DE1785302A1

DE1785302A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Wirrfadenvlieses und Wirrfadenvlies

Info

Publication number: DE1785302A1
Application number: DE19681785302
Authority: DE
Inventors: Guenther Espanion; Karl-Heinz Dr Feltgen
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-09-07
Filing date: 1968-09-07
Publication date: 1972-05-04
Also published as: FR2017575A1; BE738511A; DE1785302C3; NL6913595A; CH540372A; US3621531A; CH532148A; SE352671B; CH1113369A4; GB1215679A; DE1785302B2; US3781393A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

LEVERKU S EN-Biycrwerk Patent-Abteilung, den 6. Sept.

Mr/ksch.

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines V/irrfadenvlieses und Wirrfadenvlies

Für die Herstellung von Wirrfadenvliesen aus wirr liegenden endlosen Fäden, z.B. aus synthetischen Hochpolymeren, ist eine Anzahl von Verfahren bekannt, denen gernein ist, daß eine Schar endloser Fäden entweder direkt aus einer Schmelz- oder Trockenspinneinrichtung für das entsprechende Polymer oder aber von in die Nachbehandlung solcher Fäden eingeschalteten Organen, wie Rollen, Walzen o.a., kontinuierlich abgezogen und in wirrer Lage aber mit möglichst gleichförmiger Dichte, z.B. auf einem porösen umlaufenden Transportband abgelegt wird. Die notwendigen Abzugskräfte werden dabei mechanisch, z.B. mittels eines Walzenpaares oder aerodynamisch auf die Fäden aufgebracht, und ihre regellose wirrs Verteilung kann entweder wiederum aerodynamisch durch Ausnutzung von Turbulenz oder auch elektrostatisch durch Abstoßung gleichnamig aufgeladener Fäden und daher Vermeidung ihrer Bündelung oder durch eine Kombination beider Maßnahmen erreicht werden.

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Solche Wirrfadenvliese als textile Plächengebilde müssen mit Rücksicht auf ihre wirtschaftliche Weiterverarbeitung eine Mindestbreite, von etwa 1 m, aufweisen. Einige Verwendungszwecke fordern Breiten von bis zu J5 Metern und mehr. Eine allen Herstellungstechniken innewohnende Schwierigkeit ist die wirtschaftliche Erzeugung dieser Breiten bei gleichzeitig gleichmäßiger Dichte über die gesamte Breite und Freiheit von Nahtstellen. Solche Nahtstellen treten auf, wenn die Vliesbahn aus mehreren gleichzeitig nebeneinander abgelegten Bändern geringerer Breite gebildet wird, oder wenn ein relativ schmales Wirrfadenband aus einem senkrecht zur Transportrichtung der entstehenden Vliesbahn hinundher gehenden Organ, z.B. einer Langschlitzdüse, Zickzack- oder mäanderförmig abgelegt wird, wobei die Hublänge der gewünschten Vliesbredte entspricht.

Alle Hin- und Herbewegungen erfordern wegen der notwendigen Konstanz der Geschwindigkeit über die Hublänge komplizierte und verschleißanfällige Mechanismen. Immer entstehen dabei an den Rändern der Vliesbahn mehr oder weniger breite Zonen erhöhter oder erniedrigter Dichte, je nach der Changier-Kinematlk. Die Zonen müssen abgeschnitten werden und bedeuten Abfall. Gegenüber der möglichen und naheliegenden Alternative, die Breite der abzulegenden Fadenschar von vornherein gleich der gewünschten Vliesbreite zu machen, hat die Methode des Changierens andererseits aber auch Vorteile: Wie leicht einzusehen ist, ist einem auf erstere V/eise hergestellten Vlies wecen der bevorzugten Orientierung der Fäden in Längsrichtung, d.h. in Laufrichtung der hergestellten Vliesbahn, eine

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starke Anisotropie der physikalischen Eigenschaften, wie Festigkeit , Dehnung bzw. Schrumpf eigen. Sowohl bei aerodynamischen wie bei elektrostatischen Verfahren der Wirrfadenvliesherstellung muß stets die Möglichkeit nicht ganz gleichmäßiger Fadenbelegungsdichte über die Ablagelänge einkalkuliert werden. Solche Dichteunterschiede wurden zu Längsstreifigkeiten im erzeugten Vlies führen, wenn nicht durch Changierung quer zur Entstehungsrichtung des Vlieses dafür gesorgt wird, daß jede Stelle des entstehenden Vlieses von jeder Stelle der Ablage-Vorrichtung einmal überstrichen wird.

Um die erwähnten Nachteile zu vermeiden, nehmen daher alle für die Erzeugung von Wirrfadenvliesen bekannt gewordenen Verfahren die einleitend erwähnten Schwierigkeiten irgendweIcher changierender Mechanismen in Kauf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung ohne derartige Changiermechanismen zu schaffen. Das vorliegende erfindungsgeniäßeVerfahren bietet nicht nur die Möglichkeit, die erwähnten Nachteile ohne Inkaufnahme komplizierter Mechanismen zu vermeiden, sondern es enthält darüberhinaus für die Herstellung von Uirrfadenvliesen einige wesentliche Vereinfachungen der Vorrichtung gegenüber den bekannten Vorrichtungen.

Das vorliegende Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Wirrfadenvlieses geht davon aus, eine Vielzahl von Fäden mittels eines Gasstrahls aerodynamisch abzuziehen. Das Erfinderische ist

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darin zu sehen, daß durch Anwendung mindestens eines ringförmigen Gasstrahls, der nach dem Erfassen der Fadenschar axialsymmetrisch umgelenkt wird, die Fäden in einer Ebene nach allen Seiten wirr, aber in gleichmäßiger Dichte auf die V/anäung einer Auffangvorrichtung aufgeblasen werden und einen ScMauch bilden, der kontinuierlich abgezogen wird.

Damit wird erreicht, daß ein Wirrfadenvliesschlauch entsteht, der über seinen ganzen Umfang gleichmäßige Dichte aufweist und die gleichmäßige Dichte auch über seine Länge konstant ist, sofern die ™ Herstellungsbedingungen konstant bleiben.

Vorzugsweise wird das Gas durch die gasdurchlässige Wandung der Auffangvorrichtung abgeführt. Dies ist insbesondere für die Herstellung von Wirrfadenvliesen höherer Dichte von Vorteil, weil dann kein Flattern des gebildeten Schlauches eintreten kann.

Nach einer besonders vorteilhaften Durchfnjhrungsform des Verfahrens werden die angesaugte Fadenschar und der gebildete Vliesschlauch fe relativ zueinander verdreht oder verschwenkt. Es wird damit dem pneumatischen Ablegeverfahren zusätzlich mechanisch eine Komponente überlagert, die eine gewünschte Texturierung des Vliesschlauches in Spiral- oder Mäanderform fSr bestimmte Zwecke ermöglicht.

Nach einer weiteren besonderen Durchführuagsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der gebildete Vliesschlauch befeuchtet.

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Dies geschieht beispielsweise mit Dampf oder einer Flüssigkeit. Dadurch wird der Zusammenhalt des Vlieses im Stadium des Abziehens noch gesteigert.

Das Verfahren sieht vor, daß der gebildete Vliesschlauch vorzugsweise aufgeschnitten wird, um eine einlagige Vliesbahn zu erhalten. Nach einer weiteren Durchführungsform des Verfahrens wird der Vliesschlauch in mehrere Bahnen zerschnitten, um geeignete Bearbeitungsbreiten zu erhalten.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgeaäßen Verfahrens liegt ^j aber nicht allein in der homogenen Dichte der Vliesbahnen, sondern auch in der abfallfreien Verwendungsmöglichkeit des gesamten produzierten Materials, da keine inhomogenen unverwendbaren Randzonen auftreten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geht hinsichtlich des Bekannten davon aus, daß sie aus einem Fadenspender- vorzugsweise ein Spinnkopf oder ein Gestell mit Vorratsrollen und Abzugswalzen - und einer aeroäiynamischen Abzugsvorrich- ^ tung sowie einer Auffangvorrichtung für öas Wirrfadenvlies besteht.

Das Erfinderische ist darin zu sehen, dal die aerodynamische Abzugsvorrichtung aus einem Rohr besteht, in dessen Wandung mindestens eine konzentrisch zur Rohrachse angeordnete Ringschlitzdüse mündet, und daß das Austrittsende des Rohres eine trornpetenartige Erv/eiterung aufweist und mit Abstand von der Auffangvorrichtung umgeben ist.

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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsforia sind bei dem Fadenspender die Austrittsstellen der gespendeten Fäden gleichmäßig auf einer Ringfläche verteilt. Dadurch wird eine gute Vororientierung der Fäden erzielt. -

Mit besonderem Vorteil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist oberhalb des Eintrittsendes der Abzugsvorrichtung ein Verteilelement angeordnet. Dieses besteht beispielswiese aus einer Scheibe, um die die Fäden von außen herumliegen oder einem Ring, an dem die Fäden von innen oder außen anliegen. Das Verteilelement kann auch mit Führungsnuten für jeden einzelnen Faden ausgestattet sein. Es ist vorzugsweise in seinem Abstand zur Abzugsvorrichtung einstellbar befestigt.

Vorzugsweise ist das Verteilelement auf seinem Umfang mit einer rundumlaufenden Blasdüse versehen, die mit einer Quelle für vorzugsweise temperiertes Gas verbunden ist. Hierdurch wird eine reibungsfreie Führung der Fäden bewirkt. Eine Erwärmung der Fäden mittels des austretenden temperierten Gases hat den Zweck, die Temperatur der vorbeilaufenden Fäden soweit zu erhöhen, daß mit der durch den Verzugswiderstand in der Schmelzzone dicht unterhalb der Spinndüse, wo der Fadenquerschnitt noch groß ist, gegebenen Fadenspannung eine über den schnellen Verzug hinausgehende zusätzliche Molekül-Orientierung durch V/arrsverstreckung. erreicht wird.

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In der trompetenartigen Erweiterung des Rohres.der Abzugsvorrichtung ist vorzugsweise ein Verdrängerkörper angeordnet. Dadurch wird eine bessere Umlenkung des Gasstromes zusammen mit den Fäden erreicht und der Energieverlust kleingehalten.

Nach einer weiteren besonderen Ausführung^ form der Vorrichtung besteht die Auffangvorrichtung aus einem konzentrisch zur Mittelachse der Abzugsvorrichtung angeordneten Siebmantel. Durch diesen Siebmantel kann das Transportgas hindurchtreten. Der Siebmantel ist vorzugsweise auswechselbar befestigt, damit wahlweise Siebmäntel verschiedenen Durchmessers verwendet vierden können für die Λ Herstellung von VJ irrfadenvlies schläuchen entsprechenden Durchmessers. Nach einer beispielsweisen Variante ist der Siebmantel als zusammenziehbare Manschette ausgebildet. Dabei wirkt sich jedoch die Stoßstelle des Siebmantels auf die Vliesbildung nachteilig aus und es müssen zusätzliche Vorkehrungen zur Verkleidung dieser Stoßstelle getroffen werden.

Nach einer v/eiteren vorzugsweisen Ausführungsform ist die Auffangvorrichtung mit einer Befeuchtungsvorrichtung gekoppelt. Diese besteht beispielsweise aus Sprühdüsen für Dampf oder Flüssigkeit.

Vorzugsweise ist an oder hinter der Auffangvorrichtung mindestens eine Schneidvorrichtung angeordnet zürn Aufschneiden des Vliesschlauches in eine oder mehrere einlagige Bahnen.

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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Auffangvorrichtung beheizbar, um die Fäden miteinander zu verschweißen.

In vorteilhafter V/eise ist die Abzugsvorrichtung vorzugsweise schwenk- oder drehbar gelagert. Alternativ oder in Kombination hierzu ist die Auffangvorrichtung schwenk- oder drehbar gelagert. Vorzugsweise sind Schwenkhub und -geschwindigkeit bzw. die Drehzahl variierbar.

Das erfindungsgemäße Wirrfadenvlies ist gekennzeichnet durch die Form eines nahtlosen Schlauches. Gemäß einer besonderen Ausführungsform besteht das V/ irr fadenvlies aus einer Bahn aus einem nahtlosen, aufgeschnittenen Schlauch.

Anhand einer Zeichnung sei das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch und beispielsweise dargestellt und näher erläutert, und zwar zeigen:

_ Figur 1 die Vorrichtung im Längsschnitt

Figur 2 eine besondere Ausführung sForm des Verteilelementes als Blasdüse mit der Abzugsvorrichtung in vergrößerter Darstellung und

Figur J5 die Auffangvorrichtung mit Drehantrieb in der Draufsicht.

In Figur 1 tritt eine Schar von mehreren tausend Einzelfäden 1 aus einem als Fadenspender 2 dienenden Spinnkopf aus, dessen

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Spinndüsen j5 auf einer Ringfläche 4 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. In ausreichendem Abstand unterhalb des Spinnkopfes ist auf einem senkrechten, am Spinnkopf befestigten senkrechten' Schaft 5 ein Verteilelement β vorgesehen, das konzentrisch zur Ringfläche 4 gelagert ist und die Fäden 1 gleichmäßig verteilt, bevor sie in eine aerodynamische Abzugsvorrichtung 7 eingezogen werden. Diese besteht aus einer Ringkammer 8, in die Druckluft von 2 bis β atü einströmt. Die Ringkammer 8 umschließt ein Rohr bzw. bildet einen Teil der Wandung dieses Rohres S, das unten eine trompetenartige Erweiterung 10 auf v/eist. Im Rohr 9 ist eine sich über den Umfang erstreckende Ringschlitzdüse 11 angeordnet. Die Druckluft entspannt sich beim Austritt aus der Schlitzdüse 11 zu einem dünnen, an der V/and des Rohres 9 entlangstrottenden und anliegenden Hochgeschwindigkeitsstrahl, der die Fäden 1 mitzieht. Der Strahl bleibt auch in der trompetenartigen Erweiterung 10 des Rohres 9 ^an der Wandung anliegen, da überall an freien Seiten des Strahls für einen genügenden Druck gesorgt ist, so daß sich das zur Stromlinienkrüuimung nötige radiale Druckgefälle einstellen kann. Diese Viirkung wird durch einen in die trompetenartige Erweiterung 10 des Rohres 9 eingesetzten Verdrängerkörper 12 verbessert. Dadurch wird bewirkt, daß durch die erzielte Ciuerschnittsverringerung die von oben eingesaugte Sekundärluftrnenge begrenzt wird und somit der Unterdruck in Rohr 9 verringert wird. Zum anderen sorgt der Verdrängerkörper 12 für eine geordnete axial symmetrische Abstrornung der noch mitgerissenen Luft. Das Strör-iungsbild ähnelt also etwa einer axialsymmetrischen S taupunkt-Strömung, wie sie durch senkrechtes Auftreffen eines Strahls auf

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eine Platte entsteht. Diesem Strömungsbild folgt die Fadenschar 1 und wird wirr gegen eine Auffangvorrichtung 13 geworfen, die aus einem Siebmantel besteht. Die Abzugsvorrichtung J ist in den Lagern lh drehbar gelagert und wird von einem Antrieb 15 mittels Kurbelscheibe 16 und Kurbelarmen 17 periodisch hinundher geschwenkt. Dadurch wird dem Wirrfadenvliesschlauch 18, der unten aus der Auffangvorrichtung 13 abgezogen wird, eine Mäandertextur aufgeprägt, die äußerst gleichmäßig ist. Die Luft tritt durch die Maschen des Siebmantels 13 hindurch aus und preßt dabei die Fäden 1 bzw. den in der Bildung begriffenen Vliesschlauch 18 gegen die VJandung des Siebmantels 13 an. Mittels eines Düsenringes 19 wird der Vliesschlauch 18 mittels Dampf oder Flüssigkeit, eventuell auch mit besonderen Präparierflüssigkeiten, befeuchtet. Eine derartige Befeuchtung fördert das Zusammenhaften der Fäden; bei bestimmten Faserpolymerisaten jedoch verusacht die Befeuchtung eine gewisse Schrumpfung, so daß sich der Vliesschlauch 18 besonders leicht von dem Siebmantel 13 löst. Mittels zweier Abzugswalzen 20 wird der Vliesschlauch 18 zusammengelegt. Dahinter ist eine Schneidvorrichtung 21 angeordnet, die den Vliesschlauch 18 aufschneidet, so daß zwei Vliesbahnen 22 und 23 entstehen, die auf die Rollen 24 und 25 aufgewickelt v/erden.

In Figur 2 ißt die Abzugsvorrichtung 7 in vergrößerte..! Maßstab dargestellt. Das Verbeilelement 6 ist auf seinem Umfang mit einer Blasdüse 2β ausgestattet, wobei der Schaft 5 hohl ausgebildet ist für die Gas- oder Luftzuführung. Die Fäden 1 werden mittels der Blasdüse 26 durch den austretenden Luftstrahl 27 ferngehalten,

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so daß keine Reibung an dem Verteilelement 6 entsteht. Die Fäden 1 bzw. der Treibstrahl 28 reißen Sekundärluft 29 mit.

In Figur 3 ist rein scheraatisch dargestellt, wie die Auffangvorrichtung 15 mittels des Antriebs J5O über den Riemen J51 in Rotation versetzt wird, um dem sich bildenden Vliesschlauch 1S eine spiralförmige Textur aufzuzwingen, die der durch die hinundherschwenkende Abzugsvorrichtung 7 verursachte Mäandertextur überlagert ist.

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Claims

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Patentansprüche: ■ ■

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Wirrfadenvlieses durch aerodynamischen Abzug einer Vielzahl von Fäden mittels eines Gasstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anwendung mindestens eines ringförmigen Gasstrahls, der nach dem Erfassen der Fadenschar axialsymmetrisch umgelenkt wird, die Fäden in einer Ebene nach allen Seiten wirr, aber in gleichmäßiger Dichte auf die Wandung einer Auffangvorrichtung aufgeblasen v/erden und einen Schlauch bilden, der kontinuierlich abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch die Wandung der Auffangvorrichtung hindurch abgeführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die angesaugte Fadenschar und der gebildete Vliesschlauch relativ zueinander verdreht oder verschwenkt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis j?j dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete Vliesschlauch befeuchtet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete Vliesschlauch aufgeschnitten wird.

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6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesschlauch in mehrere Bahnen zerschnitten wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem Padenspender (Spinnkopf oder Vorratsrollen) und einer aero-

. dynamischen Abzugsvorrichtung sowie einer Auffangvorrichtung für das Wirrfadenvlies, dadurch gekennzeichnet, daß die aerodynamische Abzugsvorrichtung (7) aus einem Rohr (9) besteht, dessen Wandung mindestens eine konzentrisch zur Rohrachse angeordnete Ringschlitzdüse (11) aufweist, und daß das Austrittsende des Rohres (9) mit einer trompetenartigen Erweiterung (10) versehen ist und mit Abstand von derAuffangvorrichtung (13) umgeben ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Fadenspender (Spinnkopf oder Vorratsrollen), bei dem die Austrittsstellen der gespendeten Fäden (1) gleichmäßig auf einer Ringfläche (4) verteilt sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Eintrittseite der Abzugsvorrichtung (7) ein Verteilelement (6) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteileleraent (6) auf seinem Umfang nit einer rundumlaufenden Blasdüse (26) versehen ist, die mit einer Quelle für vorzugsweise temperiertes Gas verbunden ist.

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11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß. in der trompetenartigen Erweiterung (10) des Rohres (9) ein Verdrängerkörper (12) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangvorrichtung (1.5) aus einem konzentrisch zur Mittelachse der Abzugsvorrichtung (7) angeordnetem Siebmantel besteht.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Auffangvorrichtung (13) eine Befeuchtungsvorrichtung (19) gekoppelt ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 12# dadurch gekennzeichnet, daß an oder hinter der Auffangvorrichtung (15) mindestens eine Schneidvorrichtung (21) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen J bis 14 und Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangvorrichtung {Tj>) beheizbar ist. '■".-■

1β. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsvorrichtung (7)" schwenk- oder drehbar gelagert ist.

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17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangvorrichtung (13) schwenk- oder drehbar, ' gelagert ist.

1.8. Wirrfadenvlies j gekennzeichnet durch die Form eines nahtlosen Schlauches. ·

19. '?l irr fadenvlies nach den Ansprüchen 1 bis 1.8, gekennzeichnet durch eine Bahn aus einem nahtlosen, aufgeschnittenen Schlauch.

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