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Die Erfindung betrifft eine Verfestigungsanlage zur hydrodynamischen Verfestigung von Vliesen, Geweben und Gewirken, umfassend ein Band zur Ablage von Fasern oder endlosen Filamenten mit mindestens einer Befeuchtungseinrichtung, hinter der in Materialflussrichtung mindestens eine Verfestigungseinrichtung zur Vorkompaktierung, und eine Trommel mit mindestens einem Düsenbalken zur hydrodynamischen Verfestigung angeordnet ist.
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In den Anlagen zum hydrodynamischen Verfestigen von Faserbahnen erfolgt vor der Verfestigung eine Kompaktierung der Faserbahn. Dadurch wird das Vlies bzw. die Fasermatte leicht vorverfestigt, so dass es für den weiteren Transport und die weitere Vernadelung unempfindlicher wird. Anschließend erfolgt die Verschlingung der Fasern, in dem diese durch Hochdruckwasserstrahlen miteinander verwirbelt werden. Die Verschlingung der Fasern erfolgt durch Düsenbalken, aus denen Wasserstrahlen unter Hochdruck auf die Faserbahn auftreffen, die dabei auf einer umlaufenden Trommel aufliegt. Die Trommel weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, in die einerseits die Fasern teilweise eintreten können und miteinander verschlungen werden, und über die andererseits das Wasser der Wasserstrahlen abgesaugt bzw. abgeführt wird. Üblicherweise werden 2–3 Wasserbalken hintereinander angeordnet. Ohne Kompaktierung ist die Faserbahn sehr empfindlich gegenüber den Wasserstrahlen bzw. der Absaugung. Je nach Anlagenkonfiguration ist es notwendig, die Fasern von einem Band oder einer Trommel auf eine darüber angeordnete Trommel zu befördern. Hierzu müssen die Fasern aber eine gewisse Stabilität aufweisen, die bei dünnen Vliesen oder Fasermatten nur schwer zu erreichen ist. Der kontinuierliche Produktionsprozess mit den hohen Materialflussgeschwindigkeiten kann bei einem Zerreißen der Fasermatte empfindlich gestört werden.
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In der
EP 1967628 B1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Vliesbahn beschrieben, bei dem ein Spinnvlies aus endlosen Filamenten auf einem Band abgelegt und vorbefeuchtet wird. Nach der Vorbefeuchtung wird die Vliesbahn mittels Wasserstrahlen verfestigt und weiter behandelt. Die Vorbefeuchtung hat dabei die Aufgabe, die Reibwerte zwischen den Filamenten zu modifizieren und die Verschiebung der Filamente auf dem Band zu vermindern.
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Die
EP 2113041 B1 beschreibt Anlagenkomponenten, bei denen eine Faserbahn von einem Ablageband abgehoben wird und auf eine Trommel oder einem weiteren Band kopfüber weitertransportiert wird. Hierzu ist innerhalb des Ablagebandes ein Düsenbalken angeordnet, der die Faserbahn mittels aufgesprühtem Wasser vom Ablageband abheben lässt und an die Trommel oder das gegenüberliegende Band andrückt, womit es weiter transportiert wird.
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Nachteilig ist, dass der Abstand zwischen der Faserbahn und der aufzunehmenden Trommel oder Band mindestens so groß ist wie die Dicke der Faserbahn. Damit eignet sich dieses Verfahren nur für Endlosfilamente oder schon verfestigte Fasern. Kürzere Fasern, wie beispielsweise Stapelfasern, oder auch sehr dünne Faserbahnen, die noch nicht verfestigt wurden, werden durch dieses Verfahren beschädigt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum hydrodynamischen Verfestigen von Vliesen, Geweben und Gewirken zu schaffen, mit der ein unverfestigtes oder vorverfestigtes Spinnvlies oder Stapelfasern sehr schonend von einer Fördereinrichtung zur nächsten übergeben werden kann.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Lehre nach Anspruch 1 und 7; weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
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Gemäß der technischen Lehre nach Anspruch 1 umfasst die Vorrichtung zur hydrodynamischen Verfestigung von Vliesen, Geweben und Gewirken ein Band zur Ablage von Fasern oder endlosen Filamenten mit mindestens einer Befeuchtungseinrichtung, hinter der in Materialflussrichtung mindestens eine Verfestigungseinrichtung zur Vorkompaktierung, und eine Trommel mit mindestens einem Düsenbalken zur hydrodynamischen Verfestigung angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Fasern oder Filamente zwischen der Trommel und dem Band kompaktiert werden, und durch eine unter dem Band angeordnete Blasvorrichtung mittels gasförmigem Medium von dem Band auf den Umfang der Trommel befördert werden.
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Mit den Merkmalen der Erfindung ist es möglich, die bestehende Anlage deutlich zu verkürzen, in dem die Trommel und das Band als zusätzliche mechanische Kompaktiereinrichtung genutzt wird. Unverfestigtes oder vorverfestigtes Spinnvlies oder Stapelfasern kann als sehr dünnes Vlies sehr schonend mittels der Blasvorrichtung, die unter dem Band angeordnet ist, von einer Fördereinrichtung zur nächsten übergeben werden. Die Fasern oder Filamente werden damit kopfüber, also mit ihrer Oberseite an der Trommel haftend entgegen der Schwerkraft weitertransportiert.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Blasvorrichtung aus einem Balken mit einer Vielzahl von Düsen, die einen Lochdurchmesser von 0,5 bis 5 mm aufweisen. Durch die relativ großen Düsen wird ein kontinuierlicher und relativ großflächiger Luftstrom auf die Unterseite der Fasern geblasen, so dass diese dann mit ihrer Oberseite an der Trommel anhaften können und weiter transportiert werden.
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In einer alternativen Ausführungsform weist die Blasvorrichtung einen kontinuierlich durchgehenden Schlitz auf, der eine lichte Weite oder Breite von 0,03 bis 3 mm aufweist. Auch hiermit kann ein durchgehender Luftstrom auf die Unterseite der Fasern geblasen werden, so dass diese vom Band abheben und dann mit ihrer Oberseite an der Trommel anhaften.
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In bevorzugter Ausführungsform ist die Blasvorrichtung in Materialflussrichtung um den Abstand (X) versetzt hinter der Mittelachse der Trommel angeordnet. Der Abstand ist dabei so gewählt, dass sich die Fasern nach der Kompaktierung zwischen Trommel und Band entspannt haben, die Fasern dabei leicht vom Band abheben und fast sofort an der Trommel anhaften. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist der Abstand so gering, dass auch sehr feine und dünne Vliese von einer zur nächsten Transportvorrichtung übergeben werden können, ohne dass diese beschädigt werden oder zerreißen.
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Vorteilhafterweise beträgt der Abstand (X) 10 bis 50 mm, bevorzugt 20 mm. Insbesondere bei einer sehr häufig verwendeten Trommel mit einem Durchmesser von 515 mm ist der Abstand der Fasern zur Trommel im Bereich der Blasvorrichtung geringer als die Dicke der Fasermatte. Vorzugsweise ist der Abstand maximal so groß, wie die Dicke der Fasermatte bzw. des Vlieses.
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Vorzugsweise ist die Trommel als Spunlacetrommel mit einer Saugtrommel und einer darauf beabstandeten Strukturschale ausgebildet, so dass die Fasern eine Vorverfestigung aufweisen, bevor sie von den nachfolgenden Düsenbalken auf der Trommel verfestigt und verwoben werden, und ggf. ein Muster bekommen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Spunlacetrommel die notwendigen Absaugungen aufweist, die gleichzeitig zur Abfuhr des gasförmigen Mediums der Blasvorrichtung dienen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Fasern oder endlose Filamente auf einem Band abgelegt, vorbefeuchtet und vorverfestigt werden, anschließend zwischen einer Trommel und dem Band kompaktiert und mittels gasförmigem Medium vom Band auf die Trommel zur weiteren Verfestigung befördert wird. Dabei dient die Kompaktierung zwischen der Trommel und dem Band als weitere sehr platzsparende Vorkompaktierung, mit der die Fasern und Filamente stabilisiert werden, bevor sie entgegen der Schwerkraft mit ihrer Oberseite von der Trommel weiter transportiert werden.
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Insbesondere dadurch, dass das gasförmige Medium mit einem Überdruck von 0,1 bis 8 bar die Fasern oder Filamente vom Band auf die Trommel fördert, wird bei den hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten eine sehr schonende Übergabe der Fasern vom Band auf die Trommel erreicht.
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Dabei ist der vertikale Abstand der Fasern bzw. Filamente zur Trommel im Bereich der Blasvorrichtung maximal so groß ist, wie die Dicke bzw. Stärke der vorkompaktierten Fasermatte. Trotz der niedrigen Festigkeit der leichten und dünnen Fasermatte bzw. Faservlies wird dieses nur gering belastet, so dass eine zuverlässige Übergabe mit nur geringem Verzug von einer Transportvorrichtung zur nächsten möglich ist, ohne die Struktur der Fasermatte zu zerstören.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine schematische Seitenansicht auf eine Verfestigungsanlage.
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In 1 ist eine Verfestigungsanlage 1 dargestellt, bei der Fasern 4 auf einem endlos umlaufenden Band 2 abgelegt werden. In diesem Ausführungsbeispiel werden endlose Filamente 4a aus thermoplastischem Kunststoff aus einem Spinnturm 3 abgezogen und auf dem Band 2 abgelegt. Alternativ können auch Stapelfasern oder andere kurze Fasern auf dem Band 2 abgelegt werden. Das endlose Band 2 ist ein luftdurchlässiges Band und kann als gelochtes Band oder Siebband ausgeführt werden, unter dem eine Saugeinrichtung installiert werden kann, um einerseits die Fasern auf dem Band zu halten, andererseits auch um überschüssige Flüssigkeit aus der Befeuchtungseinrichtung 5 abzuziehen.
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In Materialflussrichtung 11 kann nach der Ablage der Fasern 4 auf dem Band 2 zuerst eine Befeuchtungseinrichtung 5 angeordnet sein, die beispielsweise Wasser sehr fein verteilt auf die Fasern 4 sprüht. Es erfolgt hier noch keine Verfestigung, sondern nur eine Befeuchtung mit beispielsweise Wasser, das auch in Form von gesättigtem Wasserdampf auf die Fasern 4 gesprüht werden kann. Die Befeuchtung der Fasern 4 erleichtert die weitere Verarbeitung, da die Reibung zwischen den Fasern 4 reduziert wird, gleichzeitig aber die Fasern 4 auf dem Band besser fixiert werden. Die Befeuchtung der Fasern 4 kann auch in mehreren Stufen, also beispielsweise mit zwei Befeuchtungseinrichtungen 5 erfolgen. Unterhalb der Befeuchtungseinrichtung 5 ist ein Absaugkasten 5a angeordnet, der das überschüssige Wasser auffängt.
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Nach der Befeuchtungseinrichtung 5 ist eine erste Verfestigungseinrichtung 6 angeordnet, die aus einem oder mehreren Wasserbalken mit einem Absaugkasten 6a bestehen kann. Diese erste Verfestigung kann als Vorverfestigung ausgebildet sein, bei der keine gewollte Verschlaufung der Fasern 4 stattfindet, sondern lediglich eine Vorkompaktierung der auf dem Band 2 abgelegten Fasern 4, wodurch ein Faserband bzw. eine Fasermatte entsteht. Nach dieser Vorverfestigung bzw. Kompaktierung können die Fasern 4 noch voneinander gelöst werden. Eine richtige Verfestigung erfolgt erst an der nachfolgenden Trommel 7, bei der die Fasern 4 mittels Hochdruckwasserstrahlen miteinander verwirbelt werden.
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Die nachfolgende Trommel 7 ist als sogenannte Spunlacetrommel ausgeführt, die im Wesentlichen aus einer inneren Saugtrommel mit einer über Distanzelemente angeordneten äußeren Verfestigungsschale besteht. Die Verfestigungsschale kann als äußere Lage ein Siebgewebe mit und ohne Vernickelung aufweisen. Alternativ kann sie auch eine mikroporöse Schale oder eine Strukturschale aufweisen. Über die Saugtrommel wird das durch das Verfestigen unter Hochdruck aufgesprühte Wasser abgesaugt, wohin gegen z.B. eine Strukturschale mit ihrer Vielzahl von Öffnungen den verfestigten Fasern eine Oberflächenstruktur geben kann und das auftreffende Wasser ableitet. Die Fasern 4 werden unter die Trommel 7 durchgeführt, wobei das Band 2 und die Trommel 7 die Fasern 4 zusammendrücken bzw. kompaktieren. Unter dem Band 2 ist eine Blasvorrichtung 8 angeordnet, die die Fasern 4 vom Band 2 löst, dabei leicht abheben lässt und dadurch an der Trommel 7 anhaften lässt. Die Blasvorrichtung 8 ist in Materialflussrichtung 11 hinter der Mittelachse 7a der Trommel 7 angeordnet, bevorzugt in einem Abstand X von 10 bis 50 mm, so dass die Fasern 4 nur sehr gering angehoben werden müssen. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Abstand X von 20 mm zur Mittelachse 7a der Trommel 7 bei einem Außendurchmesser der Trommel 7 von 515 mm herausgestellt, da hier aufgrund der Elastizität der Fasern diese nach der Kompaktierung zwischen Trommel 7 und Band 2 wieder leicht aufspringen, gleichzeitig der Abstand zwischen den Fasern 4 und der Trommel 7 noch sehr gering ist. Gegenüberliegend in der Trommel 7 sind Absaugschlitze 9 angeordnet, über die das gasförmige Medium und ggf. Feuchtigkeit abgesaugt wird.
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Die Blasvorrichtung 8 besteht aus einem Balken mit einer Vielzahl von Düsen, aus denen ein gasförmiges Medium, wie beispielsweise Luft, von unter dem Band 2 auf die Trommel 7 geblasen wird. Die Düsen können einen Lochdurchmesser von 0,5 bis 5 mm aufweisen, wobei bevorzugt mindestens zwei Reihen von versetzt angeordneten Düsen in dem Balken der Blasvorrichtung 8 angeordnet sind, um eine aneinander gereihte Punktbelastung auf die Fasermatte zu vermeiden. Alternativ kann der Düsenbalken der Blasvorrichtung einen im Wesentlichen über die Arbeitsbreite kontinuierlich durchgehenden Schlitz aufweisen, der eine lichte Weite bzw. Breite von 0,03 bis 3 mm aufweist. Der Überdruck der Blasvorrichtung 8 wird durch ein Gebläse oder einen Kompressor erzeugt, und kann 0,1 bis 8 bar Überdruck betragen. Bei einem Vlies von 50 g/m2 ist bei einem Blasvorrichtung 8 mit einer Vielzahl von einzelnen Düsen ein Überdruck von 0,2 bis 0,5 bar ausreichend, um die Fasern 4 vom Band 2 abheben zu lassen und an der Trommel 7 anzulegen. Bei der Ausgestaltung der Blasvorrichtung 8 mit einem kontinuierlich durchgehenden Schlitz ist ein Druck von 3 bis 5 bar erforderlich, bei allerdings einem geringeren Luftverbrauch.
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Der vertikale Abstand der Fasern 4 zur Trommel 7 ist im Bereich der Blasvorrichtung 8 mit Abstand X maximal so groß, wie die Dicke bzw. Stärke des Faserbandes bzw. der Fasermatte. Damit können insbesondere wenig miteinander verfestigte Fasern 4 mit nur geringem Verzug vom Band 2 auf die Trommel 7 übergeben werden, ohne die Struktur der Fasermatte zu zerstören. Die Fasern 4 werden dann weiter um die Trommel 7 herum transportiert und an mindestens einem Düsenbalken 10 verfestigt, in dem die Fasern im Bereich der Verfestigungsschale miteinander verwoben werden. Anschließend können die verfestigten Fasern einer weiteren Verfestigung, Behandlung oder Trocknung zugeführt werden.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass unverfestigtes Spinnvlies oder Stapelfasern mit 10 bis 100 mm Faserlänge sehr schonend von einer Fördereinrichtung zur nächsten übergeben können werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verfestigungsanlage
- 2
- Band
- 3
- Spinnturm
- 4
- Fasern
- 4a
- Filamente
- 5
- Befeuchtungseinrichtung
- 5a
- Absaugkasten
- 6
- Verfestigungseinrichtung
- 6a
- Absaugkasten
- 7
- Trommel
- 7a
- Mittelachse
- 8
- Blasvorrichtung
- 9
- Absaugung
- 10
- Düsenbalken
- 11
- Materialflussrichtung
- X
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1967628 B1 [0003]
- EP 2113041 B1 [0004]
