DE60303028T2

DE60303028T2 - Vorrichtung und verfahren für die herstellung von faservliesen

Info

Publication number: DE60303028T2
Application number: DE60303028T
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Monnerie; Pascal Debyser
Original assignee: Albany International Corp
Current assignee: Albany International Corp
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: AU2003231079B2; US20030208886A1; TW200400295A; US20110121481A1; JP4257291B2; WO2003095740A1; US20130078368A1; KR20040111594A; ATE314523T1; BR0309702B1; KR100980632B1; RU2328567C2; BR0309702A; CN100406631C; NZ536186A; EP1501978B1; RU2004135922A; CA2483375A1; DE60303028D1; AU2003231079A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zur Herstellung einer Faservliesbahn.
Hintergrund der Erfindung
Es bestehen heute Vorrichtungen zur Herstellung von Spinnvliesmatten, Strukturen oder Artikeln, hergestellt aus Fäden oder Fasern, die typischerweise aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen. Eine solche Vorrichtung ist im Patent US-A-5'814'349, ausgegeben am 29. September 1998, beschrieben. Die Vorrichtung weist typischerweise eine Spinndüse zur Herstellung eines Vorhangs aus Strängen und ein Gebläse für Arbeitsluft auf, welches Arbeitsluft auf den Vorhang aufbläst, um ihn zwecks Bildung thermoplastischer Fasern abzukühlen. Dann werden die thermoplastischen Fasern normalerweise mittels der Arbeitsluft aerodynamisch mitgenommen, um die thermoplastischen Fasern aerodynamisch zu recken, welche anschliessend nach Durchgang durch einen Diffusor auf einer kontinuierlich umlaufenden Siebgewebebahn abgelegt werden, um die miteinander verfitzten Fasern zu sammeln und daraus eine Bahn herzustellen. Die derart erhaltene Bahn, die Struktur oder der Artikel werden dann einer Weiterverarbeitung zugeführt.
Vorrichtungen dieser Bauart, insbesondere zur Hochgeschwindigkeits-Herstellung schmelzgebundener Bahnen, sind von der Firma Reifenhäuser GmbH. Co. Maschinenfabrik, Spicherer Strasse, D-53839 Troisdorf, Deutschland, erhältlich und werden unter der Bezeichnung Reicofil^® vertrieben. Die neueste Generation solcher Produktionslinien zur Hochgeschwindigkeits-Herstellung von Spinnvliesen wird als System Reicofil^® Typ 3 bezeichnet.
Ein weiterer Hersteller derartiger Ausrüstungen ist die Nordson Corporation, 28601 Clemens Road, Westlake, Ohio 44145. Noch andere Hersteller sind die STP Impianti, Rieter Perfojet, Kobelco, Ason und NWT.
Beim Formvorgang wird ein grosses Luftvolumen verwendet, um die Fasern auf dem Formgewebe abzulegen. Dieses Luftvolumen wird durch das Formgewebe in der Regel mittels Vakuumkästen gesaugt, die sich unter dem Formgewebe befinden. Es kommt häufig vor, dass das Gebiet um den Walzenspalt der Anpresswalzen luftdicht gemacht wird, um jegliche Wirbel in diesem Bereich auszuschliessen. Im allgemeinen sind hierbei vier Druckwalzen betroffen, nämlich paarweise zwei obere Walzen und zwei untere Walzen, durch welche das Formgewebe mit dem darauf befindlichen Vlies hindurchgeht. Das Luftvolumen wird zwischen den aufeinanderfolgenden Walzenspalten zugeführt.
Beim Hochgeschwindigkeitsbetrieb mit grossen Luftgeschwindigkeiten kann ein Luftverlust zwischen der oberen Andrückwalze und der Oberfläche des Formgewebes oder durch das Gewebe selbst eintreten. Ein solcher Luftverlust kann zu unerwünschten Unregelmässigkeiten bei der Bildung der Bahn des Vlieses führen. Übermässig grosse Luftmengen, die sich beim Transport des Vlieses im Gewebe befinden, können ein Flattern der Vliesmatte hervorrufen. Der Grund dafür, dass solche Luft mit dem Gewebe mitgeführt wird, liegt einerseits in der Durchlässigkeit des Gewebes und andererseits in der Rauhigkeit des Gewebes und des Rohmaterials. Diese beiden Ursachen tragen zur weggeführten Luft im Verhältnis von etwa 80% zu 20% bei.
Es ist demgemäss erwünscht, den Luftverlust zu vermindern, insbesondere denjenigen Verlust, der durch die Bewegung des Formgewebes verursacht wird.
Ausserdem wird bei einem Schmelzklebeverfahren (welches Vliese durch Spinnbindung, Schmelzblasen oder beliebige Kombinationen der beiden Vorgänge erzeugen kann) ein hoher Betrag an statischer Elektrizität erzeugt. Normalerweise baut sich eine negative Ladung auf den Fasern oder Fäden bei deren Verarbeitung auf. Aufeinanderfolgende Schichten von Fasern haben die Tendenz, einander abzustossen, da sie mit der gleichen Polarität aufgeladen sind. Aufgeladene Fasern hängen an den Andrückwalzen an. Ausserdem stossen sie das Formgewebe ab, da sich auf diesem während der Verarbeitung der aufgeladenen Fasern eine elektrische Ladung ausbildet. Diese Ladung hat die Neigung, sich zu verstärken.
In der europäischen Patentanmeldung Nr. EP-A1-0'950'774 wird vorgeschlagen, Andrückwalzen zu verwenden, welche mit einer dielektrischen Oberfläche versehen sind, die mit einer die Fasern abstossenden Polarität aufgeladen wird. Das Formgewebe ist ebenfalls aus einem dielektrischen Material hergestellt und wird so aufgeladen, dass die Ladung derjenigen der Fasern entgegengesetzt ist, wodurch eine Anziehung der Fasern stattfindet.
Es ergibt sich, dass bei der Herstellung des Nonwoven-Vlieses, der Struktur oder des Artikels gewisse Massnahmen betreffend die elektrischen Aufladungen, welche sich normalerweise aufbauen, erforderlich sind, sei es, dass die Ladungen ausgeglichen werden oder dass man sie in vorteilhafter Weise ausnutzt, wie es in der vorstehend erwähnten Patentanmeldung vorgeschlagen wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Daher ist es eine vornehmliche Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von nichtgewebten Bahnen, Strukturen und Artikeln, beispielsweise nach dem Schmelzklebeverfahren, zu schaffen, bei dem die Luftverluste auf ein Minimum reduziert sind, insbesondere die Verluste, welche vom Formgewebe hervorgerufen werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formgewebe zur Herstellung von nichtgewebten Bahnen, Strukturen und Artikeln anzugeben, das ein Flattern der Bahnen vermindert oder beseitigt.
Die Erfindung hat sich zusätzlich die Aufgabe gestellt, ein Formgewebe zur Verwendung bei der Herstellung von nichtgewebten Bahnen, Strukturen und Artikeln zu schaffen, das sich mit der statischen Elektrizität befasst, die im Verlauf des Herstellungsverfahrens auftritt.
Diese und andere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung mit Vorteil erfüllt. In dieser Hinsicht richtet sich die Erfindung allgemein auf ein Formgewebe zur Verwendung bei der Herstellung nichtgewebter Bahnen, Strukturen oder Artikel. Das Formgewebe besteht aus einer gewebten Struktur mit flachen Monofilamentgarnen in mindestens einer der beiden Garnrichtungen, nämlich der Kettrichtung oder/und der Schussrichtung. Die Verwendung flacher Garne im Formgewebe vergrössert die Gewebefläche und vermindert das freie Volumen im Gewebe. Das Formgewebe kann eine oder mehrere Schichten aufweisen und ist auf eine Verminderung von Wirbeln ausgerichtet, die durch Luft erzeugt werden, während eine gewünschte Durchlässigkeit des Gewebes beibehalten wird. Zusätzlich können, was die Behandlung der statischen Elektrizität betrifft, die flachen Monofila mente aus einem leitfähigen Material bestehen, welches ein Ableiten der statischen Elektrizität von der Vliesmatte durch das Formgewebe nach Erde erlaubt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es folgt nun eine Beschreibung der erfindungsgemässen Ziele und ihrer Verwirklichung sowie der erreichten Vorteile. Die Beschreibung wird in Verbindung mit den Zeichnungen angegeben, worin darstellen:
1 eine schematische Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Herstellung einer nichtgewebten Faserbahn, einer solchen Struktur bzw. eines nichtgewebten Artikels durch Anwendung eines Schmelzklebeverfahrens;
2 einen Längsschnitt des Walzenspaltes einer Andrückwalze mit einem gängigen Formgewebe, in schematischer Darstellung;
3 einen Längsschnitt des Walzenspaltes einer Andrückwalze mit einem Formgewebe nach der Lehre der Erfindung, in schematischer Darstellung;
4 einen vergrösserten Querschnitt eines üblichen Formgewebes, in Kettrichtung geschnitten; und
5 einen vergrösserten Querschnitt eines Formgewebes gemäss vorliegender Erfindung, in Kettrichtung geschnitten.
Einzelbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es wird nun auf die einzelnen Figuren verwiesen, in denen gleiche oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugs zeichen versehen sind. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 10 zur Bildung einer Bahn, einer Struktur oder eines Artikels aus nichtgewebten Fasern. Die Vorrichtung 10 ist Teil einer Schmelzklebe-Formmaschine, die eine flache Bahn, eine Struktur oder einen Artikel aus Fasern, jedoch ohne einen Webvorgang erzeugt. Nichtgewebte Bahnen, Strukturen oder Artikel bestehen typischerweise aus Fasern oder Fäden, die aneinander gebunden sind. Im allgemeinen umfasst das Verfahren der Spinnvlies-Herstellung eine Extrusion eines geschmolzenen Polymers aus einem Spinnkopf bzw. aus Spinndüsen, wodurch ein Vorhang von Fasern in Strangform erzeugt wird. Beispiele solcher Maschinen finden sich z.B. in der USA-Patentschrift Nr. 5'814'349. Ein starker Luftstrom wird zum aerodynamischen Recken, Dehnen oder Verfeinern der Stränge verwendet, wonach diese Stränge nach Durchgang durch einen Diffuser auf einem Formgewebe 12 abgelegt werden. Zum Komprimieren der Faserablage werden Pressen verwendet. Wie als Beispiel gezeigt ist, sind zwei Pressen vorhanden, nämlich eine Ablaufpresse 14 und eine Zufuhrpresse 16, wobei beide Pressen jeweils eine obere Walze 18 und 20 und eine untere Walze 22 und 24 aufweisen. Die Kettfadenrichtung (MD) des Gewebes 12 wird durch den Pfeil 26 angezeigt. Die Presse 16 wirkt lediglich auf das Gewebe 12 ein, während die Presse 14 einen Druck auf das Gewebe 12 und die darauf befindliche Spinnvliesmatte 28 ausübt.
Zwischen den Pressen 14 und 16 befindet sich die Schmelzklebeeinrichtung 30, die normalerweise eine Spinndüse, eine Blasvorrichtung, einen Verfeinerer und einen Diffusor aufweist, so dass Fasern erzeugt und auf dem Formgewebe 12 abgelegt werden können. Der Luftstrom wird durch den Pfeil 32 angedeutet. Unterhalb der Einrichtung 30 befindet sich ein Vakuumkasten (Saugkasten) 34, der die Unterseite des Gewebes 12 unter Unterdruck setzt. Das Flä chengebiet zwischen den Pressen 14 und 16 kann abgedichtet sein, beispielsweise nach den Angaben der US-Patentschrift Nr. 5'814'349, so dass Wirbel vermieden werden.
Ein Luftverlust kann zu Störungen in der Vliesmatte führen. Wie in 1 gezeigt ist, kann eine starke Luftströmung zu Luftverlusten (Pfeil 3b) zwischen der oberen Andrückwalze 18 und der Oberfläche des Gewebes 12 oder infolge Durchtritt durch das Gewebes führen. Ein derartiger Luftverlust beruht auf dem Übermass der Luft, die vom Gewebe mitgeführt wird, auf der Oberflächenrauhigkeit und auf der Dicke des Gewebes. In diesem Zusammenhang wird auf 2 verwiesen, die eine Ansicht eines Schnittes in Kettrichtung des Gewebes 12 und in Vorschubrichtung der Vliesmatte 28 zwischen den Walzen 18 und 22 zeigt. Das Formgewebe 12 ist ein einlagiges Gewebe mit runden Kettfäden 38 und runden Schussfäden 40. Es ist anzumerken, dass die jeweilige Webkonstruktion von den Anforderungen der entsprechenden Anwendung abhängt (d.h. der Durchlässigkeit usw.).
Wie aus 2 hervorgeht, besteht ein gewisser Betrag an freiem Raum S₁ bei einem Abstand d₁ zwischen den Kettgarnen 38. Dieser freie Raum stellt einen Behälter dar, mit welchem Luft im Gewebe bewegt wird. Wenn sich die Arbeitsgeschwindigkeit auf der Schmelzklebemaschine erhöht (und damit diejenige des Gewebes), kann die mit dem Gewebe bei seiner Bewegung mitgenommene Luft das Vlies zum Flattern bringen oder es von der Andrückwalze mitnehmen lassen, was zusätzlich zum Luftverlust und zu einer Erhöhung der Luftmenge führt, was unerwünscht ist. Der Anteil der Luft, der von einem typischen Gewebe beim Spinnkleben abgeführt wird, ist etwa 80% auf Grund der Durchlässigkeit des Gewebes und etwa 20% auf Grund der Rauhigkeit des Gewebes, des Rohmaterials und der Garnform.
Die vorliegende Erfindung richtet sich in Kombination mit einer Vorrichtung zur Herstellung von Spinnvliesen auf die Schaffung eines Formgewebes, in welchem das zum Luftverlust führende freie Volumen und die Rauhigkeit des Gewebes vermindert ist. Dazu zeigt die 3 einen Querschnitt des Gewebes 12', welches bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das gezeigte Gewebe 12' ist in einer Schicht verwebt (die Webkonstruktion ist nicht dargestellt) unter Verwendung flacher Monofilament-Kettgarne 38' und/oder flacher Schussgarne 40' als ein Prozentanteil der Konstruktion. Dabei können sämtliche Kettfäden oder Schussfäden oder beide ganz oder zum Teil aus den flachen Fäden bestehen, und das Gewebe kann anstelle der einen gezeigten Schicht auch mehrere Schichten aufweisen. Die flachen Fäden vermindern das freie Volumen im Gewebe 12'. Dadurch wird auch die Luftmenge verringert, die vom Gewebe 12' in den Formbereich eingebracht wird und beim Transport der Vliesmatte 20 durch den Walzenspalt der Presse 14 hindurchgeht. Dieses verminderte Volumen kann im Vergleich mit einem Gewebe 12 beurteilt werden, das nur aus runden Fäden bzw. Filamenten besteht, wenn man die Grösse des Leervolumens S₂ über der Distanz d₂ (d₁ = d₂) in 3 mit S₁ in 2 vergleicht.
Dies geht ebenfalls klar aus einem Vergleich der 4 und 5 hervor. In 4 ist ein Teil des Gewebes 12 in Kettrichtung mit runden Monofilamenten als Schussfäden 40' gezeigt. Ausserdem ist der Kettfaden 38 dargestellt, und das Leervolumen ist S₃. In 5 sieht man das Gewebe 12', ebenfalls in Kettrichtung, mit den flachen Monofilamenten 40' als Schussfäden. Die Kettfäden 38' können sämtlich oder nur ein Prozentanteil flache Monofilamente sein. Es ist zu sehen, dass das Leervolumen S₄ im Vergleich zu S₃ beträchtlich kleiner ist. Auch zeigt die Oberfläche des Gewebes 12' eine geringere Rauhigkeit als diejenige des Gewebes 12.
Die flachen Fäden sind nur schematisch dargestellt. Der Querschnitt der Fasern kann nämlich auch ein anderer sein; beispielsweise beträgt das Verhältnis von Dicke der Fasern zu ihrer Breite einen Wert zwischen 1:1 und 1:5. Obwohl die Filamente mit einem rechteckigen Querschnitt gezeichnet sind (d.h. mit paarweise parallelen Seiten), können sie auch tonnenförmig (d.h. mit parallelen Seiten, wobei die Oberseite und die Unterseite gekrümmt sind) sein oder eine elliptische Form aufweisen.
Was nun das Material betrifft, welches für die flachen Garne verwendet wird, so kann es beliebig gewählt werden, wenn es nur für den vorgesehenen Zweck geeignet ist. Es ist jedoch zu beachten, dass sich starke Aufladungen statischer Elektrizität beim Betrieb der Schmelzklebemaschinen bilden. Um diese Aufladungen zu zerstreuen, kann ein Teil des im Formgewebe verwendeten Garns leitend sein. Es ist demgemäss erwünscht, dass ein Anteil der flachen Schussgarne und/oder Kettgarne aus einem leitfähigen Material bestehen oder mit einem Überzug aus einem leitfähigen Material versehen sind, um die statische Elektrizität aus der Bahn 28 durch das Gewebe 12' hindurch nach Erde abzuleiten.
Demgemäss ist das Gewebe 12' der vorliegenden Erfindung eine gewebte, einschichtige oder mehrschichtige Struktur mit flachen Schuss- und/oder Kettfäden, von denen ein Teil leitend ist. Ein solches Gewebe 12 vermindert Luftwirbel bei einer Produktion durch Schmelzkleben und schafft gleichzeitig eine erwünschte Durchlässigkeit beim Herstellungsverfahren des Faservlieses.
Obwohl nun eine bevorzugte Ausführungsform im vor liegenden Dokument in Einzelheiten geoffenbart und beschrieben worden ist, wird der Geltungsbereich dadurch nicht eingeschränkt; vielmehr wird dieser von den anliegenden Patentansprüchen bestimmt.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung einer Faservliesbahn mittels eines Schmelzklebeverfahrens, bei dem Fasern auf einem Formgewebe abgelegt werden und dort die genannte Faservliesbahn, einen Artikel oder eine Struktur aus dem Faservlies bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Formgewebe ein Gewebe ist, welches flache Schussfäden oder flache Kettfäden enthält, um das Volumen des Formgewebes oder Luft im Formgewebe zu vermindern und die Oberflächenrauhigkeit des Formgewebes im Vergleich mit derjenigen eines Formgewebes zu steigern, welches überall aus runden Fäden gewebt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Formgewebe flache Schussfäden und flache Kettfäden enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die genannten flachen Schussfäden oder flachen Kettfäden leitfähig sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die genannten flachen Schussfäden oder flachen Kettfäden leitfähig sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die genannten flachen Schussfäden oder flachen Kettfäden parallele Seiten mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von 1:1 bis 1:5 aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die genannten flachen Schussfäden und flachen Kettfäden parallele Seiten mit einem Verhältnis von Breite zu Höhe von 1:1 bis 1:5 aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die genannten flachen Schussfäden oder flachen Kettfäden tonnenförmig oder ellipsenförmig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die genannten flachen Schussfäden und flachen Kettfäden tonnenförmig oder ellipsenförmig ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Faservliesbahn mit folgenden Schritten: Bereitstellung einer Schmelzklebe-Vorrichtung, in welcher Fasern auf einem Formgewebe abgelegt werden, um die genannte Faservliesbahn, eine Struktur oder einen Artikel zu bilden; dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Formgewebe ein Gewebe ist, welches flache Schussfäden oder flache Kettfäden aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Formgewebe flache Schussfäden und flache Kettfäden enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die genannten flachen Schussfäden oder flachen Kettfäden leitfähig sind.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die genannten flachen Schussfäden oder flachen Kettfäden leitfähig sind.