DE2232417C3

DE2232417C3 - Verfahren zur Erzeugung eines Faservlieses

Info

Publication number: DE2232417C3
Application number: DE2232417A
Authority: DE
Inventors: Preston Fairfax Walpole Mass. Marshall
Original assignee: Kendall Co
Current assignee: Kendall Co
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1972-07-01
Publication date: 1981-05-27
Also published as: FI52598C; AU4383772A; AR202888A1; FR2144733A1; FR2144733B1; BR7204316D0; DK137932B; DE2232417B2; NL7209060A; CA948821A; FI52598B; IT958525B; DK137932C; ZA724246B; JPS5618701B1; AU459544B2; US3793679A; GB1341932A; DE2232417A1; CH554441A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Faservlieses auf pneumatischem Weg, bei dem cinTextilfasermaterial durch ein Rohr zugeführt wird, von einem konzentrischen Strom eines gasförmigen Mediums erfaßt und zu Einzelfasern zerteilt wird, die zu einem gleichmäßigen Faservlies gesammelt werden.

Bei einem bekannten Verfahren der vorgenannten Art wird das lockere Textilfasermaterial durch ein Rohr zugeführt, innerhalb dessen es durch eine umlaufende Spirale gefördert wird (FR-PS 1478 366). Am Austritt des Rohres wird es von einem konzentrischen Strom eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums erfaßt, der aus dem Ringraum eines konzentrisch zu dem ersten Rohr angeordneten zweiten Rohres austritt. Außerdem ist gleichachsig zu dem ersten Rohr eine Druckgasdüse angeordnet, deren Druckgasstrahl auf das aus dem ersten Rohr austretende Fasermaterial gerichtet ist und durch den die Fasern weiter zerteilt und in den freien Raum außerhalb des Rohres gefordert werden. Diese bekannten Verfahrensschritte haben den Zweck, die zur F.rzeugung des Faservlieses dienenden Fasern zunächst auf pneumatischem Wege /u öffnen Die weitere Verteilung des Fasermateriak für die Erzeugung des Faservlieses vollzieht sich in weiteren Verfahrensstufen, die eine aufwendige technische Einrichtung bedingen.

\ufgabc der Erfindung ist es demgegenüber, das Fascrmalcritil in dem Zufühningsrohi bereits derart auf/.iiiirbcitcn, daß aus ilem Zufiihrungsrohr ein mediumgelragetKT Strom vurinzclu r Fasern austritt, der nach Herabsetzung seiner Geschwindigkeit unmittelbar zur Bildung diT das I ;scrvhvs erzeugenden

Faserschicht verwendet werden kann.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird das Fasermaterial in Form eines drehungsfreien Faserstranges derart dem Rohr zugeführt, daß dessen Einlaßquerschnitt von Fasern vollständig ausgefüllt ist, und kommt der konzentrische Strom des gasförmigen Mediums parallel zur Bewegungsrichtung der Fasern zur Einwirkung und zieht den Strang untei Verengung des Querschnitts zunächst derart aus, daß aas Verhältnis der Zahl der Fasern pro Einlaßquerschnitt zur Zahl der Fasern pro Querschnitt des ausgezogenen Stranges mindestens 5000 beträgt.

Bei der Herstellung von vliesartigen Gebilden aus fadenförmigem Gut (Filamenten) hat man diese schon dadurch abgezogen, daß das fadenförmige Gut in einem Rohr von einem konzentrischen Strom eines gasförmigen Mediums erfaßt und die Fördergeschwindigkeit der Filamente wesentlich erhöht wird (DD-PS 82801, US-PS 3341394). Hierbei kommt der konzentrische Strom des gasförmigen Mediums parallel zur Bewegungsrichtung der Filamente zur Einwirkung, jedoch ist aus diesem Stand der Technik für den Fachmann nicht erkennbar, daß beim Herstellen eines Stapelfaservlieses aus einem Kammzug dadurch Vorteile erzielbar sind.

Es ist zweckmäßig, den mediumsgetragenen Strom der vereinzelten Fa-.ern durch mehrmaliges Umlenken zu verlangsamen und die Fasern durch Ausbreitung des Stromes zu zerstreuen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt daher die Verwendung einer das Faservlies erzeugenden Vorrichtung, die billiger, kleiner und Seichter ist und eine geringere Wartung erfordert als die bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung derartiger Faservliese. Das neue Verfahren kann auch zur Erzeugung von Faservliesen aus Fasern verwendet werden, die wegen einer ungewöhnlich kleinen Dicke oder einem Mangel an Kräuselung oder Finish durch bekannte Vorrichtungen gewöhnlich nicht verarbpitbar sind. Da das Verfahren gemäß der Erfindung zudem eine mediumsgetragene Faserstreuung ergibt, in der praktisch alle Fasern voneinander getrennt sind, besitzen die auf diese Weise erzeugten Faservliese eine gleichmäßige Dichte und haben kein meliertes oder fleckiges Aussehen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Saugvorrichtung in einem axialen Schnitt.

Fig. 2 die Düse der Saugvorrichtung in einem axialen Schnitt in einer vergrößerten Teildarstellung,

Fig. ^ eine Speicherkammer in einem senkrechten Schnitt, und

Fig. 4 die Speicherkammer in einer Vorderansicht.

Aus F- ig. 1 ist ersichtlich, wie ein an seinem vorderen Fndc verziehbarer Strang 13 aus lextilfasern mit einer von Meßwalzen 17 bestimmten Geschwindigkeit einer Saugvorrichtung 10 zugeführt wird.

Untereinem »an seinem vorderen Ende vcrzichkiren Strang« wird ein drehungsfreies Band odci ein drehungsfreier Kammzug aus Textilfascrn verstanden, die im allgemeinen eine Länge von etwa 2,5 cm bis 15,2 oder 20,3 cm besitzen und in einem Strang zusammengefaßt sind, in welchem die Fasern im allge-

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meinen parallel liegen und in welchem sie ausreichend frei sind von einem gegenseitigen Reibungsangriff durch Verflechtung, Drehung oder Kräuselung, so daß durch eine aerodynamische Zugwirkung, die auf das vordere Ende des Stranges ausgeübt wird, einzelne Fasern ausgezogen werden können, zum Unterschied von Faserklumpen oder -büscheln.

Die Saugvorrichtung iO enthält eine zylindrische Kammer 15, an deren Zylinderwand 12 an dem einen Ende eine Einlaßkappe 20 aufgeschraubt ist, die einen sich verjüngenden Einlaß 18 aufweist und an der ein Führungsrohr 16 befestigt ist, das gleichachsig mit dem Gehäuse 15 angeordnet ist. Das andere Ende des Gehäuses 15 trägt eine mit Gewinde versehene Ausgangskappe 24, durch welche in der Saugvorrichtung 10 ein gerader Ausgangsteil 22 und eine konvergent-divergent gestaltete Düse 23 befestigt ist. Um die Herstellung zu vereinfachen, sind das Teil 22 und die Düse 23 besondere Stücke. Im Betrieb werden sie an einer seitlichen Verschiebung gegenüber dem Führungsrohr 16 durch den Luftdruck in der Kammer

15 gehindert.

Der Kammer 15 wird über einen Lufteinlaß 14 Druckluft zugeführt. Die Länge, mit welcher das Führungsrohr 16 über die engste Stelle der Düse 23 hinausragt, ist mit Hilfe der Schraubkappe 20 einstellbar.

Nachdem der Strang 13 durch die Walzen 17 zusammengedrückt worden ist, wird er durch den sich verjüngenden Einlaß 18 hindurch in das Führungsrohr

16 gefördert.

Im Betrieb wird der durch den Lufteinlaß 14 eingebrachte Druckluftstrom in dem konvergenten Teil 21 der Düse 23 in einen konvergenten Luftstrom umgewandelt, während er in dem divergenten Teil 25 als konzentrisch zum Führungsrohr 16 verlaufender Luftstrom divergiert und mit Überschallgeschwindigkeit strömt.

Die aus dem Auslaß 26 des Ausgangsteiles 22 ausströmende Luft hat das Bestreben, in dem Führungsrohr 16 ein Vakuum zu erzeugen. Da die Walzen 17 nahe bei dem Einlaß des Führungsrohres 16 angeordnet sind und der Eingang mit Fasern vollgestopft ist, enthält der Faserstrang 19 im Inneren des Führungsrohres 16 eine etwa konstante Zahl von Fasern pro Flächeneinheit des Querschnitts während seines Weges durch den größten Teil d*r Länge des Führungsrohres 16. Der Faserstrang 19 nimmt im Durch messer erst ab, wenn er in einem Bereich, der an oder nahe dem Ausgangsende des Führungsrohres 16 liegt, unter der Einwirkung des Luftstromes steht. In diesem Bereich werden die Fasern in einer stark verengten Strömung aus dem Strang 19 ausgezogen. Nach Verlassen dieses Bereiches bewegen sie sich nahezu mit der Geschwindigkeit des Luftstromes in dem divergenten Teil der Düse 23, der den Ausgang des Führungsrohr^ 16 konzentrisch umgibt.

Das Maß der Verengung ist sehr groß. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel wird ein Rayonkammzug von 210500 dtex der 34 785 Filamente mit einer Filamentlänge von 15,2 cm enthält, mit einer Geschwindigkeit von 3,56 m/min einer Düse der in Fig. I dargestellten Art zugeführt, während in den I ufteinluß 14 Druckluft von 6 bar eingeführt wird. Di«. Geschwindigkeit der Fasern in dem Ausgangsteil 22 kann dann auf 18290 m/min geschätzt werden. Während jeder Millisekunde werden nur wenige Fa- »crn von dem Luftstrom ausgezogen, und die Durchschnittszahl von Faseririn jedem Querschnitt des Faserstromes 27 in dem Ausgangsteil 22 ist 6,78, verglichen mit den 34785 Fasern in einem Querschnitt des unverzogenen Stranges. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit in der Lage, einen Veren-ί gungs-(Verzugs-)Faktor von über 5000 zu erzeugen. Während aus Fig. 1 der Eindruck entstehen kann, daß die Fasern in dem Strom 27 wie bei dem eintretenden Strang 13 zusammengebündelt sind, sind die Fasern in Wirklichkeit in dem Strom 27 durch das

κι Ausziehen voneinander getrennt und treten aus der Saugvorrichtung mit derart hoher Geschwindigkeit aus, daß nur ein dünner Nebel oder eine dünne Wolke sichtbar ist.

Die Abmessungen einer geeigneten Saugvorrich-

i". tung ändern sich naturgemäß mit dem Titer des in seinem vorderen Ende verziehbaren Faserstranges und mit der Leistung, mit der das Verfahren betrieben werdensoll. Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 kannz. B. aus einem Messingrohr von 30,5 cm Länge und einem Innendurchmesser von 5 cm bestehen, mit dem ein gleiches Rohrstück 14 durch SiIb ,'.ötung verbunden ist.

Die Verwendung von an ihren vorderen Enden verziehbaren Fasersträngen von hohem Titer zur Erzie-

r> lung einer großen Leistung erfordert naturgemäß größere F'ihrungsrohre und größere Saugvorrichtungen. Die Dimensionierung der Vorrichtung ist eine reine Angelegenheit der Ingenieur-Detailarbeit.

Bei der Berechnung des Querschnitts der engsten

ic Stelle der Düse muß naturgemäß die große Querschnittsfläche B in Fig. 2 um die Fläche verkleinert werden, die das Führungsrohr 16 einnimmt (C in Fig. 2).

Folgende Bauarten der Saugvorrichtung haben sich

Ji als geeignet erwiesen:

Ä B C

Durchmesser der
engsten Stelle

der Düse 15,8 mm 28,4 mm 14,3 mm

W^:nkel des divergenten Teils 5,7° 5,7° 2,7°
Durchmesser des
Ausgangsteiles 22 17,9 mm 30,5 mm 15,2 mm

⁴' Länge des Ausgangsteiles 22 127 mm 127 mm 127 mm Außendurchmesser des
Führungsrohres 16 12,7 mm 25,4 mm 12,7 mm

"" Innendurchmesser des

Führungsrohres 16 9,7 mm 19,1mm 9,7 mm Wirksamer Querschnitt der engsten

'' Stelle der Düse 2,8 mm 5,0 mm 1 ,}■ mm

Die Bauart B ist geeigent, für die Behandlung vcn Fasersträngen bis hinauf zu 555000 dtex.

Die Saugverrichtung kann anstatt mit Luft mit Mi Dampf oder einem anderen gasförmigen Medium betrieben wtrden. Um den Strom 27 der einzelnen Fasern von hoher Geschwindigkeit auf eine tnndsame Geschwindigkeit zu verlangsamen, wird zweckmäßig eine Speicherkammer vorgesehen, in welche der Fah, serstrom mit der hohen Geschwindigkeit hineingeblasen wird.

Fig. 3 zeigt eine geeignete Speicherkammer, bei der die Seitenwand abgenommen ist. Die Speicher-

kammer ist in eine obere Kammer 30, eine mittlere Kammer 32 und eine untere Kammer 34 unterteilt, die durch Platten 42 und 44 getrennt sind, die sich nicht über die ganze Länge der Speicherkammer erstrecken. Die unlere Kammer 34 ist durch einen Boden 46 abgeschlossen, der über die ganze Länge der unteren Kammer 34 hinwegreicht. Der Faserstrom, der die Saugvorrichtung 10 verläßt, gelangt in die obere Kammer 30 und nimmt hier einen in Serpentinen verlaufenden Weg, wie dies in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Die hintere Wand 36 und die vordere Wand 38 der Speicherkammer wirken als Prallplatten und lenken den Luftstrom um, so daß aus dem Ausgang 48 der Speicherkammer ein konstanter und gleichförmiger Faserstrom mit einer handsamen Geschwindigkeit austritt und hiernach auf die Außenfläche eines porösen Förderbandes 50 auftrifft. An der Innenfläche des porösen Förderbandes 50 !5t £ϊ«ϊ ^unüü!T?bsi>££!tSf S^ annpnrHnpt rlpr Hip letzten Luftreste abzieht und sicherstellt, daß sich auf dem Förderband ein Faserflor 54 einwandfrei ablagert.

Wenn der Faserflor einer nachfolgenden Behandlung unterzogen wird, z. B. einer Beschichtung mit einem anderen Material, ist es zweckmäßig, zwischen dem Förderband und dem Faserstrom eine Schicht von durchlässigem Stützmaterial, z. B. Gaze, Zellstoffgewebe, einen porösen ungewebten Stoff od. dgl. einzuführen.

Der Begriff »handsame Geschwindigkeit«, der oben verwendet worden ist, bedeutet eine Geschwindigkeit, bei der die Fasern kontinuierlich auf einem sich bewegenden porösen Band abgelegt werden können, ohne daß Faserklumpen entstehen oder der Strom abgelenkt wird. Der Zweck der Speicherkammer ist es demgemäß, den Luftstrom von großer Geschwindigkeit über einen großen Querschnitt auszubreiten, so daß die kinetische Energie des Stromes durch die Ausbreitung in Druck umgewandelt wird. Dieser Druck läßt die Luft durch das poröse Förderband hindurchgehen, das die Fasern in Gestalt eines Flors oder Vlieses ausfiltert. Zweckmäßig beträgt die Luftgeschwindigkeit, mit welcher der verlangsamte Faserstrom auf das poröse Förderband auftrifft, etwa 0,9 bis 9 m/sec.

Bei jedem der folgenden Ausführungsbeispiele wird der an seinem vorderen Ende ausziehbare Faserstrang 13 der Saugvorrichtung mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die von den Förderwalzen 17 bestimmt wird. Außerdem wird eine Speicherkammer verwendet, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die obere Kammer 30 der Speicherkammer hat hierbei einen Querschnitt von 0,5 m² und besitzt kreisrunde '< Einlaßöffnungen mit einem Durchmesser von 0,4 m. Die mittlere Kammer 32 ist 0,76 m breit und 0,15 m tief, während die untere Kammer 35 1,02 m breit und 0,12 m tief ist. Die Länge der Speicherkammer beträgt 1,02 m.
in

Ausführungsbeispiel 1

Ein Rayonkammzug von 210500 dtex, der aus 34785 Fasern besteht, jede von 6,05 dtex und von einer Länge von etwa 15,2 cm, wird aus einem endlosen

i"' Rayon-Spinnkabel hergestellt, das durch einen Pacific-Konverter zerschnitten und sodann mit Hilfe eines Zapfens verzogen wird. Es wird zwischen den Walzen 17 hindurch einer Saugvorrichtung der obigen Bauart A zugeführt, und zwar mit einer Geschwindigkeit

><> von 0,67*ηι/ιηΐη. Dem Einlaß 14 wird Luft mit einem Druck von 6 atü zugeführt. Der Abstand zwischen den Walzen 17 und dem Einlaß 18 des Führungsrohres beträgt etwa 13 mm, und der Faserstrang füllt das Führungsrohr 16 im wesentlichen aus. Der die einzeln

r> getrennten Fasern tragende Luftstrom von hoher Geschwindigkeit wird unmittelbar vor dem Ausgang der Saugvorrichtung 10 der Speicherkammer zugeführt, worauf er auf dem Förderband 50 als ein leichter, gleichmäßiger Flor abgelegt wird, der sich etwa mit

in einer Geschwindigkeit von 1,75 m/min bewegt. Seine Fasern haben eine Länge von etwa 15,2 cm und wiegen 6,63 g pro 0,84 nv. Er ist 1,02 m breit.

Ausführungsbeispiel 2

ii Unter Verwendung der gleichen Vorrichtung und des gleichen Faserstranges wie beim Ausführungsbeispiel 1 wird der Eingangsluftdruck auf 9 bar erhöht. Die Eingangsgeschwindigkeit des Stranges wird gleichzeitig auf 1,31 m/min erhöht.

4(i Der erzeugte Flor von 1,02 m Breite wiegt 13,06 g pro 0,84 m² und wird wie im Ausführungsbeispiel 1 mit einer Geschwindigkeit von 1,75 m/min hergestellt.

Durch die Auswahl der den-Zahl des Faserstranges

«ι und der Abmessungen der Saugvorrichtung kann das Gewicht des Flors von 6 bis über 400 g pro 0,84 m^: verändert werden, bei einer Lieferung von 0.9 bis 54,4 kg/std und unter Verwendung von drehungsfreien Fasersträngen von 33 000 bis 555000 dtex.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines Faservlieses auf pneumatischem Weg, bei dem ein Textilfasermaterial durch ein Rohr zugeführt wird, von einem konzentrischen Strom eines gasförmigen Mediums erfaßt und zu Einzelfasern zerteilt wird, die zu einem gleichmäßigen Faservlies gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial in Form eines drehungsfreien Faserstrangs (13) derart dem Rohr (16) zugeführt wird, daß dessen Einlaßquerschnitt von Fasern vollständig ausgefüllt ist, und daß der konzentrische Strom des gasförmigen Mediums parallel zur Bewegungsrichtung der Fasern zur Einwirkung kommt und den Strang (19) unter Verengung des Querschnitts zunächst derart auszieht, daß das Verhältnis der Zahl der Fasern pro Einlaßquerschnitt zur Zahl der Fasern pro Querschnitt des ausgezogenen Stranges mindestens 5000 beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrang (19) einen Titer zwischen 33300 und 555000 dtex besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mediumsgetragene Strom der vereinzelten Fasern durch mehrmaliges Umlenken verlangsamt und die Fasern durch Ausbreitung des Stromes zerstreut werden.