EP0343331A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses aus Endlosfäden sowie aus Endlosfäden hergestelltes mehrlagiges Vlies - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for producing a nonwoven from continuous filaments according to the preamble of claim 1, and the invention also relates to a multilayer nonwoven made from continuous filaments.
- DE-PS 17 85 158, GB-PS 12 82 176 and GB-PS 12 97 582 devices for producing a nonwoven from continuous filaments are already known.
- a sheet of threads is drawn off from a melt and from spinnerets with the aid of a gaseous propellant, and the individual threads are deposited on a deposit belt to form the fleece.
- An important quality feature of the nonwovens is their uniformity and strength, the strength or the ratios of the strengths from the longitudinal direction to the transverse direction being essentially determined by the angle of lay of the individual threads - the direction of lay with respect to the direction of production.
- a separator being associated with each draw-off tube.
- the separator fulfills the task of separating the filaments from the accelerating air and simultaneously spreading the thread bundle.
- the spreading angle is also predetermined by this spreading.
- curtain process In a further device for producing a nonwoven from continuous filaments, the so-called curtain process has already been used, in which the many exhaust pipes mentioned above are dispensed with and also no spreading device (separators) are used.
- the sheet of thread forming a flat forehand extends perpendicular to the production direction, ie the preferred laying direction runs parallel to the production direction.
- the higher speed of the filaments in each case relative to the speed of the depositing belt leads to serpentine movements when the filaments are deposited. Individual filaments are then overlaid in certain areas.
- a fleece produced with such a device does have a preferred strength in the longitudinal direction, that is, in the production direction, but the strength values in the transverse direction are extremely poor.
- the invention has for its object to provide a device which allows the production of a nonwoven with a high degree of uniformity, and which allows to achieve predetermined strength and elongation values of the nonwoven in the desired directions.
- the invention achieves this aim in the device mentioned in the preamble of claim 1 by the features of the characterizing part of patent claim 1.
- the depositing angles can be set to any value, and a particular advantage is that such an adjustment is possible while the device is in operation.
- a fleece produced with the device according to the invention can have both isotropic properties and preferred longitudinal strengths. Preferred transverse strengths are also possible without impairing the uniformity of the fleece, depending on the choice of the depositing angle.
- the invention is also intended to create a multilayer nonwoven fabric made from continuous filaments, which has selectable strength values and a high degree of uniformity. That goal the invention ranges according to the features of claim 7.
- FIG. 1 shows a spinning station, designated as a whole by the reference number 10, which comprises two spinning beams 12 and 14 arranged at a distance from one another in the transport direction 30 (production direction). A melt is fed to the spinning plates 18 via melt lines 16.
- Each spinning plate 18 is used to distribute the melt over the production width, that is to say the width of a deposit belt 28.
- the spinning plates 18 are interchangeably attached in the lowest part of the spinning beams 12, 14.
- In the spinning plate 18 there is a variable number of holes called spinnerets through which the liquid spinning melt emerges from the spinning plate 18 as a sheet 50 in the manner of a curtain.
- the thread sheet 50 moves along a blowing wall 20 which forms a stretching zone 22 for stretching the thread sheet.
- the spinning station 10 further comprises, in each of the two spinning beams 12, 14, a thread take-off device 24 and a depositing device 26, by means of which the threads are spread to achieve high uniformity and are deposited on the depositing belt 28 moved in the transport direction 30 to form a fleece 52.
- the curtain method used here thus works with a spreading device - comparable to the known separators - in order to achieve a specific direction in which the threads are deposited, namely a 90 ° direction, based on the spinning beam.
- the threads are thus oscillated back and forth up to 90 ° to the spinning beam.
- the deposit takes place first with the spinning beam 12, and a second layer is deposited on the first layer formed thereby in the other spinning beam 14, whereby a multi-layer fleece 52 is formed.
- FIG. 2 shows the top view in Fig. 2 it can be seen that the spinning beams 12, 14 from their parallel, dashed position out in the direction of arrows 56 and 58 are pivotable about their axes of rotation 34, the longitudinal axes 32 of the spinning beams 12, 14 forming an angle 54 here.
- the individual layers of the fleece 52 thus have the different storage directions or storage angles, which are predetermined by the spinning beams 12 and 14. These different storage directions are shown in Figs. 3-5.
- FIG. 3 shows the course of the deposit 36 of the one spinning beam 12, while FIG. 4 shows the course of the deposit 38 of the other spinning beam 14.
- the resulting storage image 40 which results from the multilayer nonwoven 52, which is produced by superimposing the storage profiles 36 and 38, is shown in FIG. 5.
- the individual filing courses intersect, so that there is a cross filing with variable angles for the multilayer fleece. If the intersecting deposition courses 36 and 38 form an angle of 90 ° at the deposition image 40 at the intersection points, an isotropic fleece 52 is obtained with the same strength values in all directions.
- FIG. 6 shows the spinning beam 12 in a plan view.
- the spinning beam 12 is - as well like the spinning beam 14 - arranged on a bogie 42 and held and guided along the circular guide rails 44 by means of the guide rollers 46.
- the guide rails 44 allow the spinning beam 12 to be rotated about the central axis of rotation 34, so that different angles of rotation 48 can be realized.
- the guidance and mounting of the spinning beam 12 on the guide rails 44 is also illustrated in the perspective illustration according to FIG. 7, and it should be emphasized that the setting of different angles of rotation 48 is also possible during the operation of the entire spinning station 10. In practice, this represents a considerable advantage because it is not necessary to switch off and shut down the spinning station for setting new desired rotation angles 48 and thus for generating new storage images 40. Overall, the spinning station 10 can therefore be operated variably, because a cross deposit with variable angles can be achieved during the ongoing operation of the spinning station. A desired new nonwoven product can therefore be generated immediately during operation.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses aus Endlosfäden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und außerdem befaßt sich die Erfindung mit einem aus Endlosfäden hergestellten mehrlagigem Vlies.
- Durch die DE-PS 17 85 158, GB-PS 12 82 176 und GB-PS 12 97 582 sind schon Vorrichtungen zur Herstellung eines Vlieses aus Endlosfäden bekannt. Dabei wird aus einer Schmelze und aus Spinndüsen eine Fadenschar mit Hilfe eines gasförmigen Treibmittels abgezogen, und die einzelnen Fäden werden auf einem Ablageband zur Bildung des Vlieses abgelegt.
- Ein bedeutendes Qualitätsmerkmal bei den Vliesen sind ihre Gleichmäßigkeit und ihre Festigkeit, wobei die Festigkeit bzw. die Verhältnisse der Festigkeiten von Längsrichtung zu Querrichtung im wesentlichen durch den Ablegewinkel der einzelnen Fäden - Ablegerichtung in Bezug auf die Produktionsrichtung - bestimmt wird.
- Üblich ist schon die Verwendung von Spinnbalken mit einer Vielzahl von einzelnen Abzugsrohren für die Fäden, wobei jedem Abzugsrohr ein Separator zugeordnet ist. Der Separator erfüllt die Aufgabe, die Filamente von der Beschleunigungsluft zu trennen und das Fadenbündel gleichzeitig zu spreizen. Durch diese Spreizung wird zugleich auch der Ablegewinkel vorgegeben.
- Bei der Verwendung von Separatoren muß in der Praxis berücksichtigt werden, daß sich die einzelnen Separatoren wegen der austretenden Beschleunigungsluft gegenseitig stark beeinflussen. Deshalb gibt es hier nur eine einmalig zu wählende günstige Einstellung der Separatoren, durch die dann auch die Ablegerichtung zwangsläufig vorgegeben ist. Es besteht daher nur eine sehr eingeschränkte Möglichkeit, unterschied liche Ablagewinkel zu realisieren.
- Wenn man im übrigen die Winkelstellung der einzelnen Separatoren tatsächlich geringfügig verändern wollte, um unterschiedliche Ablagewinkel zu ermöglichen, müßte die gesamte Vorrichtung zunächst abgeschaltet werden, da solche Änderungen im laufenden Betrieb einer Anlage nicht möglich sind. Außerdem sind mit der Änderung der Ablagewinkel erhebliche Ausschußmengen des produzierten Vlieses verbunden.
- Es ist auch schon vorgeschlagen worden, in Produktionsrichtung gesehen zwei Spinnbalken mit Separatoren im Abstand voneinander anzuordnen, wobei jedem Spinnbalken eine eigene Ablegerichtung der Filamente zugeordnet ist. Man kommt dann zu einer sogenannten Kreuzablage mit zwei jeweils vorgegebenen Ablagewinkeln.
- Wie voranstehend erwähnt, beeinflussen sich die einzelnen Separatoren aber gegenseitig wegen der austretenden Beschleunigungsluft, so daß man nur mit einer einmalig zu wählenden günstigen Einstellungen der Separatoren arbeiten kann, wodurch dann die Ab legerichtung zwangsläufig vorbestimmt ist. Somit lassen sich bei dieser vorgeschlagenen Lösung mit zwei Spinnbalken nur begrenzte Ablegerichtungen bei der Kreuzablage realisieren. Im übrigen ist es auch hier bei einer gewünschten Veränderung der Ablegewinkel erforderlich, die gesamte Vorrichtung zunächst abzuschalten, was zu den voranstehend schon genannten Nachteilen führt.
- Je nach Verwendungszweck des Vlieses besteht in der Praxis aber ein Bedürfnis nach unterschiedlichen Festigkeitswerten in unterschiedlichen Richtungen, und diesem Bedürfnis kann mit der vorgeschlagenen Lösung mit zwei Spinnbalken nicht nachgekommen werden.
- Bei einer weiteren Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses aus Endlosfäden ist auch schon das sogenannte Vorhangverfahren zur Anwendung gekommen, bei welchem auf die oben erwähnten vielen Abzugsrohre verzichtet und auch keine Spreizvorrichtung (Separatoren) verwenden werden. Die einen flächigen Vorhand bildende Fadenschar erstreckt sich senkrecht zur Produktionsrichtung, d.h., die bevorzugte Ablegerichtung läuft parallel zur Produktionsrichtung.
- Die hierbei in jedem Fall höhere Geschwindigkeit der Filamente relativ zur Geschwindigkeit des Ablegebandes führt zu schlangenförmigen Bewegungen bei der Ablage der Filamente. Dabei kommt es dann in bestimmten Bereichen zu Überlagerungen einzelner Filamente.
- Ein mit einer solchen Vorrichtung hergestelltes Vlies besitzt zwar eine bevorzugte Festigkeit in Längsrichtung, also in Produktionsrichtung, allerdings sind die Festigkeitswerte in Querrichtung extrem schlecht.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Herstellung eines Vlieses mit einer hohen Gleichmäßigkeit erlaubt, und welche es gestattet, vorgegebene Festigkeits- und Dehnungswerte des Vlieses in gewünschten Richtungen zu realisieren.
- Dieses Ziel erreicht die Erfindung bei der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Vorrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.
- Durch die Verstellbarkeit mindestens eines Spinnbalkens lassen sich die Ablagewinkel auf beliebige Werte einstellen, und ein besonderer Vorteil besteht darin, daß eine solche Einstellung während des laufenden Betriebes der Vorrichtung möglich ist.
- Bevorzugt sind Ablagewinkel zwischen jeweils 0° bis 45° und entgegengesetzt, also von 0° bis -45°, so daß die Ablagerichtungen der Filamente des ersten Spinnbalkens und des zweiten Spinnbalkens untereinander einen Winkel von kleiner oder gleich 90° im Sinne einer variablen Kreuzablage bilden.
- Ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestelltes Vlies kann sowohl isotrope Eigenschaften besitzen als auch bevorzugte Längsfestigkeiten. Es sind auch bevorzugte Querfestigkeiten ohne Beeinträchtigung der Vliesgleichmäßigkeit, je nach Wahl der Ablagewinkel, möglich.
- Durch die Erfindung soll ferner ein aus endlosfäden hergestelltes mehrlagiges Vlies geschaffen werden, welches wählbare Festigkeitswerte und eine hohe Gleichmäßigkeit besitzt. Dieses Ziel er reicht die Erfindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
- Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben sowie der Zeichnung zu entnehmen.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung mit zwei Spinnbalken,
- Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1,
- Fig. 3 - 5 Darstellung zur Verdeutlichung unterschiedlicher Ablagewinkel,
- Fig. 6 eine mehr detaillierte Draufsicht eines Spinnbalkens, und
- Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Spinnbalkens gemäß Fig. 6.
- Fig. 1 zeigt eine als Ganzes mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Spinnstation, die zwei in Transportrichtung 30 (Produktionsrichtung) im Abstand voneinander angeordnete Spinnbalken 12 und 14 umfaßt. Über Schmelzleitungen 16 wird eine Schmelze zu den Spinnplatten 18 geführt.
- Jede Spinnplatte 18 dient der Verteilung der Schmelze über die Produktionsbreite, also der Breite eines Ablagebandes 28. Die Spinnplatten 18 sind im untersten Teil der Spinnbalken 12, 14 auswechselbar angebracht. In der Spinnplatte 18 befindet sich eine varibale Anzahl von als Spinndüse bezeichneten Löchern, durch die die flüssige Spinnschmelze aus der Spinnplatte 18 als Fadenschar 50 nach Art eines Vorhangs austritt. Dabei bewegt sich die Fadenschar 50 längs einer Blaswand 20, die eine Verstreckungszone 22 zum Verstrecken der Fadenschar bildet.
- Die Spinnstation 10 umfaßt ferner bei den beiden Spinnbalken 12, 14 jeweils eine Fadenabzugsvorrichtung 24 und eine Ablegevorrichtung 26, durch welche die Fäden zur Erzielung einer hohen Gleichmäßigkeit gespreizt und auf dem in Transportrichtung 30 bewegten Ablageband 28 zur Bildung eines Vlieses 52 abgelegt werden.
- Das hier verwendete Vorhangverfahren arbeitet also mit einer Spreizvorrichtung - vergleichbar den bekannten Separatoren - um eine bestimmte Ablegerichtung der Fäden zu erzielen, nämlich eine 90°-Richtung, bezogen auf den Spinnbalken. Die Fäden werden also bis 90° zum Spinnbalken oszillierend hin- und herbewegt.
- Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, erfolgt die Ablage zunächst bei dem Spinnbalken 12, und auf die dadurch gebildete erste Schicht wird beim anderen Spinnbalken 14 eine zweite Schicht abgelegt, wodurch ein mehrlagiges Vlies 52 entsteht.
- In der Draufsicht in Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Spinnbalken 12, 14 aus ihrer parallel zueinander verlaufenden gestrichelt gezeichneten Lage heraus in Richtung der Pfeile 56 und 58 um ihre Drehachsen 34 verschwenkbar sind, wobei die Längsachsen 32 der Spinnbalken 12, 14 hier einen Winkel 54 bilden. Die einzelnen Lagen des Vlieses 52 besitzen also die durch die Spinnbalken 12 und 14 vorgegebenen unterschiedlichen Ablagerichtungen bzw. Ablagewinkel. Diese unterschiedlichen Ablagerichtungen sind in Fig. 3 - 5 dargestellt. Fig. 3 zeigt den Ablageverlauf 36 des einen Spinnbalkens 12, während Fig. 4 den Ablageverlauf 38 des anderen Spinnbalkens 14 wiedergibt. Das daraus bei dem mehrlagigen Vlies 52 sich ergebende Ablagebild 40, welches durch Überlagerung der Ablageverläufe 36 und 38 entsteht, ist in Fig. 5 dargestellt. Wie man erkennen kann, kreuzen sich die einzelnen Ablageverläufe, so daß sich für das mehrlagige Vlies insgesamt eine Kreuzablage mit variablen Winkeln ergibt. Wenn die sich kreuzenden Ablageverläufe 36 und 38 bei dem Ablagebild 40 an den Kreuzungsstellen einen Winkel von 90° bilden, erhält man ein isotropes Vlies 52 mit in allen Richtungen gleichen Festigkeitswerten.
- Der nähere Teilaufbau einer Spinnstation 10 ergibt sich aus Fig. 6, welche den Spinnbalken 12 in einer Draufsicht zeigt. Der Spinnbalken 12 ist - ebenso wie der Spinnbalken 14 - auf einem Drehgestell 42 angeordnet und mittels der Führungsrollen 46 längs kreisförmiger Führungsschienen 44 gehalten und geführt. Die Führungsschienen 44 ermöglichen eine Drehung des Spinnbalkens 12 um die zentrale Drehachse 34, so daß sich unterschiedliche Drehwinkel 48 realisieren lassen. Durch entsprechende Ausrichtung der beiden Spinnbalken 12 und 14 ist es also möglich, unterschiedliche Ablageverläufe 36 und 38 (vgl. Fig. 3 und 4) zu realisieren. Damit besteht die Möglichkeit, dem hergestellten Vlies 52 die der späteren Anwendung entsprechenden Festigkeitswerte zu geben.
- Die Führung und Halterung des Spinnbalkens 12 auf den Führungsschienen 44 ist auch in der perspektivischen Darstellung gemäß Fig. 7 verdeutlicht, und es ist hervorzuheben, daß die Einstellung unterschiedlicher Drehwinkel 48 auch während des laufenden Betriebes der gesamten Spinnstation 10 möglich ist. Dies stellt in der Praxis einen erheblichen Vorteil dar, weil darauf verzichtet werden kann, die Spinnstation für die Einstellung neuer gewünschter Drehwinkel 48 und damit für die Erzeugung neuer Ablagebilder 40 abzuschalten und stillzulegen. Insgesamt läßt sich die Spinnstation 10 demnach variabel betreiben, weil während des laufenden Betriebes der Spinnstation eine Kreuzablage mit variablen Winkeln erzielt werden kann. Man kann deshalb während des laufenden Betriebes sofort ein gewünschtes neues Vlies-Produkt erzeugen.
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