DE68913325T2

DE68913325T2 - Vorrichtung zur Herstellung von symmetrischen, mittels einer Flüssigkeit verflochtenen, nichtgewebten Stoffbahnen und entsprenchendes Verfahren.

Info

Publication number: DE68913325T2
Application number: DE68913325T
Authority: DE
Inventors: Timothy Connolly; John Michael Greenway; Peter Mancini; Dennis Metrick; Walter Edward Schortmann
Original assignee: International Paper Co
Current assignee: International Paper Co
Priority date: 1988-04-14
Filing date: 1989-04-13
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2009-04-14
Also published as: RU2012699C1; JP3161714B2; KR940002696B1; DE68913325D1; JPH04502788A; CN1036999A; ES2013436A6; DE68927297D1; US4960630A; JPH0226974A; AU3422289A; KR900700674A; EP0459976B1; CN1046773C; US4995151A; ATE143706T1; EP0337451A2; CA1333000C; WO1989009850A1; MX170089B

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zur In-line- Verwendung oder mit laufender reihenweiser Verarbeitung in einem Kard- oder Krämpelapparat zum Verflechten einer nichtgewebten Bahn. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verflechungs- oder Verschlingungsvorrichtung mit divergenten Fluiddüsen und das hierauf bezogene Verfahren, die die Fasern in einer nichtgewebten Bahn ohne die Erfordernis einer komplexen Filtration, von Scramblern und Luftstromaufbringungssystemen aus dem Stand der Technik präzise zu vorgeschriebenen Mustern orientieren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte nichtgewebte Textilerzeugnisse weisen eine gemusterte symmetrische Struktur mit in Maschinenrichtung und Querrichtung liegenden ("MD/CD" von Machine-Direction und Cross-Direction) Verhältnissen der Regellosigkeiten bzw. zufallsmäßigen Anordnung (Randomization) im Bereich von 1:1 bis 4:1 und entsprechenden MD/CD Zerreißfestigkeiten bzw. Zugfestigkeiten auf.

Stand der Technik

In Fluidverflechtungsprozessen aus dem Stand der Technik werden Bahnen nichtgewebter Fasern mit unter hohem Druck stehenden Fluiden behandelt, während sie auf mit Ausnehmungen versehenen mustergebenden Rastern oder Sieben gehaltert sind. Typischerweise ist das Musterraster auf einer Trommel oder einem kontinuierlichen Förderer vorgesehen, der Druckfluiddüsenstrahlen überquert. Die Verflechtung wird bewirkt, indem säulenartige Düsenstrahlströmungen eingesetzt werden, die die Fasern in der Bahn in geordnete Gruppen und Konfigurationen entsprechend dem Ausnehmungsfeld im mustergebenden Raster verflechten bzw. verschlingen. Nichtgewebte Textilerzeugnisse, die MD und CD Zerreißfestigkeiten und ungeordnete, regellose bzw. zufallsmäßige angeordnete Strukturen aufweisen, werden durch die Wirkung der Düsenstrahlströmungen hervorgerufen, die die Fasern in der Bahn dazu bringen, in ausgesparte oder leere Bereiche im Raster zu migrieren, zu verschlingen und zu verflechten.
Eine kommerzielle Vorrichtung, die diese Technologie praktiziert, verwendet generell Pump- und Filtrationssysteme, die das Fluid aus den Düsenströmungen zur Wiederverwendung rezirkulieren. In Hochdruck-Hydroverflechtungsprozessen wird durch den Einsatz von säulenartigen Düsenstromungen eine spezielle Schwierigkeit hervorgerufen, die durch Öffnungen geringen Durchmessers aufweisende Düsen vorgesehen werden. Komplexe Filtrationssysteme sind erforderlich, um Faserreste oder -bruchstücke zu beseitigen, die durch die Hochdruckdüsenströmungen gelöst werden, um ein Zusetzen der Strahldüsen durch diese Bruchstücke zu vermeiden.
Um eine effektive Hydro-Verflechtung von Fasern zu erzielen, setzen bekannte Verfahren auch eine Vielzahl von Kardierungsvorgängen und Vorgängen zur zufallsmäßigen Anordung von Fasern ein. Beispielsweise kann eine kardierte Faserbahn durch Scrambling zufallsmäßig umgeordnet werden sowie durch Luftstromaufbringsysteme vor der Verflechtung.
In konventionellen Verflechtungsprozessen wird Luft durch Hochdruck-Säulendüsenstrahlen mitgenommen, die die Bahn von den mustergebenden Rastern anheben, woraus Unregelmäßigkeiten in der Struktur des gebildeten textilen Gegenstandes resultieren. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, verwenden bekannte Verfahren Vakuumsysteme, die die Anordnung von Schlitzen umfassen, die unterhalb des mustergebenden Rasters ausgerichtet mit den Düsen positioniert sind, um die Bahn am Raster zu halten. Für denselben Zweck verwendet der Stand der Technik auch obere Raster, die über der Bahn plaziert sind, um deren Bewegung einzuschränken.
Vakuum- und Rasterstau- oder Ablenksysteme aus dem Stand der Technik führen zu einer Komplexität der Maschine und den damit verbundenen Werkzeugbestückungskosten. Auf der Oberseite vorgesehene Raster setzen die Energieeffizienz des Verflechtungsprozesses durch Reduktion des Energieflusses von Fluiden, die auf die Bahn auftreffen, wobei sie die Bewegung der Fasern einschränken, herab (vergl. US Patent 2,862,251 von F. Kalwaites).
Dieses Patent beschreibt eine komplexe Vorrichtung, die ein Unterlagenteil zur Halterung des Materials umfaßt, speziell in Form eines foraminartigen Bandes und einer hohlen Trommel, die Ausnehmungen aufweist, wobei das Band ein kleineres Foramin als die Ausnehmungen in der Trommel aufweist. Das Patent benutzt auch ein Fluid aus einer Düse, lehrt jedoch nicht den Einsatz von divergierenden Düsenstrahlen. Ferner lehrt das Patent, daß das Streifen des Materials in einer schrägen Richtung unerwünscht ist. Das Patent offenbart keinerlei Vorrichtungen zum Zweck der Überwindung der Turbulenz, die aus der durch den Fluiddüsenstrom mitgerissenen Luft resultiert. Die Vorrichtung dieses Patents erfordert eine komplexe Filtrationsvorrichtung, um Faserstücke zu entfernen. Der Fluiddüsenstrahl gemäß diesem Patent sollte vorzugsweise in Form kleiner Partikel vorliegen.
Hydro- und Verflechtungsverfahren (Hydroentangling-Verfahren) aus dem Stand der Technik zum Erzeugen von gemusterten, nichtgewebten textilen Stoffen, die Hochdruck-Säulendüsenströmungen einsetzen, sind jeweils in den US Patenten 3,485,706 und 3,498,874 von Evans and Evans et al und 4,379,799 von Holmes et al dargelegt.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Fluidverflechtungsvertahren und eine hierauf bezogene Vorrichtung zum Erzeugen neuartiger nichtgewebter textiler Stoffe bzw. Fließstoffe ohne das Erfordernis der komplexen Maschinerie aus dem Stand der Technik. Abweichend von konventionellen Verfahren benutzt die vorliegende Erfindung unter Druck gesetzte fächerförmige Strahlen oder Flachstrahlen mit Auslaßöffnungen weiten Durchmessers, um divergente Fluidstrahlen auf nicht regellose oder nicht ungeordnete Faserbahnen zu richten. Die divergenten Düsenstrahlen wirken mit speziell ausgelegten formgebenden Teilen zusammen, die die Bahn haltern. Divergente Strahldüsen weiten Durchmessers, die in der Erfindung eingesetzt werden, erleichtern die Rezirkulation von Düsenströmungen ohne die Erfordernis komplexer Filtrationssysteme.
Man wird feststellen, daß ein Verfahren, das divergente Düsenströmungen oder -strahlen verwendet, sowohl im Hinblick auf die Auslegung der Maschinerie als auch der Energieffizienz Vorteile erbringt. Die Erfindung weicht von den Praxisgegebenheiten aus dem Stand der Technik ab, der divergente Düsenstrahlen zum Einsatz bei Verflechtungsprozessen nicht akzeptabel fand. Der Stand der Technik lehrt, daß divergente Sprays exzessive Luftvolumina mitreißen, wodurch Turbulenzen an den Bahnoberflächen erzeugt werden, was dazu führt, daß nichtgewebte Textilien nicht gleichförmige Fasereigenschaften aufweisen. (Vergl. das US Patent 3,498,874 von Evans et al, Spalte 6, Zeilen 49-75).
Demgemäß ist es ein breit gefaßter Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fluidverflechtungsvorrichtung (Entanglingvorrichtung) und ein hierauf bezogenes Verfahren zum Herstellen einer Vielfalt neuer nichtgewebter textilen Stoffe (Fließstoffe) anzugeben, die eine Zerreißfestigkeit und strukturelle Eigenschaften aufweisen, die einen technischen Fortschritt für den Stand der Technik erbringen.
Ein speziellerer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Hydroverflechtungsvorrichtung anzugeben, die mechanisch weniger komplex als die in den bekannten Verfahren eingesetzte Vorrichtung ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, eine Hydroverflechtungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, die nichtgewebte textile Stoffe erzeugen, die symmerische Strukturen und MD/CD Verhältnisse der zufallsmäßigen Anordnung im Bereich von 1:1 bis 4:1 aufweisen. Ein noch weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, nichtgewebte Stoffe zu erzeugen, die verbesserte Zug- bzw. Zerreißfähigkeiteigenschaften aufweisen, wobei Vorrichtungen und Verfahren eingesetzt werden, die im Vergleich zum Stand der Technik weniger komplex sind.

Offenbarung der Erfindung.

In der vorliegenden Erfindung werden diese Zwecke sowie weitere, die offenbar werden, generell durch das Vorsehen einer Vorrichtung und eines hierauf bezogenen Verfahrens zum Verflechten einer Stapel- oder Faserbahn nicht ungeordneter Art erzielt, wobei das Verfahren und die Vorrichtung divergente Fluidstrahlen anwendet, um die Bahnfasern zufallsmäßig anzuordnen bzw. ungeordnet zu gestalten und die Bahnfasern zu verflechten. Die Bahn wird durch eine Verflechtungsstation auf einer Fördereinrichtung vorgerückt, die ein Verflechtungsteil oder formgebendes Raster haltert, das ein symmetrisches Muster fluiddurchlässiger freier Bereiche aufweist. Divergente Sprühdüsen, die oberhalb des Verflechtungsteils angeordnet sind, richten einen zusammenhängenden Vorhang aus Fluid auf die Bahn, der mit dem Verflechtungsteil so zusammenwirkt, daß die Faserstruktur präzise ausgerichtet wird und die Bahnfasern in eine kohärente Gitterstruktur verflochten bzw. verschlungen werden.
Um an der Bahnoberfläche mitgerissene Luft zu dispergieren bzw. zu zerstreuen, ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die eine Prall- oder Ablenkplatte und eine hiermit zusammenwirkende Einrichtung umfaßt, um einen Luftvorhang an einem Eintrittsbereich der Verflechtungsstation auf die Bahn zu richten. Die Steuereinrichtung umfaßt auch eine im wesentlichen hohlzylindrische perforierte Rolle, die zur Drehreibbewegung auf der Bahn an einem Endanschlußbereich der Verflechtungsstation angeordnet ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine Vielzahl von divergenten Strahldüsen auf dicht gepackten, in Querrichtung ausgerichteten beabstandeten Verteilerrohren oder Rohrleitungen angebracht. Divergente Düsen bzw. Düsenstrahlen, in der CD-Richtung orientiert, sind mit Divergenzwinkeln im Bereich von 2º bis 30º vorgesehen und liegen innerhalb 76 bis 152 mm (3 bis 6 inches) vom Verflechtungsteil entfernt. Der Druck wird vorzugsweise rampenartig in der MD-Richtung von Rohrleitung zu Rohrleitung über einen Druckbereich von (1,38 bis 7,58) x 10&sup6; Pa (200 bis 1100 psi) geändert, um der Bahn eine Energie von angenähert 1,64 kW x h/kg (1,0 hp-hr/lb) an Gewebe aufzuerlegen.
Es ist ein Merkmal der Erfindung, ein Verflechtungsteil zu verwenden, daß ein symmetrisches Muster freier nicht belegter Bereiche aufweist, die den bevorzugten Textilmustern entsprechen. Die freien Bereiche belegen vorzugsweise zumindest 25 % des Verflechtungsteilsbereichs. Es werden verbesserte MD und/oder CD Zerreißfestigkeiten durch Freiflächenmuster erzielt, die variierende MD/CD Konfigurationen aufweisen. Das bevorzugte Muster umfaßt mehrere Aussparungen, die so angeordnet sind, daß das Abstandsverhältnis von MD Aussparungen größer als das von CD Aussparungen ist. Dieses Muster ergibt ein neues Gewebsmuster, in dem eine Anordnung dichter Knoten durch diamentenförmige Muster dazwischenliegender Fasern verbunden sind.
Die Vorrichtung und das hierauf bezogene Verfahren der Erfindung führen durch den Einsatz eines divergenten Strahlsystems zu einem techischen Vorteil, wobei das System weniger komplex ist und weniger Präzision erfordert als Hydroverflechtungssysteme des Standes der Technik. Divergente Strahldüsen, die in der Erfindung eingesetzt werden, weisen Öffnungsdurchmesser auf, die im Vergleich zum Stand der Technik mit säulenartigen Strahlsystemen weit bzw. groß und ausgedehnt sind, so daß die exakten Filtrationssysteme aus dem Stand der Technik nicht erforderlich sind.
Faserstücke oder -mehl, das im Fluid enthalten ist, das zu den divergenten Strahldüsen im Verflechtungsverfahren rückzirkuliert wird, tritt durch die Ausströmöffnungen weiten Durchmessers aus, ohne diese zu verstopfen, wie dies beim Stand der Technik mit säulenartigen Systemen stark verbreitet war, die Ausströmöffnungen mit kleinem Durchmesser aufweisen.
Andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offenbar, wenn die detaillierte Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet wird, die als veranschaulichend, jedoch nicht in einschränkendem Sinn, wie folgt aufzufassen sind:

Kurbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Fertigungsstraße, die eine Verflechtungssation gemäß der Erfindung zur kontinuierlichen Erzeugung symmetrischer hydroverflochtener, nichtgewebter Textilstoffe bzw. Fließstoffe umfaßt;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Verflechtungsverfahren der Erfindung,
Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht der Vorrichtung, die durch die Hydro-Verflechtungsstation der Fig. 1 dargestellt ist, wobei hier die Art und Weise gezeigt wird, mit der die kardierte Bahn durch einen verflechtenden Fluiddüsenstrahlvorhang vorgerückt wird, wobei sie auf einem im wesentlichen ebenen Förderer und einem Gewebeverflechtungs- und formgebenden Teil gehaltert wird;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der Verflechtungsvorrichtung der Fig. 3, die auch eine schematische Darstellung eines in der Erfindung eingesetzten Pump- und Filtrationssystems umfaßt;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Hydro-Verflechtungsvorrichtung, in der ein Verflechtungsteil mit einer zylindrischen Konfiguration anstelle des im wesentlichen planaren Förderers und des im wesentlichen planaren gewebeformgebenden Teils der Fig. 3 eingesetzt ist;
Fig. 6A ist eine Ansicht von oben auf eine MD ausgerichtete kardierte Bahn, die vor der Verflechtung der Bahnfasern über einem mit Aussparungen versehenen gewebeformenden Teil liegt, wobei das Formraster ein Ausnehmungsmuster aufweist, das zwischen MD Ausnehmungen ein größeres Abstandsverhältnis als bei CD Ausnehmungen aufweist;
Fig. 6B zeigt das verflochtene Fasermuster, das auf dem Raster der Fig. 6A ausgebildet ist, unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Hydroverflechtung gemäß der Erfindung;
Fig. 7 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 6B, bei dem das formgebende Teil ein Ausnehmungsmuster aufweist, das ein größeres Abstandsverhältnis zwischen CD Ausnehmungen als für die MD Ausnehmungen aufweist;
Fig. 8 ist ein gemäß der Vorrichtung und dem Verfahren der Erfindung hergestelltes nichtgewebtes Textilteil, das alternativ durch ein gewebtes Verflechtungsteil mit einer gewebeähnlichen Struktur ausgebildet ist;
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels für die Verflechtungsvorrichtung ähnlich Fig. 4, wobei Prallflächen in der Nähe der Bahn zwischen beabstandeten Rohrleitungen angeordnet sind;
Fig. 10A und B sind fotografische Wiedergaben mit zehnfacher Vergrößerung eines gemäß Offenbarung in Beispiel 1 auf dem mit Ausnehmungen versehenen Verflechtungsteil nach Darstellungen in den Fig. 6A und B hergestellten hydroverflochtenen oder -verschlungenen nichtgewebten Baumwolltextilfließes;
Fig. 11A und 11B sind fotografische Abbildungen mit zehnfacher Vergrößerung eines verflochtenen nichtgewebten Baumwollfließes, das gemäß Offenbarung in Beispiel 3 aus einem mit Ausnehmungen versehenen Verflechtungsteil nach Darstellung in Fig. 7 hergestellt ist;
Fig. 12 ist eine fotografische Ansicht mit 1,8-facher Vergrößerung eines hydroverflochtenen nichtgewebten Baumwollfließes, das gemäß Darlegung in Beispiel 4 auf einem planaren, feinmaschigen Raster mit umgekehrter holländischer Webart (nicht dargestellt) erzeugt ist;
Fig. 13 ist eine fotografische Darstellung mit 1,8-facher Vergrößerung eines hydroverflochtenen nichtgewebten Baumwollfließes, das gemäß Darlegung in Fig. 5 auf einem planarmaschigen Raster nach umgekehrter holländischer Herstellungsart (nicht dargestellt) hergestellt ist;
Fig. 14 ist eine fotografische Darstellung mit 1,8-facher Vergrößerung eines hydroverflochtenen nichtgewebten Baumwollfließes, das gemäß Darlegung in Beispiel 6 auf einem planaren gewebten Raster hergestellt ist, über dem ein hexogonales (nicht dargestelltes) Raster liegt; und
Fig. 15 ist eine fotografische Darstellung mit zehnfacher Vergrößerung eines hydroverflochtenen nichtgewebten Baumwollfließes, das gemäß Darlegung in den Beispielen 7 und 8 auf einem gewebten formgebenden Raster nach Abbildung in Fig. 8 hergestellt ist.

Beste Ausführungart der Erfindung

In den Figuren, auf die nun weiter bezug genommen wird, ist in Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verflechtungsvorrichtung 10 gezeigt, die am Ausgangsende einer Folge von konventionellen Kardierungsvorrichtungen C1 - C4 liegt. Die Vorrichtung 10 umfaßt ein System zum Verflechten nichtgewebter faserartiger Materialien durch einen neuen Fluidverflechtungsprozeß. Es wird ein spezieller Vorteil gewonnen, wenn der Verflechtungsprozeß der Erfindung auf eine nicht ungeordnete bzw. nicht zufallsmäßig angeordnete Faserbahn 12 angewandt wird.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Anwendung der Vorrichtung 10 In- line (d.h. eingepaßt in die Fertigungsstraße) mit konventionellen Kardierungsvorrichtungen C1 - C4, die ein in Maschinenrichtung ("MD") orientiertes kardiertes Gewebe auf eine (nicht dargestellte) Peeler-Rolle oder Schälrolle und einen geneigten Förderer 14 zur Verarbeitung in der Vorrichtung in der Erfindung geben. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Wasser zur Hydroverflechtung und zur zufallsmäßigen bzw. unregelmäßigen Anordnung der Fasern in der kardierten Bahn 12 in der Verflechtungsstation 10 auf eine zu beschreibende Weise angewandt.
Folgend auf den Verflechtungsprozess wird die Bahn auf eine konventionelle Padding-Vorrichtung 8 und eine Trockenzylindervorrichtung 20 gegeben, um einen fertiggestellten nichtgewebten Fließstoff zum Aufrollen eines Vorrats auf einer Wickelvorrichtung 22 vorzusehen.

Mechanismus der Verflechtungsvorrichtung.

Nun wird speziell auf den Mechanismus der Verflechtungsvorrichtung in Fig. 10, der am besten aus Fig. 3 entnehmbar ist, bezug genommen. Diese Einheit umfaßt eine Endlosfördereinrichtung zum Vorrücken der nicht ungeordneten Bahn durch die Verflechtungsstation 16. Die Fördereinrichtung umfaßt ein Verflechtungsteil 24, das auf Rollen 26,28 und einer (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung zum Drehen der Rollen gelagert ist. Vorzugsweise liegen die Streckengeschwindigkeiten oder Bahngeschwindigkeiten für den Förderer im Bereich von 9 bis 15,2 m/min (30 bis 500 ft/men).
Das Verflechtungsteil 24, das vorzugsweise eine planare Konfiguration aufweist, umfaßt ein symmetrisches Muster von nicht belegten Lückenbereichen, die fluiddurchlässig sind und ein Verflechtungsmuster für die Faserbahn 12 bilden. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen umfassen diese Leerflächen zumindest 25 % der Fläche des Verflechtungsteils 24. Wie weiter unten detailliert erläutert werden wird, kann das Verflechtungsteil mit einer Vielfalt von Mustern versehen sein, die verschiedenartige neue Textilien hervorrufen. Repräsentative Verflechtungsteile sind in den Fig. 6A, 7 und 8 gezeigt.
Über dem Verflechtungsteil 24 ist eine Anordnung aus im wesentlichen parallel angeordneten und beabstandeten Verteilerrohren oder Rohrleitungen 30 vorgesehen, die in Querrichtung ("CD") relativ zur Bahnbewegung ausgerichtet sind. Die Rohrleitungen 30, die angenähert 102 mm (4 inches) voneinander beabstandet sind, sind zumindest 38 mm (1 1/2 inches) und vorzugsweise im Bereich von 76 - 203 mm (3 - 8 inches) über dem Verflechtungsteil angeordnet. Jede Rohrleitung 30 umfaßt mehrere dichtausgerichteter und beabstandeter divergenter Strahldüsen 32. Bevorzugte Rohrleitungen weisen Spezifikationen auf, die dazu ausgelegt sind, Fluiddrücke (Flüssigkeitsdrücke) im Bereich von (1,38 bis 17,2) x 10&sup6; Pa (200 bis 2500 psi) auf die Düsen zu geben. Im Verflechtungsverfahren wird ein Vorteil erzielt, indem die Rohrleitungsdrücke in der MD-Richtung so rampenartig variiert werden bzw. gesteigert werden, daß auf die Bahn vermehrte bzw. gesteigerte Fluidströme aufprallen, sowie deren Gitterstruktur und Kohärenz sich entwickeln.
Im bevorzugten Ausführungsbeipiel sind die Düsen etwa 25,4 mm (1 inch) an den Rohrleitungen voneinander entfernt, die wiederum 76 bis 152 mm (3 bis 6 inches) oberhalb des Verflechtungsteils 24 angeordnet sind.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, stoßen die Düsen 32 Sprays 34 aus, die eine divergente fächerartige oder flachstrahlartige nach unten auf die Bahn 12 gerichtete Konfiguration aufweisen, wenn diese Bahn durch die Verflechtungsvorrichtung vorgeschoben wird. Die dichte Packung der Rohrleitungsanordnung und Beabstandung der Düsen 32 definieren einen Fluidvorhang, der zusammenhängend auf die Bahn 12 trifft und mit dem Verflechtungsteil 24 zusammenwirkt.
Die Strahlsprays 34 divergieren in der CD-Richtung relativ zur zentralen Düsenachse 36, die senkrecht zur Bahn liegt. Experimentelle Ermittlungen haben gezeigt, daß ein Divergenzwinkel von angenähert 18º eine optimale Verflechtung und zufallsmäßige Anordnung der Bahn liefert.
Um eine effektive Verflechtung zu erzielen, muß der Fluid- bzw. Flüssigkeitsvorhang eine Energie auf die Bahn 12 geben, die zumindest 0,164 kW x h/kg (0,1 hp-hr/lb) beträgt und vorzugsweise im Bereich 0,66 - 3,3 kW x h/kg (0,4 - 2,0 hp-hr/lb) liegt.
Bevorzugte Düsen 32 zum Einsatz in der Erfindung sind von der Art, wie sie von der Spraying Systems Company hergestellt und von J.W. Sowden and Associates, P.O.Box 5046, Manchester, New Hampshire, 03108, unter der Produktbezeichnung 0503-TC vertrieben werden. Diese Düse weist eine Wolframkarbidspröhspitze auf, die sich als dahingehend wirksam erwiesen hat, daß sie Sprühnebel mit reguliertem Druck liefert. Ausstoßöffnungen in der Düse weisen eine nicht kreisrunde Form auf. Die bevorzugte Düse weist einen effektiven Durchmesser von 1,09 mm (0,043 inches) auf sowie eine Strömung von 11,4 x 10&supmin;&sup5; m³/s (1,5 Gallons/min) bei einem Lufteinschluß-Strahlsprühwinkel von 18º und einem Druck 6,89 x 10&sup6; Pa (1000 psi) auf.
Durch die divergenten Strahlsprays 34 mitgerissene Luft wird von der Bahn 12 abgelenkt, wobei eine Turbulenz erzeugt wird, die die Bahn relativ zum Verflechtungsteil anhebt, woraus eine Blasenbildung in der Bahn und Textilstrukturunregelmäßigkeiten resultieren. Um diesem Effekt der mitgerissenen Luft entgegenzuwirken bzw. diesen Effekt auszugleichen, ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die Stabilisierungsmechanismen an Eintritts- und Endbereichen mit 38, 40 der Verflechtungsstation umfaßt. Beispielsweise ist am Eintrittsbereich 38 eine Luftvorhangeinrichtung vorsehbar, die Luft auf die Bahn 12 richtet, wobei dies in Zusammenwirkung mit einer Prallplatte oder Ablenkplatte 42 geschieht, die sich von einer Position außenbords oder außerhalb des Fluidvorhangs unter einem Winkel nach oben in den Vorhang erstreckt (vergl. Fig. 3 und 4). Die Luftvorhangeinrichtung umfaßt eine Luftdüse 44, die einen zusammenhängenden Vorhang aus Luft unter die Prallplatte 42 richtet, um mitgerissene Luft im Eintrittsbereich 38 der Verflechtungsstation 16 zu steuern.
Um die mitgerissene Luft am Austrittsbereich 40 oder Anschlußbereich 40 zu steuern, ist ein im wesentlich hohler perforierter Zylinder 46 oberhalb der Bahn 12 angeordnet. Eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn dieses Zylinders 46 durch eine Reibantriebseinrichtung zerstreut Luft, die vom Luftvorhang mitgerissen wird. Reibbewegungen des Zylinders 46 oder der Rolle 46 über der Bahn 12 drückt ebenfalls Fluid bzw. Flüssigkeit von der Bahn durch das Verflechtungsteil 24.
Innerhalb der Verflechtungsstation 16 gleicht der kontinuierliche Vorhang des wasserartigen Fluids die Wirkung der mitgerissenen Luft aus, wenn die Rohrleitungen 30 dicht aneinander angeordnet sind, d.h. unter einem Abstand von angenähert 76 mm bis 114 mm (3 bis 4,5 inches), wie in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn die Rohrleitungen 30 weiter voneinander entfernt sind, ist es von Vorteil, Prall- oder Ablenkteile 48 zwischen den Rohrleitungen 30 vorzusehen, die von der Bahn beabstandet sind, (vergl. Fig. 9.) Die Ablenkteile 48 weisen im wesentlichen eine V-förmige Konfiguration auf, um die Bahn 12 gegenüber den Auswirkungen der mitgerissenen Luft zu schützen. Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, indem die Ablenkteile 48 perforiert werden, um das Austreten mitgerissener Luft zu ermöglichen. In der Anordnung der Fig. 9 sind die Rohrleitungen 30 etwa 178 mm (7 inches) voneinander entfernt und die Ablenkteile 48 erstrecken sich in der CD-Richtung der Bahn.
Ein Sammelbehälter 50 ist unterhalb des Verflechtungsteils 24 vorgesehen, um Flüssigkeiten aufzunehmen, die im Verflechtungsverfahren eingesetzt werden. Der Sammelbehälter 50 richtet Flüssigkeiten auf ein Filter 52, das Faserstücke oder -mehle entfernt, sowie eine Pumpe 54 zur Rückzirkulation der Flüssigkeiten zu den Rohrleitungen 30. Es sind an der die Rohrleitung verbindenden Leitung 58 Druckregler 56 vorgesehen, um einen geregelten Druck der Düsen 32 sowie einen geregelten Energieübertrag auf die Bahn 12 vorzusehen.
Eine alternative Fördereinrichtungsstruktur ist in Fig. 5 gezeigt, die ein zylindrisches Verflechtungsteil 60 umfaßt. In bezug auf andere Aspekte arbeitet dieses Ausführungsbeispiel in der Weise des planaren Verflechtungsteilsystems der Fig. 3 und 4. Die Rohrleitungen 30 sind dicht aneinander und beabstandet vom Verflechtungsteil 60 stapelartig angeordnet und die Steuereinrichtung der Fig. 3 ist so vorgesehen, daß sie an der Bahnoberfläche mitgerissene Luft zerstreut und dieser entgegenwirkt.
Fig. 5 zeigt auch ein bevorzugtes Filtersystem, das in der Erfindung einsetzbar ist. Das Filtersystem ist von der Art, die von Dorr Oliver Inc., 77 Havemeyer Lane, Stanford, Connecticut 06900, hergestellt und unter der Produktbezeichnung 120 DSM SCREEN vertrieben wird. Das DSM System umfaßt eine Spenderdüse 64 und ein Filterraster oder Filtersieb 66, das Faserstücke 68 in einen Abfallaufnahmebehälter 70 leitet und gefiltertes Fluid bzw. Flüssigkeit zu einer Pumpe 72 führt, um die Rückzirkulation zu den Rohrleitungen 30 zu bewerkstelligen. Das Filterraster 66 umfaßt eine Anordnung aus Streifen (slats).

Verfahren der Erfindung.

Wie in der schematischen Darstellung der Fig. 2 gezeigt ist, wird die nicht ungeordnete Bahn 12 in die Verflechtungsstation vorgerückt und dann zu konventionellen Behandlungsstationen geführt, um ein hydroverflochtenes Textilgewebe zu ergeben. Gemäß dem Verflechtungsverfahren der Erfindung trifft ein Vorhang aus divergenten Strahlen auf die Bahn 12, um die Fasern in der Bahn zufallsmäßig zu ordnen und zu verschlingen, so daß ein kohärentes Gittermuster entsteht, das einer isotropen Konfiguration angenähert ist. Es ist ein Merkmal der Erfindung, ein Verflechtungsteil 24 vorzusehen, das ein Muster von leeren Stellen oder Freiflächen aufweist, die mit divergenten Strahlsprays 34 zusammenwirken, um einen neuartigen Textilstoff herzustellen. Divergente Strahlen 34 erbringen ein bevorzugtes Textilteil, wenn die Freiflächen des Verflechtungsteils zumindest 25 % des Teils belegen.
Fig. 6A zeigt ein bevorzugtes Verflechtungsteil 24, das mehrere symmetrische Aussparungen 74 aufweist, die so angeordnet sind, daß der Abstand zwischen MD Aussparungen größer als der von CD Aussparungen ist. Beispielsweise können die Aussparungen Durchmesser von 1,59 mm (1/16 inches) aufweisen sowie eine gestaffelte bzw. versetzte Aussparungbeabstandung von Mitte zu Mitte (d.h. Versatzabstand von Mitte zu Mitte) von 2,38 mm (3/32 inches). Die MD und CD Aussparungen weisen jeweils Mitte zu Mitte Abstände von 4,06 und 2,34 mm (0,16 und 0,092 inches) auf. Ein Verflechtungsteil 24 mit dieser Aussparungskonfiguration erzeugt das in Fig. 10A und B dargestellte Textilteil gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Prozeßparametern.
Der Vergleich der Fig. 6A und B zeigt die Art und Weise, in der eine Verflechtung der Bahnfasern mit der Vorrichtung und dem Verfahren der Erfindung erzielt wird. Es wird eine MD orientierte Bahn 12, die in Fig. 6A gezeigt ist, durch die Verflechtungsstation vorgerückt, um die symmetrische diamantförmige, zufallsmäßig geordnete und verflochtene Struktur der Fig. 6B zu ergeben.
Nichtgewebte Textilstoffe, die durch dieses Verfahren und das Verflechtungsteil 24 der Fig. 6A erzeugt werden, weisen eine im wesentlichen gleichförmige Zerreißfestigkeit bzw. Zugfestigkeit auf, die dichte Knoten 76, die in den Aussparungen 74 durch Migration der Fasern ausgebildet sind, und beabstandete parallele Reihen von sich kreuzenden Faserbändern 78 umfaßt, die die Knoten 76 schneiden. Die Knoten sind auch durch CD orientierte Zwischenfasern 80 oder Verbindungsfasern 80 verbunden, die weiter die CD Zerreißfestigkeit des Textilstoffs steigern. Die Fig. 10A und 10B sind fotografische Abbildungen mit zehnfacher Vergrößerung eines nichtgewebten Baumwolltextilstoffs, der auf dem in Fig. 6A Raster hergestellt ist. Die vergrößerte Ansicht des Textilstoffs zeigt die kohärente und gleichförmige Gitterstruktur, in der im wesentlichen sämtliche losen Faserenden innerhalb der Knoten 76 verschlungen bzw. verflochten sind.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird ein Vorhang aus divergenten Strahlsprays oder Düsensprays 34 auf die Bahn gerichtet, der durch die Leerflächen im Verflechtungsteil 14 hindurchtritt. Gleichzeitig rückt die Fördereinrichtung die Bahn so vor, daß sie die divergenten Düsensprays 34 quert sowie die Fasern in der Bahn. Die Kombination der divergenten Düsensprays 34 und des sich kontinuierlich bewegenden Verflechtungsteils 24 unterwirft die Bahn 12 in Maschinen- und Querrichtung Vektorkräften, die die Bahnfasern zufallsmäßig anordnen und verflechten bzw. verfitzen oder verwirren.
Alternative Verflechtungsteile sind in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Das Verflechtungsteil 24 der Fig. 7 ist ähnlich zu der Aussparungsanordnung der Fig. 6A und B, ausgenommen, daß die Abstände in der Querrichtung größer sind als in der Maschinenrichtung. Beispielsweise können, wie im Beispiel 3 angeführt, MD und CD Aussparungen jeweils einen Abstand von Mitte zu Mitte aufweisen von 2,34 und 4,06 mm (0,092 und 0,160 inches). Die Aussparungen in diesem Verflechtungsteil 24 sind so dimensioniert und gestafftelt bzw. versetzt, wie die für dies Spezifizierungen der Fig. 6A zutrifft. Das Aussparungsmuster ergibt ein diamantförmiges Gittermuster, das durch dichte MD ausgerichtete Faserbänder 82 charakterisiert ist, die die dichten Knoten 84 verbinden. Diese Struktur weist einen speziellen Vorteil auf, wenn eine überlegene MD Zugfestigkeit bzw. Zerreißfestigkeit erforderlich ist, wobei diese die Textileinschnürung oder -zusammenziehung beschränkt, die mit einer MD Belastung verbunden ist, durch die der mit Muster versehene Textilstoff vom Verflechtungsraster abgezogen wird, um ihn einer weiteren Verarbeitung zuzuführen.
Fig. 8 zeigt ein Verflechtungsteil 24 in Form eines konventionellen drahtgewebten Rasters oder Siebes 86 mit einem Maschenabstand von 12 Drähten/25,4 mm (inch) in der Maschinen- und Querrichtung, einem Drahtdurchmesser von 0,76 mm (0,030 inches) und einer offenen Fläche von 41 %. Die Verwendung eines derartigen Rasters im erfindungsgemäßen Verfahren ergibt eine Struktur mit einer gewebten Erscheinungsform, die der Konfiguration des Rasters entspricht (vergl. Beispiele 7 und 8). Die divergenten Düsensprays 34 des Flüssigkeitsvorhangs verflechten die Bahnfasern derart, daß sie so migrieren, daß sie über dem Maschenmuster des Rasters liegen.
Beispiele 1 bis 8 und entsprechende Fig. 10 bis 15 beschreiben und zeigen repräsentative Baumwolltextilstücke, die durch das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von Verflechtungsteilen 24, die planare und zylindrische Konfigurationen aufweisen, und unter Verwendung beabstandeter Rohrleitungsanordnungen der Fig. 3 und 5 hergestellt sind.
Für diese Anwendungen sind fünf Rohrleitungen 30 aus rostfreiem Stahl mit Durchmessern von 63,5 mm (2,5 inches) mit einem Abstand von Mitte zu Mitte von 102 und 127 mm (4 inches und 6 inches) voneinander über der Bahn angeordnet worden. Jede Rohrleitung 30 war mit 20 divergenten Strahldüsen 32 an 25,4 mm (1 inch) Mittelpunkten ausgerüstet. Jede Düse wies einen äquivalenten Durchmesser von 1,09 mm (0,043 inches) und eine Förderrate von 6,8 dm³ (1,5 Gallons) Wasser/min bei einem Druck von 6,89 x 10&sup6; Pa (1000 psi) auf. Die Spraymusterausdehnung oder -weite betrug unter einem Abstand von 0,305 m (einem Fuß) angenähert 102 mm (4 inches). Es sei angemerkt, daß diese Bedingungen in einigen bestimmten der Beispiele simmuliert wurden, und zwar trotz Einsatz einer einzelnen Rohrleitung, die ein Verflechtungsteil bei sukzessiven Intervallen überquerte (Vergl. Beispiele 2 bis 6 und 8).
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren setzen die Beispiele Bahnen von vorherrschend unter Verwendung eines konventionellen Kardierungssystems hergestellten MD Fasern ein, wobei das System mit Peeler-Rollen ausgerüstet ist. Die Bahn bestand aus Nr. 2 gekämmten, gebleichten und nicht zusammenhängenden Stapelbaumwollfasern oder -schnittfasern.
Der Energieaustrag des verflechtenden Wasservohangs in den Beispielen wirkt gemäß der folgenden Gleichung:
berechnet, in der
E = Hp-hr/lb Faser = 1,64 kw.h/kg Faser
C = Strahlausstoßkoeffizient (dimensionslos)
D = Öffnungsdurchmesser (in inches bzw. 25,4 mm)
P = Rohrleitungsdruck
N = Strahldichte (Strahlen/25,4 mm = Strahlen/inch)
S = Streckengeschwindigkeit (0,3048 m/min = feet/min)
W = Basismasse (1,196 x 10&supmin;³ kg/m² = grams/square yard),
wobei der Strahlausstoßkoeffizient C wie folgt angenommen wurde: Druck (Pascal) Druck (psi) Ausstoßkoeffzient C (dimensionslos)
Eine repräsentative Berechnung ist in Tabelle I für ein Baumwolltextilstück angeführt, das in der Anwendung des Beispiels 2 der erfindungsgemäßen Hydroverflechtung (vergl. folgende Beschreibung) hergestellt ist. Dieses Beipiel ergab ein verflochtenes Baumwollgewebsstück mit 29,3 x 10&supmin;³ kg/m² (24,5 g/square yard) bzw. (gsy), das durch ein MD/CD Verhältnis von 2,0 : 1 und MD/CD Grabzugfestigkeiten bzw. Greifzugfestigkeiten von 7,3/3,5 N/m (7,3/3,5 lbs/inch) gekennzeichnet war. Tabelle I Rohrl. Druck (psi) Ström./Rohrl. (gall/in) Energie/Rohrl. (hp-hr/lb Faser) Gesamtenergie
Die Gesamtenergie wird berechnet, indem die ausgebene Energie für jede Rohrleitung berechnet wird und die resultierenden Energien addiert werden.
Gewebseigenschaften, die in den Fig. 10 bis 15 gezeigt sind, sind in den folgenden Beispielen angeführt:

Beispiel 1

Einem Baumwolltextilstück mit diamantenförmiger Struktur der in den Fig. 10A und B erzeugten Art wurde hergestellt, indem ein zylindrisches Verflechtungsteil eingesetzt wurde, das die Aussparungskonfiguration der Fig. 6A aufwies. Das Verflechtungsteil umfaßte Aussparungen mit 1,59 mm (1/16 inches) Durchmesser auf 2,38 mm (3/32 inches) Zentren mit zur Ausbildung eines gleichseitigen Dreiecks versetzten Aussparungen. Es sind jeweils MD und CD Aussparungen mit einer Beabstandung von Mittelpunkt zu Mittelpunkt von 4,06 bzw. 2,34 mm (0,16 und 0,092 inches) vorgesehen.
Die in Fig. 1 und 5 gezeigte Hydro-Verflechtungsvorrichtung wurde mit einer Verfahrensgeschwindigkeit von 12 dm/min (40 ft/min) betrieben. Die Bahn von der Kardierungsvorrichtung und den Peeler-Rollen wurde zur Verflechtungstation 10 und auf das Verflechtungsteil 24 vorgerückt, wo sie nach unten durchfeuchtet wurde und dann hydroverflochten wurde. Die Rohrleitungsdrücke wurden rampenartig oder linear ansteigend geändert, wobei die erste Rohrleitung auf 1,03 x 10&sup6; Pa (150 psi) gesetzt wurde, und die darauffolgenden Rohrleitungen Drücke von 2,07 x 10&sup6; Pa, 3,45 x 10&sup6; Pa, 4,83 x 10&sup6; Pa und 6,205 x 10&sup6; Pa (300, 500, 700 und 900 psi) aufwiesen.
Die verflochtene Bahn wurde zur Padding-Vorrichtung 18 vorgerückt sowie den Trockenzylindern, die einen Dampfdruck von 0,551 x 10&sup6; Pa (80 psi) aufwiesen, um eine kohärente Textilstruktur vorzusehen, die ein MD/CD Verhältnis von 2,5 : 1, eine Masse von 38 gsy und in Maschinen- und Querrichtung Grabzugfestigkeiten aufweist von (9,8 und 3,85 x 10² N/min (5,6 und 2,2 lbs/in).

Beispiel 2

Ein ähnliches Gewebsstück wie das Fig. 10 A und B dargestellte und anhand Beispiel 1 erläuterte wurde auf einem planaren Verflechtungsteil 24 unter Verwendung der Vorrichtung der Fig. 1 und 3 hergestellt. Die Spezifikationen für das Verflechtungsteil 24 waren identisch zu dem mit Aussparungen versehenen Raster des Beispiels 1.
Die packungsartige Rohrleitungsanordnung der Fig. 3 wurde auf einem Prototypsystem dadurch simuliert, das man sukzessive die Bahn unter einer einzigen Rohrleitung bei Drücken von (2,07 x 10&sup6; Pa, 3,45 x 10&sup6; Pa, 4,83 x 10&sup6; Pa, 6,205 x 10&sup6; Pa und 7,58 x 10&sup6; Pa (300, 500, 700, 900 und 1100 psi) und einer Prozeßgeschwindigkeit von 18 m (60 ft/)min queren ließ.
Die resultierende Textil struktur war gekennzeichnet durch ein MD/CD Verhältnis von 2,0 : 1, eine Masse von 29,3 x 10³ kg/m², (24,5 gsy) und eine Grabzugfestigkeit in Maschinen- und Querrichtung von (12,8 und 6,13) x 10² N/m (7,3 und 3,5 lbs/in).

Beispiel 3

Das die Eigenschaften gemäß Darstellung in den Fig. 11A und B aufweisende Textilstück wurde hergestellt, indem das Prototypsystem und die Prozeßbedingungen von Beispiel 2 angewandt wurden. Die Vorrichtung in diesem Beispiel unterschied sich dadurch, daß das planare mit Aussparungen versehene Verflechtungsteil um 90º verschoben war, um die Aussparungen so zu orientieren, daß der Abstand zwischen MD Aussparungen größer war als der der CD Aussparungen. MD und CD Aussparungen wiesen jeweils Mitte zu Mitte Abstände von 4,06 und 234 mm (0,092 und 0,16 inches) auf (vergl. Fig. 7).
Dieses Beispiel wies eine diamantförmig strukturierte nichtgewebte Textilart mit prädominanten MD Fäden auf, die imstande sind, höhere MD Belastungen ohne Einschnürungen oder Zusammenziehen (Necking) auszuhalten, als Textilstücke der Beispiele 1 und 2.
Die resultierende Textilstruktur kennzeichneichnete sich durch ein MD/CD Verhältnis von 1,7 : 1, eine Masse von 30,5 x 10&supmin;³ kg/m² (25,5 gsy) und eine Grabzugsfestigkeit in Maschinen- und Querrichtung von 12,2 x 10² N/m und 7,81 x 10² N/m (7,0 und 4,1 lbs/in).

Beispiel 4

Das gerippte in Fig. 12 dargestellte Textilstück wurde auf einem planaren Verflechtungsteil umgekehrter holländische Webart (reverse dutch woven) unter Verwendung der Prototypvorrichtung Prozeßbedingungen gemäß Beschreibung von Fig. 2 hergestellt - Verarbeitungsstraßengeschwindigkeit von 18 m (60 Fuß)/min. und Rohrleitungsdrücken, die zwischen 2,07.10&sup6; Pa und 7,58.10&sup6; Pa (300 und 1100 psi) rampenartig gesteigert wurden. Das Verflechtungsteil umgekehrter holländischer Webart umfaßt ein feinmaschiges Teil mit 12 Drähten/25,4 mm (inch) in Querrichtung (0,56 mm = 0,022" Durchmesser) und 68 Drähten (25,4 mm (inch) in Maschinenrichtung (0,38 mm = 0,015" Durchmesser).
Das in diesem Beispiel hergestellte gerippte Textilstück kennzeichnet sich durch CD-Rippen und verbindende Zwischenfasern, die ein überlegenes Wischmaterial liefern.

Beispiel 5

Die alternative gerippte nichtgewebte Struktur der Darstellung in Fig. 13 wurde auf die gemäß Beispiel 4 erläuterte Weise hergestellt, wobei ein grobmaschiges umgekehrtes holländisches Verflechtungsteil eingesetzt wurde. Dieses Raster umfaßte Drähte mit 2,16 mm (0,085 inch) Durchmesser, die in Querrichtung mit einem Abstand bzw. einer Teilung von vier Drähten/25,4 mm (inch) angeordnet waren, wobei Drähte mit 3,8 mm (0,15 inch) Durchmesser zwischen den 2,16 mm Drähten positioniert waren. Das Raster umfaßte auch Drähte in Maschinenrichtung mit einem Durchmesser von 3,81 mm (0,015 inch) und einer Teilung von 60 Drähten/25,4 mm (inch).

Beispiel 6

Das in Fig. 14 gezeigte hexagonal gemusterte nichtgewebte Textilstück wurde gemäß den Verfahrensbedingungen des Beispiels mit einer Verarbeitungsstraßengeschwindigkeit von 18 m (60 ft.)/min hergestellt, wobei die Rohrleitungsdrücke lampenartig zwischen 2,07 x 10&sup6; Pa bis 7,58 x 10&sup6; Pa (300 - 1100 psi) gesteigert wurden. Das Verflechtungsteil umfaßte das in Fig. 4 dargelegte planare Raster nach umgekehrter holländischer Webart, über dem ein perforiertes Metallraster lag, das ein hexagonales Raster aufwies. Die Sechsecke des Metallrasters wurden durch Doppelfäden von 6,35 mm (1/4 inch) (sogenannte Flats) definiert, die durch 1,56 mm (1/16 inch) ausgedehnte umgebende Metallflächen getrennt waren.

Beispiel 7

Ein prädominant in Maschinenrichtung ausgerichtetes Textilstück ähnlich dem in Fig. 15 gezeigten Textilstück wurde auf einem zylindrischen drahtgewebten 12 x 12 Verflechtungsteil unter den Prozeßbedingungen von Beispiel 1 hergestellt, wobei die Prozeß geschwindigkeit 12 in (40 ft.)/min betrug und der rampenartige gesteigerte Druck an den Rohrleitungen sich von 1,0 x 10&sup6; Pa bis 6,20 x 10&sup6; Pa (150 bis 900 psi) erstreckte. Das gewebte Raster, das von der in Fig. 8 gezeigten Art war, wies einen Drahtdurchmesser von 0,76 mm (0,030 inches) und offene Freibereiche auf, die 41 % des Rasters ausmachten.
Das hydroverflochtene Textilstück dieses Beispiels hatte die folgenden Eigenschaften:
Ein MD/CD Verhältnis von 3,9 : 1, eine Masse von 39,5 x 10&supmin;³ kg/m² (33 gsy) und eine Grabzugfestigkeit in Maschinen- und Querrichtung von 5,95 x 10² N/m (3,4 lbs/in) und 1,575 x 10² N/m (0,9 lbs/in).

Beispiel 8

Das Textilstück dieses Beispiels ist ähnlich dem in Fig. 7 und dem in Fig. 15 gezeigten Textilstück. Das gewebte Sieb zu Beispiel 7 wurde mit einer planaren Konfiguration vorgesehen, und unter den Prozeßbedingungen des Beispiels 2 eingesetzt: Prozeß straßengeschwindigkeit von 18 (60 Fuß)/min und Rohrleitungsdrücken, die linear zwischen 2,07 x 10&sup6; Pa und 7,58 x 10&sup6; Pa (300 und 1100 psi) gesteigert wurden.
Das hydroverflochtene Textilstück dieses Beispiels wies die folgenden Eigenschaften auf: MD/CD Verhältnis von 1,5 : 1, Masse bzw. Massenbelegung von 26,9 x 10&supmin;³ kg/m² (22,5 gsy) und eine Grabzugfestigkeit in Maschinen- und Querrichtung von 6,82 x 10² N/m, und 4,55 x 10² N/m, (3,9 bis 2,6 lbs/in).
Die folgenden Tabelle II faßt die Testergebnisse, die in den Beispielen erläutert sind, zusammen: Tabelle II - Zusammenfassung der in den Beispielen erläuterten Testergebnisse Beisp. Rastertyp Masse (gsy) (1,196x10&supmin;³kg/m²) Grabzugfestigkeit (lbs/in = 1,751x10²N(in) MD/CD Verhältnis Perforiert 1/16 ∅ auf 3/32 Mitlpkt. gewebt 12x12 - 90
Aus den vorgenannten Erläuterungen wird deutlich, daß die Erfindung die weiter oben dargelegten Gegenstände und Aufgaben erbringt. Es wird eine Verflechtungsvorrichtung 10 unkomplizierter Auslegung vorgesehen, die eine nicht ungeordnete (non-randomized) Bahn 12 aus faserartigem Material verflechtet, wobei divergente Düsenstrahlen 34 und ein hiermit zusammenwirkendes Verflechtungsteil 24 eingesetzt werden. In der Erfindung wird der Vorteil durch Einsatz der Düsenstrahlen oder -sprays 34 erzielt, die weite Ausströmöffnungen im Vergleich zu konventionellen säulenartigen Strahldüsen aufweisen. Derartige Düsen versetzen sich nicht mit Faserstücken wie im Fall des Stands der Technik mit säulenartigen Düsen, die geringere Durchmesser aufweisen. Infolgedessen erfordern die in der Erfindung eingesetzten Filtersysteme weniger strenge Spezifikationen als die in Verflechtungssystemen aus dem Stand der Technik.
Ein weiterer Vorteil wird in der Erfindung durch den Einsatz eines Systems erzielt, das keine Vorrichtung zur zufallsmäßigen Anordnung (Randomization) erfordert. Zufalls-Luftstromaufbringungssysteme und Scrambling-Systeme aus dem Stand der Technik werden eingespart. Die Verflechtungsvorrichtung 10 erbringt eine zufallsmäßige Umordnung und Verwürfelung oder Vermischung der Bahn ohne das Erfordernis dieser Verarbeitungsschritte.
Es wird für die Fachleute auf diesem Gebiet deutlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ein breites Anwendungsfeld bei der Herstellung einer Vielfalt von gemusterten nichtgewebten Textilstoffen bzw. Fließen mit Eigenschaften aufweist, die durch das Design und die Spezifikationen des Verflechtungsteils 24 festgelegt werden. Beispielsweise weisen die Baumwollgewebsstücke, die in den Beispielen dargestellt sind, eine spezielle Anwendung als preiswerte Ersatztextilien für Gazestoffe auf.
Es sind zahlreiche Modifikationen angesichts der obigen Offenbarung möglich. Beispielsweise verwendet das bevorzugte Verfahren der Erfindung Wasser als Verflechtungsmedium. Es können jedoch auch andere Flüssigkeiten bzw. Fluide einschließlich Bindemitteln im Verflechtungsverfahren in das Textilstück eingeleitet werden. Obgleich in den Zeichnungen ausgewählte Verflechtungsteile 24 dargestellt sind, wird ohne weiteres erkannt werden, daß andere Konfigurationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.
Daher ist zu beachten, daß obgleich die Erfindung unter bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert wurde, andere Verflechtungsvorrichtungen-Verfahren und nichtgewebte Textilstoffe auslegbar sind, die nichtsdestoweniger innerhalb des Umfangs der Erfindung und unter die Erfindungsidee fallen, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.

Claims

1. Vorrichtung zum Verflechten einer nichtgewebten, nicht ungeordneten Faserbahn (12) durch Beaufschlagen der Bahn mit unter Druck gesetzten Fluidstrahlen, wobei die Bahn mehrere Fasern enthält, aufweisend eine Beförderungseinrichtung zum Befördern der nichtgewebten Faserbahn in einer Maschinenrichtung ("MD") durch eine Verflechtungsstation (16), wobei die Beförderungseinrichtung ein Verflechtungsteil (24) trägt, das unter der nichtgewebten Faserbahn liegt, wobei das Verflechtungsteil (24) ein symmetrisches Muster von freien Bereichen aufweist, die fluiddurchlässig sind; eine Vorhangbildungseinrichtung oberhalb der Beförderungseinrichtung zum Richten eines zusammenhängenden Vorhangs des Fluids nach unten durch die nichtgewebte Bahn und das Verflechtungsteil in dieser Verflechtungsstation; gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Vorhang mehrere Düsen (32) umfaßt, die Düsenstrahlen ausstoßen, wobei die Düsenstrahlen einen Divergenzwinkel von 2 bis 30º aufweisen und einen weiten Öffnungsdurchmesser, einen Sprühdruck von (1,38 bis 7,58) 10&sup6; Pa (200 bis 1100 p.s.i.), daß die freien Bereiche zumindest 25 Prozent der Fläche des Verflechtungsteils (24) belegen und daß eine Steuereinrichtung (42, 44, 46) zum Steuern der Verteilung von durch den Vorhang mitgerissener Luft vorgesehen ist;

wodurch der Vorhang mit dem Verflechtungsteil zur regellosen Umordnung, Verflechtung und Verschlingung der Bahnfasern zusammenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Vorhang eine Ausstoßenergie von 0,66 bis 3,3 kW h/kg (0,4 bis 2 Hp-hr/lb) auf die Bahn (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Sprühdruck der divergenten Düsenstrahlen in der MD über einen Druckbereich von (1,38 bis 17,2 ) 10&sup6; Pa (200 bis 2500 p.s.i.) ansteigend gestaltet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die divergenten Düsenstrahlen in einer Richtung quer ("CD") bezüglich der MD divergieren, wobei der Divergenzwinkel 18º beträgt und der wirksame Durchmesser der Düsen (32) 1,09 mm (0,043 Inches) beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Vorhang zumindest mit 38,1 mm (1 1/2 Inches) über dem Verflechtungsteil (24) beabstandet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Verflechtungsteil (24) in Form einer insgesamt zylindrischen Trommel ausgelegt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das Verflechtungsteil (24) eine insgesamt ebene äußere Oberfläche aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die regellose Umordnung MD- und in Querrichtung ("CD"-) orientierte Fasern in der Bahn (12) hervorruft und worin die freien Bereiche mehrere Öffnungen umfassen, die so angeordnet sind, daß die MD-Öffnungen weiter beabstandet sind als die CD-Öffnungen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die regellose Umordnung MD- und in Querrichtung ("CD"-) orientierte Fasern in der Bahn (12) hervorruft und worin die freien Bereiche mehrere Öffnungen umfassen, die so angeordnet sind, daß die CD-Öffnungen weiter beabstandet sind als die MD-Öffnungen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Öffnungen zumindest 25 Prozent der Fläche des Verflechtungsteils (24) belegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Verflechtungsstation (16) Eintritts- und Anschlußendbereiche (38, 40) enthält und daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Richtung eines Luftvorhangs auf die Bahn (12) in diesem Eintrittsbereich (38) enthält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Steuereinrichtung eine im wesentlichen hohle perforierte, zylindrische Rolle (46) aufweist, die im Anschlußendbereich (40) für einen Reibkontakt mit der Bahn von der Bahn (12) beabstandet und oberhalb dieser angeordnet ist, und eine Einrichtung aufweist, die die zylindrische Rolle zur Verteilung mitgerissener Luft im Anschlußendbereich dreht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Steuereinrichtung ferner eine Ablenkplatte (42) aufweist, die im Eintrittsbreich (38) oberhalb der Bahn (12) beabstandet angeordnet ist, wobei der Luftvorhang und die Ablenkung zur Abschirmung und zum Ausgleich von Staudruck zusammenwirken, der auf die Bahn durch im Eintrittsbereich (38) durch den Fluidvorhang mitgerissene Luft ausgeübt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Fluidvorhang mehrere im wesentlichen parallele beabstandete Rohrleitungen (30) aufweist, die in der Verflechtungsstation (16) angeordnet sind, wobei die Rohrleitungen in einer Querrichtung ("CD") angeordnet sind, die im wesentlichen senkrecht zur MD liegt, wobei iede Rohrleitung mehrere der divergenten Düsenstrahlen (34) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die divergenten Düsenstrahlen Öffnungen beinhalten, die ieweils eine zentrale vertikale Achse haben, die im wesentlichen senkrecht zur Bahn (12) ist, wobei das Verflechtungsteil (24) eine insgesamt ebene äußere Fläche aufweist, die unter der Bahn liegt, und die divergenten Düsenstrahlen einen Sprühdruck von (1,38 bis 17,2 ) 10&sup6; Pa (200 bis 2500 p.s.i.) aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Vorhang ferner eine Einrichtung zur Rückführung vom durch das Verflechtungsteil (24) tretendes Fluid zu den Rohrleitungen aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Fasern Stapelfasern sind, daß die Beförderungseinrichtung ein im wesentlichen ebenes Verflechtungsteil (24) trägt, das unter der nichtgewebten Faserbahn (12) liegt, wobei der Vorhang mit dem Verflechtungsteil zur regellosen Umordnung der Bahnfasern zusammenwirkt, wobei die Fasern ineinander verflochten werden und zu Öffnungen im Verflechtungsteil wandern, um Knoten auszubilden, die durch dazwischenliegende Fasern verbunden sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Düsen (32) jeweils eine geformte Öffnung beinhalten, die einen wirksamen Durchmesser von 1,09 mm (0,043 Inches) und eine Stromung von 11,4 10&supmin;&sup5; m³/s (1,5 gallons/min) bei 6,89 10&sup6; Pa (1000 p.s.i) aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die regellose Umordnung MD- und in Querrichtung ("CD"-) orientierte Fasern in der Bahn (12) hervorruft und die Bahn und die Öffnungen so angeordnet sind, daß das Abstandsverhältnis der MD-Öffnungen größer als die CD-Öffnungen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Fluidvorhang mehrere im wesentlichen parallele, beabstandete Rohrleitungen (30) aufweist, die in der Verflechtungsstation (16) angeordnet sind, wobei die Rohrleitungen in der CD-Orientierung relativ zur Bahn (12) angeordnet sind und jede Rohrleitung mehrere dieser Düsen aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Rohrleitungen (30) angenähert 101,6 mm (4 Inches) beabstandet sind, daß die Düsen (32) jeweils eine zentrale vertikale Achse aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zur Bahn ist, und daß die Düsen angenähert 25,4 mm (1 Inch) beabstandet sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Sprühdruck der divergenten Düsenstrahlen (34) in der MD über einen Bereich von (1,38 bis 17,2 ) 10&sup6; Pa (200 bis 2500 p.s.i.) ansteigend gestaltet wird und daß die Rohrleitungen (30) über dem Verflechtungsteil um 76 bis 203 mm (3 bis 8 Inches) beabstandet sind.

23. Verfahren zum Verflechten einer Bahn (12), die mehrere Fasern enthält, zum Herstellen nichtgewebter Stoffbahnen, die eine symmetrische verflochtene Gitterstruktur aufweisen, mittels eines Fluidvorhangs,

gekennzeichnet durch die Tatsache, daß es die Schritte aufweist:

(a) Lagern der Bahn auf einem Verflechtungsteil (24), das ein symmetrisches Muster von freien Bereichen aufweist, die fluiddurchlässig sind;

(b) Beaufschlagen der Bahn mit divergenten Fluidstrahlen (34), wobei der Divergenzwinkel 2 bis 30º beträgt;

(c) Richten des Fluidvorhangs nach unten durch die Bahn und die freien Bereiche und Überqueren der Bahn mit dem Vorhang, bis die Fasern regellos umgeordnet und verflochten sind, um eine nichtgewebte Stoffbahn herzustellen, die eine Struktur aufweist, die durch das Verflechtungsteil (24) vorgegeben wird; und

(d) Verteilen von durch den Fluidvorhang auf die Bahn mitgerissener Luft, um die Bahn in Kontakt mit dem Verflechtungsteil zu halten.

24. Verfahren nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Überquerungsschritt (c) von ausreichender Dauer ist, um die Fasern dazu zu veranlassen, in die Öffnungen zur Ausbildung von Knoten zu wandern, die durch dazwischenliegende Fasern verbunden sind.

25. Verfahren nach Anspruch 23, aufweisend die weiteren Schritte der Filterung vom auf die Bahn treffenden Fluid, um Faserbruchstücke zu beseitigen, und Rückführung des gefilterten Fluids zu den divergenten Fluidstrahlen.

26. Nichtgewebte Stoffbahn, hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 23, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß sie eine symmetrische Anordnung von verflochtenen Fasern beinhaltet, wobei die symmetrische Anordnung eine Gitterstruktur von dichten Knoten aufweist, die durch dazwischenliegende Fasern verbunden sind, welche ein MD/CD Verhältnis von 1:1 bis 4:1 aufweisen.

27. Nichtgewebte Stoffbahn nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß sie aus Baumwollfasern hergestellt ist, die ein MD/CD Verhältnis im Bereich 1:1 bis 4:1 aufweisen.

28. Nichtgewebte Stoffbahn, hergestellt nach dem Verfahren von einem der Ansprüche 23 bis 27 gekennzeichnet durch die Tatsache, daß sie aufweist:

eine symmetrische Anordnung von fluidverflochtenen Fasern, die eine Gitterstruktur aus beabstandeten, parallel zur Maschinenrichtung ("MD") orientierten Reihen von kreuzenden faserigen Bändern und aus beabstandeten, in Querrichtung ("CD") orientierten faserigen Bändern aufweist, wobei die CD und MD Faserbänder sich an dichten Faserknoten schneiden;

wobei die CD und MD Faserbänder freie Bereiche definieren, die zumindest 25 Prozent des Bahnbereichs belegen,

wobei die symmetrische Anordnung von Fasern gleichförmige kohäsive MD und CD Grabzugfestigkeiten von zumindest 350 N/m (2 lbs/inch) bzw. 175 N/m (1 lbs/inch) aufweist und eine MD/CD Verhältnis im Bereich von 1:1 bis 4:1.

29. Nichtgewebte Stoffbahn nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Stoffbahn aus Stapel Nr.2 gekämmten Baumwollfasern hergestellt ist, eine Masse von angenähert (26,9 bis 46,6) 10&supmin;³ kg/m² (22,5 bis 39 gsy) aufweist, das MD/CD 1,7:1 bis 3,9:1 beträgt und die Grabzugfestigkeit in Maschinenrichtung und Querrichtung 3,4 bis 7,3 bzw. 0,9 bis 4,1 beträgt.