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Die vorliegende Erfindung betrifft
bei der Herstellung von Fasern, insbesondere Polyolefinfasern, verwendete
Fälteleinrichtungen
sowie ein Verfahren zum Fälteln
von Fasern.
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Fälteleinrichtungen
werden verwendet beim Bearbeiten von Fasern, um ihnen Volumen, Zusammenhalt
und Kardierbarkeit zu verleihen. Eine Fälteleinrichtung arbeitet so,
dass zwei angetriebene Walzen das Band zwischen sich verklemmen
und in einen begrenzten Raum hineinzwingen, der als Stopferbox bekannt ist.
Diese Stopferbox beinhaltet zwei Rakel, die nahe an den angetriebenen
Walzen positioniert sind, sowie Seitenplatten. Das Fälteln geschieht,
weil die Fäden
gegen einen Kuchen aus sich langsamer bewegenden Fäden gezwungen
werden. Traditionell ist Wärme,
und zwar in Form von Dampf, stromaufwärts der Fälteleinrichtung verwendet worden,
um die Fäden
vor dem Fälteln
weich zu machen. Außerdem
wird Wärme,
ebenfalls in Form von Dampf, durch Öffnungen in den Rakeln hindurch
in die Stopferbox hineingeführt,
um das Band zu schmieren. Wie von McGill in Modern Crimping Techniques,
Fiber World, Seiten 51–55
offenbart, können
die Rakel in verschiedenen Winkeln zu den angetriebenen Walzen positioniert
sein. Außerdem
offenbart McGill, dass die obere Rakel schwenkbar angebracht sein
kann und dass die angetriebenen Walzen hohl sein können, um
Fluide für
die Temperatursteuerung umlaufen lassen zu können.
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Das US-Patent Nr. 4,620,345 von Fleissner
offenbart eine Vorrichtung zum Fälteln
mit einem Paar von Zuführwalzen,
einer Stopferbox, und einer sich an die Stopferbox anschließenden Rutsche
zum Befördern
der gefältelten
Fasern zu einer Siebtrommel zum Festigen des gefältelten Materials, wobei diese
Siebtrommel von Kühlluft
durchströmt
wird.
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Das US-Patent 4,115,907 von Lawson
offenbart ein Verfahren für
die kontinuierliche Produktion von in Hitze verfestigten, gefältelten
oder "gecrimpten" thermoplastischen
Fäden aus
Polyamid oder Polyester, wobei das Band in der Fältelkammer einer Stopferbox
durch umlaufendes Kühlfluid,
insbesondere Luft, durch die Wände
der Fältelkammer
hindurch abgekühlt
wird.
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Technologische Veränderungen
bei Fasern, einschließlich
einer geringeren Denierzahl pro Faden, geringerer Ziehverhältnisse,
und Haut-/Kernstruktur haben das Fälteln schwieriger gemacht und
haben die in der Fälteleinrichtung
verwendbaren Temperaturen verringert. Insbesondere führt das
Aufbringen von zu viel Hitze auf die Fasern dazu, dass sie schmelzen.
Durch Absenken der Temperatur kann das unerwünschte Zusammenkleben der Fäden vermieden
werden; die Verwendung von geringeren Temperaturen macht es jedoch schwierig,
die gewünschten
Fältelgrade
zu erreichen.
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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Fälteln
von Fasern, ohne dass die Fäden
dabei verschmelzen.
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Die Erfindung schafft eine Fälteleinrichtung,
eine spezielle Rakel für
die Verwendung in der Fälteleinrichtung
sowie ein Verfahren zum Fälteln
von Fasern gemäß den anliegenden
Ansprüchen.
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Insbesondere betrifft die Erfindung
die Stopferbox einer Fälteleinrichtung.
Stopferboxen bestehen vorzugsweise aus Rakeln und Seitenplatten.
Genauer gesagt schafft die vorliegende Erfindung vorzugsweise eine
Abkühlung
sowohl an der Verschleißspitze
als auch in den hinteren Bereichen der Stopferbox, so dass eine
Kühlung
in der gesamten Stopferbox möglich
wird, während
verhindert wird, dass die Fäden
zusammenkleben, und während
eine polierende Beschädigung
der Fäden
und des gefältelten
Fadenmaterials reduziert wird.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine Einrichtung zum Fälteln von Fasern zu schaffen,
mit einer Stopferbox mit einer ersten Rakel, einer der ersten Rakel
gegenüberliegenden
zweiten Rakel sowie Mitteln zum Befördern der Fasern in die Stopferbox
hinein. Außerdem
sind Mittel zum Kühlen
der Stopferbox vorgesehen. Diese Mittel können Mittel zum direkten Kühlen der
Stopferbox beinhalten, um die durch die Stopferbox hindurchtretenden
Fasern indirekt zu kühlen.
Vorzugsweise können
diese Mittel Mittel zum direkten Kühlen der Stopferbox mit einem
gekühlten
Kühlmedium
beinhalten, um die durch die Stopferbox hindurchtretenden Fasern
indirekt zu kühlen,
oder Mittel zum direkten Kühlen
der Stopferbox mit einem flüssigen
Kühlmedium, um
die durch die Stopferbox hindurchtretenden Fasern indirekt zu kühlen. Außerdem können die
Mittel zum Kühlen
Mittel zum Kühlen
der Stopferbox mit einem Kühlmedium
aufweisen, wie beispielsweise mit einem flüssigen Kühlmedium, in entweder direktem
oder indirektem Kontakt mit zumindest einer der beiden Rakel.
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Die erste Rakel und die zweite Rakel
können
jeweils einen Verschleißspitzenbereich
und einen hinteren Bereich aufweisen, und die Mittel zum direkten
Abkühlen
der Stopferbox, um die Fasern indirekt abzukühlen, können bei dem hinteren Bereich
einer oder beider Rakel positioniert sein.
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Die Mittel zum direkten Kühlen der
Stopferbox, um die Fasern indirekt abzukühlen, weisen zumindest ein
inneres Abteil für
den Strom des Kühlfluids
in zumindest einer der beiden Rakeln auf. Das innere Abteil kann
mehrere Abteile aufweisen, entweder getrennt oder durch Durchgänge verbunden.
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Zumindest einer der Verschleißspitzenbereiche
der beiden Rakel können
Mittel zum Kühlen
aufweisen, wie beispielsweise einen inneren Durchgang mit mehreren
Ausgangsöffnungen,
um ein Fluid in die Stopferbox hineinzuspritzen.
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Der Verschleißspitzenbereich und der hintere
Bereich der ersten und der zweiten Rakel können separate Bereiche aufweisen
oder können
einstückig
ausgestaltet sein. Außerdem
können
die erste und die zweite Rakel außerdem einen zweiten Hauptkörper mit
zumindest einem inneren Durchgang aufweisen, der mit dem zumindest
einen inneren Durchgang in dem zumindest einen Verschleißspitzenbereich
verbunden ist; zumindest einen inneren Durchgang zum Zuführen von
Kühlfluid
zu dem zumindest einen inneren Abteil; und zumindest einen inneren
Durchgang zum Auslassen von Kühlfluid
aus dem zumindest einen inneren Abteil.
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Der hintere Bereich von zumindest
einer der beiden Rakel kann außerdem
zumindest einen inneren Durchgang aufweisen, der mehrere Ausgangsöffnungen
beinhaltet, um ein Fluid in die Stopferbox hineinzuführen.
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Außerdem kann die Fälteleinrichtung
einander gegenüberliegende
Seitenplatten aufweisen sowie Mittel zum Verbinden der Rakel mit
den beiden gegenüberliegenden
Seitenplatten. Diese Verbindungsmittel können einstellbare Verbindungsmittel
zum Einstellen der Rakel bezüglich
den gegenüberliegenden
Seitenplatten sein. Die erste und die zweite Rakel können einstellbar
einander gegenüberliegend
mit einem Abstand von zwischen ungefähr 15 mm und 60 mm positioniert
sein. Außerdem
ist eine der beiden Rakel einstellbar durch ihre Dimensionierung
und ihren Aufbau. In dieser Hinsicht kann eine der beiden Rakel
diejenige sein, die mit den einstellbaren Verbindungsmitteln verbunden
ist, so dass sie einstellbar positioniert werden kann, und die andere
Rakel ist durch ihre Dimensionierung und ihren Aufbau einstellbar.
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Die Fälteleinrichtung kann Mittel
zum Aufbringen von Druck innerhalb der Stopferbox aufweisen; die beiden
einander gegenüberliegenden
Seitenplatten können
außerdem
Einsätze
aufweisen, die gegenüber
den angetriebenen Walzen positioniert sind, und die Mittel zum Zuführen von
Fasern können
angetriebene Walzen aufweisen. Die erste und die zweite Rakel können von
den angetriebenen Walzen in einem Abstand zwischen 0,025 mm und
0,5 mm (0,001 inch und 0,020 inch) positioniert sein, und die angetriebenen
Walzen können
um einen Abstand von 0,10 mm bis 0,15 mm (0,004 inch bis 0,006 inch)
beabstandet sein.
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In einem anderen Aspekt ist die vorliegende
Erfindung auf eine Einrichtung zum Fälteln von Fasern gerichtet,
mit einer Stopferbox, die eine erste Rakel, eine der ersten Rakel
gegenüberliegende
zweite Rakel sowie Mittel zum Befördern von Fasern in die Stopferbox
beinhaltet, wobei die Stopferbox Mittel zum direkten oder indirekten
Kühlen
der Stopferbox beinhaltet, um Fasern, die durch die Stopferbox hindurchlaufen,
indirekt abzukühlen.
Sowohl die erste Rakel als auch die zweite Rakel weist einen Verschleißspitzenbereich
sowie einen hinteren Bereich auf, wobei der hintere Bereich der
ersten Rakel und der zweiten Rakel zumindest ein inneres Abteil
für einen
Strom von Kühlflüssigkeit
innerhalb des jeweiligen hinteren Bereichs aufweist, und wobei der
Verschleißspitzenbereich
der ersten Rakel und der zweiten Rakel zumindest einen inneren Durchgang
aufweist, der mehrere Ausgangsöffnungen
beinhaltet, um ein Fluid in die Stopferbox hineinzuspritzen.
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Die vorliegende Erfindung ist auch
auf ein Verfahren zum Fälteln
von Fasern gerichtet, umfassend das Erhitzen der Faser; das Befördern der
erhitzten Fasern in eine Stopferbox mit einer ersten Rakel, einer
zweiten, der ersten gegenüberliegenden
Rakel sowie zwei Seitenplatten hinein, und zwar mit einer Geschwindigkeit,
die für
das Fälteln
der Fasern geeignet ist; und das Abkühlen der Fasern, wenn die Fasern
durch die Stopferbox hindurchlaufen, und zwar mit einem Kühlfluid,
welches die Stopferbox direkt abkühlt und die Fasern indirekt
abkühlt,
oder mit einem Kühlfluid
wie beispielsweise einer Flüssigkeit,
die die Stopferbox und die Fasern indirekt abkühlt.
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Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
können
die verschiedenen oben beschriebenen Vorrichtungen verwenden, die
hier zugunsten der Kürze
der Beschreibung nicht noch einmal beschrieben werden. Es wird jedoch
darauf hingewiesen, dass die Mittel zum Kühlen des hinteren Bereichs
der ersten und der zweiten Rakel zumindest ein inneres Abteil aufweisen
können
und dass das Kühlen
das Umlaufenlassen von Kühlfluid,
wie beispielsweise eines flüssigen
oder eines gekühlten
Kühlmediums,
einschließlich
einer gekühlten Flüssigkeit,
innerhalb des zumindest einen inneren Abteils der beiden Rakel aufweisen
kann. Der Heizschritt des Verfahrens kann außerdem das Aufbringen von Dampf,
vorzugsweise zwischen 0 und 276 kPa (0 und 40 psi), aufweisen.
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Außerdem können gemäß dem Verfahren die Verschleißspitzenbereiche
der beiden Rakel mit zumindest einem inneren Durchgang einschließlich mehrerer
Ausgangsöffnungen
versehen sein, und Luft kann durch die mehreren Ausgangsöffnungen
hindurch geführt
werden. Das Kühlfluid
in den inneren Abteilen kann eine Temperatur zwischen ungefähr 5°C und 40°C haben,
und die Druckluft kann eine Temperatur zwischen ungefähr 5°C und 40°C haben.
Der Heizschritt des Verfahrens kann das Aufbringen von Dampf aufweisen,
vorzugsweise zwischen 0 und 276 kPa (0 und 40 psi).
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In einer weiteren Ausgestaltung des
Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen die hinteren Bereiche der beiden Rakel außerdem zumindest
einen inneren Durchgang einschließlich mehrerer Ausgangsöffnungen
auf, und das Verfahren kann das Aufbringen von Luft durch die mehreren
Ausgangsöffnungen hindurch
in dem hinteren Bereich aufweisen, vorzugsweise bei einem Druck
zwischen 3,45 und 103 kPa (0,5 und 15 psi).
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Das Verfahren kann außerdem das
Aufbringen von Druck innerhalb der Stopferbox aufweisen; die Temperatur
der in die Stopferbox eintretenden Fasern kann zwischen 48°C und 93°C (120°F und 200°F) liegen;
und die Temperatur der Fasern, die die Stopferbox verlassen, kann
zwischen 54°C
und 82°C
(130 und 180°F)
betragen.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
schafft Flexibilität
durch Vorsehen einer Temperatursteuerung innerhalb und außerhalb
der Stopferbox. Beispielsweise kann ein Verfahren zum Fälteln von
Fasern, das die Steuerung des Fältelns
durch Einstellen von Temperaturbedingungen ermöglicht, das Erwärmen der
Fasern aufweisen; das Befördern
der erwärmten
Fasern mit einer Geschwindigkeit, die zum Fälteln der Fasern geeignet ist,
in eine Stopferbox hinein, welche eine erste Rakel mit einem Verschleißspitzenbereich
und einem hinteren Bereich aufweist, eine zweite Rakel, die der
ersten Rakel gegenüberliegt
und einen Verschleißspitzenbereich
und einen hinteren Bereich aufweist; zwei gegenüberliegende Seitenplatten;
wobei jeder hintere Bereich der ersten und der zweiten Rakel zumindest
ein inneres Abteil für
den Strom von Flüssigkeit
innerhalb jedes jeweiligen hinteren Bereichs aufweist; und wobei
jeder Verschleißspitzenbereich
der ersten und der zweiten Rakel zumindest einen inneren Durchgang
einschließlich
mehrerer Ausgangsöffnungen
zum Einspritzen eines Fluids in die Stopferbox hinein aufweist;
das Steuern der Durchflussgeschwindigkeit und/oder der Temperatur
einer durch das innere Abteil in jeder der beiden Rakel hindurchströmenden Flüssigkeit;
und das Steuern der Durchflussgeschwindigkeit und/oder der Temperatur
des Fluids, das in die Stopferbox hineingespritzt wird.
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Eine noch andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine durch das Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Faser zu schaffen.
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Vorzugsweise ist diese Faser ein
Polyolefin. Noch besser ist das Polyolefin ausgewählt aus
der Gruppe, die aus Polypropylen, Polyethylen oder Mischungen daraus
besteht. Noch besser ist es, wenn das Polyolefin Polypropylen ist.
Die Faser kann 4 bis 20 Fältelungen
pro cm (10 bis 50 Fältelungen
pro inch) beinhalten.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform
weist die vorliegende Erfindung eine Rakel mit einem Verschleißspitzenbereich
und einem hinteren Bereich mit Mitteln zum inneren Kühlen auf.
Die Mittel zum Kühlen weisen
zumindest ein inneres Abteil für
den Strom eines Kühlfluids,
wie beispielsweise einer Flüssigkeit
wie beispielsweise Wasser, auf. Der Verschleißspitzenbereich der Rakel weist
zumindest einen inneren Durchgang mit mehreren Ausgangsöffnungen
auf.
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Das zumindest eine innere Abteil
für den
Strom des Kühlfluids
weist mehrere innere Abteile auf, vorzugsweise verbunden durch zumindest
einen Flussdurchgang, und der hintere Bereich weist außerdem zumindest
einen inneren Durchgang einschließlich mehrerer Ausgangsöffnungen
auf.
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Die Kühleffekte der vorliegenden
Erfindung ermöglichen
die Verwendung von mehr Wärme
vor der Fälteleinrichtung
für eine
bessere Fältelung.
Das Kühlfluid,
wie beispielsweise Luft, bei dem Verschleißspitzenbereich tendiert dazu,
ein Zusammenkleben der Fäden
zu verhindern, und sorgt für
Schmierung. Das Kühlabteil
in dem hinteren Bereich, wie beispielsweise ein wassergekühltes Abteil,
reduziert eine polierende Beschädigung
der Fäden
und des gefältelten
Fadenmaterials und tendiert dazu, das gefältelte Material gegen Herausziehen
zu verfestigen. Das Einstellen des Kühlfluids bei dem Verschleißspitzenbereich
und das durch das Kühlabteil
in dem hinteren Bereich geschaffene Abkühlen führt zu einer verbesserten Flexibilität und Steuerung von
Produkteigenschaften einschließlich
des Fältelns
und des durchschnittlichen Zusammenhalts und führt zu einer Faser, die thermisch
zu einem nicht gewobenen Textilmaterial mit einer hohen Gleichmäßigkeit
verbunden werden kann.
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Genauer gesagt ist in einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung die Verschleißspitze
ein separates Teil der Rakel mit inneren Leitungen für Druckluft,
die für
das Einspritzen unterhalb und oberhalb des Bandkuchens hindurchgeleitet
wird, wenn dieser durch die Stopferbox hindurchgleitet. Die Luft
kühlt,
macht weich und hilft dem gefältelten
Bandkuchen beim Gleiten durch den hinteren Abschnitt der Stopferbox
hindurch. Die hinteren Abschnitte der Rakeln haben glatte Oberflächen, vorzugsweise
ohne Öffnungen,
und innere Abteile für
eine Wasserkühlung,
um die gesamten Temperaturen abzusenken, um ein Polieren/Schmelzen
zu reduzieren und das gefältelte
Material zu verfestigen, bevor Spannung aufgebracht wird, um das
Band zu dem nächsten
Verfahrensschritt zu bringen.
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Außerdem bietet die Erfindung
signifikante Verbesserungen der Fältelbarkeit. Die Verbesserung
der Fältelbarkeit
bezieht sich direkt auf Fasern mit verbessertem Zusammenhalt.
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Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind in den begleitenden Zeichnungen dargestellt, in welchen
gleiche Bezugsziffern gleiche Teile in den einzelnen Ansichten der
Zeichnungen bezeichnen, wobei:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist;
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2 eine
Draufsicht des Hauptkörpers
der oberen Rakel gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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3 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2 ist;
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4 eine
Ansicht von hinten des Hauptkörpers
der oberen Rakel ist;
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5 eine
Draufsicht des hinteren Bereichs der oberen Rakel gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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6 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in 5 ist;
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7 eine
Draufsicht des hinteren Bereichs der oberen Rakel gemäß einer
weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
Ansicht von unten der Verschleißspitzen
der oberen Rakel gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; und
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9 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 in 8 ist.
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Der Ausdruck "Rakel", wie er hier verwendet wird, bezieht
sich auf der Stopferbox zugeordnete Elemente, durch welche hindurch
die zu fältelnden
Fäden geführt werden,
wie beispielsweise eine obere Platte und eine untere Platte, oder
linke und rechte Platten, die der Stopferbox zugeordnet sind. Die
Rakel kann als Teil der Platte einen Bereich beinhalten, der sicherstellt,
dass die Fäden
von den angetriebenen Walzen in die Stopferbox hinein gerichtet
werden. Alternativ kann der Bereich, der dies sicherstellt, ein
von den Platten getrennter Bereich sein. Aus Gründen der Einfachheit wird in
dieser Anmeldung der Ausdruck "Rakel" kollektiv sich auf
die von dem Bereich, der die Fäden
in die Stopferbox hinein richtet, getrennte Platte beziehen und
auf die Platte, die den Bereich beinhaltet, der die Fäden in die
Stopferbox hinein richtet.
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Der Ausdruck "direkte Kühlung", wie er hier verwendet wird, bezieht
auf den direkten Kontakt zwischen dem Kühlfluid oder der Kühlflüssigkeit
und dem zu kühlenden
Material, wohingegen der Ausdruck "indirekte Kühlung", wie er hier verwendet wird, sich darauf
bezieht, dass das Kühlfluid
oder die Kühlflüssigkeit
nicht in direktem Kontakt mit dem zu kühlenden Material ist. Beispielsweise
beinhaltet eine direkte Kühlung
der Fasern den Kontakt des Kühlfluids
mit den Fasern, und die indirekte Kühlung von Fasern beinhaltet
das Kühlen
ohne jeden Kontakt des Kühlfluids
oder der Kühlflüssigkeit
mit den Fasern.
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Wie in 1 dargestellt,
beinhaltet die Fälteleinrichtung 8 angetriebene
Fältelwalzen 1,
die das Band 2 zwischen sich verklemmen, um ihn in Richtung
der Stopferbox 10 zu ziehen und um das Band in die Stopferbox 10 hineinzudrücken. Der
Zwischenraum zwischen den angetriebenen Walzen kann zwischen 0,025
mm und 0,15 mm (0,001 inch und 0,006 inch) sein, vorzugsweise zwischen
ungefähr
0,004 inch und 0,006 inch.
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Die Stopferbox 10 beinhaltet
eine obere Rakel 3, eine untere Rakel 4 sowie
Seitenplatten 5, die einen Raum 34 definieren,
in welchem die Faser gefältelt
wird. Druck, bekannt als Pralldruck, wird innerhalb der Stopferbox 10 aufgebracht,
in dem die obere Rakel 3 mit einem Mechanismus zum Aufbringen
von Druck 6 unter Druck gesetzt wird. Ein solcher Mechanismus
zum Aufbringen von Druck auf die obere Rakel 3 kann jedes
in der Technik bekannte Druckmittel sein und kann beispielsweise
einen Luftzylinder beinhalten, um den Druck zu schaffen.
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Beide Rakel 3 und 4 passen
sich den angetriebenen Fältelwalzen 1 eng
an, um das Band 2 in die Stopferbox 10 hineinzuführen und
um zu verhindern, dass sich das Band 2 um die Walzen 1 herumwickelt.
Der Zwischenraum zwischen den Rakeln 3 und 4 und
den angetriebenen Walzen 1 beträgt zwischen 0,025 mm und 0,5
mm (0,001 und 0,020 inch), vorzugsweise zwischen 0,35 mm und 0,4
mm (0,014 inch und 0,016 inch). Der Abstand zwischen der oberen
Rakel 3 und der unteren Rakel 4 beträgt zwischen
ungefähr
15 mm und 60 mm, vorzugsweise zwischen ungefähr 40 mm und 60 mm.
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1 zeigt
die einstellbaren Anbringmittel 7 für die untere Rakel 4.
In dieser Hinsicht ist in dieser Ausführungsform die untere Rakel 4 an
den Seitenplatten 5 durch einstellbare Anbringelemente 7 angebracht.
Die obere Rakel 3 ist durch ihre Dimensionierung und ihren
Aufbau einstellbar. Die einstellbaren Anbringelemente 7,
die beispielsweise Bolzen 40 und Schlitze 41 in
Seitenplatten 5 beinhalten, ermöglichen eine Veränderung des
Abstands zwischen der oberen 3 und der unteren Rakel 4 sowie
eine Veränderung
des Zwischenraums zwischen den Rakeln und den angetriebenen walzen 1,
abhängig
von der Art der zu fältelnden
Fasern und dem gewünschten
Betrag der Fältelung.
Die Schlitze sind winklig angeordnet, um die horizontale Bewegung
aufzunehmen, die benötigt
wird, um den Abstand zwischen der Rakel und den angetriebenen Fältelwalzen 1 beizubehalten,
wenn der vertikale Abstand zwischen den Rakeln verändert wird.
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Die Einrichtung beinhaltet auch Zwischenplatten 9,
die neben der oberen Rakel 3 und der unteren Rakel 4 positioniert
sind. Führungsplatten 11 sind
neben den Zwischenplatten 9 positioniert. Die Dicke der
Zwischenplatte 9 kann auch verändert werden, um die Anpassung
des Abstands zwischen der oberen und der unteren Rakel aufzunehmen.
Die Seitenplatten 5 sind an dem Punkt, wo die angetriebenen
Walzen 1 das Band 2 verklemmen, gekerbt. Sich
drehende kreisförmige
Messing- oder Bronzeeinsätze 30 sind
in den Kerben positioniert, um zu verhindern, dass das Band 2 aus
den Seiten der angetriebenen Walzen 1 herausgedrückt wird.
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Der Unterschied in der hohen Geschwindigkeit
der angetriebenen Fältelwalzen 1 und
dem langsamen Herausführen
des Bands aus dem hinteren Ende der Stopferbox 10 führt dazu,
dass das Band einen Kuchen bildet. Die Fäden wölben sich oder falten sich
gegen den Kuchen innerhalb der Stopferbox 10. Eine Ausgangsrutsche 12 befindet
sich am Ende der Einrichtung 10, um das gefältelte Band 13 von
der Einrichtung wegzuführen.
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Wie in 1 dargestellt,
beinhalten die obere und die untere Rakel einen Hauptkörper 42,
einen Verschleißspitzenbereich 14 sowie
einen hinteren Bereich 15. Die obere Rakel ist genauer
in den 2 bis 9 dargestellt. Die untere
Rakel ist vorzugsweise im Wesentlichen identisch zu der oberen Rakel,
und die untere Rakel ist in den Zeichnungen nicht genauer dargestellt.
Jede folgende Diskussion und/oder Darstellung der oberen Rakel kann
jedoch auch als Diskussion und/oder Darstellung der unteren Rakel
angesehen werden.
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Der Hauptkörper 42 der oberen
Rakel 3 ist in den 2 bis 4 dargestellt. Der hintere
Bereich 15 ist genau in den Zeichnungen 5 und 6 dargestellt.
Der Verschleißspitzenbereich 14 ist
genau in den 8 und 9 dargestellt. Der Verschleißspitzenbereich 14 und
der hintere Bereich 15 sind beide mit dem Hauptkörper über Verbindungsmittel
wie beispielsweise mehrere Bolzen 48, schematisch in 1 dargestellt, verbunden.
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Der Hauptkörper der oberen Rakel, wie
er in den 2 und 3 dargestellt ist, beinhaltet
Durchgänge zum
Zuführen
von Druckluft zu dem Verschleißspitzenbereich
und zum Zuführen
von Kühlfluid
zu dem hinteren Bereich und von diesem weg. Insbesondere tritt die
Druckluft in die obere Rakel 3 durch eine Eingangsöffnung 26 ein
und bewegt sich durch den Hauptkörper
der oberen Rakel 3 durch einen inneren Durchgang 25 hindurch,
der mit dem zumindest einen inneren Durchgang 18a verbunden
ist, der seinerseits mit dem offenen Raum 18b verbunden
ist. Wie in 3 dargestellt,
erstreckt sich der offene Raum 18b über im Wesentlichen die gesamte
Höhe des
Hauptkörpers 42.
Der offene Raum ist durch irgendein in der Technik bekanntes Verfahren
ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Raum durch
den Hauptkörper
hindurch gebohrt, und eine Abdeckung 18d wird über den
Raum hinüber
platziert. Der offene Raum 18b ist mit zumindest einem
inneren Durchgang 18 in dem Verschleißspitzenbereich 14 durch
zumindest einen unteren Bereich 18c verbunden, wie in 9 dargestellt. Die Anzahl
der inneren Durchgänge
sowohl zum Zuführen
der Druckluft zu dem Verschleißspitzenbereich
als auch innerhalb des Verschleißspitzenbereichs kann geändert werden
abhängig
von der gewünschten
Luftmenge. Außerdem
kann auch das Muster, in welchem die inneren Durchgänge verbunden
sind, und die Anzahl der Ausgangsöffnungen verändert werden.
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Wie oben bereits erwähnt, beinhaltet
der Verschleißspitzenbereich 14 zumindest
einen inneren Durchgang 18, der für das Einbringen von Druckluft
in die Stopferbox 10 hinein mittels mehrerer Ausgangsöffnungen 19 verwendet
wird, die in 8 dargestellt
sind. Der zumindest eine innere Durchgang 18 in dem Verschleißspitzenbereich 14 und
der zumindest eine innere Durchgang 18a in dem Hauptkörper 42 sind
durch irgendein in der Technik bekanntes Verfahren ausgebildet.
Eine bevorzugte Art und Weise ist das Bohren der inneren Durchgänge 18 durch
die Breite des Verschleißspitzenbereichs
hindurch. Wie in den 2 und 8 dargestellt, sind Stopfen 33 in
die gebohrten inneren Durchgänge 18 eingesetzt,
um zu verhindert, dass die Druckluft an den Enden austritt.
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Die Druckluft kühlt das Bandkuchen von oben
und unten, während
er durch die Stopferbox 10 hindurchgleitet. Die Luft kühlt, macht
weich und hilft dem gefältelten
Bandkuchen dabei, durch den hinteren Abschnitt der Stopferbox 10 hindurchzugleiten.
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Wie in den 2 bis 4 dargestellt,
beinhaltet der Hauptkörper 42 Mittel
zum Zuführen
von Kühlfluid, wie
beispielsweise einem gekühlten
Kühlfluid,
einer Flüssigkeit,
einer gekühlten
Flüssigkeit,
vorzugsweise Wasser oder gekühltem
Wasser, in den hinteren Bereich 15 der oberen Rakel hinein
und daraus heraus. Das Kühlfluid
wird durch das zumindest eine innere Abteil 20 hindurchgeführt, um
eine weitere Kühlung
des Bands 2 innerhalb der Stopferbox 10 zu schaffen.
Insbesondere tritt das Kühlfluid
in den Hauptkörper 42 der
Rakel durch die Eingangsöffnung 22 ein,
strömt
durch zumindest einen Eingangsstromdurchgang 22a und zumindest eine
Eingangsstromröhre 22b in
das innere Abteil 20 des hinteren Bereichs 15.
Das Kühlfluid
wird aus dem inneren Abteil 20 durch zumindest eine Ausgangsstromröhre 27b entfernt
und durch zumindest einen Ausgangsstromdurchgang 27a hindurch
und aus zumindest einem Ausgang 27 heraus.
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Wie in den 5 bis 7 dargestellt,
kann der hintere Bereich mehrere innere Abteile 20 haben,
die, wie in 2 dargestellt,
mit dem Hauptkörper
durch mehrere Eingangsleitungen 22b und mehrere Ausgangsstromleitungen 27b verbunden
sein können.
Zusätzlich
können
die inneren Abteile 20 durch zumindest einen Stromdurchgang 23 verbunden
sein, wie in den 5 und 6 dargestellt. Die Gestalt,
die Anzahl und die Verbindung der inneren Abteile sowie die Anzahl
der Eingänge
und Ausgänge
für das
Kühlfluid
können
verändert werden.
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Während
in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die Kühlung der
Rakel, beispielsweise des hinteren Bereichs der Rakel, durch direktes
Kühlen
der Rakel durch umlaufende Flüssigkeit
erzielt wird, wie beispielsweise Wasser, durch ein sich innen befindliches
Abteil hindurch, können
auch andere Mittel für die
Kühlung
verwendet werden. In dieser Hinsicht können alle Mittel verwendet
werden, die die durch die Stopferbox hindurchtretenden Fasern indirekt
kühlen
können,
selbst wenn diese Mittel die Rakel indirekt kühlen. Beispielsweise können die
Kühlungsmittel
ein Abteil oder eine Leitung aufweisen, die sich außerhalb
der Rakel befindet und durch welche hindurch ein Fluid, wie beispielsweise
ein Gas oder eine Flüssigkeit,
hindurchtritt, welches die Rakel indirekt kühlt und auch eine indirekte
Kühlung
der Fasern herbeiführt.
Auch wären
alle Mittel, die die Temperatur der Rakel absenken können, während sie
die Fasern indirekt kühlen,
innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine Ansicht von hinten des Hauptkörpers 15 der oberen
Rakel 3, die, wie oben beschrieben, eine Eingangsöffnung 26 für Druckluft,
eine Eingangsöffnung 22 für Kühlfluid
und zumindest einen Ausgang 27 für das Entfernen von Kühlfluid
aufweist.
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In einer anderen Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie in 7 dargestellt
ist, beinhaltet der hintere Bereich 15 der oberen Rakel 3 zumindest
ein inneres Abteil 20 für
das Umlaufen eines Kühlfluids
sowie zumindest einen inneren Durchgang 34 mit mehreren
Ausgangsöffnungen 21 für den Strom von
Druckluft dort hindurch. Die Anzahl und das Muster der inneren Durchgänge für das Umlaufen
von Kühlfluid
und Druckluft sowie die Anzahl der Ausgangsöffnungen können verändert werden. Diese Ausführungsform
ermöglicht
das Vorsehen von Druckluft sowohl am Verschleißspitzenbereich als auch am
hinteren Bereich der Rakel.
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Der Vorgang des Fältelns der Fasern beginnt mit
dem Erhitzen des Bands vor der Fälteleinrichtung. Beispielsweise
wird Dampf in einem Dampfbehälter
stromaufwärts
der Fälteleinrichtung
mit einem Druck zwischen 0 und 276 kPa (0 und 40 psi) aufgebracht,
vorzugsweise zwischen 0 und 69 kPa (0 und 10 psi). In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist dieser Dampfbehälter
schwenkbar angebracht und kann in einer offenen Position betrieben
werden, die das Aufbringen keines Dampfes ermöglicht. Der Dampfbehälter kann
auch in der geschlossenen Stellung betrieben werden, wobei Dampf
aufgebracht werden kann. Wenn das Band in die Fälteleinrichtung eintritt, beträgt seine
Temperatur zwischen 49°C
und 93°C
(120°F und
200°F),
vorzugsweise zwischen 65°C
und 93°C
(150°F und
200°F).
Der Pralldruck wird in der Stopferbox bei zwischen 2 × 105 und 106 Pa (2 und
10 bar) aufgebracht, vorzugsweise zwischen 5 × 105 und
8 × 105 Pa (5 und 8 bar). Druckluft wird zu den
Rakeln bei einem Manometerdruck zwischen 3,45 und 103 kPa (0,5 bis
15,0 psi), vorzugsweise 20,7 bis 34,5 kPa (3,0 bis 5,0 psi), zugeführt.
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Die Druckluft tritt in die Fälteleinrichtung
durch mehrere Öffnungen
in den Verschleißspitzen
der Rakel ein. Ein Kühlfluid,
insbesondere Wasser, wird durch die inneren Abteile in den hinteren
Abschnitten der Rakel hindurchgeführt, und durch automatische
Steuerung von Durchfluss und Temperatur wird eine Fluidtemperatur zwischen
ungefähr
5°C und
40°C, vorzugsweise
zwischen ungefähr
8°C und
20°C, beibehalten.
Die Temperatur des Bands wird um 11°C bis 17°C (20°F bis 30°F) reduziert. Die Temperatur
der Fasern, die die Stopferbox verlassen, beträgt zwischen 32°C und 82°C (90°F und 180°F).
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Der spezifische Dampfdruck, Pralldruck,
Luftdruck und die Temperatur des in dem Fältelvorgang verwendeten Kühlfluids
können
sich abhängig
von den für
das Produkt gewünschten
Eigenschaften ändern.
Beispielsweise fügt
das Aufbringen von Dampf vor dem Fälteln Hitze hinzu, so dass
die Fasern einfacher gefältelt werden
können.
Das Aufbringen eines höheren
Luftdrucks führt
zu einer weicheren Faser, die einfacher durch die Vorrichtung hindurchfließt. Ein
gesteigerter Pralldruck reduziert den Durchfluss durch die Vorrichtung
hindurch und steigert die Fältelungen
pro inch. Außerdem
steigert ein gestiegener Pralldruck auch den Kontakt des Bands innerhalb
der Vorrichtung und verbessert dadurch die Kühlung, um die Fusion zwischen
den Fäden zu
reduzieren und das gefältelte
Material zu setzen. Ein gesetztes gefälteltes Material reduziert
die Möglichkeit, dass
das gefältelte
Material während
der weiteren Bearbeitung ausreißt.
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In einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird Druckluft in die Stopferbox hinein sowohl durch Öffnungen
in dem Verschleißspitzenbereich
der Rakel als auch durch Öffnungen
in dem hinteren Bereich der Rakel hindurchgeführt. Die Druckluft kann sowohl
durch die Verschleißspitze
als auch durch den hinteren Bereich bei ungefähr Raumtemperatur von zwischen
70°F und
80°F geleitet
werden. Alternativ kann die Druckluft bei einer Temperatur zwischen
ungefähr
5°C und
40°C zugeführt werden.
Die Luft kann durch einen Trockner behandelt werden, um überschüssige Feuchtigkeit
zu entfernen und um ihre relative Feuchtigkeit zu steuern, bevor
sie in die Fälteleinrichtung
eingebracht wird.
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Die Kühleffekte der Erfindung ermöglichen
die Verwendung von mehr Hitze vor der Fälteleinrichtung für ein besseres
Fälteln.
Die mechanische Energie, die zugeführt wird, um das Fälteln zu
erzeugen und um das Band durch die Stopferbox hindurch zu zwingen,
wandelt sich in Wärmeenergie
um, was zu einem Anstieg in das Bandtemperaturen von 11°C bis 22°C (20°F bis 40°F) in der
Fälteleinrichtung
führt.
Die Kühleffekte
der vorliegenden Erfindung verschieben diese Hitze in dem Bereich,
der unmittelbar auf den Fältelvorgang
folgt, so dass die Verwendung von mehr Hitze vor der Fälteleinrichtung
möglich
wird, wodurch eine bessere Ausbildung der Fältelung möglich wird. Temperaturen des
in die Fälteleinrichtung
eintretenden Bands sind erfolgreich um 11 bis 28°C (20 bis 50°F) angehoben worden, ohne signifikante
Fusion zwischen Fäden
des Bands. Die Luft kühlt,
macht weich und tendiert dazu, ein Zusammenkleben der Fäden zu verhindern.
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Die Erfindung ist in den nun folgenden
nicht begrenzenden Beispielen veranschaulicht. Jedes der Beispiele
veranschaulicht das Fälteln
von Polypropylenfasern. Die Fasern werden mit einem Finish in einer
in der Technik bekannten Art und Weise, um die hydrophoben/hydrophilen
Eigenschaften der Fasern anzupassen.
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BEISPIEL 1
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Hydrophiles Polypropylen wurde mit
einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt. Insbesondere führte
die in den Tests 1 bis 8 verwendete Vorrichtung
Druckluft bei Raumtemperatur durch 147 Öffnungen in dem Verschleißspitzenbereich
der Rakel. Jede Öffnung
hatte einen Durchmesser von 1,19 mm (3/64 inch). Kühlwasser
lief durch zwei Abteile in dem hinteren Abschnitt um. Das Wasser trat
durch einen Eingangsdurchgang ein und trat durch zwei Ausgangsdurchgänge aus.
Der Abstand zwischen der oberen und der unteren Rakel betrug 30
mm. Der Abstand zwischen den angetriebenen Walzen betrug 0,025 mm
(0,001 inch), und der Abstand zwischen den Rakeln und den angetriebenen
Walzen betrug 0,35 mm (0,014 inch).
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Das Vergleichsbeispiel 1 verwendete
ebenfalls Dampf vor der Fälteleinrichtung
und Druckluft in der Fälteleinrichtung,
verwendete jedoch kein Kühlfluid
in dem hinteren Bereich. Die für
das Vergleichsbeispiel verwendete Fälteleinrichtung hatte 460 Öffnungen
mit einem Durchmesser von 1,19 mm (3/64 inch) in jeder Rakel mit
drei Reihen von zehn Öffnungen
in dem Verschleißspitzenbereich
und sieben Reihen mit zehn Öffnungen in
dem hinteren Bereich. Der Abstand zwischen den angetriebenen Walzen
betrug 0,025 mm (0,001 inch), und der Abstand zwischen den Rakeln
und den angetriebenen Walzen betrug 0,35 mm (0,014 inch). Das Band
wurde in die angetriebenen Walzen hinein mit 225 Metern pro Minute
geleitet. Die Prozessvariablen und die Ergebnisse dieser Tests sind
in der Tabelle I zusammengefasst.
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Die für die Tests 1 bis 8 verwendete
Wassertemperatur wurde nicht gemessen. Der Erfinder glaubt jedoch,
dass die Temperatur ungefähr
10°C bis
13° (50°F bis 55°F) betragen
hat. Der Pralldruck für
jedes der Vergleichsbeispiele in den Tests 1 bis 8 wurde
nicht gemessen, er wurde jedoch konstant gehalten, und es wird angenommen,
dass dieser Druck für
die Vergleichsbeispiele und die Tests 1 bis 8 ungefähr 6 psi
betrug. Die anderen in Tabelle I aufgelisteten Prozessvariablen
sind: die Temperatur des Bands, bevor der Dampf aufgebracht wird,
nachdem der Dampf aufgebracht worden ist und nachdem das Band gefältelt worden
ist, sowie der Luftdruck innerhalb der Fälteleinrichtung und der Dampfdruck
innerhalb der Dampfbox vor der Fälteleinrichtung.
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Die folgenden Messungen der hergestellten
Fasern sind ebenfalls in Tabelle I aufgelistet: zwei Messungen der
Fältelung,
in Falten pro inch, die von unterschiedlichen Bereichen der Faser
genommen wurden; die Kohäsion,
die ein Maß für die Kraft
in der linearen Richtung ist, die benötigt wird, um ein Faserbündel auseinander
zu ziehen, die kardiert worden sind, um sie linear aufzureihen;
die Offenheit, ein in der Fasertechnik verwendeter Standardtest,
die ein Maß für das Volumen
der Faser und die Fähigkeit
der Faser ist, Gewicht zu halten; der Schenkel, der ein Maß für eine der
Seiten der Fältelung
ist; der Prozentsatz der Faser, der nicht gefältelt ist; der offene Winkel,
der ein Maß für den Winkel
der Fältelung
ist; und die entspannte Länge über der
gestreckten Länge,
was ein Maß der
Länge der
Faser ohne jede darauf aufgebrachte Kraft ist, geteilt durch die
Länge der
Faser, wenn sie gestreckt ist, um die Fältelung aufzuheben.
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Aus den Fasern der Tests 1 bis 8 wurde
jeweils ein Textilmaterial gemacht. Das Textilmaterial wurde auf
einer kleinen thermischen Bindeprozesslinie gemacht, die einem Fachmann
bekannt ist. Die Linie hat vorgeschaltete Zuführer und Öffner, um die großen Faserklumpen
von dem verdichteten Ballen in kleine Klumpen auseinander zu ziehen,
um diese durch Beschickungsgeräte
und Materialtransferfächer
auf zumindest eine mit Walzen bedeckte Karde (bis zu vier) zu bringen,
wo die Fasern ausgebreitet, zufällig
angeordnet und auf ein Förderband
abgezogen werden, um die Schichten aus ausgebreiteten Fasern zu
der Kalendrierwalze zu transportieren. Das Kalendrieren beinhaltete
das Hindurchführen
der ausgebreiteten Schichten von Fasern zwischen zwei erhitzten
Walzen, die zusammengepresst werden. Eine der Walzen ist mit einem
Diamantmuster mit einem Flächenbereich
von ungefähr
19% geprägt,
und die andere ist glatt.
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Das Textilmaterial wurde gemessen
unter Verwendung eines Textilmaterialausbildungstests, bei welchem
das Textilmaterial mit einer Videokamera betrachtet wird. Das Bildsignal
digitalisiert und analysiert auf weiße Reflektanz und Verteilung
der Schwärze über den
Probenbereich hinüber
als Maß für die Gleichmäßigkeit
des Textilmaterials. Die Ergebnisse der Messung sind in der Tabelle
I als Prozent weiß;
Standardabweichung von dem Prozent weiß; das Prozent dünn, was
der Betrag der in dem Textilmaterial gemessenen schwarzen Fläche ist;
Prozent schwarz in einem 27 mm großen quadratischen Bereich des
Textilmaterials; und Prozent schwarz in einem 2,2 mm großen quadratischen
Bereich des Textilmaterials aufgelistet. Außerdem wurde das Textilmaterial
getestet, um seine maximale Festigkeit in Querrichtung zu bestimmen,
die den Betrag der Kraft misst, die erforderlich ist, um einen 25,4
mm × 127
mm großen
Bereich (einmal fünf
inch großen
Bereich) des Textilmaterials auseinander zureißen. Schließlich beinhaltet die Tabelle
I die maximale Temperatur, wobei es sich um die Temperatur der thermischen
Verbindung des Textilmaterials handelt, die die maximale Festigkeit
in Querrichtung herbeiführte.
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Die Fältelung, gemessen in Falten
pro cm (cfc) oder in Falten pro inch (cpi), und die Kohäsion der
in den Tests 1 bis 8 hergestellten Faser war wesentlich
besser als bei der in dem Vergleichsbeispiel bei dem gleichen Pralldruck
hergestellten Faser. Außerdem
war auch die Gleichmäßigkeit
des mit der gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten Faser gemachten Textilmaterials verbessert.
Insbesondere zeigte das aus der in den Tests 1 und 2 hergestellten
Faser gemachte Textilmaterial eine verbesserte Weißreflektanz
(Prozent weiß)
und eine Reduktion in dem Betrag der schwarzen Fläche (Prozent
dünn).
Diese Ergebnisse zeigen, dass die mit einer Vorrichtung und einem
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten Fasern zu einem verbesserten Textilmaterial
führen.
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BEISPIEL 2
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Hydrophobes Polypropylen wurde mit
einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt. Die für
das Vergleichsbeispiel und die Testbeispiele verwendete Vorrichtung
war gleich der Vorrichtung, die für das Vergleichsbeispiel und
die Testbeispiele des Beispiels 1 verwendet wurde. Die Tests 9 bis 19 wurden
mit Dampf vor den angetriebenen Walzen und mit einer Kühlung innerhalb
der Stopferbox durchgeführt.
Das Vergleichsbeispiel 2 wurde mit Dampf vor den angetriebenen Walzen
und Luft in der Fälteleinrichtung
durchgeführt.
Das Band wurde in die angetriebenen Walzen hinein mit 225 Metern
pro Minute gebracht. Die Prozessvariablen und die Ergebnisse dieser
Tests sind in der Tabelle II zusammengefasst, die alle Variablen
und Ergebnisse beinhaltet, die sich auch in der Tabelle I finden,
sowie die Standardabweichung der Fältelung und eine zweite Messung
für Schenkel,
offenen Winkel und entspannte Länge/gestreckte
Länge.
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Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
Fasern mit einer signifikant höheren Fältelung
und Kohäsion
bei einem geringfügig
niedrigeren Pralldruck (Test 9) herstellen kann, sowie
eine Faser mit einer etwas höheren
Fältelung
und Kohäsion
bei einem dramatisch geringeren Pralldruck (Test 10). Die Messung
der Kohäsion
für die
Tests 11 bis 13 und 17 bis 19 überschritt
den Bereich der Testgeräte,
die eine maximale Kohäsion
von 8 Gramm pro Korn lesen. Der für die Tests 10, 11, 14 und 19 verwendete
Dampfdruck von 138 kPa (20 psi) war zuvor als nicht verwendbar angesehen
worden, weil er zu einer Fusion der Fasern führen könnte. Diese Tests haben jedoch
eine zufriedenstellende Fältelung
herbeigeführt.
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BEISPIEL 3
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Beispiel 3 zeigt die Auswirkung der
Temperatur des Kühlwassers
auf die Herstellung einer hydrophilen Polypropylenfaser. Die verwendete
Vorrichtung war die gleiche wie die im Beispiel 1 verwendete. Das
Band wurde in die angetriebenen Walzen hinein mit einer Geschwindigkeit
von 235 Metern pro Minute gebracht. Die Tests 20 bis 27 wurden
mit dem gleichen Pralldruck durchgeführt. Die Tests 20 bis 23 wurden
unter Verwendung von Wasser mit einer Temperatur von 20°C durchgeführt. Die
Tests 24 bis 27 wurden unter Verwendung von Wasser
mit einer Temperatur von 8°C
durchgeführt.
Die Testbedingungen und Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefasst.
Die Ergebnisse beinhalten zwei Messungen der Fältelung, die an zwei Bereichen der
Faser durchgeführt
wurden, und den Koeffizienten der Varianz der Fältelung.
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Während
der Mittelwert für
die Fältelung
der Tests 20–23 (6,8
cpc oder 17,28 cpi) nicht signifikant anders ist als der Mittelwert
für die
Fältelung
der Tests 24–27 (6,7
cpc oder 17,09 cpi), ist der Mittelwert der Kohäsion der Tests 24–27 (7,00
g/Korn) signifikant höher
als bei den Tests 20–21 (5,59
g/Korn). Demzufolge kann die Vorrichtung und das Verfahren eine
Faser mit variablen Stufen der Kohäsion bei ungefähr der gleichen
Stufe der Fältelung
herstellen.
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Die Tests 28–38 wurden
mit einem geringeren Pralldruck durchgeführt. Die Testergebnisse von
dem Beispiel 3 zeigen bessere Korrelationen bei dem höheren Pralldruck.
Insbesondere führte
ein höherer
Pralldruck zu verbesserten Ergebnissen für Indikatoren für die Fältelungsausbildung,
wie beispielsweise den Fältelungswinkel,
den Prozentsatz an nicht gefälteltem
Material und die entspannte Länge/gestreckte
Länge.
Wie oben bereits erwähnt,
führte
außerdem
bei einem höheren
Pralldruck kälteres
Wasser zu einer verbesserten Kohäsion
ohne eine signifikante Änderung
der Falten pro inch.
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Während
ein höherer
Pralldruck zu besseren Korrelationen für die Faltenausbildung führte, produzierte
sowohl ein höherer
als auch ein niedrigerer Pralldruck Fasern, die eine verbesserte
Gleichmäßigkeit
des Textilmaterials ergaben.
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Insbesondere verbesserte bei dem
höheren
Pralldruck ein höherer
Luftdruck die Gleichmäßigkeit
des Textilmaterials. Bei einem geringeren Pralldruck verbesserte
ein geringerer Luftdruck die Gleichmäßigkeit des Textilmaterials.
Ansonsten zeigen Veränderungen
in dem Luftdruck keine signifikanten Effekte. Die Auswirkung des
Dampfs vor der Fältelungseinrichtung
zeigte sich sowohl bei hohem als auch bei niedrigem Pralldruck.
Das Aufbringen von Dampf steigerte cpi, Kohäsion, Offenheit und verbesserte
die Gleichmäßigkeit
des Textilmaterials. Ein offener Winkel, der der beste Korrelator
mit der Gleichmäßigkeit
des Textilmaterials war, war geringer und produzierte daher eine
bessere Fältelung,
bei einem höheren
Dampf vor dem Fälteln
für sowohl
höheren
als auch niedrigen Pralldruck. Der Dampf vor dem Fälteln verbesserte
auch die Qualität
und die Gleichmäßigkeit
der Ausbildung der Falten bis hin zu dem Punkt, an dem die Fäden zusammenzukleben
begannen, wobei sie dann in Ballen statt einzeln gefältelt wurden.
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Die Bereiche des Pralldrucks, 4,3 × 105 Pa bis 8,3 × 105 Pa
(4,5 bis 8,3 bar), und der Bereich des Fälteldrucks, 0 bis 68,95 kPa
(0–10
psi), waren breit genug, um zu zeigen, dass beide die Ausbildung
der Falten verbessern. Die Analyse der Daten bei konstanter Wassertemperatur
und konstantem Luftdruck zeigt, dass ein höherer Pralldruck die Fältelung
um 1,06 cpc oder 2,7 cpi steigerte, die Kohäsion um 1,5 g/Korn und die
Gleichmäßigkeit
des Textilmaterials um 1,7%. Ein gesteigerter Dampf vor dem Fälteln steigerte
die Fältelung
um 1,18 cpc oder 3 cpi, die Kohäsion
um 1 g/Korn und die Gleichmäßigkeit
um 2,7%. Da eine umgekehrte Beziehung zwischen der Kohäsion und
der Gleichmäßigkeit
des Textilmaterials besteht, zeigen diese Daten, dass ein höherer Pralldruck
und eine geeignete Höhe
des Dampfs vor dem Fälteln
die Ausbildung der Falten verbessern, ohne dass die Kohäsion oder
die Gleichmäßigkeit
des Textilmaterials geopfert werden müssten. Der Prozentsatz des
nicht gefältelten
Materials ist eventuell eher ein Maß für das Polieren [burnishing] – wobei
es sich um ein Phänomen
handelt, bei welchem die gebogenen Bereiche der Faser, die den Rakeln
am nächsten
sind, unter Druck durch die erhitzten Oberflächen gerieben werden und dadurch
einen polierten Bereich erzeugen – als der Betrag der Fältelung.
Die höchsten
Stufen des nicht gefalteten Materials traten bei dem höchsten Pralldruck
und Dampf vor dem Fälteln
auf.
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Während
die Erfindung mit Bezug auf einige spezifische beispielhafte Ausführungsformen
beschrieben worden ist, können
natürlich
Veränderungen
innerhalb des Bereichs der anliegenden Ansprüche durchgeführt werden.
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