DE3832098C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Faserkissens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zur Herstellung eines Faserkissens gemäß den Patentansprüchen 1 und 6.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Formen von aus einer zusammengesetzten nicht gewebten Faserbahn bestehenden Erzeug­ nissen verschiedener Formen und Größen, die aus einer mehr oder weniger einheitlichen Vermischung von ungeordnet ausge­ richteten Fasern und/oder teilchenförmigen Stoffen bestehen, die durch die getrennte Zufuhr von vereinzeltem Ausgangsmaterial, z. B. Textilfasern, Papierherstellungs­ fasern und Pulvern erhalten werden.

Sogenannte Nonwoven- oder nichtgewebte Faserbahnen oder -strukturen bestehen vielfach aus einer wirren, jedoch homo­ genen Agglomeration von langen und kurzen Fasern. Lange Fa­ sern sind Fasern sowohl natürlichen als auch synthetischen Ursprungs, die für Textilien geeignet sind. Sie sind länger als 6,35 mm und ihre Länge liegt im allgemeinen im Bereich zwischen 12,7 und 63,5 mm. Kurze Fasern sind für die Papier­ herstellung geeignet und sind im allgemeinen kürzer als 6,35 mm, z. B. Zellstoff-Fasern oder Baumwollinters.

Aus einer nicht gewebten Bahn bestehende Erzeugnisse können auch teilchenförmiges Material enthalten, z. B. absorbierende Puder oder Pulver in Verbindung mit langen und kurzen Fasern.

Zum Beispiel können hochabsorbierende Puder oder hochabsorbierende Fasern innerhalb einer von Fasern gebildeten Tasche gehalten werden, die gute wasserleitende Eigenschaften aufweist.

Es sind zahlreiche unterschiedliche Verfahren und Vorrichtun­ gen bekannt, die zur Herstellung von Nonwoven-Bahnen oder Strukturen brauchbar sind. Übliche Kardier- oder Krempelver­ fahren dienen zur Herstellung von Nonwoven-Faserbahnen, je­ doch sind diese im allgemeinen beschränkt auf Fasern mit Tex­ tilfaserlänge. Verfahren zum Formen von Nonwoven-Bahn-Erzeugnissen in Taschen, d. h. mit einem nicht gleichförmigen Quer­ schnitt, einer vorbestimmten Form oder Abmessung oder genau bestimmten Rändern, sind ebenfalls bekannt.

Das "Rando-Webber"-Verfahren kann zur Herstellung von Nonwoven-Bahnen verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird vorher aufgeschlossenes Textilfasermaterial einer Kratzenwalze zuge­ führt, die die Fasern weiter aufschließt und sie einem Hochgeschwindigkeits-Niederdruckluftstrom zuführt. Die Fasern werden in Wirrlage auf einem verdichtenden Drahtnetz abgelegt, um ein in allen Richtungen gleich ausgebildete Bahn zu bilden. Obwohl eine einheitliche Bahn aus textilen Fasern erhalten werden kann, ist dieses Verfahren nicht zur Verwendung mit kurzen Fasern oder Mischungen von langen und kurzen Fasern geeignet.

Die US 3,512,218 von Langdon beschreibt zwei Kratzenwal­ zen- und drehbare Zuführverdichter-Anordnungen, die hinter­ einander parallel angeordnet sind. In allen Richtungen gleich ausgebildete Nonwoven-Bahnen werden mit dieser Vorrichtung durch die Zufuhr von auf einer Verdichtungsmatte abgelegten Fasern zu den Kratzenwalzen gebildet, wo die Fasern verein­ zelt werden. Ein einziger Luftstrom wird in zwei Teile unter­ teilt und ist wirksam, um die Fasern von den Kratzenwalzen abzunehmen und sie auf einem Saugkasten abzulegen, wo die Bahn geformt wird. Dieses Verfahren kann nicht verwendet wer­ den, um zwei Faserströme homogen zu vermischen.

In der US 3,535,187 von Woods ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer geschichteten Bahn aus wirr ausgerichteten Fasern beschrieben, die an der Grenzfläche benachbarter Schichten durch eine kleine Zone von Fasern textiler Länge verbunden sind, die sich quer zu der Grenzfläche erstreckt. Mit dieser bekannten Vorrichtung werden vereinzelte Fasern zur Verfügung gestellt, die auf einem Paar zylindrischer Verdichtungssiebe durch ein Paar entsprechender Kratzenwalzen abgelegt werden, die mit turbulenten Luftströmen hoher Geschwindigkeit zusammenwirken, die sich schneller bewegen, als die Kratzenwalzen, um die Fasern abzunehmen. Die Luftgeschwindigkeit muß jedoch ebenfalls gesteuert werden, so daß die Fasern auf die Verdichter nicht unter Krafteinwirkung auftreffen. Die Verdichtungssiebe oder -schirme sind dicht benachbart angeordnet und die Faserschichten auf den Verdichtern werden zwischen den Verdichtern zusammengedrückt, um eine zusammengesetzte Nonwoven-Bahn zu bilden, wobei eine gewisse Vermischung an der Grenzfläche zwischen den Schichten stattfindet. Infolgedessen liegt im wesentlichen keine Fasermischzone in der Nähe der Verdichter vor, und die Vermischung der Fasern ist gering.

Eine Art der Herstellung einer Nonwoven-Bahn, bestehend aus einer Mischung von wirr ausgerichteten langen und kurzen Fasern, besteht in der Verwendung einer Zerkleine­ rungsvorrichtung zum Vereinzeln kurzer Fasern sowie einer Kratzenwalze zum Vereinzeln von langen Fasern. Die Fasern werden in einer Mischzone gemischt, und die Mischung wird auf einem Verdichter abgelegt, um eine Nonwoven-Bahn zu formen. Trotz einer wirren Ausrichtung werden die gemischten Fasern mehr geschichtet als homogen vermischt. Die langen Fasern herrschen auf einer Seite der Bahn vor und die kurzen Fasern überwiegen auf der anderen Seite. Außerdem treten bei diesem Faserbahnerzeugnis Faseranhäufungen auf, weil die Zerkleine­ rungsvorrichtung die kurzen Zellstoffasern nicht vollständig vereinzelt.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Bahnen aus gemischten und wirr liegenden langen und kurzen Fasern sieht die Zufuhr von vorher aufgeschlossenen langen und kurzen Fasern zu einer einzigen Kratzenwalze für die Vereinzelung vor. Die optimale Kratzenwalzengeschwindigkeit für lange und kurze Fasern ist jedoch unterschiedlich. Um einen Qualitäts­ verlust der langen Fasern zu verhindern, muß diese Vorrichtung mit der geringeren Geschwindigkeit betrieben werden, die für lange Fasern optimal ist. Infolgedessen sind die Geschwindigkeit und der Mengendurchsatz der Vorrichtung mäßig.

Verfahren und Vorrichtungen, die eine Mischung aus langen und kurzen Fasern ohne Faseranhäufungen erzeugen, sind in der USA 3,772,739 von Lovgren beschrieben. Diese sieht die ge­ trennte und gleichzeitige Vereinzelung jeder Art von Fasern auf getrennten Kratzenwalzen vor, wobei jede mit einer opti­ malen Geschwindigkeit für die aufzuschließende Faser betrie­ ben wird. Beispielsweise werden lange Fasern, wie z. B. Rayon, einer Kratzenwalze zugeführt, die im Bereich von 2400 U/min arbeitet. Zellstoffpappe wird einer Kratzenwalze zugeführt, die im Bereich von 6000 U/min arbeitet, einer Drehzahl, bei der lange Fasern beschädigt würden. Die Fasern werden von ih­ ren entsprechenden Kratzenwalzen durch getrennte Luftströme abgenommen und von den getrennten Luftströmen mitgerissen. Diese Ströme werden anschließend in einer Mischzone gemischt, um die Fasern zu vermischen. Die homogene Mischung wird dann in einer Wirrlage auf einem Verdichter abgelegt, der in der Nähe der Mischzone angeordnet ist. Während die Vorrichtung von Lovgren nützlich ist, ist sie für die Herstellung einer großen Vielzahl unterschiedlicher Faserbahnen nicht geeignet.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung homogener Fasermi­ schungen ist in der US 3,740,797 von Farrington beschrie­ ben. Diese Patentschrift beschreibt ein Verfahren und eine Maschine, bei der Fasern sich entgegengesetzt drehenden, parallelen Kratzenwalzen zugeführt werden, die bei ent­ sprechend optimalen Drehzahlen arbeiten, um vereinzelte lange und kurze Fasern zu erzeugen. Die individualisierten Fasern werden von den Kratzenwalzen durch Zentrifugalkräfte und durch Hochgeschwindigkeitsluftströme abgenommen, die gegen irgendwelche Fasern gerichtet sind, die dazu neigen, an der Kratzenwalzenkonstruktion hängen zu bleiben. Die vereinzelten Fasern von jedem Vorrat werden in ihren entsprechenden Luftströmen mitgeführt und mit hoher Geschwindigkeit entlang von Bahnen aufeinander zu bewegt, die in einer Mischzone ausmünden, in der mindestens ein Teil der Fasern von jeder Quelle gemischt werden kann. Eine durch einen Saugstrom getriebene Verdichtungsvorrichtung ist mit der Mischzone so verbunden, daß die gemischten Fasern auf einem Verdichtungs­ drahtnetz abgelegt werden, um eine isotropische Faserbahn zu erzeugen. Dieses Drahtnetz oder Maschensieb wird in einer Richtung, d. h. in der "Maschinenrichtung" bewegt, die senk­ recht zur Achse der Kratzenwalzen verläuft. Außerdem kann eine Prallplatte zwischen den Luftströmen angeordnet sein, um den Mischungsgrad und die jeweilige Lage der langen und kur­ zen Fasern in der zusammengesetzten Bahn zu steuern.

Es wäre auch von Vorteil, zusammengesetzte Faserstrukturen mit einem ungleichförmigen Querschnitt oder einer vorbestimm­ ten Topografie herstellen zu können, die Zonen unterschiedli­ cher Faser- oder teilchenförmiger Materialien und Mischungen derselben umfassen. Beispielsweise sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Nonwoven-Strukturen mit selektiv absorbierenden Eigenschaften längs des Querschnitts des Erzeugnisses erwünscht, wie im Fall hygienischer Erzeug­ nisse, z. B. Damenbinden. Es ist insbesondere erwünscht, die Herstellung von gemischten, zusammengesetzten Strukturen mit vorbestimmten Formen zu ermöglichen, bei denen die Ränder ge­ nau definiert sind.

Es sind Verfahren und Maschinen zur Herstellung von aus Non­ woven bestehenden bauschigen Zellstoffkissen und vorgeformten absorbierenden Erzeugnissen bekannt, die jedoch nicht die se­ lektive Mischung und Schichtung der Zellstoff-, Textil-, und teilchenförmigen Materialien ermöglichen. Übliche Taschen formende Vorrichtungen können nur ein Material, gewöhnlich Zellstoff, verarbeiten und können nicht ohne weiteres modifi­ ziert werden, um gleichförmig gemischte Kissen zu erzeugen, und zwar wegen der komplexen Geometrie, die mit der Verwen­ dung von Hammermühlen oder Scheibenmühlen und zylindrischen, das Produkt formenden Oberflächen einhergeht. Typisch für diese üblichen Vorrichtungen sind Maschinen, die von Winkler & Dünnebier Maschinenfabrik und Curt G. Joa, Inc., erhältlich sind. Siehe z. B. US 4,560,379 und US 4,598,441 von Stemmler (Inhaber W). Ebenso ist die PCT Anmeldung WO 85/04366 A1 von Johnson et. al. von Interesse. Johnson lehrt die Verwendung von faseraufnehmenden Formen, die auf einer sich kontinuierlich drehenden Trommel angeordnet sind, an die wahlweise ein Vakuum angelegt wird. Andere mit Löchern versehene Trommelanordnungen mit über den Umfang verteilten Vertiefungen beschreiben die US 4,592,708 von Feist et. al. und die US 3,518,726 von Banks.

Es wurde schon früh ein Verfahren zur Herstellung von hygienischen Binden in der US 2,073,329 von Winter beschrieben. Winter lehrt, daß Flecken, Lappen oder Abschnitte von lösen Baumwollfasern nach unten auf ein gaze­ ähnliches Material in regelmäßigen Intervallen im Zusammenwirken mit einer Saugvorrichtung geblasen werden. Danach können Kissen aus absorbierendem Material auf die Baumwollabschnitte gelegt werden, und die Gaze wird in regelmäßigen Intervallen gefaltet und geschnitten, um die Binde herzustellen. Die losen Baumwollfasern werden auf die Oberfläche eines sich bewegenden Rades mit im Abstand voneinander angeordneten und mit Sieben versehenen Saugeinlässen gelenkt, die zur Aufnahme und Verdichtung der Baumwollfasern zu gleichförmigen Abschnitten oder Lappen die­ nen. Das Verfahren von Winter erfordert verschiedene zeitauf­ wendige und unabhängige Verfahrensschritte, bevor die zusam­ mengesetzte Struktur aus ihren verschiedenen Komponenten hergestellt werden kann. Dieses Verfahren ist zur Herstellung einer zusammengesetzten geformten und geschichteten Struktur durch Mischung einer oder mehrerer faseriger und/oder teil­ chenförmiger Materialien in einem einheitlichen Arbeitsvor­ gang nicht geeignet.

Die US 2,949,646 von Clark ist ebenfalls für den Stand der Technik repräsentativ und behandelt das Problem der Herstel­ lung von dreidimensional geformten Strukturen mit genau be­ stimmten Kanten oder Rändern. In dieser Patentschrift wird ein bekanntes Verfahren erwähnt, bei dem Fasern kontinuier­ lich von einem mitführenden Luftstrom auf ein sich kontinu­ ierlich bewegendes, mit Löchern versehenes Transportband mit­ tels eines Saugstrom abgelegt werden. Das Transportband ist teilweise maskiert, um eine Ablage und Verdichtung der Fasern zu einer Bahn mit der gewünschten Form zu ermöglichen. In dieser Patentschrift wird bemerkt, dar dieses Verfahren wegen des Übertritts der Fasern von den maskierten zu den unmas­ kierten Bereichen des Transportbandes ungünstig ist, was zur Bildung von ungleichförmigen Schichten führt. Die frühere Verwendung von Näpfen zum Auffangen von durch Schwerkraft ab­ gelegten Fasern wird von Clark erwähnt, wie bei einem Verfah­ ren zum Zuschneiden von Bahnen auf die gewünschten Formen oder zum Trennen von Bahnen unter Verwendung von Polierplat­ ten.

Die Verbesserung gemäß der US 2 949,646 von Clark gegen­ über dem Stand der Technik besteht in einem Faserablegekopf, wodurch ungemischte Bahnstrukturen mit konturierten Rändern durch das Mitführen vorhergehend vereinzelter Fasern auf einer kreisförmigen Bahn innerhalb eines kreisförmigen Gehäuses, das Abliefern einheitlicher Volumina mitgeführter Fasern an eine sich bewegende Sammelwand durch Öffnungen in einer mit Löchern versehenen Trennwand des Gehäuses und Formen einer kontinuierlichen Bahn aus den abgelieferten Fasern über Sammel- oder Maskierorganen auf der Sammelwand hergestellt werden. Eine saubere Trennung der fortlaufenden Bahn in einzelne Matten wird durch eine Troganordnung auf der Sammelwand erreicht, wobei dieser Trog benachbarte Sammelorgane trennt und einen Übertritt von Fasern auf die Sammelorgane durch das Einfangen überschüssiger Fasern verhindert. Ferner wird auch eine Vorrichtung zum Trennen der maskierten Sammelorgane von dem Endprodukt beschrieben.

Eine Anzahl absorbierender Artikel und Verfahren und Maschi­ nen zur Herstellung derselben sind in den Patenten von Kol­ bach, nämlich US 3,346,871; US 3,860,002; US 3,973,291 und US 4,016,628 beschrieben. Die genannten Patente US 3860002 und US 4016628 beziehen sich auf durch Kleben gebundene zusammengesetzte Strukturen mit einem mittleren Teil größeren Basisgewichtes als den flankierenden End- und Seitenteilen. Diese Strukturen werden durch diskrete Zonen relativ hohen oder niedrigen Saugdrucks auf einer mit Löchern versehenen Formfläche ge­ schaffen.

Die US 3846871 und US 3973291 beschreiben eine bewegliche, kis­ senformende Anordnung mit in Abstand voneinander angeordne­ ten, dreidimensionalen faseraufnehmenden Abteilen, die durch luftundurchlässige Bereiche getrennt sind. Jedes Abteil hat die Form des gewünschten Endprodukts und ist mit einer unte­ ren, mit Löchern versehenen Fläche sowie mit beweglichen luftundurchlässigen Seitenwänden versehen. Vereinzelte Fasern werden in den Abteilen abgeliefert, die wiederum mit einer fasermitführenden Saugvorrichtung in Verbindung stehen. Die Saugvorrichtung kann wahlweise maskiert werden, um die Dichte und das Gewicht des Materials zu beeinflussen, das innerhalb von Bereichen jedes Abteils angesammelt ist, und unterschiedliche, in der Luft suspendierte Fasern werden in verschiedenen Abteilbereichen zu unterschiedlichen, sich nicht überlappenden Zeiten abgelegt, um unterschiedliche Gewichts- und Dichtigkeitszonen innerhalb jedes Abteils zu erzielen.

Die US 3,939,240 und US 4,005,957 von Savich beschreiben ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung von faserigen Kissen. Savich sieht eine kontinuierlich angetriebene Verdich­ tungswalze mit dreidimensionalen, mit Löchern versehenen Ver­ tiefungen auf ihrem Umfang vor. Jede Vertiefung ist an ein Vakuum angeschlossen und wird mit einem ein Kissen formende Bereich verbunden, der in mit Luft suspendierten Fasern beliefert wird. Die Fasern werden innerhalb der Vertiefung abgelegt und bilden eine Schicht, woraufhin jede Schicht aus ihrer Vertiefung als ein Kissen durch ein anderes Vakuum ent­ fernt wird, das mit einem in der Nähe befindlichen wegführen­ den Förderer zusammenwirkt. Die Öffnung in jeder Vertiefung hat einen kleineren Flächenbereich als der Flächenbereich in­ nerhalb der Vertiefung, so daß die sich ergebenden Kissen in­ nerhalb der Vertiefung verfestigt werden, was eher zu einem erhöhten Grundgewicht als zu einer vorteilhaft geformten und genau bestimmten zusammengesetzte Faserstruktur beiträgt.

Der Stand der Technik ermöglicht nicht die Herstellung geson­ derter zusammengesetzter Nonwoven-Strukturen, die vorbe­ stimmte Formen haben und aus Schichten und/oder senkrechten Zonen bestehen, die Mischungen von langen Fasern, kurzen Fa­ sern und/oder teilchenförmigen Stoffen enthalten. Ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung, durch die diese Strukturen geschaf­ fen werden, ist unbekannt, und die bekannten Verfahren lehren insbesondere nicht, wie man solche Strukturen in einem einzi­ gen fortlaufenden Arbeitsvorgang herstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit hoher Geschwindigkeit Mischungen aus langen und kurzen Fasern mit oder ohne teil­ chenförmige Materialien zu produzieren, die zu einer großen Vielzahl von zusammengesetzten nicht-gewebten Bahnstrukturen unterschiedlicher Breiten, Dicken, gesonderter Formen und Zu­ sammensetzungen führen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die in den Patentan­ sprüchen 1 und 6 angegebenen Merkmale.

Bei einer dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden zwei unabhängige, durch Zuführrollen angetriebene Faserquel­ len durch parallele, im entgegengesetzten Drehsinn angetrie­ bene Kratzenwalzen vereinzelt. Die vereinzelten Fasern werden von den Kratzenwalzen durch Luftströme und Zentrifugalkräfte abgenommen und zu einer Mischzone getragen. Die Fasern können wirr und gleichförmig gemischt werden, oder sie können in ge­ trennten Strömen gehalten und auf einem Verdichtungssieb oder -schirm in einer Verdichtungszone abgelegt werden, die unter den parallelen Kratzenwalzen angeordnet und im allgemeinen durch den Spalt zwischen ihnen bestimmt ist. Das Sieb trägt und bewegt eine Reihe von Produktformen oder -taschen mit of­ fenen Oberseiten und Böden in einer Richtung, die im allge­ meinen parallel zu den Achsen der Kratzenwalzen verläuft, so daß die Kratzenwalzen das Material in den Taschen ablegen. Die Fasern füllen die Taschen aus und werden somit zu solchen Formen geformt, wie sie durch die Formen der Taschen bestimmt sind.

Leitplatten können verwendet werden, um zusätzlich eine Bewegungsbahn zwischen den Kratzenwalzen und der Oberseite der Taschen zu definieren, und ein Saugschlitz unter dem Schirm oder Sieb kann bevorzugt verwendet werden, um die Ablage der Fasern in den Taschen und auf dem Sieb zu unterstützen. Da das Sieb parallel zu den Kratzenwalzenachsen bewegt wird, ist eine quergerichtete Hochgeschwindigkeits­ herstellung einer Reihe von geformten Strukturen gewährleistet. Die quergerichtete Vorrichtung zur Herstellung einer Faserbahn gemäß der vorliegenden Erfindung sieht eine verhältnismäßig lange Zone zur Herstellung der Nonwovenbahn vor, die nur durch die konstruktionsbedingte Länge der Kratzenwalzen, den konstruktionsbedingten Öffnungswinkel der Leitplatten und die konstruktionsbedingte Länge der Leitplatten von der Misch- zu der Verdichtungszone einge­ schränkt ist.

Zusammengesetzte und geschichtete Strukturen können durch Veränderung des den Kratzenwalzen über die Länge jeder Krat­ zenwalze zugeführten Materials hergestellt werden. Bahnen mit unterschiedlichen Querschnittsformen können durch Veränderung der Konfiguration der Leitplatten bzw. der Löcher oder Schlitze des Siebes, durch Einführen der Ablenkbleche oder den programmierten Antrieb der Zuführrolle erzeugt werden.

Getrennte Quellen kurzer und langer Fasern, wie z. B. Zellstoff bzw. Rayon, werden durch getrennte Kratzenwalzen vereinzelt und zu einer Struktur geformt. Jede Faserquelle wird durch Zuführrollen und eine Nasenstange an ihre Kratzen­ walze herangeführt, und jede Kratzenwalze wird mit einer ho­ hen Drehzahl gedreht, die für die Fasern geeignet ist, auf die sie einwirkt. Die beiden Kratzenwalzen sind parallel zu­ einander angeordnet und drehen sich gegeneinander, d. h. in entgegengesetzten Richtungen. Die Nasenstange und die Kratzenwalze sind angeordnet, um, das optimale Öffnungs- oder Aufschließungsverhältnis für die Fasern zu erreichen. Jede Kratzenwalze wirkt auf ihre Faserquelle ein und vereinzelt schnell die Fasern durch starken Kontakt zwischen dem Faser­ vorrat und den sich schnell drehenden Zähnen der Kratzen­ walze.

Die Ströme der einzelnen Fasern werden nach unten und gegen­ einander gelenkt, so daß sie sich in einer Mischzone treffen. Diese in die Mischzone eintretenden Faserströme sind jedoch dünn, so daß die beiden Ströme sich ohne eine wesentliche Zahl von Zusammenstößen schneiden. Im Ergebnis erreichen die Fasern von der Kratzenwalze links von dem die Formen tragenden Verdichtungssieb überwiegend die rechte Seite des Siebes und umgekehrt. Die Faserablage tritt auf, wenn das Verdichtungssieb mit den Formen sich entlang der Kratzenwalzen bewegt, z. B. 101,6 cm.

Ein unterschiedliches Mischungsmuster der Fasern kann durch das Einsetzen eines Ablenkblechs in die Mischzone zwischen den Kratzenwalzen erreicht werden. Dieses Ablenkblech unter­ teilt einen Teil jedes Faserstromes und lenkt ihn zurück in die entgegengesetzte Richtung derart, daß die langen und kur­ zen Fasern quer über die Breite der Bahn ausgebreitet werden. Dies führt zu einer verhältnismäßig gleichförmigen Mischung der langen und kurzen Fasern in Querrichtung der Bahn. Wenn das Ablenkblech vollständig die Ströme unterteilt, wird das Material von der Kratzenwalze auf der linken Seite zurück nach links abgelenkt und umgekehrt, so daß ein Produkt mit einer Verteilung entsteht, die im wesentlichen derjenigen entgegengesetzt ist, die ohne Ablenkblech hervorgerufen wird.

Die Taschen bestimmen die Form der geformten Struktur; jedoch wird die Dicke und die Dichte der Bahn hauptsächlich durch die gewählten Fasern, das Mischungsverhältnis der Fasern, die Zuführrollengeschwindigkeit und die Geschwindigkeit, mit der das Verdichtungssieb die Taschen bewegt, bestimmt.

Eine unterschiedliche Zusammensetzung von Zellstoff- und Tex­ tilfasern kann gleichzeitig zu ihren entsprechenden Kratzen­ walzen Seite an Seite zugeführt werden. Bei einer solchen Ausführungsform werden die Zellstoff- und textilen Fasern in die Vorrichtung von der Rückseite zugeführt (d. h. in Richtung des Eingangs für die Taschenformen in dem Rahmen), um eine Bodenschicht der Struktur zu bilden, während ein anderes Ma­ terial der Vorderseite zugeführt wird (d. h. der Ausgangsseite für die Taschen), um eine Oberschicht zu bilden. Diese verti­ kalen Zonen können durch die Zufuhr unterschiedlicher Mate­ rialien längs der Kratzenwalzen im Zusammenwirken mit einer oder mehreren Ablenkblechen variiert werden.

Auf diese Weise können unterschiedliche Mischzonen definiert werden, und die sich ergebende Struktur kann mit horizontalen und vertikalen Schichten oder Zonen geformt werden. Jede Zone der Nonwoven-Bahn ist einheitlich mit ihrer benachbarten Zone oder ihren benachbarten Zonen durch die gegenseitige Verflechtung oder Verhakung der Fasern über die Grenzfläche verbunden; und jede Zone besitzt eine unterschiedliche, jedoch einheitliche Zusammensetzung von wirr ausgerichteten Fasern.

Die Formen oder raschen gemäß der vorliegenden Erfindung ent­ sprechen der gewünschten Produktform und werden auf einem Transportsieb durch die Verdichtungszone geführt. Eine Saug­ vorrichtung und eine Abdeckanordnung sind ebenfalls in der Verdichtungszone vorgesehen, die einen unerwünschten Austritt von Luftströmen oder einen Saugdruckverlust verhindern sollen.

Wahlweise kann das Transportsieb eliminiert werden und die Formen können ein integrales Verdichtungssieb aufweisen. In solch einem Fall können die Formen reihenweise der Verdich­ tungszone zugeführt werden, die unter der Mischzone der Vor­ richtung zur Herstellung der Bahn mittels Bändern, Ketten, usw. angeordnet ist. In beiden Fällen stimmen die Formen in­ nerhalb der Verdichtungszone miteinander und mit einer Dich­ tungsanordnung überein, die beispielsweise durch die Leitkanäle vorgesehen ist, so daß sämtliche Fasern entweder auf den Formsieben oder dem Transportsieb verdichtet werden, wodurch einzelne geformte Kissen aus Fasermaterial hergestellt werden.

Die die Taschen bildende Verdichtungsvorrichtung ist gegen ein fortlaufendes Verdichtungssieb für die Bahn austauschbar, das aus einem mit Löchern versehenen Transportband besteht, vorausgesetzt, daß in allen Fällen die Bewegungsrichtung des Verdichtungssiebes parallel zu den Achsen der Kratzenwalzen verläuft. Obwohl eine Verdichtungsvorrichtung für die Bildung der Taschen mit einer üblichen, aus zwei Kratzenwalzen bestehenden Vorrichtung zur Herstellung einer Nonwoven-Bahn verwendet werden kann, ist ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung auf zwei Materialien beschränkt und kann daher keine horizontalen Schichten und senkrechten Zonen innerhalb der Formen erzeugen. Die Produktionskapazität in einer üblichen Vorrichtung zur Herstellung einer Nonwoven-Bahn kann nur erhöht werden durch Vergrößerung der Länge der Kratzenwalzen und durch die parallele Anordnung von Taschen, was zu einer sehr komplexen Maschinenkonstruktion führt. Durch die Verwendung einer quer angeordneten Vorrichtung zur Herstellung einer Nonwoven-Bahn kann die Kapazität durch die Vergrößerung der Länge der Kratzenwalzen und die lineare Geschwindigkeit der Taschen oder Formen erhöht werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer quer angeordneten mit Taschenformen ausgerüsteten Vorrichtung zur Herstellung einer Nonwoven-Bahn gemäß der Erfin­ dung, wobei die Hauptbestandteile der Vorrichtung gezeigt sind;

Fig. 2 einen detaillierteren Querschnitt einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung in Fig. 2;

Fig. 4 und 5 perspektivische Ansichten von Formen mit einer Tasche und zwei Taschen;

Fig. 6 und 7 perspektivische Ansichten von Nonwoven-Faserkissen, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 bis 10 Querschnitte von beispielhaften Nonwoven-Faserkissen, hergestellt mit der Vorrichtung gemäß der Er­ findung.

Fig. 1 und 2 zeigen jeweils schematisch eine perspektivische sowie eine Querschnittsansicht der Hauptbestandteile einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Erfindung ist dazu vor­ gesehen, verschiedene Fasern, z. B. kurze und lange, zu einer Nonwoven-Struktur in einer Tasche oder Form zu kombinieren, so daß eine Struktur des Erzeugnisses mit variablen horizon­ talen und senkrechten Querschnittszusammensetzungen gebildet wird. Grundsätzlich besteht die Vorrichtung aus zwei Kratzen­ walzen 10, 20, die parallel arbeiten. Die eine Kratzenwalze 10 dient zur Vereinzelung kurzer Fasern und die andere Kratzenwalze 20 zum Vereinzeln langer Fasern. Die Vereinzelung der Fasern, jedoch nicht die Bildung der Struktur, wird im allgemeinen gemäß der USA 3,740,797 von Farrington durchgeführt.

Es wird zunächst auf die kurzen Fasern eingegangen, die an der linken Seite als Zellstoff A (Fig. 1) in Form einer ein­ lagigen Zellstoffpappe 30 dargestellt sind, die zwischen ei­ ner Platte 11 (Fig. 2) und einer mit Draht umwickelten Zu­ führrolle 12 ausgerichtet ist. Die Platte 11 hat eine Nasen­ stange 13 an ihrem unteren Teil, die einen Amboß für die ein­ lagige Zellstoffpappe 30 während der Vereinzelung der kurzen Fasern bildet. Die Fasern werden durch die sich drehende Kratzenwalze 10 vereinzelt, die unter der Zuführwalze 12 und arbeitsmäßig in der Nähe der Nasenstange 13 angeordnet ist. Die Nasenstange 13 unterstützt die Ausrichtung der Zellstoff­ pappe 30 entlang einer Bahn, die durch die Platte 11, die Zu­ führwalze 12, die Kratzenwalze 10, die Nasenstange 13 selbst und eine geneigte Stirnfläche 15 in der Nähe der Kratzenwalze 10 bestimmt ist. Diese Elemente bilden eine Zerfaserungssta­ tion, wo das Fasermaterial, d. h. die Zellstoffpappe 30, in einzelne Fasern umgewandelt wird. Die geneigte Stirnfläche 15 ist in einem geringen Abstand von den Zähnen 16 der Kratzen­ walze 10 angeordnet, und die Zellstoffpappe 30 wird zu Fasern mittels der Zähne 16 der Kratzenwalze 10 vereinzelt, die auf die Zellstoffpappe 30 einwirkt, wenn diese mit den Zähnen 16 durch die Nasenstange 13 in Berührung gebracht wird.

Typische kurze Fasern umfassen Zellstoffasern verschiedener Holzarten, Baumwollinters, Asbestfasern, Glasfasern und dergl. Zellstoffasern sind die am meisten verwendeten aufgrund ihrer geringen Kosten und ihrer sofortigen Verfügbarkeit. Zellstoffasern sind kommerziell erhältlich in Form von Zellstoffpappen verschiedener Größen und Dicken.

Für kurze Fasern kann die Nasenstange 13 eine verhältnismä­ ßig ebene Seitenwand 14 haben (Fig. 2). Die Zuführwalze 12 ist exzentrisch angebracht, um eine Einstellung in bezug auf die Seitenwand 14 und die Nasenstange 13 zu ermöglichen, wie z. B. in Fig. 2 durch den Arm 19 gezeigt ist. Der Arm 19 und die Zuführwalze 12 sind elastisch vorgespannt, um die Zell­ stoffpappe 30 gegen die Nasenstange 13 durch bekannte Mittel zu lenken und die Zellstoffpappe mit den Zähnen 16 der Kratzenwalze 10 in Berührung zu bringen. Diese Konstruktion ermöglicht die Verwendung von Zellstoffpappen verschiedener Dicken.

Die Zuführwalze 12 ist auf einer Welle abgestützt und wird durch einen üblichen Motorantrieb gedreht (nicht gezeigt). Die Zuführwalze 12 wird mit einer Drehzahl angetrieben, die von der Geschwindigkeit abhängt, mit der die Zellstoffpappe 30 der Kratzenwalze 10 zugeführt werden soll. Diese Geschwin­ digkeit bestimmt die Menge der abgelegten Zellstoffasern zur Bildung der Struktur pro Zeiteinheit. Die Zellstoffpappe 30 wird der Zuführwalze 12 in der durch den Pfeil in Fig. 1 ge­ zeigten Richtung zugeführt.

Die Kratzenwalze 10 ist in ähnlicher Weise auf einer Welle abgestützt und wird mit einer vorbestimmten Drehzahl durch einen üblichen Motor (nicht gezeigt) angetrieben und dient dazu, mit den Zähnen 16 die Zellstoffpappe 30 schnell und zuver­ lässig zu zerfasern und zu kämmen, bis die einzelnen Fasern von der Zellstoffpappe befreit sind. Kurze Fasern, die durch die Kratzenwalze 10 vereinzelt sind, werden zu einer Misch­ zone 40 getragen. Drehzahlen im Bereich von 6000 U/min haben sich für diesen Zweck als geeignet erwiesen. Die Zähne 16 sind so gewählt, daß sie ein optimales Profil für das ge­ wählte kurze Fasermaterial haben, das aus der Zellstoffpappe 30 gewonnen wird.

Die langen Fasern werden weitgehend in derselben Weise wie die kurzen Fasern vereinzelt, wie auf der rechten Seite von Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Typische lange Fasern umfassen syn­ thetische Fasern, z. B. Zelluloseacetat, Vinylchlorid­ vinylacetat und Viscosestapelrayon-Fasern, und natürliche Fa­ sern, z. B. Baumwolle, Wolle oder Seide. Lange Fasern, z. B. Rayon, sind kommerziell in Ballen mit verschiedenen Faserlän­ gen erhältlich.

Eine Quelle langer Fasern ist vorgesehen, gewöhnlich in Form einer kardierten Faserschicht 32, z. B., wenn Rayon als Faserquelle verwendet wird. Die Faserschicht 32 wird der Kratzenwalze 20 über eine zweite mit Draht umwickelte Zuführ­ walze 22 zugeführt, die mit einer Platte 21 und einer Nasen­ stange 23 zusammenwirkt. Die Nasenstange 23 (Fig. 2), die in Verbindung mit einem aus langen Fasern bestehenden Vorrat verwendet werden soll, unterscheidet sich jedoch von der Nasenstange 13, die für Zellstoff eingesetzt wird. Da die Ausgangsmaterialien für die Gewinnung von Rayon- oder langen Fasern nicht über die physikalische Integrität von Zellstoffpappe verfügen, muß die Faserschicht 32 zwangsläufiger gehalten und in Berührung mit der Kratzenwalze 20 gebracht werden. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Nasenstange 23 gekrümmt, so daß sie im wesentlichen mit der benachbarten Oberfläche der zweiten Zuführwalze 22 übereinzustimmt. Auf diese Weise werden die Fasern in dem Ausgangsmaterial für die Rayon-Fasern in bezug auf die zweite Zuführwalze 22 in ihrer Lage gehalten, bis sie an die Zähne 26 der Kratzenwalze 20 abgeliefert werden.

Die Kratzenwalze 20 wird mit solchen Drehzahlen gedreht, daß die Zähne 26 die langen Fasern von der Faserschicht 32 ohne Zerstörung oder Beschädigung der langen Fasern kämmen können. Drehzahlen im Bereich von 3000 U/min wurden für diesen Zweck als geeignet festgestellt. Die Zähne 26 der Kratzenwalze 20 sind im allgemeinen kürzer als die Zähne 16 der Kratzenwalze 10 und haben einen geringeren Abstand bzw. eine geringere Neigung.

Eine Tragkonstruktion oder ein Rahmen und eine Antriebsvor­ richtung sind natürlich für die verschiedenen Elemente der Erfindung vorgesehen, wie sie allgemein in den Fig. gezeigt sind. Außerdem können die Kratzenwalzen, Nasenstangen, Zu­ führwalzen usw. in bezug auf einander eingestellt werden, um optimale Resultate zu erreichen.

Die langen und kurzen Fasern können gleichzeitig oder aufein­ ander folgend vereinzelt werden und, es können, wie Fig. 1 zeigt, mehr als nur diese eine Art jeder Faser (d. h. kurzfaserige Zellstoffpappen A, B und langfaserige Flore C, D) über Teile jeder Kratzenwalze verteilt werden. Die Kratzenwalzen 10, 20 werden entgegengesetzt zueinander gedreht, wie durch die Pfeile in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die Faservorräte oder -quellen, ihre Verteilung und die Drehzahl sowie die relativen Proportionen, bei denen sie vereinzelt werden, werden gewählt, um die gewünschte Struktur und Kombination von Fasern zu erzeugen.

Die Abnahme der vereinzelten Fasern von den Kratzenwalzen, und die Überführung der Fasern durch die Mischzone 40 zu einer Verdichtungszone 44 wird durch Luftströme unterstützt. Wie Fig. 2 zeigt, kann Luft mit hoher Geschwindigkeit durch Saugkraft angesaugt werden, die durch eine Hochvakuumkammer 49 hervorgerufen wird. Dieses Vakuum wird durch einen Ventilator hervorgerufen, der durch einen nicht gezeigten Motor angetrieben wird und an die Leitung 50 (Fig. 1) angelegt. Als Ergebnis wird Luft vorbei an den Kratzenwalzen 10, 20 und den Nasenstangen 13, 23 durch die Mischzone 40, die Taschenformen 402 und das Verdichtungssieb 42 angesaugt. Die Fasern werden in den entsprechenden Luftströmen mitgeführt und vorwärts getrieben, um sich schnell und zuverlässig von den Kratzenwalzen 10, 20 in Richtung zueinander in die Mischzone zu bewegen und durch die Mischzone zu der Verdichtungszone zu gelangen, wo sie die Kissen 45 in den Taschen 402 bilden.

Gemäß der Erfindung wird die Verdichtungszone 44 innerhalb eines Raums unter und in der Nähe von der Mischzone 40 unmit­ telbar oberhalb des Verdichtungssiebes 42 sowie zwischen den Leitplatten 39 bestimmt. Die Länge der Verdichtungszone 44 entspricht der Länge der Kratzenwalzen 10, 20. Daher liegt die Verdichtungszone 44 gemäß der Erfindung in Form eines langen engen Troges vor, der zur Aufnahme vereinzelter Fasern von oben dient.

Die Vakuumkammer 49 weist den endlosen Förderer oder das ver­ dichtende Maschensieb 42 auf, das darum herumgelegt ist. Die Saugkraft der Vakuumkammer 49 wird an die Verdichtungszone 44 durch das Maschensieb 42 hindurch angelegt, wofür eine geeignete Öffnung 47 in der Oberseite der Vakuumkammer vorgesehen ist (Fig. 2). Wahlweise können die Taschen einzelne Bodensiebe 450 aufweisen, in welchem Fall die Maschensiebe 42 durch eine einfache Vorrichtung zum Transport der Taschen durch die Verdichtungszone ersetzt werden können. Die Saugkraft kann dann durch das Bodengitter 450 der Taschen 402 (Fig. 4 und 5) und aus der Oberseite der Taschen heraus bis in die Verdichtungszone wirksam seid.

Die Öffnung in der Vakuumkammer entspricht im allgemeinen dem Querschnitt des Raumes, der durch die Weite der Tasche be­ stimmt ist. Das Fördersieb 42 ist so positioniert, daß es unter und in Verbindung mit der Verdichtungszone 44 in einer Richtung bewegt wird, die parallel zu den Drehachsen der parallelen Kratzenwalzen 10, 20 verläuft.

Das Verdichtungssieb 42 wird über Umlenkrollen 52, 54 derart geführt, daß es an der Hochvakuumkammer 49 vorbei bewegt wird. Eine oder beide Umlenkrollen 52, 54 werden angetrieben, um das Sieb 42 mit einer geregelten Geschwindigkeit zu be­ wegen.

Das Sieb 42 kann mit anderen Förderern verbunden sein, um hierdurch die Kissen 45 in den Taschenformen einer weiteren Behandlung zuzuführen, wenn dies gewünscht wird. Eine solche weitere Behandlung kann eine Faserbindung einschließen, wie sie beispielsweise in der US 3,772,739 von Lovgren beschrieben ist, ferner die Form der Kissen beeinflussende Behandlungen sowie die endgültige Fertigstellung des Erzeugnisses.

Um die Verdichtungszone 44 abzudichten und den Wirkungsgrad des Saugventilators zu maximieren, erstrecken sich die Leit­ platten 39 nach unten in Richtung des Siebes 42 und enden oberhalb der Oberseite der Tasche. Die Leitplatten 39 können außerdem mit schwimmenden Dichtungen 53 (Fig. 2) versehen sein, die zur Berührung mit den Oberseiten der Taschen durch eine Feder vorgespannt sind, die hinter den schwimmenden Dichtungen in einer Ausnehmung in der Leitplatte 39 ange­ ordnet sind. Abdeckungen 55 für die Kratzenwalzen können sich ebenfalls um den Außenumfang der Kratzenwalzen erstrecken und die Leitplatten 39 berühren.

An den Stellen, wo die Taschen 402 in die Verdichtungszone 44 eintreten und diese verlassen, sind Gleitdichtungen 57 bzw. 56 an Leitplatten 59 vorgesehen (Fig. 3). Die Gleitdichtungen 56, 57 sind zwischen den parallelen Kanten der Leitplatten 39 angeordnet und können sich frei auf der Oberfläche des Siebes oder der Taschen verschieben, um sich an die Bewegung des Siebes oder der Taschen anzupassen. Wenn die Taschen die Verdichtungszone 44 verlassen, bewegen sie sich unter der Dichtung 56 an dieser vorbei. Abgesehen von der Aufrechterhaltung des Vakuums dienen die Leitplatten 39 zur Führung der Fasern zu der Verdichtungszone 44, und sie verbessern zusammen mit den Leitplatten 59 und den schwimmenden Dichtungen 53, 56, 57 den Wirkungsgrad des Saugluftstroms.

Wenn die Formen 402 sich innerhalb der Verdichtungszone 44 befinden, stehen sie jeweils in abdichtender Berührung mit ihren aufeinanderfolgend benachbarten Formen in der Maschi­ nenrichtung und stehen in abdichtender Berührung mit der Dichtungsanordnung an den Seiten, so daß die einzige zur Ver­ fügung stehende Bewegungsbahn für die von der Luft mitgeführ­ ten Fasern diese in die Formen 402 leitet. Auf diese Weise wird eine Reihe von einzelnen Faserstrukturen geformt, von denen jede eine gesonderte Kontur aufweist, die durch die Gestalt der Form 402 bestimmt ist. Beispielhafte Erzeugnisse, die durch dieses Verfahren und die Vorrichtung hergestellt sind, zeigen Fig. 6 bis 10.

Die Formen 402 können ständig mit dem Transportsieb 42 fest verbunden sein, das in Form eines kontinuierlichen Bandes oder einer kontinuierlichen Kette vorliegt, derart, daß es kontinuierlich durch die Verdichtungszone 44 umläuft, wobei das Endprodukt aus den Formen 402 an einer Sammelstelle stromabwärts von der Verdichtungszone 44 entfernt wird.

Alternativ können die Formen 402 von einer Anordnung 430 der Magazin-Bauart (Fig. 1 und 2) zugeführt werden, so daß eine Reihe von nicht miteinander verbundenen Formen 402 durch die Verdichtungszone 44 hindurch bewegt wird, die danach für eine weitere Behandlung vor dem Entfernen des aus dem Nonwoven hergestellten Produktes zur Verfügung stehen. Wie ersichtlich, besteht die Magazin-Anordnung 430 aus einer senkrechten, rechtwinkligen Konstruktion, deren Oberseite zur Aufnahme eines von Formen 402 gebildeten Stapels offen ist. Das untere Ende der Seitenwände, ausgenommen die Wand 432 in der Nähe der Verdichtungszone 44, liegt abdichtend an dem Verdichtungssieb 42 an. An der Basis der Wand 432 befindet sich eine Öffnung 434 die geringfügig größer als der Querschnitt einer der Formen 402 ist.

Da das Transportsieb 42 sich bewegt, stellt es einen Rei­ bungskontakt mit der untersten Form des Formenstapels in der Magazinanordnung 430 her und treibt die Form vorwärts (nach links in Fig. 3) in die Verdichtungszone unter den Kratzen­ walzen 10, 20. Die Dichtung 57 ist an der Eintrittsseite der Form in die Verdichtungszone vorgesehen, um das Vakuum auf­ rechtzuerhalten. Wenn diese Dichtung verwendet wird, ist es nicht notwendig, die Magazinanordnung 430 unmittelbar in der Nähe des Verdichters anzuordnen. Statt dessen kann sie an einer beliebigen Stelle längs des Förderers stromaufwärts vom Verdichter angeordnet sein.

Um die Zufuhr der Taschenformen 402 zur Verdichtungszone zu verbessern, können das Sieb und der Boden der Formen mit einem Material hoher Reibung beschichtet sein. Es können auch kleine Haken im Abstand voneinander längs des Transportsiebes angeordnet sein, um die unterste Form zu erfassen und sie in den Verdichter zu ziehen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch mit einer zu­ rückziehbaren einteiligen oder mehrteiligen Ablenkplatte 60 versehen sein, die innerhalb einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zwischen den Kratzenwalzen 10, 20 hindurchgeht und die Mischzone 40 unterteilt. Obwohl die Ablenkplatte so ange­ ordnet sein kann, daß eine abwärts gerichtete Vorderkante an irgendeiner vorbestimmten Stelle an dem sich bewegenden Ver­ dichtungssieb oder oberhalb desselben endet, können drei bestimmte qualitative Positionen definiert werden. Wenn die Ablenkplatte 60 oder ein Teil derselben sich in der oberen oder voll zurückgezogenen Stellung befindet, hat ihre Vorderkante keine wirkungsmäßige Berührung mit den die Krat­ zenwalzen verlassenden Faserströmen. Wenn die Ablenkplatte 60 oder ein Teil derselben vollständig nach unten bewegt ist, befindet sich ihre untere Vorderkante an dem Sieb 42 oder oberhalb desselben in einer vorbestimmten Stellung innerhalb der Mischzone 40, wo sie vollständig den Faserströmen den Weg abschneidet. Schließlich kann die Ablenkplatte 60 oder eines ihrer Segmente so positioniert sein, daß ihre abwärts ge­ richtete Vorderkante einer vorbestimmten Mischstelle in­ nerhalb der Mischzone 40 entspricht, wo sie die Faserströme teilweise blockiert. Eine große Vielzahl von bisher unbekann­ ten zusammengesetzten Strukturen kann durch die erfindungsge­ mäße Veränderung der Positionen oder von Teilen der Ablenkplatte 60 und durch die Zufuhr von einem oder mehreren Materialien über jede der Zuführwalzen 12, 22 in der Nähe dieser Ablenkplattenteile erzeugt werden. Fig. 6 bis 10 zeigen Beispiele zusammengesetzter Strukturen gemäß der Erfindung, die nachstehend beschrieben sind. Fig. 4 und 5 zeigen Formen, die zur Herstellung von Erzeugnissen verwendet werden.

Die Taschenformen 402, die der Verdichtungszone zugeführt werden, können die in Fig. 4 gezeigte Bauart aufweisen. Diese Form hat eine im allgemeinen rechtwinklige äußere Gestalt und kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt werden, d. h. Holz, Kunststoff, Metall usw. Eine Ausnehmung 445, die die Form des gewünschten End- oder Zwischenproduktes hat, erstreckt sich vollständig durch die Form. Indessen kann der Boden der Form durch ein Maschensieb 450 geschlossen sein. Infolgedessen kann daß Vakuum durch die Form hindurch ange­ legt werden, aber die in den Luftströmen mitgeführten Fasern werden aufgrund des Vakuums durch das Sieb 450 aufgefangen. Die Fasern sammeln sich in der Ausnehmung 445 an, wenn die Form sich durch die Verdichtungszone bewegt. Diese Fasern bilden eine geformte Struktur von miteinander verflochtenen oder verhakten Fasern. Insbesondere die Form in Gestalt einer Ziffer 8 in Fig. 4 führt zu einem Faserkissen, das nach einer weiteren Behandlung als eine formgerechte Damenbinde brauch­ bar ist.

Andere Formen der Ausnehmung können verwendet werden, um an­ dere dreidimensionale Kissenformen zu schaffen. Die obere Form 460 in Fig. 5 hat eine rechtwinklige Ausnehmung 449 und würde daher ein rechtwinkliges Kissen bilden. Die untere Form 465 in Fig. 5 hat kreisförmige Ausnehmungen 451, die zwei kreisförmige Scheibenkissen erzeugen. Falls gewünscht, können die Formen übereinander geschichtet sein, so lange wie die Ausnehmung der oberen Form die Ausnehmung in der unteren Form überdeckt und größer als diese ist. Ferner muß bei einer Stapelung der Formen das Gitter 450 für die obere Form ent­ fernt werden, so daß die Fasern in der oberen Form mit jenen in der unteren Form verbunden oder verkettet werden. In Fig. 7 ist ein Erzeugnis gezeigt, das durch übereinander gesta­ pelte Formen 460 und 465 hergestellt ist, wobei in ihnen ein Nonwoven oder eine Faserstruktur gebildet wird und das sich ergebende Kissen mit der Oberseite nach unten gedreht wird um es aus den Formen auszuwerfen.

Es ist für den Fachmann verständlich, daß diese Beispiele nur wenige der vielen neuen Strukturen gemäß der Erfindung dar­ stellen. Darüberhinaus geht aus den Beispielen selbstver­ ständlich hervor, daß, infolge der querverlaufenden Ausgabe der sich formenden Nonwoven-Bahn und der Anordnung der Taschenformen eine einheitlich gemischte Bahn nicht in derselben Weise wie in bekannten Vorrichtungen erhalten werden kann, wie z. B. dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der US 3,740,797 von Farrington. Im Gegenteil, die quer angeordnete Vorrichtung zur Herstellung von Nonwoven-Abschnitten in Taschen gemäß der vorliegenden Erfindung führt zur Ablage der Fasern in einer dreidimensionalen Faser­ struktur gemäß den vorteilhaften besondere Zonen bildenden Mustern. Diese Muster können manipuliert werden, um neue und zweckmäßig zusammengesetzte Strukturen zu erzeugen.

Beispiel 1

Zwei unterschiedliche Fasermaterialien 30, 32 in Form von kurzen bzw. langen Fasern werden den Zuführwalzen 12 bzw. 22 zugeführt, wobei jeder unterschiedliche Faservorrat sich über die gleiche Länge erstreckt, wie eine der Kratzenwalzen 10, 20. Wenn die Ablenkplatte 60 sich in der oberen Stellung be­ findet, wird eine zusammengesetzte Nonwovenstruktur mit drei seitlichen Zonen in den Taschenformen gebildet, von denen jede sich in der Maschinenrichtung bewegt. Die Form kann eine gestapelte Version der Formen 460, 465 sein, um ein Erzeugnis zu bilden, das entsprechend Fig. 7 gestaltet ist. Ein schematischer Querschnitt dieses Erzeugnisses längs der Linie 8-8 in Fig. 7 ist in Fig. 8 gezeigt. Die zonenähnliche zusammengesetzte Struktur ergibt sich aus den Bewegungsbahnen der von den Kratzenwalzen abgenommenen Fasern, die sich durch die Mischzone 40 hindurchbewegt und anschließend zu einem quer verlaufenden Faserstruktur in der Form geformt wurden, die sich währenddessen in der Verdichtungszone 44 befindet.

Wenn die Ablenkplatte 60 oben ist, verändert es nicht die Be­ wegungsbahnen des dünnen Faser-Luftstromes, wenn sie sich durch die Mischzone 40 zur Verdichtungszone 44 bewegen. Die Faserluftströme und ihre mitgeführten Fasern halten eine Be­ wegungskomponente aufrecht, die dazu neigt, sie von ihrer entsprechenden Kratzenwalze weg und in Richtung der Faserbahn auf der Seite der gegenüberliegenden Kratzenwalze zu werfen. Infolgedessen neigen die Fasern dazu, sich innerhalb der Mischzone 40 aneinander vorbeizubewegen, weil die Ströme so dünn sind, daß eine geringe Neigung zu Faserkollisionen besteht. Somit werden die Fasern überwiegend in Richtung der gegenüberliegenden Seiten der Form in der Verdichtungszone 44 abgelegt. Wie in Fig. 8 gezeigt, neigen kurze, von einer linken Kratzenwalze stammende Fasern A zur Bildung einer schmalen rechten Faserzone A, die überwiegend Fasern A enthält. Die von der rechten Kratzenwalze stammenden langen Fasern B neigen zur Bildung einer schmalen linken Zone B, die überwiegend Fasern B enthält. Zwischen den Faserzonen A und B befindet sich eine breite Übergangszone, die eine Mischung von Fasern A+B enthält. An den Grenzen dieser Zonen sind die Fasern miteinander verflochten, so daß die Faser­ struktur in einem Stück geformt wird.

Beispiel 2

Es werden die Faserquellen gemäß Beispiel 1 verwendet, jedoch ist die Ablenkplatte 60 an einem Mischpunkt innerhalb der Mi­ schzone 40 positioniert, um die Bewegungsbahnen der ver­ einzelten Fasern vor der endgültigen Ablagerung als Nonwoven in der Form zu beeinflussen. Die vereinzelten Fasern, die sich durch die Mischzone 40 und weiter zu der Verdichtungszone 44 von jeder Kratzenwalze bewegen, fallen innerhalb eines Bereiches oder Winkels der Bewegungsbahnen nach Art eines Sprühstrahls herab, der aus einer Düse austritt. Die Ablenkplatte 60, welche an dem vorbestimmten Mischpunkt angeordnet ist, durchschneidet mindestens einen Teil des Bahnenwinkels und veranlaßt einige der in dem Luftstrom mitgeführten Fasern innerhalb dieses Winkelabschnitts, von der Ablenkplatte 60 in Richtung ihrer eigenen ursprünglichen Seite der Verdichtungszone 44 zurückzuprallen.

Ist der Mischpunkt so gewählt, daß annähernd gleiche Faservo­ lumina von jeder Kratzenwalze durch die Ablenkplatte 60 zurückgelenkt werden, so daß sie sich unter der Ablenkplatte 60 ohne Unterbrechung hindurch bewegen können, wird eine gleichmäßig gemischte Faserstruktur aus kurzen und langen Fasern A+B erhalten. Der Mischpunkt kann natürlich so gewählt werden, daß eine große Zahl von Faserablagemustern und sich daraus ergebender Faserstrukturen zur Verfügung steht.

Beispiel 3

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Ablenkplatte 60 in einer abgesenkten Position angeordnet, annähernd 50,8 mm oberhalb des Siebes 42. Die beiden unterschiedlichen Faser­ quellen A, B des Beispiels 2 werden derart verwendet, daß jede Faser über eine Betriebslänge von einer der parallelen Kratzenwalzen 10, 20 zugeführt wird. In diesem Fall werden im wesentlichen sämtliche Bewegungsbahnen der Fasern durch die Ablenkplatte 60 unterbrochen, die bestrebt ist, die Fasern in Richtung ihrer ursprünglichen Seite der Verdichtungszone 44 zurückzuwerfen. Das Ergebnis ist eine Faserstruktur ähnlich derjenigen in Beispiel 1, wobei jedoch die Faserzonen A und B in umgekehrter Folge angeordnet sind und eine schmalere Übergangszone A+B vorliegt, wie Fig. 9 zeigt.

Es ist ersichtlich, daß ungeachtet der Position der Ablenk­ platte eine gewisse Verteilung sowohl von langen als auch von kurzen Fasern quer über die Faserstruktur aufgrund des turbulenten Luftstroms stattfindet. Somit zeigen die in den Fig. 8 und 9 dargestellten Zonen jeweils bloß die in jeder Zone vorherrschenden Fasern. Das Verhältnis der Fasern in jeder Zone kann jedenfalls durch die Geschwindigkeit reguliert werden, mit der die Faserquellen 30, 32 den Kratzenwalzen zugeführt werden. Eine mit einer größeren Geschwindigkeit zugeführte Faser wird eine größere Konzentration derselben in der Faserstruktur erzeugen, obwohl sie quer über die Faser­ struktur in einer Weise verteilt wird, die durch die Lage der Ablenkplatte bestimmt wird.

Beispiel 4

Es muß nicht jede Kratzenwalze 10, 20 vollständig von einer Faserquelle beliefert werde, vorausgesetzt, daß sämtliche zu jeder Kratzenwalze zugeführten Fasern derjenigen Fasertype (kurz oder lang) entsprechen, für die die Kratzenwalze vorge­ sehen ist. So sind z. B. vier, Faserquellen A-D auf zwei Kratzenwalzen gleichmäßig verteilt, wobei jede Quelle die Hälfte ihrer entsprechenden Kratzenwalze abdeckt. Darüber­ hinaus können die Fasern in die Kratzenwalze durch Zuführwal­ zen zugeführt werden, deren Drehzahlen verschieden sind. Fig. 1 zeigt auch diese Ausführungsform. Zwei verschiedene Zell­ stoffpappen 30 zur Herstellung kurzer Fasern A, B werden der Kratzenwalze, 10 zugeführt, und es werden zwei unter­ schiedliche Textilfaserschichten 32 zur Erzeugung langer Fasern C, D der Kratzenwalze 20 zugeführt. Die Faserkombina­ tion A, C in Richtung des Eintrittsendes der Vorrichtung er­ zeugt eine untere Schicht der Faserstruktur, während die Faserkombination B, D in Richtung des Ausgangsendes der Vorrichtung eine obere Schicht hervorruft.

Die multiplen Faserquellen A-D in Fig. 1 werden der Vorrich­ tung zugeführt, wobei die Ablenkplatte eine Mischpunktlage einnimmt, um eine gleichmäßige Mischung und Ablage von Fa­ sern hervorzurufen. Die beiden rückwärtigen Faserquellen A und C in der Maschinenrichtung führen ihre Fasern der Form zuerst zu. Wenn dieser Teil der Form sich zur Ausgangsseite hin bewegt, bewegt sie sich unter der Übergangszone zwischen den Quellen A/C und B/D und es wird eine Übergangsschicht mit einer gleichmäßigen Mischung sämtlicher vier Fasern auf der Oberseite der unteren Schicht abgelegt. Wenn das Sieb sich unter dem Bereich der Kratzenwalze hinweg bewegt, der aus den zugeführten Fasern B, D besteht, werden diese als eine obere gleichmäßig gemischte Schicht von B und D abgelegt, um das Erzeugnis zu bilden, dessen Querschnitt in Fig. 10 gezeigt ist. Wenn die Ablenkplatte 60 aus einer Mehrzahl von Abschnitten besteht, können diese Abschnitte einzeln ein­ gestellt werden, um das Mischungsverhältnis in verschiedenen schichten des Produktes zu verändern. Beispielsweise können die beiden in Fig. 10 gezeigten schichten die in den Fig. 8 und 9 gezeigte Form annehmen.

Andere Variationen

Ein Erzeugnis, bei dem eine mittlere Schicht von anderen Schichten umgeben ist, kann sehr vorteilhaft als ein Saugkör­ per fungieren, z. B. als Windel oder hygienische Binde. Mit einem derartigen Erzeugnis bestehen die inneren Fasermischung gen aus hochabsorbierenden Fasern. Beispielsweise kann diese Schicht überwiegend aus Zellstoff oder superabsorbierenden Fasern bestehen. Die äußeren Fasern werden im Hinblick auf ihre Dochtwirkung, d. h. auf ihre Flüssigkeitsleitfähigkeit hin ausgewählt. Beispielsweise haben Rayon-Fasern gute Saug­ eigenschaften. Bei einem derartigen Erzeugnis wird die Feuchtigkeit von der Haut und der Kleidung des Benutzers durch die saugenden Fasern weggeleitet und in der Mitte des Erzeugnisses durch die hochabsorbierenden Fasern zurückgehal­ ten.

Wenn die Zufuhr der Zellstoff- oder hochabsorbierenden Fasern unterbrochen wird, werden Butzen oder Lappen dieses Materials in dem geformten Gewebe eingeschlossen.

Verschiedene andere Erzeugnisse können in Segmenten durch Starten und Stoppen des Verdichtungssiebes und durch Starten und Stoppen oder abschnittsweise Zufuhr der verschiedenen Fa­ sermaterialien A, B, C und D zu den Kratzenwalzen hergestellt werden. Es können auch Fasern in Betracht kommen, die dem Er­ zeugnis andere als die Behandlung von Feuchtigkeit betref­ fende Eigenschaften vermitteln. Beispielsweise kann ein Fa­ sermaterial mit großer Elastizität verwendet werden, um einem Erzeugnis, z. B. einer Binde, eine federnde Eigenschaft zu vermitteln, das ein Gefühl ähnlich einem Plüschmaterial ver­ leiht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Herstellung eines Faserkissens, mit
einer ersten Zuführvorrichtung (11, 12) zum Zuführen eines Fasermaterials (30) zu einer ersten Zerfaserungsstation an einer ersten Stelle;
einer zweiten Zuführvorrichtung (21, 22) zur Zufuhr eines Fasermaterials (32) zu einer zweiten Zerfaserungsstation an einer zweiten Stelle;
einer eine Mischzone (40) bildenden Vorrichtung zwischen den Zerfaserungsstationen;
einer ersten und zweiten Kratzenwalze (10, 20), die um entsprechende parallele Achsen entgegengesetzt drehbar sind, wobei ein Teil des äußeren Umfangs der ersten und zweiten Kratzenwalze (10, 20) in der Nähe der ersten und zweiten Zuführvorrichtung (12, 22) an der ersten und zweiten Zerfaserungsstation (10, 11, 12, 13, 15, 20, 21, 22, 23) angeordnet sind, wobei die den Zerfaserungsstationen zugeführten Fasermaterialien durch die erste und zweite Kratzenwalze (10, 20) aufschließbar sowie als vereinzelte Fasern auf ersten bzw. zweiten Bahnen gegeneinander und zur Mischzone (40) hin bewegbar sind;
ein ein Förderer (46), der mindestens teilweise luftdurchlässig ist und parallel zu den Achsen der Kratzenwalzen (10, 20) bewegbar ist, wobei der Förderer (46) sich über die Mischzone (40) hinaus erstreckt;
einer Verdichtungszone (44) zwischen dem Förderer (46) und der Mischzone (40), wobei der Förderer (46) in die Verdichtungszone (44) an einem Eingangsende eintritt und an einem Ausgangsende die Verdichtungszone (44) verläßt;
mindestens einer Form (402) für das Kissen zur Aufnahme von in dem Luftstrom von der Mischzone (40) in die Verdich­ tungszone (44) eingeführten Fasern;
einer mit Löchern versehenen Oberfläche (42) des Förderers (46) in Berührung mit einer Unterseite der Form (402), die mindestens teilweise mit einem luftdurchlässigen Teil (47) einer Saugvorrichtung (49) in Verbindung steht; und
der Saugvorrichtung (49) in wahlweiser Verbindung mit der Verdichtungszone (44) durch die luftdurchlässigen Teile des Förderers (46) und dessen mit Löchern versehene Oberfläche (42) während der Bewegung der Form (402) durch die Verdichtungszone (44), wobei die Saugvorrichtung (49) von der Luft mitgeführte Fasern in die Formen (402) zu ihrer Verdichtung in denselben auf die mit Löchern versehene Oberfläche (42) ansaugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer (46) aus einem kontinuierlichen, mit Löchern versehenen Band besteht, das die mit Löchern versehene Oberfläche (42) bildet, wobei die mindestens eine Form (402) aus einer Reihe von Formen (402) besteht, die einander unmittelbar benachbart sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Löchern versehene Fläche (450) mindestens Teil einer Form (402) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus einer Mehrzahl von Formen (460, 465) besteht, die senkrecht übereinander in einer Vorrichtung (430) gestapelt sind, die oberhalb des Förderers (46) stromaufwärts von der Verdichtungszone (44) längs des Förderers (46) angeordnet ist, wobei die unterste Form (465) den Förderer (46) derart berührt, daß sie durch eine Öffnung (434) in einer Seitenwand (432) der Vorrichtung (430) längs des Förderers (46) und in die Verdichtungszone (44) durch eine Abdichtungsvorrichtung (57) bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Trennvorrichtung, mittels welcher die Form (402) von den darin verdichteten Fasern an einer Trennstelle stromabwärts von der Verdichtungszone (44) trennbar ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Faserkissens, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Zuführen von Fasermaterial einer ersten Quelle zu einer ersten Kratzenwalze;
Zuführen von Fasermaterial einer zweiten Quelle zu einer zweiten Kratzenwalze, deren Achse parallel zur Achse der ersten Kratzenwalze angeordnet ist;
Drehen der ersten und zweiten Kratzenwalze in entgegengesetzten Richtungen um ihre Achsen derart, daß das Fasermaterial zur Bildung vereinzelter Fasern aufgeschlossen wird;
Abnehmen der Fasern von der ersten und zweiten Kratzenwalze in Form von zwei Faserströmen, die gegeneinander und in eine Mischzone gerichtet sind;
Transport der Faserströme aus der Mischzone zu einer Verdichtungszone;
Verdichten der Fasern zu einem individuell geformten Kissen innerhalb mindestens einer Form während des Transportes der Form durch die Verdichtungszone in einer zu den Achsen der Kratzenwalzen parallelen Richtung; und
Ausstattung der Form mit einer mit Löchern versehenen Oberfläche in Berührung mit ihrer von den Faserströmen abgekehrten Oberfläche zur Ansammlung von Fasern in der Form.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch das Entfernen des Kissens aus der Form.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transport- und Verdichtungsschritte zusätzlich das Mitführen der Fasern in einem vakuuminduzierten Luftstrom umfassen, der durch die mit Löchern versehene Oberfläche der Form gerichtet ist.