DE2202828C2

DE2202828C2 - Verfahren und Anlage zum kontinuierlichen elektrostatischen Spreizen von aufgespleißten Flächengebilden

Info

Publication number: DE2202828C2
Application number: DE19722202828
Authority: DE
Inventors: Horst Nicolaus; Helmut Dr. Pietsch
Original assignee: Vereinigte Papierwerke Schickedanz & Co 8500 Nuernberg
Current assignee: Vereinigte Papierwerke Schickedanz & Co 8500 Nuernberg
Priority date: 1972-01-21
Filing date: 1972-01-21
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE2202828B1; DE2202828A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen elektrostatischen Spreizen von aufgespleißten Flächengebilden aus Werkstoff mit dielektrischen Eigenschaften, insbesondere von Spleißfasernetzen sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Herstellung von nichtgewebten FlächengebilJcn ist es bekannt, von sogenannten Spleißfasernetzen auszugehen, von denen mehrere schichtweise übereinander angeordnet und miteinander verklebt oder verschweißt werden. Die Spleißfascrnetze können zusätzlich mit Fasern, beispielsweise Zellstoff, Stapelfasern aus Zellwolle, Kunststoff od. dgl., beladen oder auch ein- oder beidseitig mit Vliesen abgedeckt werden. Verfahren und Erzeugnisse dieser Art sind beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1 149 325 sowie der deutschen Offenlegungsschrift 2 019 163 beschrieben.

Zur Herstellung der Ausgangsfasernetze ist in der deutschen Auslegeschrift 1149 325 ein Verfahren beschrieben, bei dem zunächst aus geeigneten thermoplastischen Kunststoffen eine Folie erzeugt und

diese dann durch Recken zum Netzgebilde aufgespleißt wird. Sofern die Folie und damit auch das Netz aus einem Werkstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante besteht, gelingt es auf verhältnismäßig einfache Weise, das Erzeugnis durch elektrostatische

ao Aufladung so weit auseinander zu spreizen, daß es unmittelbar in dem Zustand vorliegt, der für die Weiterverarbeitung, etwa die Beflockung mit Stapelfasern, erforderlich ist.

Außer dem in i'er deutschen Auslegeschrift 1 149 325 beschriebenen Verfahren können die gewünschten Netze aber auch auf andere Weise hergestellt werden, beispielsweise durch regelmäßiges Schlitzen der Ausgangsfolie mit Hilfe geeigneter Werkzeuge, etwa rotierender Nadelwalzen. In diesem

Fall kann auf das vorherige Recken der Ausgangsfolic verzichtet werden, oder es kann auch zur Erzielung besonderer physikalischer Eigenschaften von einer biaxial gereckten Folie ausgegangen werden. Außerdem ist es bei diesem Verfahren möglich, solche Ausgangsfolien zu verwenden, die sich durch bloßes Recken nicht aufspleißen lassen, wie beispielsweise solche, die aus flächenmäßig vernetzten Molekülen bestehen. Des weiteren können an Stelle dieser Folien auch andere Flächengebilde, etwa Kunststoffpapier, kunststoffverfestigte Vliese, Schaumstoff od. dgi. verwendet werden. Bei sämtlichen Netzgebilden ist es aber erforderlich, diese zur Weiterverarbeitung auseinander zu spreizen, was mit besonderem Vorteil durch die erwähnte elektrostatische Aufladung geschehen kann.

Bei der Durchführung dieses Spreizverfahrens hat sich gezeigt, daß sich die Netze zwar in Abhängig keit von der aufgebrachten elektrostatischen Ladurj leicht und augenblicklich ausbreiten, daß sie aber ebenso leicht wieder zusammenfallen, wenn versucht wird, sie zum Zwecke der Fortbewegung aus der Aufladungsapparatur in Richtung senkrecht zur Spreizung einer Zugspannung zu unterwerfen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, das Netz auf einer Unterlage durch die Aufladungsapparatur zu bewegen, was aber infolge der notwendigen elektrischen Isolierung zu aufwendigen und komplizierten Apparaturen führt.

Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgäbe, ein Verfahren zum kontinuierlichen elektrostatischen Spreizen von Netzbändern aus Werkstoff mit dielektrischen Eigenschaften anzugeben, welches ohne besondere Auflagen für das Netzband auskommt und bei dem das Erzeugnis im gespreizten Zustand erhalten bleibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu spreizende Netzband mit schrittweise kleiner werdender Geschwindigkeit durch

mehrere in Laufrichtung hintereinander angeordnete Fürdervorrichtungen geführt, dabei oder zwischen diesen elektrostatisch aufgeladen und schließlich durch Erwärmen fixiert wird. Im Anschluß hieran kann das so behandelte Band in an sich be- ö kannter Weise zu einer Rolle aufgewickelt oder unmittelbar weiterverarbeitet werden.

Überraschenderweise ha; sich gezeigt, daß es auf diese Weise möglich ist, das gespreizte Neuband so vorsichtig aus der Aufladungsvorrichtung zu entfer- io neu, din-¹- es nur teilweise wieder zusammenfällt. Das Band Kann in diesem Zustand abgestützt werden, erneut elektrostatisch ;iuigeladen und dieses Verfahret; >chrittweise fortgeführt u rden bis die gewünsch'.i.· Bandbreite vor'iegt. D . bereits erwähnte Fixiert'*.¹ des gespreizten Bandes durch Erwärmen kann i:toei am Ende der einzelnen Spreizschritte oder HiLh zwischendurch ausgeführt werden.

Die Hohe der zum Fixieren erforderlichen Temperatu! richtet sich nach der Art des Werkstoffes, aus den; das Netzband besteht. Die Temperatur darf dabei keinesfalls so hoch sein, daß der Werkstoff schrumpft oder schmilzt, !n der Praxis haben sich foken. ;e Werte bewahrt:

Werkstoff

Polyethylen mit niedriger Dichte Polyäthylen mit mittlerer Dichte Poha'.hylen mit hoher Dichte .. Polypropylen, gereckt

Fixieningstemperatur

80

90

120

110

Nach dieser Wärmebehandlung ist es möglich, das gespreizte Netzband dadurch noch weiter zu stabilisieren, daß es in an sich bekannter Weise fortlaufend mit Längsfaden verklebt wird. Derartige Längsfäden sind im Zusammenhang mit anders hergestellten Netzen beispielsweise in der deutschen üffenlegungs- 4c schrift 1 635 670 beschrieben.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anlage wiist in Laufrichtung des zu spreizenden Netzbandes eine wechselnde Folge von Transport- und elektrostatischen Aufladevorrichtungen auf, wobei die Fördergeschwindigkeit der Transportvorrichtung derart eingestellt ist, daß durch die auf das Netzband ausgeübte Zugkraft die in der jeweils letzten Aufladevorrichtung erreichte Spreizung wenigstens teilweise erhalten bleibt. Im Anschluß an wenigstens die letzte Fördervorrichtung ist sodann eine Heizvorrichtung für die Ausführung der Wärmefixierung angeordnet. Die Aufladevorrichtungen können dabei rotierende Bürsten mit weichem Haarbesatz sein, die in bekannter Weise aus elektrisch nichtleitenden Stoffen, etwa Katzenfell. Polyamidhaaren od. dgl. bestehen. Die Aufladevorrichtungen können aber auch geeignet geformte Elektroden sein, die in bekannter Weise mit einer Hochspannungsquelle verbunden sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 eine schematised wiedergegebene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anlage, bei der die Aufladevorrichtungen rotierende Bürsten sind,

F i g. 2 eine schematisch wiedergegebene Draufsicht durch eine Anlage gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine schemaüsch wiedergegebene Seitenansieht einer erfindungsgemäßen Anlage, bei der die Aufiadevorrichtungen Sprühe'ektroden sind,

F i g. 4 eine schematisch wiedergegebene Draufsicht auf eine Anlage gemäß F i g. 3.

In Fig. 1 ist zunächst bei 1 eine Vorratsrolle zu erkennen, auf der sich das zu spreizende Netzband 2 befindet. Die Vorratsrolle ist auf einer in der Zeichnung nur schematisch angedeuteten Welle 3 montiert, die bei 4 drehbar gelagert und leicht gebremst ist.

Das Netzband 2 läuft zunächst durch den Spalt 5 eines Wulzenpaares 6; 6'; die Oberflächen der beiden Walzen sind im dargestellten Beispiel jeweils mil einem Katzenfell 7; 7' überzogen; sie werden im Arbeitsfalle in Richtung der Pfeile 8; 8' in Umdrehung versetzt. Die beiden Walzen 6 und 6' sind derart mit parallelen Drehachsen nebeneinander angeordnet, daß sich die Haarspitzen des Katzenfelles bei Umdrehung eben berühren. Auf diese Wei*>e kommt eine mechanisch leichte, elek' ostatisch aber hoch wirkende Reibung zwischen den Haaren des Katzenfelles 7 und dem Netzband 2 zustande, welche einerseits das Band 2 von der Vorratsrolle 1 abzieht und es in Richtung des Pfeiles 9 bewegt und welche andererseits auf dem Netzband eine elektrostatische Ladung frei macht, die bereits zu einer ersten Spreizung führt, wie dies in Fig. 2 bei 10 dargestellt ist. Die Zeichnung läßt weiter erkennen, daß das Netzband 2 unmittelbar nach Austritt aus dem Walzenspalt 5 unter der Wirkung der im Walzenspalt er- > zeugten elektrostatischen Ladung auseinanderspreizt. Diese Beobachtung zeigt, daß das Walzenpaar 6; 6' zugleich als Stütz- und Fördermittel dient und daß die hier ausgeübte mechanische Kraft so groß ist, daß sie vorerst der elektrostatischen Aufladung entgegenwirkt und ein Aufspreizen im Innern des Walzenspaltes verhindert.

Das vorgespreizte Netzband 2 wird alsdann frei schwebend zu den isoliert aufgestellten Stützwalzen il; 11' geführt, wo ihm lediglich eine eineute Unterstützung zuteil wird, ohne daß es hierbei zu einer weiteren Spreizung kommen würde. Die Stüt/walzen 11; 11' haben die Aufgabe, das Netzband weiter in Richtung des Pfeiles 9 zu führen, dies aber so behutsam zu tun, daß die Spreizung nicht wieder völlig zusammenfällt. Wären die Stützwalzen 11; 11' nicht vorhanden, so würde der Betrag der Spreizung größer sein, ein sicherer und kontinuierlicher Transport des Netzbandes durch die gesamte Vorrichtung wäre aber nicht möglich. Als besonders vorteilhaft b"U es sich erwiesen, wenn die Stützwalzen 11; 11' zusätzlich beheizt sind, und zwar je nach der Natur des Bandwerl.ütoffes bis auf eine Temperatur, die zum Fixieren der bereits erzielten Spreizung ausreicht.

Nach Verlassen der Stützwalze 11; 11' wird das Band frei schwebend dem Walzenpaar 12, 12' zugeführt, welches ebenso aufgebaut ist wie das Walzen paar 6; 6' und in dem durch erneutes Reiben die elektrostatische Ladung des Bandes erhöht wird. Nach Austreten aus dessen Walzenspalt 13 spreizt das Band ernvMt auseinander wie in Fig. 2 bei \- dargestellt ist.

Nach Durchführung dieser Spreizung gelangt das Band zu den Stützwalzen 15; 15', die in ihrer Wirkung dem Stützwalzenpaar 11; 11' entsprechen. Danach ist das Band in der Regel bereits optimal aufgespreizt. Sollte dies bei einem Material mit schlechteren dielektrischen Eigenschaften einmal nicht der

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Fall sein, so können noch eine oder mehrere zusatz- In den F i g. 1 und 2 ist eine Ausführungsform der liehe Spreizstationen angefügt werden. Auch das erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der Stützwalzenpaar 15; 15' sollte vorzugsweise beheizt die Walzenpaare 6; 6' sowie 12; 12' gleichzeitig der sein. 1st dies der Fall, so kann das hier thermo- Förderung und elektrostatischen Aufladung des fixierte Material bereits unmittelbar einer Weiter- 5 Netzbandes dienen. Wie bereits erwähnt, ist dies eine Verarbeitungsvorrichtung zugeführt werden. In vielen der bestehenden praktischen Möglichkeiten. Eine Fällen wird es indessen erforderlich sein, das Mate- andere Möglichkeit besteht darin, daß kurz hinter rial zunächst zur Zwischenlagerung auf Rollen auf- den Walzenpaaren 6; 6' und 12; 12' gesonderte elekzuwickeln. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn trostatische Aufladevorrichtungen in Form von eine weitere Stabilisierung des gespreizten Zustandes 10 Sprühelektroden angeordnet sind. Eine derartige dadurch herbeigeführt wird, daß das gespreizte Netz- Ausführungsform ist in den F i g. 3 und 4 dargestellt, band mit Längsfäden verklebt wird. Bevor dies ge- Die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Anlage ist im schieht, ist es zweckmäßig, das Netzband im ge- Prinzip gleich aufgebaut wie die in den F i g. 1 und 2 spreizten Zustand weiter zu stabilisieren. dargestellte, so daß sich eine erneute Zeichnungsbe-Zu diesem Zweck wird das gespreizte Netzband 15 Schreibung erübrigt. Lediglich die Walzenpaare 6; 6' weilgehend frei tragend zu einem weiteren, Vorzugs- sowie 12,12' sind dort als einfache Stützwalzenpaare weise beheizten Stützwalzenpaar 16; 16' geführt, dem ausgeführt. In Laufrichtung unmittelbar dahinter bejedoch noch weitere im folgenden erläuterte Funk- finden sich zusätzlich Sprühelektroden 24; 24' sowie tionen zukommen. Damit das gespreizte Band seine 25; 25', die jeweils über abgeschirmte Leitungen 26 Breitenabmessung exakt beibehält, wird es über ge- ao mit Hochspannungsgeneratoren 27 verbunden sind, erdete Leitschienen 17; 17' geführt, die aus einem Die Elektroden setzen das zu spreizende Netzband elektrisch leitfähigem Werkstoff, vorzugsweise Alu- einem hochgespannten elektrischen Feld aus und erminium oder Kupfer, bestehen. Es hat sich gezeigt. zeugen auf diese Weise auf dessen Oberfläche die daß über diese Schienen die elektrostatische Ladung zur Spreizung erforderliche elektrostatische Ladung, langsam abfließt, wodurch die Breitenabmessung des _a5 Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Vergespreizten Netzbandes exakt beibehalten wird. Das fahrens bzw. beim Betrieb der beschriebenen Anlage langsame Abfließen der elektrostatischen Ladung muß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Stützwalkommt durch die geringe Leitfähigkeit des dielekiri- Zcii sorgfältig der erreichbaren elektrostatischen sehen Materials des Netzbandes zustande. Ladung und folglich Spreizung angepaßt werden. Beim Passieren der von den Leitschienen 17; 17' 30 Einzelheiten über die tatsächlich einzuhaltenden Bcbegrenzten Zone kann das gespreizte Netzband ver- dingungen, die aber je nach Werkstoffart des zu schiedenen Bearbeitungen unterworfen werden. Im spreizenden Netzbandes stark unterschiedlich sein dargestellten Beispiel wird es zunächst durch zusatz- können, gehen aus dem nachfolgenden Beispiel herliche Wärmeeinwirkung weiter fixiert, was beispiels- vor:
weise mit Hilfe eines oder mehrerer Infrarotstrahler 35

18 geschehen kann, die in der Zeichnung schema- Beispiel
tisch dargestellt sind. An Stelle dieser Infrarotstrahler können aber auch andere geeignete Vorrichtun- Es sollte ein mit rotierenden Nadeln gleichmäßig gen treten, beispielsweise dielektrische Erwärmungs- geschlitztes monoaxial gerecktes Polypropylenbanc vorrichtungen od. dgl. 40 gespreizt werden. Die Ausgangsfolie hatte vor dem

Ebenfalls im Bereich der durch die Leitschienen Schlitzen ein Flächengewicht von 25 g/m².

17; 17' begrenzten Zone, etwa unter oder oberhalb Die Laufgeschwindigkeiten durch die Anlage ge

der Bandebene, befindet sich ein Spulengatter 19, maß F i g. 1 und 2 wurden wie folgt eingestellt:

von dessen Spulen Stabilisierungsfäden 20 abgezogen Zwischen Vorratsrolle 1 und

werden. Diese faden die beispielsweise aus Poly- ₄₅ Walzenpaar 6; 6' 2 95 m/min

amid oder ahnlichen Werkstoffen bestehen können, -z,.,:^»,— «/«1 < & j ·'-"»/""»

. . j „ Γ,-'ij t_ · «ι ι Zwischen Walzenpaar o; 6 und

werden im dargestellten Beispiel durch eine Kleb- Wafcpnnaaril· 11' ο ao 1 ·

stofr-Auftragsvorrichtung 21 geführit und dann über Zwischen^P Wa zenpaar· H- 12' ' ^™

Umlenkrollen 22 in den Spalt des Walzenpaares 16; . Anf_mii«ni,_e;f ν*. ο to , ·

16' eingeführt. Da die Walzen 16 und 16/ beheizt 50 ^U"^{d AufrolIeinheit 23} 2,60m/min

sind, wird der Klebstoff ausgehärtet und die Stabili- Aus diesen Werten ergeben sich folgende Ge sierungsfäden 20 werden fest mit den Fasern des ge- schwindigkeitsabfälle:
spreizten Netzbandes verklebt. In diesem Zustand _{v der} Vorratsrolle 1 zum Walkann das Band ohne jede Schwierigkeit zur Rolle 23 zenpaar II· 11' —λ au
g i _{55 V Wl} {{/Jj; ^ ^ ⁴'⁴ "
arbeitungsvornchtung zugeführt werden. Langsdeh-

d Sblfd 20

j g zenpaar II 11

aufgewickelt oder auch unmittelbar einer Weiterver- _{55 Vom Walzenpaar} {{/Jj; ^
arbeitungsvornchtung zugeführt werden. Langsdeh- Reinheit23 ...... _₄ 26·/.

nungen werden nun von den Stabilisierungsfaden 20 ^Η'^{ΔΌ l0}

d k ih h Z

aufgenommen und können nicht mehr zum Zusam- Die elektrostatische Aufladung wurde durch Rei

mcnfallen des gespreizten Netzbandes führen. ben mit Katzenfell erzeugt Sie wurde mit einem Meß

Damit beim Aufwickeln des Bandes zur Rolle 23 60 gerät gemäß der deutschen Patentschrift 1 007 42(

Wülste im Bereich der Stabiltsierungsfäden 20 ver- gemessen, wobei sich folgende Werte ergaben:

mieden werden, ist es möglich, das gesamte Spulen- _Ä_ . _ *»_„„,„ „« « „«.,.,,,

gatter 19 mitsamt Folgevorrichtung lehr langsam in w„£ η^ΪΓΪΤ ' k" 'i, „ SSi Y/f*

Richtung senkrecht zur Förderrichtung de! Netz- HinerdemWtopaarM H^/cn

bandes in Bandcbcnc changieren zu lassen. Auf diese 65 5 "£ £? ^^Ζ0ΠρωΓ}|^; JJ '' JJ000 V/cn

Weise wird die Abbestelle der Stabilisierung:, *££ £S ϊϊ?^ ί£ Ji "' ™5™£

geringfügig und behutsam verschoben, so daß gleich- "-«-.Πρ»« *„, *„ .. _OJ 000 _V/Cn

mäßigere Rnllcnwickcl entstehen. Die Fixiertemperatur betrug 110⁰C.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen elektrostatischen Spreizen von aufgespleißten Flächengebilden aus Werkstoff mit dielektrischen Eigenschaften, insbesondere Spleißfascrnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu spreizende Netzband mit schrittweise kleiner werdender Geschwindigkeit durch mehrere in Laufrichtung hintereinander angeordnete Fördervorrichtungen geführt, dabei oder zwischen diesen elektrostatisch aufgeladen und schließlich durch Erwärmen fixiert wird.

2. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Laufrichtung des zu spreizenden Netzbandes (2) eine wechselnde 1 olge von Transport- und elektrostatischen Aufladevorrichtungen (6; 11; 12; 15; 16 oder 6; 24; 11; 25; 12; 16) angeordnet ist, wobei die Fördergeschwindigkeit der Transportvorrichtung derart eingestellt ist, daß durch die auf das Netzband (2) ausgeübte Zugkraft die in der jeweils letzten Aufladevorrichtung erreichte Spreizung wenigstens teilweise erhalten bleibt und daß wenigstens im Anschluß an die letzte Fördervorrichtung eine Heizvorrichtung (18) angeordnet is'

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatischen Aufladevorrichtungen (6; 12) in Laufrich:ung des Netzbandes (2) rotierende Bürsten mit weichem Haarbesatz sind, deren Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die Laufgeschwindigkeit des Netzbandes (2).

4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatischen Aufladevorrichtungen (24; 25) in an sich bekannter Weise mit einer Hochspannungsquelle (27) verbundene Elektroden sind, die in Laufrichtung des Netzbandes (2) betrachtet jeweils hinter einer Transportvorrichtung angeordnet sind.

5. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dal! die Transportvorrichtungen (U; 15; 16) kalanderartig zusammenwirkende Walzen mit elastischem Walzenmantel sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dat. die Transportvorrichtungen (11; 15; 16) beheizbar sind.

7. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der letzten Transportvorrichtung (15 bzw. 12) zwei das gespreizte Netzband (2) begrenzende, geerdete Leitschienen (17; 170 angeordnet sind.