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Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Vlieslegevorrichtung, die sicherstellen kann, dass alle Fasern des Vlieses in die gleiche Richtung orientiert sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vlieslegevorrichtung, die geeignet ist, ein Vlies aus Carbonfasern herzustellen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses.
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Vlies ist ein Stoff, der aus nicht verwobenen Fasern gebildet wird. Im Stand der Technik wird Vlies durch einen so genannten Querleger hergestellt. Über zwei bewegliche Wagen wird ein Flor über ein Zuführband einem Abführband zugeführt. Das Abführband verläuft senkrecht zu dem Zuführband. Das Abführband läuft kontinuierlich, wohingegen das Flor über das Zuführband und die sich hin und her bewegenden Wagen mit einer sich ändernden Geschwindigkeit zugeführt wird. Dadurch ergibt sich, dass das Vlies in einer Mehrzahl schräger Bahnen, die sich zumindest teilweise überlappen, auf das Abführband gelegt wird.
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Diese Querleger weisen den Nachteil auf, dass die Faserorientierung unterschiedlich und nicht beeinflussbar ist. Daher ist es nicht möglich, sicherzustellen, dass das Vlies die gewünschten mechanischen Eigenschaften aufweist.
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Die
DE 101 09 476 C1 betrifft die Herstellung eines Vliesstoffes. Um einen bezüglich der Längs- und der Querrichtung weitgehend isotropen Vliesstoff kostengünstig herstellen zu können, wird ein zweilagiges Vlies aus einer einzigen Vliesbildungseinrichtung hergestellt, wobei das eine Teilvlies überwiegend längsorientierte Fasern und das andere, zick-zack-förmig gelegte Teilvlies überwiegend querorientierte Fasern enthält.
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Die
EP 1 595 980 A1 offenbart, dass zum Erzeugen eines Faservlieses durch Übereinanderlegen mehrerer Faserflore von wenigstens einer Faserflorbahn abgetrennte Flortafeln unter Ausrichtung an ihren Rändern in gleicher Richtung und gleichen Abständen gegeneinander versetzt schuppenförmig übereinander auf einer Unterlage abgelegt werden.
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Die Erfindung stellt sich folglich zur Aufgabe, eine Vlieslegevorrichtung und ein Vlieslegeverfahren zu schaffen, die in der Lage ist ein Vlies herzustellen, bei dem alle Fasern in Längsrichtung orientiert sind.
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Vliestoffe werden nicht nur in der Bekleidungsindustrie eingesetzt, sondern auch bei vielen technischen Anwendungen, beispielsweise in der Luftfahrzeug- und Automobilindustrie als Verbundwerkstoffe. Ein Carbon-Vlies kann teilweise eine höhere Stabilität als Stahl bei einer ähnlichen oder geringeren Masse, insbesondere eine höhere Zugfestigkeit oder Biegefestigkeit als Stahl bei einem ähnlichen Massenverhältnis aufweisen. Ein Carbon-Vlies kann beispielsweise in der Luftfahrtindustrie im Rumpf und in den Tragflächen von Flugzeugen eingesetzt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vlieslegevorrichtung mit einem ersten Wagen, der in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, beweglich an der Vlieslegevorrichtung angeordnet ist. Die Vlieslegevorrichtung umfasst ferner ein Auslaufband, das sich in eine dritte Richtung bewegt, wobei auf dem Auslaufband das Vlies abgelegt wird. Die Vlieslegevorrichtung umfasst ferner ein Zuführband, das mit dem Wagen gekoppelt ist und das das Flor in einer vierten Richtung dem Auslaufband zuführt, wobei die vierte Richtung der ersten Richtung entspricht. Erfindungsgemäß befindet sich die vierte Richtung in einem Winkelbereich von etwa +/–15° zur dritten Richtung. Die vierte Richtung kann abgesehen von mechanischen Toleranzen identisch zur ersten Richtung sein. Die erfindungsgemäße Vlieslegevorrichtung ist ein Längsleger. Eine derartige Vlieslegevorrichtung hat den Vorteil, dass die Vlieslagen so übereinander angeordnet sind, dass sämtliche Fasern die gleiche Orientierung aufweisen. Wenn die Fasern des Vlieses in der gleichen Richtung orientiert sind, weist das Vlies in Längsrichtung die maximale Festigkeit auf.
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Die vierte Richtung kann sich in einem Winkelbereich von etwa +/–12°, vorzugsweise in einem Winkelbereich von etwa +/–10°, mehr bevorzugt in einem Winkelbereich von etwa +/–6°, höchst bevorzugt in einem Winkelbereich von etwa +/–3°, zur dritten Richtung befinden. Die Vlieslegevorrichtung kann dazu ausgebildet sein, dass die vierte Richtung in einem Winkelbereich von +/–15°, vorzugsweise in einem Winkelbereich von etwa +/–12°, vorzugsweise in einem Winkelbereich von etwa +/–10°, mehr bevorzugt in einem Winkelbereich von etwa +/–6°, höchst bevorzugt in einem Winkelbereich von etwa +/–3°, zur dritten Richtung schwenkbar ist. Dadurch können die Fasern unter einen deterministischen Winkel zueinander angeordnet werden. Dadurch ergibt sich eine definierte Querfestigkeit über das gesamte Vlies.
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Die Vlieslegevorrichtung kann einen zweiten Wagen aufweisen, wobei das Zuführband für das Flor über zumindest eine Rolle am ersten Wagen und zumindest eine Rolle am zweiten Wagen geführt wird und wobei der zweite Wagen entgegengesetzt zum ersten Wagen aber mit dem gleichen Geschwindigkeitsbetrag bewegt wird. Diese Art der Ansteuerung der beiden Wagen ist besonders einfach zu realisieren.
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Die erste Richtung kann im Wesentlichen der dritten Richtung entsprechen. Wenn sich der erste Wagen in die erste Richtung bewegt, kann die Geschwindigkeit des ersten Wagens die Floreinlaufgeschwindigkeit plus die Geschwindigkeit des Auslaufbandes sein. Wenn sich der erste Wagen in die zweite Richtung bewegt, kann die Geschwindigkeit des ersten Wagens die Floreinlaufgeschwindigkeit minus der Geschwindigkeit des Auslaufbandes sein. Die Floreinlaufgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der das Zuführband bewegt wird bzw. die Geschwindigkeit, mit der das Flor der Vlieslegevorrichtung zugeführt wurde. Die Vlieslegevorrichtung umfasst ferner eine Schneideinrichtung, die das Flor schneidet, nachdem es dem Auslaufband übergeben wird. Dadurch wird sichergestellt, dass keine unerwünschte Legekante entsteht. Eine Legekante ist unerwünscht, weil sie eine Bruchstelle bilden kann, da die Fasern abknicken können. Ferne kann eine legekante die Optik beeinflussen. Die Faserstösse sollen möglichst übereinander liegen, sich quasi überlappen.
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Die Schneideinrichtung kann zwischen einer ersten Stellung, die in der ersten Richtung bezogen auf einen vorbestimmten Punkt am ersten Wagen versetzt ist, und in einer zweiten Stellung, die in der zweiten Richtung bezogen auf den vorbestimmten Punkt am ersten Wagen versetzt ist, beweglich sein. Die Schneideinrichtung befindet sich in der zweiten Stellung, wenn sich der erste Wagen in die erste Richtung bewegt und die Schneideinrichtung befindet sich in der ersten Stellung, wenn sich der erste Wagen in die zweite Richtung bewegt.
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Die Schneideinrichtung kann das Flor schneiden, während die Bewegungsrichtung des ersten Wagens verändert wird. Beispielsweise kann die Schneideinrichtung das Flor schneiden, wenn sich der erste Wagen nach dem Verzögern im Stillstand befindet, bevor er wieder in die andere Richtung beschleunigt wird. Die Schneideinrichtung kann das Flor zu schneiden beginnen, sobald die Geschwindigkeit des ersten Wagens vor dem Umschalten der Bewegungsrichtung reduziert wird. Das Schneiden kann beendet sein, wenn der erste Wagen beim Umschalten der Bewegungsrichtung zum Stillstand kommt. Das Schneiden kann aber auch erst dann beendet sein, wenn sich der erste Wagen wieder in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
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Die Schneideinrichtung kann durch eine Abrisswalze gebildet sein. Die Abrisswalze kann das Vlies auf dem Auslaufband berühren. Dadurch wird die Oberfläche des Vlieses geglättet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines Vlies gelöst, dass die im Folgenden beschriebenen Schritte aufweist. Ein erster Wagen wird wechselweise in eine erste Richtung und eine zweite Richtung bewegt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Ein Auslaufband, auf dem das Vlies abgelegt wird, wird in eine dritte Richtung bewegt. Ein Zuführband, das mit dem ersten Wagen gekoppelt ist und das das Flor zuführt, wird in eine vierte Richtung bewegt, die der ersten Richtung entspricht. Die vierte Richtung kann sich in einem Winkelbereich von +/–15 ° zur dritten Richtung befinden. Die vierte Richtung kann abgesehen von mechanischen Toleranzen identisch zur ersten Richtung sein.
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Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, wie zuvor hinsichtlich der Vorrichtung beschrieben wurde. Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet sein, wie hinsichtlich des Verfahrens beschrieben wird.
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Die vierte Richtung kann sich in einem Winkelbereich von etwa +/–12°, vorzugsweise in einem Winkelbereich von etwa +/–10°, mehr bevorzugt in einem Winkelbereich von etwa +/–6°, höchst bevorzugt in einem Winkelbereich von etwa +/–3° zur dritten Richtung befinden. Das Verfahren und/oder die Vorrichtung können das Auslaufband und/oder das Zuführband so schwenken, dass sich die vierte Richtung in einem Winkelbereich von +/–15°, vorzugsweise in einem Winkelbereich von etwa +/–12°, vorzugsweise in einem Winkelbereich von +/–10°, mehr bevorzugt in einem Winkelbereich von etwa +/–6°, höchst bevorzugt in einem Winkelbereich von etwa +/–3°, zur dritten Richtung geschwenkt wird. Die Schwenkbewegung wird durchgeführt, während die Bewegungsrichtung des ersten Wagens geändert wird, beispielsweise in einem Zeitraum vom Verzögern des ersten Wagens bis zum Beschleunigen des ersten Wagens oder beim Stillstand des ersten Wagens während des Richtungswechsels.
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Der erste Wagen kann mit einer Geschwindigkeit bewegt werden, die der Floreinlaufgeschwindigkeit plus der Auslaufbandgeschwindigkeit entspricht, wenn der erste Wagen in die erste Richtung bewegt wird. Der erste Wagen kann mit einer Geschwindigkeit, die der Floreinlaufgeschwindigkeit minus der Auslaufbandgeschwindigkeit entspricht, bewegt werden, wenn der erste Wagen in die zweite Richtung bewegt wird. Die erste Richtung kann im Wesentlichen der dritten Richtung entsprechen.
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Vor dem Ablegen auf das Auslaufband kann das Flor geschnitten werden.
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Eine Schneideinrichtung, die den Schritt des Schneidens des Flors durchführt, kann zwischen einer ersten Stellung, die in der ersten Richtung bezogen auf einen vorbestimmten Punkt am ersten Wagen versetzt ist, und einer zweiten Stellung, die in der zweiten Richtung bezogen auf den vorbestimmten Punkt am ersten Wagen versetzt ist, bewegt werden. Die Schneideinrichtung kann sich an der zweiten Stellung befinden, wenn sich der erste Wagen in die erste Richtung bewegt. Die Schneideinrichtung kann sich an der ersten Stellung befinden, wenn sich der erste Wagen in die zweite Richtung bewegt.
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Die Erfindung wird nun mittels nicht einschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Anlage zum Herstellen eines weitgehend faserlängsorientierten Vlieses;
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2 eine schematische Ansicht des Vlieseslängslägers, bei dem sich die Florabrisswalze in einer ersten Stellung befindet;
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3 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Längsvliesleger, bei der sich die Florabrisswalze in ihrer zweiten Stellung befindet;
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4a bis 4e zeigen Florlagen nach dem Ablegen in der erfindungsgemäßen Längslegevorrichtung mit einer Schwenkeinrichtung.
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Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Anlage 1 zum Herstellen eines weitgehend faserlängsorientierten Vlieses zeigt. In einem volumetrischen Kastenspeicher 2 ist das Rohmaterial, beispielsweise die Fasern, gelagert. Aus dem volumetrischen Kastenspeicher 2 wird das Rohmaterial entnommen und über eine Bandwage 4, die zum Regulieren des Florgewichtes vorgesehen ist, zu einem Krempler 6 bzw. einer Karde 6 geführt. Im Krempler wird das Flor als Endlosband hergestellt.
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Über ein Überführband 8 wird das Flor vom Krempler 6 zur Längslegevorrichtung 10 geführt. Die erfindungsgemäße Längslegevorrichtung 10 gibt das Vlies an einen Legerabzugstisch 12 mit einer optionalen Schwenkeinrichtung bzw. Changiereinrichtung ab.
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Vom Legeabzugstisch 12 wird das Vlies mit einem Überführband 14 zu einer Nähwirkmaschine 16 geführt, in der das Vlies verfestigt wird. Von der Nähwirkmaschine 16 wird das Vlies an eine Kettbäume 18 abgegeben, in der das Vlies mittels Fäden vernäht wird. Anschließend wird das Vlies einem Steigdockentwickler 20 mit einer Längsschneideinrichtung zugeführt. Der Steigdockenwickler bildet eine Vliesrolle, da das aufgerollte Vlies besser Transportiert und weiterverarbeitet werden kann. Die Längsschneideinrichtung begrenzt die Vliesbreite durch Abschneiden der Kanten an den Seiten (rechte und linke Seite).
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Es wird nun auf 2 und 3 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Längsvlieslegevorrichtung 10 zeigen. Die Längsvlieslegevorrichtung umfasst einen Oberwagen 22 und einen Unterwagen 24. Am Oberwagen sind Rollen 26, 28, 44, 46, 48 angeordnet. Am Unterwagen sind Rollen 34, 36, 38, 40 angeordnet. Der Unterwagen 24 wird in entgegengesetzte Richtung wie der Oberwagen 22 bewegt. Der Unterwagen 24 bewegt sich entgegengesetzt zum Oberwagen 22 aber synchron und mit dem gleichen Geschwindigkeitsbetrag.
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An der Längsvlieslegevorrichtung 10 sind auch stationäre Rollen 30, 32, 42, 50, 52 angeordnet. Diese Rollen sind gegenüber der Längsvlieslegevorrichtung 10 stationär und bewegen sich nicht gegenüber der Längsvlieslegevorrichtung 10, wenn sich der Oberwagen 22 und der Unterwagen 24 bewegen. Über die Rollen 39, 40, 42, 46, 48, 50, 52 wird das Zuführband bewegt. Das Zuführband bewegt sich in der durch den Pfeil 58 gezeigten Richtung. Auf dem Zuführband wird ein Flor 60 in Richtung Abführband 76 eines Legeabzugtisches 74 transportiert. Das Abführband bewegt sich in der Richtung, die mit den Pfeil 78 angezeigt wird.
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Bevor das Vlies 68, 70, 72 auf dem Abführband 76 abgelegt wird, wird es durch eine Florabrisswalze 62 in einzelne Vlieslagen 68, 70, 72 geschnitten wird. Das Abführband 78 bewegt sich kontinuierlich in die mit dem Pfeil 78 gezeigte Richtung. Die Vlieselemente 68, 70, 72 werden somit versetzt zueinander angeordnet.
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Die Längsvlieslegevorrichtung 10 umfasst ferner ein Gegenband 66, das auch das Flor 60 führt. Das Gegenband 66 wird über die Rollen 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 geführt.
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Es wird nun auf 2 Bezug genommen, die eine erste Bewegungsrichtung des Oberwagens 22 und des Unterwagens 24 zeigt. In 2 bewegt sich der Oberwagen in die mit dem Pfeil 80 gezeigte Richtung und der Unterwagen 24 in die durch den Pfeil 82 gezeigte Richtung. Die Florabrisswalze 62 befindet sich an der Stellung, die in Bewegungsrichtung 82 des Unterwagens 24 betrachtet hinteren ist. In der in 2 gezeigten Stellung bewegt sich der Unterwagen 24 mit einer Geschwindigkeit, die der Floreinlaufgeschwindigkeit des Flors 60 in die Längsvlieslegevorrichtung 10 minus der Abführbandgeschwindigkeit des Abführbandes 76 beträgt.
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Es wird nun auf 3 Bezug genommen. Bei der in 3 gezeigten Konstellation bewegt sich der Oberwagen 22 in die mit dem Pfeil 80 angezeigte Richtung. Der Unterwagen 24 bewegt sich in die durch den Pfeil 82 gezeigte Richtung. Die Florabrisswalze 62 befindet sich an derjenigen Endstellung, die sich in Bewegungsrichtung 82 des Unterwagens 24 hinten befindet. In der in 3 gezeigten Stellung bewegt sich der Unterwagen 24 mit einer Geschwindigkeit, die der Floreinlaufgeschwindigkeit des Flors 60 in die Längsvlieslegevorrichtung 10 plus der Abführbandgeschwindigkeit des Abführbandes 76 beträgt.
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Der Abzugstisch 74 führt das Abführband 76 über Rollen 54, 56. Der Abzugtisch 74 umfasst ferner eine Schwenkeinrichtung 80, die das Abführband 76 um die vertikale Achse schwenkt. Dadurch können die einzelnen Vlieselemente 68, 70, 72 deterministisch versetzt zueinander angeordnet werden.
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Es wird nun auf 4a bis 4e Bezug genommen. In 4a befindet sich das Abführband 76 in seiner Mittelstellung. In dieser Stellung werden Vlieselemente entlang der Vliesmittelachse 82 abgelegt. Bei der in 4b gezeigten Stellung befindet sich das Abführband in seiner nach rechts geschwenkt Patentstellung. Auch in dieser Stellung werden Vlieselemente abgelegt. Anschließend schwenkt das Abführband 76 wieder in seine in 4c gezeigte gerade Stellung, in der ebenfalls Vlieselemente abgelegt werden. Anschließend schwenkt die Schwenkeinrichtung 80 das Abführband 76 in die in 4d gezeigte nach links geschwenkte Stellung, in der ebenfalls Vlieselemente entlang der Vliesmittelachse 82 abgelegt werden. Es versteht sich, dass nach jedem Schwenkvorgang nur ein Schließelement abgelegt wird, bevor das Abführband 78 wieder in eine andere Stellung geschwenkt wird. Es ist aber auch möglich, dass in einer Schwenkstellung eine Mehrzahl Vlieselemente abgelegt werden. Wichtig ist und lediglich, dass das Abführband 78 kontinuierlich zwischen seiner rechten und seiner linken Stellung geschwenkt wird. Dabei ergibt sich ein Vliesmuster, das in 4e gezeigt wird.
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Das Vliesmuster hat im Wesentlichen eine hohe Zugfestigkeit in Längsrichtung und eine geringere Festigkeit in Querrichtung. Eine gewisse Querfestigkeit kann für die Weiterverarbeitung in der Nähwirkmaschine erforderlich sein.
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Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass die Fasern des Vlieses im wesentlichen längs orientiert sind. Dadurch kann eine hohe Zugfestigkeit in einer bevorzugten und definierten Richtung erreicht werden.
