DE1760483A1

DE1760483A1 - Fasern

Info

Publication number: DE1760483A1
Application number: DE19681760483
Authority: DE
Inventors: Lueder Dr Gerking; Ludwig Dr Hartmann
Original assignee: Lutravil Spinnvlies GmbH and Co
Current assignee: Lutravil Spinnvlies GmbH and Co
Priority date: 1968-05-25
Filing date: 1968-05-25
Publication date: 1971-04-08
Also published as: FR2009329A1; GB1271844A; NL6904038A; CH471923A

Description

Pirma Carl Freudenberg 17. Mai 1968

Weinheim/Bergstr. Dr.Z/Sch ON

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Vliesen aus endlosen Fasern

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung von Vliesen, die aus möglichst gleichmäßig in Wirrlage verteilten Fasern aufgebaut sind, wobei die Fasern vorzugsweise endlos sind. Die Erfindung betrifft sowohl Verfahren, bei denen die Fasern in einem Arbeitsgang gesponnen und zu einem Vlies abgelegt werden (Spinnvlies), als auch Verfahren, bei denen das Vlies aus Fasern, die in einem getrennten Arbeitsgang hergestellt wurden, gebildet sind.

Bei diesem Verfahren handelt es sich darum, schnell bewegte Fadenscharen mit Hilfe beidseitig an den Fadenscharen angreifenden Luftströmen so zu beeinflussen, daß die Einzelfilamente innerhalb der Schar und/oder die Gesamtschar in Schwingungen versetzt wird.

nRlGlNAL INSPECTED

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Die Güte eines Vlieses wird wesentlich bestimmt durch die gleich-

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mäßig regellose Verteilung der Pasern und ihre gegenseitige Verfilzung, die den Zusammenhalt des gesamten Vliesverbandea gewährleistet. Bei der Herstellung von Spinnvliesen zeigte es sich, daß selbst durch nachträglich erfolgte Bindung der Pasern auf ehem. oder physikalischem Weg der von vornherein erzeugte Verfilzungsgrad neben der gleichmäßigen Paserverteilung für die Festigkeit des Endprodukts von Wichtigkeit ist. In den Schweizer Patentschriften 4o3 149 und 4o5 22o wird gezeigt, wie derartige Vlies-Strukturen dadurch erzeugt werden können, daß parallele Fadenscharen ausgesponnen werden und jeweils mit Hilfe mehrerer Luftströme verstreckt werden. Es wird in diesen Patentschriften gezeigt, daß die Führung der Fadenscharen und der zugehörigen Luftströme in bestimmten Abschnitten zwischen der Spinndüse und dem Ablageband am besten in Führungskanalen erfolgt, wobei jede der Fadenscharen einen ihr zugeordneten Kanal aufweist. Die Verstreckung der Fäden kann dabei durch die Luftkanäle und/oder durch Walzenpaare in bekannter Weise erfolgen.

In der deutschen Patentschrift .....(Anmeldung F 46 486

VIIa/8h) sowie der entsprechenden englischen Patentschrift 1 112 wurde gezeigt, daß zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung und nach einer Verfilzung der Fasern eine Anordnung vorteilhaft ist, nach der sich die Luftströme beiderseits der Padeneoharen \ nach Verlassen des Führungskanals ala freistrahlen fortsetzen· ta dem Gebiet zwischen dem Kanalende und dem Ablageband findet daelt eine Verringerung der Luftgeschwindigkeiten und eine AnfftOhung

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oder Verstärkung der Turbulenz statt. Die Fäden kommen dadurch in eine Turbulenzzone, die ihre gegenseitige Verfilzung fördert. (Siehe Abb. 2, P 46 486). Außerdem werden sie durch die Ausbreitung des Preistrahls aus ihrem vorher im 'vesentlichen parallelen Kurs auf eine größere Fläche verteilt.

Das Spinnen der Fäden aus reihenförmig angeordneten Spinndüsen, wie es außer in den o.a. Erfindungen auch in der britischen Pa- _Λ tentschrift 1 Io7 861 erwähnt wird, hat den Vorteil, daß sich die Fäden nicht zu Strängen zusammenlegen, erfordert aber, daß sie mit Hilfe der Turbulenzzone und/oder durch Schwenken der Kanäle verfilzt und verteilt werden. Das gleichsinnige Schwenken der Kanäle, wie es im Schweizer Patent 416 398 beschrieben wird, bringt neben der Verfilzung innerhalb einer Fadenschar auch eine Vermischung von Fadenscharen« die aus benachbarten Spinndüsen austreten und hat vor allem dann Vorteile, wenn aus benachbarten Spinndüsen verschiedene Polymere ausgesponnen werden.

Mit dem genannten Verfahren lassen sich bereits günstige Ergebnisse erzielen. Allerdings ist eine weitere Verbesserung sowohl in der Fadenverteilung, als auch in der Verfilzung der Fäden wünschenswert. Es zeigte sich weiterhin, daß bei Mehrfachdüsensystemen Ungleichmäßigkeiten in den Randzonen des Vlieses auftraten. Die Behebung dieser Ungleichmäßigkeiten würde eine Verringerung der Freistrahlstrecke, also des Abstandes des Führungskanales vom Ablageband, erfordern. Dies steht aber in einem gewissen Gegensatz zu der erwünschten Verfilzung und flächigen Verteilung der Fäden.

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Es ist Zweck der Erfindung, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und vor allem, die Verfilzung und gleichmäßig regellose Verteilung der Pasern zu verbessern. Zu diesem Zweck werden die mit hoher Geschwindigkeit (l.ooo - 8.000 m/min.) als parallele Schar ankommenden Fäden einem Kanal zugeführt, in dem die in der späteren Ablage gewünschte Wirrlage der Fäden eingeleitet oder nahezu vollständig erzeugt wird, und zwar erfindungsgemäß in der Weise, daß in dem Kanal an zwei gegenüberliegenden Kanalwänden ein Blasmedium in Richtung der Faserbewegung eingeblasen wird und zwischen jeweils einer Kanalwand und der Mittelebene des Kanals ein Gebiet erzeugt wird, in dem die Strömungsgeschwindigkeiten größer aisin dieser Mittelebene sind. Dieses Genchwindigkeitsprofil der Luftströme in Kombination mit der Eigengeschwindigkeit der Fadenschar ergibt die erwünschten Auswirkungen sowohl auf die Einzelfäden der Schar, als auch auf die Gesamtbewegung der Schar. Der Blaskanal kann sich im Falle der Herstellung von Spinnvliesen direkt an die vorher erwähnten Führungs- oder Verstreckkanäle anschließen, kann aber auch in gewissem Abstand zu diesen angebracht sein und kann sich im Grenzfall direkt unterhalb der Spinndüse befinden, so daß dieser Blaskanal außer der Verfilzung und Verteilung auch das Spinnen der Fäden übernimmt. Diesem Blaskanal können jedoch auch Verstreckungswalzen oder Abspulvorrichtungen vorgegliedert sein, jeweils mit der Maßgabe, daß die Fäden in linearer, paralleler Scharenanordnung angeliefert werden.

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Am oberen Ende des Blaskanals entsteht durch das Einblasen des Blasmediums (vorzugsweise Luft) ein ungleichförmiges Geschwindigkeitsprofil. Dieses hat zur Folge, daß dort eine Turbulenz erzeugt wird. Die anfänglich nur wenig aus ihrem gleichsinnigen Kurs schwingenden Fäden werden dadurch zu stärkeren Schwingungen angeregt, so daß ein Faden nach dem statistischen Charakter der Turbulenz in bestimmter Folge abwechselnd in eines der auf beiden Seiten der Kanalebene liegende Gebiet höherer Geschwindigkeit gezogen wird. Sobald sich ein Teil des Fadens darin befin- det, wird er wegen der größeren auf ihn wirkenden Kräfte mit erhöhter Geschwindigkeit fortgezogen. Es hat sich gezeigt, daß dadurch eine Schleifen- und Schlingenbildung der Fäden unterhalb des Blasschlitzes entsteht. Man kann nun den Effekt des Hin- und Herpendeins des Fadens zwischen den beiden Geachwindigkeitsmaxima ggf. dadurch verstärken, daß man das Blasmedium pulsierend zuführt. Dies hat zur Folge, daß sowohl die Fäden innerhalb der Schar schwingen, als auch die Gesüntschar in einer übergelagerten Bewegung nach einem vorgegebenen Rhythmus schwingt. Dies hat nun sehr starke Auswirkungen auf die Ausbildung der Vliesstruktur im " Moment der Vliesbildung beim Auffangen der Schar auf einem Absaug-Sieb-Band.

Damit sich die Schwingungen de3 Fadens nicht unnötigerweise auch auf die Fadenteile auswirken, die vor dem Blaskanal liegen, kann man Vorkehrungen treffen, die das Ausweichen der Fäden kurz vor dem Eintritt in den Blaskanal weitgehend verhindern. Werden die Fäden

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dem Blaskanal durch einen der erwähnten Führungskanäle zugeführt, so kann man diesen an seinem unteren Ende möglichst eng machen; eine andere Möglichkeit besteht darin, die Fäden kurz über der Öffnung des Blaskanals über eine Walze oder zwischen ein Walzenpaar hindurchzuführen, so daß wiederum die Fäden erst im Blaskanal anfangen, stark hin- und herzuschwingen. Die Trennung von Führungskanal und Blaskanal hat dann besondere Vorteile, wenn der Spinnvorgang so durchgeführt wird, daß die Verstreckung der Fäden aus der Schmelze heraus mit Hilfe von Luftströmen erfolgt. Hierbei ist es wesentlich, daß die Fäden einer Reihe gleichmäßig und gleichsinnig nach unten abgezogen werden, wofür beidseitig der Fadenreihe gleichartig angreifende Luftstrompaare verwendet werden und wobei die Verstreckungskanäle mit parallelem Plattenabstand eine derartige parallele Führung der Fadenscharen gewährleisten, indem sie die Ausdehnung der die Fadenscharen führenden Luftströme verhindern. Wird statt dessen die Verstreckung der Fäden mit Hilfe verschieden schnell laufender Walζensysterne durchgeführt, kann der Blaskanal direkt an die Walzen anschließen, da das gleichmäßige Abziehen der Fäden einer Fadenschar mit Hilfe der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen geregelt wird. In speziellen Fällen kann der Blaskanal wie erwähnt auch direkt unter der Spinndüse angeordnet werden, z.B. wenn bei der Herstellung von FiltermateriaLien eine flächenmäßige Verstreckung der Fäden nicht nötig ist.

Zur Erzielung der Schleifenbildung genügen grundsätzlich zwei genüberliegende Blasschlitze kurz unter der oberen öffnung des Blaskanals. Nach unten hin, d.h. in Strömungsrichtung, kann sich

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der Kanal in soinem Querschnitt erweitern, so daß eine Diffusorwirkung entsteht. Dadurch wird bereits in dem Blaskanal und nicht erst in der Turbulenzzone die Geschwindigkeit abgebaute Hierdurch ist es möglich, die Länge des Preistrahlgebietes zu verkürzen. Außerdem werden durch die in Strömungsrichtung divergierenden Kanalwände die Pasern in gewünschter Weise auf eine größere Fläche verteilt. Erfindungsgemäß wird der Erweiterungswinkel des Kanals durch Maßnahmen der Grenzschichtbeeinflussung, wie Ausblasen und Absaugen an den Kanalwänden, noch vergrößert.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung des Blaskanals sieht vor, dal? an mehr als nur zwei Blasschlitzen Luft in den Kanal eingeblasen wird. Hierdurch kann einerseits der Öffnungswinkel größer gewählt werden, andererseits kann die Verfilzung weiter gesteigert werden. Die Einblasung der Luft kann zeitlich stationär erfolgen, mit dem Ziel, die zur Verfilzung vorteilhafte Turbulenz zu erhöhen. Sie kann aber auch in einem gewissen Rhythmus erfolgen, so daß sich eine Schwingung der gesamten Fadenschar zwischen den beiden Kanalwänden und/oder beim Verlassen des Kanals einstellt. Hierdurch kann auf das Schwenken der Kanäle verzichtet werden, was besonders bei Spinngeschwindigkeiten von mehr als 5.ooo m/min, aus Gründen der mechanischen Beherrschung der Schwenkung anzustreben ist.

Das Schwingen der Fadenschar zwischen den beiden Kanalwänden kann nach der Erfindung außer durch zeitlich verschieden starke Ausblasung auch durch eine ebensolche Absaugung erfolgen. Die Absaugung

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kann dabei in einzelnen Schlitzen wie an bestimmten Flächenelementen (Sieben, porösen Flächen) erfolgen. Soli das Ausblasen oder Absaugen nur zu dem Zwecke erfolgen, daß das mechanische Schwenken der Kanäle ersetzt wird, so genügt es, wenn die Ausblase- bzw. Absaugestellen sich im unteren Bereich des Blaskanals befinden. Sie können dann auch -am unteren Ende eines der erwähnten Führungs- oder Verstreckkanäle angebracht sein. Weiterhin kann der aus der Aerodynamik bekannte Coanda-Effekt benutzt werden, um die Fadenscharen mit den sie umgebenden Luftströmen abzulenken und in Schwingungen zu versetzen. In jedem Fall handelt es sich bei dem Prinzip der Erfindung darum, schnell bewegte Fadenscharen mit Hilfe beidseitig angreifender Luftströme in Schwingungen zu versetzen, wobei die Einzelfilamente innerhalb der Schar ebenfalls eine schnelle Bewegung quer zur Hauptströmungsrichtung ausführen.

In den folgenden Zeichnungen sind Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch wiedergegeben und zwar zeigt

Fig. I einen Blaskanal zwischen Spinnvorrichtung und Ablageband,

Fig. II einen Kanal mit mehrfacher Einblasung.

Fig. I zeigt eine prinzipielle Anordnungsmöglichkeit des Blaskanals in einem Verfahren zur Herstellung von Vliesen. Die Fadenschar 1, von der in der Draufschicht nur ein Faden zu sehen ist und die aus einer Reihe von parallel zueinanderlaufenden Fäden besteht, wird

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*aus einer nicht näher beschriebenen Apparatur 2 über den Ver-Streckungskanal 2a angeliefert und tritt durch die Öffnungsfläche 3 in den Blaskanal 4 ein. Durch Blasschlitze 5 und ^ca wird das Blasmedium (beispielsweise Luft) entsprechend den eingezeichneten Pfeilen in den Kanal geblasen,, Der gesamte Kanal ist stirnseitig geschlossen. Unterhalb der Blasschlitze bilden sich in Wandnähe höhere Geschwindigkeiten als in der Kanalmittelebene aus, wodurch eine Turbulenz entsteht, oder - falls die Strömung bereits turbulent ist - die Turbulenz verstärkt wird. Der Faden wird in der in Pig. I angedeuteten '.Veise abwechselnd sowohl in das eine Übergeschwindigkeitsgebiet als auch in das andere hineingezogen. Betrachtet man einen längeren Padenabschnitt, so befindet sich ein Teil davon jeweils in dem linken, ein anderer in dem rechten Geschwindigkeitsgebiet und ein weiterer in dem mittleren Gebiet der kleineren Geschwindigkeit. Es folgt eine Schleifenbildung durch die unterschiedliche Portbewegung eines einzelnen Fadens. Da es sich um eine ganze Schar von Fäden handelt und das Geschwindigkeitsprofil über die Breite der gesamten Schar infolge der Turbulenz in schneller Folge wechselt, führen die Einzelfäden einer Schar eine schnelle Schwingung aus. f

Damit die Fäden von der Mittelebene auch tatsächlich in die Übergeschwindigkeitsgebiete gelangen, ist es notwendig, daß eine genügend starke Turbulenz entsteht durch die Vermischung der eingeblasenen Luft mit der durch die Fläche 3 angesaugten bzw, durch einen vorgeschalteten Kanal zugeblasenen Luft. Außerdem darf selbst bei großer Turbulenz der Kanal unterhalb der Blasachlitze eine gewisse Breite

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- Io -

nicht überschreiten. Ea ergaben sich günstige Ausführung formen bei Kanalbreiten von etwa 3 - Io mm. Bei in raschem Wechsel pulsierend zugeführtem Strömungsmedium kann der Kanal auch breiter sein.

Die Kanalwände 6 und 6a können wie hier gezeigt einen Diffusor bilden, so daß die Strömung bereits innerhalb des Kanals verzögert wird und eine weitere Verzögerung zwischen der Austrittsfläche 7 und dem Auffangband 8 innerhalb des FreiStrahlgebietes 9 erfolgt. Die Anordnung eines benachbarten Blaskanals hat nun so zu erfolgen, daß sich durch die Überdeckung der verdünnten Randzonen eine mög-, liehst gleichmäßige Vliesdicke ergibt.

Es bedarf keiner näheren Erklärung, daß der Blaskanal nicht nur dort eingesetzt werden kann, wo die Padenscharen sich in einer ebenen Fläche bewegen, sondern auch dann, wenn diese Fläche gekrümmt ist, also beispielsweise dann, wenn die Fäden einen Zylindermantel beschreiben.

* Fig. II zeigt einen Blaskanal, der im oberen Teil genau wie der nach Fig. I gestaltet ist. Es wird jedoch unterhalb der oberen beiden Blasschlitze noch an mehreren Stellen Blasmedium eingeführt, wobeii die Versorgung der Schlitze mittels Blasmedium nicht näher gezeigt ist. Es bilden sich die schematisch angedeuteten Geschwindigkeit£- verläufe Io (Geschwindigkeitsprofile) quer zur Hauptströmungsricltung

i aus. Nach einer gewissen Laufstrecke flachen sich die Ubergeschw^n-

digkeitsbereiche ab, bis wieder Übergeachwindigkeiten durch er- > neutes Einblasen erzeugt werden. Dieaea mehrfache Einblasen liefert eine verstärkte Verfilzung und eine Verteilung der Fäden auf eine

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größere Fläche. Durch eine zeitlich unterschie Iliche Zufuhr von Blasluft an die einzelnen Blasschlitze knnn die Turbulenz im Kanal eine weitere Steigerung der Verfilzung hervorrufen, und außerdem kann das beschriebene Hin- und Herschwenken der gesamten Fadenschar auf aerodynamische V/eise erfolgen. Das Absaugen zu diesem letzteren Zweck kann durch einen ähnlich wie in Fig. II gezeigten Kanal erfolgen, allerdings sind dann die Schlitze in b'ekannter Weise anders als beim Einblasen gestaltet, wenn nicht an diskreten Stellen abgesaugt werden soll.

Es ist bei der Gestaltung und im Betrieb des Blaskanals darauf zu achten, daß weder zu stark eingeblasen, noch der Öffnungswinkel ded Kanals zu groß gewählt wird. Beides hätte zur Folge, daß sich durch grobe Turbulenzballen die Fäden zu Strängen zusammenlegen, im letzteren Fall durch eine Ablösung der Strömung an der Kanalwand.

Aufgrund der taktmäßig veränderten Strömungsbedingungen zu beiden Seiten der Fadenschar kommt also jetzt zusätzlich zu den gegenseitigen Bewegungen der schnell bewegten Filame'nte einer Schar noch eine Gesamtschwenkung der Schar als Ganzes hinzu. Dies hat zur Folge, i daß bei der nachfolgenden Absaugung der Schar auf einem daruntergeführten Siebband, bei der die Fäden in Form eines Wirrvlieses aufgefangen werden, die Ablage der Schar auf einer größeren Breite erfolgt, während die Einzelbewegung der Filamente eine bessere Verfilzung bewirkt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Paservliesen, bei denen schnell bewegte, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende, lineare Padenscharen einem Kanal zugeführt werden, wo die in der späteren Ablage zu einem Vlies gewünschte Wirrlage der Fäden eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanal an zwei gegenüberliegenden Kanalwänden ein Blasmedium etwa parallel . oder unter einem spitzen Winkel zur Fadenschar eingeblasen wird und zwischen der Mittelebene des Kanals und jeweils einer Kanalwand ein Gebiet erzeugt wird, in dem die Strömungsgeschwindigkeiten größer sind als in dieser Mittelebene, so daß die Einzelfaden der Schar in Schwingungen versetzt werden,

°.. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1), aadurci gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung gesehen mehrere Einblasstellen hintereinander an gegenüberliegenden Kanalwänden angeordnet sind. ■

3. Vorrichtung nach Anspruch 1) oder 2), dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanal in Strömungsrichtung erweitert und seinen größten Querschnitt am unteren, dem Ablageband zugewandten, Ende hat.

4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasmedium in einem bestimmten zeitlichen Wechsel eingeblasen und/oder abgesaugt wird, so daß die Fadenschar in ihrer Gesamtheit in Schwingungen versetzt wird.

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