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Die Erfindung betrifft eine Präggeeinrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus der Praxis und der
DE 101 32 563 A1 sind Prägeeinrichtungen mit Prägewalzen bekannt, die auf eine abgekühlte Warenbahn aus einem textilen Fasermaterial, insbesondere ein Nonwoven-Faservlies einwirken. Diese Prägewalzen sind beheizt.
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Bei der
EP 0 511 025 A1 wird ein Vlies auf einen Noppenriemen aufgepresst und dabei verformt.
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Eine formschlüssige Vliesverformung mit kooperierenden Stachel- und Lochwalzen ist in der
US 2007/0256286 A1 angesprochen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Prägetechnik aufzuzeigen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Mit der beanspruchten Prägetechnik, d. h. der Prägeeinrichtung und dem Prägeverfahren, kann eine höhere Effizienz hinsichtlich Funktion und Qualität des Prägevorgangs sowie Bau- und Energieaufwand erreicht werden. Das Prägen kann zu unterschiedlichen Zwecken durchgeführt werden, z. B. zum Verfestigen und ggf. auch Perforieren der Warenbahn oder zu Dekorationszwecken. Die Warenbahn besteht bevorzugt aus einem textilen Fasermaterial, das z. B. ein Nonwoven-Faservlies sein kann.
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Bei der beanspruchten Prägetechnik wird die Warenbahn von einem Prägewerkzeug mit fluidischen Unterdruck und/oder fluidischen Überdruck geprägt. Die Warenbahn kann insbesondere mit einer Fluidströmung, bevorzugt einer Gasströmung, geprägt und ggf. auch perforiert werden. Das Prägewerkzeug weist hierfür einen Prägekörper mit einem gelochten Korpusmantel auf, an dem die Warenbahn anliegt. Der fluidische Druck kann hierbei von der Innenseite des Prägekörpers und/oder von Außen her wirken.
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Eine scharfe, insbesondere strahlartige, und ggf. sehr heiße Fluidströmung ist für eine Perforation der bereits durch Unterdruck am Prägekörper erzeugten und in der dortigen Lochung befindlichen lokalen Verformungen der Warenbahn besonders günstig. Insbesondere kann eine Düse der Überdruckeinrichtung eine dünne, vorzugsweise heiße, Fluidströmung emittieren, die einen verformten Bereich der Warenbahn perforiert.
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Der Prägekörper kann eine beliebige geeignete Formgebung haben und ist vorzugsweise als rotierende Prägewalze ausgebildet. An der Lochung des Korpusmantels wird das Warenbahnmaterial lokal in den Innenraum des Prägekörpers bzw. des Korpusmantels hineingezogen und dabei verformt und verfestigt.
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Die zur fluidischen Prägung eingesetzte Fluidströmung, insbesondere Gasströmung, kann eine niedrigere Temperatur als die beaufschlagte Warenbahn, insbesondere der druckbeaufschlagte oder durchströmte Warenbahnbereich, aufweisen. Diese Temperaturdifferenz ist günstig für die Ausbildung und Verfestigung der lokalen Verformung.
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In einer einfachen Ausführungsform kann ein am Prägekörper angelegter Unterdruck aus einer bevorzugt steuerbaren Unterdruckquelle, insbesondere einer Saugeinrichtung, genügen. In einer anderen Ausführungsform kann zusätzlich ein an der gegenüberliegenden Warenbahnseite bzw. Außenseite wirkender Überdruck von einer bevorzugt steuerbaren Überdruckquelle, insbesondere einer Blaseinrichtung, einwirken. Hierdurch kann eine Fluidströmung, insbesondere Gasströmung, gegen den Prägekörper und die dort anliegende Warenbahn gerichtet werden, der die besagte Verformung der Warenbahn in der Lochung des Prägekörpers bewirkt oder unterstützt. In einer weiteren Abwandlung kann nur ein solcher Überdruck bzw. eine Überdruckquelle, insbesondere Blaseinrichtung, vorhanden sein.
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Ferner ist der Einsatz eines Gegenkörpers vorteilhaft, der an der freien Außenseite der Warenbahn anliegt, so dass die Warenbahn zwischen dem Prägekörper gehalten und ggf. eingespannt werden kann. Der Gegenkörper kann ebenfalls eine Lochung aufweisen, die an die Lochung des Prägekörpers adaptiert ist. Dieser erlaubt die Erzeugung und Richtung einer Fluidströmung aus dem Gegenkörper durch die Warenbahn in den Prägekörper. Dies kann für eine besonders günstige und dauerhafte Verformung der Warenbahn sorgen. Die Unterdruck- und Überdruckquelle können separat angeordnet oder ggf. auch zu einer Umwälzeinrichtung verbunden sein. Die besagte Fluidströmung kann dabei im Kreislauf geführt und ggf. auch aufbereitet werden.
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Mit der Lochung des Prägekörpers und ggf. der Lochung des Gegenkörpers kann ein gewünschtes Prägemuster in der Warenbahn erzeugt werden. Hierdurch lassen sich außer der Verfestigung der Warenbahn auch dekorative oder andere Effekte erzielen.
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Die beanspruchte Prägetechnik kann innerhalb oder außerhalb einer Heizeinrichtung, insbesondere eines Ofens, zur Thermoverfestigung der Warenbahn durchgeführt werden. Das bevorzugte Prägen außerhalb und im nahen Anschluss an die Heizeinrichtung hat den Vorteil, dass die in der Warenbahn vorhandene Wärme und Temperatur genutzt werden kann, um eine plastische und dauerhafte Verformung der Warenbahn und des enthaltenen Fasermaterials beim Prägen zu erreichen. Hierbei kann eine Temperaturdifferenz zwischen der Warenbahn und dem Prägewerkzeug von Vorteil sein. Mit einer Kühleinrichtung für das Prägewerkzeug kann die Temperaturdifferenz optimiert sowie gesteuert und geregelt werden.
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Die beanspruchte Prägetechnik eignet sich besonders für eine kontinuierlich bewegte Warenbahn. Die Ausbildung des Prägewerkzeugs mit einem rotierenden und bevorzugt zylindrischen Prägekörper sowie ggf. einem entsprechend ausgebildeten Gegenkörper ist dabei von besonderem Vorteil. Ferner sind synchronisierte Antriebe für die besagten Präge- und Gegenkörper oder ein gemeinsamer Antrieb günstig.
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Die Prägeeinrichtung kann eine eigenständige Baueinheit darstellen, die einer Heizeinrichtung für die Warenbahn z. B. einem Thermobonding-Ofen, zugeordnet sein kann. Dies kann im Wege der Erstausrüstung oder Nachrüstung bzw. Umrüstung erfolgen. Eine Positioniereinrichtung ist für die räumliche Zuordnung vorteilhaft. Die Prägeeinrichtung kann auch mit der Heizeinrichtung zu einer Wärmebehandlungseinrichtung kombiniert werden.
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Die Prägeeinrichtung kann zur effizienten Ausnutzung der in der Warenbahn vorhandenen Wärmeenergie sehr nahe an der Heizeinrichtung angeordnet, insbesondere an dieser angebaut werden. Die enge Zuordnung von Heizeinrichtung und Prägeeinrichtung spart außer Energie auch Platz und Bauaufwand. Alternativ ist ein größerer Abstand zwischen Heizeinrichtung und Prägeeinrichtung möglich, wobei ein zusätzliches Heizmittel zwischengeschaltet sein kann. Eine Erfassungseinrichtung für Prozessparameter, insbesondere Temperatur(en), erlaubt eine optimale Steuerung des Prägeprozesses. An die Prägeeinrichtung kann sich eine Kühlstrecke beliebiger Art anschließen.
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Mit dem Prägeprozess kann die eingangs erwähnte Verfestigung der Warenbahn erreicht werden. Dies bringt auch Vorteile mit der Führung und dem Transport der Warenbahn mit sich. Die Warenbahn kann durch den unmittelbar an den Heizprozess anschließenden Prägeprozess schnell und wirksam mechanisch stabilisiert werden und lässt sich anschließend leichter und sicherer führen und transportieren. Unerwünschte Verformungen der Warenbahn auf Transportstrecken hinter der Heizeinrichtung können vermieden werden.
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Ein besonderer Vorteil der beanspruchten Prägetechnik liegt in der Möglichkeit zur Leistungssteigerung und zur Erhöhung der Geschwindigkeit der laufenden Warenbahn. Durch die bereits in der Warenbahn enthaltene Wärmeenergie genügt für den Prägeprozess eine räumlich und zeitlich kurze Beaufschlagung der Warenbahn mit dem Prägewerkzeug und dem fluidischen Unterdruck und/oder Überdruck. Die eingebrachten Verformungen in der Warenbahn werden durch ein thermisches Anhaften oder ein Verschmelzen der Fasern schnell fixiert. Hierfür ist die eingangs genannte Temperaturdifferenz zwischen Warenbahn und Prägewerkzeug besonders günstig. Die Fasern in der Warenbahn können dadurch ohne Anhaftgefahr von der Prägekontur mitgenommen bzw. verformt und erst am Ende des Prägevorgangs fixiert werden. Außerdem wird Faserflug durch den Prägekörper verhindert, insbesondere wenn die Warenbahn bereits durch die Heizeinrichtung vorverfestigt und die enthaltenen Fasern gebunden sind.
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Die vorbekannten Prägeeinrichtungen mit beheizten Prägewalzen haben demgegenüber eine wesentlich reduzierte Leisungsfähigkeit und Effizienz. Der Wärmeeintrag aus der Prägewalze in die Warenbahn braucht eine gewisse Zeit, was die mögliche Warenbahngeschwindigkeit deutlich reduziert.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
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1: eine schematische Darstellung einer Faserbehandlungsanlage mit einer Prägeeinrichtung und einer Wärmebehandlungseinrichtung,
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2: eine Variante der Faserbehandlungsanlage von 1,
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3: eine abgebrochene Darstellung einer Prägeeinrichtung an einer Heizeinrichtung und
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4: eine ausschnittsweise und vergrößerte Darstellung der Prägeeinrichtung von 3.
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Die Erfindung betrifft eine Prägeeinrichtung (4) und ein Prägeverfahren für eine Warenbahn (2). Die Erfindung betrifft ferner eine Wärmebehandlungseinrichtung (1), die von einer Prägeeinrichtung (4) und einer Heizeinrichtung (3) gebildet wird sowie ein Wärmebehandlungsverfahren. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Faserbehandlungsanlage (29) mit einer solchen Prägeeinrichtung (4) sowie ggf. auch einer Wärmebehandlungseinrichtung (1). Zur Erfindung gehört außerdem ein in der Faserbehandlungsanlage (29) durchgeführtes Behandlungsverfahren für Fasern.
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Die Warenbahn (2) besteht in den gezeigten Ausführungsbeispielen aus einem textilen Fasermaterial. Vorzugsweise handelt es sich um ein Nonwoven-Faservlies. Das Fasermaterial besteht vorzugsweise aus Kunstfasern, insbesondere sogenannten BiCo-Fasern oder zwei-Komponenten-Fasern. Alternativ sind auch Naturfasern oder Fasergemische möglich.
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1 und 2 zeigen Varianten einer Faserbehandlungsanlage (29) zur Herstellung und Verarbeitung einer solchen Warenbahn (2). In einem eingangsseitigen Florerzeuger (30), z. B. einer Karde oder Krempel oder einer Airlay-Maschine, wird ein einlagiger oder mehrlagiger Faserflor hergestellt, der die Warenbahn (2) im Frühstadium bildet. Der Faserflor wird anschließend einem Vliesleger (31) zugeführt und dort zu einem mehrlagigen Faservlies abgelegt. Dieses kann anschließend in einer Heizeinrichtung (3) termisch verfestigt werden. Dieser Prozess wird auch als Thermobonding bezeichnet. Die erhitzten Fasern in der Warenbahn (2) schmelzen zumindest partiell und haften aneinander oder verbinden sich miteinander.
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Anschließend durchläuft die in Transportrichtung (25) bewegte heiße Warenbahn (2) eine Prägeeinrichtung (4), in der die Warenbahn (2) einem mechanischen Prägeprozess unterworfen wird, der mit fluidischen Unterdruck und/oder Überdruck in der nachfolgend beschriebenen Weise durchgeführt wird. Hierbei können Einprägungen in die Warenbahn (2) eingebracht werden. Die Warenbahn (2) kann auch perforiert werden. An die Prägeeinrichtung (4) kann sich eine Kühlstrecke (28) für die Warenbahn (2) anschließen. Ferner ist eine beliebige Weiterverarbeitung, insbesondere auch ein Zuschneiden, Aufwickeln, Bevorraten oder dgl. möglich.
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In der Variante von 1 ist die Prägeinrichtung (4) in unmittelbarer Nähe der Heizeinrichtung (3) angeordnet. Sie kann dabei direkt hinter der Heizeinrichtung (3) angeordnet oder an die Heizeinrichtung (3) angebaut sein. Bei der Variante von 2 ist eine größerer Abstand zwischen der Heizeinrichtung (3) und der Prägeinrichtung (4) vorhanden. Falls dies zu einer übermäßigen Abkühlung der Warenbahn (2) führen sollte, kann ein zusätzliches Heizmittel (34) im Zwischenraum angeordnet und der Prägeeinrichtung (4) vorgeschaltet sein. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere andere Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der für den Prägeprozess vorteilhaften Warenbahntemperatur getroffen werden.
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In 1 ist außerdem schematisch eine Positioniereinrichtung (33) für die Prägeeinrichtung (4) dargestellt. Damit lässt sich die Prägeeinrichtung (4) in einer oder mehreren Raumachsen, insbesondere in der Höhe und/oder im horizontalen Abstand verstellen und an die Heizeinrichtung (3) und ggf. die Lage der Warenbahn (2) anpassen. Die Positioniereinrichtung (33) kann auch bei den anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein.
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Die Heizeinrichtung (3) und die Prägeinrichtung (4) können miteinander eine Wärmebehandlungseinrichtung (1) bilden. Die Prägeeinrichtung (4) kann dabei einen integralen Bestandteil der Wärmebehandlungseinrichtung (1) darstellen. Sie kann alternativ eine separate Baueinheit bilden.
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3 und 4 zeigen die Wärmebehandlungseinrichtung (1). Die Heizeinrichtung (3) ist z. B. als Ofen mit einem umgebenden Gehäuse (26) ausgebildet und heizt die Warenbahn (2) auf. Die kann z. B. mit einem Heißgas erfolgen. Die Heizeinrichtung (3) und/oder die Prägeeinrichtung (4) weist eine Fördereinrichtung (22) für die bevorzugt kontinuierliche Förderung der Warenbahn (2) auf. Die Warenbahn (2) wird in Transportrichtung (25) transportiert und verlässt die Heizeinrichtung (3) und das Gehäuse (26) durch einen Auslauf (27). Das zusätzliche Heizmittel (34) kann ebenfalls als Ofen oder alternativ als Strahlungsheizung oder in anderer Weise ausgebildet sein.
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Die Fördereinrichtung (22) kann mehrteilig ausgebildet sein. Sie weist z. B. im Ofenbereich ein umlaufend bewegtes und bevorzugt kontinuierlich angetriebenes endloses Transportband (24) auf, auf dem die Warenbahn (2) aufliegt. Im Bereich der Prägeeinrichtung (4) weist die Fördereinrichtung (22) eine Bahnführung (23) mit mehreren und zumindest teilweise angetriebenen Umlenk- und Treibrollen für die Warenbahn (2) auf.
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Die Prädgeeinrichtung (4) weist ein Prägewerkzeug (5) zur Durchführung des Prägeprozesses an der laufenden Warenbahn (2) auf. Bei dem Prägeprozess werden auf fluidischem Weg plastische bzw. dauerhafte Verformungen in die Warenbahn (2) eingebracht. Dies sind lokale und diskrete Verformungen. Sie können als Einpärdgungen an der beaufschlagten Seite, insbesondere Oberseite, der Warenbahn (2) ausgebildet sein. Die Einprädgungen können zudem perforiert sein. Hierbei können z. B. lokal Durchgangslöcher im End- oder Kuppenbereich der als begrenzte Vertiefungen ausgebildeten Einprägungen eingebracht werden.
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Die Prägeeinrichtung (4) ist für eine heiße Warenbahn (2) vorgesehen und ausgebildet. Das Prägewerkzeug (5) hat dabei eine niedrigere Temperatur als die heiße Warenbahn (2). Die Prägeeinrichtung (4) und das Prägewerkzeug (5) sind an die Warenbahn (2) und das Bahnmaterial, vorzugsweise Fasermaterial, adaptiert.
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Das Prägewerkzeug (5) prägt die Warenbahn (2) mit fluidischem Unterdruck und/oder fluidischem Überdruck. Insbesondere prägt und ggf. perforiert das Prägewerkzeug (5) die Warenbahn (2) mit einer Fluidströmung (6), die vorzugsweise als Gasströmung, insbesondere als Luftströmung ausgebildet ist. Alternativ kann die Fluidströmung (6) eine Flüssigkeit beinhalten.
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Das Prägewerkzeug (5) weist einen Prägekörper (7) mit einem gelochten Korpusmantel (9) auf, an dem die Warenbahn (2) anliegt. Der Prägekörper (7) kann eine beliebig geeignete Form, z. B. eine kubische bzw. quaderartige Form, aufweisen. In der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist der Prägekörper (7) als rotierende Prägewalze mit einem gelochten Zylindermantel (9) ausgebildet.
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In der gezeigten Ausführungsform tritt die Warenbahn (2) aus dem Auslauf (27) der Heizeinrichtung (3) mit vorzugsweise gerader Erstreckung und z. B. in horizontaler Richtung aus. Sie kann nach dem Auslauf (27) vom Transportband (24) abgelöst werden und gelangt dann an oder auf den in Transportrichtung (25) folgenden Prägekörper (7). An der gezeigten rotierenden Prägewalze (7) kann die Warenbahn (2) dabei über einen größeren Winkelbereich bzw. Umschlingungswinkel von z. B. ca. 90° oder mehr anliegen und umgelenkt werden.
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Das Prägewerkzeug weist in der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform einen Gegenkörper (8) auf, der dem Prägekörper (7) quer zur Warenbahn (2) gegenüberliegend angeordnet ist. Zwischen Prägekörper (7) und Gegenkörper (8) wird ein Spalt gebildet, durch den die Warenbahn (2) geführt ist. Hier kann eine Kontaktstelle der Walzen (7, 8) und der Warenbahn (2) gebildet werden, an der die Warenbahn (2) eingespannt sein kann. Der Prägekörper (7) kann oberhalb oder unterhalb der Warenbahn (2) angeordnet sein. Dies gilt auch, wenn kein Gegenkörper (8) vorhanden ist.
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Der Gegenkörper (8) hat ebenfalls eine zylindrische Form und kann als rotierende Gegenwalze ausgebildet sein. Er kann ferner einen gelochten Korpusmantel (11) aufweisen. In Abwandlung der gezeigten Ausführungsform kann der Gegenkörper (8) eine andere und z. B. kubische bzw. quaderartige Form aufweisen.
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Die Kontaktstelle bzw. der Spalt befindet sich z. B. etwa in der Mitte der Bahnumschlingung an der Prägewalze (7). Die Gegenwalze (8) ist dabei z. B. schräg unterhalb der Prägewalze (7) angeordnet. Die Walzen (7, 8) rotieren gegensinnig und bewegen sich umfangseitig an der Kontaktstelle in Laufrichtung (25) der Warenbahn (2).
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Die Prägeeinrichtung (4) weist eine bevorzugt steuerbare Unterdruckquelle (14) auf, die mit dem bevorzugt hohlen Prägekörper (7) strömungstechnisch verbunden ist. Die Unterdruckquelle (14) ist z. B. als Saugeinrichtung ausgebildet. Von der Unterdruckquelle (14) wird ein Unterdruck an der Lochung (10) des Korpusmantels (9) angelegt, der das Warenbahnmaterial in die Lochung (10) saugt und dabei wulstartig verformt. Die Hohlraumausbildung kann im Prägekörper (7) oder ggf. nur im Korpusmantel (9) vorhanden sein.
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In der gezeigten Ausführungsform weist die Prägeeinrichtung (4) außerdem eine bevorzugt steuerbare Überdruckquelle (15) auf, die eine Fluidströmung (6) gegen den Prägekörper (7) und die dort anliegenden Warenbahn (2) richtet. Die Fluidströmung (6) kann unterschiedlich ausgebildet sein, z. B. als zusammenhängender Vorhang oder in Form von diskreten Strömungssträngen oder Fluidstrahlen. Die Überdruckquelle (15) ist z. B. als Blaseinrichtung ausgebildet, die eine Gasströmung, insbesondere eine Luftströmung, emittiert. Die Fluidströmung (6) kann alternativ in der vorerwähnten Weise von einer Flüssigkeit gebildet werden.
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Die Unterdruckquelle (14) und die Überdruckquelle (15) können getrennt voneinander angeordnet und hinsichtlich der Fluidführung sowie ggf. auch der Temperierung unabhängig voneinander sein. 3 zeigt eine solche Ausbildung.
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In der anderen Ausführungsform von 4 können die Unterdruckquelle (14) und die Überdruckquelle (15) durch eine Fluidrückführung (18) miteinander strömungstechnisch verbunden sein. Die Fluidströmung (6) wird dadurch in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf umgewälzt. Die Unterdruckquelle (14) und die Überdruckquelle (15) können auch zu einer Umwälzeinrichtung (16) verbunden sein. Sie können dabei eine bauliche und vorrichtungstechnische Einheit bilden, z. B. in Form eines Gebläses oder Ventilators mit Saug- und Blasseite.
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Die Fluidströmung (6) kann in einer Variante eine niedrigere Temperatur als die beaufschlagte Warenbahn (2) aufweisen, z. B. die äußere Umgebungstemperatur außerhalb der Heizeinrichtung (3). Dies ist zur Ausbildung der erwähnten Warenbahnverformungen an der Lochung (10) des Prägekörpers (7) von Vorteil. Die gegen die Lochung (10) gerichtete Fluidströmung (6) kann die Verformung des dort anliegenden Warenbahnbereichs unterstützen. Sie kann hierfür einen relativ großen Strömungsquerschnitt aufweisen.
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Die Prägeeinrichtung (4) kann ferner eine Kühleinrichtung (20) für das Prägewerkzeug (5) aufweisen. Dies kann z. B. eine Luft- oder Wasserkühlung sein, mit der der Prägekörper (7) und/oder der Gegenkörper (8), insbesondere deren jeweiliger Korpusmantel (9, 11), gekühlt wird. Die Kühleinrichtung (20) kann zusätzlich zu der ggf. vorhandenen Kühlung der Fluidströmung (6) vorhanden sein.
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Die Prägeeinrichtung (4) kann eine Fluidaufbereitung (19) für die zugeführte oder umgewälzte Fluidströmung (6) aufweisen. Die Fluidaufbereitung (19) kann z. B. eine Filterung oder eine anderweitige Reinigung der zugeführten oder umgewälzten Fluidströmung (6) bewirken. Sie kann bedarfsweise auch für deren Konditionierung, insbesondere Kühlung, Entfeuchtung oder dgl. sorgen.
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Die Überdruckquelle (15), insbesondere die Blaseinrichtung, ist z. B. mit einer gegen den Prägkörper (7) und die dort anliegende Warenbahn (2) gerichteten Düse (17) strömungstechnisch verbunden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Düse (17) im hohlen Gegenkörper (8) bevorzugt stationär angeordnet und ist auslassseitig gegen die Kontaktstelle von Prägekörper (7), Gegenkörper (8) und Warenbahn (2) gerichtet.
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Die Düse (17) emittiert die besagte Fluidströmung (6) durch die Lochung (12) des Gegenkörpers (8) und die Warenbahn (2) sowie die Lochung (10) des Prägekörpers (7). Die Düse (17) ist hierfür mit ihrer Mündungsöffnung vorzugsweise radial gegen den Korpusmantel (11) der Gegenwalze (8) gerichtet. Die Mündungsöffnung kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Sie kann dabei auch an die Lochung(en) (10, 12) angepasst sein. Sie kann z. B. als durchgehender Schlitz oder als Reihe von diskreten kleinen punktförmigen oder schlitzartigen Mündungsöffnungen gestaltet sein. Die Mündungsöffnung kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein.
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Die Lochung (10, 12) des Prägekörpers (7) und des Gegenkörpers (8) können aufeinander abgestimmt sein. Sie können ferner für den Durchlass der Fluidströmung (6) eine gleichartige Öffnungsverteilung haben und fluchtend angeordnet sein. Die Öffnungen der Lochung (10) des Prägekörpers (7) können in der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform größer als die Öffnungen der Lochung (12) des Gegenkörpers (8) sein. Für den Durchlass der Fluidströmung (6) kommen die Öffnungen der Lochungen (10, 12) bei den bevorzugt synchron rotierenden Walzen (7, 8) jeweils zur Deckung.
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Die Größe und Form der Öffnungen der prägeseitigen Lochung (10) bestimmen die Formgebung der beim Prägevorgang erzeugten plastischen Warenbahnverformungen. Die Formgebung kann beliebig sein, z. B. punktförmig mit kreisrunder, ovaler oder primatischer Außenkontur oder stabförmig oder kreuzförmig oder in Wellenform etc.. Durch den Unterdruck und/oder den Überdruck bzw. Blasdruck wird die Warenbahn in die Öffnungen der Lochung (10) hineingedrückt und dabei wulstartig verformt. Die Fluidströmung (6) kann dabei in der erwähnten Weise die verformten Warenbahnbereiche auch durchströmen und ggf. perforieren.
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Die Lochung (10) des Prägekörpers (7) und ggf. die Lochung (12) des Gegenkörpers (8) können zur Ausbildung eines gewünschten Prägemusters angeordnet und ausgebildet sein. Die Lochungen (10, 12) können insbesondere aus einer gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Matrix der Lochungsöffnungen bestehen. Die Lochungsöffnungen sind dabei flächig über den jeweiligen Korpusmantel (9, 11) verteilt angeordnet. Die Verteilung kann z. B. gemäß 4 gleichmäßig sein, wobei mehrere axiale und über die gesamte Korpuslänge sich erstreckende Lochreihen gleichmäßig über den Korpus- bzw. Zylinderumfang verteilt angeordnet sind. In einer anderen Ausführung können die Lochreihen sich nur über einen Teilbereich der Korpuslänge erstrecken oder ggf. auch unterbrochen sein. Ferner können mehrere Lochungsöffnungen in einem anderen Muster und einer anderen Verteilung angeordnet sein, die ggf. nur lokal am Korpusmantel angeordnet und von massiven Mantelbereichen umgeben ist. Solche lokalen Cluster von Lochungsöffnungen können mehrfach über den Korpusmantel mit einem einachsigen oder mehrachsigen Versatz, z. B. mit Versatz in Axial- und Umfangsrichtung der Walzen (7, 8) angeordnet sein. Die Lochungsausbildung kann bedarfsweise auch geändert werden. Die jeweilige Ausbildung der Lochungsanordnung kann sowohl Verformungs- und Verfestigungszwecken, als auch dekorativen Zwecken dienen.
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Der Prägekörper (7) und der Gegenkörper (8) können einen gemeinsame oder synchronisierte Antriebstechnik (13) für ihre Bewegung, insbesondere Rotation, aufweisen. Durch die Antriebstechnik (13) und den Anlage- oder Klemmkontakt wird einerseits die Warenbahn (2) angetrieben und weiterbewegt. Andererseits wird die vorerwähnt fluchtende Anordnung der Lochungen (10, 12) an der Durchtrittsstelle der Fluidströmung (6) sichergestellt.
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Die Antriebstechnik (13) kann einen oder mehrere Antriebe, insbesondere Drehantriebe, aufweisen. Zur Ansteuerung der Antriebstechnik (13) bzw. deren Antrieb(e) kann eine geeignete Steuerung (nicht dargestellt) vorhanden sein. An diese Steuerung können auch die anderen Komponenten der Prägeeineichtung (4), insbesondere die Überdruck- und/oder Unterdruckquelle (14, 15) angeschlossen sein.
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In den gezeigten Ausführungsformen richtet die Düse (17) lokal eine definierte Fluidströmung (6) gegen den gelochten Korpusmantel (11) des bevorzugt rotierenden Gegenkörpers (8). Aus den Öffnungen der Lochung (12) treten dabei diskrete und jeweils gegen eine Öffnung der Lochung (10) gerichtete Strömungsstränge aus. Durch einen Unterdruck im Prägekörper (7) oder dessen Korpusmantel (9) kann außerdem Umgebungsluft angesaugt werden.
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In einer anderen und nicht dargestellten Ausführungsform kann der gleiche Effekt durch eine im hohlen Gegenkörper (8) angeordnete Blende erzielt werden, welche nur eine lokale Blendenöffnung an der besagten Kontaktstelle der Körper (7, 8) bzw. der Durchtrittsstelle der Fluidströmung (6) aufweist. In diesem Fall kann die Überdruckquelle (15) einen Überdruck im gesamten hohlen Innenraum des Gegenkörpers (7) oder eines ggf. mehrlagigen und hohlen Korpusmantels (11) aufbauen.
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In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Gegenkörper (7) entfallen, wobei nur die Düse (17) vorhanden ist. Ferner ist es möglich, nur eine Überdruckquelle (15) oder nur eine Unterdruckquelle (14) vorzusehen. Im letztgenannten Fall kann durch den Unterdruck im Prägekörper (7) oder dessen Korpusmantel (9) vor allem Umgebungsluft angesaugt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform gemäß 3 kann die Überdruckeinrichtung (15), insbesondere deren Düse (17), eine scharfe und bevorzugt strahlartige Fluidströmung (6) emittieren. Die diskreten und jeweils gegen eine Öffnung der Lochung (10) gerichteten Fluidstrahlen haben einen sehr kleinen Durchmesser und können eine besonders hohe Geschwindigkeit haben. Dies kann durch einen besonders kleinen Öffnungsdurchmesser der Lochung (12) des Gegenkörpers (8) oder bei dessen Fehlen durch eine entsprechende Mündungsgestaltung der Düse (17) erreicht werden. Die Fluidstrahlen zielen gegen den mittleren Bereich der wesentlich, z. B. um den Faktor 10, größeren Öffnungen der Lochung (10) am Prägekörper (7) und die dortige vornehmlich durch Unterdruck erzeugte und ggf. durch Umgebungsluft abgekühlte und verfestigte lokale Verformung der Warenbahn (2). Die scharfe Fluidströmung (6) bzw. die Fluidstrahlen können beheizt sein und eine hohe Temperatur aufweisen, welche die getroffenen Fasern der Warenbahn auch thermisch verformt und z. B. anschmilzt. Sie können die getroffenen Verformungsbereiche perforieren. Die scharfe Fluidströmung (6) bzw. die Fluidstrahlen können wie ein Strahlmesser wirken. Hierfür ist eine Beaufschlagung der Warenbahn (2) im mittleren Bereich der Umschlingung am Prägekörper 87) vorteilhaft.
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Außerdem ist in einer weiteren und nicht dargestellten Variante eine andere Form und Anordnung des Gegenkörpers (8) möglich, der z. B. als Prägewalze mit bevorzugt radialen stift- oder nadelartigen Vorsprüngen mit abgestimmter Zahl und Verteilung ausgebildet ist. Diese greifen in die Öffnungen der Lochung (10) und unterstützen mechanisch den fluidisch und durch Unterdruck am Prägekörper (7) bewirkten Verformungsvorgang und/oder bewirken eine Perforation der Verformungen.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Komponenten des Prägewerkzeugs (5) jeweils einzeln vorhanden. Alternativ sind Mehrfachanordnungen möglich. Insbesondere können auch mehrere Düsen (17) im Gegenkörper (8) oder freistehend angeordnet sein.
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Die Prägeeinrichtung (4) kann eine Stelleinrichtung (21) für die Zustellung des Prägewerkzeugs (5) an die Warenbahn (2) aufweisen. Hierdurch kann der Prägekörper (7) und/oder der Gegenkörper (8) bedarfsweise verstellt werden. Die steuerbaren Stelleinrichtungen (21) sind in 4 schematisch durch Pfeile angedeutet.
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Wie 3 und 4 verdeutlichen, ist die Prägeeinrichtung (4) in Transportrichtung (25) der bewegten Warenbahn (2) hinter der Heizeinrichtung (3) angeordnet. Sie befindet sich dabei nahe am Auslauf (27). In den gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Prägeeinrichtung (4) direkt hinter der Heizeinrichtung (3) angeordnet. Vorzugsweise ist dabei die Prägeeinrichtung (4) an die Heizeinrichtung (3) und deren Gehäuse (26) angebaut. Die aus dem Auslauf (27) austretende Warenbahn (2) läuft dadurch unmittelbar in die Prägeeinrichtung (4) ein. Die Warenbahn (2) kühlt auf diesem kurzen Weg nicht oder nur unwesentlich ab.
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Die Prägeeinrichtung (4) bildet eine Verfestigungseinrichtung für die Warenbahn (2). Die Warenbahn (2) wird in der eingangs erwähnten Weise durch die mechanischen Einprägungen und/oder Perforationen mechanisch stabilisiert und verfestigt. In Transportrichtung (25) hinter dem Prägewerkzeug (5) ist die mechanische Festigkeit, insbesondere auch die Zugfestigkeit in Laufrichtung, so groß, dass die Warenbahn (2) über Umlenk- und Treibrollen der Bahnführung (23) geführt und mit Klemmschluss oder ggf. auch bei entsprechender Walzenausbildung mit Formschluss angetrieben werden kann.
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Die Prägeeinrichtung (4) und/oder die Wärmebehandlungseinrichtung (1) kann eine in 3 angedeutete Erfassungseinrichtung (32) für einen oder mehrere Prozessparameter aufweisen. Dies kann z. B. die Temperatur der Warenbahn (2) und/oder des Prägewerkzeugs (5) sein. Ferner kann die Bahn- und/oder Werkzeuggeschwindigkeit, die Bahnstruktur etc. detektiert werden. Die Erfassungseinrichtung (32) kann für die Parametererfassung einen oder mehrere geeignete Sensoren oder dgl. Erfassungsmittel aufweisen, z. B. einen Temperaturfühler, eine Wärmebildkamera oder dgl.. Ferner ist eine nicht dargestellte Steuerung vorhanden, an welche die Erfassungseinrichtung (32) und die anderen angetriebenen Komponenten der Prägeeinrichtung (4) angeschlossen sind. Eine Anschlussmöglichkeit kann auch für die weiteren Komponenten der Wärmebehandlungseinrichtung (1) bzw. der gesamten Anlage bestehen. Die Steuerung steuert und regelt den Prägeprozess und ggf. weitere Prozesse bzw. Vorrichtungen.
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Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der Ausführungsbeispiele und ihrer Abwandlungen beliebig miteinander kombiniert, insbesondere auch vertauscht werden.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Prägeeinrichtung (4) ein einzelnes Prägewerkzeug (5) auf. Alternativ kann eine Mehrfachanordnung von Prägewerkzeugen (5) vorhanden sein.
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Der Prägekörper (7), insbesondere die Prägewalze, ist bereichsweise von der Warenbahn (2) bedeckt bzw. umschlungen. Alternativ ist eine tangentile Ausrichtung möglich. Der Prägekörper (7) und ggf. der Gegenkörper (8) müssen nicht Bestandteil der Warenbahnführung (23) sein. Sie können ferner einen im Kontaktbereich anders geformten, insbesondere ebenen, Korpusmantel (9, 11) aufweisen. Sie können an die Warenbahn (2), insbesondere einen ebenen Warenbahnbereich, zum Prägen taktweise zugestellt und wieder entfernt werden. Die Warenbahn (2) kann in diesem und in anderen Fällen diskontinuierlich bewegt werden. Es ist außerdem möglich, die Unterdruckquelle (14) und/oder die Überdruckquelle (15) zu schalten und intermittierend wirken zu lassen.
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Ferner ist es möglich, die Prägeeinrichtung (4) als eigenständige und separate Baueinheit auszubilden. Sie kann auch weiter als in den gezeigten Ausführungsbeispielen von der Heizeinrichtung (3) in Transportrichtung (25) der Warenbahn (2) distanziert werden. Die Fördereinrichtung (22) ist hierfür entsprechend angepasst.
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Bei einer eigenständigen Anordnung der Heizeinrichtung (34) kann der Abstand zur Heizeinrichtung (3) gerade so groß gewählt werden, dass kein für den Prägeprozess abträglicher Wärmeverlust in der Warenbahn (2) eintritt. Eine Wärmedämmung kann Wärmeverluste der Warenbahn (2) vermeiden oder minimieren und größere Abstände ermöglichen. Zwischen der Prägeeinrichtung (4) und der Heizeinrichtung (3) können in Abwandlung der Ausführungsbeispiele ggf. auch weitere Maschinenteile oder Komponenten angeordnet sein, welche die Warenbahn (2) einer Zusatzbehandlung unterziehen.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen durchläuft eine einzelne Warenbahn (2) die Heizeinrichtung (3) und die Prägeeinrichtung (4). In Abwandlung hierzu ist eine Mehrfachanordnung von Warenbahnen (2) möglich. Insbesondere können mehrere Warenbahnen (2) voneinander getrennt durch die Heizeinrichtung (3) transportiert und an der Prägeeinrichtung (3) für einen gemeinsamen Prägeprozess zusammengeführt werden. Ferner ist es möglich, eine Prägeeinrichtung (4) mehreren Heizeinrichtungen (3) zuzuordnen.
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Die Warenbahn (2) hat in den Ausführungsbeispielen eine zusammenhängende, mattenartige Struktur, wobei deren Breite größer als die Dicke ist. Sie kann vor Eintritt in die Prägeeinrichtung (3) eine im wesentlichen ebene und homogene Oberfläche an einer Breitseite haben. Die Warenbahn (2) kann alternativ von einzelnen parallelen Strängen gebildet werden. Die beanspruchte Prägetechnik sowie ggf. die Wärmebehandlungstechnik eignet sich in entsprechender Anpassung auch für Warenbahnen (2), die aus einem anderen Material, z. B. einem Band- oder Folien aus Metall, Kunststoff oder dgl. bestehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wärmebehandlungseinrichtung
- 2
- Warenbahn, Vlies
- 3
- Heizeinrichtung, Ofen
- 4
- Prägeeinrichtung, Verfestigungseinrichtung
- 5
- Prägewerkzeug
- 6
- Fluidströmung, Gasströmung
- 7
- Prägekörper, Prägewalze
- 8
- Gegenkörper, Gegenwalze
- 9
- Korpusmantel, Zylindermantel Prägewalze
- 10
- Lochung
- 11
- Korpusmantel, Zylindermantel Gegenwalze
- 12
- Lochung
- 13
- Antrieb
- 14
- Unterdruckquelle, Saugeinrichtung
- 15
- Überdruckquelle, Blaseinrichtung
- 16
- Umwälzeinrichtung
- 17
- Düse, Blasdüse
- 18
- Fluidrückführung
- 19
- Fluidaufbereitung
- 20
- Kühleinrichtung
- 21
- Stelleinrichtung
- 22
- Fördereinrichtung
- 23
- Bahnführung
- 24
- Transportband
- 25
- Transportrichtung, Laufrichtung
- 26
- Gehäuse
- 27
- Auslauf
- 28
- Kühlstrecke
- 29
- Faserbehandlungsanlage
- 30
- Florzeuger, Karde
- 31
- Vliesleger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10132563 A1 [0002]
- DE 19912279 A1 [0003]
- DE 69228003 T2 [0003]
- DE 68915748 T2 [0003]
- DE 102007053030 A1 [0004]
- DE 102007053991 A1 [0004]
- WO 2012/127013 A1 [0004]
- DE 102007043543 A1 [0004]
- EP 0511025 A1 [0005]
- US 2007/0256286 A1 [0006]
