DE102010013710A1

DE102010013710A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trockenformen einer Faserbahn

Info

Publication number: DE102010013710A1
Application number: DE102010013710A
Authority: DE
Inventors: Olaf Schwarz; Ingo MÄHLMANN
Original assignee: Oerlikon Textile Components GmbH
Current assignee: Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2010-10-14
Also published as: DK201000282A; CN101858015A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trockenformen einer Faserbahn, bei welchem eine Vielzahl von Fasern innerhalb einer Formierzone mittels eines Luftstroms auf ein luftdurchlässiges Ablageband abgelegt werden. Hierzu wird die Luft auf einer Unterseite des Ablagebandes abgesaugt, so dass auf einer Oberseite des Ablagebandes die Fasern zu einer Materialschicht abgelegt werden. Um eine möglichst gleichmäßige Masseverteilung innerhalb der Materialschicht auf der Oberseite des Ablagebandes zu erhalten, wird die Materialschicht auf der Oberseite des Ablagebandes durch eine Kompensationszone geführt, in welcher eine ausgleichende Verteilung der Fasern auf der Oberseite des Ablagebandes durch eine Schwingungsanregung der Materialschicht erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trockenformen einer Faserbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Zur Herstellung von Faserbahnen aus Fasern und Fasergemischen werden die sogenannten Airlaid-Verfahren eingesetzt. Es handelt sich hierbei um ein Verfahren zum Trockenformen einer Faserbahn, in dem eine Vielzahl von vereinzelten Fasern oder Faserngemischen mittels eines Luftstromes auf ein Ablageband zu einer Materialschicht abgelegt wird. Das Ablageband ist luftdurchlässig ausgebildet und wirkt mit einer Absaugeinrichtung zusammen, welche einen Saugstrom zur Aufnahme der Luft und zur Ablage der Fasern an der Oberseite des Ablagebandes erzeugt. Die Fasern werden hierzu innerhalb einer Formierzone durch eine Formiereinrichtung kontinuierlich abgegeben, so dass durch Antrieb des Ablagebandes die gebildete Materialschicht kontinuierlich aus der Formierzone herausgefordert wird. Anschließend lässt sich die Materialschicht verfestigen oder durch weitere Ablagen zu einer Mehrschichtfaserbahn führen. Ein derartiges Verfahren zum Trockenformen einer Faserbahn sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind beispielsweise aus der WO 2006/131122 A1 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung wird insbesondere auf das Problem einer gleichmäßigen Ablage der Fasern zur Bildung einer Materialschicht mit konstantem Flächengewicht hingewiesen. So treten insbesondere bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten und geringen Flächengewichten der Materialschicht Unregelmäßigkeiten in der Ablagestruktur der erzeugten Materialschicht auf. Das Flächengewicht der Materialschicht wird dabei im Wesentlichen durch die Absaugung und Faserbeschickung innerhalb der Formierzone sowie durch die Bandge schwindigkeit des Ablagebandes beeinflusst. So ist beispielsweise die Besaugung des Ablagebandes in der Formierzone üblicherweise stärker als außerhalb der Formierzone. So können beispielsweise derartige Luftstromänderungen sich negativ auf die Ablagestruktur auswirken, die zu einer Ungleichmäßigkeit des Flächengewichtes in der Materialschicht führt. Ebenso wirken sich Unregelmäßigkeiten oder Turbulenzen der Saugströmung innerhalb der Formingzone negativ auf eine gleichmäßige Ausbildung der Materialschicht aus.
Um ein möglichst gleichmäßiges Flächengewicht bei der Ablage der Fasern und Bilden der Materialschicht zu erhalten, wird bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung ein Druckabfall innerhalb der Absaugeinrichtung erfasst und überwacht, um einen möglichst gleichmäßigen Saugstrom erzeugen zu können. Hierbei sind innerhalb der Formierzone der Unterseite des Ablagebandes ein oder mehrere Stauklappen zugeordnet, um den Öffnungsquerschnitt der Absaugung zu beeinflussen. Damit ist zwar ein aktiver Eingriff in den die Ablage bestimmenden Massenstrom möglich, jedoch mit dem Nachteil, dass zusätzliche Verwirbelungen auf der Unterseite des Ablagebandes erzeugt werden, die sich ebenfalls unimittelbar auf den erzeugten Massenstrom oberhalb des Ablagebandes auswirken. So werden insbesondere bei dünnen Material schichten, um eine Faserbahn mit einem geringen Flächengewicht zu erhalten, erneute Masschenschwankungen erzeugt. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung liegt in der Trägheit des Systems, da bei dem Auftreten eines Druckabfalls in der Absaugeinrichtung bereits eine Unregelmäßigkeit des Massenstromes vorliegt.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Trockenformen einer Faserbahn sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, bei welchem bzw. bei welcher die ungebundenen Fasern selbst bei hohen Produktionsge schwindigkeiten und geringen Flächengewichten zu einer gleichmäßigen Materialschicht abgelegt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung löst sich von den bisherigen Prinzipien, die Fasern möglichst innerhalb der Formierzone gleichmäßig abzulegen. Im Gegenteil ermöglicht die Erfindung eine Ablage der Fasern innerhalb der Formierzone mit Massenschwankungen, so dass innerhalb der Formierzone eine Materialschicht mit unregelmäßigen Flächengewichten erzeugt werden könnte. Um dennoch auf dem Ablageband eine gleichmäßige Materialschicht mit konstantem Flächengewicht zu erhalten, wird erfindungsgemäß die Materialschicht auf der Oberseite des Ablagebandes durch eine anschließende Kompensationszone geführt, in welcher eine ausgleichende Verteilung der Fasern auf der Oberseite des Ablagebandes durch eine Schwingungsanregung der Materialschicht erzeugt wird. Durch die Schwingungen in der Materialschicht wird ein ausgleichender Materialtransport an den Faserteilchen erzeugt, so dass die Dickstellen der Materialschicht und die Dünnstellen der Materialschicht sich ausgleichen.
Die Erfindung war auch nicht durch das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung aus der DE 43 18 967 A1 naheliegend. Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung wird ein Kurzfaservlies mit ausgerichteten Kunstfasern gebildet. Zum Ausrichten der Kurzfasern werden diese auf eine gerillte Platte aufgetragen, wobei die Platte durch einen Schwingungsaktor zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Von der Platte werden dann die ausgerichteten Kurzfasern auf eine Unterlage zu einem Faservlies abgelegt und anschließend verdichtet. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung, bei welcher die Fasern vor Ablage ausgerichtete werden, ist jedoch für einen Airlaid-Prozess nicht ausführbar. Die Fasern müssen hierbei innerhalb der Formierzone mittels eines Luftstromes zu dem Faservlies gelegt werden. So geht das bekannte Verfahren ebenfalls davon aus, dass die Fasern bei Ablage eine gleichmäßige und ausgerichtete Materialschicht ergeben. Die Erfindung geht demgegenüber von dem Prinzip aus, bei welchem die bereits abgelegten Fasern auf der Ablage vergleichmäßigt werden.
Ebenso ist das bekannte Verfahren aus der DE 100 22 110 A1 ungeeignet, um nach dem Formieren der Faserbahn eine Vergleichmäßigung der Materialschicht zu erhalten. Bei dem bekannten Verfahren wird eine aus einzelnen Fasern und Partikeln gebildete Faserstoffbahn einem Schallfeld einer Schallquelle ausgesetzt. Hierbei führt der hohe Frequenzbereich der Schallwellen von oberhalb 20 kHz zu einer intensiven Erregung der einzelnen Fasern, die sich innerhalb eines Schwingfeldes ausrichten. Derartige hohe Frequenzen des Schallfeldes sind jedoch ungeeignet, um Materialströme von Fasergruppen innerhalb der Materialschicht zu erzeugen. Zudem wird bei dem bekannten Verfahren die Faserstoffbahn zwischen Sieben geführt, so dass die Dicke der Materialschicht bereits durch den Abstand der Siebe bestimmt ist. Eine Anregung für das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit der DE 100 22 110 A1 nicht zu entnehmen.
Um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Kompensationseinrichtung ausgeführt, die dem Ablageband unmittelbar neben der Formiereinrichtung zugeordnet ist. Damit lässt sich die durch die Formierung erzeugte Materialschicht unmittelbar auf dem Ablageband zur Kompensationseinrichtung führen, durch welche eine ausgleichende Verteilung der Fasern auf der Oberseite des Ablagebandes durch einen Schwingungsanregung der Materialschicht erzeugt wird.
Die Schwingungsanregung der Materialschicht lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung unmittelbar direkt an der Materialschicht oder indirekt durch Schwingungsanregung des Ablagebandes erzeugen. Hierbei werden die Schwingungen vorzugsweise in vertikaler Richtung des im Wesentlichen horizontal geführten Ablegebandes erzeugt.
Die Anregung der Materialschicht innerhalb der Kompensationszone lässt sich je nach gewünschtem Frequenzbereich und Amplitudenbereich unmittelbar durch einen Schwingungsaktor erzeugen. Diese Verfahrensvariante wird insbesondere zur indirekten Schwingungsanregung der Materialschicht verwendet.
Alternativ lässt sich die Materialschicht auch durch einen pulsierenden Luftstrom oder durch einen Luftschall zu Schwingungen anregen.
Um eine über die gesamte Maschinenbreite gerichtete Schwingungsanregung zu erhalten, wird die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher innerhalb der Kompensationszone die Materialschicht über eine Maschinenbreite linienförmig zu Schwingungen angeregt wird. Die Verteilung der Fasern innerhalb der Materialschicht lässt sich noch dadurch verbessern, dass die Schwingungen flächenförmig an der Materialschicht erzeugt werden.
Bei einer flächenförmigen Anregung können dabei insbesondere auch vordefinierte Flächenbereiche der Materialschicht innerhalb der Kompensationszone besonders behandelt werden. So können beispielsweise auch vorbestimmte Massenverteilungen in der Materialschicht erzeugt werden. In Abhängigkeit von Prozessparametern und den eingesetzten Rohstoffen und Materialien lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Schwingungsanregung mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden ausführen. Dabei werden die Frequenz- und Amplitudenunterschiede sich in der Kompensationszone sowohl in Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung ausbilden.
Um einen sicheren Verbund der Fasern innerhalb der Materialschicht zu gewährleisten, wird das Ablageband innerhalb der Kompensationszone ebenfalls von der Absaugeinrichtung abgesaugt, so dass trotz der Schwingungen innerhalb der Kompensationszone eine Anlage und ein Transport der Materialschicht gewährleistet bleibt.
Zur Erzeugung mechanischer Schwingungen weist die Kompensationseinrichtung zumindest einen Schwingungsaktor auf, welcher mit dem Anlageband gekoppelt ist.
Zur Erzeugung mittlerer Frequenzen und größerer Amplituden wird der Schwingungsaktor bevorzugt durch eine oder mehrere rotierende Nockenwellen ausgebildet, wobei die Nockenwelle oder die Nockenwellen sich mit mehreren am Umfang angeordneten Nocken quer zum Ablageband erstrecken. Hierbei lässt sich beispielsweise die Amplitude der Schwingung im wesentlichen durch eine Nockenhöhe der Nockenwelle definieren. Die Anzahl der Nocken am Umfang der Nockenwelle sowie die Antriebsdrehzahl der Nockenwelle bestimmt die Frequenz der Schwingungsanregung, so dass das Ablageband innerhalb der Kompensationszone zu mechanischen Schwingungen angeregt wird.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, einzelne oder mehrere Vibrationselemente als Schwingungsaktor an einer Unterseite des Ablagebandes anzuordnen, die sich an der Unterseite des Ablagebandes abstützen und zu einer Vibration des Ablagebandes führen. Hiermit können insbesondere mechanische Schwingungen mit kleineren Amplituden und höheren Frequenzen erzeugt werden.
Je nach Art und Ausbildung der Fasern oder Fasergemische innerhalb der Materialschicht ist eine Schwingungsanregung durch eine Luftschallquelle möglich, die oberhalb oder unterhalb des Ablagebandes angeordnet ist. Diese Art der Schwingungsanregung wird insbesondere bei feinsten Fasern oder pulverförmigen Partikeln verwendet.
Bei gröberen Strukturen ist jedoch eine Schwingungsanregung durch einen pulsierenden Luftstrom möglich. Hierzu weist die Kompensationseinrichtung zumindest eine oder mehrere Druckluftdüsen auf, die oberhalb oder unterhalb des Ablagebandes angeordnet sind und mit einer Druckquelle gekoppelt sind.
Die Veränderung der Frequenzen und Amplituden bei der Schwingungsanregung wird vorteilhaft durch ein Steuergerät wahrgenommen, das mit dem Schwingungsaktor oder der Schallquelle oder Druckluftdüse verbunden ist. In dem Steuergerät können somit in Abhängigkeit von dem Prozess und dem Fasertyp entsprechende Einstellungen vorgenommen werden.
Um den Transport der Materialschicht an dem Ablageband zu gewährleisten und um eine sichere Führung der Materialschicht zu erhalten, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der Unterseite des Ablagebandes ein Saugstutzen der Absaugvorrichtung vorgesehen, der der Kompensationseinrichtung zugeordnet ist. Damit lässt sich das Ablageband kontinuierlich in der Formierungszone und der Kompensationszone absaugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
2 schematisch eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Kompensationseinrichtung
3 und 4 schematisch mehrere Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Kompensationseinrichtung
5 und 6 schematisch jeweils eine Ansicht weiterer Ausführungsbeispiele einer Kompensationseinrichtung
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trockenformen einer Faserbahn schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist eine Formiereinrichtung 1, ein Ablageband 5 und eine Absaugeinrichtung 9 auf, die untereinander angeordnet sind und gemeinsam eine Formierzone bilden.
Die Formiereinrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Sammelbehälter 2, einem an der Unterseite mit dem Sammelbehälter 2 verbundenen Formierkopf 3 gebildet, wobei der Formierkopf 3 mit einem Siebauslass 4 verbunden ist. Der Sammelbehälter 2 ist über einen Zulauf 21 mit einer hier nicht dargestellten Faseraufbereitungseinrichtung verbunden.
Der Formierkopf 3 weist mehrere Flügelräder 23 auf, die zur gleichmäßigen Verteilung der Fasern aus dem Sammelbehälter 2 auf den Siebauslass 4 rotierend angetrieben werden. An dieser Stelle sei jedoch ausdrücklich erwähnt, dass die Ausbildung der Formiereinrichtung 1 in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft ist. Grundsätzlich können alternative Mittel wie umlaufende Trommeln zur Verteilung und Abgabe der Fasern genutzt werden.
Unterhalb der Formiereinrichtung 1 ist im kurzen Abstand zu dem Siebauslass 4 das Ablageband 5 angeordnet, das durch den Bandantrieb 6 in Pfeilrichtung antreibbar ist. Das Ablageband 5 ist luftdurchlässig ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einem Drahtgewebe.
Unterhalb des Ablagebandes 5 ist eine Absaugeinrichtung 9 angeordnet, die einen ersten Saugstutzen 10.1 aufweist, der sich an der Unterseite des Ablagebandes 5 über die gesamt Formierzone erstreckt. Die Formierzone wird hierbei im Wesentlichen durch die Ausmaße des Siebauslasses 4 bestimmt.
In unmittelbarer Nachbarschaft zu der Formiereinrichtung 1 ist dem Ablageband 5 eine Kompensationseinrichtung 11 zugeordnet. Die Kompensationseinrichtung 11 weist einen Schwingungsaktor 12 auf, welcher in diesem Ausführungsbeispiel als eine Kolben-Zylindereinheit 13 ausgebildet ist. Die Kolben-Zylindereinheit 13 greift über eine Stützplatte 14 an die Unterseite des Ablagebandes 5. Durch Aktivierung der Kolben-Zylindereinheit 13 lässt sich die Stützplatte 14 mit dem Ablageband 5 in vertikaler Richtung hin- und herführen. Der Schwingungsaktor 12, der in diesem Beispiel durch die Kolbenzylindereinheit 13 gebildet ist, wird mittels einem Steuergerät 22 gesteuert, so dass die Schwingungsanregung zu einer bestimmten Schwingung der Materialschicht 7 führt. So lassen sich die Frequenz und die Amplitude der Schwingung vorgeben.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Formiereinrichtung 1 über den Zulauf 21 eine Vielzahl von Fasern oder Fasergemischen, die aus mehreren Fasern oder aus Fasern und Zusatzpartikeln bestehen können, zugeführt. Die Fasern werden pneumatisch gefördert und in den Sammelbehälter 2 eingebracht. Aus dem Sammelbehälter 2 gelangen die Fasern oder Fasergemische in den Formierkopf 3. In dem Formierkopf 3 werden die Fasern gleichmäßig über einen Siebauslass 4 verteilt und durch einen Luftstrom auf das Ablageband 5 abgelegt. Der Luftstrom wird über die Absaugeinrichtung 9 erzeugt, der das Ablageband 5 von der Unterseite her über den Saugstutzen 10.1 besaugt. Die Fasern werden an der Oberfläche des Ablagebands 5 zu einer Materialschicht 7 abgelegt und durch das Ablageband 5 kontinuierlich aus der Formierzone transportiert.
Um die innerhalb der Formierzone aufgetretenen Unregelmäßigkeiten der Ablage der Fasern innerhalb der Materialschicht 7 zu vergleichen, durchläuft die Materialschicht 7 an der Oberseite des Ablagebandes 5 eine Kompensationseinrichtung 11. Die Kompensationseinrichtung 11 bildet eine Kompensationszone, in welcher an dem Ablageband 5 durch den Schwingungsaktor 12 eine mechanische Schwingung des Ablagebandes 5 erzeugt wird, die an die auf der Oberseite geführte Materialschicht 7 übertragen wird. Die Schwingungen der Materialschicht 7 führen aufgrund des Verbundes der noch ungebundenen Fasern oder Fasergemischen zu einem Materialfluss innerhalb der Materialschicht 7, so dass Unregelmäßigkeiten in der Massenverteilung und Massenanhäufung in der Materialschicht 7 ausgeglichen werden. So wird eine auf die Materialschicht und die Fasern abgestimmte Frequenz und Amplitude der mechanischen Schwingung eingestellt, um gezielt Dick- und Dünnstellen innerhalb der Materialschicht 7 auszugleichen.
Die sich dabei ausbildende Materialschicht stellt eine Faserbahn 15 dar, die sowohl in Maschinenlängsrichtung als auch in Maschinenquerrichtung eine möglichst gleichmäßige Massenverteilung und damit ein gleichmäßiges Flächengewicht aufweist. Die Faserbahn 15 wird anschließend zur Weiterverarbeitung insbesondere zur Verfestigung der Fasern innerhalb der Materialschicht an ein Transportbandsystem übergeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet, um Faserbahnen mit geringen Flächengewichten und hohen Produktionsgeschwindigkeiten zu erzeugen. Unregelmäßige Massenverteilungen, die üblicherweise zu Fehlstellen in dem fertig gestellten Faservlies führen, lassen sich hierbei völlig vermeiden.
Die in der Kompensationseinrichtung 11 durchgeführte Schwingungsanregung der Materialschicht 7 kann in verschiedenen Varianten und Ausführungen erfolgen. In den nachfolgenden Figuren sind nur einige Ausführungsbeispiele erläutert.
So zeigt beispielsweise die 2 ein Ausführungsbeispiel einer Kompensationseinrichtung 11, wie sie beispielsweise in der Vorrichtung nach 1 einsetzbar wäre. Die 2 zeigt hierbei nur einen Ausschnitt der Kompensationszone, die von dem Ablageband 5 mit der auf der Oberseite geführten Materialschicht 7 durchlaufen wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Schwingungsaktor 12 durch mehrere Vibrationselemente 16 gebildet, die sich jeweils an der Unterseite des Ablagebandes 5 abstützen. Jedes der Vibrationselemente 16 führt eine Schwingbewegung in vertikaler Richtung aus, so dass das Ablageband 5 um eine Vielzahl von Stützstellen zu Schwingungen angeregt wird. Die Vibrationselemente 16 sind jeweils in Maschinenlängsrichtung als auch in Maschinenquerrichtung zu mehreren an dem Ablageband 5 angeordnet. Mit dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Kompensationseinrichtung 11 las sen sich insbesondere mechanische Schwingungen mit höheren Frequenzen und kleineren Amplituden erzeugen.
Zur Schwingungsanregung mechanischer Schwingungen ist in den 3 und 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in mehreren Ansichten dargestellt. In 3 ist die Kompensationseinrichtung 11 in einer Seitenansicht und in 4 in einer Draufsicht gezeigt. Insoweit ein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
Bei der in 3 und 4 dargestellten Kompensationseinrichtung 11 ist der Schwingungsaktor 12 durch mehrere Nockenwellen 17 gebildet, die sich parallel nebeneinander quer zu dem Ablageband 5 über die gesamte Maschinenbreite hin erstrecken. Am Umfang der Nockenwellen 17 sind mehrere im Abstand zueinander angeordnete Nocken 18 ausgebildet, welche mit der Nockenwelle 17 rotieren und die Unterseite des Ablagebandes 5 kontaktieren. Zur Schwingungsanregung werden die Nockenwellen 17 bevorzugt gegensinnig und mit versetzten Drehwinkeln angetrieben. Damit wird das Ablageband 5 zu Schwingungen angeregt, die sich unmittelbar auf der Materialschicht 7 auswirken.
Die in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele der Kompensationseinrichtung 11 sind je nach Ausführung sowohl geeignet, um über die Maschinenbreite eine linienförmige oder eine flächenförmige Schwingungsanregung zu erzeugen. Bei einer linienförmigen Anregung lässt sich beispielsweise durch eine Nockenwelle realisieren. Die mechanischen Schwingungen werden bevorzugt in einem Frequenzbereich von 2000 Hz bis 20000 Hz mit maximalen Amplituden von < 1 mm erzeugt.
Grundsätzlich sind jedoch auch Schwingungsanregungen der Materialschicht möglich, bei welcher die Materialschicht 7 an der Oberseite des Ablagebandes 5 direkt zu einer Schwingung angeregt wird. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 5 gezeigt. Die Kompensationseinrichtung 11 weist in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Luftschallquellen 19 auf, die oberhalb des Ablagebandes 5 angeordnet sind und einen auf die Materialschicht 7 gerichteten Luftschall erzeugen. Damit lässt sich die Materialschicht 7 insbesondere bei Verwendung feiner Fasern vergleichmäßigen.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Luftschallquellen 19 der Unterseite des Ablagebandes 5 zugeordnet sind. Diese Ausführungsform ist in 5 gestrichelt dargestellt.
Die Schwingungsanregung in der Kompensationszone kann auch vorteilhaft durch mehrere Luftdüsen erzeugt werden, die einen pulsierenden Luftstrom erzeugen.
Bei der Herstellung von trocken geformten Faserbahnen ist es oftmals üblich, dass die Materialschicht auf dem Ablageband durch mehrere Einzelschichten gebildet wird. Hierzu wird jede der Einzelschichten durch eine Formiereinrichtung auf dem Ablageband erzeugt. Um den erfindungsgemäßen Ausgleich der Faserverteilung oder Partikelverteilung vornehmen zu können, sind je nach Prozess und Produkt zwei grundsätzliche Varianten möglich. In 6 ist hierzu ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in Ergänzung zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 eine zweite Formiereinrichtung 1.2 dem Ablageband 5 zugeordnet. Die Formiereinrichtungen 1.1 und 1.2 sind nebeneinander angeordnet und bilden jeweils eine Einzelschicht von Fasern oder Partikeln an der Oberfläche des Ablagebandes 5. Somit wird an der Oberfläche des Ablagebandes 5 eine mehrschichtige Materialschicht 7 erzeugt, die anschließend in einer Kompensationszone der Kompensationseinrichtung 11 zugeführt wird. In der Kompensationszone wird die aus zwei Einzelschichten gebil dete Materialschicht 7 vergleichmäßigt, so dass im wesentlichen die durch die Gesamtverteilung entstandenen Unregelmäßigkeiten durch Dick- und Dünnstellen insgesamt ausgeglichen werden.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass jedem der Formiereinrichtungen 1.1 und 1.2 eine separate Kompensationseinrichtung 11.1 und 11.2 zugeordnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist gestrichelt dargestellt. So wird die durch die Formiereinrichtung 1.1 auf dem Ablageband 5 erzeugte Materialschicht 7 durch die Kompensationseinrichtung 11.1 und die durch die Formiereinrichtung 1.2 erzeugte Materialschicht durch die Kompensationseinrichtung 11.2 ausgeglichen. Damit lässt sich auch bei einem Verbund aus mehreren Schichten eine hohe Gleichmäßigkeit des Flächengewichtes an der gesamten Faserbahn erzeugen.

1, 1.1, 1.2: Formiereinrichtung
2: Sammelbehälter
3: Formierkopf
4: Siebauslass
5: Ablageband
6: Bandantrieb
7: Materialschicht
8: Faser
9: Absaugeinrichtung
10.1, 10.2: Saugkasten
11, 11.1, 11.2: Kompensationseinrichtung
12: Schwingungsaktor
13: Kolben-Zylindereinheit
14: Stützplatte
15: Faserbahn
16: Vibrationselemente
17: Nockenwelle
18: Nocken
19: Luftschallquelle
20: Luftdüse
21: Zulauf
22: Steuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/131122 A1 [0002]
- DE 4318967 A1 [0009]
- DE 10022110 A1 [0010, 0010]

Claims

Verfahren zum Trockenformen einer Faserbahn, bei welchem eine Vielzahl von Fasern innerhalb einer Formierzone mittels eines Luftstroms auf ein luftdurchlässiges Ablageband abgelegt werden, bei welchem die Luft auf einer Unterseite des Ablagebandes abgesaugt wird und bei welchem die auf einer Oberseite des Ablagebandes erzeugte Materialschicht der Fasern durch das Ablageband aus der Formierzone gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht auf der Oberseite des Ablagebandes durch eine Kompensationszone geführt wird, in welcher eine ausgleichende Verteilung der Fasern auf der Oberseite des Ablagebandes durch eine Schwingung der Materialschicht erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwingungsanregung direkt auf die Materialschicht einwirkt oder indirekt durch das Ablageband auf die Materialschicht übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht und/oder das Ablageband durch zumindest einen Schwingungsaktor zu Schwingungen angeregt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht und/oder das Ablageband durch einen pulsierenden Luftstrom oder durch einen Luftschall zu Schwingungen angeregt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kompensationszone die Materialschicht über eine Maschinenbreite linienförmig oder flächförmig zu Schwingungen angeregt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenförmige Anregung auf vordefinierte Flächenbereiche der Materialschicht innerhalb der Kompensationszone beschränkt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanregung der Materialschicht innerhalb der Kompensationszone und/oder innerhalb der Maschinenbreite mit veränderlichen Frequenzen und/oder veränderlichen Amplituden erfolgt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Formiereinrichtung (1), die eine Vielzahl von Fasern innerhalb einer Formierzone mittels eines Luftstroms ablegt, mit einem luftdurchlässigem Ablageband (5), das der Formiereinrichtung (1) zur Aufnahme der Fasern zugeordnet ist und das zur Förderung der durch Ablage der Fasern gebildeten Materialschicht (7) kontinuierlich antreibbar ausgeführt ist, und mit einer Absaugeinrichtung (9), die auf der zur Formiereinrichtung (1) gegenüberliegenden Seite des Ablagebandes (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ablageband (5) eine Kompensationseinrichtung (11) zugeordnet ist, durch welche eine ausgleichende Verteilung der Fasern auf der Oberseite des Ablagebandes (5) durch eine Schwingung der Materialschicht (7) erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (11) zumindest einen Schwingungsaktor (12) aufweist, welcher mit dem Ablageband (5) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaktor (12) durch eine oder mehrere rotierende Nockwellen (17) ausgebildet ist, wobei die Nockwelle (17) oder die Nockwellen (17) sich mit mehreren am Umfang angeordneten Nocken (18) quer zum Ablageband (5) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaktor (12) durch zumindest ein oder mehrere Vibrationselemente (16) ausgebildet ist, wobei das Vibrationselement (16) oder die Vibrationselemente (16) sich an einer Unterseite des Ablagebandes (5) abstützen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (11) zumindest eine Luftschallquelle (19) aufweist, die oberhalb oder unterhalb des Ablagebandes angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (11) ein Steuergerät (22) zur Steuerung der Schwingungsanregung aufweist, das mit dem Schwingungsaktor (12) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (9) an der Unterseite des Ablagebandes (5) einen Saugstutzen (10.2) aufweist, der der Kompensationseinrichtung (11) zugeordnet ist.