DE4032523A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von spinnvliesen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von spinnvliesenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her
stellung von Spinnvliesen nach der Gattung
des Hauptanspruchs und eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
Bei der Herstellung von Spinnvliesen werden in einem
Arbeitsgang Fäden aus einem schmelzbespinnbaren
Material (auch lösungsmittelgesponnene organische
Ausgangsmaterialien sind möglich, aber bisher
wenig bekannt geworden) aus Spinndüsen ausge
sponnen, durch unterhalb an den erstarrten Fäden
angreifende Kräfte, welche mechanisch durch Walzen
oder aerodynamisch durch Luftströme aufgebracht
werden, verzogen und bis zu einem gewissen Grade
verstreckt, wodurch sie eine molekulare Orientierung
in Fadenlängsrichtung erhalten. Anschließend werden
die Luftströme dazu benutzt, die Fäden möglichst
gleichmäßig auf einem darunter laufenden Band abzulegen,
wobei die Luft das Band durchströmt oder seitlich
ausweicht. Durch Bindemittel, durch Vernadeln,
überwiegend aber durch thermische Verfestigung
zwischen beheizten Preßwalzen in Kalandern oder
auch mit durchströmender Heißluft werden sie
zu einem Flächengebilde verfestigt.
Es sind Verfahren (DE 19 65 054) bekanntgeworden,
bei denen in Fadenscharen aerodynamisch verstreckte
Fäden bis an die Grenze der Verstreckbarkeit, häufiger
aber Fadenbändel mit Hilfe von luftdurchströmten
runden Injektorkanälen hergestellt und an
schließend zu einem Vlies abgelegt werden. Dazu
werden sehr hohe Luftgeschwindigkeiten benötigt,
da der energetische Wirkungsgrad der Kraftüber
tragung von den Luftströmen auf den Faden ziemlich
schlecht ist, wodurch ein hoher Energiebedarf und
große Luftmengen notwendig sind, die bei der Ablage
der Fäden durch Erzeugung hoher Turbulenzen stören.
Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen diese
Fadenbündel über Verstreckwalzen mechanisch verstreckt
werden, wobei die Fäden anschließend nach Verlassen
der darauffolgenden Injektorkanäle durch aero
dynamische Methoden (US 33 14 122) oder elektrostatische
Aufladung (US 33 38 992) auseinandergeführt
werden müssen, um keine Strähnen sondern eine
möglichst gleichmäßige Fadenbelegung im Vlies
zu erhalten.
Der Nachteil dieser Methode ist offensichtlich.
Die in den Spinndüsen auf eine große Fläche ver
teilte Kunststoffschmelze wird zu Fäden umgeformt,
die zunächst noch getrennt gesponnen und abgekühlt
werden, danach jedoch zur Aufbringung der Zugkräfte
zu Strängen zusammengeführt und anschließend sehr
aufwendig wieder auseinandergeführt werden, um eine
große Fläche möglichst gleichmäßig zu bedecken.
Somit können entweder gut verstreckte Fäden
hergestellt werden, oder es wird bei der Anwendung
geringerer Luftgeschwindigkeiten eine gleichmäßige
Verteilung der Fäden zum Vlies erzielt.
Man ist dazu übergegangen, über die gesamte Vlies
breite sich erstreckende Längs- oder Rechteckdüsen
herzustellen, wodurch eine Fadenschar entsteht. Sobald
aber höhere Luftgeschwindigkeiten eingesetzt werden,
ergeben sich zunehmend Ungleichmäßigkeiten in der
Luftströmung und in der Folge Vliesungleich
mäßigkeiten. Eine mechanische Verstreckung von
Fadenscharen über die gesamte Düsen- und Vlies
breite ist bisher nicht bekanntgeworden.
Bei dem Abziehen durch rechteckige Injektorkanäle
ergibt sich bei hohen Geschwindigkeiten das Problem
der ungleichmäßigen Luftverteilung über die Kanal
breite hinweg. Dieses rührt nicht nur davon her,
daß die Schlitzbreite nicht exakt gleich über die
Breite ist, sondern daß sich im Laufe des Betriebes
durch Spinnrauch und dergleichen Verschmutzungen
im Schlitz, vor allem aber an den Kanalwänden bilden,
wodurch sich die Fäden ungleichmäßig über die Breite
verteilen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Herstellung von Spinnvliesen auch für
große Vliesbreiten zu schaffen, bei denen die Fäden
mit gewünschter ausreichender Verstreckung
gleichmäßig über die Vliesbreite verteilt werden,
wobei der Verbrauch an Energie und die benötigten
Luftmengen gering gehalten werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs
und des nebengeordneten Anspruchs in Verbindung
mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Die Nachteile der bisher bekanntgewordenen Verfahren
und Vorrichtungen werden weitgehend vermieden,
indem Fadenscharen, die sich auch über die gesamte
Vliesbreite erstrecken können, einer gekoppelt
mechanisch-aerodynamischen Verstreckung unter
worfen werden. Die wesentlichen Verstreckkräfte
werden von einem Walzenpaar aufgebracht, welches
sich über die gesamte Fadenschar bzw. Düsenbreite
erstreckt. Die Fäden werden von einem direkt an
die zweite Walze anschließenden Luftkanal abge
zogen, in dem unter möglichst geringen Luftge
schwindigkeiten die spätere dreidimensionale
Verschlingung der Fäden im Vlies vorgebildet wird.
Die Luftgeschwindigkeiten sollen gerade ausreichen,
um die Fäden von der zweiten Walze abzuziehen
und zur Ablagevorrichtung zu führen. Die Abzugs
vorrichtungen, bestehend aus Walzenpaar und
Luftkanal, können dabei einzelnen, die Fadenscharen
ausspinnenden Düsen zugeordnet sein, wobei das end
gültige Vlies aus mehreren solchen Einheiten
Düsen- und Abzugsvorrichtung erzeugt werden kann.
Es kann auch eine Fadenschar aus einer Düse oder
aus mehreren längs einer Linie hintereinander
angeordneten Düsen als zusammengesetzte Fadenschar
ausgesponnen und einem Walzenpaar und einem Luft
kanal der Ablage zugeführt werden. Das hat den
Vorteil, daß einzelne Düsen bei Spinnfehlern durch
Verstopfen der Löcher usw. ausgetauscht werden können
und nicht die große, sich über die gesamte Vliesbreite
erstreckende Düse, wenn nur in einem oder wenigen
Spinnlöchern solche Fehler auftreten. Insgesamt
müssen aber die einzelnen Düsen so angeordnet
sein, daß die sie verlassenden Fadenscharen nur auf
die erste Abzugswalze treffen und somit zwischen
zwei aneinanderstoßende Fadenscharen keine Unterschiede
in den Fadenabständen und dadurch später Lücken oder
Anhäufungen an diesen Nahtstellen vorliegen. Ist
dieses geometrisch von vornherein durch die Gestaltung
der Vorrichtung erzielt, so treffen die Fäden auf
die erste Walze in gleichmäßigen Abständen voneinander
auf und bleiben in dieser Anordnung, weil seitliche
Kräfte weder von den Walzen noch von dem an
schließenden Luftkanal ausgeübt werden. Erst im
unteren Teil des Luftkanals zur Ablagevorrichtung
hin treten durch die Verzögerung der Strömung, die
durch eine Erweiterung des Luftkanals vorgegeben ist
und auf der Ablagefläche mit Stillstand der Fäden
endet, seitliche Bewegungen auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn
zeichnet, daß die Fäden nach ihrem Austritt aus den
Düsen unverändert im wesentlichen parallel zueinander
laufen, über die Verstreckwalzen bis in den Luftkanal
hinein und erst im unteren Ende aufgestaut und
dreidimensional miteinander verschlungen werden.
Es werden gleichviele Fäden pro Längeneinheit bzw.
Quererstreckung der Düse und damit des gebildeten
Vlieses abgelegt wie Fäden pro Längeneinheit in der
Schar ausgesponnen werden, so daß weder Anhäufungen
noch Verdünnungen bei der Lagerung auftreten.
Während es sich bei geringeren Vliesbreiten durchaus
um eine sich über die Vliesbreite erstreckende Spinn
düse handeln kann, ist bei größeren Breiten die be
schriebene Zusammensetzung der Fadenschar aus einzelnen
Düsen vorteilhaft.
Verstreckwalzen und anschließender Luftkanal sollen
sich aber stets über die gesamte Fadenschar und
damit in der Grundform der vorliegenden Erfindung
über die gesamte Vliesbreite erstrecken. Das
mechanische Verstrecken von Fadenscharen größerer
Breite ist betrieblich nur dann möglich und wirt
schaftlich, wenn bei Störungen, insbesondere
durch Abreißen der Fäden, sogenannte Spinnspucker,
die zu Wickeln an den Walzen führen, diese Wickel
einfach entfernt und schnell wieder angesponnen
werden können. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dies möglich.
Ein Walzenpaar wird drehend unterhalb der Spinndüse
und der Abkühlungsstrecke angeordnet. Im Anfahr
zustand verläuft die Fadenschar, gezogen von
dem Luftkanal, zwischen den Walzen hindurch.
Diese werden gedreht, so daß sich eine Umschlingung
der Fadenschar um die Walzen ergibt. Vorteilhaft
ist, daß möglichst große Umschlingungswinkel
erzielt werden, weil damit die mechanisch über
tragbare Kraft auf die Fäden wächst. Diese gehorcht
in bekannter Weise der bei dem Riementrieb an
greifenden Kraft zwischen drehender Walze und
bewegtem Band. Danach ist die auf den Faden über
tragene Kraft proportional eµα, wobei µ und
der Reibungskoeffizient zwischen Faden und Walzen
oberfläche und α der Winkel ist, über den hinweg
der Faden die Walze umschlingt. Bei höheren Ge
schwindigkeiten muß auch die Fliehkraft berücksichtigt
werden, die die Reibungswirkung zwischen Faden
und Walzenoberfläche verringert.
Es muß jedoch wie bei einem Seiltrieb eine Kraft auf
den Faden nach der zweiten Walze des Walzenpaares
angreifen. Diese wird durch den Luftkanal erzeugt.
Sie ist aber weitaus geringer, als wenn der Faden
allein mit einem Luftkanal im Saug- oder Druck
betrieb oder mit Injektorwirkung gezogen wird.
Der Luftkanal sitzt dabei mit seinem Einlaß
unmittelbar in der Nähe des Ablösepunktes der Faden
schar von der letzten Walze. Er schält somit die
von der Walze in Rotationsrichtung bewegte Luft
mit dem Faden ab. Das ist eine energetisch besonders
günstige Form der zusätzlichen Speisung des Luft
kanals. Die Saugwirkung auf den Faden wird aber
wesentlich durch die Absaugung der Luft unterhalb
der Ablagefläche erzeugt. Ähnlich wie in Wind
kanälen für aerodynamische Versuchszwecke ist eine
gesaugte Strömung gleichmäßiger als wenn sie zuvor
ein Gebläse mit im allgemeinen sich daran an
schließenden Diffusoren bereits durchströmt hat;
die Störungen in der Strecke vor den Saugaggregaten,
die die Luftbewegung erzeugen, können sehr klein,
oft vernachlässigbar klein gehalten werden. Der
obere, sich an die letzte Walze anschließende Teil
des Luftkanals kann sehr eng gehalten werden,
weil die Fäden vollständig abgekühlt sind und
nicht mehr kleben. Dadurch sind die bewegten Luft
mengen klein und die Strömung kann zunächst laminar
oder nur schwach turbulent verlaufen. Danach er
weitert sich der Kanal diffusorförmig. Derartige
Diffusoren sind bei großen Verhältnissen von Aus
trittsquerschnitt zur Eintrittsquerschnitt schwer
zu beherrschen, weil sich leicht Ablösungen einstellen
und damit keine gleichmäßige Strömung über den
Kanalquerschnitt mehr vorliegt. Dies gilt besonders
bei Rechteckkanälen, um die es sich bei der
vorliegenden Erfindung handelt. Schließt sich jedoch
ein hinreichend hoher Widerstand an den Kanal an,
das ist hier durch das abgelegte Vlies und die
Ablagefläche der Fall, so ist die Ausbreitung
der Strömung und damit der Fäden über eine
bestimmte Breite in Laufrichtung des Vlieses
besser möglich. Auf jeden Fall werden hohe
Turbulenzen, die zu Strähnen und wolkiger Ablage
führen, vermieden, weil die Luftgeschwindigkeit
und damit die unterhalb der Ablagefläche ab
zusaugenden Luftmengen klein gehalten werden.
Es sind aber aus der Aerodynamik bekannte Hilfs
mittel, wie Absaugen der Grenzschicht in Diffusoren
oder Anblasung der wandnahen Schichten durch
verhältnismäßig geringe Luftzufuhr zusätzlich
möglich, um eine Ablösung im unteren Diffusor
teil des Kanals zu vermeiden. Auch Stoßdiffusoren,
die sich plötzlich erweitern, und die Strömung,
die sich an den "flüssigen Wänden" von gefangenen
Wirbeln erweitert, sind möglich. Die Strömung
soll sich gleichmäßig über den Querschnitt aus
breiten, ohne daß sich unregelmäßige Querbewegungen
zur Hauptströmung in Form von Wirbeln ergeben.
Nur die Fäden stauen sich auf und beginnen im
Kanal ihre Verschlingung miteinander.
Gegenüber den bisher bekannten Verfahren und
Vorrichtungen hat die vorliegende Erfindung
folgende Vorteile: Die Fadenschar muß nicht aus
einer sich über die gesamte Vliesbreite erstreckenden
Düse, die abhängig von dem Einsatz des Endproduktes
oder aus Wirtschaftlichkeitsgründen eine Breite
von über 5 m haben kann, ausgesponnen werden,
sondern es können einzelne, parallel zu einer
Spinnbalkenachse angeordnete Rechteckdüsen vorgesehen
sein. Die Fadenscharen werden in einer aus der
Synthesefaserherstellung gewohnten Weise unterhalb
der Düse durch quereingeblasene Luftströme abge
kühlt. Dabei kann der Spinnrauch, der bei späterer
Verstreckung durch Walzenbelegung und Kanal
verschmutzung stören kann, seitlich abgeführt
werden. Die Fäden treffen, parallel zueinander
verlaufend, auf die erste Walze, umschlingen
diese um einen bestimmten Betrag und gehen über
an die nächste Walze, wo sie weiterhin im
wesentlichen parallel zueinander, aber mit ent
gegengesetzter Krümmung verlaufen und treten
in den Luftkanal, der sie von der Walzenober
fläche absaugt, ein. Im Gegensatz zu einer
rein aerodynamischen Führung der Fäden haben
die Walzen eine gleichrichtende Wirkung auf die
Fäden. Selbst wenn diese, vielleicht durch die
Queranblasung der Abkühlung, kleine Schwankungen
um ihre Hauptlaufrichtungen aufweisen, so liegen
sie anschließend, im wesentlich parallel zu
einander, auf den Walzen auf. Erst im Luftkanal
treten seitliche Abweichungen von dieser Richtung
gezielt auf, sogar Verschlingung der Fäden unter
einander, weil dort die spätere Verschlingung
zu einer Fläche eingeleitet wird. Damit ist es
möglich, erheblich größere Kräfte auf die Fäden
aufzubringen und damit hochverstreckte Fäden
zu erzeugen, ohne die bei der anschließenden
Ablage störenden, zur Verstreckung nach dem
Stand der Technik nötigen großen Luftmengen zu
benötigen. Fadenanhäufungen und Lücken werden
bis kurz vor der Ablage der Fäden durch eine
akurate Führung durch die Walzen vermieden.
Deshalb ist auch der Verstreckungsgrad gleichmäßiger
als bei rein aerodynamischer Verstreckung, was zu
gleichmäßigeren mechanischen Eigenschaften der Fäden,
wie Durchmesser (Titer), Zugfestigkeit, Dehnung,
Schrumpf, führt.
Mit dieser mechanisch-aerodynamisch gekoppelten
Verstreckung unter Verwendung eines Saugkanals
können Spinnvliese aus gleichmäßig hochverstreckten
Fäden bei gleichmäßiger Verteilung der Fäden über
die Vliesbreite hergestellt werden. Bei Saugkanälen,
in denen grundsätzlich die gleichmäßigste Kanal
strömung herrscht, muß nur so viel Kraft aufge
bracht werden, daß die Fäden von dem Verstreck
walzenpaar abgezogen werden. Bisherige Verfahren
mit Saugkanälen unter der Spinndüse gestatten
nur eine geringe Verstreckung der Fäden. Mit
Druckkanälen kann zwar eine höhere Verstreckung
erzielt werden, das Ergebnis ist aber doch noch
weit entfernt von dem, was sich mit mechanischer
Verstreckung erreichen läßt. Die bisher bekannte
Kombination von mechanischer Verstreckung und
anschließendem Abzug mit Injektorkanälen be
schränkte sich auf Fadenbündel oder Bänder mit
engliegenden Fäden, die anschließend immer zu
strähnigen und wolkigen Fadenablagen im Vlies
führen.
Die erfindungsgemäß hergestellten gleichmäßigen
Spinnvliese aus hochverstreckten Fäden können
auf einem normalen horizontal verlaufenden
Auffangband, meistens ein Siebband abgelegt werden,
wobei die Luft unterhalb desselben abgesaugt
wird. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung
ist die Ablage auf einer Siebtrommel. Diese hat
den Vorteil, daß es sich um eine starre, wenn
auch gewölbte Fläche handelt. Unterhalb der
drehenden Fläche können feste oder oszillierende
oder ein Muster mit der drehenden Fläche bildende
Strömungswiderstände angeordnet werden, so daß
die Fäden durch eine Stromaufwärtswirkung dieser
Hindernisse hin und her bewegt werden, wodurch
eine höhere Gleichmäßigkeit der Vliese erzielt
werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge
stellt und wird in der folgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung von
der Stirnseite in Richtung der Faden
schar her gesehen mit unten absaugen
dem Luftkanal (Saugbetrieb), und
Fig. 2 eine Ansicht der Walzen mit Abzugs
kanal nach einem weiteren Ausführungs
beispiel, bei dem Luft in den Abzugs
kanal längs der Oberfläche der Abzugs
walze eingeblasen wird.
In Fig. 1 treten Fäden eines schmelzspinnbaren
Polymers wie Polyamid, Polyester, Polypropylen
aus einer Rechteckspinndüse 1, in der Düsen
bohrungen in Reihen angeordnet sind, als Fadenschar 2
aus. Die schmelzflüssigen Fäden werden durch eine
durch die Pfeile 3 angedeutete Queranblasung
mit Luft abgekühlt, wobei auch Anblasungen von
innen nach außen durch zwei Fadenscharen einsetzbar
sind. Im weiteren Verlauf wird die Fadenschar,
von der Stirnseite betrachtet, wegen der nach unten
grundsätzlich zusammenlaufenden Fäden, nur noch
durch die Linie 4 bzw. 4a dargestellt. Im
Ausgangszustand verlaufen die Fäden längs der Linie
für 4a. Sie durchtreten ein Walzenduo 5a, 5b, welches
in seiner Ausgangsstellung ebenfalls gestrichelt
gekennzeichnet ist, und gelangen in einen Kanal 6,
der anfangs schmal ausgebildet ist und in eine
diffusorartige Erweiterung übergeht. Er endet
in einer Legezone 7 über einer Siebtrommel 8,
in deren Innerem die Luft aus dem Kanal 6 durch
die abgelegten Fäden in die Kammer 9 gesaugt
und zur Seite durch den Kanal 10 herausgeführt
wird. In dieser Betriebsweise des Ausgangszustandes
werden die Fäden allein aerodynamisch durch die
Saugwirkung im Innern der Trommel verzogen und
bis zu einem gewissen Grade verstreckt. Das Walzen
paar, dessen Oberfläche der von Streckgaletten im
Spinnstreckverfahren entspricht, ist einschließlich
seiner Antriebe drehend gelagert, was hier nicht
näher gezeigt wird. Wird das Walzenpaar 5a, 5b
längs der Linie 11 in Richtung des Pfeiles 12
um den gemeinsamen Mittelpunkt 13 gedreht, so wird
die Fadenschar, die zunächst berührungslos zwischen
beiden Walzen hindurchtrat, ausgelenkt. Im Endzustand
wird eine S-förmige Umschlingung erreicht. Gleich
zeitig mit dieser Bewegung oder auch danach wird
der Kanal samt der Ablege- oder Siebtrommel 8
längs der Pfeile 14 und 15 seitlich und nach oben
verschoben, so daß der Kanal 6 dicht an der Walze 5b
anliegt. Der Einlauf des Kanals 6 ist so gestaltet,
daß er einen Teil der um die Walze mitbewegten
Luft, die als Grenzschicht bezeichnet wird, abschält
und in den Kanal 6 leitet. Dadurch wird die Wirkung
des Kanals 6 verbessert. In dem anschließenden
Diffusorteil verringert sich die Luftgeschwindigkeit,
bis sie die Fadengeschwindigkeit unterschreitet
und die Fäden sich in Wellen, dann in Schlaufen
legen. Die Kraft, die über den Kanal besonders im
Ziehteil 16, in dem die höchste Strömungsgeschwindigkeit
herrscht, auf die Fäden ausgeübt wird, wird durch
die Reibungswirkung der Walzen, deren Umfangsge
schwindigkeit gleich der Fadengeschwindigkeit ist,
verstärkt. Auch wenn der Impuls der Walzengrenz
schicht nicht genutzt werden soll, wird der Luft
kanal möglichst dicht an die Walze herangefahren,
damit keine unnötig langen freien Lauflängen der
Fäden auftreten, in denen durch Bremswirkung der
umgebenden Luft die Kräfte verringert werden.
In dem Bereich zwischen Walzen und Düse 1 und
zwischen beiden Walzen 5a, 5b in der Strecke 17
läßt sich dies nicht verhindern, weswegen die
Walzen 5a, 5b nicht zu weit auseinanderliegen sollten.
Die übrigbleibende Kraft, erzeugt durch die Wirkung
des Luftkanals, verstärkt über die Reibungskräfte
der Walzen, vermindert vor allem durch die
Bremswirkung längs der Strecke zwischen Düse 1
und Walzen 5a, 5b, wird zum Verzug und zur Ver
streckung der Fäden in dem Bereich unterhalb der
Düse 1, wo sie noch schmelzflüssig und verformbar
ist, verwendet. Um eine hohe molekulare Orientierung
und damit Festigkeit bei geringer Dehnung, wie es
im allgemeinen gewünscht wird, zu erhalten, soll
die in diesen Bereich gelangende Kraft möglichst
groß sein, weshalb der Bereich zwischen Düse 1
und Walzen 5a, 5b auch nur so lang sein soll wie
zur Abkühlung der Fäden und aus Bedienungsgründen
benötigt wird.
Der Luftkanal wird in seinem oberen Ende 16 möglichst
eng gehalten, zum Beispiel in einer Weite von 2 mm
aber auch 1 mm, um möglichst geringe Luftmengen,
die bei der Legung nur stören würden, zu verarbeiten.
Die Weite richtet sich nach der Menge und Titer der
Fäden und einem gewissen Zuschlag aus Gründen der
Betriebssicherheit. Die Abzugs- und Legevorrichtung,
bestehend aus dem Walzenpaar 5a, 5b und dem Kanal 6,
sind derart ausgebildet, daß ein möglichst großer
Umschlingungswinkel insgesamt an beiden Walzen
erzeugt wird, um entsprechend höhere Kräfte auf die
Fäden übertragen zu können. Allerdings wird zwischen
den Walzen 5a, 5b praktisch nicht verstreckt, da
die Umschlingungswinkel und damit die Reibungs
kräfte im allgemeinen nicht ausreichen. Der Mantel
der Siebtrommel 8 kann aus sechseckigen Wabenwänden 18,
sogenannten Honigwabenstrukturen aufgebaut sein.
Die Wände dieser Waben stehen senkrecht zu der
Strömungsrichtung. Sie können also sehr dünn sein
und beeinflussen damit die Durchströmung wenig und
bilden trotzdem einen sehr steifen Zylindermantel.
Die Wabenwände 18 mit Schlüsselweiten von zum Beispiel
6 bis 8 mm ist mit einem feineren Sieb aus Metall
oder Kunststoff belegt. Im letzten Fall kann es
als Schlauch auf die Trommel aufgeschrumpft werden,
wodurch eine Naht, die sich im Vlies abzeichnen
könnte, vermieden wird.
Oben in der Absaugkammer 9 unterhalb der Legezone 7
können durch die unterbrochene Linie dargestellte
perforierte Elemente 19 eingebaut sein. Diese
dienen zum einen zur Drosselung der Absaugestärke,
da diese beim Beginn der Legung, in Fig. 1 auf der
linken Seite der Legezone 7, nicht zu stark
sein sollte, um hier nicht unnötig viel Luft durchzu
saugen. Das perforierte Element hat dort eine
geringere Durchlässigkeit und mit zunehmender Ablage
von Fäden nach rechts hin eine zunehmende Durchlässig
keit. Darüber hinaus können gezielt Stellen abge
deckt werden. Dreht sich eine Wabe darüber hinweg,
so wird an dieser zugedeckten Wabe weniger Fadengut
abgelegt, verursacht durch eine Stromaufwärtswirkung
dieses verschlossenen Bereiches. Die Strömung
weicht zur Seite aus. Auf diese Weise kann ein
Hin- und Herschwingen in kleinen Amplituden der
Fäden erzielt werden. Dies ist nur dann möglich,
wenn die Waben keine allzu große Länge in Strömungs
richtung haben, da sonst die Stromaufwärtswirkung
gedämpft wird und am Ende gar nicht mehr zur
Geltung kommt.
In Fig. 1 ist angedeutet, wie das durch die Fadenschar
erzeugte Vlies 20 nach seiner Ablage von der Sieb
trommel 8 bei einer Walze 21 abgenommen wird, diese
in einem gewissen Winkel umschlingt und dann einem
Walzenpaar 21a, 21b eines Kalanders zugeführt wird,
von dem es unter Druck und Temperatur verschweißt
wird. Anschließend wird es in einer nicht näher
gezeigten Technik, der in Warenbahnverarbeitungen
bekannten Wickeleinrichtung zu einem Wickel 22
aufgerollt.
In Fig. 2 ist eine Anordnung zum Abziehen der Fäden
von der Walze 5b mittels eines Injektorkanals
dargestellt, wobei die Anordnung besonders dann
angewandt wird, wenn nicht eine sich über die gesamte
Vliesbreite erstreckende Fadenschar sondern Faden
scharen aus einzelnen parallel zueinander stehenden
Spinndüsen vorgesehen sind. Diese lassen sich dann
nicht mehr im Saugbetrieb fahren, weil die Faden
scharen aus den einzelnen Spinn- und Verstreck
positionen sich überlappen müssen und dazu in einer
Freistrahlzone geschwenkt werden müssen. Dazu kann
sich der übliche Injektorkanal an die zweite Walze 5b
anschließen. Der Impuls zum Transport der Fadenschar
wird durch einen Strahl 23 in Fig. 2 ausgelöst,
der auf die Walze 5b gerichtet ist und aus dem Schlitz
eines Kanals 24 strömt, welcher mit Luft unter
bestimmtem Druck und bestimmter Temperatur in
Richtung des Pfeiles 25 gespeist wird.
Der Injektorkanal mit den zuvor beschriebenen
Ungleichmäßigkeiten, herrührend durch nicht konstant
bleibende Schlitze, hat den Vorteil, daß etwaige
Ungleichmäßigkeiten des Strahles 23 an dem mit der
Fadengeschwindigkeit drehenden Walze 5b ausge
glichen werden. Die Geschwindigkeit der Luft des
Strahles 23 braucht nicht sehr viel höher zu sein
als die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 5b.
Die Grenzschicht der mit der Walze 5b bewegten
Luft hat eine starke Vergleichmäßigungswirkung.
Zwischen dem reinen Saugbetrieb, beschrieben anhand
von Fig. 1 und dem Druckbetrieb, beispielhaft
beschrieben an Fig. 2, gibt es auch Mischformen,
die sich aus dem Gehalt der Erfindung mit technischem
Sachverstand ergeben, ohne daß sie hier beschrieben
werden müßten. So kann beispielsweise in den Kasnal 6
in Fig. 1 von oben in der in Fig. 2 gezeigten
Weise zusätzlich Luft eingeblasen werden.
Anhand von Fig. 1 wurde beschrieben, wie der Kanal 6
aus seiner Ruhestellung in die Endstellung durch
Verschieben seitlich und dann in der Höhe an die
Walze herangefahren wird, wobei zur Ablage der
Fäden die Siebtrommel 8 dient. Ebenso ist es möglich,
den Abzugskanal 6 aus seiner Ruhestellung heraus zu
kippen und in die Höhe zu verfahren, auch wenn er
auf ein Siebband abgelegt werden soll. Der Ausgleich
in der Höhe und der wegen der anfänglich zwischen
den Walzen 5a, 5b und dann nach Einschwenken der
Walzen 5a, 5b seitlich versetzt dazu verlaufenden
Fadenschar seitliche Ausgleich kann auch derart
realisiert werden, daß das Walzenpaar 5a, 5b
entsprechend verschoben und auf den Kanal 6 zu
gesenkt wird, so daß dieser mit der Ablagetrommel 8
oder dem Siebband nicht bewegt werden muß. Es können
auch Hilfsluftströme in den Kanal 6 eingesetzt
werden, wenn im Saugbetrieb der Kanal 6 zunächst
nicht über die Ablegezone 7 gestellt werden soll.
Die Walzen 5a, 5b werden vorzugsweise von frequenz
gesteuerten Motoren angetrieben, wobei die Steuerung
über eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt) erfolgt.
Eine weitere Steuervorrichtung steuert das Verschwenken
des Walzenpaares 5a, 5b und die Positionierung zum
Kanal 6, was mit Hilfe von Sensoren geschehen kann.
Die Geschwindigkeit der Walzen kann so gesteuert
werden, daß aus Gründen der Fadenspannung die zweite
Walze 5b etwas schneller läuft oder zur Beeinflussung
des Schrumpfes langsamer läuft, so daß Relaxation
eintritt. Dieses dient aber nur zur zusätzlichen Er
zielung von Effekten. Im Normalfall werden beide
Walzen den gleichen Durchmesser haben und mit
gleicher Umdrehungszahl, also mit gleicher Umfangs
geschwindigkeit betrieben werden, so daß die auf
den Faden übertragenen Kräfte längs des Umschlingungs
winkels addieren.
Soll eine höhere Verstreckung, als mit einem Walzenpaar
und dem Luftkanal möglich ist, erzielt werden, so
können mehrere Walzenduos untereinander in der Fall
inie von der Düse zur Ablegeeinrichtung angeordnet
sein und in der beschriebenen Weise eingeschwenkt
werden.
Wenn sich die Verstreckwalzen 5a, 5b über eine
größere Vliesbreite erstrecken, so ist es möglich,
daß sie an beiden Seiten gelagert sind. Dieses
vereinfacht die Konstruktion gegenüber einseitig
gelagerten schnellaufenden Galetten großer
Walzenoberbreite erheblich. Diese vereinfachte
Lagerung ist möglich, weil die Fadenschar sich
in der beschriebenen Weise durch Drehen des
Walzenpaares selbst in die Umschlingung einfädelt.
Es sind Überwachungseinrichtungen mit zum Beispiel
Lichtschranken vorgesehen, die den Antrieb der
Walzen beim Wickeln durch eine Betriebsstörung
abschalten und eine Entfernung der Wickel gestatten.
Die weiterhin ausgesponnenen Fäden werden oberhalb
der Walzen aufgefangen und beim Anspinnen, bei dem
die Walzen sich wieder in der in Fig. 1 gezeigten
Ausgangsstellung befinden, wird man die Fadenschar
in den Kanal Stück um Stück einspeisen und durch
Schwenkmanöver über die Verstreckung und Legung
wieder in ein Vlies umformen.
Bei der Hitzeverschweißung von Vliesen ist es oft
von Vorteil, wenn unterschiedliche Fäden vorliegen,
von denen ein Teil sich während der Verschweißung
nicht oder nur wenig verändert und dem Vlies die
Festigkeit gibt, während ein anderer, geringerer
Teil die Verschweißung der Fäden miteinander
bewirkt, dadurch, daß er einen tieferen Schmelzpunkt
hat, oder auch weniger verstreckt, und damit weniger
kritallin ist und eher schmilzt. Letzteres kann
auch bei derselben Fadenart vorliegen, wenn diese
in Segmenten unterschiedlich verstreckt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet auch
die Verarbeitung von Fadenscharen aus zwei Düsen
statt nur der einen Spinndüse 1 in Fig. 1.
In diesem Fall wäre eine zweite daneben angeordnet
und die Fadenschar eines zum Beispiel tiefer
schmelzenden Polymers oder Copolymers derselben
Gattung wie aus der Spinndüse 1 würde auf die
Linie 4a bzw. 4 zugeführt und dann gemeinsam mit
den Strukturfäden verstreckt werden. Es ist auch
grundsätzlich möglich, einen Teil der Fäden aus
der gleichen Spinndüse abzuzweigen und nicht über
die mechanische Verstreckung des Walzenpaares 5
zu schicken oder eine Fadenschar erst am Luftkanal
in das Segment bei 23 einzuführen und dann im
Luftkanal mit der die mechanische Verstreckung
durchlaufenden Fadenschar zu vereinigen. Anderer
seits ist es ebenso möglich, Bikomponentenfäden
aus zwei Komponenten aus einer dafür besonders
gestalteten Spinndüse auszuspinnen und dann in der
beschriebenen Weise über Verstreckung und Lege
einrichtung zu einem Vlies abzulegen.
Die grundsätzliche Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann durch weitere Abwandlungen und Er
gänzungen ausgestaltet werden. So können, wenn es
notwendig oder gewünscht ist, Präparationen auf
die Fäden unterhalb der Anblasung 3 aufgetragen
werden.
Die Walzen können geheizt werden, wodurch sich be
sonders der Schrumpf bei vielen Polymeren besser
kontrollieren läßt.
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen
aus einem schmelzbespinnbaren Material, bei
dem Fäden aus Spinndüsen ausgesponnen und
verstreckt und zu einem Vlies abgelegt und
verfestigt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fäden einer gekoppelten mechanischen
und aerodynamischen Verstreckung unterworfen
werden, wobei die Fäden als Fadenschar bis
kurz vor dem Ablegen im wesentlichen parallel
zueinander verlaufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Anfahrzustand die Fäden zunächst
berührungslos zwischen den Walzen mindestens
eines Walzenpaares durch eine Luftströmung
gezogen werden und daß anschließend die
Walzen derart geschwenkt werden, daß die
Fäden mit einem möglichst großen Umschlingungs
winkel um und an den Walzen herumgeführt
werden und daß die Fäden durch die Luftströmung
von der letzten Walze abgezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Luftströmung durch
einen Abzugskanal geleitet wird und daß bei
oder nach Verschwenken des Walzenpaares zur
Vermeidung einer freien Lauflänge der Abzugs
kanal möglichst dicht an die betreffende Walze
bzw. die Walze möglichst dicht an den Abzugs
kanal herangefahren wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungs
geschwindigkeit im Abzugskanal in Abhängig
keit von der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen
gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung
im Abzugskanal durch Absaugen durch vorzugs
weise eine als Siebtrommel ausgebildete Ablege
fläche hindurch aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Absaugestärke über
Drosselelemente gedrosselt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung
als Druckströmung aufgebracht wird.
8. Vorrichtung zur Herstellung von Spinnvliesen
aus einem schmelzbespinnbaren Material mit
mindestens einer Spinndüse zum Ausspinnen
von zu einer Fadenschar angeordneten parallelen
Fäden, einer Abzugsvorrichtung zum Verstrecken
der Fäden und einer Legevorrichtung zum
Ablegen der Fäden zu einem Vlies, das in einer
Verfestigungsvorrichtung verfestigt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abzugsvorrichtung mindestens ein sich
drehendes Walzenpaar (5a, 5b), das von der
Fadenschar umschlungen wird und einen sich daran
anschließenden, die Fadenschar von der Walze (5b)
mittels einer Strömung abziehenden Abzugskanal
(6) aufweist, wobei die Walzen (5a, 5b) und der
Abzugskanal in seinem die an die Walze (5b)
anschließenden oberen Bereich (16) eine der
Breite der Fadenschar aus parallel
ausgesponnen Fäden entsprechende
Walzen- und Abzugskanalbreite aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Walzenpaar (5a, 5b) um einen
auf der Verbindungslinie der Walzenmittel
punkte liegenden Schwenkpunkt (13) schwenkbar
angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abzugskanal (6) im
oberen Bereich sehr schmal ausgebildet ist
und in eine diffusorartige Erweiterung übergeht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Legevor
richtung eine Siebtrommel (8) aufweist, die
in ihrem Inneren mit einem Absaugkanal (9)
zum Absaugen der Luft durch den Abzugskanal
(6) versehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Legevor
richtung (8) mit Drosselelementen (19)
zur Drosselung der Absaugestärke bzw. der
Strömung durch den Abzugskanal (6) versehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Siebtrommel (8) eine
Wabenstruktur aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Nachführvor
richtung vorgesehen ist, die bei oder nach
dem Verschwenken des Walzenpaares (5a, 5b)
den Abzugskanal (6) derart nachführt, daß
sein oberes Ende in unmittelbarer Nähe der
Walze (5b) liegt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Nachführ
vorrichtung vorgesehen ist, die bei oder nach
dem Verschwenken des Walzenpaares (5a, 5b) die
Walzen derart nachführt, daß das obere Ende
des Abzugskanals (6) in unmittelbarer Nähe
der Walze (5b) liegt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spinn
düsen zur Erzeugung von Fadenscharen linien
förmig aneinandergesetzt sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugskanal
(6) mit einer Druckströmung beaufschlagt wird.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (5a, 5b)
beidseitig gelagert sind.
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