DE2808079A1

DE2808079A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines vlieses von unbestimmter laenge aus thermoplastischem material und nach dem verfahren hergestelltes erzeugnis

Info

Publication number: DE2808079A1
Application number: DE19782808079
Authority: DE
Inventors: Herbert W Keuchel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-24
Filing date: 1978-02-24
Publication date: 1978-08-31
Also published as: JPS5853103B2; JPS53106874A; FR2381841B1; GB1599564A; DE2808079C2; US4141773A; CA1129166A; GB1599563A; FR2381841A1

Description

[.W Keucbril

Bos c ϊι L ■ ■-. b u a !f

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines thermoplastischen Vlieses von unbestimmter Länge, und auf ein nach dem Verfahren hergestelltes Erzeugnis.

Es gibt eine Anzahl von technischen Gebieten, bei denen unterschiedliche Arten von schlauchform!gen Materialien, vorzugsweise aus Kunststoffen, verwendet werden. Eine dieser Anwendungen betrifft unmittelbar die Herstellung von Kunststoffschlauchen. Zur Herstellung solcher Schläuche sind verschiedene Systeme entwickelt worden, bei denen verflüssigtes Material einer forgebenden Einrichtung zugeführt und während seiner anschließenden Verfestigung eine Strecke entlangbewegt wird, auf der der Schlauch geformt wird.

Bei einer dieser bekannten Maschinen wird eine Anzahl von langen Bändern benutzt, die so breit sind, daß eine etwa kreisförmige Anordnung einer größeren Anzahl solcher Bänder möglich ist. Eine Anlage dieser Art erfordert einen hohen technischen Aufwand in Verbindung mit hohen Anlagenkosten. Außerdem läßt sich mit vielen individuellen Einheiten nur schwer eine glatte Struktur mit einheitlicher Breitendimension erreichen.

Es ist auch schon ein System vorgeschlagen worden, bei dem biaxial orientierte Filme aus thermoplastischen Kunstharzen durch Extrudieren eines Schlauches und Verstrecken zur Orientierung desselben mittels rotierender Tori gewonnen werden.

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Daneben wurde auch schon vorgeschlagen, solche Techniken für die Herstellung von nicht-gewebten und nichtgewirkten Vliesen aus polymeren Materialien einzusetzen. Bei einer speziellen Herstelltechnik werden diese Materialien mit Hilfe einer ringförmigen Extrudiervorrichtung erzeugt, indem man ein geschmolzenes Material durch einen Extrudierschlitz preßt und kurz nach dem Austreten des Materials in einem Abschreckungsschritt verfestigt. Dieser Prozeß erfordert einige Einrichtungen zum Fortbewegen des Materials von dem Extrudierschlitz nach seiner Verfestigung. Falls diese Extrudiereinrichtung einen ringförmigen Schlitz aufweist, tritt das Material schlauchförmig aus und muß vom Extrudierer in dieser geometrischen Form abgezogen werden, auch wenn es anschließend zur Bildung einer flachen Bahn geschlitzt wird. Zur Entnahme des schlauchförmigen verfestigten Materials ist auch vorgeschlagen worden, es mit Hilfe einer Zieh-Einrichtung über einen Dorn zu leiten, das extrudierte schlauchform!ge Material zu verstrecken, aufzufasern und aufzuspulen. Ein Hauptproblem bei diesem Prozeß stellt die zwischen Material und Dorn erzeugte Reibung dar; sie schränkt die Produktionsgeschwindigkeit ein und vermindert damit die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens.

Ein weiteres Problem bei der Erzeugung von Vliesmaterial ist die Strukturfestigkeit, die das Material sowohl in der Herstellungsrichtung als auch in Querrichtung dazu haben kann. Normale Vlies-Strukturen haben eine im allgemeinen parallel zur Herstellungsrxchtung verlaufende Filament-Ausrichtung, das heißt, die Strukturfestigkeit ist in Herstellungsrxchtung größer als quer dazu. In solchem Falle ist es wenig sinnvoll, bei der Bildung von mehreren Lagen einfach eine kontinuierlich erzeugte Bahn in gleicher Richtung über die andere zu legen, weil hierbei lediglich die schon vorhandene Festigkeit in der

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Herstellungsrichtung vergrößert wird, ohne dem Vlies Festigkeit in Querrichtung zu verleihen. Es sind schon Versuche unternommen worden, dieses Problem durch Überlappung des Materials zu lösen. Es ist jedoch leicht einzusehen, daß eine Überlappung zur Erzielung einer 90°-Filament-Kreuzvernetzung sehr aufwendig und im Verlauf einer kontinuierlichen Operation kaum durchführbar wäre. Außerdem gibt es bei der Überlappung sichtbare Markierungen, welche die Verwendung aus ästhetischen und praktischen Gründen ohnehin ausschließen. Es sind Versuche unternommen worden, solche Überlappungen mit Hilfe einer Spiralwickeltechnik durchzuführen und dabei einen Winkel zwischen den Filament-Ausrichtungen der Lagen in dem viellagigen Erzeugnis zu erreichen.

Allerdings sind solche Überlappungen mit leichter Ware und Drapierstoffen über beliebig große Durchmesser nicht durchführbar, insbesondere bei Verwendung einer geringen Anzahl von Lagen, da extrem dicke Abschnitte entstehen und die Kontinuität des mehrlagigen Materials stören.

Andere Versuche waren darauf gerichtet, eine ungeordnete Filamentverteilung zu erreichen, mit dem Ziel, sowohl in der Herstellungsrichtung als auch in Querrichtung dazu gleiche Festigkeit zu erzielen. Der Erfolg jedoch blieb aus. Auch erhielt man kein brauchbares Erzeugnis, weil sich die einzelnen Lagen unter Bildung von Unregelmäßigkeiten überlappen.

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Viele der vorstehend besprochenen Versuche sind in den nachstehend aufgeführten US-Patentschriften enthalten:

3 905 736

3 342 657

3 472 924

3 711 231

3 539 666

'3 403 203

3 717 541

3 581 344

2 943 356

3 322 613 3 354 253 3 409 495

Bringham Dyer

Sederlund Chess
Schirmer Schirmer Schirmer Sederlund Rasmussen Rasmussen Rasmussen Rasmussen

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines thermoplastischen Vlieses zu schaffen, durch die sich die bisher unvermeidbaren Unregelmäßigkeiten im Erzeugnis vermeiden lassen.

Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe durch folgende Schritte gelöst:

- Bilden eines schlauchförmigen Vlieses aus untereinander verbundenen Filamenten bzw. Vliesen,

- Vorwärtsbewegen des schlauchförmigen Vlieses in seiner Axialrichtung,

- Rotieren des Vlieses um seine Achse während seiner Vorwärtsbewegung, und

- Aufschlitzen des Vlieses unter einem Winkel zu der Vorwärtsbewegung.

Die zur Druchführung des Verfahrens geeignete erfindungsgemäße Vorrichtung enthält Einrichtungen, welche die Durchführung dieser Schritte ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird durch eine neuartige Schneidtechnik eine wirksame -Ausrichtung der Filamente oder Fasern mit einem Winkel zur Herstellungsrichtung ermöglicht, so daß bei Bildung von mehrlagigen Erzeugnissen keine Überlappungsprobleme mehr auftreten können. Die vorgeschlagene Vorrichtung läßt die Einstellung eines beliebigen Filament-

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Ausrichtungswinkels zur Maschinenrichtung zu.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung entnehme man der nachstehenden Figurenbeschreibung.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine separate perspektivische Darstellung eines in Verbindung mit einer Extrudiervorrichtung in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 benutzten Drehkranzes,

Fig. 3 je einen Querschnitt im Verlauf einer Linie und 4 3-3 bzw. 4-4 von Fig. 2 bzw. 3,

Fig. 5 einen eine Klemmrolle mit Aufnahmeeinrichtung zeigenden Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 6 eine schematische Funktionsdarstellung zu der Klemmrolleneinrichtung von Fig. 1,

Fig. 7 eine Seitenansicht zur Anordnung der Klemmrolle,

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Ebene 8-8 von Fig. 7, Fig. 9 eine partielle Endansicht eines Käfigs aus Fig.1,

Fig.10 eine schematische Funktionsdarstellung zum Betrieb der Maschine,

Fig.11 eine schematische Darstellung eines modifizierten Aufnahmesystems, und

Fig.12 eine schematische Darstellung eines von dem System in Fig. 11 stammenden Produktes.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der nachstehend beschriebenen Maschine hergestellte Erzeugnis entsteht, indem ein schlauchförmiges Vlies aus untereinander verbundenen Filamenten in Axialrichtung vorwärtsbewegt wird und gleichzeitig um seine Achse rotiert. Während das schlauchförmige Vlies so bewegt wird, wird es unter einem Winkel zu seiner Vorschubrichtung aufgeschlitzt. Für die Vorwärtsbewegung des Vliesmaterials kann eine aus zwei angetriebenen und einer leer laufenden Rolle bestehende Klemmrollenein-

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richtung benutzt werden. Das dabei entstehende Vlies kann danach unter Bildung mehrerer Lagen eine zusammengesetzte Struktur erhalten, wobei die Filament-Ausrichtung mindestens einer der Lagen eine beträchtliche Winkelabweichung gegenüber der Filament-Ausrichtung der übrigen Lagen in eiern mehrlagigen Gebilde aufweist.

Die nachstehenden Erläuterungen zu den in der folgenden Beschreibung benutzten Fachausdrücken und Bezeichnungen mögen das Verständnis erleichtern:

U₇. ist die Vorschubgeschwindigkeit des schlauchförmi-

gen Vlieses in seiner Axialrichtung,

U_n ist die Rotationsgeschwindigkeit des schlauchförmigen Vlieses um seine Achse,

Oa. ist der Winkel gegenüber der Achse des schlauchförmigen Vlieses, unter dem er geschnitten wird,

FiIamen be: Im wesentlichen jede Art von gerichteten dünnen Segmenten innerhalb eines Vlieses.

FiIament-Ausbildung: Streckung von Schaum in untereinander verbundene Filamente, beispielsweise auf folgende Weise:

a) Filament:-Ausbildung durch Schaumstreckung in der Schmelzphase zu untereinander verbundenen Filamenten, wie in der US-Patentanmeldung 613 093vom 15. 0. 1975 des gleichen Anmelders erläutert, oder b) Strecken eines verfestigten Schaumkörpers in miteinander verbundene Filamente.

Filament-Orientierung: Molekulare Ausrichtung, erzielt durch Strecken der Filamente des schlauchförmigen Vlieses, Vlies oder Gespinst: Eine Anordnung aus im wesentlichen miteinander verbundenen Filamenten.

Filament-Ausrichtungswinkel: Faserverlauf relativ zur Maschinenrichtung des Vlieses, bestimmt durch die natürliche Aufspaltungstendenz des Vlieses. Dieser Winkel wird ausge-

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drückt als Winkel zwischen der Aufspaltungsrichtung und der Maschinenrichtung des Vlieses»

Verbonden; Vereinigung von Vliesen oder extrudierten Stoffen zu einem kohärenten zusammengesetzten Gebilde» Die Vereinigung kann erzielt werden mittels Hitze und Druck, durch Klebe-Bonden, mechanisches Verwickeln oder mittels irgendeiner anderen, bei der Herstellung von Papier und nicht gewebten Stoffen verwendeten Methode.,

FiIament-Kreuζschneiden: Schneiden quer zu den FiIamenten des schlauchförmigen Vlieses, während dieses axial und um seine Mittelachse rotierend vorwärtsbewegt wird=

Extrudierte Ware: Ein Vlies aus untereinander verbundenen Fasern, aus einer einzigen Schmelze kontinuierlich erzeugt=

Die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellende Maschine von Fig= I enthält eine durchgehende drehbare Welle 12, auf der eine radial wirkende Extrudiervorrichtung 10, eine Beheizung 16 und ein nachstehend eingehend beschriebener Drehkranz mitdrehend befestigt sind. Die Beheizung 16 reicht axial bis in einen Abschnitt, wo sich eine von einem Gerüst 18 getragene besondere Klemmrolleneinrichtung 20 befindet= Hinter dieser Klemmrolleneinrichtung befindet sich ein ebenfalls mit Welle 12 mitdrehbarer Käfig 22» Ein Motor 24 treibt die Welle 12, und das ganze System ruht auf einer hier durch mehrere bewegliche Rollgestelle 26, 28 und 30 gebildeten Basis= Stattdessen könnte das ganze System auch an beliebiger Stelle stationär aufgebaut sein»

Fig» 2 läßt erkennen, daß der sich im wesentlichen über 360° erstreckende Drehkranz 14 aus Ringabschnitten 11, 13, 15 und 16 zusammengesetzt ist, während Streben wie 17 und 19 sich in nachstehend beschriebener Weise zwischen einem festen Aufbau und dem Kranzinnern erstrecken. Jeder

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Strebe ist je ein Treibriemen 21, 23, 25 bzw. 27 zugeordnet und hinter ihren beiden Enden herumgeführte Während das eine Treibriemenende um den Kranz geführt ist, verläuft das andere Riemenende über je eine angetriebene Riemenscheibe 29, 31, bzw. 35; hierzu gehört je eine Welle 37, 39, 41 bzw. 43. Der Antrieb erfolgt über einen Motor 45 mit Treibriemen 47 sowie Riemenscheiben 49, 51, wobei letztere auf Welle 39 befestigt ist. Bei der vorliegenden Konstruktion werden vier 90 -Zahnradgetriebe 53, 55, 5 7 und 59 benutzt. Selbstverständlich
kann dieser mechanische Getriebeaufbau nach Belieben abgewandelt werden. Der Motor und die Getriebegehäuse sind auf
einer Platte 63 montiert, welche mitdrehbar mit der Welle 12 verbunden ist.

Der motorisch angetriebene Drehkranz 14 ist hier mit
der Radial-Extrudiervorrichtung 10 vereinigt, aus der im

Betrieb ein polymeres Material extrudiert wird, welches über den Drehkranz 14 hinwegwandert. Das ganze Gebilde ist mitdrehbar mit der Welle 12 verbunden.

Wie sich aus Fig. 3 und 4 entnehmen läßt, befindet
sich im Zentrum des Drehkranzes eine vollkreisförmige Achse 71, welche durch Lagergehäuse 73, die sich an den äußeren
Enden der Streben wie 19 befinden, in fester Position gehalten ist. Beiderseits des Lagergehäuses 73 sind auf der Achse 71 Radialkugellager 75 angeordnet und durch je einen Stellring 79 mit Zwischenstück 77 fixiert. Am Umfang der Achse 71 befinden sich weitere, durch Zwischenstücke 83 fixierte
Lager in Verbindung mit Treibrollen 81. Diese Treibrollen 81 stützen einen um die kreisförmige Umfangsachse 71 gebildeten, aus einer Drahtwendel 87 bestehenden Rollkörper 85. Bei der hier gezeigten Konfiguration, wo der Drehkranz aus vier 90°- Segmenten besteht, endet jedes Segment an beiden Enden mit
einer Riemenscheibe, siehe Fig.'3. Für saubere Seitenführung des hierüber laufenden Treibriemens 25 ist dieser mit Führungs-

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leisten 95, 96 versehen, welche in Nuten 93 der Riemenscheibe eingreifen.

Zum Zwecke der Reibungsverminderung ist die eine Führungsleiste 95 entweder an den Riemen angeformt oder angeklebt, während die andere Führungsleiste 96 nur Friktionsverbindung mit dem Riemen hat. Das ergibt eine geringe seitliche Flexibilität ohne größere Abnutzung an Treibriemen und Führungsleisten.

Die Wendel ist vorzugsweise mit einer Art Strickstoff umhüllt, der seine größte Dehnbarkeit in Richtung der Wendelachse besitzt und schließlich mit einer elastomeren Hülle 99 überzogen ist, die genügend Oberflächenreibung zur Übertragung einer Zugkraft auf das herzustellende Material besitzt. Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist die Riemenscheibe in Breite und Dicke so gewählt, daß sie mit dem Riemen zwischen den benachbarten Rollkörpern 85 einen passenden Anschluß mit durchgehender glatter Außenoberfläche ergibt«

Der zuvor beschriebene Rollkranz 14 besitzt die Form eines angetriebenen Ringes, der hohe Radialbelastungen aushält und dennoch genügend Elastizität parallel zu seiner Achse aufweist, um Dehnungen und Kompressionen aufzunehmen, während er um seine kreisförmige Achse rotiert. Die Anzahl der Radialsegmente kann unterschiedlich gewählt sein, man könnte auch ein einziges Kreissegment in Verbindung mit einem einzigen Treibriemen benutzen. Ein solches Einzelsegment würde jedoch übermäßig viel Antriebsleistung zur Überwindung der vorhandenen Widerstände benötigen. Verwendet man dagegen mehrere Segmente, dann braucht man weniger Leistung und kann schneller arbeiten. Der Betrieb hat gezeigt, daß unterschiedliehe Drehkranz-Durchmesser keinen Einfluß auf die Leistung der Maschine haben. Es existiert eine Maschine, die mit sehr unterschiedlichen Durchmesser-Abmessungen hervorragend arbeitet.

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Fig. 5 zeigt den Transport einer Bahn bzw. eines Vlieses 91 durch die Klemmrolleneinrichtung 20 auf den gegurteten Käfig 22. Die hier dargestellte Klemmrolleneinrichtung 20 besteht aus zwei in ihrem Aufbau im wesentlichen dem zuvor beschriebenen Ringabschnitt 11 entsprechenden, wie durch Pfeile angedeutet, etwas voneinander entfernten angetriebenen Rollen 93 und 95 sowie einer seitlich verschiebbaren, wie durch Pfeile angedeutet, leerlaufenden Rolle 97. Die an die beiden angetriebenen Rollen angedrückte leerlaufende Rolle übt genügend Druck auf die durch die Klemmrolleneinrichtung transportierte Bahn 91 aus. Sobald dieses schlauchförmige Vlies die Klemmrolleneinrichtung 20 verläßt, wird es von dem Käfig 22 übernommen, wie nachstehend ausführlich beschrieben wird.

Das Antriebsschema für die Klemmrolleneinrichtung 20 zeigt Fig. 6. Die als kreisförmige Ringe ausgebildeten angetriebenen Rollen 93 und 95 werden ebenso angetrieben wie der in Verbindung mit Fig. 2 und 3 beschriebene Ringabschnitt 11. Die leerlaufende ringförmige Rolle 97 ist durch einen Riemen mit einer weiteren leerlaufenden Rolle 98 gekoppelt und wird durch einen Antrieb in Form eines hydraulischen Zylinders 105 in Pfeilrichtung bewegt. Dies erlaubt das Einführen der zwischen den beiden angetriebenen Rollen 93, 95 und der Rolle 97 zu transportierenden Bahn und das anschließende Einbringen der leerlaufenden Rolle in die in Fig. 5 und 6 gezeigte Position, um die Bahn einzuklemmen und in Richtung auf den Käfig 22 zu transportieren. Angetrieben werden die Rollen 93 und 95 durch einen Motor 10 7 mit Getriebe 109 sowie Kettentrieben 111 und 113.

in den Fig. 7 und 8 ist der grundsätzliche Aufbau der Klemmrolleneinrichtung 20 dargestellt, der besseren Übersichtlichkeit halber nur im Bereich einer der angetriebenen Rollen. Auf einem Rahmen 121 sind zwei ringförmige Träger

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und 123 angebracht, und am Umfang dieser ringförmigen Träger sind in Abständen verteilt mehrere Führungsrollen 123, 125, 127 bzw. 129, wobei jede dieser Führungsrollen aus zwei separaten, jeweils durch eine Welle wie 131, 133 usw. voneinander getrennte und durch diese getragenen Rollen besteht« Mit Hilfe dieser Führungsrollen sind zwei kreisförmige Rahmen 135 und 137 so gelagert und geführt, daß sie sich in dem Gebilde drehen können= Zur seitlichen Positionierung und Führung dieser kreisförmigen Rahmen dienen seitliche Führungsrollen 139 und 141=

Ein Motor 145 treibt zwei dieser Sätze von Führungsrollen 123 und 129 über einen Kettentrieb 143 an, und seine Drehzahl wird so justiert, daß die Klemmrollen um ihre Achse mit der gleichen Drehzahl rotieren wie die Welle 12. Innerhalb dieses rotierenden kreisförmigen Rahmens ist ein Drehkranz 147 in ähnlicher Weise wie der in Fig. 1 dargestellte angetrieben und gelagert= Auf diese Weise können die ringförmige Klemmrolleneinrichtung und der Rahmen, von dem sie getragen ist, gemeinsam mit dem Rest der beteiligten Maschinenteile um eine horizontale Achse rotieren.

Die schematische Endansicht des rotierenden Käfigs 22 in Fig. 9 zeigt, wie eine Anzahl von sich bewegenden Hiemen auf einem walzenförmigen Rahmen montiert ist, welcher aus mehreren Speichen 159 und mehreren Ringen 160 zusammengefügt und mitdrehbar fest mit der Welle 12 verbunden ist. Auf den Ringen 160 sitzen außen Stützen 162, und diese tragen Riemenscheiben, über welche die Riemen 97 hinweggeführt sind. Alle Riemenscheiben sind mittels eines Universalgetriebes 155 miteinander verbunden. Ein einziger Motor 157 ist mitdrehbar mit dem gesamten Gebilde verbunden und treibt sämtliche Riemen über einen einzigen Riementrieb 158 an.

Somit sind sämtliche individuellen Komponenten mit Ausnahme der Klemmrolleneinrichtung, welche unabhängig

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angetrieben ist und auf ihre gewünschte Weise arbeitet, an der zentralen Welle 12 befestigt und drehen sich mit dieser. Folglich v/ird das durch die Klemmrollen hindurch und auf den mit Riemen bespannten Käfig 22 bewegte Material mit einer gewählten Drehzahl rotiert.

Die schematische Punktionsdarstellung von Fig. 10 läßt erkennen, wie das Vlies 91 zunächst am Eingang den Drehkranz 14 (bzw. Ringabschnitt 11) passiert, dann über die Beheizung IG hinwegwandert und durch die Klemmrolleneinrichtung 20 hindurch auf den mit Riemen 97 besetzten Käfig 22 befördert wird. Eine auch in Fig. 1 erkennbare Schneideinrichtung, hier in Form eines einfachen und gegenüber dem restlichen sich bewegenden und rotierenden System stationär gehaltenen Drahtes 26, schneidet das sich durch die Klemmrollen bewegende und um die gemeinsame Achse des Systems rotierende Vlies in der Weise, d.h. unter einem Schnittwinkel, welcher abhängig ist von der Vorschubgeschwindigkeit U_T und der Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl U_R des Materials. Das abgetrennte Material verläßt den Käfig 22 seitlich, wird durch Rollen 115 aufgenommen und auf eine Spule 117 aufgewickelt. Hier wird also das Filament-Kreuzschneiden des Vlieses durchgeführt. Die zuvor beschriebene Operation bereitet dem Vlies einen wendeiförmigen Abgang, durch den die Filament-Ausrichtung verändert wird, wie nachstehend beschrieben.

Während das Material über den rotierenden Maschinenabschnitt hinwegwandert, verläuft die Filament-Ausrichtung in der Maschinen- bzw. Vorschubrichtung. Nach Durchführung des erwähnten Material-Kreuzschneidens ändert sich die Filament-Richtung nicht relativ zum Material, aber da der Schnitt unter einem Winkel durchgeführt wird, verläuft nun die Filament-Ausrichtung unter einem Winkel zu der neuen

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Vlies-Transportrichtung, vergleiche die Linien in der Zeichnung. Dieser Filament-Ausrichtungswinkel oC ist = arc tan R . Außerdem entspricht die Breite W = dem Umfang des Rohr- L durchmessers · cos ö<.

Die nachstehende Tabelle zeigt die Operationsverhältnisse des Systems, bezogen auf eine Lineargeschwindigkeits-Einheit 1:

Schlauch-

'Linear- Dreh- Umfang Kreuzschnitt- Schnitt- W

geschw. geschw. winkel = breite d. 0 „

Ub M = +- T«T ^U·

U_T U^ arc tan ^UR Mat. W R

^Ώ ^R TJT D cos

1 -0,5 Td 26,56° ^D(0,89) 0,89 2

1 1 UTd 45° ^D(O, 71) 0,71 1

1 1,5 I/O 56,3° ^D(O₁SS) 0,55 0,67

1 2 TTd 63,4° ^D(0,45> 0,45 0,5

Die Zubereitung des Vlies-Materials in der Weise, daß sich die beschriebene Filament-Ausrichtung ergibt, hat den Vorteil, daß man mehrere Lagen bilden kann, von denen mindestens eine gegenüber den benachbarten Lagen eine schräge Filament-Richtung aufweist.

Bei der in Fig. 11 schematisch dargestellten Abwandlung läuft das schlauchform!ge Vliesmaterial, nachdem es von dem rotierenden Käfig freigegeben ist, über eine Rolle 161 hinweg und wird dann durch eine Einrichtung beispielsweise in Form einer Rolle 163 weiter mit Druck beaufschlagt, so daß sich das Material auf sich selbst auffaltet und dann anschließend durch eine Klemmrolleneinrichtung 165 hindurchläuft. Anschließend läuft das Material durch einen weiteren Rollensatz hindurch, wozu eine vergrößerte Rolle 167 gehört, die zum Zwecke des Bondens und/oder Bossierens beheizt sein kann. Eine Spule 169 nimmt dann das Material auf. Bei dieser Operation entsteht ein Mehrfach-Vliesmaterial, bei dem

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benachbarte Lagen gegensätzliche Filament-Winkel haben. Dieses mehrlagige Gebilde kann im wesentlichen die gleiche Festigkeit in der Maschinenrichtung wie senkrecht dazu aufweisen, vorausgesetzt, der Kreuzungsschnittwinkel beträgt b etwa 45°„

Da der Filament-Winkel gemäß obiger Erläuterung einstellbar ist, lassen sich Strukturen herausbilden, bei denen der überwiegende Anteil an belastbaren Fasern in der Querrichtung verläuft. Das ist erwünscht für das Stich- bzw» Heftbonden, weil dac Hefton dann als Ausgleich die Maschinenrichtung verstärkt. In vielen anderen Anwendungsfällen sind Gewebe bzv/. Stoffe erwünscht, die in Querrichtung vorgespannt sind.

Fig. 12 zeigt schematisch ein nach der Methode gemäß Fig. 11 hergestelltes Erzeugnis. Man erkennt die sich kreuzenden Filament-Winkel zwischen den beiden Lagen. Selbstverständlich könnte man eine Maschine benutzen, die ein Erzeugnis mit mehr als zwei Lagen herstellen kann. Mit der beschriebenen Ausrüstung könnte man eine FiIament-Ausbildung durch Streckung in der Schmelzphase erreichen, wie in der eingangs erwähnten Patentanmeldung beschrieben. Ferner kann man die Filament-Ausbildung durch Dehnen oder Strecken eines Schaumgebildes in miteinander verbundene Filamente erreichen, indem man Rollen benutzt, welche das Dehnen oder Strecken durchführen.

Es sei erwähnt, daß man bei dem oben beschriebenen Maschinensystem die Filament-Orientierung dadurch einstellen kann, daß man die Rotationsgeschwindigkeit der ringförmigen Klemmrollen 20 um ihre eigene Achse relativ zur Rotationsgeschwindigkeit des Drehkranzes 14 um dessen eigene Achse erhöht. Fiel dieser S treck-Operation erfolgt die Filament-Orientierung, während das Vlies über die Beheizung 16 wandert.

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Dar ergibt zusätzliche Festigkeit innerhalb des Gespinstes bzw* Vlieses ο

Wird keine Orientierung gewünscht, dann kann man die Klemrnrolleneinrichtung 20 und die Beheizung 16 fortlassen und den mit Riemen versehenen Käfig 22 in die Nähe des Drehkranzes 14 setzen, um das Vlies aufzuschneiden und den wendeiförmigen Abgang durchzuführen=

Der Filamerit-Ausrichtungswinkel ist direkt abhängig von der Breite des am wendeiförmigen Abgang entstehenden Materials» Auf Grund dieser Breiten-Abhängigkeit gibt es eine praktische Begrenzung des Filament-Ausrichtungswinkels auf Werte zwischen 10 bis 80 Grad«

Einer der erfindungsgemäß erreichbaren größeren Vorteile besteht darin, daß das gewonnene Erzeugnis von unbestimmter Länge ist, d.h. seine Länge ist nicht durch die Breite des erzeugten Materials begrenzt» Mit anderen Worten: Die Länge kann immer weiter gehen, solange der Prozeß in Betrieb ist, und damit unendlich größer als die Breite des Materials werden» Dagegen ist bei allen bekannten vergleichbaren Techniken ein mehrlagiges Gebilde immer durch die Materialbreite des Ausgangsmaterials begrenzt»

Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung Abweichungen gegenüber den beschriebenen Ausführungen möglich,

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Claims

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER D-8000 München 22 D-4800 Dielefeld Triftstraße 4 Siekerwall 7 24. Februar 1978 Mü/Gdt/hm Herbert W. Keuche1 765 Forestview Drive Tallmadge, Ohio, U.S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses von unbestimmter Länge aus thermoplastischem Material und nach dem Verfahren hergestelltes Erzeugnis Priorität: 24. Februar 1977, U.S.A., Ser.No. 771 643 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Vlieses von unbestimmter Länge, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bilden eines schlauchförmigen Vlieses aus untereinander verbundenen Filamenten oder Fasern,

Vorziehen des schlauchförmigen Vlieses in seiner Axialrichtung,

Rotieren des Vlieses um seine Achse während seiner Vorwärtsbewegung, und

Aufschlitzen des Vlieses unter einem Winkel zu der Vorwärtsbewegung.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Bildung einer mehrlagigen Struktur aus dem aufgeschlitzten Vlies.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagen der mehrlagigen Struktur verbondet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß durch Falten des aufgeschlitzten Vlieses eine mehrlagige Struktur gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagen der mehrlagigen Struktur verbondet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das schlauchförmige Vlies durch Recken des Ausgangsmaterials in der Phase eines noch geschmolzenen Schaumes bis zur Bildung von untereinander verbundenen Filamenten hergestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das schlauchförmige Vlies durch Verstrecken einer verfestigten Schaumstruktur zu untereinander verbundenen Filamenten gebildet wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß das aufgeschlitzte Vlies wendelförmig abgezogen wird.

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9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchförmige Vlies vor dem Schlitzen molekular orientiert wird.

10. Vorrichtung zur Herstellung eines thermoplastischen Vlieses von unbestimmter Länge, gekennzeichnet durch Einrichtungen (10, 14 ...) zur Bildung eines schlauchförmigen Vlieses (91) von untereinander verbundenen Filamenten oder Fasern, Einrichtungen (z.B. 20) zum Vorwärtsziehen des schlauchförmigen Vlieses (91) in Richtung seiner Achse, Einrichtungen (12 ...) zum Rotieren des Vlieses (91) um seine Achse während seiner Vorwärtsbewegung, und Einrichtungen (26) zum Aufschlitzen des Vlieses (91) unter einem Winkel (c< ) zu der Vorwärtsbewegungsrichtung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen (115, 117) zum wendeiförmigen Abziehen des Vlieses.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Umwandeln des aufgeschlitzten Vlieses in eine viellagige Struktur.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Verbünden der Einzellagen des Vlieses zur Bildung des mehrlagigen Verbundmaterials.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen (163, 165 ...) zum Falten des aufgeschlitzten Vlieses zur Bildung einer mehrlagigen Struktur.

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H.W. Keuchel

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Einrichtungen (167) zum Verbonden der Lagen des viellagigen Gebildes zur Bildung eines mehrlagigen Verbundmaterials.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Molekular-Orientierung des schlauchförmigen Gebildes vor dessen Aufschlitzung.

17. Thermoplastisches Faservlies von unbestimmter Länge mit einer im wesentlichen parallelen Filament-Ausrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Filament-Ausrichtung einen Winkel (α) zur Längsachse des Vlieses aufweist.

18. Textilerzeugnis mit einer Vielzahl von Lagen aus thermoplastischen Vliesen von unbestimmter Länge, die alle eine im wesentlichen parallele Filament-Ausrichtung aufweisen, dadurch gekennzeichnet , daß die Filament-Ausrichtung einen Winkel (o( ) zur Längsachse des Vlieses einnimmt, und daß die Filament-Ausrichtung mindestens einer Lage gegenüber der Filament-Ausrichtung von mindestens einer anderen Lage um einen Winkel abweicht (Fig. 12).

809835/0832