DE2713241B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vliesherstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wirrfadenvlieses mit definierter Flächengewichtsverteilung durch Fördern mindestens eines Fadenbündels auf eine bewegte Sammelfläche, wobei das Fadenbündel durch eine rotierende Prallplatte und eine nachgeschaltete Leitfläche abgelenkt und ausgebreitet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, daß man mit Hilfe rotierender Ablagesysteme Vliese mit guter Gleichmäßigkeit und hoher Festigkeit in allen Richtungen herstellen kann. Aus der DE-OS 24 60 755 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Filamten bekannt, bei welchem die Filamente bzw. Fadenbündel durch rotierende, im Prallbereich ebene Prallkörper abgelenkt, aufgespreizt und auf einer bewegten Unterlage gesammelt werden. Aus dieser Druckschrift ist auch bekannt, daß die Verteilung der Fadenmasse im Vlies durch eine wendelflächenartige Ausführung des Prallkörpers unterhalb des Fadenbündelaufprallpunktes beeinflußt werden kann.

Auch die DE-OS 22 00 782 befaßt sich mit einem Verfahren, mit dessen Hilfe Fäden in drehender Bewegung zu einem Vlies abgelegt werden. Bei der Ausbreitung der Fäden zum Vlies werden vor allem die auftretenden Fliehkräfte genutzt

Aus der DE-OS 2211691 ist es bekannt, das Fadenbündel an verschiedenen Prallflächen mehrfach abzulenken.

Bei Verfahren und Vorrichtungen dieser Art entsteht bei vertikaler Lieferung des Fadenbündels, vertikaler Anordnung der Drehachse des Ablenkmechanismus und horizontaler Ablagefläche ein kreisförmiges Fadendepot In diesem Depot ist die abgelegte Fadenmasse rotationssymmetrisch angeordnet und zwar so, daß der überwiegende Teil der Fadenmasse sich in Form eines Ringwalls in der Nähe des Randes der kreisförmigen Depots befindet. Diese Verteilung der Fadenmasse im Depot führt bei bewegter Sammelfläche in dem abgelegten Vliesstreifen nicht zu dem in erster Linie erwünschten trapezförmigen Flächengewichtsprofil. Im genannten Stand der Technik finden sich keine oder nur unzureichende Angaben, die Verteilung der Masse im kreisförmigen Depot befriedigend zu gestalten oder zu modifizieren, um Anforderungen wie z. B. höchste

ίο Gleichmäßigkeit des Vlieses zu erfüllen. Bei diesen Ablagesystemen, welche in der Mitte des kreisförmigen Depots so gut wie keine Fäden ablegen, sind solche Eigenschaften nicht zu realisieren.

Aus der DE-OS 16 35 585 ist bekannt, daß man mit Hilfe einer Schlitzdüse trapezähnliche Fadendepots ablegen kann und daß durch Verwendung einer luftdurchlässigen Förderbahn mit ausgeschnittenen Flächen in Verbindung mit der Absaugluft eine gewisse Steuerung der Form des Fadendepots erzielt werden kann. Die hier angegebenen Mittel zur Lenkung der Fäden an eine bestimmte Stelle des Depots sind unzureichend.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ablageverfahren zu schaffen, das mit diesen Nachteilen nicht behaftet ist und es gestattet, die Fäden im Fadendepot dorthin zu lenken, wo man sie benötigt, um vorzugsweise ein sehr gleichmäßiges Vlies zu erhalten. Ebenfalls soll eine Vorrichtung hierzu geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens einzelne Fäden des Fadenbündels infolge definierter Form der Leitfläche nach dem Verlassen der Prallplatte mit unterschiedlichem Ablenkungsgrad in Richtung zum Schnittpunkt der Rotationsachse mit der Sammelfläche zurückgelenkt werden, wobei die Leitfläche synchron mit der Prallplatte um eine gemeinsame Rotationsachse gedreht wird.

Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Prallplatte die mitrotierende Leitfläche unter Winkeln kleiner als 60° schneidet, daß die Leitfläche zur Ablagefläche und gegebenenfalls zur Drehachse der rotierenden Prallplatte hin gekrümmt ist und daß die Abwicklung der Leitfläche an ihrer der Prallplatte abgewandten Seite spitz zuläuft.

Da die von der Leitfläche in Richtung zum Schnittpunkt der Rotationsachse mit der Ablageebene zurückgeleiteten Fäden nicht alle im gleichstarken Ausmaß zurückgeleitet werden, sondern die einen mehr und die anderen weniger, kann die gewünschte Flächengewichtsverteilung im Fadendepot erzielt werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können alle fadenförmigen textlien Materialien verarbeitet werden, insbesondere aber Fäden aus Polyestern, Polyamiden, Polyolefinen, Polyacrylnitril sowie gemischte Fäden oder Verbundfäden.

Die Erfindung soll anhand folgender Figuren näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vor richtung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2 Prallplatte, Leitfläche, Fadenbündel sowie Fadenfächer und die unterschiedlich starke Zurückleitung der einzelnen Fadenfächersektoren,

F i g. 3 eine Leitfläche,

F i g. 4a den Grundriß eines nichterfindungsgemäßen ringwallförmigen Fadendepots, Fig.4b zeigt im oberen Teil die Verteilung des

ORIGINAL INSPECTED

Flächengewichts im Fadendepot bei ruhender Ablagefläche, im unteren Teil die zugehörige Verteilung des Flächengewichts im abgelegten Vlies bei laufender Ablagefläche, nicht erfindungsgemäß.

F i g. 4c zeigt im oberen Teil die ideale erfindungsgemäße Verteilung der Fadenmasse im Depot bei stehender Ablagefläche, im unteren Teil die zugehörige Verteilung der Fadenmasse bzw. des Flächengewichts über den Vliesquerschnitt bei laufender Ablagefläche.

Fig.5 enthält die schematische Darstellung eines Vlieses, das aus mehreren nebeneinander überlappend abgelegten Vliesstreifen mit idealer trapezförmiger Verteilung des Flächengewichts gebildet ist.

Die zur Verarbeitung kommenden Fäden werden direkt von der Spinndüse oder einer Fadenkonserve in Form eines Fadenbündels oder einer Fadenschar angeliefert. Das Fadenbündel oder die Fadenschar weisen eine Stärke von 10-20 000 dtex, bevorzugt 100-2000 dtex auf. Der Einzelfadentiter liegt zwischen ca. 0,5 — 50 dtex, bevorzugt zwischen 1 und 20 dtex. Mit dem Anliefervorgang kann gegebenenfalls eine Verstreckung oder eine andere Behandlung des Fadenbündels vorgenommen werden. Das auf 100 bis ca. 10 000 m/min, bevorzugt auf 2000 - 8000 m/min, vorzugsweise durch eine Gasdüse in fadenaxialer Richtung beschleunigte Fadenbündel 1 wird meist senkrecht, wie in Fig. 1 gezeigt, von oben einer mit 0,5 bis ca. 100 Touren/sec, bevorzugt 5 — 50 Touren/sec, um eine Achse 2 rotierenden, bevorzugt ebenen Prallplatte 3 zugeführt. Die Prallplatte kann jedoch auch gekrümmt ausgeführt sein. Die Drehachse der Prallplatte ist meist senkrecht angeordnet, so daß sie mit der Längsachse des auftreffenden Fadenbündels zusammenfällt.

In der F i g. 2 ist zu sehen, daß die Prallplatte in bezug auf ihre Drehachse bzw. in bezug auf die Achse des auftreffenden Fadenbündels einen Anstellwinkel <x aufweist. Dieser Winkel kann ca. 10° bis 80°, vorzugsweise 30° bis 70° betragen.

Das auf der Prallplatte mit hoher Geschwindigkeit auftreffende Fadenbündel wird zu einem flachen Band oder Fadenfächer 4 aufgespreizt, welcher auf der Ablagefläche 5 mit der Spur 6 auftreffen würde, wenn die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Leitfläche 7 nicht vorhanden wäre. In Abwesenheit der Leitfläche würde die Spur 6 während des Drehens der Prallplatte um ihre Achse eine ringförmige Fläche 8 bestreichen, wie sie in der Fig.4a dargestellt ist. Auf dieser ringförmigen Fläche würde sich ein ringwallförmiges Fadendepot ausbilden.

Der obere Teil der F i g. 4b zeigt ein Diagramm bzw. eine Kurve, aus der hervorgeht, wie in diesem Fall das Flächengewicht T(r) bzw. T(x, y) vom Abstand r zum Fadendepotmittelpunkt abhängt, y ist die Koordinate der Bandlaufrichtung, χ steht senkrecht dazu.

Bei sich bewegender Ablagefläche bildet sich ein Vliesband, dessen Flächengewicht D (x) nicht gleichmäßig über den Vliesquerschnitt verteilt ist, wie es im unteren Teil der F i g. 4b dargestellt ist. Die Abhängigkeit von D(x) von T(r) bzw. T(x,y) ist durch die Beziehung

D(x)= T(r)dy

gegeben.

Diese Verteilung der Fadenmasse im abgelegten Vlies zeigt nicht die gewünschte Trapezform, die ein gleichmäßiges Vlies auszeichnet.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch Zurückleiten mindestens eines Teils des Fadenfächers in Richtung zum Schnittpunkt der Rotationsachse 2 der Prallplatte 3 mit der Ablagefläche 5 die Verteilung der Fadenmasse im Fadendepot beeinflußbar und u. a. eine sehr gleichmäßige trapezförmige Anordnung der Fadenmasse im Vliesquerschnitt erzielbar ist. Dieses Zurückleiten wird am besten mit Hilfe einer Leitfläche vorgenommen, die abgesehen von einer gewissen Justierbarkeit fest mit der Prallplatte verbunden ist. Die Wirkungsweise einer Leitfläche 7 ist in der F i g. 1 und 2 aufgezeigt. Eine in perspektivischer Ansicht dargestellte, bevorzugte Leitfläche ist in der F i g. 3 zu sehen. Die Abbildung zeigt, daß sich die Leitfläche zusammensetzen kann aus einem rechteckigen ebenen Teil, der sich nahtlos fortsetzt in einem gebogenen Teil, dessen Abwicklung etwa ein Dreieck ergibt.

Diese gebogene Fläche hat in der F i g. 3 die Krümmung eines (gestrichelt gezeichneten) Zylindermantels 7', wobei die Zylinderachse parallel zur Kante des rechteckigen Teils der Leitfläche verläuft. Die Leitfläche besteht vorteilhaft aus Metallen oder aus Glas oder aus Kunststoffen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der gebogene Teil der Leitfläche eine löffelähnliche, sphärische Krümmung auf. Es ist auch möglich, auf den ebenen Teil der Leitfläche ganz zu verzichten.

Nach dem Verlassen der Prallplatte wird der Fadenfächer mindestens teilweise von der Leitfläche eingefangen und umgelenkt, z. B. wie es in der F i g. 1 dargestellt ist. In der F i g. 1 ist der ebene Teil der Leitfläche parallel zu der Ebene der Prallplatte angeordnet. Er kann jedoch mit der Ebene der Prallplatte auch einen Winkel bilden. Der Fadenfächer trifft auf die Leitfläche mit einem Winkel zwischen 0° und ca. 60° auf. Der Fächer kann auf den ebenen und/oder den gekrümmten Teil der Leitfläche auftreffen. In der F i g. 1 kommt der äußerste rechte Sektor des Fächers, der durch den Pfeil A dargestellt ist, mit der Leitfläche nicht in Berührung und setzt seinen Weg geradlinig bis zur Ablagefläche 5 fort. Die Kreisbahn 12 in F i g. 1 zeigt die Umlaufbahn der Spitze des Pfeiles A. Die mittleren Sektoren des Fächers dagegen werden von der Leitfläche in Richtung des Pfeiles B zurückgeleitet. Der äußerste linke Sektor Cdes Fächers wird so weit zurückgelenkt, daß er in der Nähe des Schnittpunktes der Drehachse mit der Ablagefläche, d. h. in der Nähe des Zentrums des Fadendepots auf der Ablagefläche auftrifft.

Durch diese sekundäre Ablenkung der Fäden wird die Spur 6 in der A b b. 1 verlegt und erhält in bezug auf das kreisförmige Fadendepot bei stehender Ablagefläche eine annähernd radiale Richtung (9).

Die Leitfläche ist horizontal unter Beibehaltung ihrer übrigen räumlichen Orientierung in Richtung der Pfeile 10 verschiebbar, so daß Einfluß darauf genommen werden kann, welcher Teil des Fadenfächers und wieweit dieser in Richtung Depotmitte zurückgelenkt wird.

Die Leitfläche ist auch um eine, in den Abbildungen nicht gezeigte, vertikale Achse drehbar, um z. B. die Leitfläche so zu justieren, daß der die Spitze der Leitfläche passierende Fadenfächersektor dorthin gelenkt wird, wo die Drehachse der Prallplatte die Ablagefläche schneidet. Grundsätzlich ist jede Justierung der Leitfläche denkbar, insofern sie nur zu dem gewünschten Fadendepot führt.

Mit der Festlegung der Lage und der Form der Leitfläche hat der Vlieshersteller die Möglichkeit, die Fadenmasse zwischen Umfangsbegrenzung und Zen-

trum des Fadendepots kontinuierlich zu verteilen. Werden nur wenige Fäden im Zentrum des Depots benötigt, wird die Leitfläche in F i g. 1 nach links verschoben oder die gegen das Zentrum des Depots gerichtete Spitze des Blechs schmal gehalten; wird im Zentrum des Depots hohes Flächengewicht verlangt, wird die Leitfläche in F i g. 1 nach rechts verschoben oder die Spitze des Blechs breiter ausgeführt.

Die Fadenabgabekante 11 der Leitfläche, welche in der F i g. 3 schraubenlinienähnliche Form besitzt, kann beliebig geformt sein und dazu benutzt werden, die einzelnen Sektoren des Fadenfächers an eine bestimmte Stelle des Fadendepots zu lenken. Bei entsprechender sphärischer Krümmung der Leitfläche ist es auch möglich, die Spur 9 des Fadenfächers auf der Ablagefläche 5 in F i g. 1 genau radial zu legen. Erforderlichenfalls kann die Fadenabgabekante der

Leitfläche auch stufenförmig ausgebildet sein.

Um z. B. ein Vlies mit trapezförmiger Anordnung der Fadenmasse über den Vliesquerschnitt zu erhalten, ist eine Massenverteilung T(r) im Fadendepot bei stehender Ablagefläche erforderlich, wie sie aus dem Diagramm des oberen Teils der Fig.4c hervorgeht. Dementsprechend wird die Form und Justierung der Leitfläche gewählt Diese Form kann empirisch oder rechnerisch ermittelt werden, wobei Berechnung und Empirie gute Übereinstimmung zeigen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Herstellung breiter Vliese, indem Vliesstreifen gleichzeitig nebeneinander überlappend abgelegt werden. Der Aufbau eines solchen Vlieses ist in der F i g. 5 gezeigt.

Die vorliegende Erfindung soll im nachfolgenden auch noch durch die Gegenüberstellung eines Beispiels nach dem Stand der Technik und einem erfindungsgemäßen Beispiel erläutert werden.

Beispiel 1 (Stand der Technik, ohne Leitfläche)

Aus einer Düse mit 92 kreisrunden Bohrungen wird Polyäthylenterephthalat nach dem Schmelzspinnverfahren versponnen und das Fadenbündel mittels einer Luftdüse senkrecht nach unten abgezogen und verstreckt Die einzelnen Filamente des Bündels weisen nach der Verstreckung einen Titer von 4 dtex auf. Das auf eine Geschwindigkeit von ca. 85 m/sec beschleunigte, von einem Luftstrahl begleitete Fadenbündel wird dann, wie in F i g. 1 dargestellt, einer ebenen, 40 mm breiten und 60 mm langen Prallplatte zugeführt, welche sich mit 15Touren/sec dreht Der Anstellwinkel α der Prallplatte, d h. der Winkel, den die Prallplatte mit ihrer rotierenden Achse bzw. mit der Längsachse des auftreffenden Fadenbündels bildet beträgt 60°. Der Fadenfächeröffnungswinkel am Prallpunkt beträgt ebenfalls ca. 60°. Die in den A b b. 1 und 2 eingezeichnete Leitfläche 7 wird nicht verwendet, so daß der auf der Prallplatte gebildete Fadenfächer mit der Spur 6 auf der Ablagefläche 5 auftrifft Als Ablagefläche wird ein Siebgewebeband verwendet durch welches Luft mit 4 m/sec nach unten abgesaugt wird, damit die auf der Ablagefläche auftreffenden Fäden festgehalten werden. Bei stehendem Band bildet sich ein Ringwall aus Fäden mit einem Außendurchmesser von 400 mm und einem Innendurchmesser von 150 mm.

Wird das endlose Band mit ca. 8 m/min bewegt, entsteht ein 400 mm breiter Vliesstreifen mit einer Flächengewichtsverteilung senkrecht zur Bewegungsrichtung, die durch 2 Randmaxima charakterisiert ist (vergleiche Kurve 13 in F i g. 4b).

Um ein breites Vlies zu erhalten, werden nicht nur ein, sondern sechs Fadenbündel mit Hilfe von sechs im seitlichen Abstand von 200 mm nebeneinander aufgestellten Ablagevorrichtungen gleichzeitig abgelegt. Durch die Kombination von sechs Ablagestellen wird ein 1,20 m breites Vlies mit einem mittleren Flächengewicht von 115 g/m² gewonnen. Die dabei erreichte

to Gleichmäßigkeit des Flächengewichts ist gekennzeichnet durch die Differenz der Flächengewichte der leichtesten und schwersten auffindbaren 5 χ 5 cm großen Stichproben bezogen auf den Mittelwert des Flächengewichts (Verhältnis Fußbreite einer Verteilung zu ihrem Mittelwert) und beträgt 0,45, oder anders ausgedrückt, an den dünnsten Vliesstellen ist das Flächengewicht um etwa 23% niedriger, an den dicksten Stellen um etwa 22% höher als der großflächige Mittelwert von 115 g/m².

Beispiel 2
(erfindungsgemäß, mit Leitfläche)

Bei der Herstellung eines Vlieses gemäß der Erfindung wird wie in Beispiel 1 gearbeitet, der von der Prallplatte ausgehende Fadenfächer jedoch so umgelenkt, daß er, wie in F i g. 1 gezeigt, mit der Spur 9 auf der Ablagefläche bzw. auf dem Siebgewebeband auftrifft. Die Umlenkung erfolgt mittels eines Leitblechs,

jo das etwa die Form der in F i g. 1 und 3 abgebildeten Leitfläche 7 aufweist, und etwa eine räumliche Lage in bezug auf die Prallplatte einnimmt, wie es in F i g. 1 zu sehen ist.

Der rechteckige ebene Teil des Leitblechs ist mit 8 mm Abstand in einer zur Prallplatte parallelen Ebene oberhalb der Prallplatte angeordnet. Die horizontal liegende, dem Aufprallpunkt des Fadenbündels auf der Prallplatte am nächsten kommende Kante des rechtek- kigen Teils des Leitblechs ist 50 mm breit, die andere Kante des rechteckigen Teils 15 mm lang. Der sich an den ebenen Teil anschließende gekrümmte Teil des Leitblechs ist ein Ausschnitt aus der Mantelfläche eines Zylinders mit einem Radius von 30 mm. Die Mittellinie des erwähnten gedachten Zylinders liegt horizontal und gleichzeitig parallel zu der 50 mm breiten Kante des ebenen Teils des Leitblechs. Die Abwicklung des gekrümmten Leitblechs ist ein rechtwinkliges Dreieck, dessen eine, 50 mm lange Kathete die Berührungslinie mit dem ebenen Teil bildet. Die andere Kathete ist ebenfalls 50 mm lang. Die mittlere Entfernung zwischen Fadenbündelaufprallpunkt auf der Prallplatte und Auftreffspur des Fadenfächers auf dem Leitblech beträgt ca. 52 mm. Der Drehsinn der Prallplatte und des mit ihr festverbundenen Leitblechs ist so gewählt, daß der stark zur Drehachse hin abgelenkte Fächerteil der Drehbewegung voraus eilt.

Das Leitblech läßt sich bezug auf die Prallplatte im Sinn der Pfeile 10 der F i g. 1 horizontal verschieben und wird so justiert, daß bei bewegter Ablagefläche die in der F i g. 4c, Kurve 14, gezeigte trapezförmige Verteilung des Flächengewichts im Vliesquerschnitt erhalten wird. Die Ermittlang des Flächengewichts kann auf einfache Weise, z. B. photometrisch, erfolgen. Bei der Justierung des Leitblechs wird darauf geachtet, daß der umgelenkte Fadenfächer das Leitblech nur über die Fadenabgabekante verläßt, welche in den F i g. 1 und 3 mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet ist. Bei der gleichzeitigen Ablage von sechs Vliesstreifen

nebeneinander erhält man ein ca. 1,20 m breites Vlies mit stark verbesserter Gleichmäßigkeit. Die maximale Schwankungsbreite des Vliesflächengewichts beträgt nur ±12%.

Die beiden Beispiele zeigen, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren Vliese mit gegenüber dem Stand der Technik überlegener Qualität hergestellt werden können. Die Vliese besitzen neben einer

hervorragenden Gleichmäßigkeit eine sehr gute Festigkeit in allen Richtungen.

Die nach dem Verfahren hergestellten Vliese lassen sich für sehr viele Zwecke verwenden, z. B. für Verstärkungseinlagen bei Dachbahnen, Kunststoffbodenbelägen usw. sowie zur Nadelfilzherstellung und im Straßen- und Wasserbau.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 527/491

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Wirrfadenvlieses mit definierter Flächengewichtsverteilung durch Fördern mindestens eines Fadenbündels auf eine bewegte Sammelfläche, wobei das Fadenbündel durch eine rotierende Prallplatte und eine nachgeschaltete Leitfläche abgelenkt und ausgebreitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einzelne Fäden des Fadenbündels infolge definierter Form der Leitfläche nach dem Verlassen der Prallplatte mit unterschiedlichem Ablenkungsgrad in Richtung zum Schnittpunkt der Rotationsachse der Prallplatte mit der Sammelfläche zurückgelenkt werden, wobei die Leitfläche synchron mit der Prallplatte um eine gemeinsame Rotationsachse gedreht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer rotierenden Prallplatte, einer Leitfläche und einer Ablagefläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Prallplatte die mitrotierende Leitfläche unter Winkeln kleiner als 60° schneidet, daß die Leitfläche zur Ablagefläche und gegebenenfalls zur Drehachse der rotierenden Prallplatte hin gekrümmt ist und daß die Abwicklung der Leitfläche an ihrer der Prallplatte abgewandten Seite spitz zuläuft