DE2842157A1

DE2842157A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung pneumatisch abgelegter faservliesbahnen

Info

Publication number: DE2842157A1
Application number: DE19782842157
Authority: DE
Inventors: Arnold Louis Mahler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1979-04-05
Also published as: JPS5455673A; GB1599880A; FR2404691A1

Description

COHAUSZ & FLORACK 28Λ2157

PATENTANWALTSBÜRO ί. Ό Η £. IJ (

SOHtJMANNSTR. 97 · D-4OOO DÜSSELDORF Telefon: (0211) 683346 C Telex: 08586513 cop d

PATENTANWÄLTE: Dipt.-lng.W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · DipL-lng. H. B. COHAUSZ

ARNOLD LOUIS MAHLER
Heelsum (Niederlande)

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung pneumatisch abgelegter Faservliesbahnen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung pneumatisch abgelegter Faservliesbahnen aus Stapelfasern.

Die nach bekannten Verfahren erhaltenen Faservliesbahnen mit zufällig angeordneten Fasern haben bei der Betrachtung ein sehr trübes Aussehen, besonders wenn es sich um leichte Faservliese handelt.

Zur Herstellung solcher Faservliese müssen die Fasern vereinzelt werden. Zur Vereinzelung der Fasern wird eine schnellaufende Sägezahnwalze (Schnellaufkarde) verwendet, und es scheint, daß die meisten Fasern von der Pneumatik in Form von Flocken statt in Form vereinzelter Fasern aufgenommen werden. Dadurch entsteht das vorstehend erwähnte trübe Aussehen.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung einer Schnellaufkarde besteht darin, daß in der erhaltenen Vliesbahn zahlreiche verkürzte Fasern enthalten sind. Diese entstehen durch den Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Sägezahn-

9Q98U/1009

walze· und dem zugeführten Faserflor sowie durch die Härte und Schärfe der Sägezähne. Beispielsweise enthalten nach bekannten Verfahren und mit bekannten Vorrichtungen hergestellte Reyonvliese etwa 70% verkürzte Pasern. Es versteht sich, daß die Bildung von Flocken und die verkürzten Fasern die Festigkeit der erhaltenen Vliesbahn ungünstig beeinflussen.

Für die Förderung der Fasern zu einer Vliesformvorrichtung, wie eine Kondenserflache, durch die der Luftstrom . hindurchtritt, während die Fasern unter Bildung einer Vliesbahn abgelegt werden, ist ein homogener Luftstrom erforderlich. Ein Luftstrom, der vielleicht zunächst homogen ist, wird durch den Umlauf der Sägezahnwalze gestört, und das Ergebnise ist eine ungleichmäßige Verteilung der Fasern in dem abgelegten Vlies.

Ein weiterer, durch die Zähne der Schnellaufkarde bedingter Nachteil besteht schließlich noch in der beim Auskämmen und Schneiden des eingespeisten Faserflors erzeugten Wärme. Wegen dieser Wärmeentwicklung können thermoplastische Fasern nur unter besonderen Bedingungen verarbeitet werden, die die Produktivität herabsetzen.

Es stellte sich somit die Aufgabe, ein und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faservlieses zur Verfügung zu stellen, bei deren Anwendung die Bildung von Faserflocken und verkürzten Fasern, eine Störung der Gleichmäßigkeit des faserbeladenen Luftstroms und die Entstehung von Wärme weitgehend vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine leichte Faserbahn aus parallelen Fasern, wie sie von Kardiermaschinen oder dergleichen erhalten wird, in einer pneumatischen Vorrichtung einem starken Luftstrom ausgesetzt wird, dann ein Luftstrom von im wesentlichen einzelnen Fasern

9098U/1009

gebildet wird und danach die Pasern durch Trennung von dem Luftstrom in Form eines lockeren Faservlieses aus zufällig angeordneten Fasern abgelegt werden.

Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens besteht aus einer Speisewalze und einer gekrümmten Platte, die zusammen einen gekrümmten, sich verengenden Kanal bilden, einer pneumatischen Vorrichtung mit einem Luftkanal, der tangential zum Umfang der Speisewalze angeordnet ist und der von einer der Speisewalze gegenüberliegenden Wand und einer der Speisewalze benachbarten Wand gebildet wird, die eine Öffnung aufweist, die durch einen Teil des Umfangs der Speisewalze verschlossen ist und in die der von der Speisewalze und der gekrümmten Platte gebildete sich verengende Kanal in Richtung auf den stromaufwärts gelegenen Teil des Luftkanals ausläuft.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein zerstörungsfreies Auskämmen der Fasern erzielt, und da keine Sägezahn walze zugegen ist, werden Faserbrüche, erhöhte Temperaturen und Störungen eines homogenen Luftstroms weitgehend vermieden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß als Ausgangsmaterial ein von einer Karde kommender Faserflor verwendet wird. Diese Fasern sind bereits weitgehend parallel orientiert, und es wäre unklug, von diesem Umstand nicht Gebrauch zu machen.

Bei dem Verfahren wird deshalb von einem Faserflor mit parallelliegenden Fasern ausgegangen, wie es von einer Karde geliefert wird, und zur Trennung der Fasern aus dem Florverband wird ein starker Luftstrom benutzt. Damit die Fasern einzeln aus dem Flor durch den Luftstrom ausgekämmt werden, wird die Bahn aus parallelliegenden Fasern in einen schlitzartigen, gekrümmten und sich verengenden Kanal, der von einer Speisewalze und einer gerümmten Platte gebil det wird, eingeführt und durch die Speisewalze, deren Umfangsgeschwindigkeit mindestens gleich der Zuführungsge-

9098U/10 09

schwindigkeit der Faserflorbahn ist, in den Luftstrom eingespeist, dessen Strömungsrichtung der Zuführungsrichtung der Faserflorbahn im wesentlichen entgegengesetzt ist.

Durch diese Maßnahme werden die Fasern an den "hinteren Enden" gehalten, während sie bei der Vorwärtsbewegung allmählich aus dem Verband gelöst werden. Gleichzeitig übt der Luftstrom auf die Fläche der freien Enden der noch gehaltenen Fasern eine Reibwirkung aus.

Um den vorstehend beschriebenen Parallelisierungseffekt zu erzielen, wird am besten ein im wesentlichen homogener Luftstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 40 m/s benutzt. Damit die homogene Strömung nicht gestört wird, ist die Strömungsrichtung des faserbeladenen Luftstroms am besten zur Richtung der Faserzuführung parallel und seine Geschwindigkeit höher als 120 m/s.

In der Vorrichtung wird der von der Karde kommende Faserflor in dem kerümmten, sich verengenden Kanal zusammengedrückt, und an seinem Ende werden die Fasern von dem Luftstrom aufgenommen. Die hinteren Enden der Fasern werden zunächst noch von der zusammengedrückten Florbahn gehalten, während die vorderen Enden allmählich aus der Florbahn herausgelöst und schließlich die Fasern aus der Florbahn "ausgekämmt", in die Strömungsrichtung des Luftstroms umgelenkt und durch die pneumatische Vorrichtung abgefördert werden.

Zur Verbesserung der Einspeisewirkung der Vorrichtung, ist es vorteilhaft, daß die der Speisewalze zugewandte Oberfläche der gekrümmten Platte möglichst glatt ist und den Fasern einen möglichst geringen Reibungswiderstand entgegensetzt; denn die von der Speisewalze weiterbewegte Florbahn soll möglichst sanft durch den Kanal gefördert werden. Diese Oberflächenglätte kann durch Hochglanzpolieren und

9098U/1009

nachfolgendes Beschichten mit Polytetrafluoräthylen erreicht werden.

Zur Verbesserung der Transportwirkung der Speisewalze hat ihre Oberfläche am besten eine Antihaftbeschaffenheit mit hohem Reibungsbeiwert gegenüber dem Fasermaterial. Dies kann durch eine Riffelung der Oberfläche mit kleinen vorstehenden Riffeln erreicht werden, die sich im wesentlichen parallel zur Achse der Speisewalze erstrecken.

Um das Halten der Fasern an den hinteren Enden und das Einspeisen der Fasern in den Luftstrom zu verbessern, bildet das Ende der gekrümmten Platte mit der der Speisewalze benachbarten Wand des Luftkanals stromabwärts der öffnung in dieser Wand vorteilhafterweise einen spitzwinkligen Keil.

Die Druckluftquelle ist vorzugsweise mit einer Vorrichtung ausgerüstet, die eine gleichmäßige Verteilung des Luftstroms und einen gleichmäßigen Druckverlust über den Querschnitt des Luftkanals bewirkt.

Um dem mit Fasern beladenen Luftstrom eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit zu erteilen, ist der Luftkanal im Bereich der Fasereinspeiseöffnung an der Stelle des spitzwinkligen Keils venturikanal ausgebildet, so daß Druck in Strömungsgeschwindigkeit umgesetzt wird.

Um die vom Luftstrom mitgeführten Fasern gleichmäßig in dem Luftstrom zu verteilen, mündet der venturiartige Querschnitt des Luftkanals am besten in einen engen Kanal von 5 bis 40 mm Länge mit gleichbleibendem oder sich leicht erweiternden Querschnitt. Dadurch wird eine homogene Beschaffenheit des aus dem Venturikanal austretetenden Luftstroms erzielt.

— 6 —

9098U/1009

Damit· die Faservliesbahn einwandfrei abgelegt wird, mündet der enge Kanal am besten in einen sich gleichmäßig und stetig erweiternden Förderkanal, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des faserbeladenen Luftstroms vermindert wird. Dieser sich stetig erweiternde Förderkanal ist am besten nach Grundsätzen ausgebildet, die in einer anderen Patentanmeldung dargelegt sind.

Es versteht sich, daß eine Anzahl der hier beschriebenen Vorrichtungen kombiniert werden können, beispielsweise zur Herstellung dicker Faservliesbahnen oder von Faservliesbahnen aus verschiedenen Faserarten, wie Monofilamenten, Fasern und Garnen.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung können Faservliese erhalten werden, die keine oder nur eine geringe Anzahl verkürzter Fasern enthalten und in denen die Fasern gleichmäßig in zufälliger Anordnung verteilt sind.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.

Die von einer (nicht dargestellten) Karde kommende Florbahn 1 wird spannungslos in einen gekrümmten, sich verengenden Kanal 3 eingeführt, der von einer Speisewalze 4 und einer gekrümmten Platte 2 gebildet wird. Die der Speisewalze 4 zugewandte Fläche der gekrümmten Platte 2 ist hochpoliert oder durch eine andere Behandlung geglättet, so daß sie einen möglichst geringen Reibungswiderstand gegenüber dem Fasermaterial bietet.

Das Ende der gekrümmten Platte 2 bildet zusammen mit der der Speisewalze 4 benachbarten Wand 9 des eines Strömungskanals 11 einen Keil 6, der den unteren Teil einer öffnung 5 in der Wand 9 umgrenzt, die durch einen Teil des ümfangs der Speisewalze 4 verschlossen wird. Die Speisewalze 4 wird durch eine Kraft 4a in Richtung auf die Öff-

9098U/1009

nung 5 gedrückt, die Wand 9 bildet zusammen mit einer der Speisewalze 4 gegenüberliegenden Wand 8 (und natürlich mit in der Zeichnung nicht dargestellten Wänden, die zu den Wänden 8, 9 rechtwinklig angeordnet sind) einen engen Strömungskanal 7 von in wesentlichem gleichbleibendem oder sich leicht erweiterndem Querschnitt und von etwa 5 bis 40 mm Länge. Dieser Strömungskanal 7 ist Teil eines Luftkanals 11, 12, der von einer Druckluftquelle 10 mit einem rasterartigen Gitter 1Oa zur gleichmäßigen Verteilung des Luftstroms über den Querschnitt des Luftkanals ausgeht und dessen in Strömungsrichtung oberhalb der öffnung 5 gelegener Teil 12 sich stetig in Richtung auf die öffnung 5 hin verjüngt, so daß ein venturiartiger Kanal gebildet wird, dessen engster Querschnitt im Bereich der öffnung 5 etwa in Höhe des Keils 6 liegt. Stromabwärts schließt sich an den Strömungskanal 7 ein weiterer Teil 11 des Luftkanals an, der sich in Strömungsrichtung gleichmäßig und stetig erweitert. Dieser Teil des Luftkanals ist an seinem Ende mit einer (nicht dargestellten) Vliesablegevorrichtung oder einer anderen Vliesbildungsvorrichtung verbunden, wie sie beispielsweise in einer anderen Patentanmeldung beschrieben ist.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Die Florbahn 1 wird durch eigenes Gefälle in den gekrümmten, sich verengenden Kanal 3 zwischen Speisewalze 4 und gekrümmter Platte 2 eingeführt. Hier wird die Bahn von der Speisewalze 4 mit der geriffelten Oberfläche erfaßt und an der glatten Oberfläche der gekrümmten Platte 2 weitergefördert. Wenn die Fasern die öffnung 5 erreichen, werden sie durch den von der Druckluftquelle 10 kommenden starken Luftstrom um den Keil 6 gebogen. Dann werden die Fasern aus dem Verband gelöst und von dem Luftstrom mitgeführt, in dem engen Strömungskanal parallelisiert und durch den sich erweiternden Teil 11 des Luftkanals, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des faserbeladenen Luftstroms vermindert wird, zu einer Vliesbildungsvorrichtung transportiert.

9098Ü⁸/l009

Die Umfangsgeschwindigkeit der Speisewalze 4 ist am besten gleich der Zuführungsgeschwindigkeit der von der Karde kommenden Florbahn.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem engen Strömungskanal 7 beträgt am besten 120 m/s oder mehr, damit die Fasern in der gewünschten Weise gestreckt, ausgekämmt und parallelisiert werden. Vorzugsweise erweitert sich der Strömungskanal 7 geringfügig, damit ein Verstopfen vermieden wird. Der Querschnitt des nachfolgenden Teils 11 des Luftkanals erweitert sich stärker, damit die Geschwindigkeit der geförderten Fasern gleichmäßig herabgesetzt wird.

9098U/1009

Claims

PATBNTAN WALTS BÜRO SCHTJMANNSTR. 97 · D-4OOO DÜSSELDORF Telefon: (0211) 683346 Telex: 08586513 cop d PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. R. KNAUF - Dr.-Ing., Dipl.-Wirisch.-Ing. A. GERBER · Dipl-Ing. H. B. COHAUSZ Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung pneumatisch abgelegter Faservliesbahnen aus Stapelfasern, dadurch gekennzeichnet , daß eine leichte Faserbahn aus parallelen Fasern, wie sie von Kardiermaschinen oder dergleichen erhalten wird, in einer pneumatischen Vorrichtung einem starken Luftstrom ausgesetzt wird, der die Fasern einzeln aufnimmt, dann ein Luftstrom von im wesentlichen vereinzelten Fasern gebildet wird und danach die Fasern durch Trennung von dem Luftstrom in Form eines lockeren Faservlieses aus zufällig angeordneten Fasern abgelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die leichte Faserbahn aus parallelen Fasern durch einen schlitzartigen, gekrümmten, sich verengenden Kanal zwischen einer Speisewalze, deren Umfangsgeschwindigkeit mindestens gleich der Zuführungsgeschwindigkeit der Faserbahn ist, und einer gekrümmten Platte in einen starken Luftstrom eingespeist wird, dessen Strömungsrichtung der Vorschubrichtung der Faserbahn im wesentlichen entgegengesetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geken nzeichnet , daß der Luftstrom im wesentlichen homogen ist und seine Strömungsgeschwindigkeit mindestens 40 m/s beträgt.

32 265
U/-

- 10 -

9098U/1009

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des faserbeladenen Luftstroms der Zuführungsrichtung der Faserbahn im wesentlichen parallel ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsgeschwindigkeit des faserbeladenen Luftstroms mindestens 120 m/s beträgt.

6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Speisewalze (4) und eine gekrümmte Platte (2), die zusammen einen gekrümmten, sich verengenden Kanal (3) bilden, eine pneumatische Vorrichtung (7—12) mit einem Luftkanal (11, 12), der tangential zum Umfang der Speisewalze (4) angeordnet ist und der von einer der Speisewalze (4) gegenüberliegenden Wand (8) und einer der Speisewalze (4) benachbarten Wand (9) gebildet wird, die eine Öffnung (5) aufweist, die durch einen Teil des ümfangs der Speisewalze (4) verschlossen ist und in die der von der Speisewalze (4) und der gekrümmten Platte (2) gebildete Kanal (3) in Richtung auf den stromaufwärts gelegenen Teil (12) des Luftkanals (11, 12) ausläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die der Speisewalze (4) zugewandte Fläche der gekrümmten Platte (2) eine glatte Oberfläche hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die der Speisewalze (4) zugewandte Fläche der gekrümmten Platte (2) poliert und/oder mit Polytetrafluoräthylen beschichtet ist.

- 11 -

9098U/1009

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Speisewalze (4) eine Antihaftoberflache mit hohem Reibungsbeiwert gegenüber dem Fasermaterial (1) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Speisewalze (4) eine Riffelung aus kleinen vorstehenden Riffeln aufweist, die sich im wesentlichen parallel zur Walzenachse erstrecken.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Platte (2) mit der der Speisewalze (4) benachbarten Wand (9) des Luftkanals (11, 12) einen spitzwinkligen Keil (6) an der stromabwärts gelegenen Seite der Öffnung (5) in der Wand (9) bildet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch eine Ausrüstung der Druckluftquelle (10) mit einer Vorrichtung (7) zur gleichmäßigen Verteilung des Luftstroms und des Druckverlustes über den Querschnitt des Luftkanals (11, 12).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, g e kennzeichnet durch einen venturiartigen Querschnitt des Luftkanals (11, 12) im Bereich der Öffnung (5) in der Kanalwand (9).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der venturiartige Querschnitt des Luftkanals (11, 12) in einen engen Kanal (7) mit gleichbleibendem oder sich leicht erweiterndem Querschnitt und von 5 bis 40 mm Länge übergeht.

- 12 -

90981 A/1009

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die der Speisewalze (4) benachbarte Wand (9) an ihrer der Speisewalze (4) zugewandten Seite als Gleitlager ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der enge Kanal (7) in einen sich gleichmäßig erweiternden Strömungskanal (11) übergeht.

9098U/1009