EP1315862B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von vliesen - Google Patents

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EP1315862B1
EP1315862B1 EP01984852A EP01984852A EP1315862B1 EP 1315862 B1 EP1315862 B1 EP 1315862B1 EP 01984852 A EP01984852 A EP 01984852A EP 01984852 A EP01984852 A EP 01984852A EP 1315862 B1 EP1315862 B1 EP 1315862B1
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    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
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Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the production of nonwovens in the preambles of claims 1 and 6 genus.
  • the invention has for its object to be as simple as possible Way to ensure evenly formed nonwovens, i.e. very low tolerances, for example, of the basis weight or other properties of the nonwoven produced observed. It is also desirable to have such properties simple way by adjusting the proportion of the binder or other additives to control the nonwoven material.
  • the nonwoven material is in the form of a layer moved forward.
  • the gas flow is in front of the actual mixing zone mixed with the binder to form a binder gas stream, which is blown onto and / or into the nonwoven material layer becomes.
  • the flow rate of the binder gas flow chosen so high that binder in the nonwoven material layer is torn in and thereby the Conveying speed of the nonwoven material increased.
  • the angle of attack of the binder gas flow should be up to 60 °, especially up to 20 ° in relation to the Direction of conveyance of the nonwoven material layer.
  • the nonwoven material layer in the Binder Gas Stream One Impact Area Has layer thickness of about 0.1 to 30 cm. Furthermore it is recommended if the pressure is at the point of the meeting in a widening cross-section Mixing chamber can relax, creating even better mixing the particularly granular and granulated Binder with the differently structured, namely fibrous nonwoven material can be made. From this mixing chamber the mixture should in particular be used as a sieve drum trained feed member fall on the transport member or are pushed there by the feed element. The Mixture there forms a band with a width between in particular 1 and 3 m.
  • the invention enables the smallest tolerances of the pressed and possibly deformed fleece to be observed. Up to 35% of binders and additives can be added to meet certain physical properties, particularly for acoustic applications and dimensional stability, even when the installed fleece has large temperature differences.
  • Basis weights of the nonwoven between about 400 and 2500 g / m 2 and density between 50 and 300 kg / m 3 can be achieved with nonwovens, for example, sound absorbing well and densities between 300 and 1500 kg / m 3 for molded parts of motor vehicles, for example, serving as interior linings.
  • torn fibers from Cotton and thermoplastics as well as biko fibers are particularly preferred as the binder.
  • the proportion of the binder or other additives is very high easily controllable by pre-dosing these materials With the help of, for example, dosing screws or dosing belt scales and also by the respective pressure with which the inflow speed of the binder gas flow to the nonwoven material layer can be adjusted.
  • v 20 up to 70 m / s binder 2 with the main flow component A from the feed member 12 at a flow rate of ejects for example 50 m / sec.
  • D 1 cm on.
  • the angle of attack ⁇ between the flow component A and the conveying direction F of the nonwoven material layer 5 in the area of impact is preferably about 0 to 5 °.
  • the feed member 14 the mixture layer then conveys it to a transport member 4 formed conveyor belt with a width of, for example 2.5 m and a thickness of 5 cm, for example.
  • the transport organ 4 transports the belt 7 of the mixture layer to one Injection station, not shown. There is the binder heated until melting. Since the binder powder or Binder granulate already works well with the fibers of the nonwoven material is mixed, short fleece sections are sufficient to press and solidify for a good and even bond the fleece material particles and possibly other additives with each other to care.
  • the band 7 can be further shaped in or after the pressing station and / or cut into fleece mats.
  • thermoplastic serving as binder 2 trickles Phenolic resin from a collection container 16 down to via a screw conveyor 17 to a metering screw 18 arrive at which a pre-metering takes place.
  • the binder 2 leaves the dosing screw 18 via a funnel a dosing belt scale 19 in which the fine dosing takes place from there to be fed to a cyclone 20 in free fall, fed into the air at high speeds of up to 70 m / s becomes.
  • the binder gas stream 6 is generated and then via connecting channels to the feed member 12 of the invention Device to be fed.
  • a broad one Slot nozzle 8 can also several, in the example according to Figure 4, seven individual nozzles across the width of the nonwoven material layer 5 can be distributed.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Vliesen der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6 genannten Gattung.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bereits bekannt (US-A-5 569 489 und US-A-4 971 742). Dabei werden die Fasern des Vliesmaterials im freien Fall unter Zuhilfenahme eines Gasstromes mit dem gleichfalls im freien Fall zugeführten Bindemittel vermischt und auf einem Transportorgan ausgebreitet. Sofern aus dem Vliesmaterial durch Komprimieren der Vliesstofffasern zuerst eine Matte hergestellt wird, findet vor dem Vermischen mit dem Bindemittel wieder eine Vereinzelung der einzelnen Fasern der vliesmaterialschicht statt.
Darüber hinaus ist es bekannt (US-A-4 018 646), aus unterschiedlich langen Fasern hergestellte Vliese nachträglich mit Bindemitteln zu behandeln, was beispielsweise durch Aufsprühen des Bindemittels geschieht. Bei diesem Verfahren findet eine sehr ungleichmäßige Verteilung des Bindemittels innerhalb der Vliesmatte statt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf möglichst einfache Weise für gleichmäßig ausgebildete Vliese zu sorgen, d.h. sehr geringe Toleranzen beispielsweise des Flächengewichts oder anderer Eigenschaften des hergestellten Vlieses einzuhalten. Ferner ist es erwünscht, solche Eigenschaften auf einfache Weise durch Einstellen des Anteils der Bindemittel bzw. anderer Zusatzstoffe zum Vliesmaterial steuern zu können.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 6 gekennzeichnet und in weiteren Unteransprüchen sind bevorzugte Ausbildungen beansprucht. Darüber hinaus werden anhand der Zeichnung im folgenden besonders vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung näher erläutert.
Bei der Erfindung wird das Vliesmaterial in Form einer Schicht vorwärts bewegt. Der Gasstrom wird vor der eigentlichen Mischzone mit dem Bindemittel zu einem Bindemittel-Gas-Strom vermischt, der auf und/oder in die Vliesmaterialschicht geblasen wird. Dabei wird die Strömungsgeschwindigkeit des Bindemittel-Gas-Stromes so hoch gewählt, daß Bindemittel in die Vliesmaterialschicht hineingerißen wird und sich hierdurch die Fördergeschwindigkeit des Vliesmaterials erhöht.
Dabei empfiehlt sich das Einblasen des Bindemittel-Gas-Stromes durch eine oder vorzugsweise mehrere Düsen in die Vliesmaterialschicht. Der Anstellwinkel des Bindemittel-Gas-Stromes sollte bis zu 60°, insbesondere bis zu 20° in Bezug zur Förderrichtung der Vliesmaterialschicht betragen.
Ferner empfiehlt es sich, wenn die Vliesmaterialschicht im Bereich des Auftreffens des Bindemittel-Gas-Stroms eine Schichtdicke von etwa 0,1 bis 30 cm aufweist. Darüber hinaus empfiehlt es sich, wenn sich der Druck an der Stelle des Zusammentreffens in einer sich im Querschnitt aufweitenden Mischkammer entspannen kann, wodurch eine noch bessere Vermischung der insbesondere körnigen und als Granulat ausgebildeten Bindemittel mit dem anders strukturierten, nämlich faserförmigen Vliesmaterial erfolgen kann. Aus dieser Mischkammer sollte das Gemisch insbesondere über ein als Siebtrommel ausgebildetes Vorschuborgan auf das Transportorgan fallen bzw. von dem Vorschuborgan dorthin vorgeschoben werden. Das Gemisch bildet dort ein Band einer Breite zwischen insbesondere 1 und 3 m.
Statt einer Düse können auch mehrere Düsen über die Breite der Vliesmaterialschicht verteilt sein, da die o.g. Mischkammer zu einer Vergleichmäßigung der verwirbelten Materialien beiträgt. In vielen Anwendungsfällen empfiehlt sich aber, eine einzige Düse mit einer lichten Breite von zwischen etwa 0,9 und 3,5 m über die Gesamtbreite der zugeführten Vliesmaterialschicht.
Die Erfindung ermöglicht die Einhaltung geringster Toleranzen des verpressten und ggf. verformten Vlieses. So können Bindemittel und Zusatzstoffe bis zu 35% beigemischt sein, um - bestimmten physikalischen Eigenschaften insbesondere für schalltechnische Anwendungen und Formbeständigkeit auch bei starken Temperaturunterschieden des eingebauten Vlieses zu genügen. Dabei sind Flächengewichte des Vlieses zwischen etwa 400 und 2500 g/m2 und Raumgewicht zwischen 50 und 300 kg/m3 bei beispielsweise Schall gut absorbierenden Vliesen und Raumgewichte zwischen 300 und 1500 kg/m3 für beispielsweise als Innenauskleidungen dienende Formteile von Kraftfahrzeugen erreichbar.
Als Vliesmaterial werden insbesondere vorgerissene Fasern von Baumwolle und thermoplastischen Kunststoffen sowie Biko-Fasern. Bevorzugt als Bindemittel dient insbesondere Phenolharz.
Der Anteil des Bindemittels bzw. anderer Zusatzstoffe ist sehr leicht steuerbar durch Vordosierung dieser Materialien mit Hilfe von beispielsweise Dosierschnecken oder Dosierbandwaagen sowie auch durch den jeweiligen Druck, mit dem die Zuströmgeschwindigkeit des Bindemittel-Gas-Stromes zur Vliesmaterialschicht eingestellt werden kann.
In der Zeichnungen zeigen:
Figur 1
einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
Figur 2
einen schematischen Teilausschnitt von Figur 1 im Bereich der Mischkammer 13;
Figur 3
einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Bereich der Zuführung des Bindemittel-Gas-Stromes 6 an/in die Vliesmaterialschicht 5 und
Figur 4
eine schematische Ansicht der Vordosierung des Bindemittels und Antriebsgases.
Gemäß Figur 1, 2 und 3 werden gerissene Baumwollfasern oder anderes Vliesmaterial über einen als Zufuhrorgan 11 dienenden, unten als Schlitzdüse zulaufenden Fülltrichter der Oberfläche einer als Förderorgan 3 dienenden Förderwalze -auch "Karde" genannt- zugeführt, deren Oberfläche rippenförmige Erhebungen aufweist, wodurch das aufgedrückte Vliesmaterial 1 in Form einer Vliesmaterialschicht 5 in Förderrichtung F nach links weiterbefördert wird. Die Förderwalze dient auch als sog. "Reißwalze", die Fasern aus der Schlitzdüse herausreißt.
Dort befindet sich eine Düse 8 mit der lichten Breite zwischen 10 und 25 mm als unterer Abschluß des Zuführorgans 12 für Bindemittel 2. Zur Düse 8 führt der Zuführkanal 9, durch den ein Gas, insbesondere Luft, mit einer Geschwindigkeit von v = 20 bis 70 m/s Bindemittel 2 mit der Hauptströmungskomponente A aus dem Zuführorgan 12 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von beispielsweise 50 m/sec ausstößt. An dieser Stelle des Auftreffens des Bindemittel-Gas-Stromes 6 an und teilweise in die Vliesmaterialschicht 5 weist diese eine Dicke von D = 1 cm auf. Der Anstellwinkel α zwischen der Strömungskomponente A und der Förderrichtung F der Vliesmaterialschicht 5 im Auftreffbereich beträgt bevorzugt etwa 0 bis 5°. Dabei werden die Bindemittelkörner geradezu zwischen die Fasern des Vliesmaterials 1 hineingerissen, so daß sich die Fördergeschwindigkeit der Fasern erheblich erhöht. Da sich die lichte Breite des Mischaggregats 13 in die Mischkammer 10 hinein erheblich vergrößert, läßt dort die Strömungsgeschwindigkeit erheblich nach, so daß die verwirbelten Bestandteile des Fasermaterial-Bindemittel-Zusatzstoffe-Gemisches durch das als Siebtrommel ausgebildete Vorschuborgan 14 unter Unterdruck an dessen Oberfläche gezogen und von diesem in einen durch Leitbleche 15 gebildeten Kanal hineingeschoben werden. Das Vorschuborgan 14 befördert die Gemischschicht dann auf ein als Transportorgan 4 ausgebildetes Transportband einer Breite von beispielsweise 2,5 m und einer Dicke von beispielsweise 5 cm. Das Transportorgan 4 transportiert das Band 7 der Gemischschicht zu einer nicht dargestellten Verpressstation. Dort wird das Bindemittel bis zum Erschmelzen erwärmt. Da das Bindemittelpulver bzw. Bindemittelgranulat bereits gut mit den Fasern des Vliesmaterials vermischt ist, genügen kurze Vliesstrecken, um beim Verpressen und Verfestigen für eine gute und gleichmäßige Bindung der Vliesmaterialteilchen und ggf. weiterer Zusatzstoffe untereinander zu sorgen.
In oder nach der Verpressstation kann das Band 7 weiterverformt und/oder zu Vliesmatten geschnitten werden.
Gemäß Figur 4 rieselt als Bindemittel 2 dienendes thermoplastisches Phenolharz aus einem Sammelbehälter 16 nach unten, um über eine Förderschnecke 17 zu einer Dosierschnecke 18 zu gelangen, bei der eine Vordosierung stattfindet. Das Bindemittel 2 verläßt die Dosierschnecke 18 über einen Trichter auf eine Dosierbandwaage 19, in der die Feindosierung erfolgt, um von dort im freien Fall einem Zyklon 20 zugeführt zu werden, in den Luft mit hoher Geschwindigkeit von bis zu 70 m/s zugeleitet wird. Hier wird der Bindemittel-Gas-Strom 6 erzeugt und dann über Verbindungskanäle dem Zuführorgan 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt zu werden. Anstelle einer breiten Schlitzdüse 8 können auch mehrere, bei dem Beispiel nach Figur 4, sieben Einzeldüsen über die Breite der Vliesmaterialschicht 5 verteilt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung von Vliesen, bei dem insbesondere faserförmiges Vliesmaterial (1) mit insbesondere körnigem Bindemittel (2) und eventuell anderen Zusatzstoffen auf einem inbesondere bandförmigem Transportorgan (4) ausgebreitet wird und einer Verpreßstation zuführbar ist, in der das Gemisch aus Vliesmaterial (1) und Bindemittel (2) und gegebenenfalls Zusatzstoffen insbesondere im erwärmten Zustand zu einer Vliesbahn oder Vliesmatte verpreßt wird, bei dem das Vliesmaterial (1) und das Bindemittel (2) in Anwesenheit eines Gasstromes, der eine Strömungskomponente (A) in gleicher Richtung wie die Bewegung des Vliesmaterials (1) aufweist, vermischt werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Vliesmaterial (1) in Form einer Schicht (5) vorwärts bewegt wird,
    daß der Gasstrom mit dem Bindemittel (2) zu einem Bindemittel-Gas-Strom (6) gemischt wird,
    daß der Bindemittel-Gas-Strom (6) auf und/oder in die Vliesmaterialschicht (5) geblasen wird,
    und daß die Strömungsgeschwindigkeit des Bindemittel-Gas-Stroms (6) so hoch gewählt wird, daß Bindemittel (2) in die Vliesmaterialschicht (5) hineingerißen wird und sich dadurch die Fördergeschwindigkeit des Vliesmaterials (1) erhöht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittel-Gas-Strom (6) unter hohem Druck in einen Bereich der ausgebreiteten Vliesmaterialschicht (5) eingeblasen wird, der eine geringe Schichtdicke (D) zwischen etwa 0,1 und 30 cm aufweist, und daß anschließend der Druck wesentlich vermindert wird, ehe sich das Gemisch aus Bindemittel (2) und Vliesmaterial (1) auf einem Transportorgan (4) ausbreitet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Bindemittel-Gas-Stroms (6) zwischen 20 und 70 m/sec gewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel α zwischen der Förderrichtung (F) der Vliesmaterialschicht (5) und dem Bindemittel-Gas-Strom (6) an der Stelle von dessen Zusammentreffen mit der Vliesmaterialschicht (5) bis zu 20° gewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Bindemittels (2) in Bezug zum Vliesmaterial (1) durch Steuerung der Bindemittelzugabe zum Gasstrom dosiert wird.
  6. Vorrichtung zur Herstellung von Vliesen mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Zufuhrorgan (11) für Vliesmaterial (1), mit einem Zufuhrorgan (12) für Bindemittel (2) und eventuellen anderen Zusatzstoffen, mit einer Düse (8) zum Zuführen eines Gasstroms und mit einem Transportorgan (4), mit dem das Gemisch des Vliesmaterials (1) und des Bindemittels (2) und gegebenenfalls anderer Zusatzstoffe insbesondere bandförmig einer Verpreßstation zuführbar ist, in der das Gemisch zu einer Vliesbahn oder Vliesmatte gegebenenfalls unter Erwärmung verpreßbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Förderorgan (3) eine Schicht (5) des Vliesmaterials (1) in Richtung zur Düse (8) fördert, daß die Düse (8) einen Bindemittel-Gas-Strom (6) mit einer Strömungskomponente (A) unter einem Anstellwinkel α von bis zu 60° zur Bewegungsrichtung (F) der Vliesmaterialschicht (5) in einem Mischaggregat (13) zum Vermischen mit dem Vliesmaterial (1) in die Vliesmaterialschicht (5) einbläst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Förderorgan (3) als Förderwalze ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8) im Eingangsbereich einer Mischkammer (10) angeordnet ist, deren Querschnitt sich vom Düsenbereich ausgehend insbesondere kontinuierlich bis zu einem Vorschuborgan (14) vergrößert, daß das Gemisch aus dem Vliesmaterial (1) und dem Bindemittel (2) und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen als Band (7) auf dem Transportorgan (4) ausbreitet.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (2) über eine Dosierschnecke (18) und/oder eine Dosierbandwaage (19) dosiert in ein Zyklonaggregat (20) mit dem unter Druck stehenden Gas mischbar ist und von dort unter Druck zum Zufuhrkanal (9) gelangt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen (8) über die Breite der Vliesmaterialschicht (5) verteilt sind.
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