DE102011050328B3 - Vorrichtung zur Verfestigung einer Fasern oder Filamente aus einem thermoplastischen Material umfassenden Lage zu einer Vliesbahn - Google Patents

Vorrichtung zur Verfestigung einer Fasern oder Filamente aus einem thermoplastischen Material umfassenden Lage zu einer Vliesbahn Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (100) zur Verfestigung einer Fasern oder Filamente aus einem thermoplastischen Material umfassenden Lage (1) zu einer Vliesbahn (2), mit einem Verfestigungsspalt (3) der zumindest von zwei Verfestigungswalzen (4, 4') gebildet ist, von denen zumindest eine beheizt ist, und mit mindestens einer Kühleinrichtung (5) zur Kühlung der Vliesbahn (2), bei der zwischen dem Verfestigungsspalt (3) und der Kühleinrichtung (5) eine Transportstrecke (6) vorgesehen ist, welche Mittel (7) zur Reduzierung der für den Transport der Vliesbahn (2) notwendigen, auf diese wirkenden Zugspannung umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verfestigung einer Fasern oder Filamente aus einem thermoplastischen Material umfassenden Lage zu einer Vliesbahn. Derartige Vorrichtungen sind, etwa aus der DE 19813341 A1 , bereits bekannt.
  • Bekannte Vorrichtungen tragen dem Umstand Rechnung, dass es grundsätzlich wichtig ist, dass nach der Verfestigung der Fasern oder Filamente aus einem thermoplastischen Material umfassenden Lage (beispielsweise gesponnene Fasern) eine rasche Abkühlung erfolgt. Es ist daher bekannt, eine Kühleinrichtung (beispielsweise Kühlwalzen) so nahe wie möglich an den Verfestigungsspalt (bzw. die Verfestigungsfuge) der Verfestigungswalzen heranzurücken. Dadurch wird die durch Schmelzpunkte verschweißte Lage unverzüglich fixiert („eingefroren”). Sie ist dann unempfindlicher gegenüber einer durch den Transport bedingten Zugbeanspruchung. Auch ein Einspringen der Vliesbahn, also ein Schmalerwerden („neck in”) wird so unterbunden. Nachteilig hierbei ist es, dass es nicht mehr möglich ist, den Raum zwischen den den Verfestigungsspalt bildenden Walzen (Verfestigungswalzen bzw. Kalanderwalzen) und der Kühleinrichtung (z. B. einem Kühlwalzenstuhl) begehbar zu gestalten. Dies ist insbesondere aus dem Grund nachteilig, dass sich im Laufe der Zeit die Produktionsgeschwindigkeit stark erhöht und die Gewichte der Lage (bzw. Vliesgewichte) dermaßen erniedrigt haben, dass es immer schwieriger wird, den Verfestigungsprozess ohne Störungen durchzuführen. Immer öfter bilden sich Lagewickel (bzw. Vlieswickel) die dadurch provoziert werden, dass mit immer höheren Walzentemperaturen verfestigt werden muss, da die fehlende Einwirkzeit durch eine Erhöhung der Temperatur kompensiert wird. Dabei überhitzen insbesondere die Walzenränder, je höher der Materialdurchsatz ist. Meist schmelzen und kleben dort lose Filamente an und bilden so den Keim für einen Walzenwickel. Der gesamte Prozess muss dann abgefahren werden, um die sich gebildete Faser-Kunststoffschale von der Walzenoberfläche zu entfernen.
  • Die US 5935637 A zeigt ein Auftragsverfahren für Polymer auf ein Gewebe. Hierbei sollen zahlreiche Variablen, unter anderem die Spannung des Gewebes kontrolliert werden. Auch die Viskosität des Polymers beeinflusst die Spannung des Gewebes. Die Spannung ist in ähnlicher Weise beeinflusst, wie die Spannung eines Seils sich ändert, wenn es nass wird.
  • Die US 2009/0017708 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffes aus Zweikomponentenfasern. Es ist offenbart, dass eine schwache Verbindung resultiert, falls während des Verbindens (bonding) die Temperaturen der Kalanderwalze zu gering sind oder die Walzengeschwindigkeiten zu hoch sind.
  • In LÜPNITZ, G.: Thermofusions-Anlage TFA. in Melliand Textilberichte, 1971, Heft 10, Seite 1223 bis 1224 wird eine Thermofusions-Anlage beschrieben, in der Vlies aus einer Bikomponentenfaser hergestellt werden kann. Die Filamente werden nicht durch Walzen erhitzt und bearbeitet, sondern von einem luftdurchlässigen Transportband nacheinander durch eine Thermozone, eine eventuelle Prägezone und eine Kühlzone getragen. Die Thermozone, kann eine durch seitliche Türen zugängliche Kammer sein.
  • Die EP 2251475 A2 zeigt ein spezielles Vlies und eine Methode zur Hitzebehandlung eines derartigen Vlieses. Es sind „Serpentine rolls” erwähnt, um Spannung zum Ziehen durch eine erste Zone bereitzustellen. Diese Rollen können auch spannungsreduzierend wirken.
  • Die DE 3020668 A1 zeigt ein Verfahren zum Behandeln einer Bahn, bei dem unter anderem Schaum aufgetragen wird. Die Warenbahn kann im Auftragsbereich unter anderem durch Gleitbleche abgestützt sein.
  • Die DE 2121391 A zeigt einen stabilisierten Vliesstoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Ein die Filamente enthaltender Strang kann, etwa durch Breitstreckstäbe, breit gestreckt werden.
  • Die DE 60012229 T2 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer atmungsaktiven Bahn, bei dem Walzen ineinander greifen. Ein Dehnen der Bahn in Querbahnrichtung kann bewirkt werden, indem die Bahn unter anderem zwischen Breitstreckwalzen hindurchgeführt wird.
  • Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, bei einer derartigen Vorrichtung die Gefahr der Bildung von Walzenwickeln zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Vorrichtung gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verfestigung einer Faser oder Filamente aus einem thermoplastischen Material umfassenden Lage zu einer Vliesbahn weist einen Verfestigungsspalt auf, der zumindest von zwei Verfestigungswalzen gebildet ist, von denen zumindest eine beheizt ist. Es ist mindestens eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Vliesbahn vorgesehen. Bei dieser Kühleinrichtung handelt es sich bevorzugt um die unmittelbar auf die Verfestigung folgende Bearbeitungsstation. Zwischen dem Verfestigungsspalt und der Kühleinrichtung ist eine Transportstrecke vorgesehen, welche Mittel zur Reduzierung der für den Transport der Vliesbahn notwendigen, auf diese wirkende Zugspannung umfasst.
  • Die Kühleinrichtung umfasst bevorzugt Kühlwalzen, die weiter bevorzugt in einem auf dem Boden stehenden Kühlwalzenstuhl gelagert sind.
  • Vorzugsweise ist die auf die Verfestigung folgende Bearbeitungsstation derart angeordnet (bevorzugt derart von den Verfestigungswalzen beabstandet), dass die Zugänglichkeit der Verfestigungswalzen von der in Transportrichtung der Warenbahn hinter dem Verfestigungsspalt angeordneten Seite der Verfestigungswalzen gegeben ist. Der Zugang zu den Verfestigungswalzen von dieser Seite, auf der die Warenbahn aus dem Befestigungsspalt heraustritt, ist mit weniger Gefahren für einen Inspekteur verbunden, als ein Zugang von der anderen Seite.
  • In der bevorzugten Ausführungsform, in der die auf die Verfestigung folgende Bearbeitungsstation die Kühleinrichtung ist, ist diese also bevorzugt so weit von den Verfestigungswalzen beabstandet, dass die Zugänglichkeit der Verfestigungswalzen von der der Kühleinrichtung zugewandten Seite des Verfestigungsspalts gegeben ist.
  • Es ist ein Inspektionsraum auf der in Transportrichtung der Warenbahn hinter dem Verfestigungsspalt liegenden Seite der Verfestigungswalzen geschaffen.
  • Mit Inspektionsraum ist im Rahmen dieser Druckschrift ein Raum bezeichnet, der von einem Inspekteur betreten werden kann.
  • Der Inspektionsraum ist auf der dem Verfestigungsspalt gegenüberliegenden Seite bevorzugt durch die Kühleinrichtung begrenzt.
  • Bei dem den Inspektionsraum begrenzenden und die Breite des Inspektionsraums beeinflussenden Element der Kühleinrichtung kann es sich je nach Ausgestaltung der Kühleinrichtung beispielsweise um eine Kühlwalzenoberfläche oder um einen Kühlwalzenstuhl oder um auf dieser Seite des Inspektionsraums angeordnete Arbeitssicherheitsvorrichtungen handeln. Die Arbeitssicherheitsvorrichtungen können beispielsweise Schutzgitter umfassen.
  • Bei dem den Inspektionsraum auf der Seite des Verfestigungsspalts begrenzenden Element, dessen Abstand vorzugsweise zu dem oben genannten Element der Kühleinrichtung die Breite des Inspektionsraumes bestimmt, kann es sich beispielsweise um die Walzenoberfläche einer Verfestigungswalze oder um ein Verfestigungswalzengestell oder um auf dieser Seite des Inspektionsraums angeordnete Arbeitssicherheitsvorrichtungen, etwa Schutzgitter, handeln.
  • Die Breite des Inspektionsraums liegt bevorzugt zwischen 60 cm und 200 cm und beträgt besonders bevorzugt etwa einen Meter.
  • Der Inspektionsraum ermöglicht es, die Walzenoberflächen (insbesondere die Walzenoberfläche der unteren Verfestigungswalze) während der Produktion zu pflegen, zu kontrollieren, sowie zu konditionieren (Kühlen der Walzenränder, Säubern der Oberfläche, Aufbringen von Anti-Haftmitteln, Messen der Walzenoberflächentemperatur usw.). Hierdurch ist es möglich, ein Hochgeschwindigkeits-Thermobonding betriebssicher darzustellen.
  • Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Reduzierung der für den Transport der Vliesbahn notwendigen, auf diese wirkende Zugspannung, angetriebene Leitwalzen oder ein Zugwerk.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfassen diese Mittel luftunterstützte Gleitbleche.
  • Weiter bevorzugt umfassen diese Mittel Air Glide-Leisten und/oder strömungsoptimierte Leitbleche und/oder ein Unterdrucksiebband und/oder Stäbe, die gekrümmt sein können. Die Air Glide-Leisten können von der Firma Andritz BMB AG stammen.
  • Mit Vorteil sind weitere Mittel vorgesehen, die einem Einspringen der Vliesbahn entgegenwirken. Diese weiteren Mittel wirken bevorzugt, anders als die zuvor genannten, zumindest in erster Linie einem „neck in” unmittelbar entgegen, indem auf die Vliesbahn Kräfte aufgebracht werden, die von deren Mitte zu beide Seiten nach außen wirken.
  • Diese weiteren Mittel umfassen bevorzugt Walzen mit Breitstreckeffekt und/oder sich in Maschinenlaufrichtung fächerförmig aufspreizend eingebrachte Luftleitnuten und/oder Breitstreckdüsen und/oder gebogene Breitstreckrohre.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann darin bestehen, dass eine erste Luftkühlung, auch wenn es nur freie Konvektion ist, die Temperatur des Vlieses absenkt. Somit kann die Kühleinrichtung mit geringerem Aufwand betrieben werden, beispielsweise kann Kühlwasser der Kühlwalzen eingespart werden.
  • Es ist ebenfalls denkbar, die Kühleinrichtung (zum Beispiel die gesamte Kühlwalzengruppe) während der Produktion zu verschieben (bzw. herauszufahren) um auf diese Weise den Platz für Inspektionsarbeiten frei zu machen. Hierbei ist zu beachten, dass dies regelungstechnisch sehr anspruchsvoll ist, wenn bei diesem Vorgang auch noch verkaufsfähiges Vlies produziert werden soll, zumal die Vliesbahn in diesem Fall unterstützungslos die dabei gebildete bzw. vergrößerte Transportstrecke überbrücken muss.
  • Die Erfindung soll nun anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen schematisch:
  • 1 eine seitliche Schnittdarstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung;
  • 2 eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit angetriebenen Leitwalzen;
  • 3 eine Ansicht wie in 2, jedoch mit luftunterstützten Gleitblechen;
  • 4 eine Ansicht wie in 2, jedoch mit Air Glide-Leisten;
  • 5 eine Ansicht wie in 2, jedoch mit Leitblechen;
  • 6 eine Ansicht wie in 2, jedoch mit Unterdrucksiebband;
  • 7 ebenfalls eine Ansicht wie in 2, jedoch mit Stäben.
  • 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung. Die Vorrichtung verfestigt eine thermoplastisches Material umfassende Lage 1 zu einer Vliesbahn 2. Hierzu wird die Lage 1 durch einen Verfestigungsspalt 3 geführt, der von zwei Verfestigungswalzen 4, 4', gebildet ist, von denen zumindest eine beheizt ist. Es ist eine Kühleinrichtung 5 zur Kühlung der Vliesbahn 2 vorgesehen, die zwei Kühlwalzen 5a, 5a' umfasst, die in einem Kühlwalzenstuhl 5b gelagert sind. Die Kühleinrichtung 5 ist so nahe wie möglich an den Verfestigungsspalt 3 herangerückt. Der Raum zwischen den Verfestigungswalzen 4, 4' und der Kühleinrichtung 5 bzw. dem Kühlwalzenstuhl 5b ist nicht begehbar.
  • Bei den in den 2 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Inspektionsraum 14 geschaffen, von dem aus die Verfestigungswalzen 4, 4' (insbesondere die untere Verfestigungswalze 4') von der in Transportrichtung der Warenbahn nach dem Verfestigungsspalt 3 liegenden Seite der Verfestigungswalzen 4, 4' zugänglich sind.
  • Der Pfeil E symbolisiert die Transportrichtung der Warenbahn.
  • Die Breite B des Inspektionsraums wird bei den in 2 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen durch den Abstand der Oberfläche der unteren Verfestigungswalze 4' zu dem Kühlwalzenstuhl 5b bestimmt (2). Die Breite B beträgt etwa 1 Meter. Hierdurch ist also die Zugänglichkeit der Verfestigungswalzen 4, 4' von der der Kühleinrichtung 5 zugewandten Seite des Verfestigungsspalts 3, also der Seite, auf der die Warenbahn aus dem Verfestigungsspalt 3 heraustritt, gegeben.
  • Durch diese beabstandete Anordnung der Kühleinrichtung 5 von den Verfestigungswalzen 4, 4' ergibt sich eine Transportstrecke 6 zwischen dem Verfestigungsspalt 3 und der Kühleinrichtung 5, bzw. der ersten Kühlwalze 5a, über die die Vliesbahn 2 transportiert werden muss.
  • Um die auf die Vliesbahn 2 wirkende Zugspannung zu reduzieren, die für den Transport der Vliesbahn 2 über diese Transportstrecke 6 notwendig ist, weisen die in den 2 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele verschiedene Mittel 7 auf, die die freie Vliesstrecke (Transportstrecke 6) so unterstützen, dass nur geringste Warenzüge notwendig sind und ein Einspringen der noch „weichen”, nicht fixierten Bahn vermieden wird.
  • Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen diese Mittel 7 eine Leitwalze 8. Die Leitwalze 8 kann angetrieben sein. Sie kann eine mit Voreilung angetriebene Leitwalze sein. Sie kann Breitstreckspiralen auf der Oberfläche besitzen. Die Leitwalze 8 kann mit der in 2 gestrichelt dargestellten Gegenwalze als Zugwerk wirken, wobei die Oberwalze nur als Auflagewalze ohne Anpressung fungieren kann. Die Leitwalze 8 kann in allen beschriebenen Varianten auch mehrmals im Inspektionsraum 14 installiert sein.
  • Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen diese Mittel 7 luftunterstützte Gleitbleche 9.
  • Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen diese Mittel 7 eine Air Glide-Leiste bzw. Düsenleiste 10.
  • Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen diese Mittel 7 ein Leitblech 11.
  • Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen diese Mittel 7 ein Unterdrucksiebband 12.
  • Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen diese Mittel 7 gebogene Stäbe 13. Zur Verdeutlichung ist ein gebogener Breitstreckstab 13 gesondert hervorgehoben.
  • Die Pfeile P, P', P'' in den 3, 5 und 6 symbolisieren Luftströme.
  • Allen der in den 2 bis 7 gezeigten Lösungen ist eigen, die Vliesbahn 2 möglichst spannungsarm den Kühlwalzen 5a, 5a' zuzuführen. Dies unterstützende Maßnahmen, die einem Einspringen des Vlieses entgegenwirken, wie Walzen mit Breitstreckeffekt, sich in Maschinenlaufrichtung fächerförmig aufspreizend eingebrachte Luftgleitnuten, Breitstreckdüsen und gebogene Breitstreckrohre sind in den Fig. nicht gezeigt.
  • Wie die 2 bis 7 zeigen, ist die Höhe des Inspektionsraums 14 dadurch vergrößert, dass zwischen dem Walzengestell der Verfestigungswalzen 4, 4' und dem Kühlwalzenstuhl 5b eine Vertiefung bzw. Grube 15 vorgesehen ist.
  • Bei den Ausführungsformen gemäß 2 bis 7 sind Reinigungsvorrichtungen 16, 16' in Form von rotierenden Bürsteneinrichtungen vorgesehen, die zum Reinigen der Mantelflächen der Verfestigungswalzen 4, 4' zumindest in deren Randbereichen geeignet sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Vorrichtung
    1
    Lage
    2
    Vliesbahn
    3
    Verfestigungsspalt
    4, 4'
    Verfestigungswalzen
    5
    Kühleinrichtung
    5a, 5a'
    Kühlwalzen
    5b
    Kühlwalzenstuhl
    6
    Transportstrecke
    7
    Mittel zur Reduzierung der auf die Vliesbahn wirkenden notwendigen Zugspannung
    8
    angetriebene Leitwalzen
    9
    luftunterstützte Gleitbleche
    10
    Air Glide-Leisten bzw. Düsenleisten
    11
    Leitbleche
    12
    Unterdrucksiebband
    13
    Stäbe
    14
    Inspektionsraum
    15
    Vertiefung bzw. Grube
    16, 16'
    Reinigungsvorrichtungen
    B
    Breite des Inspektionsraums
    E
    Pfeil
    P, P', P''
    Pfeile

Claims (10)

  1. Vorrichtung (100) zur Verfestigung einer Fasern oder Filamente aus einem thermoplastischen Material umfassenden Lage (1) zu einer Vliesbahn (2), mit einem Verfestigungsspalt (3) der zumindest von zwei Verfestigungswalzen (4, 4') gebildet ist, von denen zumindest eine beheizt ist, und mit mindestens einer Kühleinrichtung (5) zur Kühlung der Vliesbahn (2), wobei zwischen dem Verfestigungsspalt (3) und der Kühleinrichtung (5) eine Transportstrecke (6) vorgesehen ist, welche Mittel (7) zur Reduzierung der für den Transport der Vliesbahn (2) notwendigen, auf diese wirkende Zugspannung umfasst, wobei ein Inspektionsraum (14) auf der in Transportrichtung der Warenbahn (1, 2) hinter dem Verfestigungsspalt (3) liegenden Seite der Verfestigungswalzen (4, 4') geschaffen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inspektionsraum (14) auf der dem Verfestigungsspalt (3) gegenüberliegenden Seite durch die Kühleinrichtung (5) begrenzt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) des Inspektionsraums (14) etwa einen Meter beträgt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) angetriebene Leitwalzen (8) oder ein Zugwerk umfassen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) luftunterstützte Gleitbleche (9) umfassen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) Air Glide-Leisten (10) umfassen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) strömungsoptimierte Leitbleche (11) umfassen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) ein Unterdrucksiebband (12) umfassen.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) Stäbe (13) umfassen.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Mittel vorgesehen sind, die einem Einspringen der Vliesbahn (2) entgegenwirken und die weiteren Mittel Walzen mit Breitstreckeffekt und/oder sich in Maschinenlaufrichtung fächerförmig aufspreizend eingebrachte Luftleitnuten und/oder Breitstreckdüsen und/oder gebogene Breitstreckrohre umfassen.
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