DE2235270B2

DE2235270B2 - Verfahren zur Herstellung eines Wirrfaservlieses

Info

Publication number: DE2235270B2
Application number: DE2235270A
Authority: DE
Inventors: Preston Fairfax Walpole Mass. Marshall (V.St.A.)
Original assignee: Kendall Co
Current assignee: Kendall Co
Priority date: 1971-07-20
Filing date: 1972-07-19
Publication date: 1981-01-29
Also published as: NL171179C; NL171179B; DE2235270C3; US3727270A; GB1340300A; DK138341C; AU4377072A; ES404445A1; CH554440A; IT968280B; FI52599B; ZA724247B; NO134018C; JPS575899B1; DE2235270A1; CA951483A; FR2146232A1; BR7204317D0; BE786417A; NO134018B

Description

40

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wirrfaservlieses aus einem Faserband, bei dem ein verzugsfähiger Strang aus Textilfasern mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu einer Verzugsstelle zwangsgefördert wird, worauf der Strang mit höherer Geschwindigkeit abgezogen wird und die Textilfasern voneinander getrennt in einem Gasstrom zu einer Sammelfläche befördert und als Vlies abgelegt werden.

Bei einem bekannten Verfahren der obengenannten Art wird der verzugsfähige Strang aus Textilfasern mit einer durch ein Speisewalzenpaar bestimmten Geschwindigkeit in eine Kammer eingebracht, in der er über ein motorgetriebenes Rad in Gestalt eines Armsterns hinweggeführt wird, wobei die aus hartem Material bestehenden Enden der Arme, deren Umfangsgeschwindigkeit größer ist als diejenige der Speisewalzen, die Fasern des Stranges durch Reibung erfassen, eine Verzugswirkung auf den Strang ausüben und Fasern aus dem Strang herausziehen (US-PS 30 71 821). Durch die Kammer geht außerdem ein Saugluftstrom hindurch, der die Fasern mit größerer Geschwindigkeit von dem umlaufenden Armstern abzieht und sie auf einem an der Ausgangsöffnung der Kammer vorbeilaufenden porösen Förderband als Vlies ablegt. Dadurch, daß die Verzugswirkung bei diesem bekannten Verfahren durch eine motorgetriebene umlaufende Vorrichtung erzeugt wird, sind der Fördergeschwindigkeit für den zu verziehenden Strang Grenzen gesetzt Außerdem werden die Fasern durch eine solche i-mlaufende mechaniscne Vorrichtung nicht einwandfrei aus dem Strang herausgezogen, und es kommt dann auch durch den sie weiterfördernden Luftstrom nicht zu ihrer völligen Vereinzelung.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren zur Herstellung eines Wirrfaservlieses der eingangs genannten Art eine Möglichkeit zur Erhöhung der Fördergeschwindigkeit und zur Vergrößerung der Leistung zu schaffen und gleichzeitig dafür Sorge zu tragen, daß eine einwandfreie Vereinzelung der Fasern zustande kommt

Gemäß der Erfindung wird ein erster Verzug des zwangsgeförderten Textilfaserstrangs am Eingang eines Unterdruckrohrs hervorgerufen, in welches der Textilfaserstrang eingesaugt wird, und wird am Ende des Unterdruckrohrs der verdünnte Textilfaserstrang durch einen ringförmigen Gasstrom einem zweiten Verzug unterworfen, derart, daß getrennte Fasern erzeugt werden.

Das Verfahren ist somit ein zweistufiges Verfahren, bei dem die erste wirksame Kraft, durch welche die Fasern von dem Strang getrennt werden, dadurch angreift, daß der Strang einem faserverziehenden Vakuum ausgesetzt wird, das am Eingang des Unterdruckrohres hergestellt wird. Die Luftgeschwindigkeu, die infolge des Vakuums in dem Unterdruckrohr zustande kommt, kann nahe bei der Schallgeschwindigkeit liegen oder mit dieser übereinstimmen. Der in dem Unterdruckrohr gebildete Faserstrom kann sodann weiter auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden, wenn er das Auslaßende des Unterdruckrohres verlassen hat, und zwar mit Hilfe des zweiten Luftstroms oder anderen Stroms eines gasförmigen Mediums von hoher Geschwindigkeit.

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

F i g. 1 eine Saugvorrichtung in einem axialen Schnitt,

Fig.2 das Eintritts- und das Austrittsende des Unterdruckrohres der Saugvorrichtung nach F i g. 1 in einem axialen Schnitt in einer vergrößerten Teildarstellung,

F i g. 3 ein Diagramm mit einer Anzahl von Kurven, die die Änderung des statischen Vakuums im Eintrittsende des Unterdruckrohres in Abhängigkeit von dem Luftdruck zeigen, der in dem Lufteinlaß der Saugvorrichtung herrscht,

Fig.4 eine Speicherkammer in einem senkrechten Schnitt und

F i g. 5 die Speicherkammer in einer Vorderansicht.

Die Saugvorrichtung 10 gemäß F i g. 1 enthält eine zylindrische Kammer 15, auf deren Zylinderwand 12 an dem einen Ende eine Einlaßkappe 20 aufgeschraubt ist, die einen sich verjüngenden Einlaß 18 aufweist und an der ein Unterdruckrohr 16 befestigt ist, das gleichachsig mit der Kammer 15 angeordnet ist. Das andere Ende der Kammer 15 trägt eine mit Gewinde versehene Ausgangskappe 24, durch welche ein gerades Ausgangsteil 22 und eine konvergent-divergent gestaltete Düse 23 an der Saugvorrichtung 10 befestigt ist. Um die Herstellung zu vereinfachen, sind das Ausgangsteil 22 und die Düse 23 getrennte Stücke. Im Betrieb werden sie an einer seitlichen Verschiebung gegenüber dem

Unterdruckrohr 16 durch den Luftdruck in der Kammer 15 gehindert.

Der Kammer 15 wird über einen Lufteinlaß 14 Druckluft zugeführt. Die Länge, mit velcher das Unterdruckrohr 16 über die engste Stelle der Düse 23 hinausragt, ist mit Hilfe der Schraubkappe 20 einstellbar. Die unter Druck eintretende Luft erzeugt ein ausgebreitetes Vakuum, das sich zurück durch das Unterdruckrohr 16 erstreckt und an dessen Einlaß 18 ein stetiges Vakuum herstellt Der Luftstrom, der in dem konvergenten Teil 21 der Düse 23 in einen konvergenten Luftstrom umgewandelt wird, divergiert in dem divergenten Teil 25 als konzentrisch zumUnterdruckrohr 16 verlaufender Luftstrom, der mit Überschallgeschwindigkeit strömt

Der Saugvorrichtung wird ein an seinem vorderen Ende zu verziehender Strang 13 zugeführt, d. h. ein Band oder ein Kammzug aus Textilfasern, die im allgemeinen eine Länge von 2£ cm bis 15,2, aber auch bis 203 cm aufweisen. In dem Strang 13 liegen die Fasern im allgemeinen parallel und sind in ihm ausreichend frei von einem gegenseitigen Reibungsangriff infolge Verflechtung, Drehung oder Kräuselung, so daß durch eine aerodynamische Zugwirkung, die auf das vordere Ende des Stranges ausgeübt wird, einzelne Fasern oder kleine Gruppen von parallelen Fasern zum Unterschied von Faserklumpen oder -büscheln ausgezogen werden können.

Wie Fig.2 zeigt wird der Strang 13 bei A von umlaufenden Speisewalzen 17 erfaßt und bei B der Wirkung eines starken Vakuums ausgesetzt aas vorzugsweise 0,5 bis 0,8 bar beträgt und am Einlaß 18 der Saugvorrichtung 10 hergestellt ist Die Wirkung des Vakuums an dem Punkt B besteht in einer Verdünnung des Stranges, so daß der von der Luft getragene Faserstrom, der in das Unterdruckrohr 16 eintritt, pro Querschnittseinheit nur ein Bruchteil der Fasern enthält, die die Querschtiittseinheit des unverzogenen Stranges 13 aufweist

Wenn man die Walzen 17 näher an den Einlaß des Unterdruckrohres 16 heranrückt ist der Einlaß weitgehend mit Fasern angeflilt und es tritt keine wesentliche Verdünnung des Stranges während des Hauptteils seines Weges durch das Unterdruckrohr ein, bis er der Wirkung des Luftstroms ausgesetzt ist der aus der Düse 23 austritt und der mit hoher Geschwindigkeit über das Auslaßende 28 des Unterdruckrohres 16 hinweg und in den Ausgangsteil 22 hineinströmt Indem man erfindungsgemäß den Strang am Einlaß des Unterdruckrohres 16 einem ersten aerodynamischen Verzug unterwirft ist es möglich, eine größere Gleichmäßigkeit der Faserverteilung in dem Material, das die Saugwirkung verläßt und in dem Vlies, in dem die Fasern schließlich zusammengefaßt werden, zu erreichen. -

Der Faserstrom ist frei, um bei C im Unterdruckrohr 16 weiter beschleunigt zu werden (F i g. 2). Beim Austritt aus dem Unterdruckrohr 16 ist er bei D wiederum dem Luftstrom von großer Geschwindigkeit ausgesetzt der in dem divergenten Teil 25 der Düse 23 erzeugt wird.

Die Abmessungen und Proportionen an der geeigneten Saugvorrichtung ändern sich naturgemäß mit dem Titer des zu verziehenden Stranges und mit der Ausgangsliefermenge, mit der das Verfahren betrieben werden soll. Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 kann z. B. aus einem Messingrohr mit einer Länge von 30,5 cm und mit einem Innendurchmesser von 5 cm bestehen, mit dem ein gleiches Rohrstück 14 durch Silberlötung verbunden ist

Die Verarbeitung von Fasersträngen von großem Titer zur Erzeugung großer Ausgangslieferinengen erfordert naturgemäß größere Unterdruckrohre und größere Saugvorrichtungen. Diese Dimensionierung der Vorrichtung ist jedoch eine bloße Angelegenheit der Ingenieur-Detailarbeit.

Bei der Berechnung des Querschnitts der engsten Stelle der Düse muß naturgemäß die große Querschnittsfläche um die Fläche verkleinert werden, die das Führungsrohr 16 einnimmt.

Folgende Bauarten der Saugvorrichtung haben sich als geeignet erwiesen:

Durchmesser der engsten Stelle der Düse
Winkel des divergenten Teils
Durchmesser dej; Ausgangsteiles 22
Länge des Ausgangsteiles 22
Außendurchmesser des Unterdruckrohres 16
Innendurchmesser des Unterdruckrohres 16
Wirksamer Querschnitt der engsten Stelle der Düse

15,8 mm	28,4 mm	14,3 mm
5,7°	5,7°	2,7°
17,9 mm	30,5 mm	15,2 mm
127 mm	127 mm	127 mm
12,7 mm	25,4 mm	12,7 mm
9,7 mm	19,1 mm	9,7 mm
2,8 mm	5,0 mm	1,3 mm

Die Bauart B ist geeignet für die Behandlung von Fasersträngen bis hinauf zu 550 000 dtex.

Die Saugvorrichtung kann anstatt mit Lutt mit Dampf oder einem anderen Medium betrieben werden.

Die folgenden Erwägungen können allgemein als grundlegende Richtlinien für die Auswahl einer Saugvorrichtung dienen, die zur Erzeugung eines stetigen Vakuums an ihrem Eintrittsende in der Lage ist:

b-5

1. Es können entweder Niederdruck- oder Hochdruck-Saugvorrichtungen verwendet werden, wobei die ersteren verhältnismäßig größere Luftmengen erfordern, um eine gegebene Größe einer Saugvorrichtung zu betreiben.

2. Je größer das Verhältnis der Querschnittsgröße der Saugvorrichtung zur Quersciinittsgröße der Strahlpumpe ist, welche die Saugvorrichtung betreibt, desto größer muß der Luftdruck sein, der erforderlich ist, um ein gegebenes Vakuum zu erzeugen.

3. Eine Saugvorrichtung, die derart ausgelegt ist, daß sie bei einem gegebenen Luftdruck ein größtes Vakuum erzeugt, stellt, wie die Kurven in Fig.3 zeigen, bei einem entweder größeren oder kleineren Luftdruck ein kleine«Vakuum her.

4. Die Energie, die erforderlich ist, um eine gegebene Saugvorrichtung für ein gegebenes Vakuum zu betreiben, bestimmt sich in erster Linie durch die Querschnittsgröße der Saugvorrichtung. Die Größe dieser Fläche hängt ihrerseits in erster Linie von der Größe des Stranges oder der Stränge ab, die zu verarbeiten sind.

5. Das Vakuum, das den Strang in dem Führungsrohr verzieht, wird am besten in einem statischen Zustand gemessen, da Messungen eines dynamischen oder bewegten Vakuums mit dem Pitot-Rohr nicht zuverlässig sind, wenn die Luftgeschwindigkeit oberhalb einer Machzahl von 0,7 liegt. Aus diesem Grunde wird das im vorliegenden Fall bevorzugte Vakuum von 0,5 bis 0,8 bar gemessen, indem der Eingang des Unterdruckrohres durch ein Manometer völlig abgeschlossen und der Luftdruck entsprechend eingestellt wird.

K i g. 3 zeigt das Verhältnis zwischen dem statischen Vakuum und dem Eingangsluftdruck bei den drei oben beschriebenen Saugvorrichtungen A, B und C Hieraus kann der Fachmann den Luftdruck bestimmen, der zur Erzeugung eines größten Vakuums erforderlich ist, wie auch die Luftdrucke über oder unter diesem optimalen Luftdruck verwendet werden können, um immer noch in dem bevorzugten Bereich des statischen Vakuums von 0,5 bis 0,8 bar am Eingangsende des Führungsrohrs zu bleiben.

Um die große Geschwindigkeit des Faserstroms auf eine brauchbare Geschwindigkeit zu verringern, wird zweckmäßig eine Speicherkammer vorgesehen, in welche der Strom der vereinzelten Fasern hineingeblasen wird.

F i g. 4 zeigt eine geeignete Speicherkammer, bei der die Seitenwand abgenommen ist. Die Speicherkammer ist in eine obere Kammer 30, eine miniere 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. Ein Boden 46 reicht dagegen über die ganze Länge der Kammer hinweg.

Der an seinem vorderen Ende zu verziehende Strang 13 stellt, nachdem er durch die Speisewalzen 17 auf ein bestimmtes Maß gebracht worden ist und in der Saugvorrichtung 10 im Vakuum verzogen worden ist, einen feinen Faserstrom dar, der durch die Einwirkung des zweiten Luftstroms von hoher Geschwindigkeit am Auslaß des Führungsrohrs 16 beschleunigt und weiter verdünnt wird. Der sich hierdurch ergebende doppelt verzogene Faserstrom von hoher Geschwindigkeit, der aus der Saugvorrichtung 10 austritt, wird in der oberen Kammer 30 in einen Strom einzelner getrennter Fasern zerstreut. Der Weg der Fasern, deren Geschwindigkeit abnimmt, verläuft in Serpentinen, wie dies durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist Die hintere Wand 36 und die vordere Wand 38 der Speicherkammer wirken als Prallplatten, die den Luftstrom umlenken, so daß aus dem Ausgang 48 der Speicherkammer ein konstanter und gleichmäßiger Faserstrom mit einer brauchbaren Geschwindigkeit austritt und hiernach auf die Außenfläche eines porösen Förderbandes 50 auftrifft An der Innenfläche des porösen Förderbandes ist ein Vakuumbehälter 52 angeordnet, der die letzten Luftreste abzieht und sicherstellt, daß auf dem Förderband 50 ein Faservlies 54 einwandfrei abgelegt wird.

Wenn der Wirrfaservlies einer nachfolgenden Behandlung unterzogen wird, z. B. einer Beschichtung mit einem anderen Material, ist es zweckmäßig, zwischen dem Förderband und dem Faserstrom eine Lage aus einem durchlässigen Stützmaterial, z. B. aus Gaze, einem Zellstoffgewebe, einem porösen ungewebten Stoff oder dergleichen anzuordnen.

Der Begriff »brauchbare Geschwindigkeit«, der oben verwendet worden ist, bedeutet eine Geschwindigkeit, bei der die Fasern kontinuierlich auf einem sich bewegenden porösen Band abgelegt werden können,

ίο ohne daß Faserklumpen entstehen oder der Faserstrom 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 infolge der Ausbreitung in Druck umgewandelt wird. Dieser Druck läßt die Luft durch das poröse Förderband hindurchgehen, das die Fasern in Gestalt eines Vlieses ausfiltert. Zweckmäßig beträgt die Luftgeschwindigkeit, mit welcher der verlangsamte Faserstrom auf das poröse Förderband auftrifft, etwa 0,9 bis 9 m/s.

Bei jedem der folgenden Ausführungsbeispiele wird der an seinem vorderen Ende ausziehbare Faserstrang 13 der Saugvorrichtung mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die von den Speisewalzen 17 bestimmt wird.

Außerdem wird eine Speicherkammer verwendet, wie sie in den Fig.4 und 5 dargestellt ist. Die obere Kammer 30 der Speicherkammer hat hierbei einen Querschnitt von 0,5 m² und besitzt eine kreisrunde Einlaßöffnung 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 34 eine Breite von 1,02 m und eine Tiefe von 0,12 m besitzt. Die Länge der Speicherkammer beträgt 1,02 m.

Ausführungsbeispiel 1

Ein Rayonkammzug von 210 448 dtex, der aus 34 785 Fasern besteht, jede von 6,05 dtex und von einer Länge von 15,2 cm, wird aus einem endlosen Rayon-Spinnkabel hergestellt, das durch einen Pacific-Konverter zerschnitten und sodann mit Hilfe eines Zapfens verzogen wird. Es wird zwischen den Speisewalzen 17 hindurch- und einer Saugvorrichtung der Bauart B zugeführt, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 6,58 m/min oder 0,85 kg/Std. Dem Einlaß 14 wird Luft von einem Druck von 8,6 bar zugeführt Der Abstand zwischen den Speisewalzen 17 und dem Einlaß 18 des Führungsrohres beträgt etwa 17,8 cm.

Der die vereinzelten Fasern tragende Luftstrom von hoher Geschwindigkeit wird von dem Ausgang der Saugvorrichtung 10 unmittelbar der Speicherkammer zugeführt, worauf die Fasern auf dem Förderband 50 als ein leichtes, gleichmäßiges Vlies abgelegt werden. Dieses besitzt eine Breite von 1,02 m. Seine Fasern haben eine Länge von 15,2 cm, und 0,84 m² Fasern wiegen 63 g- Die Geschwindigkeit des Förderbandes beträgt etwa 1,75 m/min.

Ausführungsbeispiel 2

Vier Enden des Stranges des Ausführungsbeispiels 1 von insgesamt 841 795 dtex werden gleichzeitig durch vier getrennte Saugvorrichtiingen der Bauart A hindurchgeführt, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 3,56 m/min und demselben Abstand zwischen den Speisewalzen 17 und den Unterdruckrohren wie im Ausführungsbeispiel 1. Der Luftdruck an dem Einlaß 14 der Saugvorrichtungen beträgt 3,10 bar, wobei sich am Einlaß der Unterdruckrohre ein statisches Vakuum von etwa 0,8 bar einstellt

Der Faserstrom wird in die Speicherkammer eingeblasen, worauf sich ein Vlies von 1,02 m Breite bildet, von dem 0,84 m² 18 g wiegen. Das Förderband bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 13,88 m/min.

Ausführungsbeispiel 3

Unter Verwendung des gleichen Mehrfachstranges und derselben Speicherkammer wie im Ausführungsbeispiel 2 werden vier Saugvorrichtungen der Bauart C verwendet. Am Einlaß 14 herrscht ein Luftdruck von

5,16 bar, der ein statisches Vakuum von nahezu 0,8 bar am Eingang der Führungsrohre erzeugt.

Das erzeugte Faservlies mit einer Breite von 1,02 m wird mit einer Geschwindigkeit von 51,8 m/min hergestellt, wobei 0,84 m²14,4 g wiegen.

Faservliese mit Gewichten von etwa 6 bis über 4CC g pro 0,84 m² können erzeugt werden, indem das Eingangsgewicht, die Geschwindigkeit und andere Parameter verändert werden. Die Ablieferungsmengen pro Stunde betragen bei den Ausführungsbeispielen 1,2 und 3 8,43 kg bzw. 18,28 kg bzw. 54,66 kg.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Wirrfaservlieses aus einem Faserband, bei dem ein verzugsfähiger Strang aus Textilfasern mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu einer Verzugsstelle zwangsgefördert wird, worauf der Strang mit höherer Geschwindigkeit abgezogen wird und die Textilfasern voneinander getrennt in einem Gasstrom zu einer Sammelfläche befördert und als Vlies abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Verzug des zwangsgeförderten Textilfaserstrangs (13) am Eingang eines Unterdruckrohrs (16) hervorgerufen wird und daß am Ende des Unterdruckrohrs (16) der verdünnte Textilfaserstrang (19) durch einpn ringförmigen Gasstrom einem zweiten Verzug unterworfen wird, derart, daß getrennte Fasern erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Textilfasern regenerierte Zellwoll-Fasern verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Textilfaserstrang (13) mit einem Titer zwischen 33 000 und 550 000 dtex verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Gasstrom getragenen getrennten Fasern in einer Speicherkammer (30, 32, 34) verlangsamt und ausgebreitet werden, bevor sie zum Vlies abgelegt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Unterdruckrohrs (16) ein Unterdruck von etwa 0,5 bis 0,8 bar aufrechterhalten wird.