DE4036734C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächenproduktes aus Fasern aus thermoplasti­ schem Kunststoff mit Hilfe eines Vliesblaskopfes, welcher Vliesblaskopf eine Düsenplatte mit zumindest einer Reihe von Düsenbohrungen für den thermoplastifizierten Kunst­ stoff aufweist, wobei die aus den Düsenbohrungen austreten­ den Kunststoffstränge von in bezug auf die Düsenbohrungen symmetrischen Blasluft-Flächenstrahlen, die über Verteiler­ kammern zugeführt werden, angeblasen, verstreckt und zu Fasern zerblasen werden. Die Erfindung betrifft fernerhin einen Vliesblaskopf für die Durchführung des Verfahrens mit einem Kunststofführungskern, der zumindest eine Reihe von Düsenbohrungen für den thermoplastifizierten Kunststoff und beidseits des Kunststofführungskerns mit Verteiler­ kammern ausgerüstete Blasluftzuführungseinrichtungen für die Blasluft-Flächenstrahlen aufweist, wobei die Blasluft- Flächenstrahlen unterhalb der Düsenbohrungen spitzwinklig gegeneinander geführt sind. - Es versteht sich, daß im Rahmen des beschriebenen Verfahrens bzw. an dem Vliesblas­ kopf Temperierungs- und Wärmedämmungsmaßnahmen durchgeführt werden. Das Luftvolumen der Blasluft-Flächenstrahlen und die Strömungsgeschwindigkeit sind einstellbar.

Vliesprodukte aus thermoplastischem Kunststoff sind mit unterschiedlicher Struktur bekannt. So kennt man Vlies­ produkte, die aus Kunststoffilamenten aufgebaut sind, und solche, die aus Kunststoffibers aufgebaut sind. Kunst­ stoffilamente bezeichnet dabei Fäden großer, theoretisch unendlicher Länge, insbesondere sogenannte Monofilamente. Kunststoffibers bezeichnet demgegenüber verhältnismäßig kurze Fasern, die auch als Stapelfasern bezeichnet werden. Im Vlies sind die Kunststoffilamente bzw. die Kunststoff­ fibers oder Kunststoffasern stoffschlüssig im Sinne einer Verschweißung oder adhäsiv miteinander verbunden.

Im Rahmen der bekannten Maßnahmen, von denen die Erfindung ausgeht (EP 03 77 926 A1), strömt die Blasluft aus den Ver­ teilerkammern über Blasluftkanäle unmittelbar in Spalt­ raume, die sich parallel zur Reihe der Düsenbohrungen er­ strecken. In den Spalträumen werden die Blasluft-Flächen­ strahlen gebildet. Die Spalträume haben zwar einen größeren Strömungsquerschnitt als es der Summe der Strömungsquer­ schnitte der Blasluftkanäle entspricht, sie sind jedoch im aerodynamischen Sinne nicht als Diffusor ausgebildet. Auch ist zwischen den Blasluftkanälen und den Spalträumen ein Diffusor nicht zwischengeschaltet. In den Spalträumen befinden sich Strömungsschikanen und Umlenkungen. Auf diese Weise wird versucht, zu erreichen, daß die Blasluft- Flächenstrahlen über die gesamte Länge der Reihe der Düsenbohrungen eine ausreichend gleichmäßige Strömungs­ struktur, d. h. eine Strömungsstruktur mit hohem Gleich­ mäßigkeitsgrad, aufweisen. Eine sehr gleichmäßige Strömungsstruktur in einem möglichst weiten Bereich des Blasluftvolumens und der Strömungsgeschwindigkeit sind er­ forderlich, damit das vliesartige Flächenprodukt in quali­ tätsmäßiger Hinsicht den Anforderungen mit vorgebbaren und wohl definierten Qualitätsparametern genügt. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen ist der Gleichmäßigkeitsgrad der Strömungsstruktur in den Blasluft-Flächenstrahlen ver­ besserungsbedürftig. Die Strömungsschikanen und Umlenkungen erhöhen in störendem Maße den Strömungswiderstand und da­ durch den Druckverlust. - Die Begriffe Diffusor und Gleich­ mäßigkeitsgrad der Strömungsstruktur werden weiter unten definiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches es erlaubt, mit Blasluftflächenstrahlen zu arbeiten, die einen sehr hohen Gleichmäßigkeitsgrad der Strömungsstruktur aufweisen. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, einen Vliesblaskopf anzugeben, der für die Durchführung eines solchen Verfahrens besonders geeignet ist und sich durch Einfachheit und Funktions­ sicherheit sowie durch leichte Einstellbarkeit der Strömungsparameter auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren, daß die Blasluft aus einer Verteilerkammer über Blasluftkanäle in zumindest einen Diffusor eingeführt wird und daß die Blasluft- Flächenstrahlen aus der aus dem Diffusor austretenden Blasluft mit Hilfe von Strömungsleiteinrichtungen gebildet werden. Strömungsleiteinrichtungen produzieren kaum Staudruck und stehen damit im Gegensatz zu Strömungs­ schikanen. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die aus dem Diffusor austretende Blasluft zunächst in einen Strömungsgleichrichter eingeführt und aus der da­ raus austretenden Blasluft wird jeweils ein Blasluft- Flachenstrahl gebildet. Dabei kann die aus einem Blasluft­ kanal austretende Blasluft jeweils über einen separaten Diffusor geführt werden. Fernerhin besteht die Möglichkeit, die aus einem Diffusor austretende Blasluft jeweils über einen separaten Strömungsgleichrichter zu führen. Die Blasluftmengenströme in den einzelnen Blasluftkanälen können zweckmäßigerweise gesteuert oder geregelt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, der in Kombination mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen be­ sondere Bedeutung zukommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Blasluft über zylindrische Verteilerkammern, die sich oberhalb des Niveaus der Reihe der Düsenbohrungen und parallel zu dieser Reihe erstrecken, mit einer turbulenz­ bildenden Drallkomponente in die Blasluftkanäle eingeführt werden. Es versteht sich, daß die Blasluft-Flächenstrahlen ihrerseits durch Stellelemente in bezug auf beispielsweise die Strahldicke und damit die Strömungsgeschwindigkeit be­ einflußt werden können.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Tatsache, daß bei einem Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächenproduktes aus Fasern aus thermoplastischem Kunst­ stoff, welches von den eingangs beschriebenen Verfahrens­ schritten und Maßnahmen ausgeht, die Blasluft, die aus einer Verteilerkammer in der beschriebenen Weise über einen Diffusor oder über Diffusoren geführt wird, einen sehr hohen Gleichmäßigkeitsgrad aufweist. Die Blasluft wird beim Austreten aus dem Diffusor bzw. aus den Diffusoren zu den Blasluft-Flächenstrahlen gleichsam umgeformt und besitzt trotz der Umformung den beschriebenen hohen Gleichmäßig­ keitsgrad über die gesamte Erstreckung der Blasluft- Flächenstrahlen. Das gilt insbesondere dann, wenn Strömungsgleichrichter, z. B. in Form von Gitteranordnungen oder Wabenkanälen, zwischengeschaltet werden. Das gilt insbesondere auch in den Randbereichen der Blasluft- Flächenstrahlen.

Ein Diffusor im Sinne der Aerodynamik ist bekanntlich eine Vorrichtung zur Verzögerung der Strömung und damit zur Drucksteigerung. Bei Unterschallströmungen, und darum handelt es sich im Rahmen der Erfindung, wird ein Diffusor aus einer stetigen Erweiterung des durchströmten Quer­ schnittes gebildet. Um eine Ablösung der Strömung im Diffusor zu vermeiden, darf nach der herrschenden Lehre der Aerodynamik der Öffnungswinkel des Diffusors den Wert von etwa 8° nicht überschreiten. Wenn die Strömungsge­ schwindigkeit, mit der die Blasluft in den Diffusor ein­ tritt, im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht zu klein ist, kann die vorstehend beschriebene Bedingung über den Öffnungswinkel eingehalten werden. Vorzugsweise wird jedoch im Rahmen der Erfindung der Öffnungswinkel größer gewählt, so daß die beschriebene Ablösung in nicht unbeachtlichem Maße stattfindet. Auf diese Weise wird ver­ mutlich erreicht, daß die Blasluft aus dem Diffusor bzw. aus den Diffusoren mit homogener isotroper Turbulenz aus­ tritt, wobei diese Strömungsstruktur in den Blasluft- Flächenstrahlen über deren gesamte Erstreckung anscheinend erhalten bleibt, wenn auch mit abnehmendem Turbulenzgrad und abnehmender Größe der Turbulenzballen. Die Strömungs­ gleichrichter vergrößern den Gleichmäßigkeitsgrad. Jeden­ falls erreicht die Erfindung, daß in den Blasluftflächen­ strahlen eine sehr gleichmäßige Struktur ohne störende Ge­ schwindigkeitsdifferenzen oder Strömungsanisotropien sich ausbildet und erhalten bleibt. - Eine Strömung hat im Rahmen der Definitionen, mit denen die Erfindung arbeitet, den Gleichmäßigkeitsgrad 100, wenn im zeitlichen sta­ tistischen Mittel an jeder Stelle der Strömung die gleiche Struktur festgestellt werden kann. Sie hat den Gleich­ mäßigkeitsgrad 0, wenn entsprechende definierte Meßwerte nicht festgestellt werden können. Erfindungsgemäß läßt sich ein Gleichmäßigkeitsgrad sehr nahe bei 100 erreichen. Das gilt insbesondere dann, wenn die Blasluft, die in die Blasluftkanäle eintritt, bereits turbulent strömt und mit einem ausreichenden Turbulenzgrad auch in den Diffusor bzw. in die Diffusoren eintritt.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Vliesblaskopf, der für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens besonders geeignet ist. Ausgehend von dem Vliesblaskopf des eingangs beschriebenen Aufbaus lehrt die Erfindung insoweit, daß an die Verteilerkammern einander parallele Blasluftkanäle angeschlossen sind, die in zumindest einen Diffusor ein­ münden, und daß an den Diffusor ein Blasluftaustritts­ spaltraum angeschlossen ist, der sich parallel zur Reihe der Düsenbohrungen erstreckt und aus dessen Mündung die Blasluft-Flächenstrahlen austreten. Dabei kann jeder Blas­ luftkanal in einen separaten Diffusor einmünden, wobei der Blasluftaustrittsspaltraum für den jeweiligen Blasluft- Flächenstrahl an diese Diffusoren angeschlossen ist. Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, daß an den Diffusor bzw. an die Diffusoren ein Strömungsgleichrichter in Form eines Gitters oder einer Wabenstruktur ange­ schlossen ist. Der Diffusor bzw. die Diffusoren konnen zum Blasluftaustrittsspaltraum bzw. zum Strömungsgleichrichter hin verengt sein. Die Blasluftaustrittsspalträume selbst sind zur Mündung hin verengt. Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß die Blasluftkanäle den Strömungsquerschnitt be­ einflussende Steuer- und/oder Regeleinrichtungen aufweisen.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind bei dem erfindungsgemäßen Vliesblaskopf die Verteilerkammern in besonderer Weise gestaltet, nämlich als Rohre ausge­ führt, wobei die Blasluftkanäle an das jeweilige Rohr längs einer Mantellinie angeschlossen sind und die Blasluft­ kanäle von dem Rohr in radialer Richtung abgehen. Auf diese Weise wird in der Blasluft, die den Blasluftkanälen zuge­ führt wird, bereits eine Turbulenz erzeugt. Sie kann da­ durch beeinflußt werden, daß die Verteilerkammern eine Drallerzeugungseinrichtung aufweisen. In diesem Zusammen­ hang ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung da­ durch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammern aus einem Innenrohr und einem Außenrohr bestehen, die ringspalt­ bildend ineinandergesetzt sind, daß an das Außenrohr Blas­ luftkanäle angeschlossen sind, daß in das Innenrohr die Blasluft einführbar ist und daß das Innenrohr auf der den Blasluftkanälen diametral gegenüberliegenden Seite zu­ mindest eine Reihe von Bohrungen aufweist, aus denen die Blasluft aus dem Innenrohr in den Ringspaltraum eintritt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 die Seitenansicht eines Vliesblaskopfes für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab eine Ansicht einer Verteilerkammer des Gegenstandes der Fig. 1 aus Richtung des Pfeiles A, teilweise im Schnitt.

Der in den Figuren dargestellte Vliesblaskopf ist für die Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens ein­ gerichtet. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Kunst­ stofführungskern 1, der zumindest eine Reihe von Düsen­ bohrungen 2 für den thermoplastischen Kunststoff aufweist, und beidseits des Kunststofführungskerns 1 angeordneten, mit Verteilerkammern 3 ausgerüsteten Blasluftzuführungsein­ richtungen 4, aus denen die Blasluft-Flächenstrahlen aus­ treten. Die Blasluft-Flächenstrahlen sind unterhalb der Düsenbohrungen 2 spitzwinklig gegeneinander geführt. Es versteht sich, daß die Düsenlippen 5, an denen die Blas­ luft-Flächenstrahlen vorbeiströmen, verstellbar sein können.

An die Verteilerkammern 3 sind einander parallele Blas­ luftkanäle 6 angeschlossen, die schräg abwärts in Richtung auf die Reihe der Düsenbohrungen 2 geführt sind. Die Blas­ luftkanäle 6 münden in zumindest einem Diffusor 7. An den Diffusor 7 ist ein Blasluftaustrittsspaltraum 8 ange­ schlossen, der sich parallel zur Reihe der Düsenbohrungen 2 erstreckt und ebenfalls schräg abwärts verläuft, und zwar mit einem praktisch waagerechten Endteilstück 9. Aus der Mündung des Blasluftaustrittsspaltraumes 8, 9 treten die Blasluft-Flächenstrahlen aus. Im Ausführungsbeispiel mag jeder Blasluftkanal 6 mit einem separaten Diffusor 7 ausgerüstet sein. Der Blasluftaustrittsspaltraum 8 ist an diese Diffusoren 7 angeschlossen. Strömungsgleichrichter 10 können zwischengeschaltet sein. Sie sind beispielsweise als Gitter oder als Wabenströmungsgleichrichter ausgeführt. Die Diffusoren 7 sind im Ausführungsbeispiel zum Blasluft­ austrittsspaltraum bzw. Strömungsgleichrichter hin verengt. Andererseits ist der Blasluftaustrittsspaltraum 8 zur Mündung hin verengt. Nicht gezeichnet wurde, daß die Blas­ luftkanäle 6 den Strömungsquerschnitt beeinflussende Steuer- und/oder Regeleinrichtungen aufweisen können. Auch wurden die Maßnahmen nicht dargestellt, die zur Temperie­ rung und/oder Kühlung oder aus Wärmedämmungsgründen er­ forderlich oder zweckmäßig sind.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Verteilerkammern 3 als Rohre ausge­ führt, wobei die Blasluftkanäle 6 an das jeweilige Rohr längs einer Mantellinie angeschlossen sind. Die Blasluft­ kanäle 6 gehen von diesen Rohren 3 in radialer Richtung ab. Die Verteilerkammern 3 besitzen im Ausführungsbeispiel eine besondere Drallerzeugungseinrichtung. Man entnimmt dazu aus der Fig. 2, daß die Verteilerkammern 3 aus einem Innenrohr 11 und einem Außenrohr 12 bestehen, die ring­ spaltbildend ineinandergesetzt sind. An das Außenrohr 12 sind die Blasluftkanäle 6 wie beschrieben angeschlossen. In das Innenrohr 11 ist die Blasluft einführbar. Das Innen­ rohr 11 besitzt auf der den Blasluftkanälen 6 diametral gegenüberliegenden Seite zumindest eine Reihe von Bohrungen 13, aus denen die Blasluft aus dem Innenrohr 11 in den Ringspalt 14 eintritt. Sie gelangt von dort in die Blas­ luftkanäle 6 und über die Diffusoren bzw. den Diffusor 7 und den Strömungsgleichrichter 10 in die Blasluftaustritts­ spalträume 8. Man erreicht auf diese Weise Blasluft- Flächenstrahlen einer sehr homogenen Strömungsstruktur in bezug auf alle physikalischen Parameter.

Claims (15)

1. Verfahren zum Herstellen eines vliesartigen Flächen­ produktes aus Fasern aus thermoplastischem Kunststoff mit Hilfe eines Vliesblaskopfes,
welcher Vliesblaskopf eine Düsenplatte mit zumindest einer Reihe von Düsenbohrungen für den thermoplasti­ fizierten Kunststoff aufweist,
und wobei die aus den Düsenbohrungen austretenden Kunst­ stoffstränge von in bezug auf die Düsenbohrungen symme­ trischen Blasluft-Flächenstrahlen angeblasen, verstreckt und zu Fasern zerblasen werden, die danach als vliesartiges Flächenprodukt abgelegt werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blasluft aus einer Ver­ teilerkammer über Blasluftkanäle in zumindest einen Diffusor eingeführt wird, und daß die Blasluft-Flächen­ strahlen aus der aus dem Diffusor austretenden Blasluft mit Hilfe von Strömungsleiteinrichtungen gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Diffusor austretende Blasluft zunächst in einen Strömungsgleichrichter eingeführt und aus der daraus aus­ tretenden Blasluft die Blasluft-Flächenstrahlen gebildet werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Blasluftkanal austretende Blasluft jeweils über einen separaten Diffusor geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Diffusor austretende Blasluft jeweils über einen separaten Strömungsgleichrichter geführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blasluftmengenströme in den einzelnen Blasluftkanälen gesteuert oder geregelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blasluft über zylindrische Ver­ teilerkanäle, die sich oberhalb des Niveaus der Reihe der Düsenbohrungen und parallel zu dieser Reihe erstrecken, mit einer turbulenzbildenden Drallkomponente in die Blas­ luftkanäle eingeführt werden.

7. Vliesblaskopf für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, - mit
einem Kunststofführungskern, der zumindest eine Reihe von Düsenbohrungen für den thermoplastifizierten Kunststoff und beidseits des Kunststofführungskerns mit Verteilerkammern ausgerüstete Blasluftzuführungs­ einrichtungen für die Blasluft-Flächenstrahlen auf­ weist,
wobei die Blasluft-Flächenstrahlen unterhalb der Düsen­ bohrungen spitzwinklig gegeneinander geführt sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verteiler­ kammern (3) an einander parallele Blasluftkanäle (6) angeschlossen sind, die in zumindest einem Diffusor (7) münden, und daß an den Diffusor (7) ein Blasluftaustrittsspaltraum (8) angeschlossen ist, der sich parallel zur Reihe der Düsenbohrungen (2) er­ streckt und aus dessen Mündung jeweils ein Blasluft- Flächenstrahl austritt.

8. Vliesblaskopf nach Aspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Blasluftkanal (6) in einen separaten Diffusor (7) mündet, und daß der Blasluftaustrittsspaltraum (8) an diese Diffusoren angeschlossen ist.

9. Vliesblaskopf nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Diffusor (7) bzw. an die Diffusoren ein Strömungsgleichrichter (10) angeschlossen ist.

10. Vliesblaskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (7) bzw. jeder Diffusor zum Blasluftaustrittsspaltraum (8) bzw. zum Gleichrichter (10) hin ver­ engt ist.

11. Vliesblaskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blasluftaustrittsspalträume zur Mündung hin verengt sind.

12. Vliesblaskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blasluftkanäle (6) den Strömungs­ querschnitt beeinflussende Steuer- und/oder Regeleinrich­ tungen aufweisen.

13. Vliesblaskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammern (3) als Rohre ausgebildet sind, daß die Blasluftkanäle (6) an das jeweilige Rohr längs einer Mantellinie angeschlossen sind und daß die Blasluftkanäle (6) von den Rohren in radialer Richtung ab­ gehen.

14. Vliesblaskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verteilerkanäle eine Draller­ zeugungseinrichtung aufweisen.

15. Vliesblaskopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammern (3) aus einem Innenrohr (11) und einem Außenrohr (12) bestehen, die ringspaltbildend (14) ineinandergesetzt sind, daß an das Außenrohr (12) die Blasluftkanäle (6) angeschlossen sind, daß in das Innenrohr (11) die Blasluft einführbar ist und daß das Innenrohr auf der den Blasluftkanälen diametral gegenüberliegenden Seite zumindest eine Reihe von Boh­ rungen (13) aufweist, aus denen die Blasluft aus dem Innenrohr in den Ringspalt (14) eintritt.