DE60004660T2

DE60004660T2 - Öffnung und aufteilungsvorrichtung für ein filamentbündel beim herstellen einer vliesbahn

Info

Publication number: DE60004660T2
Application number: DE60004660T
Authority: DE
Inventors: Rosario Maggio; Laurent Schmit
Original assignee: Rieter Perfojet SAS
Current assignee: Rieter Perfojet SAS
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-04-21
Also published as: IL146029A; EP1177336B1; EP1177336B2; US6966762B1; DE60004660D1; FR2792656B1; CN1348513A; PL350364A1; ATE247728T1; JP4549541B2; EP1177336A1; IL146029A0; PL191426B1; WO2000065134A1; JP2002543299A; FR2792656A1; DE60004660T3; AU4301300A; TR200103043T2; CN1168855C

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung, die an den Anlagen vorgenommen wurde, die die Herstellung einer Vliesbahn, die üblicherweise unter der Bezeichnung „Spunbond" bekannt ist und aus kontinuierlichen synthetischen Filamenten gebildet ist, ermöglicht.
Sie betrifft insbesondere eine Verbesserung für die Mittel, die es ermöglichen, die Aufteilung der extrudierten Filamente nach dem Ziehen auf einem beweglichen Förderband, auf dem sie sich nach dem Zufallsprinzip aufteilen, zu gewährleisten, um eine regelmäßige Bahn zu bilden, deren Gewicht und Dicke in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung regulierbar sind.
VORVERÖFFENTLICHTE TECHNIKEN
Die Herstellung von Vliesbahnen des Typs „Spunbond" besteht seit Jahrzehnten und im Allgemeinen darin:

– ein organisches geschmolzenes Polymer durch eine Ziehdüse, durch die Löcher gebohrt sind, zu extrudieren, um ein Bündel oder einen Vorhang von Filamenten zu bilden;
– dann die extrudierten Filamente durch Ziehen mittels einer oder mehrerer Fluidstrahlvorrichtungen, insbesondere Druckluftvorrichtungen, auszurichten;
– und schließlich das Filamentbündel in Form einer Bahn auf einem beweglichen Förderband aufzunehmen, das im Allgemeinen einer Ansaugquelle ausgesetzt ist und dessen Geschwindigkeit in Abhängigkeit von den Eigen schaften der Bahn, insbesondere der Dicke, die erzielt werden sollen, eingestellt wird.

Nach ihrer Herstellung wird die Bahn gestärkt, beispielsweise indem ein Kalibrieren oder Glätten vorzugsweise im heißen Zustand durchgeführt wird, so daß die elementaren Filamente miteinander verbunden werden.
Weitere Stärkungsbehandlungen können eventuell durchgeführt werden, wie beispielsweise eine Nadelbehandlung (herkömmlicher Art oder mit Fluidstrahlen) und/oder die Aufbringung eines Bindematerials auf die Oberfläche oder in das Innere der Bahn.
Ganz allgemein umfassen die für die Herstellung solcher Produkte verwendeten Anlagen:

– mindestens einen Extruder für ein organisches geschmolzenes Polymer, der eine Ziehdüse speist, die es ermöglicht, einen Vorhang von Filamenten zu erzeugen;
– eine Kühlzone, die es ermöglicht, die Verfestigung der extrudierten Filamente zumindest an der Oberfläche zu erzielen;
– eine Ansaugvorrichtung, die in Form einer Kammer mit rechteckigem Querschnitt von geringer Breite vorhanden ist, in deren Inneren der Vorhang von Filamenten der Wirkung von Luftströmen mit großer Geschwindigkeit unterworfen ist, die das Ziehen der Filamente hervorruft, eine Einheit, die in der nachfolgenden Beschreibung mit dem Ausdruck „Ziehschlitz" bezeichnet ist; und
– ein Mittel, das es ermöglicht, am Ausgang des Ziehschlitzes den Luftstrom abzulenken und zu verlangsamen und die Filamente zufallsbedingt auf einem Aufnahmeband aufzuteilen.

In solchen Anlagen sind die Filamente am Ausgang des Ziehschlitzes in Form eines Bündels von Filamenten vorhanden, die in der Mittelebene des Schlitzes zusammengefasst sind.
Diese Filamente werden mit sehr großer Geschwindigkeit aus dem Ziehschlitz ausgeworfen, wobei die Geschwindigkeit 3000 m/min oder mehr, je nach dem Zustand, erreichen kann.
Um eine möglichst homogene Vliesbahn auf dem Aufnahmeband, auf das die aus dem Ziehschlitz austretenden Filamente geworfen werden, zu erzielen, ist es nicht nur erforderlich, die Filamente voneinander zu trennen, sondern auch ihre Geschwindigkeit vor ihrem Auftreffen auf dem Band zu verlangsamen, um die Erscheinungen eines unkontrollierbaren Zurückschnellens zu begrenzen, die eine heterogene Aus- bildung des Voiles hervorrufen.
Um eine solche Zerstreuung und Aufteilung des Vorhangs von extrudierten Filamenten zu gewährleisten, wurden bisher verschiedene Techniken vorgeschlagen.
Die älteste Technik, die insbesondere aus dem Patent GB-A-932 482, dem Patent US-A-3 967 118 hervorgeht, besteht darin, die Filamente elektrostatisch aufzuladen, wodurch die Tendenz entsteht, daß sie zueinander geschoben werden (Corona-Effekt).
Diese Technologie ermöglicht es, die Ausbildung des Voiles zu verbessern, wenn die Filamente mit relativ geringer Geschwindigkeit aus dem Ziehschlitz ausgeworfen werden, und wenn folglich die sogenannten „Gruppierungserscheinungen" der Filamente im Vergleich zu jenen des Zurückschnellens der Filamente auf das Band vorherrschend sind.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Voile aus relativ groben Filamenten gebildet ist, d.h. mit einem Titer größer oder gleich 2,2 dtex pro Filament, Filamente, die im Allgemeinen mit Geschwindigkeiten am Ausgang des Ziehschlitzes von unter 3000 m/min hergestellt werden.
Um die Geschwindigkeit ohne Beigabe eines zusätzlichen Organs zu verringern, ist es erforderlich, wenn das Ende des Ziehschlitzes, an dem die elektrostatische Einrichtung befestigt ist, in einem relativ großen Abstand zu dem Aufnahmeband von ungefähr 500 mm oder mehr angeordnet ist, daß die Reibungskräfte der Filamente in der Luft ihre Geschwindigkeit verringern, wodurch es möglich ist, die Erscheinungen des Zurückschnellens zu begrenzen und die Ausbildung des Voiles zu verbessern.
Diese Vorrichtung ist nicht zur Gänze zufriedenstellend, da keine Kontrolle der Geschwindigkeit möglich ist, und die Filamente sind auch allen Außenluftströmen ausgesetzt, wodurch der Voile gestört und Fehler hervorgerufen werden.
Schließlich ermöglicht die einfache Reibung der Filamente in der Luft auf einem derart kurzen Abstand keine ausreichende Verlangsamung ihrer Geschwindigkeit, die es ermöglicht, die Erscheinungen des Zurückschnellens der Filamente auf das Band ausreichend zu dämpfen.
Folglich wurde vorgeschlagen, wie dies aus dem Patent US 3 286 896 hervorgeht, das Ende des Ziehschlitzes (siehe
7 und 8) anzupassen, wobei es ein Deflektorsystem ermöglicht, eine bessere Aufteilung und Öffnung der erzeugten Filamentbündel zu gewährleisten.
Da diese Lösung aber nicht völlig zufriedenstellend ist, wurde vorgeschlagen, wie dies aus dem Patent US-A-3 325 906 hervorgeht, zu der divergierenden Zone, die sich am Ausgang des Ziehschlitzes befindet, eine Einheit hinzuzufügen, die es ermöglicht, Luft auf jeder Seite dieser divergierenden Zone einzublasen, wodurch ein negativer Druck in der Nähe der Wände erzeugt wird, wodurch die Fasern zu den Wänden gezogen werden, wodurch die Tendenz entsteht, das Filamentbündel zu öffnen und auch die Geschwindigkeit dieser letztgenannten zu verringern.
Eine solche Vorrichtung, die in der Theorie zufriedenstellend ist, weist allerdings eine begrenzte Wirksamkeit auf, da hauptsächlich die Fasern, die sich auf jeder Seite des Bündels befinden, „entfernt" werden, während jene, die in der Mitte des Bündels gruppiert sind, äußerst schwer voneinander zu trennen sind.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Nun wurde herausgefunden, was auch Gegenstand der Erfindung ist, daß es möglich war, nicht nur eine perfekte Öffnung des Bündels von extrudierten Filamenten am Ausgang des Ziehschlitzes zu erzielen, sondern auch eine sehr homogene Aufteilung auf dem Aufnahmeband, einerseits indem die Einheit zur Öffnung des Bündels von Filamenten von dem eigentlichen Ziehschlitz getrennt wird, und andererseits und vor allem, indem diese Öffnungseinheit derart ausgeführt wird, daß sie sowohl die Vorteile der Techniken der elektrostatischen Aufladung der Filamente, als auch der Techniken der Öffnung des Bündels durch Verlangsamung der Luftgeschwindigkeit am Ausgang des Ziehschlitzes und somit der Geschwindigkeit der Filamente vor der Aufnahme auf der Aufnahmebahn kombiniert.
Ganz allgemein betrifft die Erfindung somit eine Vorrichtung, die es ermöglicht, die Öffnung und Aufteilung eines Filamentbündels bei der Herstellung einer Vliesbahn nach folgender Technik zu gewährleisten, darin bestehend:

– ein organisches geschmolzenes Polymer durch eine Ziehdüse, durch die Löcher gebohrt sind, zu extrudieren, um ein Bündel oder einen Vorhang von Filamenten zu bilden;
– dann die extrudierten Filamente durch Ziehen mittels einer oder mehrerer Fluidstrahlvorrichtungen (5) auszurichten;
– und schließlich das Filamentbündel in Form einer Bahn auf einem beweglichen Aufnahmeband aufzunehmen, unter dem eine Ansaugquelle angeordnet ist.

Die Vorrichtung zur Öffnung und Aufteilung des Filamentbündels gemäß der Erfindung ist von einer Einheit gebildet, die stromabwärts zu dem Ausgang der Zieheinheit und von letzter getrennt angeordnet ist, wobei diese Einheit in der Nähe des Ausgangs des Ziehschlitzes angeordnet einen Verteiler umfasst, der eine Eingangszone in Form einer konvergierenden Zone umfasst, die sich über die gesamte Anlagenbreite gegenüber dem Ausgang des Ziehschlitzes zur Herstellung der Bahn erstreckt und durch eine divergierende Zone verlängert ist, wobei die Einheit mit einer Rampe verbunden ist, die die Filamente vor der Aufnahme auf der Aufnahmebahn elektrostatisch auflädt.
Nach einer Ausführungsform umfasst die divergierende Zone des Verteilers zwei Wände und zwei seitliche Schlitze, die an der Spitze des Verteilers auf jeder Seite desselben angeordnet sind und entweder einen Luftzug von außen durch Venturi-Effekt oder eventuell eine Lufteinspritzung unter einem Druck von weniger als ein Bar und vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 bar ermöglichen, wodurch es zu einem Luftstrom gegen die Wände des Verteilers kommt.
Der oben beschriebene Verteiler ermöglicht es, genau die Breite des Faserbündels sowie die Aufschlaggeschwindigkeit der Filamente auf dem Aufnahmeband zu regulieren, wobei die Einheit zur elektrostatischen Aufladung eventuell stromabwärts zu der Verteilereinheit angeordnet sein kann, allerdings vorzugsweise in letztgenannte integriert ist, wodurch es möglich ist, die Öffnung des Filamentbündels zu verstärken.
Vorzugsweise und in der Praxis:

– umfasst der Verteiler eine Eingangszone in Form einer konvergierenden Zone, die mit den beiden Wänden der divergierenden Zone durch einen geradlinigen Schlitz verbunden ist, wobei die Rampe, die die Filamente elektrostatisch auflädt, auf Höhe des geradlinigen Schlitzes direkt stromaufwärts zu der divergierenden Zone befestigt ist;
– ist der Abstand des Verteilers zur Aufnahmebahn regulierbar, um den Einfluss der Außenluftströme auf das Faserbündel zu minimieren;
– ermöglichen es der Druck der Luft, die in den Verteiler gegen die Wände dieses letztgenannten strömt, und die Einstellung der in der elektrostatischen Rampe angelegten Spannung, die Bedingungen für die Bildung des Voiles in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Filamente am Ausgang des Ziehschlitzes sehr genau anzupassen, wodurch eine solche Vorrichtung besonders gut für die Bildung eines Voiles, der aus Filamenten mit geringen Deniers gebildet ist, sowie für die mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Produktionsanlagen angepasst ist;
– bietet schließlich die Trennung der eigentlichen Ziehsysteme und der Aufteilungssysteme des Filamentvorhangs eine Möglichkeit der Einstellung der Titrierung der Filamente, ohne das Aussehen des Voiles zu verändern, und umgekehrt.

ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung und die Vorteile, die sich daraus ergeben, gehen besser aus dem konkreten Ausführungsbeispiel hervor, das hinweisenden, aber nicht einschränkenden Charakter hat und durch die beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, wobei:
1 eine Gesamtansicht einer Anlage ist, die es ermöglicht, eine Vliesbahn des Typs „Spunbond" herzustellen;
2 eine Detailansicht ist, die schematisch die Struktur und die Funktion einer Einheit darstellt, die die Öffnung des gebildeten Filamentbündels und sein Auflegen auf die Aufnahmebahn ermöglicht;
3 eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante darstellt, bei der die elektrostatische Aufladung der Filamente mit Hilfe einer in den Verteiler integrierten Rampe erzielt wird, wobei das Strömen der Luft in das Innere desselben gegen die Wände entweder durch natürlichen Strom der Außenluft oder durch ein Einspritzsystem unter geringem Druck von weniger als ein Bar erfolgen kann.
DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren ist die erfindungsgemäße Vorrichtung somit dazu bestimmt, auf einer Anlage zur Herstellung einer Vliesbahn, die von kontinuierlichen synthetischen Filamenten gebildet ist, verwendet zu werden.
Ganz allgemein, wie dies auch aus 1 hervorgeht, besteht eine solche Herstellungsanlage somit im Wesentlichen aus mindestens einem Extruder, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet ist und eine Ziehdüse 2 mit synthetischem Polymer, wie beispielsweise Polyamid, Polyethylen, Polyester,... speist, die die Bildung eines Filamentvorhanges 3 ermöglicht.
Aus praktischer Sicht ist die Ziehdüse beispielsweise aus einer Platte gebildet, die jeweils eine Vielzahl von Löchern aufweist, die beispielsweise in der Zahl von 5000 pro Meter Breite vorhanden sind und einen von den extrudierten Filamenten abhängigen Durchmesser, beispielsweise 0,5 mm, aufweisen. Diese Löcher sind auf einer Vielzahl von parallelen Reihen, beispielsweise achtzehn Reihen, ver teilt, und zwar auf einer Breite am Ausgang der Ziehdüse von 140 mm.
Am Ausgang dieser Ziehdüse ist eine Kühleinheit 4 angeordnet, die die Einstellung der Temperatur der Filamente in Abhängigkeit von den Polymeren ermöglicht und beispielsweise aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zonen 4a, 4b, 4c zusammengesetzt ist, die es ermöglichen, den Filamentvorhang 3 durchgehenden Luftströmen auszusetzen, deren Geschwindigkeit und Temperatur einstellbar sind.
Beispielsweise beträgt die Länge dieser Kühlzone ungefähr 1200 mm, und die Temperatur und die Geschwindigkeit jeder der Zonen nehmen von der ersten Zone 4a bis zur dritten Zone 4c ab.
Stromabwärts zu dieser Kühlzone ist eine eigentliche Zieheinheit 5 angeordnet, die in Form eines geschlossenen Raumes vorhanden ist, der einen Schlitz F umfasst, in den Luft unter Druck, beispielsweise von ungefähr 0,5 bar, eingespritzt wird.
Ein solches Ziehsystem ermöglicht es, die Ansaugung des Filamentvorhanges und seinen Antrieb durch Luftströme mit großer Geschwindigkeit zu erzielen, wodurch das Ziehen sichergestellt wird.
Am Ausgang der Zieheinheit 5 wird das Filamentbündel 3 auf die Aufnahmebahn 7 mit Hilfe einer Einheit 6 ausgeworfen, einer Einheit, die Gegenstand der Erfindung ist und deren beiden Ausführungsformen aus den 2 und 3 hervorgehen und die eine Ablenkung des aus dem Schlitz 5 austretenden Luftstroms hervorruft, wobei eine Verlangsamung dieses Luftstroms somit zur Öffnung des Filamentbündels führt.
Bei der ersten, in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst eine solche Einheit in der Nähe des Ausgangs des Ziehschlitzes F der Einheit 5 einerseits einen Verteiler, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnet und im Wesentlichen von einer divergierenden Zone gebildet ist, die sich über die gesamte Herstellungsbreite der Vliesbahn erstreckt, und andererseits stromabwärts zu dieser Öffnungseinheit eine Rampe 11, die es ermöglicht, die Filamente am Ausgang der Einheit 10 elektrostatisch aufzuladen, wodurch es zu einer vollständigen Öffnung des Filamentbündels kommt, bevor es auf die Aufnahmebahn 7 gelegt wird.
Bei dieser Ausführungsform setzt sich die Verteilereinheit 10 im Wesentlichen aus einer Kammer 12 zusammen, die einen inneren Schlitz 13 in Form einer konvergierenden/divergierenden Zone umfasst, die sich über die gesamte Breite der Anlage gegenüber dem Ausgang des Ziehschlitzes F der Einheit 5 erstreckt.
In diesen Schlitz 13 münden in der Nähe des unteren Teils der divergierenden Zone zwei symmetrische Schlitze 14, die seitlich angeordnet sind. Diese symmetrischen Schlitze 14 können entweder mit einer Quelle von Druckluft, die unter einem Druck von weniger als 1 bar und vorzugsweise von ungefähr 0,4 bar eingespritzt wird, verbunden sein oder einfach für die Außenluft offen sein.
Die divergierende Zone ist bei dieser Ausführungsart von zwei ebenfalls divergierenden Wänden 15 verlängert.
Direkt stromabwärts zu dieser Verteilereinheit oder eventuell in diese integriert ist eine herkömmliche Rampe 11 vorgesehen, die es ermöglicht, die Filamente elektrostatisch aufzuladen, wodurch die Öffnung des Bündels verstärkt wird. Eine solche Rampe 11 ist eine herkömmliche Rampe, beispielsweise von dem in US-A-3 967 118 beschriebenen Typ.
3 stellt eine zweite Ausführungsart einer Einheit zur Öffnung und Aufteilung eines Filamentbündels in Form einer erfindungsgemäß hergestellten Vliesbahn dar.
Bei dieser Variante, wobei dieselben Bezugszeichen wie jene verwendet werden, die für die Beschreibung des in 2 dargestellten Beispiels verwendet wurden, ist die Vorrichtung zur Öffnung und Aufteilung des Filamentbündels 6 wie vorher von der Zieheinheit 5 getrennt.
Bei dieser Ausführungsart umfasst sie ebenfalls eine Eingangszone 13 in Form einer konvergierenden Zone, die sich gegenüber dem Ausgang des Ziehschlitzes F erstreckt. Diese Eingangszone 13 in Form einer konvergierenden Zone ist mit zwei Wänden 15 der divergierenden Zone durch einen geradlinigen Schlitz 20 verbunden.
Die Rampe 11, die es ermöglicht, die Filamente elektrostatisch aufzuladen, ist bei dieser Ausführungsform in den Verteiler am Ende des geradlinigen Schlitzes 20 direkt stromaufwärts zu der divergierenden Zone 15 integriert.
Ein von außen durch Venturi-Effekt kommender Luftstrom strömt durch die beiden aneinander grenzenden seitlichen Schlitze, die von der Unterseite der Zieheinheit 5 und der Oberseite der Einheit zur Öffnung und Aufteilung 6 gebildet werden.
Es kommt somit zu einem Luftstrom entlang der Wände 20, 15 auf der Einheit zur Öffnung und Aufteilung.
Wie bei der im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Ausführungsform könnte eventuell ein Einspritzen von Luft unter geringem Druck von weniger als 1 bar auf Höhe der beiden seitlichen Schlitze durchgeführt werden, die zwischen der Zieheinheit 5 und der Einheit zur Öffnung und Aufteilung 6 ausgebildet sind.
Es wurde festgestellt, daß mit einer solchen Vorrichtung eine perfekte Öffnung des Filamentbündels erzielt wurde, daß aber überdies die Aufnahme auf der Bahn 7 sehr regelmäßig erfolgte und zum Erhalt einer sehr homogenen Vliesbahn führte.

Claims

Vorrichtung, die es ermöglicht, die Öffnung und Aufteilung eines Filamentbündels bei der Herstellung einer Vliesbahn nach folgender Technik zu gewährleisten, darin bestehend: – ein organisches geschmolzenes Polymer durch eine Ziehdüse, durch die Löcher gebohrt sind, zu extrudieren, um ein Bündel oder einen Vorhang von Filamenten zu bilden; – dann die extrudierten Filamente durch Ziehen mittels einer oder mehrerer Fluidstrahlvorrichtungen (5) auszurichten; – und schließlich das Filamentbündel in Form einer Bahn auf einem beweglichen Aufnahmeband aufzunehmen, unter dem eine Ansaugquelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einer Einheit (6) gebildet ist, die stromabwärts zu dem Ausgang der Zieheinheit (5) und von letzter getrennt angeordnet ist, wobei die Einheit in der Nähe des Ausgangs des Ziehschlitzes (F) angeordnet einen Verteiler (10) umfasst, der eine Eingangszone (13) in Form einer konvergierendern Zone umfasst, die sich über die gesamte Anlagenbreite gegenüber dem Ausgang des Ziehschlitzes (F) zur Herstellung der Bahn erstreckt und durch eine divergierende Zone (15) verlängert ist, wobei die Einheit mit einer Rampe (11) verbunden ist, die die Filamente vor der Aufnahme auf der Aufnahmebahn (7) elektrostatisch auflädt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (10) eine Eingangszone (13) in Form einer konvergierenden Zone umfasst, die mit zwei Wänden (15) der divergierenden Zone durch einen geradlinigen Schlitz (20) verbunden ist, wobei die Rampe (11), die die Filamente elektrostatisch auflädt, auf Höhe des geradlinigen Schlitzes direkt stromaufwärts, zu der divergierenden Zone (15) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftzug durch Venturi-Effekt zwischen den gegenüber liegenden Flächen des Ausgangs des Ziehschlitzes (5) und des Eingangs der Verteilereinheit (6) hergestellt wird, der einen Luftstrom gegen die Wände (15) der divergierenden Zone erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lufteinspritzung unter einem Druck von weniger als 1 bar zwischen den gegenüber liegenden Flächen des Ausgangs des Ziehschlitzes (5) und des Eingangs der Verteilereinheit (6) hergestellt wird.