DE3215113A1

DE3215113A1 - Polvlies und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3215113A1
Application number: DE19823215113
Authority: DE
Inventors: Helmut 4152 Kempen Lochner; Herbert Dr. Lochner
Original assignee: ELEKTROCHEM FAB KEMPEN RHEIN
Current assignee: ELEKTROCHEM FAB KEMPEN RHEIN
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1983-11-03
Also published as: FR2525643A1

Description

P.-C. SROKA, dr. H. FEDER, dipl.-phys. dr. W.-D. FEDER

PATENTANWÄLTE & EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

KLAUS O. WALTER

RECHTSANWALT

DOMINIKANERSTR. 37, POSTFACH 1! I 03B

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21. April 19 82 1-5219 -14/6

Elektrochemische Fabrik

Kempen GmbH

4152 Kempen 1

Polvlies und Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung

° Stukturierte Nadelvliesstoffe, sogenannte Polvliese, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie eine normalerweise trägerlose Grundschicht, auch Basisschicht genannt, und die sogenannte Nutzschicht aufweisen. Es ist bei dieser Technologie das Bestreben, eine möglichst geringen Grundschichtanteil und einen entsprechenden hohen Nutzschichtanteil zu erhalten, zumal beide Schichten aus hochwertigen Fasern bestehen.

Die bis heute bekannte maschinelle Technik zur Strukturierung von Nadelvliesen erfüllt diese Forderungen noch nicht befriedigend, woraus sich wirtschaftliche Nachteile und negative Resultate bezüglich der Gütesicherung ergeben.

Zur Strukturierung werden heute allgemein Gabelnadeln verwendet, wobei vorzugsweise Nadeln mit einer Nadelfeinheit von ο,85 mm eingesetzt werden. Um die durch die Gabelnadeln ausgebildeten Schlingen nicht flach zu drücken und nach Ausbildung in der dritten Dimension zu erhalten, ist es erforderlich, diese gebildeten Schlingen durch die Vliesbahn zu transportieren. An Stelle der bei der zweidimensionalen Herstellung von Nadelvliesen verwendeten Lochplatte wird deshalb diese der Abstützung dienende Platte durch ein Lamellenrost oder eine Lamellengrundplatte ersetzt.

Die Lamellen des Lamellenrostes weisen dabei aus Gründen der mechanischen Festigkeit eine Dicke von 1 mm auf, die nicht wesentlich unterschritten werden kann. Andererseits kann auch mit Rücksicht auf eine gewisse Ablenkung der Gabelnadeln beim Strukturierungsvorgang der Abstand zwischen den einzelnen Lamellen nicht beliebig unterschritten werden. Er beträgt in der Regel 3,5 mm.

Diese technischen Voraussetzungen führen dazu, daß die Einstiche der Gabelnadeln nur jeweils in einem Abstand von ca. 3,6 mm erfolgen und hierdurch nur in diesem Bereich eine Ausnadelung bzw. Polbildung zustande kommt. Es wäre demgegenüber erwünscht, die Abstände zwischen den einzelnen Ausnadelungsreihen dichter zu gestalten, d.h. den Abstand zwischen diesen Reihen zu verringern.

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Fig. 3 zeigt die nicht maßstabsgerechte, schematische Darstellung der bekannten Einstichgeometrie zur Oberflachen strukturierung mit vier Reihen. Diese Einstichgeometrie verdeutlicht die praktisch aus den genannten Gründen nicht zu unterschreitende konstante Teilung von ca. 3,6 mm. Es ist auch möglich, durch Anordnung von mehr Nadeln in einer Nadelreihe die Zahl der Einstiche zu erhöhen, beispielsweise zu verdoppeln. Dies kann über dieselbe Breite des Nadelbrettes bzw. des Lamellenrostes in der Weise geschehen, daß jeweils zwei Nadeln einer Nadelreihe in geringeren Abständen beispielsweise 4 - 5 mm angeordnet werden.

Eine auf diese Weise bewirkte Erhöhung der Zahl der Ein-Stiche innerhalb einer einzelnen Reihe ermöglicht zwar eine Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit des zu strukturierenden Nadelvlieses, ohne daß jedoch der Nutzschichtanteil hierdurch verbessert wird,

Bei einer Durchsatzgeschwindigkeit von beispielsweise 3.000 mm/Min., einer praktikablen Hubzahl (Zahl der Einstiche) von 6oo/Min. und einer Anordnung von 2 2 Nadeln einer Reihe errechnet sich ein theoretischer Einstich in einem Abstand von o,22 mm. Da die Gabelnadeln selbst bei einer üblichen Feinheit von o,85 mm bereits ein Einstichloch dieser Größe bilden, wird erkennbar, daß dies zu einem praktisch etwa vierfachem Einstich an derselben Stelle führt. Hierdurch gelingt es zwar, insbesondere bedingt durch eine gewisse Ablenkung der Nadeln, bei den Einstichen eine Erhöhung der Anzahl der ausgenadelten Einzelfaser zu erreichen, jedoch bleibt die Dichte der Ausnadelung weitgehend auf diese Reihe beschränkt.

Es wäre deshalb erwünscht, die Gabelnadeln statt in einer Reihe und in einem Abstand von 3,6 mm in einem

engeren Abstand anzuordnen, beispielsweise im Abstand von 1,5 - 1,8 mm, um auf diese Weise die Anzahl der Ausnadelungsreihen erhöhen und damit die Nutzschicht verbessern zu können.

Hierdurch könnte die bei der Polvliesherstellung realtiv geringe Nutzschichtrohdichte, die normalerweise nur zwischen o,o2 - 0,06 g/ccm liegt, verdoppelt werden, ohne daß eine Schwächung der Grundschicht (Basisschicht) infolge der gleichmäßigeren Beanspruchung dieser Schicht erfolgt.

Nach dem heutigen Stand der Technik können die Strukturierungsmaschinen nach solchen mit negativem und solchen mit positivem Materialtransport unterschieden werden. Während beim negativen Materialtransport das Polvlies mit Hilfe eines Abzugswalzenpaares aus der Nadelzone herausgezogen wird und dadurch immer unter einer Zugkraft steht, erfolgt dieser bei

2ο Maschinen mit positivem Materialtransport mit Hilfe einer Lamellen- oder Rillenwalze direkt in der Nadelzone. Das Polvlies läuft somit weitgehend spannungsfrei und ist keinem Verzug während des Vernadelungsvorganges unterworfen-

Als Abstützung dient hierbei die sich drehende Lammelenoder Rillenwalze, über die der Materialtransport erfolgt.

Vorteile dieser maschinellen Technik sind neben dem fast spannungsfreien Transport des Vliesstoffes eine hohe Ausnadelungseffizienz. Eine hohe Ausnadelungseffizienz als Folge einer großen Polhöhe bedeutet jedoch nicht eine Verbesserung der Nutzschichtrohdichte. Andere maschinentechnische Überlegungen, wie beispielsweise das bekannte 5 Verfahren, durch beidseitige Nadelung den Lamellenrost

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ersetzen zu können, führen zwar zu einer gleichfalls erheblich erhöhten Ausnadelungseffizienz, jedoch nur zu einer beidseitigen Polausbildung, ohne daß hierdurch die Nutzschichtrohdichte der jeweiligen strukturierten Fläche verbessert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung eines Lamellenrostes zur Abstütztung und unter Berücksichtigung des notwenidgen Materialtransportes durch diesen Lamellenrost dennoch den Abstand zwischen den einzelnen Ausnadelungsreihen verringern zu können, um auf diese Weise eine verbesserte Nutzschichtrohdichte zu erzielen.

Dies wird erfingungsgemäß dadurch erreicht, daß die Lamellen wellenförmig ausgebildet werden, wobei der Abstand zwischen den Lamellen grundsätzlich in der konventionellen Breite von 3,5 mm erhalten bleibt jedoch die Amplitude des wellenförmig ausgebildeten Lamellenrostes max. 1,75 mm beträgt.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 4 wird ersichtlich, daß bei wellenförmiger Anordnung der Nadeln im Nadelbrett jeweils im Kulminationspunkt der Amplitude der gewünschte Effekt der Verringerung des Abstandes der Nadelungsreihen erreicht wird, ohne daß der Vorwärtstransport des Materials dadurch behindert ist.

Im Hinblick auf die höhere Nutzschichtrohdichte und die damit verbundene Notwendigkeit, eine beispielsweise doppelte Menge von Fasern je Volumeneinheit transportieren zu müssen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, ein Trägermaterial in Form eines Filamentvlieses zu verwenden.

Die Verwendung derartiger Filamentvliese wirkt zusätzlich in Richtung auf eine Verbesserung der Nutzschichtrohdichte,

da hiermit Verzüge beim Transport des Materials durch den Lamellenrost praktisch vollkommen ausgeschaltet werden können. Entsprechend der durch die wellenförmige Ausbildung des Lamellenrostes ermöglichten Vermehrung der Nadelreihen sind analog zur geänderten Einstichgeometrie auch die Lochplatte (auch Niederhalter genannt) und das Nadelbrett zu ändern. Durch die wellenförmige Anordnung der Lamellen wird zudem die Abstützfläche vergrößert und hierdurch eine zusätzliche Verbesserung 1ο der Ausnadelungseffizienz erreicht.

Bei Verwendung eines Filamentvlieses, das zusätzlich die durch die Lamellen bewirkte Abstützung verbessert, ist es praktisch möglich, beispielsweise auf jede zweite Lamelle unter Beibehaltung der gewünschten Einstichgeometrie zu verzichten und damit die Reibungskräfte beim Materialtransport zu vermindern.

Auf diese Weise läßt sich eine noch dichtere Anordnung der Nadelungsreihen erreichen, so daß es möglich ist, auch über eine Verdoppelung der Nutzschichtrohdichte hinausgelangen zu können. In der Regel ist es bei dieser Lamellenausführung möglich, mit negativem Vorschub zu arbeiten, jedoch ist die Erfindung nicht auf den negativen Vorschub beschränkt, vielmehr kann das Verfahren auch bei positivem Vorschub angewendet werden, wenn eine Synchronisation zwischen Einstichgeometrie und der wellenförmig ausgebildeten Lamellen- oder Rillenwalze gewährleistet ist.

Durch die Änderung der Einstichgeometrie und die dadurch bedingte verbesserte Wirksamkeit der Nadeleinstiche (Vermeidung mehrmaligen Einstechens in dasselbe Loch) ist es möglich, die Nutzbreite des Lamellenrostes, der Lochplatte und des Nadelbrettes zu verringern und entsprechend der damit verbundenen Verringerung der

Massenkräfte die Anzahl der Hübe zu vergrößern, beispielsweise von konventionell 5oo - 600 Hüben/Min, auf mehr als I.000 Hübe/Min.

Erfahrungsgemäß führt die Erhöhung der Hub zahl/Min, zu einer Verbesserung der Einstich-Parameter.

Die Erfindung wird JLm folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Nadelzone einer Vorrichtung zur Herstellung eines Polvlieses;

Fig. 2 in perspektivischer Teilansicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Nadelzone;

Fig. 3 in vergrößerter schematischer Darstellung eine Draufsicht auf einen üblichen Lamellenrost mit geradlinig verlaufenden Lamellen, und Fig. 4 in vergrößerter schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den erfindungsgemäß verwendeten Lamellenrost mit wellenförmig verlaufenden Lamellen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung die eigentliche Nadelzone einer Vorrichtung zur Herstellung eines Polvlieses. Diese Nadelzone enthält als wesentliche Bestandteile einen Lamellenrost 2· mit in Förderrichtung a des Nadelvliesstoffes 1 bzw. des Polvlieses 2 gerichteten Lamellen 7, ein Nadelbrett 5 mit in nebeneinanderliegenden Reihen angeordneten Nadeln 6 und als Niederhalter eine Lochplatte 4, deren Löcher entsprechend der geometrischen Verteilung der Nadeln 6 des Nadelbrettes 5 angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind gemäß Fig. 2 die einzelnen Lamellen 7 des Lamellenrostes 3 einer Sinuskurve folgend wellenförmig mit Abstand nebeneinanderliegend angebracht, woraus sich auch ein wellenförmiger Verlauf der Nadeln 6 der einzelnen Nadelreihen des

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Nadelbrettes 5 ableitet. Es ergibt sich somit auch ein wellenförmiger Verlauf der aus den einzelnen Löchern 9 der Lochplatte 4 gebildeten Lochreihen.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter schematischer Darstellung die bekannte Ausgestaltung eines Lamellenrostes 3a mit geradlinig in Förderrichtung a des Madelvliesstoffes bzw. des Polvlieses ausgerichteten Lamellen 7a, sowie die geradlinige Anordnung entweder der Nadelreihen des Nadelbrettes oder der Lochreihen einer Lochplatte (jeweils dargestellt durch die Kreise d). Aus den eingangs geschilderten Gründen ergibt sich für einen derartigen Lamellenrost 3a eine Teilung in der Größe von 3,6 mm, was bei dem fertigen Pol vlies auch zu einem entsprechenden Abstand b von ca. 3,6 mm benachbarter Ausnadelungs- bzw. Polreihen führt.

Im Gegensatz dazu ergibt sich bei einer wellenförmigen Ausrichtung der einzelnen Lamellen 7 die Möglichkeit, unter Beibehaltung des jeweiligen seitlichen Abstandes der durch die Kreise e repräsentierten Löcher der Lochplatte oder Nadeln des Nadelbrettes von den Lamellen 7 den seitlichen Abstand £ von senkrecht zur Förderrichtung a liegenden Nadel- oder Lochreihen beträchtlich zu reduzieren, woraus sich die in der Beschreibungseinleitung 5 ergebenden Vorteile insbesondere im Hinblick auf eine erhöhte Nutzschichtrohdichte bzw. eine hohe Ausnadelungseffizienz ergeben.

Die Lamellen haben eine Wellenform mit vorzugsweise gleicher Amplitude.

M.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Polvlieses, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Nadelzone als Abstützung für den Vliesstoff einen in Warenbahnrichtung wellenförmig ausgebildeten Lamellenrost verwendet, dem die Nadeln des Nadelbrettes mittig zwischen den Lamellen in wellenförmigen Nadelreihen stehend zugeordnet sind.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich als Trägermaterial ein Filamentvlies mit einer Dicke von 5o - 3oo ,u, vorzugsweise 8o - 15o #u_f verwendet, durch das man das Fasermaterial des Vliesstoffes zur Ausbildung der die Sichtfläche des Polvlieses bildenden Polstruktur hindurchnadelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als wellenförmigen Lamellenrost eine wellenförmig gerillte Walze verwendet, die mit der Einstichgeometrie des Nadelbrettes in den Amplituden der Welle synchron verläuft.

4. Polvlies, dadurch gekennzeichnet, daß die Polreihen in einem Abstand von 1,5 - 1,75 mm, vorzugsweise 1,6 - 1,75 mm liegen.

5, Polvlies nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Trägermaterial ein Filamentvlies mit einer Dicke von 5o - 3oo ,u, vorzugsweise 8o - 15o ,u, enthält, durch das das Fasermaterial der Vliesstoffbahn zur Ausbildung der die Sichtfläche des Polvlieses bildenden Struktur hindurchgenadelt ist.

6. Vorrichtung zur Herstellung eines Polvlieses mit einem in Achsrichtung seiner Nadeln hin und her bewegbaren Nadelbrett, einer entsprechend der geometrischen Anordnung der Nadeln des Nadelbrettes mit Löchern versehenen Lochplatte und einem Lamellenrost, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen (7) des Lamellenrostes (3) wellenförmig mit Abstand nebeneinander liegend angebracht sind und auch die Nadeln (6) des Nadelbrettes mittig zwischen den Lamellen (7) stehend in wellenförmigen Nadelreihen angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen eine Wellen-form mit vorzugsweise gleicher Amplitude haben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der einzelnen wellenförmigen Lamellen (7) 1,5 bis maximal 1,75 mm beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenrost einen Teil einer Walze mit in Walzenumfangsrichtung wellenförmig verlaufenden Lamellen bildet.