DE1685546C3 - Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden Ablage und gleichmäßigen Verteilung von Stapelfasern für die Herstellung von Vliesen - Google Patents

Description

Schließlich ist auch noch bekannt, Stapelfasern mit Hilfe eines Luftstromes nach dem sogenannten Schleuderverfahren zu erzeugen (GB-PS 9 64 312) und dabei den die Fasern erzeugenden und ausziehenden Luftstrom so zu beeinflussen, daß er changierend über die Ablagefläche hin- und hergeführt wird.

Die bei diesen beiden vorerwähnter. Vorrichtungen für die Fasererzeugung und den Transport bis zur Ablage benutzte auf die Fasern einwirkende Luftmenge ist so groß und hat eine so hohe Geschwindigkeit, daß ihre Beeinflussung durch pendelnde Bleche oder changierende Gasströme verhältnismäßig gering ist, wobei ziöism Wirbel und Faserzusammenballungen innerhalb der starken Luftströme kaum vermieden werden können. ,₅

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Stapelfasern unterschiedlicher Länge in großer Menge zu erzeugen und bei hoher Fördergeschwindigkeit einer bewegten Ablagefläche auf dieser gleichmäßig zu verteilen, so daß eine hohe Festigkeit und zugleich eine hohe Porosität erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung prinzipiell vor, die in einem gasförmigen Medium suspendiert mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit angelieferten Fasern in ein fließfähiges Medium überzuführen und durch dieses auf dem Transportband niederzuschlagen.

Als fließfähiges Medium dient dabei vorzugsweise Wasser, wobei aus einer Vielzahl von Einzelstrahlen eine auf die Ablagefläche gerichtete Wand erzeugt wird, welche die von einem Luftstrom zugeführten Fasern erfaßt und auf dem Transportband niederschlägt

Es ist zwar bereits bekannt (US-PS 2919 970), endlose Glasfasern mit Hilfe von Wasserstrahlen auszuziehen, zu Bündeln zu fassen und solchermaßen gebündelt auch auf einem Transportband zick-zack-förmig abzulegen, doch handelt es sich hierbei weder um die Erzeugung von Stapelfasern noch um die Bildung dünner Vliese mit den eingangs erwähnten Eigenschaften.

Mit der Erfindung wird eine bisher nicht erreichte Gleichmäßigkeit der Faserverteilung bei hoher Produktionsgeschwindigkeit möglich, und zwar auch bei Verwendung langer und sehr langer Stapelfasern, d. h. Fasern mit einer vorwiegenden Länge von 250 bis 1000 mm, die aber auch 2 bis 3 m überschreiten kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch an einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht und an Hand dieser nachfolgend beschrieben. Dabei sind Glasfasern stellvertretend für andere gleichartige Fasern genannt, die in gleicher Weise Weise verarbeitet werden können. Es stellen dar:

F i g. 1 eine Vorderansicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in einfacher Ausführungsform,

Fig.2 eine Vorderansicht ähnlich der nach Fig. 1, darstellend eine Vorrichtung für die Herstellung eines breiteren Faserkörpers,

Fig.3 eine Abwandlung der Erfindung für die Faserablage auf einem Transportband in einer Richtung quer zu der Ablage nach den F i g. 1 und 2.

Bei dem Beispiel nach F i g. 1 wird angenommen, daß die an irgendeiner Stelle auf irgendeine Weise erzeugten Fasern mittels eines mit Stegen t bestückten Transportbandes 2, dessen Umlenktrommel 3 oberhalb der Außenkante 4 eines Transportbandes 5 endet, angeliefert werden. Wenn das Transportband 2 mit einer hinreichenden Geschwindigkeit angetrieben wird,

so werden die angelieferten Fasern 6 beim Umlaufen um die Rolle 3 als dachförmiger Faser-Luftstrom 7 in Richtung auf das Transportband 5 geführt Ober dem Transportband ist eine gerichtete Wasserstrahlen in Form einer Wasserwand erzeugende Einrichtung, beispielsweise ein Rohr 8 entsprechender Länge mit in einer Reihe liegenden, eingebohrten Löchern oder aufgesetzten Düsen vorgesehen, das über eine Druckleitung 9 und ein auf seinen Stutzen 10 aufgesetztes flexibles Zwischenstück Il mit Druckwasser versorgt und über einen einfachen Antrieb und eine einfache Steuerung, beispielsweise einen Kettenantrieb mit Herzkurvensteuerung, so changierend bewegt wird, daß die von ihm erzeugte Wasserstrahlwand 12 über einen Winkel α von der einer Breitseite des Transportbandes 5 bis zur anderen und zurück changierend bewegt wird. Die Changierbewegung A-B des Strahlrohres 8 muß natürlich auf die Geschwindigkeit des Transportbandes 5 abgestimmt werden, um eine bestimmte Dicke des herzustellenden Vlieses zu erzielen, jedoch ist es nicht schwierig, diese Changiergeschwindigkeit sehr schnell ablaufen zu lassen, da nur sehr geringe Massen bewegt werden müssen. In Fig. 1 ist das Strahlrohr 8 im Verhältnis zur Transportbandbreite der übersichtlichereren Darstellung wegen übertrieben groß gezeigt Bei einer Transportbandbreite von beispielsweise 1000 mm kann ein etwa 1500 mm über dem Transportband in der Mitte desselben angeordnetes Strahlrohr von 50 mm Außendurchmesser genügen.

Die einzelnen Fasern des Faserstromes 7 werden, wenn sie in die Strahlwand 12 gelangen, von dieser erfaßt, in Richtung auf das Transportband geführt, wobei sie eine wesentliche Beschleunigung erfahren und schließlich auf diesem niedergeschlagen. Dabei werden sie von der Strahlwand mitgenommen, und das bedeutet, daß die beispielsweise bereits in der Stellung \2a der Strahlwand mit dieser in Berührung kommenden, tiefer fliegenden Fasern mehr in dem in der Zeichnung rechts liegenden Bereich des Transportbandes und die höher fliegenden Fasern während der Bewegung des Strahles in die Stellung 12 mehr auf dem linken Teil desselben niedergeschlagen werden. Beim Auftreffen auf das Transportband werden sie durch die Aufprallwucht mehr oder minder gestreckt

Es kann vorteilhaft sein, das Strahlrohr mit zwei Reihen von Bohrungen oder Düsen auszurüsten, die so auf Lücke angeordnet sind, daß ihre möglichst schlanken Sprühkegel ineinandergreifen, um zu vermeiden, daß bei Ausfall einer Sprühdüse die Strahlwand geschwächt wird, weil durch eine Lücken aufweisende Wand Einzelfasern dringen könnten, die sich dann gewissermaßen unkontrolliert niederschlagen würden.

Seiten wände 13 sollen verhindern, daß die Strahlen 12 über die Breite des zu erzeugenden Faserkörpers, z. B. Vlieses, hinausgelangen. An oder nahe ihren Oberkanten können mit Wasser gespeiste Sprührohre 14 vorgesehen sein, die eine an den Wänden 13 entlang fließende Wasserwand 15 erzeugen, die fortlaufend eventuell an der Innenfläche der Seitenwände 13 hängenbleibende Fasern in Richtung auf das Transportband abschwemmen.

Unterhalb des Transportbandes sind Saugkästen 16 vorgesehen, die die auf dem durchlässigen Transportband 5 niedergeschlagenen Wassermengen auffangen und ableiten und außerdem mittels eines Exhausters 17 unter dem Band einen Unterdruck schaffen. Die im Abstand in Reihe liegenden Saugkästen sind so ausgebildet, daß das in ihnen angesammelte Wasser

über eine Leitung oder ein Ventil 18 und einen nicht dargestellten Filter im Kreislauf der Wasserdruckleitung 9 wieder zugeführt wird.

Dabei hat sich gezeigt, daß die bei der bekannten Faserführung mit Hilfe eines Luftstromes kaum s vermeidbaren Ansammlungen von Fasern, die sich als sogenannte Wolken im fertigen Vlies zeigen, beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr auftreten, weil diese Ansammlungen in der Wasserwand aufgelöst und die Einzelfasern gestreckt werden. Dabei hat sich ι ο ergeben, daß mit steigendem Wasserdruck und feinerem Wasserstrahl bei geringerer Wassermenge die Ablage sich verbessert Es ist also nicht eine große Wassermenge wichtig, sondern ein verhältnismäßig hoher, etwa zwischen 1 bis 4 atü liegender, natürlich von der Art und 1_<; Ausbildung der Austrittsöffnungen abhängiger Wasserdruck mit gleichzeitiger feiner aber gezielter Wasserverteilung.

. Die Absaugung kann zur Unterstützung und Fixierung der Lage der Fasern auf dem Transportband herangezogen werden und gleichzeitig dafür sorgen, daß ein Teil der Feuchtigkeit aus dem sich bildenden Vlies entfernt wird, falls eine Ablage ohne besondere Faserorientierung verlangt wird, so ist nach den durchgeführten Versuchen eine gute und gleichmäßige Faserablage zu erzielen, wenn man als Ablagefläche ein Siebtransportband verwendet, das eine Maschenweite von etwa 1,5 mm und einen freien Querschnitt von etwa 50% aufweist. Dabei ist es auch möglich, durch entsprechende Einstellung der Absaugung unter dem Transportband bzw. durch Wahl der Saugstärke, jede erwünschte Porosität im Vlies zu erhalten.

F i g. 2 zeigt in der gleichen Ansicht wie F i g. 1 sehr schematisch eine Vorrichtung, die geeignet ist, Vliese größerer Breite zu erzeugen, wobei der Begriff »größere Breite« Vliese bezeichnet, die breiter als etwa 1200 bis 1500 mm sind.

Dabei wird nur beispielsweise angenommen, daß die auf irgendeine beliebige und bekannte Weise erzeugten Fasern in einem Faser-Luftstrom über beidseits des Transportbandes 19 angeordnete Faserleiteinrichtungen 20a, 206 in Richtung auf das Transportband geführt werden. An oder in der Nähe des Austrittsspaltes 21 jeden Faserleitkanals ist ein Strahlrohr 22 angeordnet, dessen eine Strahlwand erzeugende Öffnungen oder Düsen so liegen, daß eine schräg abwärts gerichtete, strichpunktiert angedeutete Strahlwand 23a bzw. 23b entsteht Durch diese werden die aus den Leitkanälen in einem Luftstrom geführten Fasern erfaßt und mitgerissen. Zusätzliche Strahlrohre 24, die in Pfeilrichtung C-D changierend und parallel zum Transportband beispielsweise mittels eines Kettentriebes 25 bewegt werden und deren Öffnungen oder DQsen senkrecht nach unten gerichtet sind und strichpunktiert angedeutete Strahlwände 26 erzeugen, besorgen das Ablegen der in den Strahlwänden 23a, 23& »schwimmenden« Fasern durch Niederschlagen auf dem Transportband 19.

Auch in diesem Falle ist die Ablagebreite, die der Breite des herzustellenden Vlieses oder dergleichen Faserkörpers entspricht, durch Seitenwände 27 begrenzt, die mit Sprührohren 28 zu dem bereits unter Bezugnahme auf F i g. 1 erklärten Zweck ausgerüstet sind. Während aber die in Reihe erzeugten, Strahlwände ergebenden Strahlen 12 nach F i g. 1 bzw. 23 und 26 nach F i g. 2 einen gewissen Druck haben sollen, ist dies für die lediglich die eventuell an den Wänden 13 oder 27 anhaftenden Fasern wegschwemmenden Wasserwände nicht erforderlich.

Die Vorrichtung nach F i g. 3 unterscheidet sich von der nach den F i g. 1 und 2 grundsätzlich dadurch, daß die einen Faserstrom in Richtung auf die Ablage in Gestalt eines Transportbandes 29 fördernde Einrichtung, z. B. ein Faserleitkanal, stirnseitig des Transportbandes angeordnet ist und die Fasern in Laufrichtung dieses Bandes fördert Bei größeren Transportbandbreiten können natürlich mehrere Einrichtungen 30 nebeneinander Verwendung finden. Über die Leiteinrichtung 30 wird der Faser-Luftstrom, durch eine um eine Achse 31 schwenkbare Leitklappe 32 gelenkt, in Richtung auf das Transportband geführt, um dann in der bereits unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschriebenen Weise von einer Wasserstrahlwand 33 ergriffen und auf d<*m zwischen der. Wänden 34 liegenden Abschnitt des Transportbandes 29 in changierender Bewegung niedergeschlagen zu werden.

Die Leitklappe 32 kann in einer bestimmten Stellung fixiert werden, sie kann aber auch im Rhythmus der Changierbewegung des Strahlrohres 35 gesteuert bewegt werden. Ebenso ist es möglich, das Strahlrohr 35 am Ende der Klappe 32 anzubringen, wobei dann natürlich dieses eine fortlaufende Schwenkbewegung in Pfeilrichtung E-Fausführen muß.

Es ist selbstverständlich im Rahmen der Erfindung möglich, dem als Ablagemittel dienenden Wasser für die weitere Verarbeitung des herzustellenden Vlieses notwendige Substanzen, wie beispielsweise Bindemittel, Imprägnierungsmittel oder Farben, beizumischen. Falls man die damit selbstverständlich erforderliche Rückgewinnung dieser Mittel aus dem Wasserkreislauf scheut, so kann man dem abgelegten nassen Vlies an einer oder mehreren Stellen in der dargelegten Weise die Feuchtigkeit entziehen, um anschließend an einer anderen Stelle ein Binde- und/oder Imprägnierungsmittel aufzubringen, was in an sich bekannter Weise durch Führung des Vlieses durch ein Tauchbad oder durch Aussprühen erfolgen kann.

Wenn man berücksichtigt daß, insbesondere bei einer Ausführungsform nach den F i g. 1 und 3, unter Umständen von der Strahlenwand 12 bzw. 33 dann mehr Fasern erfaßt und auf dem Transportband niedergeschlagen werden, wenn diese eine Stellung in der Nähe der Faserzulieferungseinrichtung 2 bzw. 30 einnimmt als in einer von dieser weiter entfernten Stellung, so kann es zweckmäßig sein, die Changiergeschwindigkeit der Strahlenwand zwischen der einen Seite und der anderen der Ablagefläche in Anpassung an den Abstand der Faseranlieferungsstelle bis zur jeweiligen Stellung der Strahlenwand zu variieren, also so zu steuern, daß die Strahlenwand in der Nähe der Faseranlieferungsstelle eine relativ höhere Geschwindigkeit als an von ihr entfernt liegenden Stellungen hat

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur fortlaufenden Ablage und gleichmäßigen Verteilung von auf beliebige Weise erzeugten Stapelfasern auf einer durchlässigen bewegten Ablagefläche in Form eines Stapelfaservlieses, mit Hilfe von in Richtung auf die Ablagefläche gerichteten Strahlen eines fließfähigen Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Strahlen eine in Laufrichtung der Ablagefläche verlaufende Wand erzeugt und changierend von einer Seite bis zur anderen dieser Ablagefläche geführt wird, in die die von einer Fasererzeugungseinrichtung erzeugte Fasermenge eingeführt wird, wobei die Geschwindigkeit der angelieferten Fasern geringer als die Geschwindigkeit der Strahlen des flüssigen Mediums ist

2. Vorrichtung zur fortlaufenden Ablage von auf beliebige Weise erzeugten Fasern auf einer durchlässigen bewegten Ablagefläche in Form eines Transportbandes, unter dem gegebenenfalls Saugkästen angeordnet sind, mit einem die Fasern erfassenden und auf dem Transportband niedergeschlagenen Strom eines fließfähigen Mediums, gekennzeichnet durch ein in einen Wasserkreislauf eingeschaltetes und eine in Richtung auf das Transportband gerichtete Strahlenwand erzeugendes Strahlrohr, das so oberhalb des Transportbandes angeordnet ist daß die erzeugten Strahlen, die in einem Faser-Luftstrom suspendiert angelieferten Fasern erfassen und auf dem Transportband niederschlagen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Strahlrohr (8, 35) parallel und im Abstand von dem Transportband in der Mitte und in Laufrichtung desselben (5) oder senkrecht zu diesem (29) liegt und mit einem Changierantrieb verbunden ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß an oder in der Nähe von beidseits des Transportbandes (19) angeordneten Faserleitkanälen (20) zusätzlich Strahlrohre (22a, 22b) so angeordnet sind, daß die von ihnen erzeugten Strahlenwände (23) schräg abwärts gerichtet sind, 4s wobei die über die Breite des Transportbandes (19) changierenden Strahlrohre (24) mit ihren Strahlen (26) die Strahlen (23) senkrecht abwärts umleiten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß so eine den angelieferten Faserstrom in Richtung auf das Transportband und Strahlenwand lenkende Leitklappen (32) an oder in der Nähe der Zulieferungseinrichtung (30) vorgesehen ist die gegebenenfalls im Rhythmus der Changierbewegung des Strahlrohres (35) gesteuert ist

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet daß das changierende Strahlrohr an dem Ende der Leitklappen (32) angeordnet ist

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Bohrungen oder Düsen des Strahlrohres (8, 23-24, 35, 38) in zwei Reihen, zweckmäßig auf Lücke gegeneinander versetzt liegen.

Die Erfindung betrifft die gleichmäßige Ablage und Verteilung von Stapelfasern auf einer durchlässigen bewegten Ablagefläche, zur Bildung eines Stapelfaservlieses. Derartige Faserkörper dienen z. B. als Trägeroder Versteifungsmaterial in Bitumen, Kunststoffen, Kautschuken a dgL Eine Schwierigkeit bei der Herstellung derartiger Stapelfaservliese besteht darin, daß die von der weiterverarbeitenden Industrie geforderte hohe Zugfestigkeit bei Gleichmäßigkeit der Faserverteilung nur sehr schwer erfüllt werden kann.

Die Erfindung geht dabei aus von einem Verfahren gemäß der DTPS 9 76 682, wo eine Vielzahl von Fasererzeugungseinrichtungen beiderseits eines Transportbandes angeordnet sind. Dabei werden die aus Schmelzvorrichtungen austretenden Fasern mit Hilfe schnell umlaufender Trommeln ausgezogen, von der Trommeloberfläche abgehoben und hierbei in Stapelfasern zerteilt Dabei erzeugt die schnelle Drehung der Trommel einen sogenannten Umlaufwind, der die Stapelfasern durch über die Breite des Transportbandes changierende Leiteinrichtungen befördert und als Faserschleier ablegt Dieses Verfahren hat sich bisher gut bewährt und erfüllt die vorgenannten Erfordernisse nach guter Zugfestigkeit und Gleichmäßigkeit der Faserverteilung weitgehend.

Die Schwierigkeit bei dieser Vorrichtung liegt dann, daß der Produktionsausstoß pro Zeiteinheit sich nicht beliebig steigern läßt Zwar ist es möglich, die Fasererzeugung je Fasererzeugungsanlage erheblich zu erhöhen und auch die Geschwindigkeit des Transportbandes zu steigern, doch erfordert die letztere der Maßnahmen auch eine Erhöhung der Changiergeschwindigkeit der Leiteinrichtungen, wenn die Faserorientierung auf der Ablagefläche beibehalten werden soll. Dem sind aber Grenzen gesetzt einmal im Hinblick auf die verhältnismäßig großen bewegten Massen der Leiteinrichtungen und zum anderen, wegen der Entstehung von Luftwirbeln in den Umkehrpunkten der Chüngierbewegung, die von einer gewissen Geschwindigkeit an zu Ungleichmäßigkeiten im Randbereich des Vlieses führen. Die Leistung einer Anlage dieser Art ist daher auf etwa 35 qm/min begrenzt

Weitere Schwierigkeiten ergeben sich bei sehr breiten Vliesen, weil hier innerhalb der Leiteinrichtung ein gleichmäßiger Luftstrom ohne Faserzusammenballungen bewirkende Wirbel schwel gewährleistet werden kann.

Es sind natürlich auch andere Verfahren der Ablage von Stapelfasern auf einem Transportband, zur Bildung eines Vlieses bekannt wobei beispielsweise (DT-AS 10 02 231) die Fasern in einen über einem Transportband senkrecht angeordneten Schacht eingeblasen werden, in dem um waagrechte Achsen schwingende Pendelbleche angeordnet sind. Durch die Bewegung dieser Bleche sollen die Fasern auf die Bandbreite verteilt werden. Da hier die Fasern nicht einmal bis in die Nähe der Ablagestelle von den pendelnden Leiteinrichtungen geführt werden, ergibt sich insbesondere bei der Herstellung dünner Vliese eine sehr ungleichmäßige Ablage, weiche die eingangs erwähnten Eigenschaften in keiner Weise erfüllt

Das gleiche gilt für eine andere bekannte Vorrichtung (US-PS 26 53 416) gemäß der nach dem sogenannten Düsenblasverfahren eine große Fasermenge erzeugt und in einem über den Transportband senkrecht angeordneten Schacht eingeblasen wird, in dem sektionsweise senkrechte Pendelbleche angeordnet sind, die die Fasern über die Bahnbreite verteilen sollen.