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Die Erfindung betrifft einen Vliesleger zur Ablage eines Faserflors in mehreren übereinander angeordneten Lagen, umfassend einen Einlaufbereich mit zwei Klemmpunkten, wobei zwischen den Klemmpunkten eine Klemmzone angeordnet ist, in der der Faserflor gestreckt oder gestaucht werden kann.
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Die Herstellung von Vlies in Faservliesanlagen erfolgt zuerst über eine Krempelanlage, in der ein Krempelflor erzeugt wird. Im nachfolgenden Vlies- oder Kreuzleger wird der Krempelflor oder Faserflor mehrfach übereinander gefaltet und in einer nachfolgenden Verfestigungsstufe, beispielsweise einer Nadelmaschine, verfestigt. Dabei kann es über das gesamte Produktionsverfahren zu einer Ungleichmäßigkeit der Flächengewichtsverteilung des Endproduktes über die Produktbreite kommen. Diese Ungleichmäßigkeit wird als Badewannenprofil bezeichnet, da die Randbereiche ein höheres Flächengewicht aufweisen. Erreicht werden soll selbstverständlich ein über die Breite konstantes Flächengewicht. Am Ausgang der Krempel hat der Krempelflor in den Kantenbereichen ein geringeres Gewicht. Dieser Randbereich wird häufig durch eine Randabsaugung entfernt, so dass ein beinahe rechteckförmiges Gewichtsprofil resultiert. Im Auslauf des Vlieslegers können aufgedickte Kanten durch die Umlenkung des Flores auftreten. Erreicht man hier ein gewünschtes Rechteckprofil mit gleichmäßigem Flächengewicht, so ergibt sich trotzdem durch die folgenden Vernadelungsprozesse ein Einsprung in Breitenrichtung. Eine Aufdickung der Kantenbereiche ist die Folge, das Flächengewichtsprofil nimmt die sogenannte Badewannenform an. Dies kann sich über mehrere Vernadelungsstufen weiter verstärken.
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Es sind zahlreiche Lösungen bekannt, die der Entstehung eines Badewannenprofils entgegenwirken. Als sinnvoll hat sich erwiesen, den Flor vor dem Eintritt in den Vliesleger derart zu verziehen, dass durch den Vliesleger ein Faserflor mit geringerem Flächengewicht in den Randbereichen abgelegt wird. Dies wird im Wesentlichen durch mehrere Walzenpaare und/oder Bänder vor oder im Einlaufbereich des Vlieslegers realisiert, die voneinander beabstandete Klemmstellen erzeugen, zwischen denen ein Verzug des Vlieses erfolgt. Aufgrund der Arbeitsbreite des Vlieslegers, die bis zu 5 m betragen kann, müssen die erforderlichen Walzen aufgrund der Durchbiegung entsprechend massiv dimensioniert werden, wodurch das Verzugsfeld unerwünscht groß wird. Ein großes Verzugsfeld, dessen Länge die verarbeitete Faserlänge deutlich übersteigt, lässt keine genaue Eingrenzung der Stelle zu, an welcher das Vlies verzogen wird. Die präzise Kenntnis des Verzugspunktes ist aber Voraussetzung für ein genaues Steuerungs- und Regelungsverfahren zur Erreichung bestimmter Materialeigenschaften des Endproduktes.
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In der
DE 4304988 C1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses mit einer über die Legebreite veränderlichen Dicke beschrieben. Der von einer Krempel kommende Flor wird beim Eintritt in einen Vliesleger gestreckt oder gestaucht. Hierzu wird das Geschwindigkeitsniveau der florführenden Antriebe des Vlieslegers einheitlich gegenüber der Abgabegeschwindigkeit der Krempel angehoben oder abgesenkt. Der Verzug des Flores wird mit einem bestimmbaren zeitlichen Vorlauf erzeugt, der in einer zentralen Steuerung berechnet und gesteuert wird.
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Nachteilig an dem hier beschriebenen Verfahren ist die aufwändige Steuerung, mit der die Krempelanlage und der Vliesleger aufeinander abgestimmt werden müssen.
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In der
EP 1381721 B1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Profilierung eines mehrlagigen Vlieses beschrieben. Nach dieser Schrift sind zwischen der Krempel und dem Kreuzleger mindestens zwei distanziert angeordnete definierte Klemmstellen angeordnet, an denen der Flor gestreckt oder gestaucht wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass ein relativ großer Abstand zwischen Krempel und Kreuzleger erforderlich ist, um die zwei Klemmstellen zu integrieren.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen bestehenden Vliesleger dahingehend zu verbessern, dass der in den Vliesleger einlaufende Faserflor genau verzogen werden kann.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Lehre nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
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Gemäß der technischen Lehre nach Anspruch 1 umfasst der erfindungsgemäße Vliesleger einen Einlaufbereich mit zwei Klemmpunkten für den Faserflor, wobei zwischen den Klemmpunkten eine Klemmzone angeordnet ist, in der der Faserflor gestreckt oder gestaucht werden kann.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Klemmzone über die Arbeitsbreite des Vlieslegers ein Druckelement angeordnet ist, mit dem eine einstellbare Spannung auf den Faserflor erzeugbar ist. Das Druckelement erzeugt an einem vorbestimmten Punkt innerhalb der Klemmzone ein zusätzliches Anspannungsgefälle, mit dem das Flächengewicht des Faserflors beeinflusst werden kann. Das Druckelement wirkt entweder nur an der Oberseite oder nur an der Unterseite des Faserflors auf diesen ein und erzeugt eine Umlenkung des Faserflors innerhalb der Klemmzone. Es unterscheidet sich von einem Druckwalzenpaar dadurch, dass das Druckelement nicht angetrieben ist und keinen beidseitigen Druck erzeugt, der eine örtliche Querschnittsverengung hervorruft.
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In vorteilhafter Ausgestaltung kann das Druckelement innerhalb der Klemmzone in Transportrichtung des Faserflors einstellbar sein. Die Einstellbarkeit des Druckelementes in Richtung auf die Klemmpunkte ermöglicht im Hinblick auf die verarbeiteten Faserlängen einen definierten Verzugspunkt, dessen genaue Position besser in einem Regelalgorithmus verarbeitet werden kann, als eine relativ große Klemmzone.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Druckelement als Druckstab ausgebildet sein. Der Druckstab weist orthogonal zur Oberfläche des Faserflors eine höhere Steifigkeit auf, als in Transportrichtung des Faserflors. Im Querschnitt ist die Höhe des Druckstabes mindestens doppelt so groß, wie die Dicke.
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Um auch in Transportrichtung des Faserflors eine hohe Biegefestigkeit zu erreichen, kann der Druckstab in Transportrichtung des Faserflors eine Versteifung aufweisen.
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Vorzugsweise kann das Druckelement eine ebene Berührfläche oder Berührlinie mit dem Faserflor bilden, deren ebene Breite kleiner ist als die Arbeitsbreite des Vlieslegers. Damit kann ein mittlerer Querschnittsbereich des Faserflors mit einer einheitlichen Anspannung beaufschlagt werden, wohingegen die Randbereiche des Faserflors eine separate Verstreckung oder Stauchung erfahren können.
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Vorteilhafterweise ist hierzu das Druckelement im Randbereich des Faserflors außerhalb der ebenen Breite konkav oder konvex einstellbar.
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Die Randbereiche des Faserflors können damit gezielt verdickt oder ausgedünnt werden, um ggfs. dem Badewannenprofil entgegen zu wirken.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Druckelement über die Arbeitsbreite des Vlieslegers eine kontinuierlich konvexe oder konkave Kontur aufweisen. Damit kann das Flächengewicht über den gesamten Querschnitt variabel einstellbar sein.
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Allen bisherigen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass das Druckelement symmetrisch oder unsymmetrisch zur Arbeitsbreite des Vlieslegers einstellbar ist. Damit kann im Hinblick auf ein vorgegebenes Endprodukt der Querschnitt und damit das Flächengewicht über die Breite des Faserflors beliebig eingestellt werden.
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In vorteilhafter Ausführungsform ist ein Anspannungsgefälle und/oder die Position eines Verzugspunktes, der an der Berührstelle des Druckelementes mit dem Faserflor erzeugt wird, in den Regelalgorithmus der Maschinensteuerung des Vlieslegers zur Beeinflussung des Flächengewichtes des Faserflors einfließbar. Durch eine Messung des Querschnittes oder des Flächenprofils hinter dem Vliesleger oder hinter der weiteren Verarbeitungsmaschine kann die Steuerung des Vlieslegers den Flächenquerschnitt automatisch regeln.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
- 1: eine schematische Darstellung des Einlaufbereiches eines Vlieslegers;
- 2: eine erste Ansicht quer durch das Verzugsfeld mit einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3: eine zweite Ansicht quer durch das Verzugsfeld mit einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4: eine dritte Ansicht quer durch das Verzugsfeld mit einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 5: eine vierte Ansicht quer durch das Verzugsfeld mit einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt den Einlaufbereich eines Vlieslegers 2 mit einem Zuführtisch 3 und einem Einlaufband 4. Das Einlaufband 4 ist Bestandteil des Vliesleger 2 und innerhalb eines Gehäuses 2a des Vlieslegers 2 angeordnet, wohingegen der Zuführtisch 3 vor dem Vliesleger 2 angeordnet ist, bzw. teilweise im Einlaufbereich des Vlieslegers 2 angeordnet sein kann. Der Zuführtisch 3 wird in diesem Ausführungsbeispiel aus drei Umlenkwalzen 3a, 3b, 3c mit einem Endlosband 3d gebildet, auf dem der Faserflor 1 von einer nicht dargestellten Krempelanlage oder Karde in den Vliesleger 2 in Pfeilrichtung transportiert wird. Der Zuführtisch 3 kann ebenfalls ein florabführender Tisch einer nicht dargestellten Krempel oder Karde sein. Das Einlaufband 4 kann ebenfalls als endloses Band ausgeführt werden, das über mehrere Umlenkwalzen angetrieben und geführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist nur die Umlenkwalze 4a dargestellt, die am Einlaufbereich des Vlieslegers 2 das Einlaufband 4 umlenkt.
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Über dem Einlaufband 4 ist ein Abdeckband 5 angeordnet, von dem eine Umlenkwalze 5a erkennbar ist. In dieser Ausführung ist die Umlenkwalze 5a des Abdeckbandes 5 im Eingangsbereich innerhalb des Vlieslegers 2 angeordnet. Der Faserflor 1 wird also durch den Zuführtisch 3 auf das Einlaufband 4 transportiert und gleichzeitig von dem Abdeckband 5 geklemmt. Die Umlenkwalzen 4a und 5a bilden damit eine zweite Klemmstelle B oder alternativ bildet das Abdeckband 5 zusammen mit dem Einlaufband 4 eine Klemmzone.
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Eine angetriebene Druckwalze 6 ist oberhalb des Zuführtisches 3 angeordnet. Die Druckwalze 6 bildet hier mit dem Endlosband 3d des Zuführtisches 3 bzw. mit der Umlenkwalze 3a eine erste Klemmstelle A. Zwischen der Klemmstelle A und der Klemmstelle B bzw. der Klemmzone liegt das Verzugsfeld, in dem der Faserflor 1 gestaucht oder gestreckt wird und das möglichst klein sein soll, um einen genau einstellbaren Verzug zu erreichen, mit dem das Flächengewichtsprofil des Faserflors 1 eingestellt wird. Vorteilhafterweise kann der maximale Abstand zwischen der Druckwalze 6 und der Umlenkwalze 5a des Abdeckbandes 5 maximal dem fünffachen Außendurchmesser der Druckwalze 6 entsprechen. Die Druckwalze 6 kann als luftdurchlässige Siebwalze ausgebildet sein, wodurch das Aufstauen des Faserflores 1 verhindert wird.
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Mit der Druckwalze 6 kann der Faserflor 1 gestreckt oder gestaucht werden. Der Antrieb der Druckwalze 6 ist regelungstechnisch mit dem Vliesleger 2 gekoppelt, so dass die Legegeschwindigkeit des Vlieslegers 2 an das Verzugsfeld angepasst werden kann. Auch diese Lösung hat den Vorteil, dass die Krempel in unveränderter Geschwindigkeit produzieren kann und nicht mit dem Vliesleger 2 gekoppelt werden muss. In der Klemmzone, zwischen den Klemmstellen A und B ist ein Druckelement 10 über die gesamte Arbeitsbreite angeordnet, das zumindest in der vertikalen Position einstellbar ist, also orthogonal zur Oberfläche oder Ebene des Faserflors 1. Über die horizontale Ausrichtung bzw. Anordnung des Druckelementes 10 in der Klemmzone kann der Verzugspunkt genau bestimmt werden. Über die vertikale Anordnung des Druckelementes 10, das in diesem Ausführungsbeispiel als Stab ausgebildet ist, kann die Spannung auf den Faserflor 1 eingestellt werden. Damit kann die Verstreckung des Faserflores 1 genau eingestellt werden, wodurch das Flächengewicht variierbar ist. Mit einer vertikalen Verstellung in Richtung auf den Faserflor 1 kann über die gesamte Arbeitsbreite das Flächengewicht des Faserflors 1 beeinflusst werden. Durch die Reibung zwischen dem Druckelement 10 und dem Faserflor 1 bildet sich an der Berührstelle ein Anspannungsgefälle, wodurch die Stelle des maximal wirkenden Verzuges definiert wird. Die Position des Druckelementes 10 mit dem erzeugten Anspannungsgefälle kann für die Berechnung von Regelalgorithmen zugrunde gelegt werden.
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Das Druckelement 10 als Druckstab auszubilden hat im Vergleich zur Druckwalze den Vorteil, dass über die gesamte Arbeitsbreite von bis zu 5 m in vertikaler Erstreckung fast keine Eigenbiegung vorliegt, da das Widerstandsmoment höher ist, als bei einer runden Druckwalze. Damit wird eine Ebenheit über die gesamte Arbeitsbreite erzeugt, die für eine gleichmäßige Streckung oder Verzug über den gesamten Querschnitt des Faserflors 1 sorgt. Damit auch in Arbeitsrichtung bzw. Transportrichtung des Faserflors 1 der Verzugspunkt exakt bestimmbar bleibt, kann das Druckelement 10 mindestens eine entsprechende Verstärkung 10a aufweisen, die entgegen der Reibkraft dem Druckelement 10 eine entsprechende Steifigkeit gibt.
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Nach dem Stand der Technik sind Druckstäbe in Spinnereivorbereitungsmaschinen bekannt, die im Hauptverzugsfeld oberhalb eines Faserbandes ohne Verstellmöglichkeit angeordnet sind. Diese haben ausschließlich die Aufgabe, kurze schwimmende Fasern zu führen. Die Regelung des Verzugsfeldes erfolgt dabei nur durch die Abstandsänderung der Streckwerkswalzen. Eine Einstellbarkeit des Verzugspunktes mittels Druckstange ist hier nicht bekannt.
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Hiervon unterscheidet sich die Erfindung, indem in einem definierten Verzugsfeld ein Verzugspunkt angeordnet wird, mit dem ein zusätzliches Anspannungsgefälle zur Beeinflussung des Flächengewichtes des Faserflors 1 geschaffen wird. Die Position des Verzugspunktes und das Anspannungsgefälle durch die vertikale Einstellbarkeit kann wiederum zur Regelung des Flächengewichtes verwendet werden.
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2 zeigt eine Ansicht quer durch das Verzugsfeld entlang der Schnittachse X - X der 1. In diesem Ausführungsbeispiel der 2 ist die Arbeitsbreite des Vlieslegers 2 mit E bezeichnet. Unterhalb des Faserflors 1 erstreckt sich das Druckelement 10 mit einer ebenen Breite e, die größer ist als die Arbeitsbreite E. Das Druckelement 10 ist dabei über die gesamte Arbeitsbreite E eben, so dass der Faserflor 1 an allen Stellen bzw. über die gesamte Arbeitsbreite E ein gleichmäßiges Anspannungsgefälle aufweist. Das Druckelement 10 kann gleichmäßig an beiden Seiten in der Höhe verstellt werden, oder einseitig, so dass das Anspannungsgefälle auf den Faserflor 1 über die Arbeitsbreite E zu oder abnimmt. Über eine Regelung des Flächengewichtes des Faserflors 1, das hinter dem Vliesleger 2 oder hinter der nachfolgenden Nadelmaschine bestimmt wird, kann das Anspannungsgefälle durch die vertikale Einstellbarkeit des Druckelementes 10 bzw. den reduzierten Anspannungsverzug des Faserflores 1 beeinflusst werden. Dabei ist als vertikale Einstellbarkeit immer eine orthogonale Anordnung des Druckelementes 10 zur Oberfläche des Faserflors zu verstehen, die sowohl von oben wie auch von unten erfolgen kann.
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Die Ausführungsbeispiele der 3 und 4 sind als Ansicht quer durch das Verzugsfeld entlang der Schnittachse X - X der 1 dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die Arbeitsbreite des Vlieslegers 2 mit E bezeichnet. Unterhalb des Faserflors 1 erstreckt sich das Druckelement 10 mit einer ebenen Breite e, die kleiner ist als die Arbeitsbreite E. In beiden Randbereichen des Faserflors 1 ist das Druckelement 10 seitlich weggebogen, so dass hier ein geringeres oder größeres Anspannungsgefälle entsteht als über die Arbeitsbreite E. Damit kann gezielt das Querschnittsprofil des Faserflors 1 über seine Breite beeinflusst werden, um beispielsweise die Randbereiche des Faserflors zu verdicken oder auszudünnen. Im konkreten Ausführungsbeispiel ist das Druckelement 10 als Draht 11 ausgebildet, der beispielsweise einen Durchmesser von 5 bis 10 mm aufweisen kann. Der Draht 11 wird auf einem vertikal einstellbarem Stützelement 12 gelagert, dessen Breite im Wesentlichen der ebenen Breite e entspricht. An den seitlichen Kanten des Stützelementes 12 wird der Draht 11 über Stellmittel 13 gelagert, die die beiden Endbereiche des Drahtes 11 tiefer oder höher (4) einstellen können, um die Kanten des Faserflors 1 zu beeinflussen. Die Verstellbarkeit der Stützelemente 13 kann mittels Stellspindel, motorisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Selbstverständlich kann auch die Breite e des Stützelementes 12 variiert werden. Über eine Regelung des Flächengewichtes des Faserflors 1, das hinter dem Vliesleger 2 oder hinter der nachfolgenden Nadelmaschine bestimmt wird, können die Stellmittel 13 das seitliche Abfallen des Druckelementes 10 bzw. den reduzierten Anspannungsverzug des Faserflores 1 beeinflussen.
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4 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel von 3 mit hochgebogenen Enden des Drahtes 11, die durch die Stellmittel 13 über das Niveau der oberen Ebene des Stützelementes 12 angehoben wurden. Damit kann der Randbereich des Faserflors 1 im Flächengewicht gezielt reduziert werden.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Druckelement 10 konkav zum Faserflor 1 ausgebildet ist, so dass das Flächengewicht im Querschnitt von der Mitte zu beiden Seiten hin verringert werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Druckelement 10 wieder als Draht 11 oder dünner Stab ausgebildet sein, der an beiden Seiten mittels Stellmittel 13 nach oben gedrückt und in der Mitte durch ein Stützelement 12 an einem oder mehreren Punkten abgestützt wird. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Druckelement 10 eine kontinuierliche Biegung auf, die hier selbstverständlich übertrieben dargestellt ist.
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Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist die Anordnung des Druckelementes 10 unterhalb des Faserflors 1. Selbstverständlich kann die Anordnung auch oberhalb des Faserflors 1 erfolgen, was je nach Platzverhältnissen sinnvoller sein kann. Entscheidend ist die genaue Position des Verzugspunktes, um ein Anspannungsgefälle zu erzeugen.
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Bei allen Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 wurde ebenfalls von einer symmetrischen Anordnung des Druckelementes 10 und der damit verbundenen symmetrischen Einleitung des Anspannungsgefälles über den Querschnitt bzw. die Arbeitsbreite ausgegangen. Eine einseitige oder unsymmetrische Einleitung des Anspannungsgefälles kann je nach gewünschter Produktqualität sinnvoll sein, wenn der Faserflor 1 an einer Seite ein hohes Flächengewicht aufweisen soll, und an der anderen Seite ein niedriges Flächengewicht erhalten soll.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faserflor
- 2
- Vliesleger
- 2a
- Gehäuse
- 3
- Zuführtisch
- 3a, 3b, 3c
- Umlenkwalze
- 3d
- Endlosband
- 4
- Einlaufband
- 4a
- Umlenkwalze
- 5
- Abdeckband
- 5a
- Umlenkwalze
- 6
- Druckwalze
- 10
- Druckelement
- 10a
- Verstärkung
- 11
- Draht
- 12
- Stützelement
- 13
- Stellmittel
- A, B
- Klemmstelle
- E
- Arbeitsbreite
- e
- ebene Breite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4304988 C1 [0004]
- EP 1381721 B1 [0006]
