DE1926951B2

DE1926951B2 - Verfahren zur Herstellung einer gleichmäßigen Faservliesbahn

Info

Publication number: DE1926951B2
Application number: DE1926951A
Authority: DE
Inventors: Clive Harry Pontypool Monmouthshire Weightman (Grossbritannien)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1968-05-29
Filing date: 1969-05-27
Publication date: 1979-01-25
Also published as: GB1231066A; NL6908140A; FR2009616A1; DE1926951A1; DE1926951C3; BE733806A; US3660868A

Description

reduziert und die Gesamtumlaufzeit 2(z+1) der Faser- oder Fadenbündel auf den Wert

2T⁺ =

-2(z + t)

erhöht wird, wobei gilt:

x: Transportgeschwindigkeit des Sammelbandes;

t: Umlenkzeit der Faser- oder Fadenbündel; r>

2: Traversierungszeit der Faser- oder Fadenbündel;

q: Anzahl der Gruppen und

r. Anzahl der mit einem Ausfall behaftenden Gruppen. w

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erhöhung der Gesamtumlaufzeit der Faser- oder Fadenbündel (2 T⁺) deren Traversierungszeit (z) verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch -r> gekennzeichnet, daß bei Erhöhung der Gesamtumlaufzeit der Faser- oder Fadenbündel (2T⁺) deren Umlenkzeit (i) verändert wird.

Aus der DE-GM 19 26 655 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Das bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß bei η Ausfall von einem oder mehreren Faser- oder Fadenbündeln in einer oder mehreren Gruppen eine gleichmäßige Faservliesbahn mit gleichförmigem Flächengewicht nicht mehr erhalten wird.

Aus der FR-PS 13 79 770 ist ein Verfahren bekannt, t>o das sich insoweit von dem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 unterscheidet, als dort nicht die Faser- oder Fadenablegevorrichtung hin- und hergeht, sondern das Faser- oder Fadenbündel selbst hin- und herbewegt wird. Auch diesem bekannten b5 Verfahren haften die bereits genannten Mängel an.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahrer, so weiterzuentwickeln, daß trotz Ausfall von einem oder mehreren Faser- oder Fadenbündeln in einer oder mehreren Gruppen eine gleichmäßige Faservliesbahn mit gleichförmigem Flächengewicht erhalten wird.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß bei den genannten Faser- oder Fadenbündelausfällen kontinuierlich weitergearbeitet werden kann und trotzdem eine gleichmäßige Faservliesbahn mit gleichförmigem Flächengewicht erhalten wird..Wolke man ίο bei den bekannten Verfahren das gleiche Resultat bezüglich der Faservliesbahn erzielen, müßte bei diesen der Herstellungsvorgang unterbrochen und die Fehlerquelle beseitigt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in 1-5 den Unteransprüchen gekennzeichnet Nachstehend wird die Erfindung mathematisch erläutert

Der Durchsatz an Fasern oder Fäden durch die

Gruppe von Faserbündeln ist bekannt; ebenso das Gewicht und die Breite der gewünschten Faservlies-

•?o bahn. Die Breite der gewünschten Faservliesbahn hängt von der Amplitude der Hin- und Herbewegung der Ablegegruppe ab. Aus diesen festliegenden Parametern läßt sich die erforderliche Transportgeschwindigkeit χ des Sammelbandes errechnen. Die Werte der Breite y

:5 der Faserbündelgruppe und von χ werden dann in die Gleichung

y=2nx(i+z)

eingesetzt und daraus die erforderlichen Werte (t+z) ίο für π =1,2,3, ...ermittelt.

Die Umlenkzeit / ist hierbei die Zeit, die von dem Zeitpunkt an verstreicht, von dem die Ablegevorrichtung bzw. das Faser- oder Fadenbündel zu bremsen beginnt — nachdem es das Sammelband überquert hat — und bis zu dem Zeitpunkt dauert, von dem an die Ablegevorrichtung nicht mehr beschleunigt wird.

Für alle ganzzahligen Werte von η erhält man eine gleichmäßige Faservliesbahn mit konstantem Gewicht pro Flächeneinheit. Die Anzahl der Lagen der Bahn ist durch 2 η gegeben. Wenn somit n=l ist, werden sämtliche Teile des Transportbandes mit zwei Bahnlagen bedeckt. Wenn n=3 ist, wird das Transportband mit 6 Einzelbahnlagen bedeckt, die jeweils ein Gewicht pro Flächeneinheit besitzen, das ein Drittel desjenigen ist, wenn /7= 1 gewählt wird.

Der Wert von η kann so gewählt werden, daß ein Muster von Ablagen erhalten wird, das für den jeweiligen Endzweck besonders geeignet ist, jedoch wird häufig nur eine begrenzte Anzahl von möglichen Werten für η verfügbar sein, da im allgemeinen Geschwindigkeitsbeschränkungen für die Ablegevorrichtungen bestehen.

Die einzelnen Ablegevorrichtungen, welche zu einer Gruppe zusammengefaßt sind, können direkt dicht aneinander angeordnet und zusammen hin- und herbewegt werden. Deren gegenseitiger Abstand hängt hierbei von ihren effektiven Breiten y\, /2, yi, · ·. ab. Die einzelnen Ablegevorrichtungen können jedoch auch gegenläufig hin- und herbewegt werden.

Fallen eine oder mehrere Faser- oder Fadenbündel bzw. deren zugeordnete Ablegevorrichtungen aus, so wird dies zu einer Verringerung des Gesamtgewichtes der Bahn pro Flächeneinheit und zu einer ungleichmäßigen Bahnstärke führen. Um nun sicherzustellen, daß die Faservliesbahn wieder die gewünschten Eigenschaften hat, ist es notwendig, die Transportgeschwindigkeit χ des Sammelbandes auf einen neuen Wert x* zu verringern, !n den meisten Fällen wird jedoch die

Änderung von χ zu χ* dazu führen, daß die Gleichmäßigkeit des Produktes verlorengeht, weil die neue Bedingung

y=2n*(t+z),

wobei π eine ganze Zahl ist, nur selten erfüllt werden kann. Es ist daher außerdem notwendig, den Wert der effektiven Bündelbreite y und/oder die Gesamtumlaufzeit 2 (z+ t)so zu ändern, daß obige Gleichung erfüllt ist.

Beispielsweise sei angenommen, daß q Gruppen von zusammengefaßten Faser- oder Fadenbündeln vorhanden sind, wobei jede Gruppe eine Anzahl ρ von Ablegevorrichtungen enthält und jede Gruppe einzeln eine gleichmäßige Bahn mit einer effektiven Breite von y erzeugt Hierbei muß jede Gruppe der Gleichung y= 2 nx (t+z)genügen. Die Transportgeschwindigkeit χ wird nun so gewählt, daß eine Faservliesbahn mit dem gewünschten Gewicht pro Flächeneinheit entsteht, wenn sämtliche q χ ρ Ablegevorrichtung!.« ordnungsgemäß arbeiten. Falten nun in einer Gruppe s einzelne Ablegevorrichtungen aus, werden gemäß der Erfindung auch die verbleibenden {p—s) Einzelablegevorrichtungen dieser Gruppe stillgesetzt. Daraus ergibt sich, daß bei einem Ausfallen von s Vorrichtungen innerhalb einer Gruppe die Anzahl der nicht mehr arbeitenden Einzelvorrichtungen ρ ist, d. h. also, daß die gesamte Gruppe stillgesetzt wird. Wenn die s einzelnen Ablegevorrichtungen nicht zur gleichen Gruppe gehören, werden erfindungsgemäß rmal ρ Einzelvorrichtungen stillgesetzt, wobei r die Anzahl der von einem Ausfall betroffenen Gruppen ist.

Für ein bestimmtes Gewicht der Faservliesbahn pro Flächeneinheit ist die Transportgeschwindigkeit der Sammelfläche proportional der Anzahl der Ablegevorrichtungen. Es liegen also folgende Verhältnisse vor:

die Gesamtzahl der Gruppen ist. Um die Gleichmäßigkeit der Bahn wieder herzustellen, muß die Gleichung

y=2 nx'(t-hz)

erfüllt sein. Dies kann durch Änderung von y und/oder (t+z) erreicht werden. Da es unpraktisch ist, die effektive Breite der Faserbündel y zu ändern — diese Größe hängt von der Ausbildung und dem Typ der Ablegevorrichtungen sowie der Anzahl der Ablegevorrichtungen pro Gruppe ab — wird man zweckmäßig den Wert (z+ Rändern. Wenn es notwendig ist, (z+ t)\n T* zu ändern, um der Gleichung y=2 nx* T⁺ zu genügen, liegen in vereinfachter Darstellung folgende Verhältnisse vor:

vor dem Ausfall: y = 2nx(z + t)
nach dem Ausfall: y = 2nx*T ⁺ daraus foigl: x(? + ι} = χ* T ⁺

wegen:

ergibt sich:

so daß:

x* =

U- + D =

Der Wert von (z+ t) kann (I) durch Veränderung der Traversierungszeit z, (II) der Umlenkzeit ι und (III) sowohl der Traversierungszeit und der Umlenkzeit verändert werden. Im Falle (I) wird ζ in z* derart geändert, daß

vor dem Ausfall: χ -~ pt/

nach dem Ausfall: x* - (pq — pr) = p(q — r)

daraus folgt: x* = ( -—■- Vx = .* - v( ■— ),

wobei gilt:

q: Anzahl der Gruppen

p: Anzahl der einzelnen Ablegevorrich cungen pro

Gruppe
r. Anzahl der von einem Ausfall befallenen Gruppen.

Um nach dem Ausfall wieder das gewünschte Gewicht der Bahn pro Flächeneinheit herzustellen ist es erforderlich, die Transportgeschwindigkeit χ des Sammelbandes um den Wert

zu vermindern, so daß die neue Transportgeschwindigkeit

in oder

ist, wobei rdie Anzahl der ausfallenden Gruppen und q

q-r

i - r

ist.

im Falle (II) wird ι geändert in r*, so daß gilt:

q-r

_t* = '1+JL p-r

Im Falle (III) wird (: + t) in (z + t)* geändert, derart, daß gilt:

Auf diese Weise ist es möglich, bei Ausfall einzelner Ablegevorrichtungen innerhalb einer Gruppe kontinuierlich weiterarbeiten zu können und gleichwohl eine Bahn gleichmäßiger Dichte zu erhalten. Natürlich ändert sich hierbei die Struktur und Anzahl der übereinander abgelegten Lagen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann automatisch gesteuert werden, und zwar durch Verwendung von

Fehleraufspürvorrichtungen und entsprechende Schaltungen, um hierdurch die Transportgeschwindigkeit a des Sammelbandes und die Geschwindigkeit der Traversierung der Faden- oder Faserbündel bzw. der diesen Bündeln zugeordneten Ablegevorrichtungen — ^r, und damit die Traversierungszeit — in üblicher Weise zu steuern.

Der gewählte Wert von η wird von dem gewünschten Gewicht der endgültig erhaltenen Faservliesbahn, der gewünschten Kohärenz in der Bahn, der gewünschten κι Größe des Durchsatzes jeder Ablegevorrichtung, der Travcrsierungsgeschwindigkeit und der Transportgeschwindigkeit des Sammelbandes abhängen. Er wird im allgemeinen so gewählt, um alle diese Faktoren in Einklang miteinander zu bringen. ι \

Das Sammelband selbst kann zweckmäßig aus einem durchlässigen Förderband bestehen, jedoch wird die tatsächliche Art des Bandes von der Art der jeweils verwendeten Ablegevorrichtungen abhängen. Die Vorrichtung zur Aufnahme der Faden- oder Faserbündel :<> kann auch aus einer Trommel oder aus einer flachen, undurchlässigen Oberfläche bestehen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der schematischen Darstellungen näher erläutert:

In den Zeichnungen zeigen: 2-,

F i g. 1 eine Frontansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines kontinuierlichen Fadenbandes,

F i g. 2 einen Schnitt auf der Linie A-A der F i g. 1,

Fig. 3 bis 6 schematisch der Aufbau von Bahnen, welche durch eine einzige Faser- oder Fadenablegevor- jo richtung erzeugt worden sind und eine gleichmäßige Ablage der Bahn bei verschiedenen Arbeitsverfahren,

F i g. 7 schematisch den Aufbau einer Bahn, welche mit zwei Fasern- oder fadenabiegevorrichtungen erzeugt worden sind, die verschiedene effektive Breiten η besitzen und mit denen eine gleichmäßige Bahn hergestellt ist, und

F i g. 8 schematisch den Aufbau einer nicht gleichmäßigen Bahn, die beim Ausfall einer der Ablegevorrichtungen bei der Herstellung der in F i g. 7 dargestellten Bahn entsteht.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung werden zwei rechteckige Luftejektoren gemeinsam hin- und herbewegt. Die Apparatur besteht aus einem Paar Förderwalzen 10, die tandemartig angeordnet sind und 4ί einem Paar kleinerer Walzen 11, welche mit den Walzen 10 Spalte bilden. Zwei Luftejektoren 12 sind in einem gewissen Abstand voneinander auf einem Armaturenblock 13 durch Winkeleisen 14 angebracht. An den Armaturenblöcken 13 sind Anschlußstücke 15 vorgesehen, wodurch die Fasern oder Fäden den Luftejektoren

12 zugeführt werden. Der Armaturenblock 13 bewegt sich auf einer Läuferstange 16 hin und her, welche in Rahmenteilen 17 und 18 gelagert ist. An dem Armaturenblock 13 ist weiterhin eine Antriebskette 19 fest angebracht, welche über auf der Zeichnung nicht dargestellte Kettenräder geführt ist, die in den Rahmenteilen 17 und 18 gelagert sind. Die Kettenräder werden über elektromagnetische Kupplungen durch ebenfalls nicht dargestellte Antriebsmotoren angetrieben, so daß der Armaturenblock 13 auf der Läuferstange hin- und herbewegt wird. Unterhalb der Luftejektoren befindet sich zwischen den Rahmenteilen 17 und 18 ein durchlöchertes Transportband 20, welches rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung des Armaturenbiockes 13 bewegt wird. Oen Ejektoren 12 wird Hochdruckluft durch Rohre 21 zugeführt weiche durch an dem Block

13 angebrachte Ventile 22 mit einem ausdehnbaren

Schlauch 23 verbunden sind.

Beim Betrieb der Apparatur werden zwei konlinuier liehe Fadenbündel 24 von einem auf der Zeichnung nich dargestellten Spinnkopf einer Spinnmaschine der Vorschubwalzen 10 zugeführt, treten durch den Spal zwischen den Walzen 10 und 11 und gelangen dant durch die Anschlußstücke 15 in die Luftejektoren 12 Diese Luftejektoren 12 legen die kontinuierlicher Fadenbündel auf dem Transportband 20 in Form vor Bahnen 25 ab die sich gerade überlappen, um eine Bahr gleichmäßiger Breite entsprechend der gesamter effektiven Breite der Bahn zu bilden. Die Förderbandge schwindigkcit, die Traversierungszeit und die Umlenk zeit werden entsprechend der Formel

y=2 xn(t + z)

eingestellt und die Apparatur liefert ein gleichmäßige: Fadenband.

Die Fig.3 bis 6 zeigen schematisch Grundrisse vor Bahnen, die durch eine einzige Faser- oder Fadenable gevorrichtung gebildet worden ist, und zwar in Forrr einer gleichmäßigen Ablage bei verschiedenen Arbeits bedingungen. Die Fig.3 zeigt das Muster einer Bahn die bei n= 1 erzeugt worden ist und die F i g. 4, 5 und ( zeigen Muster bei /7=2, 3 und 4. In allen diesen Figurer ist die effektive Breite der Fadenschar, welche abgeleg worden ist, die gleiche und sie ist gegeben durch der Abstand zwischen den Punkten 26 und 27. Die Punkte 2i und 29 zeigen die Stellung der Bahnablage nach einei einzigen Traversierung der Ablegevorrichtung quei über das Förderband von der Stellung, die durch die Punkte 26 und 27 gegeben ist, an, unter de: Voraussetzung, daß das Förderband sich in den Figurer von rechts nach iinks bewegt. Die Wirkung einei begrenzten Umlenk- oder Wendezeit der sich hin- unc herbewegenden Ablegevorrichtungen ergibt sich au; dem Zwischenraum zwischen den Punkten 30 und 31 au dem Band.

Die Linien 32 in den F i g. 3 bis 6 zeigen die Breiter des Bandes an, weiche bei jeder Traversierung abgeleg¹ werden, und die Anzahl von Linien 32, welch« irgendeinen besonderen Teil der Bahn kreuzen zeiger die Anzahl von Lagen an, welche in dem betreffender Teil der Bahn vorliegen. Es ist ersichtlich, daß zwischer den Anfangs- und Endtraversierungen die erzeugter Bahnen gleichmäßig sind und aus einer Anzahl vor Ablagen bestehen, die gleich 2 π ist. Es können aucr noch weitere gemäß der Erfindung arbeitende Ablege vorrichtungen angewendet werden, welche ihre gleich mäßigen Bahnen auf einer gleichmäßigen Grundablage ablegen und die an irgendwelchen Punkten oberhalb de« Förderbandes im Abstand angeordnet sein können.

Fig. 7 zeigt schematisch eine Bahn, welche durcr zwei Ablegevorrichtungen erzeugt worden ist, vor denen die eine eine effektive Breite besitzt, die gleicl der doppelten der anderen ist Diese beiden Ablegevor richtungen arbeiten zusammen und erzeugen ein« gleichmäßige Bahn. Aus Zweckmäßigkeitsgründen is bei dieser Darstellung der Effekt der Wendezei unbeachtet geblieben. Die Punkte 36 und 37 zeigen die effektive Bahnbreite an, welche durch eine Ablegevor richtung entstanden ist und die Punkte 38 und 39 zeiger die effektive Breite an, welche durch die zweit« Ablegevorrichtung entsteht Die Ablegevorrichtungei sind hierbei derart angeordnet daß sie eine kombiniert« effektive Breite erzeugen, die gleich dem Abstanc zwischen den Punkten 36 und 40 ist

Die Ablegevorrichtungen können zusammen hin- unc

herbewegt werden und nebeneinander angeordnet sein, so daß sie Bahnen zwischen den Punkten 36 und 37 und 37 und 40 ablegen. Sie können aber auch zusammen traversiert werden, und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sein, so daß beispielsweise die eine Vorrichtung die Bahn zwischen den Punkten 36 und 37 und die andere zwischen den Punkten 38 und 39 ablegt, oder sie können auch gegeneinander traversieren, so daß beispielsweise die eine Vorrichtung die Bahn zwischen den Punkten 36 und 37 und die andere zwischen den Punkten 43 und 44 oder beispielsweise zwischen den Punkten 41 und 42 legt.

F i g. 8 zeigt eine Bahn, die mit den Ablegevorrichtungen hergestellt worden ist, mit denen auch die gleichmäßige Bahn der Fig. 7 hergestellt wurde, wobei jedoch die Vorrichtung, weiche die kleinere effektive Breite besitzt, ausgefallen ist. Die erhaltene Bahn ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, nicht gleichmäßig und enthält Flächen 45, 46, 47 mit einer doppelten Ablage. Flächen 48, 49 50 wo nur eine einzige Ablage vorliegt und Flächen 51,52 und 53 ohne jegliche Ablage.

Die Erfindung ist weiterhin in dem folgenden Beispiel beschrieben.

Beispiel

Acht Luftejektor-Ablegevorrichtungen mit im wesentlichen ähnlichen effektiven Breiten wurden an einem gemeinsamen Armaturenblock angebracht, welcher sich über ein endloses Förderband hin- und herbewegte, das senkrecht zu der Traversierungsrichtung der AbIf gevorrichtungen bewegt wurde. Es zeigte sich, daß durch die Luftejektoren eine elliptische Verteilung der abgelegten Fäden erfolgte und die effektive Breite der Vorrichtungen ergab sich zu 25 bis 29 cm. Die Geschwindigkeit des Förderbandes wurde so eingestellt, daß es sich um 27 cm bei jedem vollkommenen Hin- und Herhub vorwärtsbewegte. Sämtlichen Ablegevorrichtungen wurden kontuierlichen Fäden aus Polyhexamethylenadipamid zugeführt und der Durchsatz war derart, daß ein Produkt mit einem Gewicht von 210 g pro m² erhalten wurde. Jede Ablegevorrichtung entsprach der Gleichung

y=2x(t+z)

und es wurde eine im wesentlichen gleichmäßige Ablage erhalten, wie sie in F i g. 3 der Zeichnungen dargestellt ist.

Aus der erhaltenen Faserbahn wurden 20x20crn große Probestücke in gewissen Abständen ausgeschnitten und die Gewichte derselben bestimmt. Das mittlere Gewicht von zwölf 400 cm² großen Proben betrug 8,27 g und die Standardabweichung von diesem Gewicht war 0.44 g.

Es wurden weitere Proben von 100 χ 5 cm quer aus dem Band geschnitten und das mittlere Gewicht von zwölf Proben betrug 10,25 g. Die Standardabweichung von diesem Gewicht war 0,44 g.

Die Standardabweichung war auf die unterschiedlichen effektiven Breiten der Ablegevorrichtungen zurückzuführen. Wenn mit zwei Ablegevorrichtungen der gleichen effektiven Breite von 27 cm gearbeitet wurde zwecks Herstellung einer Bahn mit einem Gewicht von 210 g/m², so betrug das mittlere Gewicht von zwölf 20 χ 20 cm großen Proben 8,15 g und die Standardabweichung war in diesem Fall nur 0,08 g.

Hierzu 3 Blatt Zeichiuiimen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer gleichmäßigen Faservliesbahn mit gleichförmigem Flächengewicht durch Hin- und Herbewegen von zu Gruppen zusammengefaßten Faser- oder Fadenbündeln oberhalb und quer zur Transportrichtung eines Sammelbandes, wobei die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung, die Transportgeschwindigkeit des Sammelbandes und der Abstand der Gruppen aufeinander abgestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß beim zufälligen Ausfall mindestens eines Faser- oder Fadenbündels in einer der Gruppen die noch verbleibenden funktionsfähigen Faser- oder Fadenbündel der jeweils zugehörigen Gruppe ebenfalls außer Funktion gesetzt werden, die ursprüngliche Transportgeschwindigkeit χ des Sammelbandes auf den Wert