EP2129821B1

EP2129821B1 - Vorrichtung zur bearbeitung von vliesen

Info

Publication number: EP2129821B1
Application number: EP08706907A
Authority: EP
Inventors: Ullrich MÜNSTERMANN; Stefan Krebs
Original assignee: Truetzschler Nonwovens GmbH
Current assignee: Truetzschler Nonwovens GmbH
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: EP2129821B8; EP2129821A1; JP5509065B2; ES2372375T3; CN101652509A; ATE521744T1; CN101652509B; PL2129821T3; JP2010522830A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Vliesen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der EP 1 553 222 A1 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Vliesen mit Hilfe von Wasserdampf bekannt, bei der über eine zahlreiche Düsenöffnungen aufweisende, hohlförmige Verteilervorrichtung Heißdampf auf das Vlies geleitet wird.
Die EP 1 069 222 A beschreibt ein Verfahren zur Verfestigung von Vliesen mittels gasförmiger Arbeitsmedien. Die aus dem Düsenbalken austretenden Gasstrahlen befinden sich in einem kritischen Strömungszustand. Dadurch ergibt sich ein verbesserter Verbindungsgrad im Vliesmaterial.
Aus der US 3 113 149 A geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung perforierter Vliesbahnen hervor. Das zu strukturierende Material befindet sich auf einer Erhebungen aufweisenden Unterlage und wird mit Gasstrahlen beaufschlagt.
Die US 3 040 412 A schlägt zur Musterung von Fasermaterial ebenfalls die Verwendung von unter Druck austretenden Gasstrahlen vor. Das zu musternde Fasermaterial befindet sich hierbei auf einer mustergebenden Unterlage mit entsprechend gestalteten Öffnungen.
Die US 3 010 179 A verwendet heiße Gasstrahlen zum Mustern von Fasermaterial, wobei hier bspw. das temperaturabhängige Schrumpfverhalten von den im Fasermaterial enthaltenen Fasern ausgenutzt wird.
Die WO01/63032 A beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung eines Mehrschichtvliesstoffes vor. Eine erste Krempelvliesschicht wird kalandriert, darauf wird eine Pulpschicht gelegt. Die Pulpschicht wird mit einer weiteren Krempelvliesschicht abgedeckt, der Verbund wasserstrahlvernadelt und anschließend getrocknet.
Ein ähnliches Produkt schafft das Verfahren nach der WO 01/53588 , wobei hier die unterste Lage des Verbundes eine Spunbondvliesschicht ist. Auch dese wir vor dem Aufgeben von Pulp kalandriert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung zu verbessern und die Möglichkeiten der Vliesherstellung/Vliesbearbeitung zu erweitern
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es ist somit vorgesehen, dass die Düsenöffnungen für das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft, Wasserdampf in einer Gehäusewand der Verteilervorrichtung angeordnet sind und einen Abstand A kleiner als 10 mm vorzugsweise weniger als 8 mm bzw. 5 mm zur Oberfläche des behandelnden Vlieses oder der Bahnware aufweisen.
Die Verteilervorrichtung ist als Verteilerrohr ausgebildet, das mit Wasserdampf beaufschlagt wird. Mit Hilfe des Wasserdampfstrahls lässt sich das Vlies auf kostengünstige Weise behandeln. Es ist auch vorteilhaft, wenn das Verteilerrohr mit einem Dampfdruck zwischen 5 und 30 bar oder 10 und 25 bar beaufschlagt wird.
Eine zusätzliche Möglichkeit gemäß Erfindung besteht darin, wenn eine Länge der Düsenöffnung in etwa der Dicke der Gehäusewand entspricht. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Verteilervorrichtung derart ausgelegt ist, dass sie über ihre gesamte Arbeitsbreite den Dampfstrahl mit annähernd gleicher Temperatur und / oder Druck auf das Vlies bzw. die Bahnware abgibt.
Vorteilhaft ist es auch, wenn im Bereich des Endes oder im Bereich der Abströmseite der Verteilervorrichtung eine Dampfablassöffnung vorgesehen ist. Vorteilhaft ist hierbei, wenn an die Dampfablassöffnung ein Stellventil oder ein in Abhängigkeit einer oder mehrerer Parameter regelbares DampfAblassventil angeschlossen ist. Hierdurch ist eine gleichmäßige und sehr schnelle Aufwärmung auf die Betriebstemperatur der Verteilervorrichtung insbesondere des Verteilerrohrs innerhalb von 10 bis 15 min. möglich, da die kalte Luft sehr schnell aus dem Verteilerrohr verdrängt werden kann. Durch dieses schnelle Aufheizen wird auch vermieden, dass sich auf der Außenseite des Rohres Kondensat bilden kann. Beim Heruntertropfen des Kondensats auf der Einlassseite des Vlieses bilden sich im Vlies punktförmige Stellen ab, die nicht vom Dampf verfestigt werden. Diese sind im Endprodukt als Störstellen erkennbar. Eine Isolierung der Verteilervorrichtung würde diese Tropfenbildung begünstigen, da hierdurch kalte Stellen erzeugt werden würden:
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Zufuhr des Dampfes durch das erste vorgeschaltete, parallel angeordnete Verteilerrohr, das über mehrere Verbindungsleitungen mit dem zweiten Verteilerrohr verbunden ist, erfolgt.
Vorteilhaft ist es, wenn dass die Verteilervorrichtung und/oder das Verteilerrohr mit Hilfe einer Stellvorrichtung oszillierend angetrieben ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, wenn die Verteilervorrichtung mit überhitztem Wasserdampf beaufschlagt wird.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, wenn das Verteilerrohr als einwandiges Rohr ausgebildet ist und die Düsenöffnungen in der Gehäusewand eingelassen sind, wobei der Weg G_L=A+L des Dampfstrahls durch die Länge der Düsenöffnung oder den Abstand zwischen der Einlassseite der Düsenöffnungen in der Gehäusewand und dem Auslassende der Düsenöffnungen sowie dem Abstand zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen in der Gehäusewand und der Auftreffstelle des Dampfstrahls auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies bestimmt ist.
Zur Veränderung der Lochgeometrien, Lochzahlen und Lochanordnung muss das gesamte Rohr ausgetauscht werden. Eine separate Düsenplatte ist nicht vorgesehen, um die beschriebenen Aufheiz- und Kondensationsprobleme zu vermeiden. Besonders vorteilhaft ist es deshalb, das Rohr an seinen Stirnseiten mit Schnellspannverschlüssen zu versehen, um den Austausch einfach und schnell zu gestalten.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Weg G_L=A+L des Gas- bzw. Dampfstrahls zwischen 0,1 mm und 5 mm oder zwischen 0,5 mm und 3 mm oder zwischen 1 mm und 2 mm plus Länge der Düsenöffnungen in der Gehäusewand lang ist.
Der Querschnitt im Bereich der Unterseite des Verteilerrohres mit den Düsenöffnungen ist abgeflacht oder konisch eingedellt bzw. konkav gestaltet.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung zur Verfestigung von Fasern und / oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen zwischen zwei Umlenkwalzen eines Strukturierbandes angeordnet ist.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Vorrichtung zur Verfestigung von Fasern und / oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen aus Edelstahl besteht und in zwei oder mehreren Halterungen aufgenommen ist.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die Düsenöffnungen in einer, in zwei oder in mehreren Reihen im Verteilerrohr angeordnet sind.
Vorteilhaft ist, dass die in der Verteilervorrichtung oder dem Verteilerrohr vorgesehenen Düsenöffnungen in einer Reihe gegenüber den Düsenöffnungen der angrenzenden und parallel verlaufenden Reihen versetzt angeordnet sind.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Düsenöffnungen einen Auslassdurchmesser zwischen 0,1 mm bis 0,5 mm aufweisen und der Lochabstand zwischen den Düsenöffnungen zwischen 1 mm und 5 mm oder zwischen 1,2 mm und 2 mm beträgt.
Von Bedeutung ist es auch, wenn die Verteilervorrichtung oder das Verteilerrohr eine Länge zwischen 1 m und 5 m aufweist und zumindest an seiner Einund / oder Abströmseite mit einer Rohrkupplung oder einer Flanschverbindung ausgestattet ist.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Verteilerrohr in einer Halterung höhen- und /oder seitenverstellbar aufgenommen ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn mehrere Vorrichtungen zur Verfestigung von Fasern und / oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen mit Hilfe eines gasförmigen Mediums einer Strukturiertrommel oder einem Strukturierband zugeordnet sind.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Vlies über das Strukturierband oder die Strukturiertrommel geführt und die Ware mit Hilfe des Dampfstrahls von der Rückseite beaufschlagt wird und dabei Flächenmuster und / oder aus der Bahnware hervorstehende oder erhabene Elemente oder Einprägungen gebildet werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Überhitzer zur Erzeugung von überhitztem Wasserdampf vor, wobei dieser Überhitzer zur Beeinflussung des Feuchtigkeitsgehalts der Bahnware zumindest über ein Stellglied steuerbar ist. Hierdurch kann auf einfache Weise die Qualität der Bahnware optimal beeinflusst werden. Durch den vorteilhaft ausgestalteten Überhitzer lässt sich die Feuchtigkeit des Vlieses oder der Bahnware am Ende der einzelnen Verfahrenschritte optimal einstellen. Die Veränderung der Feuchtigkeit der Bahnware hat zum einen Einfluss auf das Gewicht der Bahnware und zum anderen auf die elektrische Aufladung. Bei einem hohen Feuchtigkeitsgehalt der Bahnware verringert sich die statische Aufladung der Bahnware. Durch die Erhöhung der Feuchtigkeit der Bahnware wird die nachträgliche Weiterverarbeitung des Vlieses verbessert.
Vorteilhaft ist es, wenn der Überhitzer zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts der Bahnware an einen Steuer- oder Regelkreis angeschlossen ist und in Abhängigkeit des Feuchtigkeitsgehalts des Vlieses oder der Bahnware auf eine entsprechende Heiztemperatur eingestellt wird.
Hierzu ist es vorteilhaft, die Temperatur des Überhitzers zur Beeinflussung des Feuchtigkeitsgehalts der Bahnware mit Hilfe einer Steuer und/oder Regeleinrichtung zu verändern. Dadurch lässt sich der Fertigungsprozess zur Herstellung der Bahnware optimieren.
Hierzu ist es auch vorteilhaft, die Temperatur des Überhitzers und die Feuchtigkeit der Bahnware mit Hilfe mindestens je eines Messfühlers zur Beeinflussung des Feuchtigkeitsgehalts der Bahnware zu erfassen, wobei die Messfühler an einen Steuer- oder Regelkreis angeschlossen sind und Ist-Messwerte an einen Rechner weitergeleitet, dort hinterlegt und mit den einstellbaren bzw. gewünschten Sollwerten verglichen werden, wobei die Differenz aus Ist- und Sollwert als Stell- oder Regelgröße zur Einstellung der Bahnware auf eine gewünschte Feuchtigkeit dienen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verteilervorrichtung und/oder einem Verteilerrohr zumindest Vorrichtungsteile zur Bearbeitung und/oder Weiterleitung der Bahnware zu einer nächsten Bearbeitungs- oder Ablagestation zugeordnet sind, die in unmittelbarer Nähe der Verteilervorrichtung angeordnet sind und teilweise oder ganz aus Kunststoff bestehen.
Wenn bestimmte Vorrichtungsteile gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung teilweise oder ganz aus Kunststoff bestehen, heizen diese sich beim Einsatz von heißem oder überhitztem Dampf nicht so stark auf, da der Kunststoff als Isoliermittel wirkt. Auf diese Weise kann die dem gasförmigen Medium innewohnende Wärmeenergie fast vollständig dem zu behandelnden Produkt zugeführt werden, was insgesamt den Wirkungsgrad verbessert. Die Kunststoffummantelung trägt wesentlich dazu bei, dass die Wärmverluste durch die Ableitung der Wärme z. B. durch das Metallband bzw. durch die Metallteile der Förderorgane verringert werden. Ferner sind die aus Kunststoff hergestellten Teile kostengünstiger als Vorrichtungsteile aus Metall.
Besonders geeignet ist die Vorverfestigung auch, um bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten Verzüge des Vlieses an den Übergabestellen der einzelnen Verfahrensstufen zu vermeiden und somit das von der Krempel vorgelegte MD/CD Verhältnis nicht zu verschlechtern. Mit Hilfe des Wasserdampfstrahls lässt sich das Vlies auf kostengünstige Weise behandeln.
Je kleiner der Abstand gewählt wird, desto besser kann der überhitzte Dampfstrahl zur Verfestigung des Vlieses genutzt werden, wobei ein Abstand optimal ist, der kleiner als 2 mm ist oder zwischen 0,5 und 1 mm liegt.
Eine besondere Ausführung der Erfindung sieht eine Ausgestaltung als Rückbefeuchtungseinrichtung vor. Dabei ist folgende Anordnung besonders vorteilhaft:

a) an eine Aufgabevorrichtung (Krempel 10) schließt zumindest eine erste das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende Vernadelungseinrichtung bzw. die Verteilervorrichtung an,
b) an eine erste das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende Vernadelungseinrichtung schließt mindestens eine zweite Verteilervorrichtung für das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf und/oder eine Vernadelungseinrichtung für ein flüssiges Medium wie Wasser an;
c) an die Verteilervorrichtung schließt sich ein Trockner und daran eine oder mehrere Rückbefeuchtungseinrichtungen an.

Befindet sich die Dampfvernadelungseinrichtung vor dem Trockner, so lässt sich auf kostengünstige Weise die Oberfläche des Vlieses nochmals behandeln und griffiger oder flauschiger gestalten. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Vernadelungseinrichtung unmittelbar vor dem Trockner befindet.
In vorteilhafter Weise wird anstelle der bisher üblichen Wasserstrahlverfestigung das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgegeben und das Vlies kann bereits nach der ersten Auflage der Vliesfaserstoffe oder des Krempels ohne weiteres zur nächsten Bearbeitungsstation befördert werden.
Es ist auch eine Vorrichtung mit folgenden Merkmalen vorteilhaft:

a) Das Fasergemenge ist mit Hilfe der Aufgabevorrichtung (Krempel) auf ein Förderband aufbringbar;
b) an die Aufgabevorrichtung (Krempel) schließt zumindest eine das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende erste Verteilervorrichtung an
c) und daran eine Luftlegeeinrichtung (airlay), mit deren Hilfe das Pulp als zweite Lage auf das Förderband aufbringbar ist;
d) nach der einen Luftlegeeinrichtung (airlay) ist eine zweite Krempel vorgesehen, mit deren Hilfe Vliesfaserstoffe aus einem Polymer wie PE oder PET oder einem Fasergemisch aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder auch Biofasern als dritte Lage auf die Bahnware oder das Vlies aufbringbar ist,
e) danach ist der Bahnware oder dem Vlies mit Hilfe der Vernadelungseinrichtung ein flüssiges Medium wie Wasser zuführbar und/oder mit Hilfe der Verteilervorrichtung das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf der Bahnware oder dem Vlies zuführbar,
f) an den Trockner schließt sich eine Rückbefeuchtungseinrichtung an.

Vorteilhaft ist es, wenn, wie bereits zuvor beschrieben, zu den Vorrichtungsteilen der Verteilervorrichtung und/oder dem Verteilerrohr zumindest ein Förderband und/oder Vernadelungsband gehört, das unterhalb der Verteilervorrichtung angeordnet ist und teilweise oder ganz aus Kunststoff besteht oder mit Kunststoff ummantelt ist, wobei ein Abstand zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen in einer Gehäusewand und der Auftreffstelle des gasförmigen Mediums wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies zwischen 0,5 mm und 8 mm oder zwischen 1 mm und 5 mm beträgt. Soll nur eine sehr geringe Veränderung der Oberfläche des Vlieses erreicht werden, wird der Abstand über 20 mm eingestellt. Wird der Abstand vergrößert, so lässt die Wirkung der Gas- oder Dampfstrahlen entsprechend nach, mit denen eine Verfestigung des Vlieses erreicht wird. Bei zunehmender Vergrößerung des Abstands kann jedoch in vorteilhafter Weise die Struktur des Vlieses beeinflusst und dadurch auch die Flauschigkeit des Vlieses verbessert werden. Bei einem Abstand über ca. 8 mm wird die Vliesoberfläche so verändert, dass man die Rillen bzw. Auftreffstellen des Düsenstrahls auf der Oberfläche des Vlieses nicht mehr erkennt.
Es ist auch eine Vorrichtung mit folgenden Merkmalen vorteilhaft:

a) an die Aufgabevorrichtung (Krempel) schließt zumindest eine erste das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende Vernadelungseinrichtung bzw. die Verteilervorrichtung an, die einen Abstand zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen in der Gehäusewand und der Auftreffstelle des Dampfstrahls auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies zwischen 0,5 mm und 8 mm oder zwischen 1 mm und 5 mm aufweist;
b) an die erste das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende Vernadelungseinrichtung schließt mindestens eine zweite Verteilervorrichtung für das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf und/oder eine Vernadelungseinrichtung für ein flüssiges Medium wie Wasser an;
c) der Verteilervorrichtung und/oder dem Verteilerrohr sind zumindest Vorrichtungsteile wie Förderband und/oder Umlenkrollen zur Bearbeitung und/oder Weiterleitung der Bahnware zu einer nächsten Bearbeitungs- oder Ablagestation zugeordnet, die in unmittelbarer Nähe der Verteilervorrichtung angeordnet sind und teilweise oder ganz aus Kunststoff bestehen.

Ferner ist eine Vorrichtung mit folgenden Merkmalen vorteilhaft:

a) eine Aufgabevorrichtung (Krempel 10), vermittels der Fasern bzw. Filamente auf ein Förderband (4) bringbar sind (Erzeugung Vlies bzw. Bahnware),
b) an die Aufgabevorrichtung (Krempel 10) schließt sich zumindest eine das Vlies bzw. die Bahnware mit einem gasförmigen Medium wie Inertgas, Luft, Wasserdampf beaufschlagende erste Verteilervorrichtung (2) an (Vorverfestigung),
c) eine insbesondere als Luftlegeeinrichtung ausgebildete Auftragvorrichtung (Airlay 14), mit deren Hilfe Pulp als zweite Lage auf das auf dem Förderband (4) befindliche Vlies bzw. die Bahnware bringbar ist,
d) eine zweite Auftragvorrichtung (Krempel 10.2), mittels derer Vliesfaserstoffe aus einem Polymer wie PE oder PET oder einem Fasergemisch aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder Biofasern als dritte Lage auf das Vlies bzw. die Bahnware bringbar sind,
e) eine Vernadelungseinrichtung (16) zur Beaufschlagung des Vlies bzw. der Bahnware mit Wasser bzw. eine Verteilervorrichtung (2) zur beaufschlagung des Vlies bzw. der Bahnware mit einem gasförmigen Medium (Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf).

Eine bevorzugte Ausgestaltung einer solchen Anordnung besteht dabei aus:

a) das Fasergemenge ist mit Hilfe der Aufgabevorrichtung (Krempel) auf ein Förderband bringbar;
b) an die Aufgabevorrichtung (Krempel) schließt zumindest eine das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende erste Verteilervorrichtung an
c) und daran eine Luftlegeeinrichtung (airlay), mit deren Hilfe das Pulp als zweite Lage auf das Förderband bringbar ist;
d) nach der einen Luftlegeeinrichtung (airlay) ist eine zweite Krempel vorgesehen, mit deren Hilfe Vliesfaserstoffe aus einem Polymer wie PE oder PET oder einem Fasergemisch aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder auch Biofasern als dritte Lage auf die Bahnware oder das Vlies bringbar sind,
e) danach ist der Bahnware oder dem Vlies mit Hilfe einer Vernadelungseinrichtung ein flüssiges Medium wie Wasser zuführbar und/oder mit Hilfe der Verteilervorrichtung das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf;
f) die Düsenöffnungen sind in der Gehäusewand der Verteilervorrichtung oder des Verteilerrohrs angeordnet und weisen den Abstand zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen in der Gehäusewand und der Auftreffstelle des Dampfstrahls auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies zwischen 1 mm und 5 mm insbesondere zwischen 1 mm und 3 mm auf;
g) der Verteilervorrichtung und/oder dem Verteilerrohr sind zumindest Vorrichtungsteile zur Bearbeitung und/oder-Weiterleitung der Bahnware zu einer nächsten Bearbeitungs- oder Ablagestation zugeordnet, die in unmittelbarer Nähe der Verteilervorrichtung angeordnet sind und teilweise oder ganz aus Kunststoff bestehen.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die Verteilervorrichtung und/oder das Verteilerrohr mit Hilfe einer Stellvorrichtung oszillierend antreibbar ist.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Verteilervorrichtung als Verteilerrohr ausgebildet ist, das mit überhitztem Wasserdampf und mit einem Dampfdruck zwischen 5 und 30 bar oder zwischen 10 und 25 bar beaufschlagbar ist.
Der Abstand zwischen Düse und Vlies liegt, wie zuvor erwähnt, zwischen 1 mm und 2 mm. Bei sehr großen Abständen kommt es zu einer Verwirbelung, also genau zum Gegenteil der Verfestigung. Dies kann aber bei einem Produkt auch gewünscht sein, um es voluminöser auszubilden. Man kann nach der Verfestigung das Vlies auch mit Wasservernadelung und danach mit einem Trockner behandeln. In vorteilhafter Weise kann der Trockner eingespart werden, wenn das Vlies mit überhitztem Dampf vernadelt wird. In diesem Fall können auch nichtsynthetische Fasern oder Produkte verwendet werden, die nicht einer zu großen Feuchtigkeit oder Hitze ausgesetzt werden sollen.
Die Erfindungsgemäße Vernadelungseinrichtung lässt sich auch zur Vorverfestigung eines Vlies verwenden. Eine vorteilhafte Anordnung besteht hierbei aus:

a) An die Aufgabevorrichtung (Krempel) schließt eine das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende Vernadelungseinrichtung bzw. die Verteilervorrichtung an,
b) danach ist der Bahnware oder dem Vlies mit Hilfe einer weiteren Verteilervorrichtung gasförmiges Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf und/oder mit Hilfe der Vernadelungseinrichtung flüssiges Medium wie Wasser zuführbar;
c) Die Bahnware oder das Vlies wird einer Ablege- oder Sammelstelle oder über einen Trockner einer Ablege- oder Sammelstelle zugeführt;

Vorteilhaft ist auch eine Vorrichtung mit folgenden Merkmalen:

a) das Fasergemenge ist mit Hilfe der Aufgabevorrichtung (Krempel) auf ein Förderband aufbringbar;
b) an die Aufgabevorrichtung (Krempel) schließt die das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende Verteilervorrichtung an
c) und daran eine Luftlegeeinrichtung (airlay), mit deren Hilfe das Pulp als zweite Lage auf das Förderband aufbringbar ist;
d) nach der einen Luftlegeeinrichtung (airlay) ist eine zweite Krempel vorgesehen, mit deren Hilfe Vliesfaserstoffe aus einem Polymer wie PE oder PET oder einem Fasergemisch aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder auch Biofasern als dritte Lage auf die Bahnware oder das Vlies aufbringbar ist,
e) danach ist der Bahnware oder dem Vlies mit Hilfe einer Vernadelungseinrichtung ein flüssiges Medium wie Wasser zuführbar und/oder mit Hilfe der Verteilervorrichtung das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf der Bahnware oder dem Vlies zuführbar,
f) im Anschluss daran ist die Bahnware oder das Vlies dem Trockner und/oder der Ablege- oder Sammelstelle zuführbar.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a: eine Vorrichtung zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen,
Fig. 1b: ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem ersten Verteilerrohr für die Zufuhr des Dampfes zu einem zweiten Verteilerrohr, das über mehrere Verbindungsleitungen mit dem zweiten Verteilerrohr ver- bunden ist,
Fig. 2: einen Längsschnitt durch die Vorrichtung zur Verfestigung von Fa- sern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen gemäß Fig. 1a,
Fig. 3a: einen Querschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1b),
Fig. 3b: den Querschnitt im Bereich der Unterseite des Verteilerrohrs mit den abgeflachten Düsenöffnungen,
Fig. 3c: den Querschnitt im Bereich der Unterseite des Verteilerrohrs mit den konisch eingedellt bzw. konkav ausgebildeten Düsenöffnun- gen,
Fig. 4: eine schematische Darstellung einer Halterung zur Aufnahme eines Verteilerrohrs,
Fig. 5: einen Querschnitt der Vorrichtung zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen gemäß Fig. 1b,
Fig. 6: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Verfesti- gung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen mit einer Rückbefeuchtungseinrichtung,
Fig. 7a - 7f: verschiedene schematisch dargestellte Anwendungsmöglichkei- ten der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 8: eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsanlage, bei der die Oberfläche des Vlieses an mindestens einer Stelle von zwei Seiten von der Vernadelungseinrichtung für ein gasförmiges Medi- um behandelt wird.

In Fig. 2 bzw. Fig. 6 ist die Gesamtanlage einer Vorrichtung 1 oder 1.1 zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen dargestellt. Sie besteht im Wesentlichen aus einer Verfestigungstrommel oder Strukturiertrommel 3 über die gemäß Fig. 2 ein Vernadelungsband 4 geführt ist. Die Fasern und/oder das aus Filamenten gebildete Vlies wird über eine in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Kompaktiereinrichtung 6 der Verfestigungstrommel oder Strukturiertrommel 3 zugeführt. Hierzu weist die Kompaktiereinrichtung 6 ein Förderband 6.1 auf. Von der Verfestigungs- oder Strukturiertrommel 3 kann das Vlies weiteren Bearbeitungsstufen zugeführt werden. Die Verfestigungstrommel 3 weist eine Absaugvorrichtung 3.1 auf, über die das gasförmige Medium abgeführt wird.
Die Vorrichtung 1 zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen weist eine oder mehrere Verteilervorrichtungen 2 auf, die mit einem gasförmigen Medium oder mit Wasserdampf an einer Einströmseite 7 der Verteilervorrichtungen 2 beschickt wird. Die Verteilervorrichtungen 2 ist mit Hilfe einer Hubvorrichtung 2.11 höhenverstellbar angeordnet, um den Abstand zwischen der Oberfläche einer Bahnware 11 und dem Auslassende einer Düsenöffnung 2.2 je nach Bedarf zu verändern. Die Vorrichtung 1 zur Vorverfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen ist zwischen zwei Umlenkwalzen 4.1 des Strukturierbandes 4 vorgesehen. Das noch unverfestigte voluminöse Vlies 11 wird zwischen den beiden Trums komprimiert und in diesem komprimierten Zustand durch die Dampfstrahlen grob verfestigt, bevor es seine endgültige Verfestigung mit einer zweiten oder weiteren Verteilervorrichtungen erfährt.
Die Verteilervorrichtung 2 ist Teil einer Vernadelungseinrichtung, die mit einem gasförmigen Medium wie Inertgas, heißer Luft oder Wasserdampf mit einer Temperatur zwischen 150°C und 250°C vorzugsweise oberhalb der Sättigungstemperatur betrieben werden kann.
Die Verteilervorrichtung 2 ist als Verteilerrohr 2.4 ausgebildet, das gemäß Fig. 1a mit Wasserdampf und, wie bereits erwähnt, auch mit einem anderen gasförmigen Medium beaufschlagbar ist. Das Verteilerrohr 2.4 besteht aus korrosionsbeständigem Stahl oder Edelstahl und weist in etwa eine Länge zwischen 1 m und 5 m auf. Zumindest an seiner Einströmseite 7 und einer Abströmseite 8 ist das Verteilerrohr 2.4 mit je einer Rohrkupplung oder gemäß Zeichnung mit einer Flanschverbindung 9 ausgestattet, so dass an die Flanschverbindung 9 je eine weitere Leitung oder Ventile angeschlossen werden können. Das Verteilerrohr 2.4 ist in einer Halterung 5 höhenund/oder seitenverstellbar aufgenommen.
Die Zufuhr des Dampfes erfolgt gemäß Fig. 1b durch ein erstes vorgeschaltetes, parallel angeordnetes Verteilerrohr 2.6, das über mehrere Verbindungsleitungen 2.7 mit dem dritten Verteilerrohr 2.4 verbunden ist.
Ferner kann der Querschnitt im Bereich der Unterseite des Verteilerrohres 2.4 mit den Düsenöffnungen 2.2 abgeflacht (Fig. 3b) oder konisch eingedellt bzw. konkav (Fig. 3c) ausgebildet sein.
Nach einem in der Zeichnung nicht dargestellten Beispiel können die Düsenöffnungen 2.2 in einer, in zwei oder in mehreren Reihen im Verteilerrohr 2.4 angeordnet sein.
Das Verteilerrohr 2.4 kann mit einem Dampfdruck zwischen 5 und 30 bar oder 10 und 25 bar beaufschlagt werden. Die Einstellung des Dampfdrucks kann mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht dargestellten Steuervorrichtung geändert werden.
Die Verteilervorrichtung 2 ist derart ausgelegt, dass sie über ihre gesamte Arbeitsbreite den Dampfstrahl mit annähernd gleicher Temperatur und/oder gleichem Druck auf das Vlies bzw. die Bahnware 11 abgibt.
Im Bereich des Endes oder im Bereich der Abströmseite 8 der Verteilervorrichtung 2 ist eine Dampfablassöffnung 3.2 (Fig. 4) bzw. ein Dampfablassventeil 2.5 (Fig. 1a) vorgesehen, so dass bei Inbetriebnahme der Anlage kalte Luft aus der Verteilervorrichtung 2 herausgedrückt werden kann, wenn die Verteilervorrichtung 2 mit Wasserdampf beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird die Anlage mit wenig Energie in sehr kurzer Zeit auf die erforderliche Betriebstemperatur gebracht. An die Dampfablassöffnung 3.2 (Fig. 1a, Fig. 4) kann ein Stellventil oder auch ein in Abhängigkeit einer oder mehrerer Parameter regelbares Dampf-Ablassventil (Regelventil) 2.5 angeschlossen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verteilerrohr 2.4 als einwandiges Rohr ausgebildet ist und die Düsenöffnungen 2.2 direkt in einer Gehäusewand 2.1 eingelassen sind.
Der Weg G_L=A+L des Dampfstrahls wird durch eine Länge 2.3 der Düsenöffnung 2.2 oder den Abstand zwischen der Einlassseite der Düsenöffnungen 2.2 in der Gehäusewand 2.1 und dem Auslassende der Düsenöffnungen 2.2 sowie dem Abstand zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen 2.2 in der Gehäusewand 2.1 und der Auftreffstelle des Dampfstrahls auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies 11 bestimmt.
Eine sehr gute Dampfstrahlbehandlung wird dadurch erzielt, dass der Gesamtweg G_L=A+L des Dampfstrahls zwischen 0,1 mm und 10 mm oder zwischen 0,1 mm und 8 mm oder zwischen 0,1 mm und 5 mm oder zwischen 0,5 mm und 3 mm oder zwischen 1 mm und 2 mm plus Länge der Düsenöffnung 2.2 in der Gehäusewand 2.1 lang ist. Innerhalb der Düsenbohrung verringert sich der Dampfdruck durch den dynamischen Druckverlust, bis er am Austritt aus der Düsenbohrung quasi drucklos ist, aber seine kinetische Energie noch behält. Erst wenn der Düsenstrahl die Düsenbohrung 2.2 verlässt, verringert sich auch seine kinetische Energie, indem sich der Strahl allmählich fächerförmig aufweitet. Deshalb ist es vorteilhaft, dass ein Abstand A zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen 2.2 in der Gehäusewand 2.1 und der Auftreffstelle des Dampfstrahls auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies 11 so klein wie möglich ist.
In den Figuren 1b und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen dargestellt.
Die Verteilung des Dampfes erfolgt über das erste Verteilerrohr 2.6, das über die Verbindungsleitungen 2.7 an ein zweites Verteilerrohr 2.9 angeschlossen ist, das mit dem dritten parallel zum ersten und zweiten Verteilerrohr 2.6, 2.9 verlaufenden Verteilerrohr 2.4 verbunden ist. Die Verteilerrohre 2.4, 2.6, 2.9 können unterschiedlich ausgebildete Querschnittsformen aufweisen.
Dies ist besonders bei großen Bahnbreiten vorteilhaft, wenn qualitativ besonders hochwertige Vliesstoffe erzeugt werden sollen oder der aus kleinen Dampfmengen resultierende Dampfdruck so niedrig wird, dass eine gleichmäßige Dampfverteilung über die Breite nicht mehr sichergestellt ist. Durch diese stufenweise Verteilung wird ein besonders guter Verteilungsgrad erreicht.
Nach Fig. 1b können im ersten Verteilerrohr 2.6 zusätzlich Verengungen vorgesehen sein, die den Querschnitt des Verteilerrohrs 2.6 kontinuierlich oder stufenweise zu einer Einströmseite 7.1 und 7.2 hin verändern bzw. verkleinern. Die Querschnittsveränderung kann mit Hilfe eines konusförmigen Einbaukörpers 2.10 erreicht werden, der als Vollkörper oder geschlossener Hohlkörper ausgebildet ist und vom Dampf umströmt wird. Dadurch kann die Druck- und Dampfverteilung im Verteilerrohr verbessert werden.
Zusätzlich können konusförmige 2.10 oder Einbauten mit ähnlichen Formen in dem ersten Verteilerrohr 2.6 vorgesehen werden, um die Dampfverteilung zu verbessern. Durch die an beiden Enden der Verteilervorrichtung 2 vorgesehene Dampfzufuhr gemäß den Pfeilen 7.1, 7.2 wird eine gleichmäßige Dampfdruckverteilung im Verteilerrohr 2.6 sichergestellt.
Auf die Dampfablassöffnung 3.2 kann somit verzichtet werden, da sich der Dampf nicht mehr längs sondern quer zum Verteilerrohr 2.4 ausbreitet und beim Anfahren der Gesamtvorrichtung das gebildete Kondensat oder die im Verteilerrohr verbliebene Restluft sehr gut nach unten aus den Düsenbohrungen 2.2 verdrängt werden kann.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen dargestellt. Hier ist die Vernadelungseinrichtung zwischen zwei sehr dicht nebeneinander liegenden Umlenkwalzen 4.1 des Strukturierbandes 4 vorgesehen. Der Abstand ist dabei so gewählt, dass nur eine Vernadelungseinrichtung zwischen den Umlenkwalzen 4.1 vorgesehen werden kann.
Nach einem anderen in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können auch zwei oder mehrere Vernadelungseinrichtungen bzw. die zugehörigen Verteilerrohre 2 zwischen zwei Umlenkwalzen 4.1 vorgesehen sein.
Nach diesen Umlenkwalzen 4.1 können weitere Vernadelungseinrichtungen vorgesehen sein, die entweder nur von einer oder von beiden Seiten auf das Vlies 11 einwirken können.
Mit den hier eingesetzten Superabsorbern in Form von Fasern, Pulver oder Super-absorbent Polymers, nachstehend als SAP bezeichnet, sind Kunststoffe gemeint, die in der Lage sind, ein Vielfaches ihres Eigengewichts - bis zum 1000-fachen - an Flüssigkeit, meist Wasser bzw. destilliertes Wasser, aufzusaugen.
Das Produkt wird hier als ein weißes, grobkörniges Pulver mit Partikelgrößen von 100 - 1.000 µm (= 0,1 - 1,0 mm) eingesetzt. Das Pulver findet größtenteils bei der Herstellung von Windeln aber auch von Produkten für die Damenhygiene, der Inkontinenz-Versorgung und in geringen Mengen auch in Kabelummantelungen für Tiefseeleitungen Verwendung. Das Pulver bzw. SAP kann erfindungsgemäß auf die Oberfläche des Vlieses aufgebracht und mit Hilfe einer zweiten Lage abgedeckt werden, wobei die beiden Lagen in einem Verfahrensschritt gemäß der Erfindung vernadelt werden.
Bei dem Superabsorber handelt es sich um ein Copolymer aus Acrylsäure (Propensäure, C₃H₄O₂) und Natriumsalz (Natriumsalz der Acrylsäure, NaC₃H₃O₂), wobei das Verhältnis der beiden Monomere zueinander variieren kann. Zusätzlich wird ein so genannter Kernvernetzer (Core-Cross-Linker, CXL) der Monomerlösung zugesetzt, der die gebildeten langkettigen Polymermoleküle stellenweise untereinander durch chemische Brücken verbindet (sie "vernetzt"). Durch diese Brücken wird das Polymer wasserunlöslich. Beim Eindringen von Wasser oder wässrigen Salzlösungen in den Polymerpartikel quillt dieser auf, strafft auf molekularer Ebene dieses Netzwerk und das Wasser kann selbständig nicht mehr entweichen.
Als wichtigster Superabsorber sei hier die so genannte Oberflächen-Nachvernetzung (Surface-Cross-Linking, SXL) genannt. Dabei wird eine weitere Chemikalie auf die Oberfläche jedes Partikels aufgebracht und durch eine unter Hitze stattfindende Reaktion ein zweites Netzwerk nur auf die äußere Schicht des Korns geknüpft. Dies verhindert durch eine ebenfalls eintretende Straffung bei Flüssigkeitsabsorption selbst unter Druck ein Entweichen der aufgenommenen Lösung. Das ist z. B. wichtig bei Windeln, die nicht wieder auslaufen sollen, wenn sich das Baby darauf setzt.
Bei einer Gesamtdicke des Vlieses zwischen 0,2 mm und 0,8 mm vorzugsweise zwischen 0,4 mm und 0,6 mm beträgt das Flächengewicht in vorteilhafter Weise zwischen 35 g/qm und 45 g/qm und bei einer Gesamtdicke des Vlieses von 0,5 mm 40 g/qm.
Das Vlies oder die Bahnware kann nach folgenden Verfahrenschritten hergestellt werden (vgl. Fig. 7a) - 7c); Fig. 6):

a) Das Fasergemenge ist mit Hilfe der Aufgabevorrichtung insbesondere einer ersten Krempel 10 auf das Förderband 4 bringbar.
b) An die Aufgabevorrichtung bzw. erste Krempel 10 schließt die das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies 11 aufgebende Verteilervorrichtung 2 an
c) und daran eine Luftlege- bzw. Airlay-Einrichtung 14, mit deren Hilfe das Pulp oder ein Fasergemisch aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder auch Biofasern als zweite Lage auf das Förderband 4 bringbar ist.
d) Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7c bis 7f ist jeweils eine zweite Krempel 10.2 vorgesehen, so dass je nach Wunsch mit der gleichen Anlage auch ein dreilagiges Vlies hergestellt werden kann.
e) Die zweite Krempel 10.2 schließt sich an die Luftlegeeinrichtung (airlay 14) an, mit deren Hilfe Vliesfaserstoffe aus einem Polymer wie PE oder PET als dritte Lage auf die Bahnware oder das Vlies 11 bringbar sind.
f) Danach ist der Bahnware oder dem Vlies 11 mit Hilfe der Vernadelungseinrichtung 2 Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf und/oder mit Hilfe der Vernadelungseinrichtung 16 ein flüssiges Medium wie Wasser zuführbar.
g) An die Verteilervorrichtung 2 schließt sich ein Trockner 12 und daran eine oder mehrere Rückbefeuchtungseinrichtungen 20 an, mit deren Hilfe das Endprodukt auf die gewünschte Feuchtigkeit eingestellt wird.
h) Die Düsenöffnungen 2.2 sind in der Gehäusewand 2.1 der Verteilervorrichtung oder des Verteilerrohrs 2 angeordnet und weisen den Abstand A zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen 2.2 in der Gehäusewand 2.1 und der Auftreffstelle des Dampfstrahls auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies 11 zwischen 0,5 mm und 50 mm oder zwischen 10 mm und 50 mm insbesondere zwischen 8 mm und 20 mm auf, wenn die Griffigkeit und Flauschigkeit des Vlieses beeinflusst werden soll. Soll das Vlies ausschließlich verfestigt werden, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand A klein gewählt wird, er liegt dann zwischen 0,5 mm und 3 mm,
i) anschließend wird bzw. kann die Bahnware oder das Vlies 11 einer Ablege- oder Sammelstelle 13 bzw.15 zugeführt werden.

Das Vlies oder die Bahnware kann auch in folgenden Verfahrenschritten hergestellt werden:

a) die aus einer Aufgabeeinrichtung 10 auf das Förderband 4 gegebenen Filamente werden mit Hilfe einer Kalandereinrichtung und/oder der Kompaktiereinrichtung (6) verdichtet,
b) das verdichtete Vlies oder die Bahnware (11) wird einer oder mehreren Vernadelungseinrichtungen (1,1.1) zugeführt und mit Hilfe des gasförmigen Mediums wie Inertgas, Luft und/der Heißdampf bei einer Temperatur, die oberhalb der Sättigungstemperatur liegt, von einer oder zwei Seiten bearbeitet,
c) je nach Feuchtigkeitsgehalt wird das Vlies oder die Bahnware (11) einem Trockner (12) und dann einer weiteren Bearbeitungseinrichtung und/oder Abgabestation oder einer Aufwickeleinrichtung (13) zugeführt.

Anstelle nur einer Rückbefeuchtungseinrichtung 20 können auch weitere Rückbefeuchtungseinrichtungen 20 nacheinander vorgesehen werden.
Die Gesamtdicke des Vlieses kann bei einseitiger Verfestigung unter 1,2 mm liegen oder eine Dicke von 0,2 bis 1,0 mm oder von 0,3 bis 0,8 mm oder von 0,4 bis 0,6 mm aufweisen. Bei beidseitiger Verfestigung können diese Werte höher liegen.
In Fig. 7a bis 7f sind verschiedene Variationsmöglichkeiten der Anordnung der Vorrichtungsteile der Vorrichtung zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen mit einer ähnlichen Vorrichtung gemäß Fig. 1 oder 6 schematisch dargestellt, wobei in dieser Anordnung noch die Wasservernadelungsvorrichtung 16 zugeordnet ist.
Die senkrechten Pfeile entsprechen dem Verteilerrohr 2 bzw. der Vernadelungseinrichtung zum Verfestigen von Fasern und/oder aus Polymer-Filamenten gebildeten Vliesen oder der Bahnware mit Hilfe eines gasförmigen Mediums wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf, der über die zahlreiche Düsenöffnungen 2.2 aufweisende, hohlförmige Verteilervorrichtung 2 auf die Bahnware auftrifft. Die Bezugszahl 3 entspricht einer Verfestigungstrommel- bzw. Strukturiertrommel, der eine oder mehrere Strahlverfestigungseinrichtungen zugeordnet sein können.
Das Verteilerrohr 2 kann isoliert sein und hierzu mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ummantelung versehen sein, die das Verteilerrohr 2 bis in den Bereich der Düsenöffnungen 2.2 vollständig umgibt. Der Wasserdampf kommt aus einem Verdampfer und wird über einen Überhitzer 7.3 als überhitzter Dampf zum Verteilerrohr 2 geleitet.
Der Wasserdampf kommt aus einem Verdampfer und wird gemäß Fig. 1 b über einen Überhitzer 7.3 als überhitzter Dampf zum Verteilerrohr 2 geleitet. Der Überhitzer 7.3 zur Bestimmung der gewünschten Feuchtigkeit kann nach den vom Anwender bestimmten Parametervorgaben zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts der Bahnware zumindest über ein Stellglied steuerbar sein, das mit einem Temperaturfühler und/oder einem Feuchtigkeitsmessfühler in Wirkverbindung steht, so dass für die Bahnware oder das Vlies die optimale Feuchtigkeit eingestellt werden kann. Wird die Feuchtigkeit auf einen bestimmten Wert eingestellt, kann hierdurch auch die elektrische Aufladung günstig beeinflusst und zwar auf einfache Weise herabgesetzt werden.
Der Überhitzer 7.3 kann als elektrisch- oder als gasbetriebener Überhitzer ausbildet sein. Ferner kann die Temperatur des Überhitzers zur Beeinflussung des Feuchtigkeitsgehalts der Bahnware mit Hilfe der Steuer- oder Regeleinrichtung veränderbar sein.
Der Überhitzer 7.3 ist gemäß Fig. 1b an die Einlassseite der Verteilervorrichtung 2 angeschlossen und erwärmt oder überhitzt das in die Verteilervorrichtung eintretende Medium wie Wasserdampf auf eine gewünschte Temperatur, so dass die Bahnware, die mit dem gasförmigen Medium beaufschlagt wird, auf die gewünschte Feuchtigkeit eingestellt werden kann. Hierzu werden die ermittelten Ist-Messwerte an einen Rechner weitergeleitet, dort hinterlegt und mit den einstellbaren bzw. gewünschten Sollwerten verglichen. Die Differenz aus Ist- und Sollwert dient als Stell- oder Regelgröße zur Einstellung der Bahnware auf eine gewünschte Feuchtigkeit.
Zunächst kann das Trägervlies aus den Polyesterfasern und/oder Polypropylenfasern oder einem Fasergemisch bestehen, das über die Vlieslegeeinrichtung bzw. die erste Krempel 10 auf das Fördeband 4 gegeben wird.
Die Krempel 10 besteht aus einem Kastenspeiser mit einer darunter angeordneten Schüttelrutsche, die die gleichmäßig über die Breite ausgebreiteten Fasern der Krempel mit Kratz- und Reißwalzen 17 übergibt. Das folgende Endlosband 4 übergibt das gelegte Krempelvlies der Vernadelungseinrich-tung 2 anstelle einer Kalandereinrichtung.
Eine Kalandereinrichtung 19 kann gemäß Fig. 7e dann eingespart werden, wenn keine Synthetikfasern verwendet werden oder wenn nicht nass sondern nur mit überhitztem Dampf vernadelt wird.
Die Kalandereinrichtung 19 kann, je nach Wunsch, mit Energie und Wärme ein auch fein geprägtes, verfestigtes Vlies liefern. Die Verfestigungswirkung sollte nur gering sein, damit der Pulp mittels der Vernadelung noch eine innige Verbindung mit.dem Krempelfaservlies eingeht.
In den Fig. 7a bis 7f und 8 sind ähnliche Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 1 zum Verfestigen von Fasern und/oder aus Polymer-Filamenten gebildeten Vliesen oder zwei- oder mehrlagigen Verbundvliesen dargestellt, wobei bei allen Beispielen das Fasergemenge mit Hilfe der ersten Aufgabevorrichtung bzw. Krempel 10 als Bahnware oder als Vlies 11 auf das Förderband 4 ablegbar ist, auf das mit Hilfe der zahlreiche Düsenöffnungen 2.2 aufweisenden hohlförmigen ersten Dampfvernadelungseinrichtung bzw. Verteilervorrichtung 2 ein gasförmiges Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf oder insbesondere überhitzter Wasserdampf auf die Oberfläche des Vlieses geleitet werden kann.
In Fig. 7a bis 7b ist eine Kontinueanlage zur Herstellung eines Verbundvlieses mit nur einem Krempelvlies als Trägerunterlage dargestellt. Hinter den Reißwalzen 17 befindet sich die erste Vernadelungseinrichtung 2 für Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf, an die sich die Luftlegeeinrichtung Airlay-Einrichtung 14 für Pulp anschließt. Mit der ersten Vernadelungseinrichtung 2 für Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf insbesondere Heißdampf wird das Vlies so verfestigt, dass es einer nachfolgenden Fördereinrichtung ohne weiteres zugeführt werden kann, da es bereits eine geringe Festigkeit aufweist. Besonders geeignet ist die Vorverfestigung auch, um bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten Verzüge des Vlieses an den Übergabestellen der einzelnen Verfahrensstufen zu vermeiden und somit das von der Krempel vorgelegte MD/CD Verhältnis nicht zu verschlechtern.
Die Dampfvernadelung macht es möglich, Naturfasern (außer Synthese) oder Mischungen aus Synthese-Naturfasern einschließlich Bico-Fasern zu be- oder verarbeiten. Ferner kann mit Hilfe der Dampfvernadelung das Vlies vorverfestigt werden, dadurch können Zeitverluste in der Airlay-Anlage und in der Spunlace-Anlage minimiert werden.
Durch die Vliesvorverfestigung können bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten unvermeidliche Verzüge an den Übergabestellen der einzelnen Verfahrensstufen minimiert werden, so dass das von der Krempel vorgelegte MD/CD Verhältnis nicht verschlechtert wird.
Nach den Verfahrensschritten gemäß Fig. 7a bis 7b wird die zweite Vliesschicht mit Hilfe der zweiten Krempel 10.2 auf das Förderband bzw. Endlosband 4 abgelegt und dann die beiden Vliesschichten mit Hilfe der ersten Wasser-Vernadelungseinrichtung 16 beaufschlagt und miteinander verbunden. Anschließend wird das Vlies gemäß Fig. 7a dem Trockner 12 und dann der Ablegestelle 15 zugeführt.
Gemäß Fig. 7b wird anstelle der Wasservernadelungseinrichtung 16 nur die Dampfvernadelungseinrichtung 2 eingesetzt. Das hat unter anderem den Vorteil, dass nur Naturfasern oder eine Mischung aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder auch Biofasern eingesetzt und mit Hilfe der Dampfvernadelungseinrichtung 2 verfestigt werden können. Da nach diesem Beispiel nur die Dampfvernadelung eingesetzt wird, kann auf den sehr teueren Trockner bzw. die Siebtrommelvorrichtung 12 verzichtet werden.
Bei dem Trockner 12 ist den Siebtrommeln gemäß den Pfeilen direkt stirnseitig der Ventilator zugeordnet. Dem Trockner 12 kann sich die Kalandereinrichtung 19 anschließen. Der Kalander wird in vorteilhafter Weise bei der Bearbeitung von Synthesefasern eingesetzt.
Die Verfestigung muss so intensiv sein, dass am Endprodukt eine höhere, zufrieden stellende Abriebfestigkeit entsteht. Im Beispiel nach Fig. 7a braucht nur die Walze der Kalandereinrichtung, die auf dem Krempelvlies aufliegt, beheizt zu werden.
In Fig. 7c ist ebenfalls eine Kontinueanlage zur Herstellung eines Verbundvlieses mit einem Krempelvlies als Trägerunterlage dargestellt. Die zweite Krempel 10.2 wird nach Aufbringen der Pulpschicht auf diese gelegt, so dass ein dreilagiges Komposit gebildet wird. Die Krempel 10.2 bzw. das Vlies 11 wird über die Umlenkrollen 4.1 zwei hintereinander geschalteten Wasservernadelungseinrichtungen 16 und dann dem Trockner 12 zugeführt. Hierdurch lassen sich besonders dicke Schichten problemlos miteinander verbinden. Da nach den Reißwalzen 17 die Dampfvernadelungseinrichtung 2 vorgesehen ist, können an der Aufgabestelle 10 auch Naturfasern oder eine Mischung aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder auch Biofasern auf das Förderband 4 gelegt werden.
In Fig. 7d ist ebenfalls eine Kontinueanlage zur Herstellung eines Verbundvlieses mit nur einem Krempelvlies als Trägerunterlage dargestellt. Die zweite Krempel 10.2 wird auf die Pulpschicht gelegt, so dass ebenfalls ein dreilagiges Komposit gebildet wird, das jedoch nur mit Hilfe der ersten Dampfvernadelungseinrichtungen 2 direkt nach der zweiten Krempel 10.2 und den beiden nacheinander angeordneten Dampfvernadelungseinrichtungen 2 nach der Umlenkrolle 4.1 behandelt wird. Hierdurch ist es möglich, dass bei diesem Komposit ebenfalls Naturfasern oder eine Mischung aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder auch Biofasern eingesetzt werden können.
Auf den aufwändigen Trockner 12 kann verzichtet werden, wenn die Ware nur mit Heißdampf oder überhitztem Dampf behandelt wird, da die Ware die Dampfvernadelungseinrichtungen 2 in trockenem Zustand verlässt. Die fertiggestellte Bahnware wird dann abgelegt oder der Aufwickeleinrichtung 15 zugeführt.
In Fig. 7e und 7f ist ebenfalls je eine Kontinueanlage zur Herstellung eines Verbundvlieses mit nur einem Krempelvlies als Trägerunterlage dargestellt. In Fig. 7e und 7f wird jeweils direkt hinter der zweiten Krempel 10.2 die Dampfvernadelungseinrichtungen 2 vorgesehen und dann das Vlies 11 gemäß Fig. 7e den beiden hintereinander angeordneten Wasservernadelungseinrichtungen 16, dann dem Trockner 12, eventuell dem Kalander 19 und schließlich der Ablegestelle 15 zugeführt. Die Wasservernadelungseinrichtungen 16 gemäß Fig. 7e werden gemäß Fig. 7f durch zwei Dampfvernadelungseinrichtungen 2 ersetzt und der Trockner 12 entfällt.
Die Vorrichtungen gemäß Fig. 1 bis 8 weisen übereinstimmend folgende Merkmale auf:

a) Das Fasergemenge ist mit Hilfe der Aufgabevorrichtung insbesondere der ersten Krempel 10 auf das Förderband 4 bringbar.
b) An die Aufgabevorrichtung bzw. erste Krempel 10 schließt die das gasförmige Medium wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die Bahnware oder das Vlies aufgebende Verteilervorrichtung 2 an
c) und daran die Luftlege- bzw. Airlay-Einrichtung 14, mit deren Hilfe das Pulp oder ein Fasergemisch aus Naturfasern und Synthesefasern und/oder auch Biofasern als zweite Lage auf das Förderband 4 bringbar ist.
d) Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7c bis 7f ist jeweils die zweite Krempel 10.2 vorgesehen, so dass, je nach Wunsch, mit der gleichen Anlage auch ein dreilagiges Vlies hergestellt werden kann.
e) Die zweite Krempel 10.2 schließt sich an die Luftlegeeinrichtung (airlay 14) an, mit deren Hilfe Vliesfaserstoffe aus einem Polymer wie PE oder PET als dritte Lage auf die Bahnware oder das Vlies 11 bringbar sind,
f) danach ist der Bahnware oder dem Vlies 11 mit Hilfe der Vernadelungseinrichtung 2 Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf und/oder mit Hilfe der Vernadelungseinrichtung 16 ein flüssiges Medium wie Wasser zuführbar,
g) anschließend wird die Bahnware oder das Vlies 11 der Ablege- oder Sammelstelle 13 oder 15 oder, wenn das Vlies nass vernadelt wurde, über den Trockner 12 der Ablege- oder Sammelstelle 15 bzw. der Aufwickeleinrichtung 13 zugeführt.
h) Die Düsenöffnungen 2.2 sind in der Gehäusewand 2.1 der Verteilervorrichtung oder des Verteilerrohrs 2 angeordnet und weisen den Abstand A zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen 2.2 in der Gehäusewand 2.1 und der Auftreffstelle des Dampfstrahls auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies 11 zwischen 0,5 mm und 50 mm oder zwischen 10 mm und 50 mm insbesondere zwischen 8 mm und 20 mm auf, wenn die Griffigkeit und Flauschigkeit des Vlieses beeinflusst werden soll. Soll das Vlies ausschließlich verfestigt werden, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand A klein gewählt wird, er liegt dann zwischen 0,5 mm und 3 mm.

Auf der zuvor beschriebenen Vorrichtung kann das Verfahren zur Herstellung eines Kompositvlieses zur Aufnahme und Speicherung von Flüssigkeiten durchgeführt werden. Das Kompositvlies besteht aus einem Krempelvlies, das zur Verfestigung behandelt wird. Dem verfestigten Krempelvlies wird eine Zellstoffschicht aus Woodpulpfasern aufgegeben, die mit dem Krempelvlies in festen Kontakt gebracht wird. Das Krempelvlies wird vor der Beschichtung mit dem superabsorbierenden Material trocken vorverfestigt, dann wird die Schicht aus den Zellstofffasern auf dieses vorverfestigte Krempelvlies aufgegeben und alles miteinander verbunden.
Die Vorverfestigung kann mit Pressluft, in vorteilhafter Weise mit überhitztem Heißdampf, durchgeführt werden. Ferner kann auch die Vorverfestigung durch Kalandrieren erzeugt werden. Der Kalander eignet sich jedoch nicht für alle Faserstoffe, deshalb ist die Dampfvernadelung besonders vorteilhaft.
Die Verbindung der Zellstofffaserschicht mit dem Krempelvlies kann auch mittels hydrodynamischer Vernadelung erzeugt und das Kompositvlies dann getrocknet werden. Vorteilhaft ist es aber, wenn bevorzugt Heißdampf eingesetzt wird, so dass möglichst viele Fasergemische oder Superabsorber eingesetzt werden können, die durch den Heißdampf nicht nachteilig beeinflusst werden.
Gemäß Fig. 1a bis 3c und Fig. 5 bestehen die Vorrichtungsteile zur Bearbeitung und/oder Weiterleitung der Bahnware zu einer nächsten Bearbeitungsoder Ablagestation, die in unmittelbarer Nähe der Verteilervorrichtung 2 angeordnet sind, teilweise oder ganz aus Kunststoff. Zu den Vorrichtungsteilen der Verteilervorrichtung 2 und/oder dem Verteilerrohr 2.4 gehören unter anderem insbesondere die Umlenkrollen bzw. Umlenkwalzen 4.1 der einzelnen Förderbänder 4, die Kompaktiereinrichtung und auch solche Teile, die dem Heißdampf mittel- oder unmittelbar ausgesetzt sind. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass sich die Bauteile, Vorrichtungsteile oder die gesamte Vorrichtung während des Betriebs der Vorrichtung nicht zu stark aufheizen und damit dem Dampf Wärmenergie entziehen, die so weit wie möglich der Bahnware zugeführt werden soll. Hierdurch kann der Gesamtwirkungsgrad der Anlage wesentlich verbessert werden und auch die Bahnware wirkungsvoll behandelt oder bearbeitet werden. Hierzu ist es auch sehr wichtig, dass der Abstand A zwischen dem Auslassende der Düsenöffnungen 2.2 in der Gehäusewand 2.1 und der Auftreffstelle des gasförmiges Mediums wie Inertgas, Luft und/oder Wasserdampf auf die zu beaufschlagende Ware bzw. das Vlies zwischen 0,5 mm und 8 mm oder zwischen 1 mm und 5 mm bzw. zwischen 1 mm und 3 mm beträgt. Eine optimale Vernadelung des Vlies erreicht man bei einem Abstand von ca. 1mm. Bei diesem Abstand hat der Dampfstrahl seine optimale Wirkung und die Wärmeverluste sind gering, da die Kunststoffteile oder die mit Kunststoff ummantelten Teile, die der Wirkung des Dampfstrahls bzw. dessen Wärmenergie ausgesetzt sind, wenig Wärme speichern. Als Kunststoff kann PE, PET oder Kunststoff-Verbundwerkstoff eingesetzt werden.
Die Kunststoffummantelung sollte mit Bezug auf die Werkstoffdicke entsprechend hoch sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Dicke der Ummantelung in etwa 20 bis 50% der Dicke eines Blechteils entspricht.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die wesentlichen Teile der Förderbänder 4, 6.1 und/oder der Umlenkrollen 4.1 aus Kunststoff bestehen, so dass die Gesamtmasse der Bauteile der Vorrichtung verringert und diese kostengünstiger hergestellt werden können.

Bezugszeichenliste:

1: Vorrichtung zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen
1.1: weitere Vorrichtung zur Verfestigung von Fasern und/oder von aus Filamenten gebildeten Vliesen
2: Verteilervorrichtung, erste und zweite Vernadelungseinrichtung für I- nertgas, Luft und/oder Wasserdampf, Verteilerrohr
2.1: Gehäusewand der Verteilervorrichtung
2.2: Düsenöffnung, Düsenbohrung
2.3: Länge der Düsenbohrung, L
2.4: drittes Verteilerrohr
2.5: Stellventil, Dampfablassventil, Regelventil
2.6: erstes Verteilerrohr
2.7: Verbindungsleitung
2.9: zweites Verteilerrohr
2.10: Einbaukörper, konisches Teil
2.11: Hubvorrichtung
3: Verfestigungstrommel, Strukturiertrommel,
3.1: Absaugvorrichtung
3.2: Dampfablassöffnung
4: Vernadelungsband, Strukturierband, Förderband
4.1: Umlenkrollen bzw. Umlenkwalze
5: Halterung der Verteilervorrichtung
6: Kompaktiereinrichtung
6.1: Förderband der Kompaktiereinrichtung
7: Einströmseite
7.1: Pfeil, 1. Einströmseite
7.2: Pfeil, 2. Einströmseite
7.3: Überhitzer
8: Abströmseite
9: Flanschverbindung
10: Aufgabestelle, Krempel, Spinnvlies, (Filament).
10.2: Aufgabestelle, zweite Krempel, Spinnvlies, (Filament)
11: Vlies, Bahnware
12: Trockner, Siebtrommelvorrichtung
13: Sammelstelle, Aufwickeleinrichtung, Abgabestation
14: Luftlegeeinrichtung, airlay-Vorrichtung
15: Ablegestelle, Sammelstelle, Aufwickeleinrichtung
16: Vernadelungseinrichtung für ein flüssiges Medium wie Wasser
17: Reißwalze, Kratzwalze
19: Kalander
20: Rückbefeuchtungseinrichtung

A: Abstand

Claims

Vorrichtung zum Bearbeiten von aus Fasern und / oder aus Filamenten gebildeten Vliesen oder sonstiger Bahnware, bestehend aus einer zahlreiche Düsenöffnungen (2.2) aufweisenden hohlförmigen Verteilervorrichtung (2), vermittels der das Vlies bzw. die Bahnware mit einem gasförmigen Medium beaufschlagbar ist, wobei die Düsenöffnungen (2.2) in einer dem Vlies bzw. der Bahnware zugewandten Gehäusewand (2.1) einer Verteilervorrichtung (2) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verteilervorrichtung (2) als ein Verteilerrohr (2.4) ausgebildet ist, dass das Verteilerrohr (2.4) als einwandiges Rohr ausgebildet ist und die Düsenöffnungen (2.2) in der Gehäusewand (2.1) eingelassen sind, und
dass der Querschnitt im Bereich der Unterseite des Verteilerrohres (2.4) mit den Düsenöffnungen (2.2) abgeflacht oder konisch eingedellt bzw. konkav ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des gasförmigen Mediums wenigstens über ein vorgeschaltetes erstes, parallel angeordnetes Verteilerrohr (2.6) erfolgt, welches über mehrere Verbindungsleitungen (2.7) mit dem Verteilerrohr (2.4) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg G_L=A+L des Dampfstrahls vom Innenraum des Verteilerrohres (2.4) bis zur Oberfläche des Vlies bzw. der Bahnware zwischen 0,1 mm und 5 mm plus der Länge L der Düsenöffnungen (2.2) in der Gehäusewand (2.1) beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr (2.4) an seiner Ein- (7) und / oder Abströmseite (8) mit einer Rohrkupplung oder einer Flanschverbindung ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrohr (2.4) in einer Halterung (5) höhen- und / oder seitenverstellbar aufgenommen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verteilerrohr (2.6) zusätzlich Verengungen vorgesehen sind, die den Querschnitt des ersten Verteilerrohrs (2.6) zur Einströmseite (7.1) und (7.2) hin verändern, vorzugsweise verengen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfzufuhr mittels einem Überhitzer (7.3) erfolgt und der Überhitzer (7.3) zur Beeinflussung des Feuchtigkeitsgehalts des Vlies bzw. der Bahnware zumindest über ein Stellglied steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Überhitzers (7.3) zur Beeinflussung des Feuchtigkeitsgehalts der Bahnware mit Hilfe einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung veränderbar ist, wobei die Temperatur des Überhitzers (7.3) und die Feuchtigkeit des Vlies bzw. der Bahnware mit Hilfe mindestens je eines Messfühlers erfasst wird, und die Messfühler an die Steuer- und/oder Regeleinrichtung angeschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein der Verteilervorrichtung (2) und/oder dem Verteilerrohr (2.4) zugeordnetes Teil zur Bearbeitung und/oder Weiterleitung des Vlies bzw. der Bahnware teilweise oder ganz aus Kunststoff besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Umlenkrolle bzw. Umlenkwalze des Förderbandes (4) teilweise oder ganz aus Kunststoff besteht bzw. mit Kunststoff beschichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Verteilvorrichtung (2) zugeordnetes Förder- oder Vernadelungsband (4) wenigstens teilweise aus Kunststoff besteht bzw. mit Kunststoff beschichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Verteilervorrichtung (2) zur Beaufschlagung des Vlies bzw. der Bahnware mit einem gasförmigen Medium ein Trockner (12) und daran eine oder mehrere Rückbefeuchtungseinrichtungen (20) nachgeordnet sind.