DE60202539T2

DE60202539T2 - Formierkopf mit einstellbaren nadelrollen

Info

Publication number: DE60202539T2
Application number: DE60202539T
Authority: DE
Inventors: Erik Jens THORDAHL
Original assignee: Dan Web Holding AS
Current assignee: Dan Web Holding AS
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: DK1440197T3; US20040231108A1; HRP20040142A2; NO323343B1; ES2236611T3; US7197793B2; ATE286550T1; CN1556878A; EP1440197A1; EP1440197B1; WO2003016605A1; DE60202539D1; JP4216187B2; JP2005518481A; AU2002333198B2; CA2459414A1; NO20040709L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formierkopf mit Nadelwalzen des Typs, der in der Trockenformierung von faserartigem Gewebe verwendet wird, wo dem Formierkopf ein Fasermaterial zugeführt und über eine oder mehrere Einblasdüsen mit Luft vermischt wird.
Aus der Industrie sind Formierköpfe bekannt, bei denen an den Enden rotierender perforierter Zylinder ein Gemisch aus Fasern und Luft eingeblasen wird. In den Zylindern ist eine ebenfalls drehbare Nadelwalze aufgehängt und hält die einzelnen Fasern in Umlauf, so dass keine Klumpenbildung stattfindet, bevor die Fasern durch ein Vakuum durch die Perforation in dem Zylinder gesaugt und an dem darunter liegenden Formierdraht festgemacht werden.
Aus US 3.252.186 ist außerdem ein Formierkopf mit paarweise zusammenarbeitenden Nadelwalzen bekannt, bei dem sich die Drehzahl der Walzen in einem Verhältnis von bis zu 1:3 unterscheidet, d. h., eine dreht sich z. B. mit 900 min^–1, während sich die andere mit 2700 min^–1 dreht. Angeblich wird hier eine Art von Prallbrechereffekt erzielt, der die Fasern trennt. Allerdings hat die Technik gemäß US 3.252.186 den Nachteil, dass die Faserverteilung nicht sehr gut wird, da die Fasern, die von der Walze gelöst werden, sich über eine relativ kleine Länge in Längsrichtung des drunter liegenden Formierdrahts festsetzen. Eine Variante der Technik gemäß US 3.252.186 kann zwei Gruppen von Nadelwalzen oder Messerwalzen, die paarweise und mit veränderlicher Überlappung wirksam sind, umfassen. Diese beiden Gruppen sind allerdings unmittelbar übereinander angeordnet, was keine verbesserte Verteilung der Fasern verursacht. Die Faserzufuhr zu diesem Formierkopf erfolgt durch Förderbänder, von denen die Fasern nach unten zwischen die beiden zusammenarbeitenden Walzen gestreut werden. Alternativ können Luftdüsen angebracht sein, die dem Bereich zwischen den Walzen Luft zuführen, um dadurch die Verteilungsqualität der Fasern zu verbessern.
Mit einem Formierkopf gemäß der Erfindung ist verwirklicht worden, dass eine merklich verbesserte Leistungsfähigkeit und Qualität der Faserverteilung erreicht werden kann, wobei die Länge im Vergleich mit einem in herkömmlichen Formierköpfen gebildeten Produkt etwa 2 mm beträgt.
Es ist die Aufgabe eines Formierkopfs gemäß der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu zeigen, die eine Verarbeitung langer Fasern ermöglichen, wobei ein Kardiereffekt und eine Faserverteilung erreicht werden, die hohe Qualitätstandards erfüllen und wobei eine Einstellung gleichzeitig mit dem Vorrichtungsbetrieb durchgeführt werden kann.
Der Formierkopf gemäß der Erfindung weist Mittel auf, die sicherstellen, dass ein Gemisch aus Luft und Fasern über wenigstens eine Einblasdüse mit Reguliermitteln an wenigstens einer, vorzugsweise an zwei Seiten des Formierkopfs, die in Längsrichtung des Formierdrahts weist, eingeblasen wird, wobei die Einblasdüse über die gesamte Breite des Formierkopfs angeordnet ist, wobei der Formierkopf auf wenigstens einer Einblasseite wenigstens eine erste Nadelwalze, vorzugsweise eine stationäre Nadelwalze, enthält, wobei ein Gemisch aus Luft und Fasern von der Einblasdüse auf einer Höhe über der horizontalen Ebene, in der sich die Mittelachse der Nadelwalze befindet, zum Formierkopf und direkt auf den Umfang der Nadelwalze geleitet wird, wobei die erste Nadelwalze an der Oberseite durch ein einstellbares Sieb abgedeckt ist, das wie der Umfang der Nadelwalze geformt ist, und wobei das Sieb an seiner Unterseite mit Mitteln zum Trennen von Fasern, vorzugsweise in Form von Kardierungsrippen, Nadelstreifen, Raspelplatten oder dergleichen, versehen ist und wobei der Boden des Formierkopfes mit Nadelwalzen bedeckt ist.
Mit einem Formierkopf gemäß der Erfindung, bei dem Fasern und Luft in einer gesteuerten und neuen Weise durch die einstellbaren Einblasdüsen zugeführt werden, wird die Möglichkeit geschaffen, Fasern zu verarbeiten, die länger sind, als normal, während gleichzeitig eine Verteilungsqualität aufrechterhalten wird, die voll auf dem Niveau des Standes der Technik liegt.
Das einstellbare Sieb kann gegebenenfalls während des Betriebs reguliert werden und hat die Aufgabe, zum Zerschneiden der zu bildenden Fasern beizutragen. Wenn die Fasern mit hoher Geschwindigkeit, 100 m/s oder mehr, von den Einblasdüsen ausgeblasen werden, werden sie durch die Nadeln in den Formierkopf und weiter in den Spalt zwischen dem Sieb und der Nadelwalze geführt. Auf seiner Innenseite bereitgestellte Mittel des Siebs sind zur Trennung der Fasern vorgesehen, wodurch eine sehr gleichmäßige Struktur in dem Faser-Luft-Gemisch bewirkt wird.
Um den Formierkopf für einen optimalen Betrieb einzustellen, kann sowohl die einzelne Drehrichtung der Nadelwalzen optional sein als auch die einzelne Drehzahl reguliert werden. Durch diese Steuermöglichkeiten ist ein Formierkopf geschaffen, der an eine große Menge verschiedener Fasertypen, die auf herkömmlichen Vorrichtungen nicht leicht mit der gleichen Leistungsfähigkeit verarbeitet werden, angepasst werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Formierkopfs gemäß der Erfindung kann auf einer Einblasseite zwei oder mehr unabhängig regulierte Einblasdüsen aufweisen, die über die Breite des Formierkopfes nebeneinander angeordnet sind. Beispielsweise kann es drei Einblasdüsen geben, die abhängig von der Luftströmung und weiteren Parametern, wie das Mischverhältnis von Fasern und Luft, einzeln reguliert werden können, um dadurch die Eigenschaften des trocken gebildeten Produkts anzupassen.
Der Formierkopf kann auf einer Einblasseite mit wenigstens einer weiteren Nadelwalze versehen sein, die auf einer in Bezug auf die Ebene der stationären Nadelwalze darunter liegenden horizontalen Ebene angeordnet ist, wobei die weitere Nadelwalze in Bezug auf die stationäre Nadelwalze unter einem Winkel verlagerbar ist, der im Intervall von 0° bis 90°, vorzugsweise im Intervall von 40° bis 50° in Bezug auf die Horizontale, liegt, wobei sich die Umfänge der zwei Nadelwalzen zumindest berühren.
Indem eine zweite verlagerbare Nadelwalze vorhanden ist, kann reguliert werden, wie die Fasern kardiert und/oder verteilt werden. Durch Verlagerung der Walze über einen Winkel von 40° bis 50° in Bezug auf die Horizontale, wird die Möglichkeit geschaffen, den Abstand zwischen den Mittelachsen der beiden Walzen und dadurch den Abstand zwischen den Umfängen der beiden Walzen zu verändern.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Formierkopf auf einer Einblasseite mit wenigstens einer dritten Nadelwalze ausgerüstet sein, die sich auf einer dritten Ebene unter der Ebene der stationären Nadelwalze und unter der Ebene der zweiten Nadelwalze befindet, wobei die dritte Nadelwalze in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung unabhängig verlagerbar ist, wobei der Umfang der zweiten Nadelwalze den Umfang der dritten Nadelwalze zumindest berührt.
Mit dieser dritten Walze besteht ferner die Möglichkeit einer Verlagerung in Bezug auf die beiden zuvor erwähnten Walzen, wodurch eine optimale Verteilung von Fasern über die gesamte Breite und Länge des Formierkopfs erreicht wird. Die dritte Walze kann, wie erwähnt ist, sowohl vertikal als auch horizontal reguliert werden, wodurch die drei gegenseitig überlagerten Walzen im Wesentlichen eine etwa 45° in Bezug auf die Horizontale ausgerichtete Walzenreihe bilden können. Indem mehrere Nadelwalzen, die eingestellt werden können, verwendet werden, wird der weitere Vorteil erreicht, dass das Fasermaterial während der Verteilung tatsächlich einen Kardierprozess durchläuft. Dieser Kardierprozess wird bewirkt, indem die Fasern sowohl durch Einblasen in den Umfang der stationären Nadelwalze als auch durch den nachfolgenden Kontakt mit den einstellbaren Nadelwalzen verarbeitet werden.
Der Formierkopf kann auf zwei Einblasseiten mit Nadelwalzen ausgerüstet sein. Mit dieser Konfiguration kann ein Formierkopf mit hoher Leistungsfähigkeit und mit guter Verteilungsqualität der Fasern geschaffen werden, wobei die Walzen V-förmig sind, wenn sie von der Seite gesehen werden.
Alternativ kann der Formierkopf mit lediglich zwei Nadelwalzen versehen sein, die wie die oben angegebenen ersten Nadelwalzen, von denen jede ihr einstellbares Sieb mit Kardiermitteln besitzt, angeordnet sind, wobei in dieser Version der Abstand zwischen den Nadelwalzen reguliert werden kann.
In einer bevorzugten Variante sind die Nadeln auf den Nadelwalzen in der Längsrichtung der Walzen relativ zueinander verlagert angeordnet, so dass eine Überlappung der Umfänge der Walzen möglich ist. Die Nadelwalzen in der zweiten und in der dritten Ebene sind relativ zueinander und in Bezug auf die stationäre Nadelwalze in der Weise verlagerbar, dass zwischen den Nadeln der Walzen eine veränderliche Überlappung gebildet wird, die von keiner Überlappung zu einer Überlappung reicht, die im Wesentlichen der Länge der Nadeln entspricht. Durch diese variable Überlappung besteht die Möglichkeit der Einstellung des Betriebs auf viele Fasertypen, so dass eine Faserverteilung hoher Qualität erreicht wird.
Um eine vernünftige Luftströmung in dem Formierkopf sicherzustellen, wird eine nach unten gerichtete Luftströmung unter eine obere Nadelwalze geschickt, die hauptsächlich tangential zum Umfang der stationären Nadelwalze und alternativ zu der zweiten Nadelwalze und der dritten Nadelwalze orientiert ist, wobei zusätzlich eine Luftmenge direkt von oben nach unten in den Formierkopf eingeblasen wird und wobei die Möglichkeit besteht, ein Material, vorzugsweise ein besonders absorbierendes Material von einer Dosiervorrichtung einzuleiten, die hierzu so angeordnet ist, dass sie direkt nach unten in den Formierkopf orientiert ist.
Das Gemisch aus Luft und Fasern wird dem Formierkopf durch eine ringförmige Zufuhrleitung zugeführt, wobei an den Ecken Einlassstutzen so angeordnet sind, dass das Gemisch aus Luft und Fasern zirkuliert, und wobei es möglich ist, alle Einlassstutzen, zwei diagonal angeordnete Einlassstutzen oder eine andere Kombination zu verwenden. Je nach Art der aufzubringenden Fasern können verschiedene Einblasmuster gewählt werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die ringförmige Zufuhrleitung durch unabhängige Einblasstutzen ersetzt sein, die alle durch eine zentrale Zufuhrleitung oder dergleichen versorgt werden.
Ein Formierkopf gemäß der Erfindung kann teilweise und steuerbar, vorzugsweise durch eine perforierte Platte, nach oben begrenzt sein. Mit dieser steuerbaren Begrenzung wird die Möglichkeit einer Steuerung des Mischverhältnisses zwischen der Umgebungsluft und dem Luft-Faser-Gemisch aus den Einblasdüsen geschaffen, wodurch ein gewünschter erhöhter Luftanteil durch die Einblasdüsen erreicht wird.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, die, ohne einschränkend zu sein, eine bevorzugte Ausführungsform eines Formierkopfs gemäß der Erfindung zeigt, wobei:
1 einen Formierkopf zeigt, der von einem Ende zu sehen ist;
2 eine Einzelheit von 1 mit Einblaseinzelheiten zeigt;
3 einen Querschnitt einer Einblasdüse zeigt;
4 einen Formierkopf mit Nadelwalzen von der Seite zeigt;
5 Nadelwalzen mit kleiner Überlappung zeigt;
6 Nadelwalzen mit größerer Überlappung zeigt; und
7 einen Formierkopf zeigt, wie er von oben zu sehen ist.
1 zeigt einen Formierkopf 2, der von der Seite zu sehen ist, mit insgesamt zwei Einblasseiten 4 und sechs Nadelwalzen 6, 8, 10. An der Oberseite gibt es zwei stationäre Walzen 6, wobei es unter ihnen zwei Walzen 8 gibt, die gemäß jeder ihrer geraden Linien mit einem Winkel von 45° in Bezug auf die Horizontale eingestellt werden können, wobei sich die Linien in der Mitte des Formierkopfs 2 treffen. Unter diesen Walzen 8 sind zusätzlich zwei Nadelwalzen 10 angeordnet, die sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung einstellbar sind. Unterhalb der untersten Walzen 10 ist der Formierdraht 12 zu sehen, auf den die Fasern festgemacht werden. Am Einlass 14 und am Auslass 16 des Formierkopfs 2 gibt es Führungswalzen 18. An der Oberseite im Formierkopf 2 gibt es eine Dosiervorrichtung 20, von der Material direkt auf die Nadelwalzen 6, 8, 10 dosiert werden kann. Die dem Formierkopf 2 zugeführten Fasern werden in den Umfang 22 der oberen Walzen 6 an den Einblasseiten 4 des Formierkopfs eingeblasen. Über den stationären Nadelwalzen 6 gibt es ein einstellbares Sieb 24, das an der Unterseite mit Kardierungsrippen 26 versehen ist und das mit einem Spalt 28 oberhalb der Walzen 6 vorgesehen ist. Ein Lufteinlass 30 ist unter den stationären Walzen 6 vorgesehen, wobei die Luft in eine schräg nach unten laufende Richtung in Übereinstimmung mit der Unterseite der Walzen 6, 8, 10 geführt wird.
2 ist eine Einzelheit der Luftreguliermittel 34 in einer Einblasdüse 32, wobei auch das einstellbare Sieb 24 mit den Kardierungsrippen 26 und der Spalt 28, der sich unter dem Sieb 24 zeigt, zu sehen sind.
In 3 ist eine Einblasdüse 32 mit Regulierungsmitteln 34 zu sehen.
Wie 1 zeigt 4 einen Formierkopf 2 von der Seite, wobei hier jedoch die Nadelwalzen 6, 8, 10 in zwei verschiedenen Situationen gezeigt sind. In einer Situation sind die Walzen 6, 8, 10 so angeordnet, dass es eine kleine Überlappung 38 der Nadeln 36 gibt, während es in der zweiten Situation eine große Überlappung 38 von Nadeln 36 auf den zusammenarbeitenden Nadelwalzen 6, 8, 10 gibt.
In den 5 und 6 sind zwei verschiedene Einstellungen der Überlappung 38 der Nadeln 36 zu sehen. 5 zeigt die Situation, die den Walzen 6, 8, 10 entspricht, die in 4 als die Untersten gezeigt sind, wohingegen 6 die Situation zeigt, die den Walzen 6, 8, 10 entspricht, die an der Oberseite in 4 mit dünner Linie gezeigt sind.
7 zeigt einen Formierkopf 2, wie er von oben zu sehen ist, wobei die ringförmige Zufuhrleitung 40 zu sehen ist. In jeder Ecke 42 dieser Ausführungsform sind Einlassstutzen 44 angeordnet, durch die ein Gemisch von Fasern und Luft zugeführt werden kann. Das Luft-Faser-Gemisch wird von dieser ringförmigen Zufuhrleitung 40 nach unten zu den in 3 zu sehenden Zufuhrdüsen 32 geleitet und weiter direkt auf den Umfang 22 der stationären Nadelwalzen 6 und weiterhin unter das Kardiersieb 24. Außerdem zeigt sich die Breite 46 des Formierkopfs.

Claims

Formierkopf mit Nadelwalzen des Typs, der in der Trockenformierung von faserartigem Gewebe verwendet wird, wo dem Formierkopf ein Fasermaterial zugeführt und über eine oder mehrere Einblasdüsen mit Luft vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Formierkopf an wenigstens einer, vorzugsweise an zwei Seiten des Formierkopfs (2) wenigstens eine Einblasdüse (32) mit Reguliermitteln (34), die in Längsrichtung des Formierdrahts (12) weist, besitzt, wobei die Einblasdüse über die gesamte Breite des Formierkopfs angeordnet ist, wobei der Formierkopf (2) auf wenigstens einer Einblasseite (4) wenigstens eine erste Nadelwalze, vorzugsweise eine stationäre Nadelwalze (6), enthält, wobei ein Gemisch aus Luft und Fasern von der Einblasdüse auf einer Höhe über der horizontalen Ebene, in der sich die Mittelachse der Nadelwalze (6) befindet, zum Formierkopf (2) und direkt auf den Umfang (22) der Nadelwalze geleitet wird, wobei die erste Nadelwalze (6) an der Oberseite durch ein einstellbares Sieb (24) abgedeckt ist, das wie der Umfang der Nadelwalze (22) geformt ist, und wobei das Sieb (24) an seiner Unterseite mit Mitteln zum Trennen von Fasern, vorzugsweise in Form von Kardierungsrippen (2), Nadelstreifen, Raspelplatten oder dergleichen, versehen ist und wobei der Boden des Formierkopfes mit Nadelwalzen bedeckt ist.
Formierkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formierkopf (2) auf einer Einblasseite mit zwei oder mehr einzeln steuerbaren Einblasdüsen (32) versehen ist, die über die Breite (46) des Formierkopfes nebeneinander angeordnet sind.
Formierkopf nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formierkopf (2) auf einer Einblasseite (4) mit wenigstens einer weiteren Nadelwalze (8) versehen ist, die auf einer in Bezug auf die Ebene der stationären Nadelwalze (6) darunterliegenden horizontalen Ebene angeordnet ist, wobei die weitere Nadelwalze (8) in Bezug auf die stationäre Nadelwalze (6) unter einem Winkel verlagerbar ist, der im Intervall von 0° bis 90°, vorzugsweise im Intervall von 40° bis 50° in Bezug auf die Horizontale, liegt, wobei sich die Umfänge der zwei Nadelwalzen zumindest berühren.
Formierkopf nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formierkopf (2) auf einer Einblasseite (4) mit wenigstens einer dritten Nadelwalze (10) ausgerüstet ist, die sich auf einer dritten Ebene unter der Ebene der stationären Nadelwalze (6) und unter der Ebene der zweiten Nadelwalze (8) befindet, wobei die dritte Nadelwalze (10) in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung unabhängig verlagerbar ist, wobei der Umfang der zweiten Nadelwalze den Umfang der dritten Nadelwalze zumindest berührt.
Formierkopf nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formierkopf (2) auf zwei Einblasseiten (4) mit Nadelwalzen (6, 8, 10) ausgerüstet ist.
Formierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelwalzen (8, 10) in der zweiten und in der dritten Ebene relativ zueinander und in Bezug auf die stationäre Nadelwalze (6) in der Weise verlagerbar sind, dass zwischen den Nadeln (36) der Walzen eine veränderliche Überlappung (38) gebildet wird, die von keiner Überlappung zu einer Überlappung reicht, die im Wesentlichen der Länge (50) der Nadeln entspricht.
Formierkopf nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach unten gerichtete Luftströmung (30) unter eine obere Nadelwalze (6, 8, 10) geschickt wird, die hauptsächlich tangential zum Umfang (22) der stationären Nadelwalze (6), der zweiten Nadelwalze (8) und der dritten Nadelwalze (10) orientiert ist, wobei zusätzlich eine Luftmenge direkt von oben nach unten in den Formierkopf (2) eingeblasen wird und wobei die Möglichkeit besteht, ein Material, vorzugsweise ein besonders absorbierendes Material von einer Dosiervorrichtung (20) einzuleiten, die hierzu so angeordnet ist, dass sie direkt nach unten in den Formierkopf (2) orientiert ist.
Formierkopf nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Formierkopf (2) eine ringförmige Zufuhrleitung (40) für ein Gemisch aus Fasern und Luft besitzt, wobei an den Ecken (42) Einlassstutzen (44) so angeordnet sind, dass das Gemisch aus Luft und Fasern zirkuliert, und wobei es möglich ist, alle Einlassstutzen (44), zwei diagonal angeordnete Einlassstutzen (44) oder eine andere Kombination zu verwenden.
Formierkopf nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formierkopf (2) oberhalb der Nadelwalze (6, 8, 10) nach oben teilweise und steuerbar, vorzugsweise durch eine perforierte Platte, begrenzt ist.