DE2114292C2

DE2114292C2 - Vorrichtung zum Herstellen von gemusterten Faservliesstoffen

Info

Publication number: DE2114292C2
Application number: DE2114292A
Authority: DE
Inventors: Frank Gladstone N.J. Kalwaites
Original assignee: Johnson and Johnson
Current assignee: Johnson and Johnson
Priority date: 1970-03-24
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1983-09-22
Also published as: FR2083530B1; JPS5438237B1; SE373614B; NL7103881A; NL168574C; GB1353056A; DE2114292A1; FR2083530A1; US3681182A; NL168574B

Description

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Siebabdeckung musterartig verteilte Mulden (55) zwischen den undurchlässigen Bereichen (51) aufweist.

3. Vorrichtung na-jh Anspruch 1 und 2, dadurch

a) auf dem Siebband (50) eine Vielzahl von nicht zusammenhängenden, undurchlässigen Bereichen (51) gleichmäßig musterartig angeordnet sind,

b) die Flache jedes undurchlässigen Bereiches (51) mindestens 4mal so groß ist wie die Fläche einer Öffnung (19) in der Trommel (15),

c) der kleinste Abstand zwischen zwei undurchlässigen Bereichen (51) mindestens 2mal so groß ist wie die Breite bzw. der Durchmesser einer Öffnung (19) in der Trommel (15).

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gekennzeichnet, daß die größte Dimension eines undurchlässigen Bereichs (51) nicht mehr als das 5fache des Abstandes zwischen den Mulden (55) beträgt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Dimension eines undurchlässigen Bereichs (51) ein Verhältnis zu ihrer kleinsten Dimension von nicht mehr als 4:1. vorzugsweise 1,5 :1, hat.

5. Anwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 auf Wirrfaservliese einer bestimmten Faserart, wobei

a) die größte Längsabmessung eines undurchlässigen Bereichs (51) der Siebabdeckung kleiner ist als die durchschnittliche Länge der Fasern des Wirrfaservlieses und

b) die größte Höhe einer Siebabdeckung mindestens dem dreifachen Durchmesser der Fasern des Wirrfaservlieses entspricht

6. Anwendung der Vorrichtung nach Anspruch 2 auf Wirrfaservliese einer bestimmten Faserart, wobei die Tiefe der Mulden (55) fünf- bis zwanzigmal so groß ist als der durchschnittliche Durchmesser der im Wirrfas. rvlies enthaltenen Faser.

7. Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. wobei die Öffnungen (19) der Trommel (15) eine Breite haben, die mindestens das lOfache des durchschnittlichen Durchmessers der Fasern des Faservlieses beträgt.

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Die Erfindimg betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von gemusterten Faservliesstoffen durch Umordnen der Fasern in einem Wirrfaservlies unter Bildung von Bereichen größerer und Bereichen geringerer Faserdichte, bestehend aus einer Trommel, auf der das Faservlies aufliegt, deren Mantel Öffnungen und undurchlässige Bereiche aufweist, wobei die Öffnungen gleichmäßig musterartig verteilt angeordnet sind, aus einer Sprüh- oder Strahleinrichtung im Inneren der Trommel, um gegen das auf der Trommel aufliegende Wirrfaservlies .Strömungsmittelströme zu richten, und aus einem feinmaschigen Siebband, welches das Wirrfaservlies abdeckt

Bei der e^rfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptpatents 21 14 Ib8. indem eine Reihe von Merkmalen der letzteren komplementär ausgebildet sind. Das Hauptpatent betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Herstellen von gemusterten ungewebten Faserstoffbahnen durch Umordnen der Fasern in einem Wirrfaservlies unter Bildung von Bereichen größerer und Bereichen geringerer Faserdichte, jedoch mit einer das ^b0 Faservlies tragenden, für Strömungsmittelströme durchiiässigen, mit undurchlässigen Vorsprüngen von kappenifförrniger gewölbter Form versehenen Unterlage und mit einem auf dem Faservlies aufliegenden und dieses abdeckenden, durchlässigen Band sowie einer Sprüh- oder Strahleinrichtung für die gegen das zwischen der durchlässigen Unterlage und dem abdeckenden Band befindliche Faservlies gerichteten Strömungsmittelströme. Die Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) die Unterlage besteht aus einem feinmaschigen Sieb und einer mit öffnungen versehenen, undurchlässigen Siebabdeckung.

b) das das Vlies abdeckende Band ist mit Ausnahme der Öffnungen undurchlässig,

c) die Öffnungen im Deckband sind gleichmäßig musterai tig verteilt.

d) der Durchmesser der Öffnungen im Deckband beträgt mindestens das lOfache des Durchmessers der Fasern des Faservlieses,

e) die Fläche einer jeden öffnung des Deckbandes ist mindestens doppelt so groß wie eine einzelne Sieböffnung der Unterlage,

f) die Fläche jeder öffnung in der Siebabdeckung beträgt mindestens das 3fache der Fläche einer Öffnung im Deckband.

g) der kleinste Abstand zwischen zwei Öffnungen der Siebabdeckung ist nicht kleiner als der Durchmesser einer öffnung im Deckband, und

h) der größte Abstand zweier benachbarter öffnun= gen in der Siebabdeckung ist kleiner als ein Drittel der durchschnittlichen Länge der Fasern des Faservlieses.

Aus der US-PS 28 62 251 = DE-PS 12 24 697 ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Wirr-

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faservlies auf eine durchlässige Unterlage aufgebracht und mit einer ebenfalls durchlässigen Auflage abgedeckt wird. Die durchlässige Unterlage ist entweder ein feinmaschiges Sieb und die Auflage ein gelochtes Abdeckband oder umgekehrt. Je nach der gewählten Anordnung erhält man eine spezifische gemusterte Faserstoffbahn, in der die Fasern durch die Behandlung des Faservlieses in der Vorrichtung mittels Wasserstrahlen eine gewünschte Orientierung bzw. Umordnung erfahren heben.

Dagegen ermöglicht die Vorrichtung gemäß der US-PS 30 25 585 die Herstellung lediglich ungemusterter Faserstoffbahnen, wenn man davon absieht, die in dieser befindlichen Poren als Musterung zu betrachten. Bei dieser Vorrichtung ist eine durchlässige Unterlage in Form eines Drahtgewebes mit gegen das auf sie aufgelegte Wirrfaservlies gerichteten Nadeln oder mit Kuppen versehenen Vorsprüngen besetzt, um die herum die Fasern des Wirrfaservlieses beim Durchströmen mit Flüssigkeit abgelegt werden. Zwar ist das Faservlies mit einer durchlässigen Abdeckung versehen, jedoch hat diese lediglich die Aufgabe, die die Ordnung der Fasern bewirkende Flüssigkeit gleichmäßig über die Vläche des Abdeckbandes im Behandlungsabschnitt der Vorrichtung zu verteilen. Wenn man überhaupt bei einer -⁵ derartigen Faserstoffbahn von einer Musterung sprechen kann, so wird sie ausschließlich durch mechanische Mittel, nämlich die aus der Ebene der Unterlage rechtwinklig herausragenden Nadeln oder Vorsprünge bewirkt.

Der Erfindung liegt ebenso wie beim Hauptpatent die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist. in neuartiger Weise gemusterte, ungewebte Faserstoffbahnen unter Verwendung des an sich bekannten Prinzips der Faserum- ^J5 Ordnung mittels F! issigkeitsstrahlen bzw. -strömen zu erhalten. Es handelt sich insbesondere darum, Effekt-Faserstoffbahnen herzustellen, bei welchen eine besondere Faserballung an bestimmten gewünschten Stellen vorhanden ist, um so zu einer Musterung der Faserstoffbai.n zu gelangen, die bisher nicht bekannt und mit Hilfe der vorbekannten Anlagen auch nicht herstellbar war.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Vorrichtung der in ⁴^ Betracht kommenden Art in der Weise auszubilden, daß sie die ir· Anspruch 1 aufgefühlten Merkmale in Kombination miteinander aufweist. Zwar sind einzelne Merkmale der MerkmalslOmbination an sich bereits bekannt, jedoch jeweils ih anderem Zusammenhang ⁵ⁿ oder zu anderem Zweck.

So ist beispielsweise bereits aus der US-PS 34 85 706 vorbekanr.i. eine aus einem Sieb bestehende Unterlage mit einem Lochblech abzudecken, auf welchem sich das unabgedeckte Wirrfaservlies befindet, auf welches die ^ aus Düsen austretenden Wasserstrahlen zwecks Umordnung und Neuorientierung der Fasern direkt einwirken.

Bei der Konstruktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung handelt c> sich im Grunde um eine Umkehrung der Konstruktion der Vorrichtung gemäß ,dem Hauptpatent, indem bei der Vorrichtung.'des iHaiiptpatents die Sprüh- öder'Strahleinrichtung 'außerhalb der Trommel angeordnet ist und die Strömungsmittelströme von außen her zunächst auf das Deckband, dann auf das umzuordnende Wirrfaservlies und dann schließlich auf die Unterlage (Trommel) treffen. Bei der erfindungsgemäßen Vo. richtung ist die Sprüh·' oder

60 Strahleinrichtung im Inneren der Trommel angeordnet, so daß die Strömungsmittelströme von innen her zunächst auf die gelochte Trommel, dann auf das Wirrfaservlies und zuletzt schließlich auf die Unterlage treffen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung gehen aus den Unteransprüchen wie auch aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele der in Betracht kommenden Vorrichtung hervor, die in den F i g. 1 bis 9 der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Typs der Vorrichtung nach der Erfindung im Schnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Draufsicht auf einen Teil der Unterlage, die bei der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendet werden kann,

F i g. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.

F i g. 4 eine weitere vergrößerte schematische Draufsicht auf das in F i g. 2 dargestellte Element mit den Öffnungen der gelochten Trommel, ^ie in Verbindung mit diesem Element verwendet wird und durch gestrichelte Linien dargestellt ist,

Fig. 5 eine Mikrophotographie eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Faserstoffs in 5facher Vergrößerung,

Fig.ö eine Mikrophotographie eines weiteren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Faserstoffs in 5facher Vergrößerung,

F i g. 7 eine Photographie eines weiteren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Faserstoffes.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese Vorrichtung ist grundsätzlich aus der US-PS 28 62 251 bekannt.

Die Vorrichtung der r i g. 1 besteht aus einer drehbaren gelochten Trommel 15. die auf geflanschten Führungsrädern 17 und 18 in geeigneter Weise gelagert ist. Die Trommel weist Öffnungen 19 auf, die einheitlich über ihre gesamte Oberfläche verteilt sind, wobei die verbleibenden Teile der Trommel Grundbereiche 20 darr'ellen. Die Führungsräder sind auf Wellen 25 und 26 drehbar gelagert.

Im Innern der Trommel verläuft entlang ihrer vollen Breite eine stationäre Rohrverzweigung 27. in welche durch die Leitung 28 ein Strömungsmittel eingegeben wird, das vorzugsweise Wasser ist. Auf einer Seite der Rohrverzweigung befindet sich eine Reihe von Düsen 29. durch die das Strömungsmittel gegen die innere Oberfläche der Trommel gerichtet wird.

Um den größeren Teil des Trommelumfangs läuft eine Unterlage 30. oie. wie es in F i g. 2 dargestellt ist, aus einem feinmaschigen Sieb 50 und aus Siebabdeckungcn 51 besteht. Gemäß F i g. 2 sind die Siebabdeckungen 51 rund und so angeordnet, daß je vier von ihnen in einem Viereckmuster über die Oberfläche des Unterteils verteilt sind. Die Siebabdeckungen können jedoch auch jede beliebige andere Form haben, d. h. oval, diamantförmig, viereckig, sichelförmig, halbmondförmig, bandartig, von freier Form sein, und sie können in Längs- und/oder in Querrichtung fluchten, gestaffelt sein oder auf sonst eine gewünschte Weise angeordnet sein.

Fig.3 zeigt einen Querschnitt durch das Unterteil gemäß Fig.2. Wie daraus ersichtlich ist, hat jede Siebabdeckung il'ties Unterteils 30 eine gebogene obere Oberfläche, d'e leicht über die obere Oberfläche des feinmaschigen Siebs 50 herausragt. Infolge der gebogenen oberen Oberfläche ragt der Mittelteil 52

übf.r die Kantenteile 53 der Siebabdeckung 51 heraus. Die äußersten Kantenteile 54 sind leicht abgerundet. Durch diese Bauweise ergeben sich zwischen den Siebabdeckungen 51 Mulden 55.

Das Unterteil 30 läuft um die Trommel 15 und trennt sich von dieser an der Führungswalze 31, die sich auf der Welle 32 dreht. Das Unterteil läuft abwärts um die Führungswalze 33, die sich auf der Welle 34 dreht, dann rückwärts über eine vertikal einstellbare Spann- und Spurführungswalze 35, die sich auf der Welle 36 dreht, und dann um die Führungswalze 37 auf der Welle 38. Das Teil läuft dann aufwärts und um die Führungswalze 39 Jic sich auf der Welle 40 dreht, um wieder dem Trornmeliimfdng zugeführt zu werden.

Die gelochte Trommel 15 und das I nterteil 30 bilden zu is., heu sich eine bmordnungszone. durch welche sich ein Faservlies bewegen kann, um dort unter dem Einfluß von ausgeübten Stromungsmiiielkräften zu einem ungewebten Faserstoff mit einer Vielzahl von Mustern aus Lochern oder anderen Bereicnen mit geringerer Faserdichte, die abw echseln und sich über seine gesamte Fläche erstrecken, umgeordnet zu werden.

Die gelochte Trommel 15 dreht sich in Richtung des angegebenen Pfeiles, und das Unterteil 30 läuft in derselben Richtung und mit derselben peripheren iinearen Geschwindigkeit. Das zu behandelnde Fasermaterial 41 wird an dem Punkt A zwischen die Trommel und das Unterteil gegeben, läuft durch die Faserumordnungszone. in der die umordnenden Strömungsmittelkräfte auf sie einwirken, und verläßt die Umordnungszone in ihrer neuen, umgeordneten Form als ungewebter Faserstolf 42 zwischen dem Unterteil und der gelochten Trommel an dem Punkt B.

Wenn das Fasermaterial 41 durch die Faserumordnungszone läuft, wird das Strömungsmittel einheitlich und kontinuierlich gegen die innere Oberfläche der drehbaren gelochten Trommel 15 durch im Inneren der

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gCI leinet, UtC I lU3OtgIVCtl

geht durch die öffnungen 19 in das Faservlies, wobei die Fasern des Vlieses umgeordnet werden, und das Wasser tritt dann durch das Unterteil aus. Diese Entfernung des Wassers wird durch Anlegen eines Vakuums, beispielsweise durch die Saugdose 43, noch unterstützt. Der umgeordnete Faserstoff 42 erreicht dann den Aufnahmepunkt B.

F ι g. 4 ist eine weitere vergrößerte schematische Darstellung eines Teils der bei der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendeten Unterlage JO. Die Siebabdeckungen 51 sind so angeordnet, daß je vier von ihnen auf dem Sieb ein Viereckmuster bilden. Die Öffnungen 19 der gelochten Trommel 15 sind in dieser Fig.4 durch gestrichelte Linien markiert Wie ersichtlich ist, sind die Öffnungen 19 so angeorndet daß je vier von ihnen auf der Trommel 15 ein Viereckmuster bilden.

Wie dargestellt ist, Ieigt jede Siebabdeckung 51 unter der Gesamtfläche einer Vielzahl von Öffnungen 19 und in einigen Fällen unter einem Teil der Fläche anderer solcher Öffnungen. Es gibt einige Öffnungen 19, unter denen überhaupt keine Siebabdeckungen 51 liegen.

Im Bereich der größten Annäherung jedes Paares unmittelbar benachbarter Siebabdeckungen 51 entspricht die Breite des dazwischen liegenden Siebanteils 50 mindestens etwa dem zweifachen Abstand zwischen den Mittelpunkten eines Paares von unmittelbar benachbarten Öffnungen 19 der gelochten Trommel 15. Dies bedeutet, daß, wenn eine öffnung 19 mit ihrem Mittelpunkt über einem Teil des Siebes 50 zwischen zwei Siebabdeckungen 51 liegt, ein Loch oder ein anderer Bereich mit geringer Faserdichte entsprechend dieser öffnung gebildet wird, wobei das Loch auf beiden Seiten durch garrtartige Bündel von dicht zusammengefügten und weitgehend parallelen Fasersegmenten definiert wird.

Die durchlässigen Teile 50 der erfindungsgemäß verwendeten Unterlage 30 sind so ausreichend groß, daß sie zusammen mindestens etwa 10^ö/o, vorzugsweise etwa 30% oder mehr, der Gesamtfläche der Unterlage

ίο 30 ausmachen.

Wenn bei der Vorrichtung nach der Erfindung ein Unterteil 30 und eine gelochte Trommel 15 verwendet werden, wie sie in l· ι g. 4 gezeigt sind, werden ■ ,ie Fasersegmente, die in Deckung mit den Siebabdeckun gen 51 sind, durch Strome des umordnenden Strömungsmittels in die umgebenden Bereiche des Faser vlieses verschoben und dort als garnartige Bündel aus dicht zusammengefügten und weitgehend parallelen Fasersegmenten abgelagert, wobei ein erstes Muster aus Locher oder anderen Bereichen mn geringer Faserdichte definiert wird, das entsprechend dem Muster der Anordnung der Siebabdeckungen 51 angeordnet ist. Gleichzeitig werden Fasersegmente, die in Deckung mit sowohl den Öffnungen 19 als auch den Siebteilen 50 des Unterteils 30 sind, in umgebende Bereiche des Faservlieses verschoben unter Bildung von ähnlichen garnartigen Bündeln aus Fasersegmenten, die ein zweites Muster aus Löchern oder anderen Bereichen mit geringer Faserdichte definieren entsprechend dem

Muster der Anordnung der Öffnungen 19, die über den Siebteilen 50 liegen.

Wie aus Fig.4 ersichtlich ist, sind die Löcher oder anderen Bereiche mit geringer Faserdichte in dem ersten Muster größer als die Löcher oder anderen Bereiche mit geringer Faserdichte in dem zweiten Muster. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Fläche jeder Siebabdeckung 51 etwa 30mal so groß wie

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jeweiligen Bereiche mit geringer Faserdichte, die diesen

•40 Elementen entsprechen, in dem fertigen erfindungsgemäß hergestellten Faserstoff etwa dieselben relativen Größen.

Mit Ausgangsfasermaterial aus Fasern üblicher Länge können unter Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung gute Resultate erzielt v/erden, wenn die Anzahl der öffnungen der durchlässigen Teile 50 der Unterlage 30 etwa 900 bis etwa 50 000 pro 6,45 cm², vorzugsweise etwa 10 000 bis 40 000 pro 6,45 cm², beträgt Bei einem Ausgangsmaterial aus längeren Stapelfasern kann die Anzahl der Öffnungen der in Rede stehenden durchlässigen Teile kleiner sein, d. h. 150 pro 6,45 cm² oder noch weniger betragen.

Für bessere Ergebnisse sollte jede Siebabdeckung 51 eine Fläche haben, die mindestens 4mal, vorzugsweise etwa 10- bis lOOmal, so groß ist wie die Fläche einer Öffnung 19 der Trommel 15. Die Fläche jeder Siebabdeckung 51 kann gewünschtenfalls einige tausendmal, sogar bis zu lOOOOmal, so groß sein wie die Fläche einer Öffnung 19. Wenn schwerere Vliese als Ausgangsmaterial angewendet werden, sollte die Fläche jeder Siebabdeckung nicht mehr als etwa 500maI bis lOOOmal so groß sein wie die Fläche einer Öffnung 19.

Die Fig.5 bis 7 zeigen Photographien bzw. Mikrophotographien von Beispielen von ungewebten Faserstoffen, die mit erfindungsgemäß ausgestatteten Vorrichtungen herstellbar sind.

Nachstehend sind einige Beispiele angegeben, d.h. Werte hinsichtlich der besonderen Ausbildung der für

die Musterung des Faserstoffs maßgebenden Teile der Vorrichtung sowie Werte hinsichtlich des zu behandelnden Vlieses und dessen Fasern. Angegeben ist fernerhin auch, welche Musterung nach den Fig.5 bis 9 sich jeweils erzielen lassen.

Beispiel I (Fig.5)

Vlies:

Vliesgewicht
Fasern: Titer
Stapellänge
Faserorientierung
Längsrichtung : Querrichtung
Vorrichtung:
Trommel (15):

Größe der öffnungen
Form der öffnungen
Anordnung der Öffnungen
Durchmesser einer öffnung
Diagonaler Öffnungsabstand
Unterlage (30):
Mnteria!

Maschenzahl
Siebabdeckungen (51):
Material

Viskosereyon

ca. 35,6 g/m² ίο

l,5dtex

ca. 39,7 mm

ca.7:l

mit ca. 165 öffnungen 6,45 cm²

*Tunguiiuiiuiuiiu ;«

Diamantmuster ca. 1,19 rnm ca. 0,4 mm

gewebtes Nylonsieb 2S ca. 28 χ 34 Maschen 952/6,45 cm²

glatte, runde Metalkeile

Durchmesser von (51)	ca. 6,35 mm
Anordnung der
Siebabdeckungen	Diamantmuster
Diagonaler Abstand der
Siebabdeckungen	ca. 3,17 mm
Höhe der Siebabdeckungen
im Mittelteil	0,3 mm
Höhe der Siebabdeckungen
im Kanienteil	0,25 mm
Strömungsmittel:	Wasser

Beispiel 2

Wie in Beispiel I, mit der Ausnahme, daß die Siebabdeckungen nicht im Diamantmuster, sondern in einem Viereckmuster angeordnet sind.

B e i s ρ i e I 3 (F i g. 6)

Fasermaterial

Vliesgewicht
Fasern: Titer
Stapeüänge

Viskosereyon (Isotropievlies) 21,4 g/m² l,5dtex 39,7 mm

Trommel (15) und Unterlage(30) wie in Beispiel I, mit der Ausnahme, daß die Siebabdeckungen (51) in einem Viereckmuster angeordnet sind bei Längs- und Querabständen von ca. 3,17 mm.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von gemusterten Faservliesstoffen durch Umordnen der Fasern in einem Wirrfaservlies unter Bildung von Bereichen größerer und Bereichen geringerer Faserdichte, bestehend aas einer Trommel, auf der das Faservlies aufliegt, deren Mantel Öffnungen und undurchlässige Bereiche aufweist, wobei die Öffnungen gleichmäßig musterartig verteilt angeordnet sind, aus einer Sprüh- oder Strahleinrichtung im Inneren der Trommel, um gegen das auf der Trommel aufliegende Wirrfaservlies Strömungsmittelströme zu richten, und aus einem feinmaschigen Siebband, welches das Wirrfaservlies abdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß