DE2235270C3 - Verfahren zur Herstellung eines Wirrfaservlieses - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines WirrfaservliesesInfo
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Description
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 Saugluftstroin
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 umlaufende mechanische 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
ίο 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 Luftgeschwindigkeit,
die infolge des Vakuums in dem Unterdruckrohr zustande kommt, kann nahe bei der Schallgeschwindig-
JO keit 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. 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,
Fig. 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 Fig. 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 welcher das
Unterdruckrohr 16 über die engste Stelle di r 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 zum Unterdruckrohr
16 verlaufender Luftstrom, der mit Oberschallgeschwindigkeit 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 2,5 cm bis 15,2, aber auch bis 20,3 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 F i g. 2 zeigt, wird der Strang 13 bei A von umlaufenden Speisewalzen 17 erfaßt und bei B der
Wirkung eines starken Vakuums ausgesetzt, d<\s 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 Querschnittseinheit des unverzogenen Stranges
13 aufweist.
Wenn man die Walzen 17 näher an den Einlaß des -to Unterdruckrohres 16 hsranrüclct, ist der Einlaß weitgehend
mit Fasern angefüllt und es tritt keine wesentliche Verdünnung des Stranges während des Hauptteils
seines Weges durch das Unterdruckrohr ein, bis er der Wirkung des Luftstroms ausgesetzt ibt, 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 Cim Unterdruckrohr
16 weiter beschleunigt zu werden (F i g. 2). Beim Austritt aus dem Unterdruckrohr 16 ist er bei Z? 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 mil dem
Titer des zu verziehenden Stranges und mit der Ausgangsliefermenge, mit der das Verfahren betrieben
werden soll. Die Vorrichtung gemäß Fig. 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 Rohntück 14 durch Silberlötung verbunden ist.
Die Verarbeitung von Fasersträngen von großem Titer zur Erzeugung großer Ausgangsliefermengen
erfordert naturgemäß größere Unterdruckrohre und größere Saugvorrichtunjjen. Diese Dimensionierung
der Vorrichtung ist jedo;:h eine bloße Angelegenheit der Ingenieur-Detaiiarbei:.
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 des Ausgangsteiles 22
Länge des Ausgangsteiles 22
Außendurchmesser des Unierdruckrohres 16
Innendurchmesser des Unterdruckrohres 16
Wirksamer Querschnitt der engsten Stelle der Düse
Winkel des divergenten Teils
Durchmesser des Ausgangsteiles 22
Länge des Ausgangsteiles 22
Außendurchmesser des Unierdruckrohres 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 Luft mit Dampf oder einem anderen Medium betrieben werden.
Die folgenden Erwägungen können allgemein als eo grundlegende Richtlinien für die Auswahl einer
Saugvorrichtung dienen, die zur Erzeugung eines stetigen Vakuums an ihrem Eintrittsende in der Lage
ist:
1. Es können entweder Niederdruck- oder Hochdruck-Saugvorrichtungen
verwendet werden, wobei die ersteren verhältnismäßig größere Luftmen-
65 gen erfordern, um eine gegebene Größe einer Saugvorrichtung zu betreiben.
2. Je größer das Verhältnis der Querschnittsgröße der Saugvorrichtung zur Querschnittsgröße 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 kleines 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.
F i g. 3 zeigt das Verhältnis zwischen dem statischen Vakuum und dem Eingangsluftdruck bei den drei oben
beschriebenen Saugvorrichtungen A. Bund 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 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. 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 3Ö 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. Di«, 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 mil
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
iü 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
so 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 m- Fasern
wiegen 6,3 g. Die Geschwindigkeit des Förderbandes beträgt etwa 1,75 m/min.
Ausführungsbeispiel 2
Vier Enden des Stranges des Ausführungsbeispiels 1
b0 von insgesamt 841 795 dtex werden gleichzeitig durch
vier getrennte Saugvorrichtungen 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
hi 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 400 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 8,4 3 kg bzw. 18,28 kg bzw. 54,66 kg.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
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 einen ringförmigen Gasstrom einem zweiten
Verzug unterworfen wird, derart, daß getrennte Fasarn 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.
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