EP2352872A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines vliesproduktes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines vliesproduktes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesproduktes, welches durch Wasserstrahlbeaufschlagung verfestigt ist und welches an seiner Oberfläche eine rillenförmige Strukturierung aufweist. In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verwendung eines quer zur Bewegungsrichtung einer Materialbahn oszillierend angetriebenen Düsenbalkens mit einem Düsenstreifen (14), wobei der Düsenstreifen zur Wasserstrahlbeaufschlagung der Materialbahn eine Vielzahl von Austrittsöffnungen aufweist und neben einer Gruppe der Verfestigung der Materialbahn dienenden Austrittsöffnungen (A; G1) eine weitere Gruppe von Austrittsöffnungen (A; G2) zur Erzeugung einer Strukturierung aufweist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesproduktes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesproduktes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen Anspruches.
Aus der EP 1 310 226 B1 ist ein Vliesprodukt in Form eines kosmetischen Wattepad bekannt, welches durch Wasserstrahlvernadelung ver- festigt ist und welches an seiner Oberfläche neben den durch die Wasserstrahlvernadelung entstandenen Feinrillen eine rillenförmige Strukturierung in Form von Grobrillen, insbesondere in Form von Wellenlinien aufweist. Die Herstellung erfolgt durch mehrstufig hintereinander ausgeführte Wasserstrahlvorgänge. Ein ähnlich strukturiertes Produkt be- schreibt die EP 1 106 723 B1.
Mehrere hintereinander auszuführende Wasserstrahlvemadelungsvor- gänge erfordern einen hohen Maschiπenaufwand. Alternativ können mehrere Bearbeitungsvorgänge auch auf einer Anlage durchgeführt wer- den, wenn diese nach jedem Durchgang entsprechend umgerüstet wird. Dies bedingt Handhabungsaufwand und vergrößert das Risiko von Aus- schuss.
Eine Wasserstrahlvernadelung unter Verwendung eines senkrecht zur Förderichtung einer Materialbahn hin- und her schwingenden Düsenbalkens ist aus der DE 198 28 118 A1 bekannt. Zur Vermeidung einer Längsstreifigkeit in der Oberfläche der Materialbahn ist dem Düsenbalken ein Oszillator zugeordnet, mit dem der Düsenbalken periodisch in seiner Längsrichtung bewegt wird.
Der Düsenbalken bei dieser bekannten Einrichtung weist an seiner Unterseite einen auswechselbaren Düsenstreifen mit einer Vielzahl feiner Austrittsöffnungen für ein unter Druck stehendes Medium, insbesondere Wasser auf. Das einer Bahn unter dem Düsenbalken transportierte Vlies (Materialbahn) wird mit den Druckwasserstrahlen beaufschlagt. Durch die Oszillation des Düsenbalkens ergibt sich ein Verwischen der sonst sich als Streifen abzeichnenden Wasserstrahlen.
Die Verwendung eines Düsenstreifens mit in mehreren Reihen angeordneten Austrittsöffnungen ist aus der US 4 069 563 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Herstellungsverfahren sowie eine dieses Verfahren durchführende Vorrichtung für ein verfestigtes und eine Struktur aufeisendes Vliesprodukt bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des auf das Herstellungsverfahren bzw. die Vorrichtung gerichteten Anspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist als Herstellungsverfahren der Einsatz eines quer zur Bewegungsrichtung einer aus Fasern und/oder Filamenten bestehenden Materialbahn (eines Vlies, eines Vorvlies) oszillierend angetriebenen Düsenbalkens vorgesehen, wobei dieser Düsenbalken neben einer Gruppe der Verfestigung der Materialbahn dienenden Austrittsöff- nungen eine weitere Gruppe von Austrittsöffnungen zur Erzeugung der rillenförmigen Strukturierung aufweist.
Somit ist es insbesondere möglich, die Materialbahn durch eine einzige Wasserstrahlvernadelung mit dem oszillierenden Düsenbalken zu verfes- tigen und zu strukturieren. Vorzugsweise führt der Düsenbalken im Wesentlichen eine harmonische Schwingbewegung aus, so dass auf der Materialbahn eine rillenförmige Strukturierung nach Art einer Wellenlinie entsteht.
Ein Kosmetikartikel in Form eines Wattepad, der neben einer verfestigten Oberfläche auch Rillen in Form von Wellenlinien aufweist, kann so auf einer Anlage mit nur einem Düsenbalken hergestellt werden.
Bevorzugt weisen die der flächigen Verfestigung dienenden Austrittsöffnungen einen kleineren Durchmesser auf als die Durchmesser der der visuell und/oder haptisch wahrnehmbaren Strukturierung dienenden Öff- nungen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind beide Gruppen von Öffnungen in einer Reihe im Düsenstreifen angeordnet. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zusätzlich weitere der Strukturierung dienende Öffnungen in einer weiteren Reihe angeordnet sind. Diese Öffnungen können den gleichen Durchmesser oder einen davon abweichenden Durchmesser aufweisen.
Mit der Erfindung sind Materialbahnen bearbeitbar, welche aus Fasern und/oder Filamenten bestehen und in Form eines Vlies, eines Vorvlies der Wasserstrahlvernadelung zugeführt werden. Die nach der Erfindung verfestigte und strukturierte Materialbahn wird anschließend getrocknet und dann einer Weiterverarbeitung, insbesondere einem Schneidvorgang, unterzogen. Bei der Herstellung von Hygieneartikeln besteht die Materialbahn bevorzugt aus gebleichten, hydrophilen Baumwollfasern, Viskosefasern oder dgl..
Des Weiteren erfolgt die Erläuterung der Funktion und von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand der Zeichnungen.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Endlosband 30 dargestellt, das zusammen mit der zu verfestigenden Materialbahn 31 in Richtung des Pfeils 32 vorläuft. Quer dazu ist mit Abstand oberhalb der Materialbahn 31 ein Du- senbalken mit dem Oberteil 1 angeordnet, dessen Aufbau beispielhaft in Fig. 2 dargestellt und weiter unten beschrieben ist.
Der Düsenbalken ist bewegbar an einer ortsfesten Wand des Gehäuses 39 aufgehängt. Die Befestigung an dem Gehäuse 39 kann über Federstahl erfolgen. Ein anderes Beispiel der Aufhängung zeigen die Figuren 3 und 4. Ein weiteres Beispiel könnte z. B. ein nicht dargestellter, in Schienen gelagerter Düsenbalken sein.
Die aus dem Düsenschlitz 13 des Düsenbalkens austretenden Wasserstrahlen 33 sind gegen die Materialbahn 31 gerichtet und überstreichen die Breite der Materialbahn 31. Über einen flexiblen Schlauch 34 gelangt an der einen Stirnseite des Düsenbalkens das notwendige Wasser 35 in den Düsenbalken.
In der Mitte des Düsenbalkens ist gemäß Fig. 3 ein elektrisch angetriebener Vibrator 36 am Balken befestigt. Mit diesem soll ohne Beeinträchtigung eines tragenden Gehäuses allein der Düsenbalken in Richtung des Doppelpfeils 37 in Schwingungen gebracht werden. Zusammen mit der Vorlaufgeschwindigkeit 32 der Materialbahn 31 wird mittels des hin- und her schwingenden Düsenbalkens ein Zickzack- bzw. Wellenmuster der einzelnen Wasserstrahlen auf die Materialbahn 31 aufgegeben.
Wie in der DE-A-195 01 738 im einzelnen beschrieben, besteht das Ge- häuse des Düsenbalkens in diesem Beispiel aus dem Oberteil 1 , das mit dem Unterteil 2 vielfach über die Länge durch die Schrauben 3 von unten verschraubt ist. Das Oberteil 1 weist längs zwei Bohrungen 4 und 5 auf, von denen die obere die Druckkammer 4 und die untere die Druckverteilkammer 5 ist. Beide Kammern sind an der einen Stirnseite offen und wieder durch einen nicht dargestellten Deckel flüssigkeitsdicht verschraubt. Im Bereich der anderen Stirnseite weist die Druckkammer 4 eine Öffnung auf, durch die die unter Druck gesetzte Flüssigkeit 35 über einen flexiblen Schlauch 34 zuströmt. Über die Länge des Düsenbalkens verbinden eine große Anzahl von Durchflussbohrungen 9 in einer Zwischenwand die beiden Kammern, so dass die in die Druckkammer 4 einströmende Flüssigkeit gleichmäßig verteilt über die Länge in die Druckverteilkammer 5 ausströmt. Die durch die Durchflussbohrungen 9 in die Druckverteilkammer 5 eintretende Flüssigkeit verteilt sich hier gleichmäßig über die Länge des Düsenbalkens. Dazu dient das Volumen der Druckverteilkammer 5 und ein Prallkörper 20, der über die Länge der Druckverteilkammer 5 genau zwischen den Bohrungen 9 und dem Schlitz 10 gehalten ist.
Der Prallkörper 20 ist mit Abstand zur Zwischenwand 8 gehalten und allseitig von der Flüssigkeit umströmbar. Um dies zu ermöglichen, ist der Prallkörper in der Zwischenwand 8 mehrfach über die Länge des Düsen- balkens mittels Schrauben 21 auf Abstand gehalten. Auf diese Weise trifft die Flüssigkeit aus den Durchflussbohrungen 9 zunächst auf den Prallkörper 20, verteilt sich in der Verteilkammer 5 und strömt dann durch den Schlitz 10, der sich ebenfalls über die Länge des Balkens erstreckt, gegen die feinen Bohrungen (Austrittsöffnungen A) eines Düsenstreifens 14. Der Düsenstreifen 14 ist auswechselbar und weist eine Vielzahl von in einer oder mehreren Reihen angeordneten Austrittsöffnungen A auf, welche in Abhängigkeit der Funktion unterschiedliche Durchmesser besitzen.
Gemäß Fig. 2 ist das Oberteil 1 mit dem Unterteil 2 fest und flüssigkeitsdicht verschraubt. Die Dichtigkeit wird durch den O-Ring 1 1 bewirkt, der in einer umlaufenden Nut des Oberteils 1 eingelegt ist. Von dem O-Ring
1 1 umgeben ist ein Federvorsprung 23, der in einer entsprechenden Nut 24 des Unterteils 2 eingepasst ist. In dem Boden der Nut 24 des Unter- teils 2 ist wiederum eine umlaufende Nut eingebracht, in der der O-Ring
12 zur Abdichtung des Düsenstreifens 14 eingelegt ist. In einer Linie unterhalb der Flüssigkeitsdurchflussbohrungen 9 und des Schlitzes 10 ist im Unterteil 2 ebenfalls ein Schlitz 13 eingebracht. Für den oszillierenden Antrieb sind Vibratoren 40' und 40" allein am Düsenbalken aufgehängt (Fig. 3 und 4). Der Düsenbalken ist hängend über je zwei Gummipuffer 41 , 42 am Gehäuse 39 gelagert. Die beiden Trag- arme 43 und 44 an den beiden Enden des Düsenbalkens sind einerseits am Düsenbalken gelenkig angebracht und andererseits am Gehäuse 39 elastisch aufgehängt.
Die Vibratoren 40', 40" sind an beiden Seiten des Düsenbalkens ange- flanscht und zwar derart, dass die hin und her bewegende Kraft des Vib- rators im Bereich des Schwerpunktes des Düsenbalkens angreift. Dies minimiert sämtliche Reaktionskräfte der Bewegungen auf das Gesamtgehäuse.
Figur 5 zeigt einen Teil eines Düsenstreifens 14 in Draufsicht. Dieser Düsenstreifen 14 ist in der zuvor beschriebenen Anlage montiert und es erfolgt die Beaufschlagung einer Materialbahn 31 , aus der anschließend bspw. Wattepads geschnitten werden.
Der Düsenstreifen 14 weist eine Vielzahl von Austrittsöffnungen A auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Gruppen G1 und G2 von Austrittsöffnungen A vorgesehen, wobei die Öffnungen A beider Gruppen in einer gemeinsamen Reihe liegen. Die Austrittsöffnungen A der ersten Gruppe G1 haben einen kleinen Durchmesser und dienen der flächigen Verfestigung der zu bearbeitenden Materialbahn 31. Die Austrittsöffnungen A der zweiten Gruppe G2 weisen einen größeren Durchmesser auf und dienen der Erzeugung von sieht- und/oder fühlbaren Rillen in dem Vliesprodukt. Die Schwingungsfrequenz nebst Amplitude des Düsenbalkens (Oberteil 1 ) ist derartig auf die Vorschubgeschwindigkeit der Mate- rialbahn 31 (Fig. 1 ) abgestimmt, so dass die gewünschten Wellenlinien L, R entstehen (Figur 10). Bei der Ausführung nach Fig. 6 sind die beiden Gruppen G1 und G2 der Austrittsöffnungen A in 2 parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet. Die Austrittsöffnungen A der ersten Gruppe G1 haben wiederum einen kleinen Durchmesser und dienen der flächigen Verfestigung der zu bearbeitenden Materialbahn 31. Die Austrittsöffnungen A der zweiten Gruppe G2 weisen einen größeren Durchmesser auf und dienen der Erzeugung der Rillen R (Fig. 10) in dem Vliesprodukt. Der Düsenstreifen wird vorzugsweise so im Düsenbalken montiert, dass die Austrittsöffnungen A der ersten Gruppe G1 (zur Vliesverfestigung - Linien L - Figur 10) in Laufrichtung der Materialbahn 31 vor den Öffnungen A der zweiten Gruppe G2 (Erzeugung Rillen R - Figur 10) liegen.
Bei dem Düsenstreifen 14 nach Figur 7 sind drei Gruppen G1 , G2, G3 von Austrittsöffnungen vorgesehen. Die erste Gruppe G1 der Öffnungen A mit kleinem Durchmesser dient der Verfestigung der Materialbahn 31. In dieser Reihe liegen ebenfalls Austrittsöffnungen der zweiten Gruppe G2 mit einem größeren Durchmesser. Die dritte Gruppe G3 an Austrittsöffnungen A mit größerem Durchmesser liegen in einer separaten Reihe parallel zu der Reihe mit den Öffnungen A der Gruppen G1 und G2. Durch die Öffnungen der Gruppen G2 und G3 erfolgt das prägen der sieht und/oder fühlbaren Rillen R. Vorzugsweise liegt die Gruppe G3 in Laufrichtung der Materialbahn 31 hinter der Reihe der Gruppe G1 , G2.
Bei der Anordnung nach Figur 8 sind die beiden Gruppen G1 und G2 Austrittsöffnungen A in zwei parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet. Die Austrittsöffnungen A der ersten Gruppe G1 haben wiederum einen kleinen Durchmesser und dienen der flächigen Verfestigung der zu bearbeitenden Materialbahn 31. Die Austrittsöffnungen A der zweiten Gruppe G2 weisen einen großen Durchmesser auf und dienen der Erzeugung der Rillen in dem Vliesprodukt. Die Reihe mit den Austrittsöffnungen A der ersten Gruppe G1 ist im Gegensatz zu Figur 6 unterbrochen ausgeführt, derart, dass in einer Zone mit einer Austrittsöff- nung A mit großem Durchmesser (Gruppe G2: Prägung einer Rille R) keine Austrittsöffnung A mit einem kleinen Durchmesser liegt.
Eine weitere Möglichkeit zeigt Figur 9. Hier sind zum Prägen einer Dop- pelrille jeweils zwei Austrittsöffnungen A mit großem Durchmesser vorgesehen - Gruppe G2.
Figur 10 zeigt einen Ausschnitt einer gemäß der Erfindung bearbeiteten Materialbahn 31 gemäß Fig. 1. Die feinen Linien L mit geringem Abstand stellen die Verfestigungslinien in der Oberfläche der Materialbahn dar und sind mit den Austrittsöffnungen A der ersten Gruppe G1 mit kleinem Durchmesser erzeugt. Bei 60 Austrittsöffnungen pro inch (60 hpi) an Austrittsöffnungen mit kleinem Durchmesser (erste Gruppe G1 ) entstehen so feine Verfestigungslinien L im Abstand von 0.423 mm. Der Durchmesser der entsprechenden Austrittsöffnungen (Gruppe G1 ) beträgt beispielsweise 0.1 mm. Der Abstand der Austrittsöffnungen A der zweiten Gruppe G2 beträgt beispielsweise 9 mm, so dass die Rillen R einen entsprechenden Abstand aufweisen. Die die Rillen R prägenden Austrittsöffnungen können einen Durchmesser von 0.2 mm aufweisen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Vliesproduktes, welches durch Wasserstrahlbeaufschlagung verfestigt ist und welches an seiner Ober- fläche eine rillenförmige Strukturierung aufweist, gekennzeichnet durch, die Verwendung eines quer zur Bewegungsrichtung einer Materialbahn oszillierend angetriebenen Düsenbalkens, wobei dieser Düsenbalken neben einer Gruppe der Verfestigung der Materialbahn dienenden Aus- trittsöffnungen eine weitere Gruppe von Austrittsöffnungen zur Erzeugung der rillenförmigen Strukturierung aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch, die Materialbahn wird durch eine einzige Wasserstrahlbeaufschlagung mit dem oszillierenden Düsenbalken verfestigt und strukturiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch, der Düsenbalken führt im Wesentlichen eine harmonische Schwingbe- wegung aus, so dass auf der Materialbahn eine rillenförmige Strukturierung nach Art einer Wellenlinie entsteht.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wenigstens nach Anspruch 1 , mit folgenden Merkmalen:
- einem Düsenbalken (1 ) zur Wasserstrahlbeaufschlagung einer aus Fasern und/oder Filamenten bestehenden Materialbahn (31 ), wobei der Düsenbalken (1 ) sich quer zu der bewegten Materialbahn (31 ) erstreckt,
- der Düsenbalken (1 ) weist zur Wasserstrahlbeaufschlagung der Bewegten Materialbahn (31 ) neben einer Gruppe der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A) eine weitere Gruppe von Austrittsöffnungen (A) zur Erzeugung einer Strukturierung auf, - einem Antrieb (40', 40") zur Erzeugung einer Schwingbewegung des Düsenbalkens (1 ) in dessen Erstreckungsrichtung quer zur Materialbahn (31 ).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch, die der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A; G1 ) weisen einen anderen Durchmesser auf wie die Austrittsöffnun- gen (A; G2) zur Erzeugung einer Strukturierung.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch, die der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A; G1 ) und die Austrittsöffnungen (A; G2) zur Erzeugung einer Strukturierung liegen in einer Reihe.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch, die der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A; G1 ) liegen in einer Reihe und die Austrittsöffnungen (A; G2) zur Erzeugung einer Strukturierung liegen in einer parallel dazu verlaufenden Reihe.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 7, gekennzeichnet durch, die der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A; G1 ) und die Austrittsöffnungen (A; G2) zur Erzeugung einer Strukturierung sind in einem Düsenstreifen (14) des Düsenbalkens (1 ) angeord- net.
9. Düsenstreifen zur Verwendung innerhalb eines Düsenbalkens zur Herstellung eines Vliesproduktes, welches durch Wasserstrahlbeaufschlagung verfestigt ist, wobei der Düsenstreifen zur Wasserstrahlbeaufschlagung der Materialbahn eine Vielzahl von Austrittsöffnungen aufweist und der Düsenbalken durch einen zugeordneten Antrieb quer zur Materialbahn in Schwingbewegungen versetzt wird, gekennzeichnet durch, dass der Düsenstreifen (14) neben einer Gruppe der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A; G1 ) eine weitere Gruppe von Austrittsöffnungen (A; G2) zur Erzeugung einer Strukturierung aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch, die der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A; G1 ) weisen einen anderen Durchmesser auf wie die Austrittsöffnungen (A; G2) zur Erzeugung einer Strukturierung.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch, die der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A; G1 ) und die Austrittsöffnungen (A; G2) zur Erzeugung einer Struktu- rierung liegen in einer Reihe.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch, die der Verfestigung der Materialbahn (31 ) dienenden Austrittsöffnungen (A; G1 ) liegen in einer Reihe und die Austrittsöffnungen (A; G2) zur Erzeugung einer Strukturierung liegen in einer parallel dazu verlaufenden Reihe.
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