EP1908855A1 - Düsenstreifen zur Textilbearbeitung - Google Patents

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EP1908855A1
EP1908855A1 EP06021000A EP06021000A EP1908855A1 EP 1908855 A1 EP1908855 A1 EP 1908855A1 EP 06021000 A EP06021000 A EP 06021000A EP 06021000 A EP06021000 A EP 06021000A EP 1908855 A1 EP1908855 A1 EP 1908855A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B05B1/20—Arrangements of several outlets along elongated bodies, e.g. perforated pipes or troughs, e.g. spray booms; Outlet elements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/04—Needling machines with water jets

Definitions

  • the invention relates to a nozzle strip for a nozzle line for textile processing, having the features of the preamble of patent claim 1.
  • nonwovens by water jets.
  • a random fiber web a so-called nonwoven
  • the nozzles have a diameter of, for example, 0.1 mm and are arranged in a row at a distance of, for example, in each case 0.635 mm, wherein the row over a length of eg up to 7 m.
  • fine water jets are blasted into the web at a pressure of up to 200 bar and above to entangle the individual filaments together to form a felt.
  • Such nozzle strips are subject to the corrosive attack of the water. They must be up to date and are therefore usually made of stainless steel. This has a hardness of less than 46 HRC, which results in a limited stability. Over time, the geometry of the nozzle orifices will change, reducing the quality of the emitted water jets. It may then happen that the jet of water atomises into droplets and / or spray before it hits the fleece. The fleece is then no longer solidified as desired.
  • the steel used is curable and contains martensite that may have been produced by curing.
  • the steel has a strength above 46 HRC, for example in the range of 54 to 60 HRC.
  • the boundary layer is penetrated by nitrogen fractions.
  • the nozzle openings can be introduced before or after hardening in the metal strip. In particular, it is possible to produce the nozzle openings in the desired high accuracy using standard machining methods.
  • the martensitic hardened steel allows the nozzle strip to achieve a longer service life than is possible with stainless steel nozzle strips.
  • the hardened steel is preferably a high-alloyed steel which, in addition, may contain carbon, as is preferred.
  • the steel grade X20Cr13 is used. This steel can be hardened by heat treatment while maintaining corrosion resistance as much as possible. Alloyed steels are cured under high temperature (see DIN EN 10052 and the book entitled "Heat Treatment of Steel” by Dr. Volker Läpple published by Europa Lehrstoff). Due to the higher hardness of the nozzle strip, the nozzle openings retain their shape, in particular on their inflow side. This ensures long-term high beam quality.
  • Figure 1 illustrates a nozzle bar 1 for generating a curtain consisting of individual sharp water jets 2 for solidifying a textile web 3.
  • the web 3 is held on a base 4 so that it is struck by the water jets 2 when stored under the nozzle bar 1 is.
  • the water jets 2 penetrate into the web 3 and devour and confuse the individual fibers together.
  • the nozzle bar 1 includes a nozzle strip 5 made of sheet metal, which is provided with a row or rows of nozzle openings 6.
  • all the nozzle openings 6 are arranged on a straight line, which extends over the entire length of the approximately 25 mm wide and up to 7 m long nozzle strip 5. It is also possible for the nozzle openings 6 to extend only to a partial region, the perforated region, of a nozzle strip 5.
  • the diameters of the individual holes are in the range of 80 ⁇ m to 200 ⁇ m. For example, the hole density is 40 holes per inch (16 holes per centimeter). If several rows of nozzle openings are present, the row spacing is, for example, between 0.8 mm and 1.2 mm.
  • the hole diameters are uniform except for small tolerances of, for example, less than 2 ⁇ m along the nozzle strip 5.
  • FIG. 3 illustrates a longitudinal section through the nozzle strip 5.
  • the nozzle openings 6 are identical to one another in the exemplary embodiment according to FIG.
  • nozzle orifices 6 of different shape and size can be used. They have a cylindrical section 7 on their inflow side and a funnel-shaped, for example conical section 8 on their outflow side. The transitions between the sections 7, 8 can be smoothed and thus edge-free.
  • the nozzle strip 5 consists of a martensitic hardened steel, for example X20Cr13.
  • This steel is martensitic curable and largely corrosion resistant. The corrosion resistance is only insignificantly influenced by the heat treatment. It remains.
  • the martensite structure is in the micrograph under suitable magnification, e.g. 1: 200, recognizable.
  • the steel preferably contains little or no austenitic species, e.g. Nickel. In the edge area or near-surface area, the martensite structure is enriched with nitrogen.
  • the nozzle bar 1 During operation of the nozzle bar 1 are at the inlet side of the nozzle strip 5, followed by the cylindrical portions 7 of the nozzle openings 6, water at a pressure between 30 bar and 200 bar or in a few cases, more than 200 bar.
  • water In the cylindrical sections 7 of the nozzle openings 6 thereby water jets that emerge freely from the funnel-shaped sections 8 and shoot a distance of a few millimeters to a few centimeters through the air, without falling into individual droplets.
  • the fleece 3 Before spraying the water jets they hit the fleece 3 and cause the solidification there.
  • the quality of the generated water jet and its effect on the rearrangement and turbulence of the fibers is essentially dependent on the accuracy of the geometry of the nozzle openings 6.
  • the geometry of the nozzle openings 6 is not significantly deteriorated even after prolonged operation of the nozzle beam 1, so that the beam quality is maintained over a long time.
  • the cylindrical remains Geometry of the cylindrical sections long largely preserved.
  • the water may rest under pressure on the nozzle strip 5 on the side of the nozzle strip 5, which has the funnel-shaped sections 8. These then form inlet openings for the water which is bundled in the further course through the cylindrical sections 7. Otherwise, a nozzle strip inserted in this way has the same effect as described above,
  • a nozzle beam for hydroentanglement of a nonwoven 3 has at its side facing the nonwoven 3 an opening into which a nozzle strip 5 is inserted. This has at least one row of nozzle openings 6, are generated by the parallel to each other, directed onto the nonwoven 3 water jets 2, which serve for web bonding.
  • the nozzle strip 5 is formed of a martensitic hardened steel, the surface having a high corrosion resistance.

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Abstract

Ein Düsenbalken zur Wasserstrahlverfestigung eines Vlieses weist an seinem dem Vlies zugewandten Seite eine Öffnung auf, in die ein Düsenstreifen (5) eingesetzt ist. Dieser weist zumindest eine Reihe von Düsenöffnungen (6) auf, durch die zueinander parallele, auf das Vlies gerichtete Wasserstrahlen erzeugt werden, die zur Vliesverfestigung dienen. Der Düsenstreifen (5) ist aus einem martensitischen gehärteten Stahl ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Düsenstreifen für eine Düsenzeile zur Textilbearbeitung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
  • Aus der Praxis ist die Verfestigung von Vliesstoffen durch Wasserstrahlen bekannt. Dazu wird beispielsweise ein Wirrfasergelege, ein so genanntes Vlies, unter einer Düsenbalken mit einem Düsenstreifen bewegt, der eine Vielzahl von Düsen aufweist. Die Düsen haben dabei einen Durchmesser von beispielsweise 0,1 mm und sind in einer Reihe im Abstand von z.B. jeweils 0,635 mm angeordnet, wobei sich die Reihe über eine Länge von z.B. bis zu 7 m erstreckt. Durch diese Löcher werden feine Wasserstrahlen mit einem Druck von bis zu 200 bar und darüber in das Vlies gestrahlt, um die einzelnen Filamente miteinander zu verschlingen und einen Filz zu bilden.
  • Diese ausgesprochen große Anzahl von Löchern muss mit höchster Präzision gefertigt werden. Die Toleranzen für die Anordnung der Löcher und deren Durchmesser sollen häufig unter 2 µm liegen.
  • Solche Düsenstreifen unterliegen dem korrosiven Angriff des Wassers. Sie müssen dem Stand halten und werden deshalb in der Regel aus Edelstahl gefertigt. Dieser hat eine Härte von weniger als 46 HRC, was eine beschränkte Standfestigkeit ergibt. Mit der Zeit verändern sich die Geometrien der Düsenöffnungen, wodurch die Qualität der ausgesandten Wasserstrahlen sinkt. Es kann dann geschehen, dass der Wasserstrahl zu Tröpfchen zerstäubt und/oder sprüht, bevor er auf das Vlies trifft. Das Vlies wird dann nicht mehr wie gewünscht verfestigt.
  • Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Düsenstreifen zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Düsenstreifen gelöst, der aus einem martensitischen gehärteten Stahl besteht.
  • Der verwendete Stahl ist härtbar und enthält Martensit, das durch das Härten erzeugt worden sein kann. Der Stahl weist eine Festigkeit über 46 HRC, beispielsweise im Bereich von 54 bis 60 HRC auf. Um diese Festigkeit zu erreichen, wird die Wärmebehandlung unter Zuführung von Schutzgas, mit Stickstoffanteil, gemäß dem Stand der Technik z.B. DE 40 33 706 , durchgeführt. Dabei wird die Randschicht mit Stickstoffanteilen durchdrungen. Die Düsenöffnungen können vor oder auch nach dem Härten in den Blechstreifen eingebracht werden. Es ist insbesondere möglich, mit gängigen Bearbeitungsverfahren die Düsenöffnungen in der gewünschten hohen Genauigkeit zu erzeugen. Der martensitische gehärtete Stahl gestattet es mit dem Düsenstreifen eine höhere Standzeit zu erzielen als es mit Düsenstreifen aus Edelstahl möglich ist.
  • Der gehärtete Stahl ist vorzugsweise ein hochlegierter Stahl, der außerdem, wie es bevorzugt wird, Kohlenstoff enthalten kann, Vorzugsweise wird die Stahlsorte X20Cr13 angewendet. Dieser Stahl kann durch Wärmebehandlung gehärtet werden, wobei die Korrosionsbeständigkeit weitestgehend erhalten bleibt, Legierte Stähle werden unter hoher Temperatur gehärtet (siehe DIN EN 10052 und das Buch mit dem Titel "Wärmebehandlung des Stahls" von Dr. Volker Läpple herausgegeben von Europa Lehrmittel). Durch die höhere Härte des Düsenstreifens behalten die Düsenöffnungen, insbesondere an ihrer Einströmseite ihre Form. Dies stellt langfristig eine hohe Strahlqualität sicher.
  • Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Düsenbalken zur Verfestigung eines Vlieses in schematisierter Vorderansicht
    Figur 2
    einen in den Düsenbalken eingebauten Düsenstreifen, in Draufsicht, und
    Figur 3
    den Düsenstreifen nach Figur 2 in längs geschnittener ausschnittsweiser Darstellung.
  • Figur 1 veranschaulicht einen Düsenbalken 1 zur Erzeugung eines aus einzelnen scharfen Wasserstrahlen 2 bestehenden Vorhangs zur Verfestigung eines textilen Vlieses 3. Das Vlies 3 ist auf einer Unterlage 4 so gehalten, dass es von den Wasserstrahlen 2 getroffen wird, wenn es unter dem Düsenbalken 1 gelagert ist. Die Wasserstrahlen 2 dringen dabei in das Vlies 3 und verschlingen und verwirren die einzelnen Fasern miteinander.
  • Der Düsenbalken 1 enthält einen aus Blech bestehenden Düsenstreifen 5, der mit einer Reihe oder mehreren Reihen Düsenöffnungen 6 versehen ist. Beispielsweise sind alle Düsenöffnungen 6 auf einer geraden Linie angeordnet, die sich auf dem etwa 25 mm breiten und bis zu 7 m langen Düsenstreifen 5 über dessen gesamte Länge erstreckt. Es ist auch möglich, dass sich die Düsenöffnungen 6 nur auf einen Teilbereich, den perforierten Bereich, eines Düsenstreifens 5 erstrecken. Die Durchmesser der einzelnen Löcher liegen im Bereich von 80 µm bis 200 µm. Die Lochdichte beträgt beispielsweise 40 Löcher pro Zoll (16 Löcher pro Zentimeter). Sind mehrere Reihen von Düsenöffnungen vorhanden, liegt der Reihenabstand z.B. zwischen 0,8 mm und 1,2 mm. Die Lochdurchmesser sind bis auf geringe Toleranzen von beispielsweise weniger als 2 µm entlang des Düsenstreifens 5 einheitlich.
  • Figur 3 veranschaulicht einen Längsschnitt durch den Düsenstreifen 5. Die Düsenöffnungen 6 sind im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 untereinander gleich. Abhängig von den Produktanforderungen des zu erzeugenden Vlieses können, Düsenöffnungen 6 unterschiedlicher Form und Größe Anwendung finden, Sie weisen an ihrer Einströmseite jeweils einen zylindrischen Abschnitt 7 und an ihrer Ausströmseite einen trichterförmigen, beispielsweise konischen Abschnitt 8 auf. Die Übergänge zwischen den Abschnitten 7, 8 können geglättet und somit kantenfrei sein.
  • Der Düsenstreifen 5 besteht aus einem martensitischen gehärteten Stahl, beispielsweise X20Cr13. Dieser Stahl ist martensitisch härtbar und weitestgehend korrosionsbeständig. Die Korrosionsbeständigkeit wird durch die Wärmebehandlung nur unwesentlich beeinflusst. Sie bleibt erhalten. Die Martensitstruktur ist im Schliffbild unter geeigneter Vergrößerung, z.B. 1:200, erkennbar. Der Stahl enthält vorzugsweise wenig oder keine Austenitbildner, wie z.B. Nickel. Im Randbereich bzw. oberflächennahen Bereich ist die Martensitstruktur mit Stickstoff angereichert.
  • Bei Betrieb des Düsenbalkens 1 stehen an der Einlaufseite des Düsenstreifens 5, an die sich die zylindrischen Abschnitte 7 der Düsenöffnungen 6 anschließen, Wasser mit einem Druck zwischen 30 bar und 200 bar oder in einigen wenigen Fällen auch mehr als 200 bar an. In den zylindrischen Abschnitten 7 der Düsenöffnungen 6 entstehen dadurch Wasserstrahlen, die aus den trichterförmigen Abschnitten 8 frei austreten und eine Strecke von wenigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern durch die Luft schießen, ohne in Einzeltröpfchen zu zerfallen. Bevor die Wasserstrahlen zerstäuben treffen sie auf das Vlies 3 und bewirken dort die Verfestigung. Die Qualität des erzeugten Wasserstrahls und seine Wirkung hinsichtlich der Umordnung und Verwirbelung der Fasern ist wesentlich von der Genauigkeit der Geometrie der Düsenöffnungen 6 abhängig. Durch die Verwendung eines korrosionsfesten martensitischen Stahls wird auch nach längerem Betriebs des Düsenbalkens 1 die Geometrie der Düsenöffnungen 6 nicht wesentlich verschlechtert, so dass die Strahlqualität über lange Zeit erhalten bleibt. Insbesondere bleibt die zylindrische Geometrie der zylindrischen Abschnitte lange weitgehend erhalten.
  • Bei speziellen Anwendungsfällen, kann das Wasser unter Druck auf den Düsenstreifen 5 an der Seite des Düsenstreifens 5 anliegen, der die trichterförmigen Abschnitte 8 aufweist. Diese bilden dann Einlauföffnungen für das Wasser welches im weiteren Verlauf durch die zylindrischen Abschnitte 7 gebündelt wird. Ansonsten hat ein so eingesetzter Düsenstreifen die gleiche wirkungsweise wie oben beschrieben,
  • Ein Düsenbalken zur Wasserstrahlverfestigung eines Vlieses 3 weist an seinem dem Vlies 3 zugewandten Seite eine Öffnung auf, in die ein Düsenstreifen 5 eingesetzt ist. Dieser weist zumindest eine Reihe von Düsenöffnungen 6 auf, durch die zueinander parallele, auf das Vlies 3 gerichtete Wasserstrahlen 2 erzeugt werden, die zur Vliesverfestigung dienen. Der Düsenstreifen 5 ist aus einem martensitischen gehärteten Stahl ausgebildet, wobei die Oberfläche eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Düsenbalken
    2
    Wasserstrahlen
    3
    Vlies
    4
    Unterlage
    5
    Düsenstreifen
    6
    Düsenöffnungen
    7, 8
    Abschnitte

Claims (9)

  1. Düsenstreifen (5) für einen Düsenbalken zur Textilbearbeitung, insbesondere zur Filzherstellung durch Wasserstrahlverfestigung,
    mit einem Blechstreifenabschnitt, der eine Anzahl von Düsenöffnungen (6) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Blechstreifenabschnitt aus einem martensitischen gehärteten Stahl besteht mit einer Festigkeit größer 46 HRC und Stickstoffanteilen im Randbereich.
  2. Düsenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl thermisch gehärtet ist.
  3. Düsenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gehärtete Stahl eine Härte von über 53 HRC aufweist.
  4. Düsenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gehärtete Stahl eine Härte von über 50 HRC aufweist.
  5. Düsenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl ein hochlegierter Stahl ist.
  6. Düsenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der stahl kohlenstoffhaltig ist.
  7. Düsenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl X20Cr13 ist.
  8. Düsenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl ein teilweise austenitisches und daneben ein martensitisches Gefüge aufweist.
  9. Düsenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnungen (6) einströmseitig einen zylindrischen Abschnitt (7) und im Anschluss daran einen sich trichterförmig erweiternden Abschnitt (8) aufweisen.
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