DE1560838C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Vernetzen eines Wirrfaservlieses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vernetzen eines Wirrfaservlieses durch örtliches Verschieben und Verschlingen der einzelnen Fasern des Vlieses im Bereich zwischen dabei sich bildenden faserfreien Zonen.
Die bekannten ungewebten Faserstoffe unterscheiden sich in ihrer Struktur wesentlich von Stoffen, die unter Verwendung von Fäden bzw. Garnen gewebt, gewirkt oder gestrickt sind. Jn einem gewebten oder gestri> bzw. gewirkten Stoff sind die Fasern des den bildenden Materials zu Fäden oder Garnen verspo und gegebenenfalls verzwirnt, die wiederum verw 5 oder verstrickt in der Stoffbahn eingebunden Durch das Spinnen bzw. Verzwirnen befinden sici Fasern in mechanischer und reibender Verbinc miteinander und bilden Garne bzw. Fäden, welch einem aus ihnen erzeugten Gewebe bzw. Gewirk ( Gestrick netzartige Strukturen aus sich kreuzem verflochtenen Garnen aufweisen, wobei sie zwisc ihnen liegende faserfreie Zonen umgrenzen.

Bei den ungewebten Faserstoffen bzw. Faservlie unterscheidet man zwei Hauptarten, nämlich Filze ι gebundene Vliese. In jedem von diesen Erzeugnis erscheinen die den Stoff bildenden Fasern einzeln l wirken einzeln als Strukturelemente.

In gebundenen Faservliesen sind die Fasern gewöh lieh flach übereinandergeschichtet und miteinanci durch Bindemittel mehr oder weniger stark verbünde Je Schicht sind die Fasern wie in einem Krempelvlies einer Richtung ausgerichtet oder sie liegen wahllos, w in einem mittels Luftschichtung hergestellten isotroi sehen Wirrfaservlies.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß die für ei Herstellung gebundener Faserstoffbahnen benutzte Faservliese eine relativ geringe Festigkeit aufweisen, d. durch einen relativ hohen Gehalt an Bindemitt kompensiert werden muß. Dadurch erhalten di Faserstoffbahnen jedoch eine unerwünschte Steifigkei und eine gewisse Härte im Griff, wodurch sie für viel Anwendungsfälle nicht geeignet sind. Daher war mai bestrebt, die Festigkeit des Ausgangsmateriais für dii Faserstoffbahnen zu erhöhen, um so den nötiget Bindemittelanteil erniedrigen zu können. Dies gelani dadurch, daß man, wie erstmals in der DT-PS 12 24 697 und in dieser entsprechenden ausländischen Patentschrift beschrieben, die Fasern in einem Wirrfaservlie.¹ vernetzte, d. h. in eine netzartige Struktur brachte.

wobei sich die Fasern in vorbestimmter Ordnung, ζ. Β ähnlich wie bei einem Gewebe oder Gewirke, miteinander verschlingen, verdrehen, verzwirnen od. dgl., wobei zwischen den sich bildenden garnähnlichen Faserbündeln faserfreie Zonen oder Löcher.

wiederum ähnlich wie bei einem Gewebe oder Gewirke, entstehen. Zur Herstellung eines derartigen Faservlieses hat man bisher Wasserstrahlen verwendet, die, in einem bestimmten Muster, in ein Wirrfaservlies eindringen und dort die Fasern in der beschriebenen Weise verschieben und zu Faserbündeln verschlingen und verdrehen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das geeignet ist, auf rein mechanische Weise die vorbeschriebenen Faservliese produzieren zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, das Vernetzen eines Wirrfaservlieses in der Weise vorzunehmen, daß nachstehende, für sich bekannte Verfahrensschritte angewandt werden: Das zu vernetzende Wirrfaservlies wird zunächst angefeuchtet und auf einen das Vlies gänzlich durchdringenden Nadelbelag aufgedrückt, und anschließend werden die Fasern im Faservlies, die sich gänzlich zwischen den Nadeln des Nadelbelages befinden, durch eine in einer Vielzahl von Richtungen durchgeführte Bürstenbehandlung zu Faserbündeln vernetzt. Bei der Bürstenbehandlung richten sich die ursprünglich wirr im Faservlies liegenden Fasern in den spezifischen

Richtungen aus, um so ein Netzwerk aus Faserbündeln zu bilden, wobei schließlich die Fasern im Vlies spannungsfrei liegen.

Die Fasern im Wirrfaservlies sind Stapelfasern üblicher Länge, d. h., daß diese etwa 6 mm beträgt. Als Fasermaterial kann jedes üblicherweise verwendete : textile Fasermaterial Anwendung finden, gleichgültig, ob es sich um natürliches oder künstlich hergestelltes ' Fasermaterial handek. Wichtig ist lediglich, daß sich die einzelnen Fasern im Vlies unter dem Einfluß der durch die Borsten von Bürsten auf sie ausgeübten Kraft bewegen lassen, um während der Bürstenbehandlung einerseits eine gewünschte Lage einzunehmen und andererseits sich mit anderen Fasern zu verschlingen, zu verdrehen od. dgl.

Vorrichtungen, um Fasern in einem Wirrfaservlies zu verschieben, sind bereits aus den US-PS 30 12 290 und 30 14 263 sowie der DT-PS 8 84 307 bekanntgeworden. Bei der erstgenannten Druckschrift wird das Wirrfaservlies über eine mit Nadeln besetzte Walze geführt, wobei die Nadelwalze und damit die Nadeln Schwingbewegungen ausführt, wodurch die Fasern eine Verschiebung erfahren. Praktisch werden in dem Wirrfaservlies mit Hilfe der Nadeln Löcher hervorgerufen, die weit größer sind als der Durchmesser der Nadeln es ist. Die Fasern werden zwar verschoben, jedoch in ihrer Lage nicht wesentlich verändert und überdies insbesondere nicht in einen spannungslosen Zustand überführt.

Diese vorbekannte Maschine war schließlich Ausgangspunkt für weitere Entwicklungsarbeiten, die zum Anmeldungsgegenstand führten.

Aus der zweitgenannten Druckschrift ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei welcher das mit Bindemitteln getränkte Wirrfaservlies zwischen zwei mit Nadelbeschlägen versehenen Walzen hindurchgeführt wird, wobei mit Hilfe der Zähne Löcher in das Vlies gebracht werden. Während der eine Nadelzylinder das Wirrfaservlies festhält, rufen die Zähne der anderen, Schwingbewegungen ausführenden Walze Löcher in dem Faservlies hervor, ähnlich wie bei der Vorrichtung nach der erstgenannten Druckschrift.

Aus der DT-PS 8 84 307 ist es bekannt, die oberhalb und teilweise auch die innerhalb des Nadelbeschlages einer Walze befindlichen Fasern eines Wirrfaservlieses mit Hilfe eines Bürstenbalkens in Querrichtung zur Bahnlängsrichtung zu legen. Der Bürstenbalken muß nach Hinwegstreichen über die Faserlage außer Eingriff mit den Fasern zum Ausgangspunkt zurückkehren. Hierbei greifen jedoch die Borsten der Bürste nicht zwischen die Zähne des Nadel- bzw. Kardenbeschlages, und es erfolgt auch nur eine teilweise Umlagerung der Fasern im Vlies.

Die Vorrichtung zum Vernetzen eines Wirrfaservlieses, bei welcher das Vlies über eine Anfeuchtvorrichtung einem rotierenden Nadelzylinder zugeführt wird, ist gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß dem Nadelzylinder eine Mehrzahl von im Nadelbereich auf das in diesem befindliche Wirrfaservlies einwirkenden Bürsten zugeordnet ist, welche in einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen gegenüber dem vorlau- (,o fenden Wirrfaservlies bewegbar sind. Eine derart ausgebildete Maschine ermöglicht es, die Fasern im Wirrfaservlies in der gewünschten Weise auszurichten und zu einem Netzwerk aus zahllosen ineinandergreifenden und miteinander verbundenen Faserbündeln zu formen, wobei innerhalb der Faserbündel die Fasern einander umschlingen und sich miteinander verdrehen und verhaken, wodurch ein festerer Zusammenhalt als zuvor erreicht wird, was einer höheren Festigkeit des Enderzeugnisses zugute kommt.

Zweckmäßigerweise ist vorzusehen, daß die momentane Relativgeschwindigkeit der Bürstflächen gegenüber dem Wirrfaservlies veränder- und einstellbar ist, um zu erreichen, daß die Fasern im Vlies in die gewünschte Lage bewegt und verschoben werden, damit das erwünschte Netzwerk aus Faserbündeln entsteht. Damit die Fasern in der Tiefe des Faservlieses erfaßt werden, greifen die Borsten der Bürsten in die Zwischenflächen zwischen den Nadeln bis in den Bereich des Nadelzylindermantels hinein. Bei einer derartigen Anordnung werden nicht nur die an der Oberfläche des Faservlieses liegenden Fasern verschoben, sondern auch die weit darunter befindlichen Fasern, was auf den Feuchtigkeitsgehalt des Faservlieses zurückzuführen ist.

Vorteilhafterweise bestehen die Bürsten aus einer Mehrzahl von insbesondere gegenläufig rotierend und in Richtung ihrer Längsachse hin- und herbewegbar angetriebenen'Bürstenwalzen, mittels welcher in besonders einfacher und zweckmäßiger Weise das gewünschte Ergebnis erzielbar ist.

Um ein einwandfreies Produkt zu erhalten, ist vorzusehen, daß die Länge der Nadeln des Nadelzylinders größer ist als die Dicke des Wirrfaservlieses, so daß sämtliche Fasern des Vlieses in die Zwischenräume zwischen den Nadeln zu liegen kommen, in welchen sie in eine bestimmte Richtung verschoben werden. Um das der Maschine zugeführte und angefeuchtete Wirrfaservlies auf den Nadelbelag eines Nadelzylinders aufzubringen, so daß es gänzlich in dem Nadelbelag liegt, ist vor den Bürsten eine schwingend angetriebene Aufdrückbürste für das Faservlies angeordnet, die das Vlies in den Nadelbelag hineindrückt. Diese Aufdrückbürste ist aus dem gleichen Grunde während des Aufdrückens des Wirrfaserylieses auf den Nadelzylinder für eine kurze Wegstrecke mit dem Vlies mitlaufend angetrieben.

Der Aufbau und Einzelheiten der erfindungsgemäß ausgebildeten Maschine ergeben sich aus der Beschreibung des in den Fig. 1 bis 7 der Zeichnungen dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Maschine zur Herstellung der gewünschten Faservliesbahnen. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Maschine zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2 einen Querschnitt durch die Maschine längs der Linie2-2in Fig. 1,

F i g. 3 eine Frontansicht der Maschine,

F i g. 4 einen Teil der Andrückbürsteneinrichtung,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Bürsteneinrichtung längs der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig.6 eine Seitenansicht der Maschine gemäß Fig. 2 und den Antriebsmechanismus für die rotierenden Bürsten und

Fig. 7 eine zweite Seitenansicht der Maschine gemäß Fig.2 und den Mechanismus, mit dessen Hilfe die rotierenden Bürsten in axialer Richtung in Schwingung versetzt werden.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen hervorgeht, sind an einem Maschinengestell 2 alle für das Vernetzen eines mittels eines Förderbandes 8 zugeführten Wirrfaservlieses 9 erforderlichen Maschinenelemente befestigt bzw. gelagert. Am Einlaufende der Maschine befinden sich die sich über die ganze Breite der Maschine erstreckenden Befeuchtungswalzen 11 und 12, deren untere Walze 11 teilweise in einen

Wasserbehälter 15 eintaucht. Die obere Befeuchtungswalze 12 ist in ihrer Höhenlage mittels der hydraulischen Einstellzylinder 20 regulierbar, um den Druck auf das Wirrfaservlies 9 im Walzenspalt nach Wunsch einstellen und damit den Feuchtigkeitsgehalt des angefeuchteten Wirrfaservlieses steuern zu können. Zweckmäßigerweise wird dem Wirrfaservlies 9 über die Befeuchtungswalze 11 soviel Wasser zugeführt, daß sein Feuchtigkeitsgehalt etwa 150 bis 200%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Faservlieses, beträgt.

Die Hauptantriebswelle 23 der Maschine trägt den Nadelzylinder 25, auf dessen Zylindermantel ein Beschlag mit sich radial nach außen erstreckenden Nadeln 26 befestigt ist.

Hinter und oberhalb der Befeuchtungswalzen 11, 12 befindet sich die Andrückbürste 27, welche dem Nadelzylinder 25 gegenüberliegt. Die Arbeitsfläche der Andrückbürste 27, die durch die Enden der relativ weichen Bürstenborsten 28 gebildet wird, ist der Krümmung des Nadelzylinders 25 angepaßt. Die Andrückbürste 27 ist gegenüber dem Nadelzylinder 25 vor- und zurück- und längs eines Teils des Zylindermantels in dessen Umfangsrichtung beweglich gelagert.

Der die Borsten 28 tragende Bürstenbalken 29 der Andrückbürste 27 ist an Stößeln 32 angelenkt, welche in Lagerhülsen 45 der Achse 43 geführt sind, und welche mit Exzenterringen 39 verbunden sind, die auf den Exzenterscheiben 37 der Exzenterscheibenantriebswelle 35 drehbar gelagert sind. Durch die Bewegung der Andrückbürste 27 drücken deren Borsten 28 das Wirrfaservlies 9 nach unten in die Nadeln 26 des Nadelzylinders 25; hierbei bleiben die Borsten 28 der Andrückbürste 27 mit dem Faservlies 9 nur während einer sehr kurzen Zeitspanne in Berührung.

Dem Nadelzylinder 25 gegenüberliegend sind in dessen oberem Bererich die vier Bürstenwalzen 46, 47, 48 und 49 angeordnet, deren Wellen 50,51,52 und 53 mit Hilfe der Treibriemen 58,59,60 und 61 ( F i g. 6) von der Riemenscheibe 62 auf der Hauptantriebswelle 23 angetrieben werden. Die Bürstenwalzen 46 bis 49 haben im wesentlichen einen solchen Abstand von dem die Nadeln 26 tragenden Zylinder 25, daß die relativ weichen Borsten 54,55,56 und 57 der Bürstenwalzen 46, 47, 48 und 49 bis auf den Mantel des Nadelzylinders 25 und zwischen die auf diesem befindlichen Nadeln 26 greifen. Die Treibriemen 58 und 60 sind gekreuzt geführt, um die Bürstenwalzen 46 und 48 in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung der Bürstenwalzen 47 und 49 zu drehen, wie dies aus den Richtungspfeilen in F i g. 1 hervorgeht.

Die wirksamen, von den Borsten einer jeden Bürste bei ihrer Drehbewegung auf die Fasern ausgeübten Kräfte hängen von der Differenz zwischen der linearen Geschwindigkeit der Borsten und der linearen Geschwindigkeit des Faservlieses 9 im Berührungsbereich

ίο ab. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Bürstenwalzen 46 und 48 kann verändert werden, um zu erreichen, daß jeweils gleiche, auf die Fasern einwirkende Kräfte von jeder der Bürstenwalzen ausgeübt werden.

Zusätzliche, auf die Fasern einwirkende Kräfte ergeben sich aus der Axialbewegung einer jeden Bürstenwalze. Die Axialbewegung der Bürstenwalzen 46 bis 49 wird auf folgende Weise hervorgerufen: Auf der Hauptantriebswelle 23 sitzt eine Schnecke 69, weiche das auf einer seitlich an der Seitenwange 7 des Maschinengestells 2 gelagerten Nockenwelle 72 sitzende Zahnrad 71 antreibt. Auf der Nockenwelle 72 sitzen die vier Nocken 74, an welchen die Rollen 81 am unteren Ende der an den Lagerböcken 68 pendelbar gelagerten Schwinghebel 78 anliegen. Die oberen Enden der Schwinghebel 78 liegen an den Stirnflächen der in ihren Lagern 85 und 67 axial verschiebbaren Bürstenwalzenwellen 50 bis 53 an, welche mittels der zwischen den Lagern 85 und einem auf den Enden der Bürstenwalzenwellen 50 bis 53 sitzenden Ring 83 befindlichen Druckfeder 84 jeweils nach außen gegen die Schwinghebel 78 gedrückt werden. Bei Drehung der Hauptantriebswelle 23 wird die Nockenwelle 72 mit den Nocken 74 ebenfalls gedreht. Jeder der Nocken 74 bewirkt eine Pendelbewegung des ihm zugeordneten Schwinghebels 78 und damit eine axiale Hin- und Herbewegung der entsprechenden Bürstenwalzenwelle 50,51,52 bzw. 53.

Infolge ihrer Struktur, ihres Aussehens, ihrer Griffigkeit und anderer Qualitäten sind die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Stoffe besonders geeignet zur Verwendung für chirurgisches Verbandmaterial, saugfähige Stoffe für hygienische Binden und Windeln, insbesondere für deren Umhüllung, für Wischtücher, Handtücher, Filtermaterialien, Futterstoffe, Stoffe für industrielle Zwecke, als Ersatz für Gaze und gazeähnliche Stoffe im allgemeinen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

lö öU 838 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vernetzen eines Wirrfaservlieses durch örtliches Verschieben und Verschlingen der einzelnen Fasern im Bereich zwischen dabei sich bildenden faserfreien Zonen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender für sich bekannter Verfahrensschritte, nämlich daß das Wirrfaservlies angefeuchtet und auf einen das Vlies gänzlich durchdringenden Nadelbelag aufgedrückt wird, und daß anschließend die sich zwischen den Nadeln befindlichen Fasern im Faservlies durch eine in einer Vielzahl von Richtungen durchgeführte Bürstenbehandlung zu Faserbündeln vernetzt werden.

2. Vorrichtung zum Vernetzen eines Wirrfaservlieses, bei welcher das Vlies über eine Anfeuchtvorrichtung einem rotierenden Nadelzylinder zugeführt wird zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nadelzylinder (25) eine Mehrzahl von im Nadelbereich auf das in diesem befindliche Wirrfaservlies (9) einwirkenden Bürsten (46 bis 49) zugeordnet ist, welche in einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen gegenüber dem vorlaufenden Wirrfaservlies (9) bewegbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die momentane Relativgeschwindigkeit der Bürsten (46 bis 49) gegenüber dem Wirrfaservlies (9) veränder- und einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (54 bis 57) der Bürsten (46 bis 49) in die Zwischenräume zwischen den Nadeln (26) bis in den Bereich des Nadelzylindermantels (25) eingreifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten aus einer Mehrzahl von insbesondere gegenläufig rotierend und in Richtung ihrer Längsachse hin- und herbewegbar angetriebenen Bürstenwalzen (46, 47, 48, 49) bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Nadeln (26) des Nadelzylinders (25) größer ist als die Dicke des Wirrfaservlieses (9).

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Auflaufs des Wirrfaservlieses (9) auf den Nadelzylinder (25) eine schwingend angetriebene Aufdrückbürste (27) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufdrückbürste (27) während des Aufdrückens des Wirrfaservlieses (9) auf den Nadelzylinder (25) für eine kurze Wegstrecke mit dem Vlies mitlaufend angetrieben ist.