DE102008051836B4

DE102008051836B4 - Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen

Info

Publication number: DE102008051836B4
Application number: DE200810051836
Authority: DE
Inventors: Dr. Dengel Peter; Peter Schmitt; Engelbert Löcher; Dirk W. Dr. Schubert; Günther Thomas Stolz
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2028-10-18
Also published as: DE102008051836A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen aus in wenigstens einer Fadenschar vorliegenden Filamenten, bei denen im Schmelzspinnverfahren die Fäden aus Spinndüsen ausgepresst, in einem Blasschacht aerodynamisch verstreckt und abgekühlt und auf einer Unterdruck aufweisenden und auf ihrer Oberfläche eine Absaugströmung erzeugenden Ablage abgelegt werden, wobei oberhalb der Ablage Mittel vorgesehen sind, durch die der die Fadenschar umgebende Luftstrom in seiner Menge und Geschwindigkeit reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Menge und Geschwindigkeit des Luftstroms (3) durch ein Ablenken der seitlichen Randmenge (8, 9) des Luftstroms (3, 30) durch mechanische Mittel (4, 40) erfolgt, so dass eine auf die Ablage (12) gerichtete Kernströmung (10, 11) verbleibt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen aus in wenigstens einer Fadenschar vorliegenden Filamenten bei dem im Schmelzspinnverfahren die Fäden aus Spinndüsen ausgepresst, in einem Blasschacht aerodynamisch verstreckt und abgekühlt und auf einer Unterdruck aufweisenden und auf seiner Oberfläche eine Absaugströmung erzeugenden Ablage abgelegt werden, wobei oberhalb der Ablage Mittel vorgesehen sind, durch die der die Fadenschar umgebende Luftstrom in seiner Menge und Geschwindigkeit reduziert wird.
Bei der Herstellung von Spinnvliesen aus Filamenten aus hochpolymeren Substanzen wird die Substanz in geschmolzenem Zustand aus mehreren, in einer Geraden angeordneten Spinndüsenoffnungen ausgesponnen. In noch plastischem Zustand werden die Fäden durch einen Blasschacht geführt und darin aerodynamisch verstreckt. Danach werden sie auf einer perforierten, sich fortbewegenden Ablage, in Vliesform abgelegt. Die in den Blasschächten vorhandene Strömungsgeschwindigkeit der Luft liegt deutlich über der Fadenabzugsgeschwindigkeit. Dieses trifft insbesondere auch dann zu, wenn eine Venturi-Düse am Blasschacht verwendet wird. Dabei ergeben höhere Abzugsgeschwindigkeiten höhere Festigkeiten der einzelnen Fäden. Um eine möglichst gute Flächengleichmäßigkeit der Spinnvliese zu erreichen, werden unter anderem mehrere einzelne Spinnstellen hintereinander angeordnet. Dies führt zu verbesserten Flächeneigenschaften. Grundsätzlich soll das Spinnvlies jedoch in seinen Flächeneigenschaften isotrop sein. Dieses betrifft insbesondere das Flächengewicht sowie die Stärke, Festigkeit und Dehnung der Fäden.
Stand der Technik
Aus der DE 13 03 569 A ist ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen bekannt geworden, bei dem eine hohe Reißfestigkeit sowie Gleichförmigkeit der Fadenablage erreicht wird, bei dem die Fadenschar unmittelbar beim Austreten aus den Düsenöffnungen zu beiden Seiten der Düsenöffnungen an sich bekannten schnell strömenden Luftbändern ausgesetzt wird und bei der Führung durch den Kanal sowohl durch diese Luftströmung als auch durch zusätzliche, in Fadenlaufrichtung einwirkende, durch die Kanalwände seitlich zugeführte Luftströme, bis zu einer teilweisen molekularen Orientierung der Fäden verstreckt wird. Nach dem Verlassen des Führungskanals wird die Fadenschar in eine Turbulenzzone eingebracht, wobei sie durch Hin- und Herschwingen und anschließendes Auffangen auf einem Drahtnetz mit Absaugung unter Überkreuzung zu einem Vlies aufgebaut wird.
Eine andere Möglichkeit um zu einer hohen Gleichmäßigkeit der Faserablage zu gelangen und damit zu einem gleichmäßigen Flächengewicht über die Materialbreite und -länge zu kommen, ist in der DD 44 331 A5 beschrieben. Dort werden schwenkbare Luftkanäle verwendet, die in Form eines verlängerten Breitschlitzes die Faserbahn noch umfassen und ein Überlappen der verschiedenen Faserbahnsegmente bewirken.
Durch die DE 35 42 660 C2 ist es außerdem bekannt, eine erhöhte Gleichmäßigkeit der Vliesstruktur und der Flächengewichtsverteilung zu erreichen, indem die bei der Vliesablage entstehenden Turbulenzen vermieden werden. Der aus dem Blasschacht austretende Luftstrom trifft zusammen mit den Fäden auf die Fadenablage, wodurch während der Vliesbildung Turbulenzen entstehen. Hierdurch kann eine Verwirbelung der Fäden auftreten, die sich besonders bei der Herstellung von Spinnvliesen mit niedrigem Gewicht und hoher Gleichmäßigkeit störend auswirkt. Um diesen Missstand zu beheben, werden die linearen Fadenscharen hinter dem Abzugskanal durch Ablenkung des Luftstroms mit Hilfe von parallel angeordneten Schwenkvorrichtungen in eine Pendelbewegung versetzt und nach Durchlaufen einer Freiflugstrecke in der Vliesbildungszone über der Ablage derart aufgestaut, dass sie eine Ausgleichsstrecke durchlaufen, in der sie sich in einem Winkel von 30 Grad bis 40 Grad schräg zur Vlieslaufrichtung hin und her bewegen. Oberhalb der Ablage wird ein Luftpolster aufgebaut durch entsprechende Einstellung des Unterdrucks an der Ablage auf dem die Fadenscharen innerhalb der Ausgleichsstrecke gleiten und dadurch dem Auffangband verzögert zugeführt und auf diesem fixiert werden. Die Spinngeschwindigkeit der Fäden, die Strömungsgeschwindigkeit der Abzugsluft am Blasschachtende sowie die Absauggeschwindigkeit an der Ablage sind hier entsprechend aufeinander einzustellen. Für diese Einstellung ist ein hoher Steuerungsaufwand erforderlich.
Bei der DE 42 36 514 A1 sind oberhalb der Ablage Mittel vorgesehen, durch die der die Fadenschar umgebende Luftstrom in seiner Menge und Geschwindigkeit reduziert wird. Hierfür ist der Absaugkanal für die Fäden in seinem unteren Bereich mit Durchbrüchen in den Kanalwänden versehen, durch die ein Teil des Luftstroms abgesaugt wird.
Auch bei dem Verfahren nach der WO 2004/104 485 A2 wird eine Reduzierung der Menge und der Geschwindigkeit des Luftstroms vorgenommen. Dieses erfolgt durch ein an den Blasschacht angeschlossenes Extrateil, das mit innenliegenden, durchlöcherten Wänden versehen ist, durch welche Luft abgesaugt werden kann.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln ein Spinnvlies mit einer hohen Gleichmäßigkeit der Vliesstruktur und der Flächengewichtsverteilung zu erreichen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche 2 bis 13 geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Bei durchgeführten Versuchen zeigte sich überraschend, dass es durch den Einsatz von mechanischen Mitteln oberhalb der Fadenablage möglich ist, die Geschwindigkeit des die Fadenschar umgebenden Luftstroms so zu reduzieren, dass keine Verwirbelung der Fäden auf der Ablage eintritt. Dabei wurden besonders gute Ergebnisse bei der Vliesablage dann erreicht, wenn die Geschwindigkeit der Luft beim Auftreffen der Luft auf die Ablage in etwa der Geschwindigkeit der abzulegenden Fäden vor ihrem Ablagevorgang entspricht.
Die mechanischen Mittel sind so ausgebildet, dass mit der Reduzierung der Geschwindigkeit des Luftstroms auch dessen Menge reduziert wird. Die Reduzierung der Menge des Luftstroms und infolgedessen auch die Reduzierung seiner Geschwindigkeit wird durch ein Ablenken der seitlichen Randmengen des Luftstroms erreicht, so dass der aus dem Blasschacht austretenden Luftstrom, auch als Freistrahl bezeichnet, auf seine Kernströmung reduziert wird, welche auf die Ablage mitsamt den Fäden gerichtet ist. Dabei ist die ablenkte Luftmenge gleich oder größer als die verbliebene Luftmenge der Kernströmung des Luftstroms.
Der in der Ablage vorhandene Unterdruck wird hierbei reduziert, so dass er allein für das Festhalten des auf der Ablage abgelegten Vlieses dient. Die Geschwindigkeit der Absaugströmung der Luft an der Ablage ist dabei gleich der Geschwindigkeit der Kernströmung, wenn sie auf die Ablage trifft. Eine Stauung der Luft an der Ablage wird hierdurch vermieden.
Die an der Ablenkstelle abgelenkte Luftmenge wird nach Außen abgeführt und kann als Blasluft am Blasschacht wieder verwendet werden.
In der einfachsten Ausführung der Erfindung wird für die Luftablenkung ein Luftablenkeinsatz aus einer Blende verwendet. Dabei ist die lichte Weite der Blende so gewählt, dass sie der lichten Weite der Austrittsöffnung des Blasschachtes entspricht. Die Blende wird unterhalb des Blasschachtes eingesetzt mit einem Abstand zur Ablage, der ausreichend ist, so dass die Geschwindigkeit der Kernströmung an der Ablage den gewollten Wert erreicht. Die aus der Blende austretende Kernströmung bildet nach der Blende erneut einen Freistrahl aus, dessen Impuls sich aufgrund des stark reduzierten Volumenstroms sehr schnell abbaut, so dass über der Ablage die Luftgeschwindigkeiten des neuen Freistrahls und der Absaugung an der Ablage in der gleichen Größenordnung liegen. Gegebenenfalls kann die Blende auch mit einem Strömungsleitkanal versehen werden, welcher eine stärkere Laminarströmung zur Folge hat. Bei sehr hohen Abzugsgeschwindigkeiten des Luftstroms im Blaskanal kann es auch günstig sein, wenn mehrere Blenden für die Ablenkung von Luftstromteilen untereinander angeordnet sind. In diesem Fall wirkt sich der Strömungsleitkanal besonders günstig aus.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens werden unterhalb der Blende bzw. der Blenden mechanische und/oder pneumatische Mittel für ein Verschwenken der Fäden vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform können Vliesstoffe mit besonders geringen Flächengewichten und sehr hoher Gleichmäßigkeit herstellt werden. Dabei ist es für den Gebrauch der Blenden günstig, wenn die Blende und die Mittel für das Verschwenken der Fäden zu einer Einheit zusammengefasst sind.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Ablage der Fäden auf einem horizontal ausgerichteten endlosen Siebband erfolgt. Dies unterstützt ebenfalls die Gleichmäßigkeit des Spinnvlieses.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt in schematischer Darstellung:
1 die prinzipielle Anordnung einer Blende im Luftstrom unterhalb eines Blasschachtes;
2 die Blende nach 1 mit unterhalb derselben angeordneten Schwenkklappen;
3 eine Ausführungsform, bei der die Blende durch koanderförmig ausgebildete Schwenkklappen ersetzt wurde;
4 die Anordnung einer Blende mit gleichzeitiger Verwendung von Luftstrahlen zur Verschwenkung der Fadenscharen;
5 die Zusammenfassung von Blende und Luftstrahlverschwenkung zu einer Einheit;
6 eine Ausführungsform der Blende mit einem Strömungsleitkanal und gleichzeitiger Luftzuführung für ein Verschwenken der Fäden und
7 die Anordnung von zwei Blenden untereinander mit zusätzlicher Schwenkmöglichkeit für die Fäden.
Ausführung der Erfindung
In der 1 ist schematisch die einfachste Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgedankens dargestellt. Die aus dem Blasschacht 1 austretenden Fäden 2 sind von dem Luftstrom 3 umgeben. Unterhalb des Blasschachtes 1 ist die Blende 4 angeordnet, deren lichte Weite 5 der lichten Weite 6 der Austrittsöffnung des Blasschachtes 1 entspricht. Durch die Blende 4 wird der aus der Austrittsöffnung 7 des Blasschachtes 1 austretende Luftstrom 3 – auch als Freistrahl bezeichnet – in seiner Menge reduziert, indem die seitlichen Randmengen 8, 9 des Luftstroms abgelenkt werden, so dass lediglich eine Kernströmung 10, 11 verbleibt, die auf die Ablage 12 gerichtet ist. In der Kernströmung 10, 11 befinden sich die Fäden 2, die als Fadenschar auf der Ablage 12 abgelegt werden. Der Abstand A der Blende 4 von der Ablage 12 ist so gewählt, dass der Impuls der Kernströmung 10, 11 so abgebaut wird, dass die Geschwindigkeit der Kernströmung und die Geschwindigkeit der Fäden 2 beim Auftreffen auf die Ablage 12 in etwa gleich sind. Die abgelenkte Luftmenge 8, 9 ist mindestens gleich, bevorzugt aber größer als die verbliebene Luftmenge der Kernströmung 10, 11. Die Ablage wird in an sich bekannter Weise mit Unterdruck betrieben, wodurch an den Öffnungen 14 in der Ablage 12 eine Ansaugströmung 15 auftritt, welche das abgelegte Vlies an der Ablage 12 hält. Die Geschwindigkeit der Absaugströmung 15 und die Geschwindigkeit der Kernströmung 10, 11 sind aufeinander abgestimmt, so dass sie in etwa gleich sind. Die vom Luftstrom 3 abgelenkte Luftmenge wird abgesogen und dem Blasschacht 1 wieder zugeführt. Hierfür werden an sich bekannte Luftströmungs- und Luftfördereinrichtungen verwendet. Es zeigte sich überraschend, dass alleine durch diesen einfachen Aufbau ein sehr gleichmäßiges Vlies mit sehr geringem Flächengewicht herstellbar ist. Diese Gleichmäßigkeit kann noch dadurch verbessert werden, wenn mehrere Einzelspinnstellen nach dem gezeigten Aufbau in Ablagerichtung hintereinander angeordnet werden.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zusätzlich zu der Ausführungsform nach der 1 unterhalb der Blende 4 Schwenkklappen 16, 17 vorgesehen sind, die bei Bedarf zur Erhöhung der Gleichmäßigkeit des Spinnvlieses eingesetzt werden können.
Bei der 3 werden koanderförmige Schwenkklappen 16, 17 eingesetzt, die derart zueinander angeordnet und ausgebildet sind, dass sie neben dem Verschwenken der Fäden 2 auch noch gleichzeitig die Ablenkung der seitlichen Randmengen 8, 9 des Luftstroms 3 übernehmen.
Die 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der unterhalb der Blende 4 Luftführungskanäle 18, 19 angebracht sind, deren Austrittsstrahlen 20 ein Verschwenken der Fäden 2 bewirken.
Bei der 5 sind Blende 4 und die Druckluftkanäle 18, 19 zu einer Einheit zusammengefasst. In entsprechender Weise können auch die Schwenkklappen 16, 17 – wie sie in der 2 gezeigt sind – mit der Blende 4 zusammengefasst werden.
Eine besonders günstige Ausführungsform des Zusammenfassens von Blende 4 und Druckluftkanal 18, 19 ist in der 6 gezeigt. Hier wird der überwiegende Teil des Freistrahls 3 durch die Blende 4 abgelenkt. Durch die Blende 4 wird nur eine geringere Menge als Kernströmung 10, 11 durchgelassen. Die Blende 4 ist mit dem Strömungsleitkanal 22 versehen, durch welchen eine Vergleichmäßigung der als Fadenschar vorliegenden Fäden 2 erfolgt. Über die Kanäle 18, 19 wird in Intervallen Luft der Kernströmung zugeführt und dadurch die Fäden einem Verschwenken unterworfen.
Eine höchsten Ansprüchen gerecht werdende Ausführungsform zeigt die 7. Hier sind zwei Blenden 4, 40 vorgesehen, die untereinander angeordnet sind. Jede der Blenden 4, 40 führt eine Randmenge 8, 80, 9, 90 nach Außen ab, die erste Blende 4, die Randmengen 8, 9 aus dem Freiluftstrahl 3 und die Blende 40 die Randmengen 80, 90 aus dem Freiluftstrahl 30. Beide Blenden 4, 40 sind mit Strömungskanälen 22, 23 versehen. Unterhalb des Strömungskanals 22 der Blende 4 bildet sich aus der die Blende 4 verlassenden Kernströmung wieder der Freistrahl 30 aus; was in gleicher Weise auch unterhalb der Blende 23 stattfindet. Die aus der Blende 23 austretende Kernströmung zusammen mit der Fadenschar 2 wird durch die koanderförmigen Klappen 16, 17 verschwenkt. Diese Ausführungsform gestattet ein sehr genaues Einstellen der Anlage auf die gewünschten Luftgeschwindigkeiten beim Auftreffen auf die Ablage 12.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen aus in wenigstens einer Fadenschar vorliegenden Filamenten, bei denen im Schmelzspinnverfahren die Fäden aus Spinndüsen ausgepresst, in einem Blasschacht aerodynamisch verstreckt und abgekühlt und auf einer Unterdruck aufweisenden und auf ihrer Oberfläche eine Absaugströmung erzeugenden Ablage abgelegt werden, wobei oberhalb der Ablage Mittel vorgesehen sind, durch die der die Fadenschar umgebende Luftstrom in seiner Menge und Geschwindigkeit reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Menge und Geschwindigkeit des Luftstroms (3) durch ein Ablenken der seitlichen Randmenge (8, 9) des Luftstroms (3, 30) durch mechanische Mittel (4, 40) erfolgt, so dass eine auf die Ablage (12) gerichtete Kernströmung (10, 11) verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Luft beim Auftreffen der Luft auf die Ablage (12) in etwa der Geschwindigkeit der abzulegenden Fäden (2) vor ihrem Ablagevorgang entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abgelenkte Luftmenge (8, 9) gleich oder größer als die verbliebene Luftmenge der Kernströmung (10, 11) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Absaugströmung (15) der Luft an der Ablage (12) gleich der Geschwindigkeit der Kernströmung (10, 11) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die abgelenkte Luftmenge von der Ablenkstelle nach außen außerhalb der Anlage abgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftablenkeinsatz aus einer Blende (4) besteht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite (5) der Blende (4) der lichten Weite (6) der Austrittsöffnung (7) des Blasschachtes (1) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) mit einem Strömungsleitkanal (22, 23) versehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Blenden (4, 40) untereinander vorhanden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Blende (4) bzw. der Blenden (4, 40) mechanische und/oder pneumatische Mittel (16, 17) für ein Verschwenken der Fäden (2) vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) bzw. die Blenden (4, 40) für das Verschwenken der Fäden (2) zu einer Einheit zusammengefasst sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablage (12) ein endloses Siebband ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftablenkeinsatz aus seitlich in den Luftraum (3) einschwenkbaren Klappen (16, 17) besteht.