl führende Spiegeleinrichtung aufweist. Die Spiegel werden beispielsweise mit Hilfe von Stellmotoren bewegt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, mehrere Spiegel auf einem umlaufenden Spiegelrad derart anzuordnen, daß der Laserstrahl bei Rotation des Spiegelrades gleichmäßig und quer zur Endlosrichtung des Faservlieses über dieses hinweg führbar ist.
Weiterhin weist das Datenverarbeitungsgerät eine Programmiereinheit zum Schreiben eines Programmes zum Be- oder Verarbeiten eines Faservlieses auf. Selbstverständlich ist ebenso eine Speichereinheit zur Speicherung von verschiedenen Programmen und/oder Rezepturdaten vorhanden.
Das erfindungsgemäße Faservlies ist nach dem in den Patentansprüchen 1 bis 13 beschriebenen Verfahren hergestellt. Es weist die Einzelfasern und/oder Filamente in ihren Berührungsstellen miteinander verbindende Verschmelzungen auf, die das Faservlies in einer vorbestimmten Anordnung durchsetzen. Als bevorzugte Anordnung sind Linien- und Gitterraster vorgesehen. Es ist jedoch ebenso eine Anordnung in anderen Rastern oder in verschiedenen Mustern möglich.
Nach einer Weiterbildung des Faservlieses sind die Fasern, die als Einzelfasern und/oder als Filamente ausgebildet sind, aus einem verflüssigbaren Material ausgebildet. Dabei bildet das verflüssigbare Material die Verschmelzungen an den Stellen sich berührender Faserabschnitte.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Fasern eine aus einem verflüssigbaren Material ausgebildete Beschichtung aufweisen. Eine derartige Ausbildung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Fasern selbst nicht verflüssigbar sind. In diesem Falle bildet das verflüssigbare Material die Verschmelzungen an den Stellen zweier sich berührender Fasern.
Außerdem ist jedes beliebige Mischungsverhältnis von schmelzbaren und nicht schmelzbaren Fasern denkbar, wobei in Abhängigkeit des Mischungsverhältnisses die Zugabe von Schmelzmittel erforderlich oder lediglich nützlich sein kann. Dabei ist es wichtig, daß der Schmelzpunkt des Schmelzmittels bzw. der schmelzbaren Fasern unter dem Flammpunkt der nicht schmelzbaren Fasern liegt, so daß diese nicht verbrennen können.
Weiterhin ist vorgesehen, daß ein erstes Faservlies mittels punktueller, eine vorbestimmte Anordnung aufweisender Verschmelzungen mit einem zweiten Faservlies verbunden ist. Auf diese Weise können einzelne, insbesondere verschiedene, in mehreren Lagen aufeinanderliegende Faservliese miteinander verbunden werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines prinzipiellen Aufbaus einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 2 ein mikroskopischer Ausschnitt einer Draufsicht auf ein mit dem Verfahren bearbeitetes Faservlies.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines prinzipiellen Aufbaus einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Faservlies 1 wird einer Verdichtungseinrichtung zugeführt, die im wesentlichen aus zwei über Rollen 2, 2' laufenden Endlosbändern 3, 3' besteht. Die Rollen 2, 2' sind derart angeordnet, daß zwischen den von den Rollen 2, 2' geführten Endlosbändern 3, 3' ein das Faservlies 1 komprimierender Verdichtungsbereich 4 und ein das komprimierte Faservlies weiterführender Bearbeitungsbereich 5 ausgebildet ist. Innerhalb des oberen Endlosbandes 3 sind eine Gebläseeinheit 6 und ein Laser 7 angeordnet, wobei deren Wirkbereiche in senkrechter Richtung auf den Bearbeitungsbereich 5 ausgerichtet sind. Um das Faservlies 1 innerhalb des Bearbeitungsbereichs 5 vorzuerwärmen, sind die Endlosbänder 3, 3' als Gitter ausgebildet, so daß temperierte Luft 8 von der Gebläseeinheit 6 durch die Endlosbänder 3, 3' und das zwischen ihnen komprimiert hindurchlaufende Faservlies 1 hindurchgedrückt und anschließend in einem Untersauggang 9 abgeführt werden kann. Der eine Laserstrahlenschar 10 erzeugende Laser 7 ist der Gebläseeinheit 6 unmittelbar nachgeordnet. Die Laserstrahlenschar 10 passiert ebenfalls das als Gitter ausgebildete Endlosband 3 in senkrechter Richtung, bevor es auf das Faservlies 1 in bearbeitender Weise einwirkt. Auf dem die Endlosbänder 3, 3' verlassenden Faservlies 1 sind als Verschmelzungen 11 ausgebildete Bearbeitungspunkte erkennbar.
Fig. 2 zeigt einen mikroskopischen Ausschnitt einer Draufsicht auf ein mit dem Verfahren bearbeitetes Faservlies 1 bestehend aus mehreren Faserabschnitten 12. Die Faserabschnitte 12 sind dem Wirkbereich 13 eines vier Laserstrahlen 14, 15, 16, 17 erzeugenden Lasers ausgesetzt. Die innerhalb des Wirkbereichs 13 liegenden Teilbereiche der Faserabschnitte 12 sind wenigstens an ihrer Oberfläche verflüssigt, wobei die Fasern an ihren Berührungsstellen 18, 19, 20 sich berührender Faserabschnitte 12 miteinander verschmelzen. Die sich direkt unter dem Laserstrahl 17 kreuzenden Faserabschnitte 12 berühren sich nicht und sind somit trotz ihrer Verflüssigung nicht miteinander verschmolzen. Die verflüssigten Teilbereiche der Faserabschnitte 12 sind in der Figur gekörnt dargestellt.

Claims

1. Verfahren zum Be- und Verarbeiten eines aus endlich vielen Fasern bestehenden Faservlieses (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies (1) dem Wirkbereich (13) eines wenigstens einen Laserstrahl (14, 15, 16, 17) erzeugenden Lasers (7) ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkbereich (13) des Lasers (7) und das Faservlies (1) relativ zueinander bewegt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aggregatzustand der Fasern an den dem Wirkbereich (13) des Lasers (7) ausgesetzten Stellen verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern an den dem Wirkbereich (13) des Lasers (7) ausgesetzten Teilbereichen zum Verbinden sich berührender Faserabschnitte (12) in ihren Berührungsstellen (18, 19, 20) wenigstens bereichsweise verflüssigt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialgefüge der Fasern an den dem Wirkbereich (13) ausgesetzten Stellen zur Erzeugung von Perforationen im Faservlies (1) aufgelöst wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Faservlies (1) wenigstens ein verflüssigbares Schmelzmittel zum Verbinden nicht verflüssigbarer Fasern zugegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzmittel an den dem Wirkbereich (13) ausgesetzten Stellen des Faservlieses (1) zum Verbinden sich berührender Fasern in ihren Berührungsstellen verflüssigt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (14, 15, 16, 17) auf eine vorbestimmte Energiedichte eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies (1) dem Wirkbereich (13) eines mehrere Laserstrahlen (14, 15, 16, 17) erzeugenden Lasers (7) ausgesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Laserstrahlen (14, 15, 16, 17) zueinander etwa achsparallel ausgerichtet werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies (1) wenigstens in zu bearbeitenden Teilbereichen vorgewärmt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies (1) wenigstens in den zu bearbeitenden Teilbereichen zur Erhöhung der Anzahl der Berührungsstellen (18, 19, 20) zwischen den Fasern komprimiert wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies (1) nur in vorbestimmten Teilbereichen zur Erzeugung einer rapportartigen Musterung auf seiner Oberfläche dem Wirkbereich (13) des Lasers (7) ausgesetzt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Faservlies mit Fremdmaterial bestückt wird, daß das Fremdmaterial mit einem zweiten Faservlies abgedeckt wird und daß zum Umschließen des Fremdmaterials wenigstens die das Fremdmaterial umgebenden Bereiche der Faservliese dem Wirkbereich des Lasers ausgesetzt werden.

15. Vorrichtung zum Be- und Verarbeiten eines, aus endlich vielen Fasern bestehenden Faservlieses (1), insbesondere zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung einen wenigstens einen Laserstrahl (14, 15, 16, 17) erzeugenden Laser (7) zum Bearbeiten des Faservlieses (1) im Wirkbereich (13) des Lasers (7) aufweist, und
daß die Vorrichtung wenigstens eine den Wirkbereich (13) des Lasers (7) und das Faservlies (1) relativ zueinander bewegende Bewegungseinheit aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Verdichtungseinrichtung zum Verdichten des Faservlieses (1) im Wirkbereich (13) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungseinrichtung wenigstens zwei umlaufende Walzelemente zum Verdichten des Faservlieses (1) zwischen den Walzelementen aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzelemente der Verdichtungseinrichtung ein die Laserstrahlen (14, 15, 16, 17) hindurch lassendes Materialgefüge aufweisen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzelemente (3, 3') als den Laserstrahl (14, 15, 16, 17) hindurchlassende Gitter ausgebildet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter aus hitzebeständigem dem Laserstrahl (14, 15, 16, 17) widerstehendem Material ausgebildet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Walzelemente als zwei umlaufende, jeweils über Rollen (2, 2') laufende Endlosbänder (3, 3') ausgebildet sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Walzelemente als Rollenwalzen ausgebildet sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Walzelement als wenigstens zwei ineinandergreifende Scheibenwalzen zum Verdichten des Faservlieses (1) zwischen den Scheibenwalzen und einem weiteren Walzelement ausgebildet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine das Faservlies (1) mit temperierter Luft (8) durchströmende bzw. überstreichende Gebläseeinheit (6) zum Vorwärmen des anschließend im Wirkbereich (13) zu bearbeitenden Faservlieses (1) aufweist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Endlosband (3) als eine den Laserstrahl (14, 15 16, 17) in vorbestimmten Bereichen reflektierende bzw. absorbierende und dadurch auf dem Faservlies (1) eine rapportartige Musterung erzeugende Blende ausgebildet ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laser (7) eine Steuer- und Regeleinheit zum Einstellen der Frequenz eines diskontinuierlich bzw. gepulstbetriebenen Laserstrahles (14, 15, 16, 17) zugeordnet ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laser (7) eine Steuer- und Regeleinheit zum Einstellen der Energiedichte des Laserstrahles (14, 15, 16, 17) zugeordnet ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer- und Regeleinheit und/oder der Bewegungseinheit ein Datenverarbeitungsgerät zum parametrisierten Einbringen des Laserstrahles (14, 15, 16, 17) auf das Faservlies (1) zugeordnet ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheit eine das Faservlies (1) über Rollen (2, 2') und/oder Endlosbänder (3, 3') dem Laser (7) zu- und abführende Transporteinrichtung aufweist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheit eine den Laserstrahl (14, 15, 16, 17) führende Spiegeleinrichtung aufweist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungsgerät eine Programmiereinheit zum Schreiben eines Programmes zum Be- oder Verarbeiten eines Faservlieses (1) aufweist.

32. Faservlies (1), insbesondere ein Wirrfaservlies, bestehend aus endlich vielen untereinander verfestigten Fasern, insbesondere hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies (1) die Fasern in ihren Berührungsstellen (18, 19, 20) miteinander verbindende Verschmelzungen (11) aufweist.

33. Faservlies nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies (1) mit Verschmelzungen (11) in einer vorbestimmten Anordnung durchsetzt ist.

34. Faservlies nach einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus einem verflüssigbaren Material ausgebildet sind.

35. Faservlies nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eine aus einem verflüssigbaren Material ausgebildete Beschichtung aufweisen.

36. Faservlies nach einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus schmelzbaren Fasern sowie nicht schmelzbaren Fasern zusammengesetzt sind.

37. Faservlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Faservlies mittels punktueller, eine vorbestimmte Anordnung aufweisender Verschmelzungen mit einem zweiten Faservlies verbunden ist.