DE10302079B4

DE10302079B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern oder gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten aus geschmolzenem thermoplastischen Material

Info

Publication number: DE10302079B4
Application number: DE2003102079
Authority: DE
Inventors: Eduard Herda
Original assignee: Corovin GmbH
Current assignee: Herda Eduard 31224 Peine De
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: DE10302079A1

Abstract

Vorrichtung (1; 22; 30) zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern (5) oder gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten (31) aus geschmolzenem thermoplastischen Material, wobei die Vorrichtung (1; 22; 30) eine Vielzahl an Düsen zum Austritt des thermoplastischen Materials, eine den Düsen nachgeordnete Verstreckvorrichtung der Spinnvliesfasern (5) oder der Vliesfilamente (31) und eine Ablage (12) für die Vliesfilamente (31) oder Spinnvliesfasern (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ablage (12) den Düsen und der Verstreckvorrichtung nachgeordnet eine mechanisch wirkende Stauchvorrichtung (7) für die zumindest teilweise verstreckten Spinnvliesfasern (5) oder Vliesfilamente (31) angeordnet ist, mit Prallflächen (18) und einer den Prallflächen nachgeschalteten Verbreiterung (25), die in einer Verstreckröhre (10) mündet und dieser nachgeschaltet ein Diffusor (21) angeordnet ist, wodurch eine Veränderung der Geometrie der Spinnvliesfasern (5) oder Vliesfilamente (31) erzeugbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern oder gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten aus geschmolzenem thermoplastischen Material.
Zur Herstellung von Vliesfasern ist es bekannt, verschiedene Verfahren einzusetzen.

Aus DE 1 635 636 A , 1 geht eine Schmelzspinnvorrichtung hervor, die zur Erzeugung einer Mehrzahl von Elementarfäden geeignet ist, die eng benachbart und in einer Ebene im wesentlichen parallel verlaufend fortbewegt und einer mechanischen Kräuselung unterworfen werden, wodurch sie einzeln in auf die Fortbewegungsrichtung senkrechten Ebenen gewellt werden und eine gegenseitige Berührung der Fäden in einzelnen Punkten begünstigt wird. Dabei wird die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Fäden gegebenenfalls verringert, indem der Kräuselungsvorrichtung gemäß 2 kaskadenartig zylindrische Rollen mit zunehmend kleiner werdenden Umfangsgeschwindigkeiten nachgeschaltet sind. Anschließend erfolgt die Ablage der Fäden gemäß 3 auf einer Auflagefläche unter Bildung eines Gittergefüges, in welchem die Fäden in einer Vielzahl von Punkten verbunden sind. Aus DE 198 26 654 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines gekräuselten, multifilen Mehrkomponentenfadens bekannt. Dabei wird eine Vielzahl von Filamenten zu einem Mehrkomponentenfaden gebündelt und nach dem Verstrecken in einer der Streckvorrichtung nachgeschalteten Stauchkammertexturiereinrichtung mit kalter Druckluft zu einem Stopfen gepresst, welcher anschließend innerhalb der Stauchkammer mittels eines Heißluftstroms erwärmt wird. Nach der Wärmebehandlung wird der Stopfen auf einer nachgeordneten Kühlvorrichtung abgekühlt und zu einem Faden aufgelöst. Dabei wird der Mehrkomponentenfaden durch eine Abzugsgaletteneinheit 20 als Mehrkomponentenfaden herausgezogen und zur Aufwicklung 5 geführt. Dabei dient die Stauchkammertexturiereinrichtung jedoch nur der Kräuselung des Mehrkomponentenfadens.

Aus DE 197 36 142 A1 wiederum ist eine Vorrichtung zum Abziehen und Ablegen einer Fadenschar zur Vlieserzeugung bekannt. Dabei wird die gesponnene Fadenschar gemäß 10 durch einen Walzenspalt zweier ohne Berührung ineinandergreifender Fördermittel, die in Längsrichtung eine Vielzahl von Förderelementen wie z.B. Zähne aufweisen, geführt und erfährt eine gleichmäßige aufgeprägte Wellenbewegung, womit ein Changiereffekt der Aufteilung bzw. Verteilung der Fäden beim Ablegen der Fadenschar auf einem Siebband erreicht wird. Nach dem Verlassen des Walzenspaltes werden die Fäden zwischen Leitblechen mittels Druckluft abgezogen und auf dem Siebband abgelegt. Im Walzenspalt erfolgt keine mechanische Kräuselung der Fäden, da in diesem Bereich Luftschlitze in Form von Zwischenräumen der Stege angeordnet sind, die die Berührung der ineinandergreifenden Zähne bzw. Stege verhindern.

Ein gängiges Verfahren ist beispielsweise aus der US 6,386,260 B1 bekannt. Dort wird geschmolzenes thermoplastisches Material, das aus Düsen austritt, gebündelt und in Röhren hineingeführt. In diese Röhren wird zusätzlich hochbeschleunigte Luft hinzugefügt. Dadurch werden die erzeugten Fasern nicht nur abgekühlt, sondern auch verstreckt. Anschließend nach Austritt aus den Röhren werden die derartig erzeugten Spinnvliesfasern auf einer Ablage abgelegt. Dieses sogenannte Lurgi-System ermöglicht die Herstellung von Spinnvliesen, wie sie beispielsweise im Baubereich, im Hygienebereich oder auch in der Filtration Verwendung finden. Ein anderes Herstellungsverfahren zur Erzeugung von Spinnvliesen geht beispielsweise aus der DE 196 20 379 A1 hervor. Bei diesem sogenannten Reicofil-Verfahren werden die aus einer Spinnplatte austretenden Filamente ebenfalls über Prozessluft verstreckt und über einen Diffusor auf einem umlaufenden Siebband abgelegt, wobei unter dem Siebband eine Luftabführung angeordnet ist. Mit dem sogenannten Reicofil-Verfahren werden insbesondere Vliese für die Hygieneindustrie hergestellt. Weiterhin ist es üblich, Vlies mit dem sogenannten Meltblown-Verfahren herzustellen. Diese schmelzgeblasenen Vliesfilamente werden gemäß einer Technik hergestellt, wie sie beispielsweise aus der US 3,016,599 , US 3,704,198 oder auch US 3,849,241 hervorgehen. Derartiges Vliesmaterial wird insbesondere dort verwendet, wo eine besondere Dichtigkeit oder auch Filtrationswirkung des Vlieses gefordert wird. Derartiges ist beispielsweise mit besonders voluminösem Vlies erreichbar. Daher gibt es die Möglichkeit, gekräuseltes Vliesmaterial herzustellen. Dazu werden beispielsweise unterschiedliche Polymermaterialien miteinander in einer Vliesfaser bzw, einem Vliesfilament verwendet. Durch das unterschiedliche Werkstoffverhalten erfolgt nach der Verarbeitung der Polymermaterialien eine Kräuselung der derartig gewonnenen Vliesfilamente bzw. Spinnvliesfasern. Dieses geht beispielsweise aus der WO 00/28123 A1 wie auch aus der WO 01/92612 A1 hervor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem ein voluminöses Vlies herstellbar ist, ohne auf die Verwendung eines Bikomponenten- oder Mehrkomponentenpolymermaterials bei der Herstellung von schmelzgeblasenen Vliesfilamenten bzw. Spinnvliesfasern angewiesen zu sein. Insbesondere soll die Erfindung auch bei schon bestehenden Vliesanlagen einsetzbar sein.

Die vorliegende Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern oder gekräuselten chmelzgeblasenen Vliesfilamenten mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einem Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern oder gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern oder gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten aus geschmolzenem thermoplastischen Material weist eine Vielzahl an Düsen zum Austritt des thermoplastischen Materials auf, eine den Düsen nachgeordnete Verstreckvorrichtung für die Filamente bzw. Fasern sowie eine Ablage für die Vliesfilamente oder Spinnvliesfasern. Den Düsen und der Verstreckvorrichtung nachgeordnet und vor der Ablage angeordnet ist eine mechanisch wirkende Stauchvorrichtung für die zumindest teilweise verstreckten Spinnvliesfasern oder Vliesfilamente. Die mechanisch wirkende Stauchvorrichtung nimmt die teilweise verstreckten Spinnvliesfasern oder Vliesfilamente auf, staucht diese und führt sie erst anschließend, nach dem Stauchen der Ablage zu. Die Ablage kann insbesondere ein sich kontinuierlich im Umlauf befindendes Siebband sein, unter dem sich eine Absaugung befindet. Die mechanisch wirkende Stauchvorrichtung hat den Vorteil, dass unabhängig von dem verwendeten Polymermaterial die Stauchung eine Veränderung der Geometrie der Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente bewirkt. Dieses führt zu einer Kräuselung der Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente. Je nach Ausgestaltung der Stauchvorrichtung kann diese Kräuselung besonders stark oder auch schwächer ausfallen. Es lässt sich jedoch dadurch eine Voluminösität des erzeugten Vlieses erzielen, die die oben im Stand der Technik angegebenen Vorrichtungen so nicht erzeugen.

Gemäß einer Ausgestaltung, wie sie beispielsweise bei einer Vorrichtung einsetzbar ist, die nach dem Lurgi-Prinzip arbeitet, ist die Stauchvorrichtung derart aufgebaut, dass jeweils verschiedene Bündel in diese eintreten können und diese Bündel jeweils separat voneinander gestaucht werden. Dazu kann die Stauchvorrichtung eine oder mehrere Kammern aufweisen, die untereinander verbunden oder auch getrennt voneinander unterhalb der Düsen angeordnet sind.

Vorzugsweise weist die Stauchvorrichtung nachgeordnet einen Verteiler auf. Der Verteiler ist in der Lage, Bündel von gestauchten Vliesfilamenten oder Spinnvliesfasern zur Ablage hin aufzuteilen. Beispielsweise hat der Verteiler dafür eine Diffusoreigenschaft. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass in die Stauchvorrichtung selbst ein Verteiler integriert ist, der Bündel von gestauchten Vliesfilamenten oder Spinnvliesfasern zur Ablage hin aufteilt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird im Zusammenhang mit der Stauchvorrichtung ein Verteiler vorgesehen, der schon voneinander getrennte Vliesfilamente oder Spinnvliesfasern aufteilt und zur Ablage hin weiter aufspreizt.

Vorzugsweise wird vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Fluidzuführung aufweist, die derart ausgerichtet ist, dass ein aus der Fluidzuführung austretendes Gas das aus den Düsen austretende thermoplastische Material in die Stauchvorrichtung führt. Eine derartige Fluidzuführung kann beispielsweise durch die Röhren beim Lurgi-Verfahren gegeben sein. Bei der Herstellung von gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten wiederum können die zur Verstreckung der Vliesfilamente notwendigen Gaszuführungen eingesetzt werden, durch angepasste Strömungsführungen als Fluidzuführung für die Stauchvorrichtung zu dienen. Insbesondere ermöglicht eine derartige Fluidzuführung eine Injektorwirkung, das heißt durch Erzeugung von entsprechenden Druckunterschieden aufgrund der Geschwindigkeiten des Fluides ein Einziehen der zumindest teilweise verstreckten Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente in die Stauchvorrichtung hinein. Besonders hohe Geschwindigkeiten des aus der Fluidzuführung austretenden Gases lassen sich dadurch erreichen, dass einerseits das Gas aufgeheizt werden kann. Andererseits kann über eine geeignete Düseneinrichtung in der Fluidzuführung das Gas dermaßen beschleunigt werden, dass zumindest annähernd Schallgeschwindigkeit erzielt wird bzw. zumindest teilweise eine transsonische Geschwindigkeit vorliegt. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass durch entsprechende geometrische Anpassungen der Fluidzuführung nachfolgender Bauteile wie auch einer entsprechenden Aufheizung zwar eine Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird, die oberhalb von 50 m/s liegt. Diese Geschwindigkeit reicht jedoch nicht an die Schallgeschwindigkeit heran.

Die mechanisch wirkende Stauchvorrichtung ist insbesondere so aufgebaut, dass sie eine Querschnittsverengung, eine Querschnittsvergrößerung sowie dazwischen angeordnet zumindest eine Prallfläche aufweist. Die Querschnittsverengung erlaubt es, dass eintretende Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente zusammen mit der durch die Querschnittsverengung hindurchtretenden Luft beschleunigt werden. Diese Zunahme an kinetischer Energie führt dazu, dass bei einem Auftreffen auf eine Prallfläche die Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente gestaucht werden, dadurch eine Krümmung ihrer ansonsten gestreckten Geometrie erfahren und sich aufgrund dessen kräuseln. Die sich anschließende Querschnittsvergrößerung erlaubt, dass die gestauchten, nun mit einer gekräuselten Geometrie versehenen Spinnvliesfasern und Vliesfilamente mit einer geringeren Luftgeschwindigkeit aus der Stauchvorrichtung abgezogen werden, als sie eingetreten sind. Insbesondere verhindert dieses, dass die Kräuselung der Spinnvliesfasern und Vliesfilamente durch ein Verstrecken beim Austritt oder nach dem Austritt aus der Stauchvorrichtung wieder aufgelöst wird. Die Prallfläche kann eine einzelne Fläche sein oder auch aus einer Vielzahl an Flächen bestehen, die beispielsweise parallel zueinander oder auch in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist zumindest eine Prallfläche annähernd senkrecht zu einer Eintrittsrichtung der Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente angeordnet. Dieses bewirkt einen direkten Aufprall auf die Prallfläche, verbunden mit einem sofortigen Stauchen unter weitgehendster Vermeidung einer nur reinen Ablenkung der Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente von der Prallfläche ohne Ausbildung einer Kräuselung. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Prallfläche durch eine oder mehrere Lamellen zumindest teilweise gebildet.

Die mechanisch wirkende Stauchvorrichtung kann insbesondere Mittel aufweisen, wie sie beispielsweise aus der US 4,025,595 , aus der US 3,364,537 , aus der US 3,426,406 und aus der EP 0 434 601 A1 für Verwirbelungsdüsen bekannt sind. Weiterhin geht eine mögliche Ausgestaltung der mechanisch wirkenden Stauchvorrichtung, zumindest eines Teils ihres Aufbaus sowie ihrer Prinzipweise aus der EP 0 397 063 A2 , aus der EP 0 110 359 A2 , aus der EP 0 123 072 A1 und aus der EP 0 123 829 A1 hervor. Weiterhin kann die mechanisch wirkende Stauchvorrichtung eine Beheizung aufweisen. Beispielsweise kann dazu die Stauchvorrichtung in zumindest zwei Kammern unterteilt sein. Eine Möglichkeit des Aufbaus vom Prinzip her geht beispielsweise aus der EP 0 397 063 A2 , aus der EP 0 123 072 A1 und aus der EP 0 123 829 A1 hervor. Eine weitere prinzipielle Möglichkeit, eine Kräuselung zu erzielen, geht aus der EP 1 146 151 A2 sowie aus der EP 0 784 109 A2 hervor. Auf diese wie auch die weiter oben beschriebenen Dokumente wird im Rahmen dieser Offenbarung für das Prinzip der Kräuselung, des Aufbaus der Stauchvorrichtung sowie angeschlossener Bauteile sowie für Grundsätze des Verfahrens zur Stauchung verwiesen und hierin mit aufgenommen. Eine Weiterbildung sieht vor, eine Stauchvorrichtung zu verwenden, die Rollen zumindest zur Kontrolle der Abzugsgeschwindigkeit von Fasern bzw. Filamenten aus der Stauchkammer aufweist. Zur Stauchung werden ein oder mehrere Fluidströme stromaufwärts der Rollen zugeführt, die vorzugsweise zumindest teilweise vor den Rollen aus der Stauchvorrichtung wieder abgeführt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Stauchvorrichtung sieht vor, dass diese zumindest eine Stauchkammer aufweist. Dieser Stauchkammer vorgeordnet ist eine Druckluftzuführung. Die Druckluftzuführung mündet beispielsweise oberhalb der Stauchkammer in eine Zuführung zur Stauchkammer. Durch Einleiten eines Gases mit hohem Druck wird ein Injektoreffekt oberhalb der Mündung der Druckluftzuführung in der Zuführung zur Stauchkammer erzeugt. Dieses ermöglicht ein Einziehen der Spinnvliesfasern bzw. der schmelzgeblasenen Vliesfilamente. Vorzugsweise weist die Stauchvorrichtung oberhalb der Mündung der Druckluftzuführung zusätzlich eine Querschnittsverengung auf. Über diese Querschnittsverengung erfolgt eine Geschwindigkeitszunahme, was bedeutet, dass der Druck oberhalb der Querschnittsverengung sich weiter absenkt. Dieses unterstützt ein Einsaugen von Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamenten.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass ein Abstand zwischen der Stauchvorrichtung und den Düsen veränderlich definiert einstellbar ist. Auf diese Weise gelingt es zum Beispiel, die Stauchvorrichtung so zu plazieren, dass ein geeigneter Verstreckungsgrad der Spinnvliesfasern bzw. der Vliesfilamente vorliegt, andererseits jedoch diese noch über eine gewisse für das mechanisch wirkende Stauchen vorteilhafte Temperatur verfügen. Zur definierten Einstellbarkeit kann beispielsweise die Stauchvorrichtung über einen Motor getrieben in definierte Positionen gebracht werden. Dieses geschieht vorzugsweise über eine Steuerung. Eine Weiterbildung sieht vor, dass zusätzlich die Stauchvorrichtung ebenfalls veränderlich ist. Beispielsweise kann ein Einlauf für die Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente veränderbar sein. Dieses wird beispielsweise durch unterschiedliche Aufsätze für die Stauchvorrichtung erreicht, die einen Einlauf definieren. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass eine wirkende Länge der Stauchvorrichtung veränderbar ist. Beispielsweise kann zumindest eine der Prallflächen veränderlich sein. Eine Änderung ist insbesondere in Bezug auf die wirkende Prallfläche wie auch auf deren Winkelstellung möglich. Dieses erlaubt, angepasst an unterschiedliche Materialien und Verstreckungsgeschwindigkeiten unterschiedliche Kräuselungsgrade einstellen zu können. Durch die mögliche Änderung eines Auslaufes für die Spinnvliesfasern bzw. schmelzgeblasenen Vliesfilamente aus der Stauchvorrichtung wird insbesondere das Ablegeverhalten zur Bildung eines Vlieses beeinflusst. Beispielsweise kann der Auslauf unterschiedliche Geometrien aufweisen, die sich hinsichtlich einer Aufspreizung wie auch Geschwindigkeitsabnahme beim Aufspreizen auswirken.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass eine Abzugseinrichtung für Spinnvliesfasern und eine Stauchvorrichtung eine Baueinheit bilden. Beispielsweise kann die Stauchvorrichtung Bestandteil der Abzugseinrichtung werden. Bei einem Lurgi-Verfahren wird beispielsweise die Stauchvorrichtung so angeordnet, dass sie direkt mit den Röhren in Verbindung ist. Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Röhren übergangslos in die Stauchvorrichtung übergehen und umgekehrt.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern oder gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten aus geschmolzenem thermoplastischen Material zur Verfügung gestellt. Das geschmolzene thermoplastische Material wird aus Düsen abgezogen und auf einer Ablage abgelegt. Nach einem Verstrecken der Spinnvliesfasern oder der schmelzgesponnenen Vliesfilamente vor einem Ablegen auf der Ablage werden die Spinnvliesfasern oder die Vliesfilamente gegen eine Prallfläche geführt und dort gestaucht und deformiert, wobei sie eine gekräuselte Geometrie erhalten. Die gekräuselten Spinnvliesfasern oder Vliesfilamente werden mittels Druckluft derart von der Prallfläche abgezogen, dass sie ihre Kräuselung weitestgehend beim Ablegen behalten.

Dieses Verfahren ermöglicht es, unabhängig vom verwendeten Polymermaterial eine Kräuselung allein durch die mechanische Stauchung zu erzielen. Diese Stauchung kann unterstützt werden durch beispielsweise Wärmezufuhr, Verwendung von Vliesfilamenten bzw. Spinnvliesfasern mit über den Querschnitt verschiedenem Polymermaterial etc.. Weiterhin kann eine Kräuselung dadurch unterstützt werden, dass im Bereich der Stauchung ein Drehmoment auf die Spinnvliesfasern bzw. Vliesfilamente wirkt, beispielsweise ein durch Strömungsflächen erzeugter Drall. Dieses ermöglicht, einen Einfluss auf die Kräuselung zu nehmen. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Vliesfilamente bzw. Spinnvliesfasern vorzugsweise zumindest teilweise einen nichtrunden Querschnitt aufweisen. Insbesondere kann der Querschnitt abgeflacht, lobal, vorzugsweise trilobal, hohl, segmentiert oder in anderer Weise ausgeprägt sein. Ein oder mehrere dieser Möglichkeiten zur Unterstützung der mechanischen Stauchung können auch zusammen eingesetzt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgesehen, dass die Spinnvliesfasern oder Vliesfilamente vor einem Auftreffen auf die Prallfläche gebündelt werden und nach einem Stauchen wieder aufgeteilt werden. Ein anderes Verfahren sieht vor, dass die Spinnvliesfasern oder Vliesfilamente direkt aus den Düsen abgezogen werden und ungebündelt auf die Prallfläche stoßen, anschließend jedoch zur Ablage zur Bildung des Vlieses aufgespreizt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale werden anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Die dort dargestellten und geschilderten Merkmale sind zu weiteren Kombinationen mit den oben beschriebenen Merkmalen kombinierbar, ohne dass diese im weiteren sämtlich aufgeführt werden. Es zeigen:
1 Eine schematische Ansicht einer ersten Spinnvliesvorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern,
2 eine Stauchkammer aus 1 in schematischer Vergrößerung,
3 eine zweite Spinnvliesvorrichtung zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern,
4 eine zweite Stauchkammer, wie sie beispielsweise in der zweiten Spinnvliesvorrichtung gemäß 3 Verwendung findet, und
5 eine schematische Ansicht einer dritten Vorrichtung, wie sie beispielsweise zur Herstellung von gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten einsetzbar ist.
1 zeigt eine erste Vorrichtung 1 mit einer Schmelzezufuhr 2. Geschmolzenes thermoplastisches Material wird über einen Spinnbalken 3 einer Spinnplatte 4 zugeführt. In der Spinnplatte 4 sind Düsen angeordnet. Durch diese Düsen wird das thermoplastische Material hindurchgedrückt, so dass sich Spinnvliesfasern erzeugen lassen. Gemäß dieser ersten Vorrichtung 1 werden die erzeugten Spinnvliesfasern 5 aus den Düsen abgezogen und dabei verstreckt. Sie werden anschließend vorzugsweise über eine Bündelungsvorrichtung 6 bei dieser Ausgestaltung zu Spinnvliesfaserscharen gebildet. Eine Bündelungsvorrichtung 6 kann, muß aber nicht unbedingt vorhanden sein. Die Bündelungsvorrichtung 6 kann weiterhin zur Aufgabe haben, für eine Befeuchtung der Spinnvliesfasern 5 zu sorgen. Von der Bündelungsvorrichtung 6 werden die Spinnvliesfasern 5 zu einer Stauchvorrichtung 7 geführt. So wie dargestellt, wird bei dieser Vorrichtung 1 zu jeder Schar an Spinnvliesfasern 5 eine Stauchvorrichtung 7 zugeordnet. Die Stauchvorrichtung 7 weist eine erste Druckluftzuführung 8 und eine zweite Druckluftzuführung 9 auf. Die erste Druckluftzuführung 8 und die zweite Druckluftzuführung 9 können den gleichen Volumenstrom mit dem gleichen Druck übertragen. Es kann jedoch auch ein Unterschied im Volumenstrom wie auch bezüglich des anliegenden Druckes bestehen. Gemäß einer Ausgestaltung weist die zweite Druckluftzuführung 9 einen höheren Druck auf als die erste Druckluftzuführung 8. Vorzugsweise wird die Schar an gebündelten Spinnvliesfasern 5 unter gleichzeitiger Gaszuführung in die Stauchvorrichtung 7 geführt, so dass sich dadurch die Druckverhältnisse und Geschwindigkeitsverhältnisse derart angleichen lassen, dass über die erste Druckluftzuführung 8 ein Stauchen der Spinnvliesfasern 5 erfolgt. Über die zweite Druckluftzuführung 9 wird dagegen ein Abziehen und Herausziehen der gestauchten und gekräuselten Spinnvliesfasern 5 in nachfolgende zusätzliche Verstreckungsröhren 10 ermöglicht. Die Verstreckungsröhren 10 wiederum weisen an ihrem einen Ende Verbreiterungen 11 auf, die als Verteiler der gestauchten Spinnvliesfasern dienen. Die aus den Verbreiterungen 11 austretenden Spinnvliesfasern 5 werden auf einer Ablage 12 verteilt, wo sie ein voluminöses Vlies bilden. Wie dargestellt, kann die Stauchvorrichtung 7 auf diese Weise bei schon bestehenden nach dem Lurgi-Prinzip arbeitenden Spinnvliesanlagen nachträglich eingesetzt werden. Dazu wird die Stauchvorrichtung 7 beispielsweise wie dargestellt direkt an die Verstreckungsröhren 10 angepasst. In einer hier nicht näher dargestellten Ausführung sind die Verstreckungsröhren 10 wie auch die Stauchvorrichtungen 7 voneinander beabstandet. Eine weitere nicht näher dargestellte Ausgestaltung sieht vor, dass die Stauchvorrichtungen 7 in die Verstreckungsröhren 10 integriert sind. Sie können insbesondere auch unterhalb bzw. am unteren Ende der Verstreckungsröhren 10 angeordnet sein. Es besteht die Möglichkeit, dass die aus den Stauchvorrichtungen 7 austretenden Spinnvliesfasern 5 direkt auf die Ablage 12 geführt werden. Unterhalb der Ablage 12 ist eine Absaugung 13 angeordnet. Die Absaugung 13 dient als Abzugseinrichtung, die die aus den Verbreiterungen 11 austretende Luft aufnimmt und abführt. Dadurch gelingt es, auf einem Siebband 14 der Ablage 12 eine voluminöse Vliesschicht 15 zu erzeugen.
Aus 2 geht eine Vergrößerung einer Stauchvorrichtung 7 aus 1 hervor. Die Stauchvorrichtung 7 ist aufgeschnitten. Sie zeigt, wie Spinnvliesfasern 5 über eine zumindest schlitzähnliche oder konischgeformte Öffnung in die Stauchvorrichtung 7 gelangen. Die Öffnung ist trichterförmig und verengt sich in die Stauchvorrichtung 7 hinein. An die trichterförmige Öffnung folgt eine Zuführung, in die die erste Druckluftzuführung 8 mündet. So wie dargestellt, mündet die erste Druckluftzuführung 8 vorzugsweise schräg in die Zuführung hinein. Insbesondere erfolgt ein Einmünden nicht nur einseitig, sondern zumindest zweiseitig. Dieses erlaubt, dass die durch die erste Druckluftzuführung 8 zugeführte Druckluft die Spinnvliesfasern 5 umgibt und sie weiter tiefer in die Stauchvorrichtung 7 in gleichmäßiger Weise führt. Durch die Zufuhr von Druckluft werden die Spinnvliesfasern 5 weiter abgezogen und verstreckt. Anstatt oder auch zusätzlich zu der Verwendung von Druckluft kann auch Wasserdampf beziehungsweise aufgeheizte Druckluft angewendet werden. Von der Zuführung münden die Spinnvliesfasern 5 vorzugsweise direkt in eine Stauchkammer 16. Die Stauchkammer 16 weist insbesondere annähernd in der Nähe zur Einmündung der ersten Druckluftzuführung 8 eine Querschnittsvergrößerung 17 auf. Die Querschnittsvergrößerung 17 führt einerseits zu einer Verlangsamung der zugeführten Spinnvliesfasern 5. Zum anderen erlaubt die Querschnittsvergrößerung 17 mit der sich anschließenden Stauchkammer 16, dass die Spinnvliesfasern 5 gestaucht werden. Dazu stoßen diese in der Stauchkammer 16 vorzugsweise gegen eine oder mehrere Prallflächen 18. Die Prallflächen 18 sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass die aus der ersten Druckluftzuführung 8 zugeführte Druckluft dort zumindest teilweise entweichen kann in einen Außenraum 19. Auf diese Weise werden die in die Stauchkammer 16 geführten Spinnvliesfasern 5 gegen die Prallfläche 18 gelenkt. Es bildet sich eine Art von Pfropfen am unteren Ende der Stauchkammer 16, was wiederum zur Ausbildung insgesamt einer Kräuselung der Spinnvliesfasern 5 führt. Weiterhin wird bevorzugt die erste Druckluftzuführung 8 dazu genutzt, die schon zumindest teilweise vorverstreckten Spinnvliesfasern 5 weiter zu beschleunigen und zu verstrecken. Der Querschnittsvergrößerung 17 gegenüberliegend ist ein Auslass 20 angeordnet. Der Auslass 20 führt in dem dargestellten Fall der Stauchvorrichtung 7 direkt über in Verstreckungsröhren 10. Ein Übergang der gekräuselten Spinnvliesfasern 5 in die Verstreckungsröhren 10 wird durch die Einmündung der zweiten Druckluftzuführung 9 in die Verstreckungsröhren 10 unterstützt. Dieses sorgt dafür, dass sich die im Bereich des Auslasses 20 bereits gestauchten Spinnvliesfasern 5 von dem Pfropfen lösen und in Richtung der Ablage 12 aus der Stauchvorrichtung 7 herausgeführt werden. Die Verstreckungsröhren 10 weisen an ihrem einen Ende einen Diffusor 21 auf. Der Diffusor 21 führt zu einem Aufspreizen der Spinnvliesfasern 5 und damit einer Vergleichmäßigung eines Ablegens der gestauchten, gekräuselten Spinnvliesfasern 5 auf der Ablage 12. Die erste Druckluftzuführung 8 und die zweite Druckluftzuführung 9 werden vorzugsweise jeweils mit Druckluft, die beispielsweise bei Raumtemperatur oder aufgeheizt ist, gefüllt, wobei dieses abgestimmt aufeinander erfolgt. Vorzugsweise liegt zwischen der ersten Druckluftzuführung 8 und der zweiten Druckluftzuführung 9 eine Druckdifferenz an. Vorzugsweise befindet sich in der Stauchkammer 16 ein Druck, der zwischen 6 und 12 bar liegt, während im Bereich der zweiten Druckluftzuführung 9 vorzugsweise ein Druck zwischen 2 und 8 bar anliegt. Die gestauchten Spinnvliesfasern 5 bzw. Filamente werden insbesondere mit einer Geschwindigkeit auf der Ablage 12 abgelegt, die in einem Bereich zwischen 800 und 8000 m/s liegt.
3 zeigt eine zweite Vorrichtung 22 zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern 5. Auch hier wird geschmolzenes thermoplastisches Material über eine Schmelzezufuhr 2 über einen Spinnbalken 3 und eine Spinnplatte 4 aus Düsen zu Spinnvliesfasern 5 geformt. Aus den Düsen werden die Spinnvliesfasern 5 abgezogen durch eine Abzugseinrichtung 23, die beispielsweise durch entsprechende Luftzuführungen für ein Verstrecken der Spinnvliesfasern 5 sorgt. Die Spinnvliesfasern 5 werden vorzugsweise auch hier bündelweise aufgeteilt und zu Bündelungsvorrichtungen 6 geführt. Von dort werden die einzelnen Bündel in jeweilige Stauchvorrichtungen 7 geführt. Die Bündelungsvorrichtungen 6 können gemäß einer alternativen Ausgestaltung jedoch auch entfallen. Die Stauchvorrichtungen 7 wiederum sind Bestandteil eines Vorhanges 24. Die Stauchvorrichtungen 7 münden in den Vorhang 24, so dass aus dem Vorhang 24 die Spinnvliesfasern 5 austreten. Dieses erfolgt gleichzeitig mit der in den Vorhang 24 eintretenden Druckluft, die über eine Absaugung 13 unterhalb des Siebbandes 14 fortgeführt wird. Die so gebildete voluminöse Vliesschicht 15 kann weiterverarbeitet werden zu einem gewünschten Vlies. Der Vorhang 24 ist insbesondere konisch ausgebildet, wobei die den Stauchvorrichtungen 7 gegenüberliegende Öffnung verbreitert ist. Weiterhin ist der Vorhang 24 im Zusammenspiel mit den einzelnen Stauchvorrichtungen 7 in der Lage, eine Vergleichmäßigung des Ablegens der Spinnvliesfasern 5 zu erzielen. So wie in einem Ausschnitt in dem Vorhang 24 angedeutet, treten die Spinnvliesfasern 5 aus der Stauchvorrichtung 7 aus, wobei sie sich beim Austritt schon aufspreizen. Durch einen genügend langen Vorhang 24 gelingt es, unterhalb des Vorhanges 24 eine vergleichmäßigte Spinnvliesschicht 15 ablegen zu können.
4 zeigt die Stauchvorrichtung 7 aus 3. Die Stauchvorrichtung 7 weist nur eine erste Druckluftzuführung 8 im Vergleich zu der zu 2 beschriebenen Stauchvorrichtung auf. Weiterhin unterscheidet sich die in 4 dargestellte Stauchvorrichtung 7 gegenüber der aus 2 dargestellten darin, dass in den Außenraum 19 eine Verbreiterung 25 hineinragt. Die Verbreiterung 25 sorgt dafür, dass sich der in bzw. an den Prallflächen 18 gebildete Pfropfen 26 auflöst und wieder als einzelne Spinnvliesfasern 5 über einen Auslass 27 der Stauchvorrichtung 7 entweicht. Der Auslass 27 ist als Diffusor ausgebildet und mündet in den Vorhang, der hier nicht dargestellt ist. Durch die Geometrie des Auslasses 27 wird wiederum eine Aufspreizung der Spinnvliesfasern erzielt. Der Auslass 27 kann so wie dargestellt aus der Stauchvorrichtung 7 herausragen, oder aber auch in diese integriert sein. Die Stauchvorrichtung 7 ist aus Fertigungsgründen vorzugsweise quaderförmig. Vorzugsweise weist die Stauchvorrichtung 7 mittig eine Teilungsebene auf. Dieses erlaubt, ein erstes Bauteil, insbesondere eine erste Hälfte 28 und ein zweites Bauteil, insbesondere eine zweite Hälfte 29 nach entsprechender Anordnung von Prallflächen 18 und Fertigung von beispielsweise entsprechend notwendigen Zuführungen, Leitungen, Einsätzen und ähnlichem zu einer Stauchvorrichtung 7 zusammenzusetzen. Auch ermöglicht ein hälftiger Aufbau der Stauchvorrichtung 7, dass Heizvorrichtungen, Luftabführungen, zusätzliche Sprüheinrichtungen oder ähnliches mehrseitig eingesetzt werden können und dass bei Verschleiß im Inneren der Stauchvorrichtung 7 diese Verschleißteile ausgewechselt werden können. Weiterhin ermöglicht eine Teilung, vorzugsweise eine Hälftigkeit der Stauchvorrichtung 7 eine besonders gute Zugänglichkeit zu den Prallflächen 18. Im Falle von dauerhaften Verklebungen von Polymermaterial an den Prallflächen 18 können diese ohne zu großen Aufwand gereinigt werden.
5 zeigt eine dritte Vorrichtung 30 insbesondere zur Herstellung von gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten 31. Thermoplastisches Material wird über eine nicht näher dargestellte Spinnplatte aus Düsen herausgedrückt und durch aus Fluidzuführungen 32 strömendes Gas von der Düsenplatte abgezogen und verstreckt. Die Fluidzuführung 32 ist so ausgerichtet, dass die schmelzgeblasenen Vliesfilamente 31 in eine Stauchvorrichtung 7 gelangen. Der Fluidzuführung 32 können eine Heizeinrichtung 33 wie auch eine Düseneinrichtung 34 zugeordnet sein. Diese ermöglichen es insbesondere, mit hohen Geschwindigkeiten die schmelzgeblasenen Vliesfilamente 31 zu erzeugen. Von der Stauchvorrichtung 7 werden die schmelzgeblasenen Vlieselemente 31 in gekräuselter Form auf die Ablage 12 geführt und anschließend weiterverarbeitet.
Vorzugsweise werden die Spinnvliesfasern bzw. die Vliesfilamente derart gestaucht, dass ein aus dem gestauchten Material hergestelltes Vlies eine Elastizität aufweist, die zumindest um den Faktor 1,3 größer ist als ein aus dem gleichen aber ungestauchten Material hergestelltes Vlies.

Claims

Vorrichtung (1; 22; 30) zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern (5) oder gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten (31) aus geschmolzenem thermoplastischen Material, wobei die Vorrichtung (1; 22; 30) eine Vielzahl an Düsen zum Austritt des thermoplastischen Materials, eine den Düsen nachgeordnete Verstreckvorrichtung der Spinnvliesfasern (5) oder der Vliesfilamente (31) und eine Ablage (12) für die Vliesfilamente (31) oder Spinnvliesfasern (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ablage (12) den Düsen und der Verstreckvorrichtung nachgeordnet eine mechanisch wirkende Stauchvorrichtung (7) für die zumindest teilweise verstreckten Spinnvliesfasern (5) oder Vliesfilamente (31) angeordnet ist, mit Prallflächen (18) und einer den Prallflächen nachgeschalteten Verbreiterung (25), die in einer Verstreckröhre (10) mündet und dieser nachgeschaltet ein Diffusor (21) angeordnet ist, wodurch eine Veränderung der Geometrie der Spinnvliesfasern (5) oder Vliesfilamente (31) erzeugbar ist.
Vorrichtung (1; 22; 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stauchvorrichtung (7) ein Verteiler integriert ist, der Bündel von gestauchten Vliesfilamenten (31) oder Spinnvliesfasern (5) zur Ablage (12) hin aufteilt.
Vorrichtung (1; 22; 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1; 22; 30) eine Fluidzuführung (32) aufweist, die derart ausgerichtet ist, das ein aus der Fluidzuführung (32) austretendes Gas das aus den Düsen austretende thermoplastische Material in die Stauchvorrichtung (7) führt.
Vorrichtung (1; 22; 30) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heiz- (33) und eine Düseneinrichtung (34) für das Gas zur Erzielung einer Geschwindigkeit von zumindest annähernd Schallgeschwindigkeit vorhanden ist.
Vorrichtung (1; 22; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauchvorrichtung (7) eine Querschnittsverengung, eine Querschnittsvergrößerung sowie dazwischen angeordnet zumindest eine Prallfläche (18) aufweist.
Vorrichtung (1; 22; 30) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsverengung nachgeordnet eine Druckluftzuführung (8) in eine Stauchkammer (16) der Stauchvorrichtung (7) mündet.
Vorrichtung (1; 22; 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen der Stauchvorrichtung (7) und den Düsen veränderlich definiert einstellbar ist.
Vorrichtung (1; 22; 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abzugseinrichtung für Spinnvliesfasern (5) und die Stauchvorrichtung (7) eine Baueinheit bilden.
Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Spinnvliesfasern oder gekräuselten schmelzgeblasenen Vliesfilamenten aus geschmolzenem thermoplastischen Material, welches aus Düsen abgezogen und auf einer Ablage abgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Verstrecken der Spinnvliesfasern oder der schmelzgesponnenen Vliesfilamente und vor einem Ablegen auf der Ablage die Spinnvliesfasern oder die Vliesfilamente in Richtung auf zumindest eine Prallfläche geführt und gestaucht werden und deformieren, wobei sie eine gekräuselte Geometrie erhalten und ihre Kräuselung weitestgehend beim Ablegen behalten und dass die Spinnvliesfasern oder Vliesfilamente vor einem Auftreffen auf die Prallfläche gebündelt werden und nach einem Stauchen wieder aufgeteilt werden.