EP0275231B1 - Method and apparatus for consolidating web materials, in particular a fibre web - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for solidifying and / or for thermal bonding and / or for embossing according to the preamble of claim 1.
- Devices of this type with calender rolls are known to be used for the treatment and processing of web-shaped materials such as non-woven fabrics in order to bring about consolidation, aesthetic embossing or thermal bonding of the non-woven fabric.
- One or both rollers are heated, and furthermore, the one roller or both rollers can be provided with a surface pattern which is formed by raised, discrete points located on the circumference of the calender rollers.
- the rotating calender rolls form a gap between them in which the nonwoven fabric is guided under pressure.
- the degree of coverage between opposing pairs of raised, discrete points forms an embossing surface which determines the pattern of the finished nonwoven fabric, and a connection or consolidation takes place on the embossing surfaces.
- the end product is to be a soft material, a relatively small embossing area is sufficient, whereas a larger embossing area must be selected for stronger materials.
- the invention intervenes, which is based on the object of creating a method - and a device suitable for carrying out the method - which enables a rapid and thus extremely economical change from a first to a desired different embossing pattern or to another percentage
- the embossing area enables a continuous change in the percentage of the embossing area during the process Production process should be possible within wide limits.
- the invention is based on driving the two calender rolls at an identical speed, so that a very specific predetermined degree of coverage or a very specific percentage embossing area is achieved.
- the short phase shift also results in a different degree of coverage, since different areas of the raised discrete points now lie on top of one another than before. This also changes the percent embossing area. So it can be easier Depending on the requirements of the end product, the percentage embossing area can be changed, which is a particularly important advantage of the invention during operation.
- a laborious exchange of the calender rolls to adapt to different embossing surfaces of the desired end product is no longer necessary. While the known devices and methods always pay close attention to the exact synchronism of the two calender rolls, the invention, on the other hand, treats the surprising way of briefly interrupting this synchronism and then restoring it. The associated displacement of the surfaces which overlap when the calender rolls roll off results in a desired new embossing pattern without the need to replace the calender rolls themselves. Rather, these can be used unchanged.
- the calculated bombage can be distributed equally between the two calender rolls.
- the invention is not limited to this.
- the different embossings can be made Areas in addition to the method described so far can also be achieved in that the two calender rolls are arranged displaceably in the axial direction. In this case, the synchronous speed of the two calender rolls can be maintained; the degree of coverage changes due to the axial displacement of one calender roll relative to the other.
- a drive unit with an adjustment gear is preferably provided for driving the calender rolls at synchronous speed, which enables an angular displacement of one calender roll relative to the other calender roll.
- the drive consisting of motor and gearbox, expediently forms a unit.
- the transmission has an input shaft for the motor, two output shafts for the two calender rolls, the differential adjustment gear being integrated into the main transmission and being operable manually or with a servomotor via an adjustment shaft.
- the device shown schematically in Fig.1 comprises two calender rolls 10 and 12, which are driven at identical speed but in the opposite direction, so that a web-shaped material can be guided and embossed along a contact surface 14 (line pressure) between the calender rolls.
- the calender rolls 10 and 12 can have a bombage; however, it is also possible to use cylindrical calender rolls.
- the upper calender roll 10 and the lower calender roll 12 are driven by a motor 24 via a gear 28 and drive shafts 22, 36 so that they run synchronously.
- the adjustment gear 32 is a differential gear known per se (harmonic drive or specon differential gear), which enables an adjustment in the barrel via the adjustment shaft 34 manually or with a servo motor.
- the adjusting shaft 34 By means of the adjusting shaft 34 it is now possible to briefly change the "translation" of the adjusting gear 32, i.e. the speed at the input of the adjustment gear 32a deviates briefly from the speed at the output 32b. Then the original transmission characteristic of the adjustment gear 32 is set again, i.e. the two calender rolls 10 and 12 are again driven at the same speed.
- the two calender rolls 10 and 12 each have an identical surface pattern 38, which is shown in detail in FIG. 2.
- the surface pattern 38 is formed by a multiplicity of raised locations (squares) 40 which are arranged in a regular structure. With a0 the side of a square 40 is designated, and t0 indicates the division, which is the same in both directions - horizontally and vertically.
- the sides a0 of the squares 40 run parallel or perpendicular to the respective axis 18 or 20 of the associated calender rolls 10, 12.
- F3 2a 0 2nd - a 0 t 0 t 0 2nd 100% (for t0 - a0 ⁇ s ⁇ t
- the dashed hatching 50 indicates that there is no overlap between the individual squares 40 of the upper and lower calender rolls 10 and 12, but that they comb alongside one another.
- the shift s2 must therefore not be set because it can not achieve embossing.
- the different embossing surfaces can thus be easily realized with the new device.
- the side faces of the squares 40 run parallel or perpendicular to the axes 18, 20 of the calender rolls 10, 12.
- the surface pattern Arrange squares at an angle of inclination .alpha. To axes 18 and 20, as shown in FIGS. 5 and 6 for the case .alpha. 45.degree.
- the raised places (squares) are designated by the reference number 46, and the individual degrees of coverage 48 are indicated by hatching.
- F Max a 0 2nd t 0 2nd 100%
- F min 4a 0 2nd - 4a 0 t 0 + t 0 2nd t 0 2nd 100%
- F Max F min a 0 2nd 4a 0 2nd - 4a 0 t 0 - t 0 2nd
- the side length a0 is equal to half the division t0
- the minimum stamping area F min is then 0%.
- the advantage of the new method and of the new device is not only limited to being able to set different embossing surfaces with simple measures during operation, but - as FIG. 5 illustrates - it is also possible to use the different embossing surfaces or degrees of coverage 48 with different patterns. There desired effects can also be achieved optically.
- the invention is not limited to the thermal consolidation of a nonwoven fabric, rather the invention can also be used to achieve surface effects or surface structures on any sheet-like materials (for example paper, synthetic leather, aluminum, etc.).
- the invention achieves the following advantages over the prior art, for example in the thermal consolidation of nonwovens: Downtimes when changing the embossing area are significantly reduced or eliminated; Specified strengths of the finished nonwoven can be safely maintained despite the raw material fluctuations and / or fluctuations in the fiber orientation during fiber deposition by gradually adjusting the embossing surface during thermal consolidation; Investment costs for embossing rollers when using multiple embossing patterns are drastically reduced: When using, for example, three different embossing patterns, eight rollers (including replacement rollers) are necessary with conventional technology; when using the invention, only four rollers, including replacement rollers, are required; Lower costs for embossing rollers because of Using two "patterned” rollers the etching depth of each roller only has to be half as deep; Nonwoven that has been thermally bonded using the invention has a significantly softer "grip", since the "secondary bonds" that result from one-sided, full-surface contact with a smooth roller according to the prior art are not present.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen und/oder zum thermischen Binden und/oder zum Prägen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for solidifying and / or for thermal bonding and / or for embossing according to the preamble of
Vorrichtungen dieser Art mit Kalanderwalzen werden bekanntlich zur Be- und Verarbeitung von bahnförmigen Materialien wie Faservliesen verwendet, um eine Verfestigung, eines ästhetische Prägung oder eine thermische Bindung des Faservlieses herbeizuführen. Dabei wird eine oder es werden auch beide Walzen beheizt, und ferner kann die eine Walze oder können auch beide Walzen mit einem Oberflächenmuster versehen sein, welches durch auf dem Umfang der Kalanderwalzen befindliche erhabene diskrete Stellen gebildet wird.Devices of this type with calender rolls are known to be used for the treatment and processing of web-shaped materials such as non-woven fabrics in order to bring about consolidation, aesthetic embossing or thermal bonding of the non-woven fabric. One or both rollers are heated, and furthermore, the one roller or both rollers can be provided with a surface pattern which is formed by raised, discrete points located on the circumference of the calender rollers.
Die sich drehenden Kalanderwalzen bilden zwischen sich einen Spalt, in welchem das Faservlies unter Druckeinwirkung geführt wird. Hierbei wird durch den Überdeckungsgrad zwischen einander gegenüberliegenden Paaren von erhabenen diskreten Stellen eine Prägefläche gebildet, welche das Muster des fertigen Faservlieses bestimmt, und wobei an den Prägeflächen eine Verbindung bzw. Verfestigung erfolgt.The rotating calender rolls form a gap between them in which the nonwoven fabric is guided under pressure. In this case, the degree of coverage between opposing pairs of raised, discrete points forms an embossing surface which determines the pattern of the finished nonwoven fabric, and a connection or consolidation takes place on the embossing surfaces.
Ein soweit beschriebenes Verfahren ist durch die DE-OS 21 07 887 bekannt geworden, und zwar unter Verwendung zweier Kalanderwalzen, von denen jede ein Oberflächenmuster von erhitzbaren, isolierten, erhabenen diskreten Stellen aufweist, wobei die Kalanderwalzen in einer Weise gedreht werden, daß die erhabenen Stellen in Deckung zueinander gehalten werden.A process described so far has become known from DE-OS 21 07 887, using two calender rolls, each of which has a surface pattern of heatable, insulated, raised discrete locations, the calender rolls being rotated in such a way that the raised ones Places to be kept in line with each other.
Infolge der Oberflächenmuster der verwendeten Kalanderwalzen ergibt sich bei dem bekannten Verfahren bzw. bei der bekannten Vorrichtung für das Faservlies jeweils ein ganz bestimmtes Prägemuster, und das Faservlies besitzt somit eine ganz bestimmte Prägefläche, die in Prozenten angegeben wird.As a result of the surface patterns of the calender rolls used, this results in each case in the known method or in the known device for the nonwoven fabric a very specific embossing pattern, and the nonwoven fabric therefore has a very specific embossing area, which is given in percent.
Wenn das Endprodukt ein weiches Material sein soll, genügt eine relativ geringe Prägefläche, während bei festeren Materialien eine größere Prägefläche gewählt werden muß. Je nach Anforderung an das gewünschte Endprodukt ist es daher erforderlich, entsprechend der gewünschten Prägefläche unterschiedliche Kalanderwalzen zu verwenden und die zuvor benutzten Kalanderwalzen durch neue zu ersetzen.If the end product is to be a soft material, a relatively small embossing area is sufficient, whereas a larger embossing area must be selected for stronger materials. Depending on the requirements of the desired end product, it is therefore necessary to use different calender rolls according to the desired embossing surface and to replace the previously used calender rolls with new ones.
Dieses Auswechseln von Kalanderwalzen für unterschiedliche Bahnen mit unterschiedlichen Prägeflächen macht sich in der Praxis äußerst nachteilig bemerkbar, weil damit ein großer Zeitaufwand und eine länger dauernde Produktionsunterbrechung verbunden sind. Die Kalanderwalzen besitzen nämlich ein erhebliches Gewicht, und es beansprucht viel Zeit, die Kalanderwalzen auszuwechseln.This exchange of calender rolls for different webs with different embossing surfaces has an extremely disadvantageous effect in practice because it involves a great deal of time and a longer production interruption. The calender rolls have a considerable weight and it takes a lot of time to replace the calender rolls.
Um diesem Aufwand zu begegnen und um einen schnelleren Wechsel zur Erzielung unterschiedlicher Prägeflächen zu ermöglichen, ist man auch schon dazu übergegangen, mehrere einzelne Kalandergerüste mit jeweil zwei Kalanderwalzen hintereinander vorzusehen, wobei jedes Kalandergerüst mit einer glatten Walze und einer Narbwalze mit jeweils unterschiedlichem Oberflächenmuster ausgerüstet ist. Hier lassen sich nach Bedarf dann die unterschiedlichen Narbwalzen relativ schnell zum Einsatz bringen. Allerdings ist auch diese Lösung wegen der mehreren Narbwalzen sehr aufwendig, und außerdem beanspruchen die mehreren Kalandergerüste einen nicht unbeachtlichen Platzbedarf.In order to counter this effort and to enable a faster change to achieve different embossing surfaces, one has already gone over to to provide several individual calender stands, each with two calender rolls one behind the other, each calender stand being equipped with a smooth roll and a grain roll, each with a different surface pattern. Here, the different grain rollers can be used relatively quickly as required. However, this solution is also very complex because of the multiple grain rollers, and the multiple calender stands also take up a not inconsiderable amount of space.
Deshalb wird in der Praxis nach wie vor die am meisten übliche Methode angewandt, bei einer notwendigen Änderung des Prägemusters bzw. der Prägefläche den Produktionsprozeß anzuhalten und den zeitaufwendigen Wechsel der Kalanderwalzen durchzuführen.Therefore, the most common method is still used in practice, if the embossing pattern or the embossing surface needs to be changed, to stop the production process and to carry out the time-consuming change of the calender rolls.
Hier greift nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfahren - sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung - zu schaffen, welches einen schnellen und somit äußerst wirtschaftlichen Wechsel von einem ersten auf ein gewünschtes anderes Prägemuster bzw. auf eine andere prozentuale Prägefläche ermöglicht, wobei auch eine stufenlose Änderung des Prozentsatzes der Prägefläche während des laufenden Produktionsablaufs in weiten Grenzen möglich sein soll.This is where the invention intervenes, which is based on the object of creating a method - and a device suitable for carrying out the method - which enables a rapid and thus extremely economical change from a first to a desired different embossing pattern or to another percentage The embossing area enables a continuous change in the percentage of the embossing area during the process Production process should be possible within wide limits.
Dieses Ziel erreicht die Erfindung bei dem im Oberbegriff es Anspruchs 1 genannten Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale. Vorrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens sind in den Ansprüchen 4 und 10 angegeben.This object is achieved by the invention in the method mentioned in the preamble of
Die Erfindung geht davon aus, die beiden Kalanderwalzen mit identischer Drehzahl anzutreiben, so daß ein ganz bestimmter vorgegebener Überdeckungsgrad bzw. eine ganz bestimmte prozentuale Prägefläche erreicht wird. Zusätzlich wird dabeinun vorgesehen, den synchronen Lauf der beiden Kalanderwalzen kurzzeitig zu unterbrechen und dabei praktisch eine kurze Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Umdrehungen herbeizuführen, um anschließend sofort wieder auf die identische synchrone Drehzahl der beiden Kalanderwalzen umzuschalten.The invention is based on driving the two calender rolls at an identical speed, so that a very specific predetermined degree of coverage or a very specific percentage embossing area is achieved. In addition, there is provision for briefly interrupting the synchronous running of the two calender rolls and practically bringing about a brief phase shift between the individual revolutions in order to then immediately switch back to the identical synchronous speed of the two calender rolls.
Durch die kurzzeitige Phasenverschiebung stellt sich auch ein anderer Überdeckungsgrad ein, da jetzt andere Flächen der erhabenen diskreten Stellen übereinander zu liegen kommen, als vorher. Dadurch ändert sich auch die prozentuale Prägefläche. Es kann also in einfacher Weise je nach Anforderung an das Endprodukt die prozentuale Prägefläche verändert werden, und zwar - was ein besonders wichtiger Vorteil der Erfindung ist - während des laufenden Betriebes. Ein umständliches Auswechseln der Kalanderwalzen zur Anpassung an unterschiedliche Prägeflächen des gewünschten Endproduktes ist nicht mehr erforderlich. Während bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren immer äußerst genau auf den exakten Gleichlauf der beiden Kalanderwalzen geachtet wird, beschreitet die Erfindung demgegenüber den überraschenden Weg, diesen Gleichlauf gezielt kurzzeitig zu unterbrechen und danach wieder herzustellen. Durch die damit einhergehende Verschiebung der sich beim Abrollen der Kalanderwalzen überdeckenden Flächen ergibt sich in gewünschter Weise ein neues Prägemuster, ohne daß es nötig wäre, die Kalanderwalzen selbst auszuwechseln. Diese können vielmehr unverändert benutzt werden.The short phase shift also results in a different degree of coverage, since different areas of the raised discrete points now lie on top of one another than before. This also changes the percent embossing area. So it can be easier Depending on the requirements of the end product, the percentage embossing area can be changed, which is a particularly important advantage of the invention during operation. A laborious exchange of the calender rolls to adapt to different embossing surfaces of the desired end product is no longer necessary. While the known devices and methods always pay close attention to the exact synchronism of the two calender rolls, the invention, on the other hand, treats the surprising way of briefly interrupting this synchronism and then restoring it. The associated displacement of the surfaces which overlap when the calender rolls roll off results in a desired new embossing pattern without the need to replace the calender rolls themselves. Rather, these can be used unchanged.
Üblich ist die Verwendung von Kalanderwalzen mit einer sogenannten Bombage, also einer leicht gekrümmt verlaufenden äußeren Umfangslinie. In diesem Falle kann die errechnete Bombage zu gleichen Teilen auf beide Kalanderwalzen verteilt werden. Allerdings ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Bei Verwendung von zylindrischen Kalanderwalzen lassen sich die unterschiedlichen Präge flächen außer durch die bisher beschriebene Methode auch noch dadurch erzielen, daß die beiden Kalanderwalzen in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sind. In diesem Fall kann also die synchrone Drehzahl der beiden Kalanderwalzen beibehalten werden; die Veränderung des Überdeckungsgrades erfolgt durch die axiale Verschiebung einer Kalanderwalze relativ zur anderen.It is customary to use calender rolls with a so-called bombage, that is to say a slightly curved outer circumferential line. In this case, the calculated bombage can be distributed equally between the two calender rolls. However, the invention is not limited to this. When using cylindrical calender rolls, the different embossings can be made Areas in addition to the method described so far can also be achieved in that the two calender rolls are arranged displaceably in the axial direction. In this case, the synchronous speed of the two calender rolls can be maintained; the degree of coverage changes due to the axial displacement of one calender roll relative to the other.
Vorzugsweise ist zum Antrieb der Kalanderwalzen mit synchroner Drehzahl eine Antriebseinheit mit einem Verstellgetriebe vorgesehen, welches eine winkelmäßige Verschiebung der einen Kalanderwalze relativ zur anderen Kalanderwalze ermöglicht.A drive unit with an adjustment gear is preferably provided for driving the calender rolls at synchronous speed, which enables an angular displacement of one calender roll relative to the other calender roll.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß für den Antrieb nur ein einziger Motor verwendet werden muß. Der Antrieb, bestehend aus Motor und Getriebe, bildet zweckmäßigerweise eine Einheit. Das Getriebe hat in diesem Fall eine Eingangswelle für den Motor, zwei Ausgangswellen für die beiden Kalanderwalzen, wobei das Differentialverstellgetriebe in das Hauptgetriebe integriert und über eine Verstellwelle manuell oder mit Servomotor betätigt werden kann.This has the advantage that only a single motor has to be used for the drive. The drive, consisting of motor and gearbox, expediently forms a unit. In this case, the transmission has an input shaft for the motor, two output shafts for the two calender rolls, the differential adjustment gear being integrated into the main transmission and being operable manually or with a servomotor via an adjustment shaft.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er geben sich aus den Unteransprüchen und der Zeichnung.He further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims and the drawing.
Nachfolgend wird die Erfindung zum besseren Verständnis anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Prinzipdarstellung zweier von einem einzigen Motor über ein Getriebe angetriebener Kalanderwalzen. Das Getriebe enthält ein Verstellgetriebe zur Phasenverstellung der Kalanderwalzen;
- Fig. 2 einen teilweisen Ausschnitt des Prägemusters der Kalanderwalzen gemäß Fig. 1,
- Fig. 3 eine Darstellung unterschiedlicher Überdeckungsgrade, die sich mit dem Prägemuster gemäß Fig. 2 erzielen lassen,
- Fig. 4 eine Darstellung von Überdeckungsgraden bei einem anderen Prägemuster,
- Fig. 5 einen Ausschnitt eines unter einem Winkel zur Längsachse der Kalanderwalzen angeordneten Oberflächenmusters mit unterschiedlichen Überdeckungsgraden, und
- Fig. 6 unterschiedliche Überdeckungsgrade bei einem weiteren Oberflächenmuster, welches unter einem Winkel zur Längsachse der Kalanderwalzen geneigt angeordnet ist.
- Fig. 1 shows a schematic diagram of two calender rolls driven by a single motor via a gear. The gear contains an adjustment gear for phase adjustment of the calender rolls;
- 2 shows a partial section of the embossing pattern of the calender rolls according to FIG. 1,
- 3 shows a representation of different degrees of coverage that can be achieved with the embossing pattern according to FIG. 2,
- 4 shows a representation of degrees of coverage in another embossing pattern,
- 5 shows a section of a surface pattern arranged at an angle to the longitudinal axis of the calender rolls with different degrees of coverage, and
- Fig. 6 different degrees of coverage in a further surface pattern, which is arranged inclined at an angle to the longitudinal axis of the calender rolls.
Die in Fig.1 schematisch dargestellte Vorrichtung umfaßt zwei Kalanderwalzen 10 und 12, die mit identischer Drehzahl aber mit entgegengesetztem Drehsinn angetrieben werden, so daß zwischen den Kalanderwalzen längs einer Berührungsfläche 14 (Liniendruck) ein bahnförmiges Material geführt und geprägt werden kann. Die Kalanderwalzen 10 und 12 können eine Bombage besitzen; es ist aber auch die Verwendung von zylindrischen Kalanderwalzen möglich.The device shown schematically in Fig.1 comprises two
Die obere Kalanderwalze 10 sowie die untere Kalanderwalze 12 werden von einem Motor 24 über ein Getriebe 28 und über Gelenkwellen 22, 36 so angetrieben, daß sie synchron laufen.The
Bei dem Verstellgetriebe 32 handelt es sich um ein an sich bekanntes Differentialgetriebe (Harmonic Drive- oder Specon-Differentialgetriebe), welches über die Verstellwelle 34 manuell oder mit Servomotor eine Verstellung im Lauf ermöglicht.The
Normalerweise wird also die Drehbewegung vom Getriebe 28 unverändert identisch auf die Antriebswelle 22 übertragen.Normally, the rotational movement from the
Durch die Verstellwelle 34 ist es nun möglich, kurzzeitig eine Veränderung der "Übersetzung" des Verstellgetriebes 32 zu bewirken, d.h. die Drehzahl am Eingang des Verstellgetriebes 32a weicht kurzzeitig von der Drehzahl am Ausgang 32b ab. Danach wird dann wieder die ursprüngliche Übertragungscharakteristik des Verstellgetriebes 32 eingestellt, d.h. die beiden Kalanderwalzen 10 und 12 werden wieder mit identischer Drehzahl angetrieben.By means of the adjusting
Während der kurzen Verstellzeit durch die Verstellwelle 34 findet relativ zwischen den beiden Oberflächen der Kalanderwalzen 10 und 12 eine weiter unten noch näher erläuterte Verschiebung statt, die zu unterschiedlichen Überdeckungsgraden 42 bzw. 48 (vgl. Fig. 3, 4, 5 und 6) führt.During the short adjustment time through the
Die beiden Kalanderwalzen 10 und 12 besitzen jeweils ein identisches Oberflächenmuster 38, das ausschnittsweise in Fig. 2 dargestellt ist. Das Oberflächenmuster 38 wird durch eine Vielzahl von erhabenen Stellen (Quadrate) 40 gebildet, die in regelmäßiger Struktur angeordnet sind. Mit a₀ ist die Seite eines Quadrates 40 bezeichnet, und t₀ gibt die Teilung an, die hier in beiden Richtungen - horizontal und vertikal - gleich ist. Die Seiten a₀ der Quadrate 40 verlaufen parallel bzw. senkrecht zu der jeweiligen Achse 18 bzw. 20 der zugehörigen Kalanderwalzen 10, 12.The two
Es sei nun angenommen, daß die beiden Kalanderwalzen 10 und 12 relativ zueinander so eingestellt sind, daß die beim Drehen einander gegenüberliegenden Paare von erhabenen Stellen 40 der Oberflächenmuster 38 der beiden Kalanderwalzen 10 und 12 genau übereinander zu liegen kommen, daß also jedes Quadrat 40 der einen Kalanderwalze 10 mit dem zugeordneten Quadrat 40 der anderen Kalanderwalze 12 genau zusammentrifft und die beiden Flächen der Quadrate voll abgedeckt werden. Dieser Fall ist in Fig. 3 in der obersten Reihe dargestellt, und durch die Schraffur 42 ist dabei angedeutet, daß der Überdeckungsgrad die gesamte Fläche der Quadrate 40 erfaßt.It is now assumed that the two calender rolls 10 and 12 are set relative to one another in such a way that the pairs of raised
In dem soweit beschriebenen Ausführungsbeispiel läßt sich die in Prozenten anzugebende Prägefläche F bzw. der maximale Wert Fmax und der minimale Wert Fmin wie folgt angeben:
Wenn mit Hilfe der Verstellwelle 34 bzw. des Verstellgetriebes 32 - wie weiter oben schon erwähnt - eine kurzzeitige Verstellung vorgenommen wird, hat dies zur Folge, daß sich eine von Null verschiedene Verschiebung ergibt, mit der Wirkung, daß die einander gegenüberliegenden Quadrate 40 der beiden Kalanderwalzen 10 und 12 sich nur noch teilweise überdecken, wie dies in Fig. 3 in der zweiten bis sechsten Reihe für unterschiedliche Verschiebungen s₁, s₂, s₃ und s₄ dargestellt ist. Die Schraffuren geben dabei die jeweils unterschiedlichen Überdeckungsgrade 42 an.If a short-term adjustment is carried out with the aid of the adjusting
Für das Oberflächenmuster 38 gemäß Fig. 3 gilt die Bedingung, daß die Seiten a₀ der Quadrate 40 größer sind als t₀/2. Für den Fall einer Verschiebung s₀ = 0 (oberste Reihe in Fig. 3) wird die Prägefläche F₀ wie folgt berechnet:
Der zuletzt geschilderte Fall ist anhand des in Fig. 4 dargestellten Oberflächenmusters erkennbar, wobei für die nachfolgenden Betrachtungen die Bedingung
Durch die gestrichelte Schraffur 50 ist angedeutet, daß zwischen den einzelnen Quadraten 40 der oberen und der unteren Kalanderwalzen 10 und 12 keinerlei Überdeckung stattfindet, sondern daß diese nebeneinander abkämmen. Die Verschiebung s₂ darf daher nicht eingestellt werden, weil sich damit keine Prägung erzielen läßt.The dashed hatching 50 indicates that there is no overlap between the
Zur Veranschaulichung werden in der nachfolgenden Tabelle 1 einige Zahlenbeispiele angegeben, die sich unter Zugrundelegung der Prägemuster 38 gemäß Fig. 3 und 4 ergeben. Für a = 1 mm und t = 1,75 mm errechnet sich z.B. eine maximale Prägefläche Fmax von 32,65 % und eine minimale Prägefläche Fmin von 8,16 %. Durch das Verstellgetriebe 32 lassen sich also ersichtlich innerhalb einer relativ großen Bandbreite unterschiedliche Prägeflächen realisieren, und zwar während des laufenden Betriebes, ohne daß es erforderlich wäre, die Kalanderwalzen 10 und 12 auszuwechseln.For illustration purposes, some numerical examples are given in Table 1 below, which result from the use of the
Bei gleichbleibender Teilung t und bei a = 1,3 mm beträgt die maximale Prägefläche Fmax = 55,18 %, und Fmin ist 36,07 %.With a constant pitch t and a = 1.3 mm, the maximum embossing area is F max = 55.18% and F min is 36.07%.
Je nach Anforderung an das gewünschte Endprodukt lassen sich somit die unterschiedlichen Prägeflächen auf einfache Weise bei der neuen Vorrichtung realisieren.
Besonders hinzuweisen ist in Fig. 6 auf den Fall der Verschiebung s₂, bei welcher sich überhaupt kein Überdeckungsgrad einstellt, vielmehr verdeutlicht die gestrichelte Schraffur 52 hier, daß die einzelnen Quadrate 46 - wie schon in Fig. 4 in der untersten Reihe - nebeneinander abkämmen. Dieser Fall ist in der praktischen Anwendung natürlich auszuschließen.6 in the case of the shift s₂, in which there is no degree of coverage at all, rather, the dashed hatching 52 illustrates here that the individual squares 46 - as in FIG. 4 in the bottom row - comb side by side. This case can of course be excluded in practical application.
Der Vorteil bei dem neuen Verfahren und bei der neuen Vorrichtung beschränkt sich nicht nur darauf, mit einfachen Maßnahmen während des laufenden Betriebes unterschiedliche Prägeflächen einstellen zu können, vielmehr ist es - wie Fig. 5 verdeutlicht - auch möglich, die unterschiedlichen Prägeflächen bzw. Überdeckungsgrade 48 mit unterschiedlichen Musterungen herzustellen. Da durch lassen sich auch in optischer Hinsicht gewünschte Effekte erzielen.The advantage of the new method and of the new device is not only limited to being able to set different embossing surfaces with simple measures during operation, but - as FIG. 5 illustrates - it is also possible to use the different embossing surfaces or degrees of
Durch das Aufbringen einer ständigen gleichförmigen oder ungleichförmigen Drehzahl auf die Verstellwelle des Verstellgetriebes läßt sich ein Material mit ständig wechselndem Prägemuster erzeugen.By applying a constant, uniform or non-uniform speed to the adjusting shaft of the adjusting gear, a material with a constantly changing embossing pattern can be produced.
In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde jeweils eine Verschiebung senkrecht zu den Achsen 18, 20 der Kalanderwalzen 10, 12 vorausgesetzt, und diese Lösung bietet sich bei zylindrischen Kalanderwalzen 10, 12 und solchen mit Bombage an.In the exemplary embodiments described, a displacement perpendicular to the
Die erfindungsgemäße Idee läßt sich aber selbstverständlich auch durch ein Verschieben in Richtung der Achsen 18, 20 durch eine verstellbare Lagerung 30 realisieren, wenn zylindrische Kalanderwalzen verwendet werden.The idea according to the invention can of course also be realized by moving it in the direction of the
Die Erfindung ist nicht auf das thermische Verfestigen eines Faservlieses beschränkt, vielmehr läßt sich die Erfindung auch anwenden, um auf beliebigen bahnförmigen Materialien (z.B. Papier, Kunstleder, Aluminium usw.) Oberflächeneffekte bzw. Oberflächenstrukturen zu erzielen.The invention is not limited to the thermal consolidation of a nonwoven fabric, rather the invention can also be used to achieve surface effects or surface structures on any sheet-like materials (for example paper, synthetic leather, aluminum, etc.).
Insgesamt werden durch die Erfindung beispielsweise beim thermischen Verfestigen von Faservliesen die nachfolgenden Vorteile gegenüber dem bisherigen Stand der Technik erzielt:
Stillstandszeiten beim Prägeflächenwechsel werden erheblich reduziert bzw. eleminiert;
Spezifizierte Festigkeiten des fertigen Vlieses können trotz Rohmaterialschwankungen und/oder Schwankungen der Faserausrichtung bei der Faserablage durch graduelles Anpassen der Prägefläche bei der thermischen Verfestigung sicher eingehalten werden;
Investitstionskosten für Prägewalzen bei Verwendung mehrerer Prägemuster werden drastisch reduziert: Bei Verwendung von z.B. drei verschiedener Prägemuster sind bei herkömmlicher Technik acht Walzen (inklusive Ersatzwalzen) notwendig; bei Anwendung der Erfindung sind inklusive Ersatzwalzen nur vier Walzen erforderlich;
Geringere Kosten für Prägewalzen, da bei Verwendung von zwei "gemusterten" Walzen die Ätztiefe jeder Walze nur noch halb so tief sein muß;
Vlies, daß unter Verwendung der Erfindung thermisch verfestigt worden ist, hat einen deutlich weicheren "Griff", da die "Sekundärbindungen", die beim einseitigen, vollflächigen Kontakt mit einer glatten Walze gemäß dem Stand der Technik entstehen, nicht vorhanden sind.Overall, the invention achieves the following advantages over the prior art, for example in the thermal consolidation of nonwovens:
Downtimes when changing the embossing area are significantly reduced or eliminated;
Specified strengths of the finished nonwoven can be safely maintained despite the raw material fluctuations and / or fluctuations in the fiber orientation during fiber deposition by gradually adjusting the embossing surface during thermal consolidation;
Investment costs for embossing rollers when using multiple embossing patterns are drastically reduced: When using, for example, three different embossing patterns, eight rollers (including replacement rollers) are necessary with conventional technology; when using the invention, only four rollers, including replacement rollers, are required;
Lower costs for embossing rollers because of Using two "patterned" rollers the etching depth of each roller only has to be half as deep;
Nonwoven that has been thermally bonded using the invention has a significantly softer "grip", since the "secondary bonds" that result from one-sided, full-surface contact with a smooth roller according to the prior art are not present.
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