DE2621230A1

DE2621230A1 - Vorrichtung zur bildung eines vlieses aus stapelfasern

Info

Publication number: DE2621230A1
Application number: DE19762621230
Authority: DE
Inventors: Rashmikant Maganlal Contractor; Sang-Hak Hwang
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1975-05-13
Filing date: 1976-05-13
Publication date: 1976-12-02
Also published as: NL7605060A; US3981047A; FR2311127A1; FR2311127B1; JPS51143779A; GB1511793A; CA1052067A; IT1063293B

Description

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-A. Brauns 13. Mai 1976

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del. 19898, V.St.A.

Vorrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Stapelfasern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sammeln von Textilfasern zu einem losen Vlies und insbesondere eine Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeitsproduktion eines Vlieses, das für die Herstellung von Nonwoven-Textilien hoher Qualität verwendet wird.

Aus der deutschen Patentanmeldung P 25 35 544 und US-PS 3 797 074 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Stapelfasern in Vliesform zu einer gezahnten Verteilerwalze gefördert werden, die die Fasern in einem Luftstrom äußerst gleichmäßiger Geschwindigkeit und niedriger Turbulenz ablädt, wodurch ein dünner Strom von Fasern gebildet wird, der dann zur Herstellung einer gleichförmigen Bahn, die zur weiteren Verarbeitung zu Non-woven-Textilien geeignet ist, auf einem sich bewegenden Sieb aufgesammelt wird. Die Bahnbildungsvorrichtung ist zu einer Arbeitsweise von hoher Geschwindigkeit fähig, wenn sie mit einem gleichförmigen Vlies beliefert wird, das in Gewicht pro Flächeneinheit das Vielfache der hergestellten gleichförmigen Bahn wiegt. Ein geeignetes Ausgangsvlies kann durch kreuzweises Überlappen einer Vielzahl von Bahnen gewonnen werden, die durch eine Kardier- oder Luft-Ablege-Vorrichtung gebildet werden, die mit herkömmlichen kreuzweise überlappenden Vorrichtungen erzielbaren Produktionsgeschwindigkeiten sind jedoch begrenzt. Ohne die Verwendung von Kreuz-

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weise-Überlappungs-Einrichtungen sind keine Vorrichtungen zum Herstellen von Watte des gewünschten Basisgewichts und der gewünschten Gleichförmigkeit verfügbar.

Die erf indungsgemäße Vliesbildungsvorrichtung ermöglicht eine mit hoher Geschwindigkeit ablaufende Herstellung eines schweren Vlieses von verbesserter Gleichförmigkeit. Ein Vlies mit einem Gewicht von 340 g/m² bis 5,1 kg/m² (10 - 150 ounces per square yard) kann ohne kreuzweises Überlappen hergestellt werden. Bei der Herstellung eines Vlieses der geforderten Gleichförmigkeit und des geforderten Basisgewichtes zeichnet sich ihre Arbeitsweise durch die Unempfindlichkeit gegenüber der Faserart, z. B. den Titer der Filamente, der Stapellänge, der Kräuselung und der Zusammensetzung aus. Die Vliesbildungsvorrichtung kann mit einer die Bahn bildenden Vorrichtung verbunden werden, wobei sich durch die Kombination hohe Produktionsgeschwindigkeiten ergeben.

Die vorliegende Erfindung bewirkt eine Verbesserung einer Vorrichtung zum Abtrennen von Fasern aus einem faserbeladenen befördernden Luftstrom und zum Ablegen der Fasern auf einem sich bewegenden Förderband zur Bildungeines Vlieses. Das Ablegen der Fasern auf dem Band geschieht durch einen feststehenden Schacht. Der Schacht besitzt Front-, Rück- und Seitenplatten, die einen aufrechtstehenden rechteckigen Körper bilden. Es ist eine Eintrittsöffnung an der Oberseite zur Aufnahme der Fasern, eine öffnung an der Unterseite, die durch das Förderband verschlossen wird, und eine Austrittsöffnung an der Frontplatte für ein Stapelfaservlies vorhanden, das auf dem Förderband aus dem Schacht herausgetragen werden soll. An der Frontplatte ist eine Wehrplatte befestigt, wobei der untere Rand der Wehrplatte das obere Ende der Austrittsöffnung bildet. Längs des unteren Randes der Wehrplatte ist eine Reihe von Luftdüsen vorhanden,

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die an der Austrittsöffnung eine konstante Faserhöhe aufrechterhalten. Diese Luftdüsen sind nach innen zur Rückplatte ausgerichtet, in der Perforationen zum Entweichen der Luft aus dem Schacht vorgesehen sind.

Der untere Bereich der Rückplatte ist vorzugsweise nach vorne in der Bewegungsrichtung des Förderbandes gekrümmt, wodurch die Fasern zur Austrittsöffnung in der Frontpiatte geführt werden. Der Schacht weist vorzugsweise eine Ablenkplatte auf, die nach innen von der Frontplatte vorspringt und die Fasern, wenn sie von der Eintrittsöffnung in der Oberseite des Schachtes herunterfallen, von der Vorderseite des Schachtes wegführt. Die Verteilung der Fasern in dem Schacht kann durch sich bewegende Aufpralleinrichtungen verbessert werden, die unterhalb der Eintrittsöffnung angeordnet sind. Diese Aufpralleinrichtungen können eine Platte sein, die um eine Achse parallel zur Rückplatte hin- und herschwingt, oder können eine Vielzahl von Prallblechen sein, die ähnlich einem Schaufelrad angeordnet sind und um eine Achse parallel zur Rückplatte gedreht werden.

Nach dem Verlassen des Schachtes kann das Vlies auf dem Förderband mittels einer Verdichtungsplatte verdichtet werden, die abwärts geneigt von der Frontplatte nach vorne vorsteht. Eine weitere Verdichtung kann durch einen ähnlich geneigten Riemen erreicht werden, der auf Rollen befestigt ist.

Die Fasern werden der Vorrichtung in einem befördernden Luftstrom zugeführt. Sie werden von einem Verdichter, der von herkömmlicher Bauart sein kann, aus dem Luftstrom entfernt. Wenn ein breiter Schacht zur Herstellung eines breiten Vlieses verwendet wird, kann es zweckmäßig sein, die Fasern aus zwei oder mehr Verdichtern in den Schacht zu führen, um eine bessere Faser-

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Verteilung zu erhalten.

Die Reihe von Luftdüsen entlang der Unterseite der Wehrplatte wirkt als ein Luftmesser und hält eine konstante Faserhöhe am Schachtausgang dadurch aufrecht, daß kleine Faseransammlungen weggedrückt und abgestreift werden. Der Vorgang der Höheneinstellung ist sehr wirkungsvoll. Das Basisgewicht des Vlieses ist proportional der Schüttdichte des Vlieses mal seiner Höhe (Faserhöhe). Unter geeigneten Arbeitsbedingungen ist die Schüttdichte des .Vlieses konstant, so daß das Luftmesser ein gleichförmiges Basisgewicht in Masseneinheit je Flächeneinheit liefert. Ein unterschiedliches Basisgewicht kann dadurch erreicht werden, daß die Wehrplatte derart eingestellt wird, daß sie die Höhe der Luftdüsen verändert. Die Wehrplatte kann Bereiche enthalten, die unabhängig einstellbar sind, wodurch die Düsenhöhe quer über die Platte auf verschiedene Stellen eingestellt werden,kann.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer Seitenansicht und in einem mittigen vertikalen Schnitt eine Ausführungsform der Vorrichtung; und

Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht eine ähnliche Ausführungsform der Vorrichtung.

Gemäß Fig. 1 werden die Fasern in einem Luftstrom durch den Kanal 10 in den Verdichter 12 geblasen und passieren die Kammer 14. Die Luft entweicht durch Perforationen 16 und wird durch einen Kanal 18 abgesaugt. Die Fasern fallen durch das Führungsbauteil 20 und treten durch eine Öffnung 24 in der Oberseite des Schachtes in den Schacht 22 ein. Der Schacht besitzt einen aufrechtstehenden rechteckigen Körper, der aus einer Frontplatte 26, einer Rückplatte 28 und zwei Seitenplatten aufgebaut ist.

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Die Unterseite des Schachtes ist durch ein Förderband 30 verschlossen. Die Rückplatte 28 und die beiden Seitenplatten erstrecken sich im wesentlichen bis zu dem Förderband. Die Frontplatte 26 ist kürzer, wodurch eine Austrittsöffnung für ein Faservlies geschaffen wird, die auf dem Förderband aus dem Schacht getragen werden soll. An der Frontplatte befindet sich eine Wehrplatte 32, wobei der untere Rand der Wehrplatte die obere Begrenzung der Austrittsöffnung bildet. Eine Reihe von nach innen gerichteten Luftdüsen 34 (sie sind in Fig. 2 deutlicher dargestellt) ist entlang des unteren Randes der Wehrplatte vorgesehen. Der untere Bereich der Rückplatte ist nach vorne gekrümmt, wodurch die Fasern zur Austrittsöffnung geführt werden. Im unteren Bereich der Rückplatte sind Perforationen 36 zum Entweichen der Luft vorgesehen .

Die oben in den Schacht eintretenden Fasern werden durch sich drehende Prallplatten 38 verteilt und fallen auf eine Ablenkplatte 40. Die Ablenkplatte springt von der Front des Schachtes nach innen vor. Die Luft aus den Luftdüsen bewirkt, daß die Fasern hochwirbeln und zur Bildung eines Vlieses abgelegt werden. Das Förderband trägt das Vlies zur Austrittsöffnung, wo die Luftdüsen eine Schicht zuviel vorhandener Fasern abstreichen, die zur Rückplatte geblasen und wiederum abgelegt werden. Das Vlies wird durch die Austrittsöffnung getragen und durch die schwingende Bewegung der Verdichterplatte 42 verdichtet, die mittels eines Scharniers 43 unten an der Frontplatte befestigt ist und innerhalb des Abschnittes 45, der das Vlies bedeckt, perforiert ist. Eine weitere Verdichtung wird durch einen Riemen 44 bewirkt, der um eine Mehrzahl von Leerlaufrollen 46 läuft.

In Fig. 2, in der gleiche Teile entsprechende Bezugsziffern tragen, ist ein ähnlich konstruierter Schacht perspektivisch

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dargestellt. Bei dieser speziellen Ausführungsform wird eine hin- und herschwingende Prallplatte 48 verwendet, um die Fasern, die aus dem Verdichter 12 in den Schacht eintreten, zu verteilen. Nahe dem unteren Rand der Wehrplatte 32 ist eine Reihe von Luftdüsen 34 dadurch vorgesehen, daß eine Reihe von Öffnungen mit einem Durchmesser von 1,6 mm in einem Abstand von jeweils 12,7 mm in einer horizontalen Geraden quer über den unteren Teil der Wehrplatte gebohrt wird. Die Öffnungen sind so gebohrt, daß sie eine Luftströmung unter einem nach oben zeigenden Winkel von 30 Grad erzeugen und werden mit Druckluft aus einer an der Platte befestigten Verteilerleitung (nicht gezeigt) versorgt. Die Perforationen 36 in der Rückplatte 28 bewirken eine offene Fläche von bis zu 40 % in dem dargestellten perforierten Bereich.

Die Perforationen in der Rückplatte erfüllen zwei Funktionen: Erstens tritt Luft aus den Luftdüsen 34 durch die Perforationen aus, so daß diese zusätzliche Luftmenge das Luftgleichgewicht bei dem Verdichter 12 nicht stört. Zweitens werden die Fasern, die durch die Luftdüsen zurückgedrückt werden (sowohl die herabfallenden Fasern als auch die Fasern, die von dem Vlies abgestrichen werden, wenn dieses aus dem Schacht austritt), auf der perforierten Platte gesammelt und gleiten sie den gekrümmten Bereich der Platte hinab, wenn weitere Fasern abgelegt werden. Die entweichende Luft übt auf die herabfallenden Fasern einen Sog aus, wodurch Unterschiede in der Schüttdichte verringert werden, die durch ungleichmäßige Faserhöhe und ungleichmäßiges Auftreffen der Luft verursacht werden.

Die Ablenkplatte 40 wird dazu verwendet, die Faser und den Luftstrom auf die Rückplatte zu lenken, wodurch weniger Luft bei den Luftdüsen zum Surückdrücken der Fasern benötigt wird.

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Die besten Ergebnisse erhält man, wenn der Schacht mit der Faserhöhe geringfügig unterhalb der Unterseite der Wehrplatte betrieben wird. Ein übermäßiges Entweichen der Luft durch diesen Zwischenraum würde ein Abtrennen des Vlieses unterhalb der Wehrplatte verursachen. Eine solche Beschädigung des Vlieses wird durch die Wirkung der Ablenkplatte und der perforierten Rückplatte vermieden.

Wie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt wird, wird die Höhe in wirkungsvoller Weise durch die Luftdüsen eingestellt. Ohne die Luftdüsen beträgt die Gleichförmigkeit des Vlieses in Querrichtung im Durchschnitt etwa 50 %. Durch Verwendung der Luftdüsen wird die Gleichförmigkeit auf etwa 20 % verbessert. Das Betriebsverhalten wird außerdem gegenüber hohem Durchsatz unempfindlich; bei 2 kg pro Zentimeter Breite pro Stunde ist die Gleichförmigkeit ebenso gut wie bei 0,7 kg pro Zentimeter Breite pro Stunde. In Verbindung mit der bahnbildenden Vorrichtung, die in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurde, besitzen die letzlich hergestellten Bahnen gute ästhetische Eigenschaften (frei von Blasen und Streifen) und sind sie zur Herstellung von Non-woven-Textilien hoher Qualität geeignet. Weitere Verbesserungen der Vliesgleichförmigkeit können dadurch erzielt werden, daß eine ungleichförmige und unstetige Faserströmung von dem Verdichter her verringert wird. Die Verwendung von zwei oder mehr Verdichtern kann zweckmäßig sein, insbesondere bei einem breiten Schacht.

Die Gleichförmigkeit des Vlieses wird in der folgenden Weise festgestellt:

Das Gleichförmigkeitsprofil des Vlieses in Querrichtung wird durch Proben gemessen, die unter einer Schablone von 17,2 cm χ 17,2 cm (6,78 Zoll χ 6,78 Zoll) gelegt werden. Das Schacht-

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förderband wird angehalten und quer über die Breite eines 89 cm (35 Zoll) breiten Vlieses werden fünf Proben genommen. Bei einem 3,95 m breiten Vlies werden in gleichen Abständen zwölf Proben genommen. Für jeden Satz von Proben wird das durchschnittliche Basisgewicht (BG), das maximale BG und das minimale BG bestimmt und wird die Gleichförmigkeit des Vlieses in folgender Weise berechnet:

BG - BG .

Gleichförmigkeit (%) - x 100

Beispiel 1

Mit einer Vorrichtung, wie sie im wesentlichen in Fig. 2 dargestellt ist und oben beschrieben wurde, wird eine Reihe von Produktionsläufen durchgeführt. Der Schacht ist 89 cm breit. Polyäthylenterephthalat-Stapelfasern mit einer Länge von 19 mm und einem Titer von 1,25 den/Faser werden mit einem Durchsatz von 0,7 bis 2,1 kg/cm/h (4 bis 12 lbs./inch/hour) verwendet. Bei jedem Durchlauf werden lose geöffnete Faserhaufen in der Trägerluft einem Kondensor zugeführt, der die Trägerluft separiert und die Fasern in den Schacht fallen läßt. Die Trägerplatte ist je nach dem gewünschten Vliesgewicht, das von 1,2 bis 2,0 kg/m² reicht, in einer Höhe von 36,5 bis 91,5 cm über dem Förderband angeordnet. Die Luftdüsen an der Wehrplatte werden dazu verwendet, die Faserhöhe bei dem gewünschten Wert zu halten, indem kleine Faserhaufen weggedrückt und gestrichen werden und zur Neuverteilung der Fasern große Wirbel erzeugt werden. Den Düsen wird Luft mit einem Überdruck von 1 bis 1,4 at (14 bis 20 .psig) bei einem Durchsatz im Bereich von 0,7 bis 2,1 kg/an/h zugeführt. Die Mange der verwendeten Luft

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entspricht für den Überdruck im Bereich von 1 bis 1,4 at 10 bis 13 Liter/min/cm Breite des Schachtes (0,9 bis 1,15 standard cubic feet per minute per inch width of the chute). Innerhalb dieses Bereiches wird für höhere Durchsätze und für größere. Fasermengen oberhalb der Höhe der Luftdüsen mehr Luft benötigt. Die besten Ergebnisse erhält man, wenn die Faserhöhe bei der Wehrplatte etwa 2,5 bis 5 cm unterhalb der Unterkante der Platte bei gleichbleibender Betriebsweise beträgt.

Ein gutes Vlies besitzt Werte für die prozentuale Gleichförmigkeit von 6 bis 19 und wird bei einem Durchsatz im Bereich von 0,7 bis 2,1 kg/cm/h erhalten. Die Werte für die Gleichförmigkeit sind unabhängig von dem jeweiligen Durchsatz.

Beispiel 2

Eine Vorrichtung ähnlich der von Beispiel 1, jedoch mit der etwa 4,5fachen Breite wird zur Herstellung eines Vlieses aus den gleichen Fasern verwendet. Die Breite der Wehrplatte ist 39 2 cm und die Höhe vom Förderband bis zur ünterkante der Wehrplatte 84,8 bis 92,7 cm. Die Betriebsbedingungen sind so gewählt, daß sich die bewegende Vliesoberfläche etwa 2,5 cm unterhalb der Wehrplatte befindet. Folgende Verfahrensbedingungen werden gewählt:

Durchsatz 0,9 kg/cm/h

Förderbandgeschwindigkeit 86 - 94 cm/min

Überdruck der den Düsen

zugeführten Luft 0,35 - 1,54 at

Es wird ein Vlies mit einem Gewicht von 1,5 bis 1,7 kg/cm² (45 bis 50 ounces per square yard) und einer prozentualen Gleichförmigkeit von 18 bis 24 % hergestellt. Die visuelle Gleichför-

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migkeit ist ebenfalls gut.

Vor der Installation der Wehrplatte mit Luftdüsen betrug im Vergleich dazu die Gleichförmigkext des Vlieses im Durchschnitt 50 % unter den besten Bedingungen und betrug in einem Falle 110 %.

Ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, können Modifikationen an der Vorrichtung vorgenommen werden. Es können zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden zum Verteilen der Fasern beim Herunterfallen in den Schacht, z. B. eine Mehrzahl von Platten, die abwechselnd von der Rückplatte und der Frontplatte in kaskadenartiger Anordnung über der Ablenkplatte wegstehen. Die Luftdüsen 34 können anstelle der runden eine geschlitzte Form besitzen und so ausgerichtet sein, daß ein im wesentlichen durchgehender Öffnungsschlitz parallel zur Onterkante der Wehrplatte gebildet wird.

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Claims

SS-2160 IH. Mai 1976 Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Bildung eines Vlieses aus Stapelfasern, gekennzeichnet durch einen aufrechten Schacht zur Aufnahme der Fasern und zur Ermöglichung des Herabfallens der Fasern durch den Schacht auf dessen Boden, ein Förderband (30), das sich am Boden des Schachtes befindet und die herabfallenden Fasern aufnimmt, um daraus ein Vlies zu bilden und dieses Yl'les aus dem Schacht zu fördern, wobei der Schacht (22) eine öffnung besitzt, die das Austreten des Vliesesaus dem Schacht ermöglicht, und Luftdüsen (34), die sich quer über dieser öffnung befinden und Luft über die Oberseite des Vlieses innerhalb des Schachtes richten, wodurch Fasern von der Oberseite des Vlieses innerhalb des Schachtes abgestrichen werden und die abgestrichenen Fasern sich wieder ablegen und ein gleichförmigeres Vlies bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft aus den Luftdüsen (34) genügend Fasern von der Oberseite des Vlieses abstreicht, damit die Oberseite des aus dem Schacht austretenden Vlieses sich unterhalb der Austrittsöffnung in dem Schacht befindet.

3. Vorrichtung zum Abtrennen von Stapelfasern aus einem mit Fasern beladenen Beförderungsluftstrom und zum Ablegen derselben auf einem sich bewegenden Förderband zur Bildung eines Vlieses, gekennzeichnet durch einen feststehenden Schacht (22) mit einer -Frontplatte (26) , einer Rückplatte

(28) und Seitenplatten, die einen aufrechtstehenden rechteckigen Körper bilden, eine Eintrittsöffnung an der Oberseite zur Aufnahme der Fasern, eine öffnung am Boden, die durch das Förderband (30) verschlossen ist, eine Austrittsöffnung in der Frontplatte zum Heraustragen des Faservlieses aus dem

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Förderband, eine Wehrplatte (32), die sich an der Frontplatte befindet, wobei die Unterkante der Wehrplatte die Oberseite der Austrittsöffnung bildet, eine. Reihe nach innen gerichteter Luftdüsen längs der Unterkante der Wehrplatte zur Aufrechterhai tung einer konstanten Faserhöhe an der Austrittsplatte und Perforationen (36) in der Rückplatte zum Entweichen der Luft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich der Rückplatte nach vorne gekrümmt ist, wodurch die Fasern zur Austrittsöffnung in der Frontplatte geführt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablenkplatte (40) nach innen von der Frontplatte absteht, wodurch die Fasern von der Frontplatte des Schachtes beim Herabfallen von der' Eintrittsöffnung abgehalten werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Prallplatteneinrichtung (38) unterhalb der Eintrittsöffnung befindet, wodurch die Verteilung der Fasern in dem Schacht verbessert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdichterplatte unter einem nach unten geneigten Winkel von der Frontplatte nach vorne absteht, wodurch das die Eintrittsöffnung verlassende Vlies verdichtet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Verdichter zum Separieren der Fasern aus dem Beförderungsluft strom und zum Ablegen der Fasern in dem Schacht durch die Eintrittsöffnung.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehrplatte (32) einstellbar ist, wodurch die Höhe des die Austrittsöffnung verlassenden Vlieses verändert werden kann.

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