DE10333784A1

DE10333784A1 - Kontinuierlicher Prozess zum Erzeugen eines Vliesstoffes aus Fäden, die durch Kalendrieren gedehnt wurden

Info

Publication number: DE10333784A1
Application number: DE10333784A
Authority: DE
Inventors: Yao-Chang Lin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2005-02-24
Also published as: US20050017401A1; FR2858985A1; GB2404384A; GB0317757D0

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes umfaßt die folgenden Schritte: Extrudieren eines faserbildenden Harzes durch eine Spinndüse 4 zum Bilden von Elementarfäden 91, Führen der Elementarfäden 91 durch eine Kühlvorrichtung 52, Führen der Elementarfäden 91 durch einen Satz erster Walzen 511, Führen der Elementarfäden 91 durch eine Heizvorrichtung 53, Dehnen der Elementarfäden 91 durch Führen der Elementarfäden 91 durch einen Satz zweiter Walzen 512, die mit einer höheren Drehzahl arbeiten als die ersten Walzen 511, und Formen der Elementarfäden 91 zu einem Vliesstoff 9 auf einem abgeschirmten Laufband 8, das sich in Längsrichtung bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Vliesstoffes, im einzelnen ein kontinuierliches Verfahren zum Formen eines Vliesstoffes durch Kalandrieren.

Ein typischer Vliesstoff weist im allgemeinen Faserstränge auf, die sich der Länge nach erstrecken, so daß er in Querrichtung eine unzureichende Bindungskraft aufweist. Zwar ist der Vliesstoff in der Lage, der Länge nach Zugkräfte aufzunehmen und weist eine hohe Längszerreißfestigkeit auf, jedoch wird er brechen oder reißen, wenn er in Querrichtung verlaufenden Zugkräften ausgesetzt wird.

Um ein solches Problem zu mildern wurden auf dem Stand der Technik ein Gerät und ein Verfahren vorgeschlagen, in dem ein Luftstrahl in der Nähe der Fasersträngen angelegt wird, die aus einer Spinndüse extrudiert werden, um mit einer Geschwindigkeit zu strömen, die höher ist, als die Extrudiergeschwindigkeit der Faserstränge. Der Luftstrahl bewirkt, daß die Faserstränge willkürlich ins Schwingen geraten, so daß die Faserstränge sich biegen sich miteinander verflechten, und damit die Bindekräfte zwischen den Fasersträngen erhöhen. Obwohl zwar die Stromgeschwindigkeit des Luftstrahls größer sein muß als die der Faserstränge, um dieselben zu biegen oder zu drehen, darf die Stromgeschwindigkeit nicht zu hoch sein. Sonst bewirkt der lineare Luftstrahl eine Zugkraft, die die Faserstränge nach unten zieht, was das Drehen oder Biegen der Faserstränge nachteilig beeinflußt. Zusätzlich ist es schwierig, die Geschwindigkeiten des Luftstrahls und der Faserstränge genau zu steuern, da sich die Ausströmrate der Faserstränge in Abhängigkeit vom Material verändert.

In der Technik ist bekannt, die aus der Spinndüse austretenden Faserstränge oder Elementarfäden durch Anwenden eines Kalandrierverfahrens zu dehnen, um so die Moleküle der Faserstränge oder Elementarfäden auszurichten und deren Zerreißfestigkeit zu erhöhen. Jedoch werden die Faserstränge oder Elementarfäden nach Bearbeiten mit dem Kalandrierverfahren üblicherweise mit einer Aufwickelwalze aufgewickelt anstatt auf einem abgeschirmten Laufband direkt in einen Vliesstoff geformt zu werden, da die aufgewickelten Fasern oder Elementarfaden keine Haftung aufweisen um aneinander zu hängen. Die aufgewickelten Fasern oder Elementarfäden werden dann mit anschließenden Prozessen weiterbearbeitet, wie z.B. Zerhacken und Formen mit einem Bindemittel, oder Weben oder Stricken, wodurch ein gewebter oder ein gestrickter Stoff erzeugt wird. Mit anderen Worten, der herkömmliche Prozeß zum Erzeugen eines Vliesstoffes ist nicht kontinuierlich, wenn die aus der Spinndüse austretenden Fasern oder Elementarfäden mittels eines Kalandriergeräts kalandriert werden. Der diskontinuierliche Prozeß als solcher ist mühsam und zeitaufwendig. Weiterhin ist die Produktionsfähigkeit desselben nur gering.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirtschaftliches, kontinuierliches Verfahren vorzusehen, in dem die aus einer Spinndüse austretenden Fasern oder Elementarfäden kalandriert und gedehnt und danach auf einem abgeschirmten Laufband direkt zu einem Vliesstoff ausgebildet werden.

Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes die folgenden Schritte:
Extrudieren eines faserbildenden Harzes durch eine Spinndüse zum Ausbilden von Elementarfäden; Durchführen der Elementarfäden durch eine Kühlvorrichtung; Durchführen der Elementarfäden durch einen Satz erster Walzen; Durchführen der Elementarfäden durch eine Heizvorrichtung; Dehnen der Elementarfäden durch Durchführen der Elementarfäden durch einen Satz zweiter Walzen, die mit einer höheren Drehzahl arbeiten als die ersten Walzen; und Ausbilden der Elementarfäden zu einem Vliesstoff auf einem abgeschirmten Laufband, das in einer Längsrichtung läuft.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Gerät zum Herstellen eines Vliesstoffes eine Spinndüse mit einer Vielzahl von Extrusionslöchern zum Ausbilden und Extrudieren von Elementarfäden, eine Kühlvorrichtung, die in Strömungsrichtung nach der Spinndüse zum Kühlen der aus der Spinndüse austretenden Elementarfäden angeordnet ist, einen Satz erster Walzen, die zum Ziehen der Elementarfäden aus der Spinndüse in Strömungsrichtung nach der Kühlvorrichtung angeordnet sind, eine in Strömungsrichtung nach den ersten Walzen angeordnete Heizvorrichtung zum Wiederaufheizen der Elementarfäden, einen Satz zweiter Walzen, die zum weiteren Ziehen der Elementarfäden weg von den ersten Walzen in Strömungsrichtung nach der Heizvorrichtung angeordnet sind, und ein abgeschirmtes Laufband, das in Strömungsrichtung nach der Zug-Luftstrahlvorrichtung zum Ausbilden und Weiterbefördern der Elementarfäden in einer Längsrichtung angeordnet ist. Die zweiten Walzen arbeiten mit einer höheren Drehzahl als die ersten Walzen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform anhand der begleitenden Zeichnungen deutlich; in diesen ist
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Geräts zum Herstellen eines Vliesstoffes, gesehen in einer Richtung quer zum abgeschirmten Laufband;
2 ist eine schematische Ansicht der vorliegenden Erfindung, gesehen in Längsrichtung des abgeschirmten Laufbands;
3 ist eine perspektivische Teilansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine schwingende Luftstrahlvorrichtung mit einer Vielzahl schwingender Luftklappen darstellt;
4 ist eine schematische Ansicht, die Elementarfäden zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung in wellige Muster geformt sind, die einander überlappen und sich ineinanderflechten; und
5 ist eine schematische Ansicht, die eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts zeigt.
Nehmen wir jetzt Bezug auf die 1, 2 und 3; ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durchgeführt durch ein Gerät (A), das eine Spinndüse 4, einen Satz erster Walzen 511, eine Kühlvorrichtung 52, eine Heizvorrichtung 53, einen Satz zweiter Walzen 512, eine Zug-Luftstrahlvorrichtung 6, eine Schwing-Luftstrahlvorrichtung 7, und ein abgeschirmtes Laufband 8 umfaßt.
Die Spinndüse 4 weist eine Vielzahl von Extrusionslöchern 41 zum Formen und Extrudieren von Elementarfäden 91 auf.
Die Kühlvorrichtung 52 ist in Strömungsrichtung nach der Spinndüse 4 angeordnet, um Kühlluft zum Kühlen der aus der Spinndüse 4 austretenden Elementarfäden 91 zu erzeugen.
Die ersten Walzen 511 sind in Strömungsrichtung nach der Kühlvorrichtung 52 angeordnet, um die Elementarfäden 91 von der Spinndüse 4 weg zu ziehen.
Die Heizvorrichtung 53 ist in Strömungsrichtung nach den ersten Walzen 511 angeordnet, um heiße Luft zum Wiederaufheizen der aus den ersten Walzen 511 austretenden Elementarfäden 91 zu erzeugen.
Die zweiten Walzen 512 sind in Strömungsrichtung nach der Heizvorrichtung 53 angeordnet, um die von den ersten Walzen 511 kommenden Elementarfäden 91 zu dehnen. Die Drehzahl der zweiten Walzen 512 ist höher als die der ersten Walzen 511.
Die Zug-Luftstrahlvorrichtung 6 ist in Strömungsrichtung nach den zweiten Walzen 512 angeordnet und beinhaltet Düsen 62 zum Erzeugen von Luftströmen 63, die zum abgeschirmten Laufband 8 zu gerichtet sind, und Hochdruckluftströme 63, die nach unten in Strömungsrichtung entlang den beiden Seiten der zweiten Walzen 512 durch einander gegenüberliegende Luftdüseneinheiten 62 strömen, so daß sie die Elementarfäden 91 nach unten ziehen.
Die schwingende Luftstrahlvorrichtung 7 ist in Strömungsrichtung nach der Zug-Luftstrahlvorrichtung 6, und in Strömungsrichtung vor dem abgeschirmten Laufband 8 angebracht und beinhaltet ein Paar einander gegenüberliegende Düseneinheiten 71, die entsprechend unter den Düsen 62 der Zug-Luftstrahlvorrichtung 6 angeordnet sind, und deren jede einen Düsenauslaß 711 umfaßt, der sich nach unten öffnet. Eine Vielzahl von schwingenden Luftklappen 72 sind an dem Düsenausgang 711 jeder Düseneinheit 71 angebracht und sind in einer Reihe in einer Richtung quer zur Längsrichtung des abgeschirmten Laufbands 8 ausgerichtet. Die Luftklappen 72 werden quer geschwungen durch ein Leistungsmittel wie z.B. einen Motor (nicht gezeigt), damit schwingende Luftströme 73 erzeugt werden (2).
Das abgeschirmte Laufband 8 ist in Strömungsrichtung nach den Zug- und Schwingluftstrahlvorrichtungen 6, 7 angebracht zum Bilden und Ziehen der Elementarfäden 91 in Längsrichtung. Das abgeschirmte Laufband 8 hat eine Tragefläche 81, die in Richtung zur Spinndüse 4 gerichtet ist und sich horizontal erstreckt.
Wenn die Luftklappen 72 in Hin- und Herbewegungen betätigt werden, werden schwingende Luftströme 73 erzeugt, wie in 2 gezeigt wird. Die schwingenden Luftströme 73 bewirken, daß die Elementarfäden 91 in Querrichtung, die quer zu der Längsrichtung des abgeschirmten Laufbands 8 liegt, hin- und herschwingen, so daß die Elementarfäden 91 in wellige Muster 912 geformt werden, die einander überlappen und sich ineinanderflechten, wie in 4 gezeigt wird.
Das kontinuierliche Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird durchgeführt wie folgt: Als erstes wird ein faserbildendes Harz, wie z.B. Polypropylen oder Polyethylen, geschmolzen und durch die Spritzlöcher 41 in der Spinndüse 4 gespritzt, um Elementarfäden 91 zu bilden. Die Elementarfäden 91 werden von der Kühlvorrichtung 52 gekühlt und dann durch die ersten und zweiten Walzen 511, 512 und die Aufheizvorrichtung 53 geführt. Die Aufheizvorrichtung 53 heizt die Elementarfäden 91 wieder auf. Da die Drehzahl der zweiten Walzen 512 höher ist als die der ersten Walzen 511 werden die aufgeheizten Elementarfäden 91 gedehnt, um die Moleküle der Elementarfäden 91 auszurichten und damit die Zerreißfestigkeit der Elementarfäden 91 zu erhöhen.
Nachdem die gedehnten Elementarfäden 91 durch die Zug-Luftstrahlvorrichtung 6 gelaufen sind, werden sie von den Luftströmen 63 nach unten gezogen. Die sich abwärts bewegenden Elementarfäden 91 werden von den schwingenden Luftströmungen 73, die von der Schwing-Luftstrahlvorrichtung 7 erzeugt werden, angeblasen, so daß die Elementarfäden 91 hin- und hergeschwungen werden, um wellige Muster 912 zu bilden, die einander überlappen und sich in Querrichtungen ineinanderflechten.
Schließlich werden die nach unten laufenden Elementarfäden 91 auf der Tragefläche 81 des abgeschirmten Laufbands 8 geformt und vom abgeschirmten Laufband 8 der Länge nach weiterbefördert. Wie in 4 gezeigt wird, sind die Wellenmuster 912 der Elementarfäden 91 ineinander verschlungen und übereinander geschichtet und bilden somit einen Vliesstoff 9, der nicht nur widerstandsfähig gegen in Längsrichtung wirkende Zugkräfte ist, sondern auch eine hohe querwirkende Haftfestigkeit aufweist.
Nehmen wir jetzt Bezug auf 5; eine Vielzahl von Geräten, im vorliegenden Fall zwei Geräte (A), ein Gerät (B), und ein Gerät (C) sind in Reihe angeordnet in einer Längsrichtung eines herkömmlichen abgeschirmten Laufbands 8 zum Herstellen eines Vliesstoffes (nicht dargestellt). Das Gerät (B) ist zwischen den Geräten (A) eingesetzt und unterscheidet sich vom Gerät (A) dadurch, daß das Gerät (B) nicht mit den ersten und zweiten Walzen 511, 512, der Kühlvorrichtung 52 und der Aufheizvorrichtung 53 versehen ist. Das Gerät (C) unterscheidet sich vom Gerät (A) dadurch, daß das Gerät (C) nur mit der Spinndüse 4 und der Zug-Luftstrahlvorrichtung 6 versehen ist. Der so erzeugte Vliesstoff beinhaltet vier Faserschichten, die übereinandergelegt sind.
Wie oben beschrieben, ermöglicht erfindungsgemäß die hohe Drehzahl der zweiten Walzen 512 das Dehnen der Elementarfäden 91, so daß die Moleküle der Elementarfäden 91 ausgerichtet werden und damit die Zerreißfestigkeit der Elementarfäden 91 erhöht wird. Ferner bewirken die schwingenden Luftströmungen 73, die von der schwingenden Luftstrahlvorrichtung 7 erzeugt werden, daß die Elementarfäden 91 wellige Muster 912 bilden, die einander überlappen und sich ineinanderflechten, und damit die Haftfestigkeit der Vliesstoffe 9 in Querrichtung vergrößern. Auf diese Weise kann durch das Verfahren und das Gerät der vorliegenden Erfindung ein Vliesstoff 9 mit hoher Längs- und Quer-Zugkraft erhalten werden. Eine genaue Steuerung der Geschwindigkeiten der Luftströmungen und der Elementarfäden 91 ist bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.

Claims

Ein Verfahren zum Erzeugen eines Vliesstoffes, gekennzeichnet durch: (a) Extrudieren eines faserbildenden Harzes durch eine Spinndüse 4 zum Ausbilden von Elementarfäden 91; (b) Durchführen der Elementarfäden 91 durch eine Kühlvorrichtung 52; (c) Durchführen der Elementarfäden 91 durch einen Satz erster Walzen 511 nach Schritt (b); (d) Durchführen der Elementarfäden 91 durch eine Heizvorrichtung 53 nach Schritt (c); (e) Dehnen der Elementarfäden 91 durch Durchführen der Elementarfäden 91 durch einen Satz zweiter Walzen 512 nach Schritt (d), wobei die zweiten Walzen 512 mit einer höheren Drehzahl arbeiten als die ersten Walzen 511; und (f) Ausbilden der Elementarfäden 91 zu einem Vliesstoff 9 auf einem abgeschirmten Laufband 8, das in einer Längsrichtung läuft.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Ziehen der Elementarfäden 91 durch Verwenden einer Zug-Luftstrahlvorrichtung 6 vor Schritt (f).
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch eine Schwing-Luftstrahlvorrichtung 7 zum Hin- und Herschwingen der Elementarfäden 91 hinter der Zug-Luftstrahlvorrichtung 6, vor dem abgeschirmten Laufband 8 und in Querrichtungen, die quer zur Längsrichtung liegen, so daß die Elementarfäden 91 in wellige Muster 912 geformt werden, die sich in den Querrichtungen überlappen und ineinanderflechten.
Das Verfahren gemäß Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schwing-Luftstrahlvorrichtung 7 benutzt wird zum Erzeugen schwingender Luftströmungen 73 zum Anblasen der Elementarfäden 91, wobei die Schwing-Luftstrahlvorrichtung 7 eine Vielzahl schwingender Luftklappen 72 aufweist.
Ein Gerät zum Herstellen eines Vliesstoffes, gekennzeichnet durch: Eine Spinndüse 4 mit einer Vielzahl von Extrusionslöchern 41 zum Ausbilden und Extrudieren von Elementarfäden 91; eine Kühlvorrichtung 52, die in Strömungsrichtung nach der Spinndüse 4 zum Kühlen der aus der Spinndüse 4 austretenden Elementarfäden 91 angeordnet ist; einen Satz erster Walzen 511, die zum Ziehen der Elementarfäden 91 aus der Spinndüse 4 in Strömungsrichtung nach der Kühlvorrichtung 52 angeordnet sind; eine in Strömungsrichtung nach den ersten Walzen 511 angeordnete Heizvorrichtung 53 zum Wiederaufheizen der Elementarfäden 91; einen Satz zweiter Walzen 512, angeordnet in Strömungsrichtung nach der Heizvorrichtung 53 zum weiteren Ziehen der Elementarfäden 91 weg von den ersten Walzen 511, wobei die zweiten Walzen 512 mit einer höheren Drehzahl arbeiten als die ersten Walzen 511; und ein abgeschirmtes Laufband 8, das in Strömungsrichtung nach der Zug-Luftstrahlvorrichtung 6 zum Ausbilden und Weiterbefördern der Elementarfäden 91 in einer Längsrichtung angeordnet ist.
Ein Gerät gemäß Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch eine Zug-Luftstrahlvorrichtung 6, die in Strömungsrichtung nach den zweiten Walzen 512 zum Ziehen der Elementarfäden 91 angeordnet ist.
Das Gerät gemäß Anspruch 6, ferner gekennzeichnet durch eine Schwing-Luftstrahlvorrichtung 7, die in Strömungsrichtung nach der Zug-Luftstrahlvorrichtung 6 und in Strömungsrichtung vor dem abgeschirmten Laufband 8 angeordnet ist, um die Elementarfäden 91 hin und her in Querrichtungen zu schwingen, die quer zur Längsrichtung liegen, wobei die Elementarfäden 91 in Wellenmuster 912 geformt werden, die sich überlappen und in den Querrichtungen gegenseitig ineinanderflechten.
Das Gerät gemäß Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schwing-Luftstrahlvorrichtung 7 eine Vielzahl von schwingenden Luftklappen 72 umfaßt, um schwingende Luftströmungen 73 zu erzeugen.
Das Gerät gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwing-Luftstrahlvorrichtung 7 einen Düsenauslaß 711 und eine Vielzahl von schwingenden Luftklappen 72 aufweist, die als Düsenauslaß 711 angeordnet sind, wobei die schwingenden Luftklappen 72 in einer Reihe entlang einer Richtung quer zur Längsrichtung angeordnet sind.