EP2611956A1 - Verfahren und vorrichtung zum trockenformen einer faserbahn - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum trockenformen einer faserbahn

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EP2611956A1
EP2611956A1 EP11752176.5A EP11752176A EP2611956A1 EP 2611956 A1 EP2611956 A1 EP 2611956A1 EP 11752176 A EP11752176 A EP 11752176A EP 2611956 A1 EP2611956 A1 EP 2611956A1
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EP
European Patent Office
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forming
belt
fibers
forming head
fiber
Prior art date
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EP11752176.5A
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EP2611956B1 (de
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Olaf Schwarz
Ingo MÄHLMANN
Rune Sogaard Jensen
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Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2611956B1 publication Critical patent/EP2611956B1/de
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    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/005—Making three-dimensional articles by consolidation
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G25/00—Lap-forming devices not integral with machines specified above
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D04H1/74—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being orientated, e.g. in parallel (anisotropic fleeces)

Definitions

  • the invention relates to a method for dry forming a fiber web according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method according to the preamble of claim 7.
  • a generic method and a generic device are known from WO 2004/106604 AI.
  • the fibers are deposited by means of an air flow on a storage belt to a fiber layer.
  • This process commonly referred to as airlaid in the art, is based on the fact that the fibers or fiber mixtures are distributed uniformly on the surface of a storage belt by means of a forming head.
  • the zone on the deposit belt covered by the forming head is commonly referred to as the forming zone in which the fibers strike the deposit belt.
  • Such a method and such a device are described for example in WO 2004/106604 AI.
  • a plurality of fibers or fiber mixtures is fed by means of an air flow to a forming head.
  • Within the forming head means are provided for mixing and distributing the fibers.
  • a Form istsauslass is formed, which is usually arranged at a short distance above the storage belt. This forms between the forming head and the storage belt a space that serves to guide a leaking from the Form michsauslass fiber stream.
  • the filing of the fibers on the storage belt is assisted by a suction device, which receives and discharges the air of the fiber stream.
  • the fiber layer forming on the surface of the depositing belt is continuously drawn out of the forming zone via the depositing belt. carried out so that a fibrous layer is formed, which is then fed to a further treatment, for example, a solidification.
  • irregularities in the deposition of the fibers can occur in such processes, which is referred to as so-called clouding (beaching).
  • Such irregularities in the fiber distribution are essentially due to the fact that the distribution and storage of the fibers are influenced by secondary air streams from the environment, which are sucked via the suction device from the environment in the forming zone.
  • the object according to the invention is achieved by a method having the features according to claim 1 and by a device having the features according to claim 7.
  • the invention is based on the finding that the deposition of the fibers by a fiber stream directed transversely to a deposition belt is substantially influenced by the reorientation of the fibers from a substantially vertical movement into a horizontal movement defined by the deposition belt.
  • the residence time of the fibers until they impact the deposit belt has an influence on the formation of the fiber layer.
  • the deposition of the fibers and the structure of the fiber layer could advantageously be improved by the fact that the fibers of the fiber stream within the forming zone pass through the free space with different lengths of free paths.
  • zones could be realized in which the fibers had greater freedom for the reorientation due to long free runs.
  • the process variant in which the fibers of the fiber stream produced on an inlet side of the forming zone pass through a longer free path than the fibers of the fiber stream produced on an outlet side of the forming zone.
  • the secondary air can be used to support the reorientation and storage of the fibers.
  • the method variant is preferably used, in which the fiber flow is generated by a forming head inclined with respect to the depositing belt, wherein the free paths of the fibers within the free space continuously change between the inlet side and the outlet side.
  • the method variant is particularly advantageous, in which the free space of the forming zone on the outlet side for guiding the fibers is shielded by at least one shielding means from an environment.
  • the free space of the forming zone is kept open on the inlet side for guiding the fibers to the environment.
  • advantageous preorientations can be generated on the fiber flow in the direction of the material flow.
  • the free space of the forming zone between the inlet side and the outlet side for guiding the fibers to the environment is kept closed.
  • the forming head and the depositing belt are held in a non-parallel arrangement, so that the free space is formed by different distances between the depositing belt and the forming outlet of the forming head.
  • the arrangement of the forming head and the depositing belt is preferably formed such that the distance between the depositing belt and the Form michsauslass the Form michskopfes on an inlet side of the forming zone is greater than the distance between the depositing belt and the Form michsauslass the Form michskopfes on an outlet side of the forming zone.
  • the larger free path for reorientation is realized in the inlet region of the forming zone.
  • the forming head is preferably held in an inclined plane with respect to the depositing belt so that the distance between the depositing belt and the forming outlet of the forming head changes continuously from the inlet side to the outlet side of the forming zone.
  • This achieves a continuous reduction of the free travel in the direction of the material flow of the deposit belt.
  • it is also advantageous to compensate for the reduced suction effect due to the already formed fiber layers towards the outlet side of the forming zone.
  • the fibers can be taken up with substantially the same kinetic energy at the surface of the deposition belt or the fiber layer.
  • the forming head is advantageously held by an adjustable support, whereby the degree and / or the height of the inclined plane of the forming head is adjustable.
  • At least one shielding means is arranged on the outlet side of the forming head, by means of which the free space can be shielded from an environment.
  • Such shielding means are preferably formed by driven sealing rolls which are held in contact with a fiber layer on the deposition belt.
  • this variant is only suitable if a pre-compaction of the fiber layer on the surface of the depositing belt is harmless for the further process.
  • the device variant is preferably carried out, in which on the outlet side of the forming zone an outlet opening between the forming head and the storage belt is formed.
  • Such outlet openings are preferably designed with a small gap height, which can be in the range of 4 mm to 20 mm, depending on the thickness of the fiber layer.
  • the device according to the invention is preferably designed such that an inlet opening is formed between the forming head and the depositing belt on the inlet side of the forming zone.
  • the inlet opening is preferably formed with a gap height which is in the range of 40 mm to 400 mm. This can be Preferably laminar secondary flows of ambient air are introduced into the forming zone.
  • edge regions of the forming zone are preferably sealed according to the advantageous development of the invention, wherein the free space is sealed to both sides of the storage belt against the environment by sealing means between the forming head and the storage belt.
  • a uniform fiber layer can be produced over the entire width of the storage belt.
  • the fiber stream is preferably produced at the forming outlet of the forming head by a screen plate or strained screen fabric, which allows a uniform distribution of the fibers over the entire forming zone.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are suitable for depositing any fibers and fiber mixtures.
  • synthetic or natural fibers or mixtures of synthetic and natural fibers can be deposited into fiber layers. Due to the high uniformity of the fiber layer produced, even the finest parts, such as, for example, a powder, can be advantageously integrated in the mixture.
  • FIG. 1 shows schematically a cross-sectional view of a first exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention
  • 2 schematically shows a cross-sectional view of a further exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • the embodiment shows a mixing chamber 1, which is connected via a fiber inlet 2 with a fiber feed, not shown here.
  • the fiber inlet 2 may include one or more ports for supplying one or more fibers or fiber mixtures to the mixing chamber 1 by means of an air flow.
  • the mixing chamber 1 is connected to an underside with a forming head 3.
  • the forming head 3 has a plurality of means, not shown here, to distribute the fiber or fiber mixtures and dissipate uniformly over a formed on the bottom forming outlet 4 as a fiber stream.
  • the Form istsauslass 4 preferably has a screen plate 5.
  • the distribution within the forming head preferably takes place via several driven wings, as known, for example, from WO 2004/106604. In that regard, reference is made at this point to the aforementioned publication.
  • the forming head 3 is arranged above a storage belt 8 in an inclined plane 21.
  • the storage belt 8 is oriented substantially horizontally, so that a larger distance between the forming head 3 and the storage belt 8 is set on an inlet side 10 than on the opposite outlet side 11.
  • the distance on the inlet side 10 is with the code letter S. E marked.
  • the distance between the Form michmaschinesauslass 4 and the storage belt 8 is entered with the letter S A.
  • the position of the forming head 3 or the position of the inclined plane 21 can be adjusted via a holder 19 of the forming head 3.
  • the Holder 19 is exemplified in this embodiment example by two actuators 20.1 and 20.2, each attacking a support arm 22.1 and 22.2, which are fixedly connected to the forming head 3.
  • the actuators 20.1 and 20.2 By a parallel activation of the actuators 20.1 and 20.2, the height of the forming head relative to the storage belt 8 and thus the height of the inclined plane 21 set.
  • the actuator 20.1 or 20.2 By unilateral activation of the actuator 20.1 or 20.2, the angular position of the forming head 3 and thus the degree of the inclined plane 21 relative to the storage belt 8 can be adjusted. In any case, a change in the distances between the Form réellesauslass 4 and the storage belt 8 occurs.
  • the storage belt 8 is permeable to gas and is guided over a plurality of guide rollers 9 continuously in a material conveying direction, which is characterized by a double arrow.
  • the depositing belt 8 continuously passes through the forming zone 6 from the inlet side 10 to the outlet side 11.
  • the fibers are laid down on the surface of the depositing belt 8 to form a fiber layer 23.
  • a suction device 16 is arranged, which is connected via a suction channel 17 with a vacuum source, not shown here.
  • the Form istsauslass 4 of the forming head 3 is rectangular in this case, so that above the storage belt 8 forms a substantially rectangular forming zone 6.
  • the free space 7 of the forming zone 6 is connected in this embodiment only via an inlet opening 14 on the inlet 10 with an environment.
  • two opposite lying separating plates 15 are provided, which seal the free space 7 of the forming zone 6 to both sides of the storage belt 8 towards the environment.
  • a synthetic fiber is supplied together with a powder via an air flow to the mixing chamber 1.
  • static or dynamic means may be formed, which perform a premixing of the fibers.
  • the mixture of fiber and powder is guided via the air flow into the forming head 3.
  • a distribution of the fiber and powder mixture which is then guided via the Form michsauslass 4 as a fiber stream in the free space 7.
  • a constantly acting suction flow is generated via the suction device 16, on the one hand detects the entering in the space 7 fibers and on the other hand generate a secondary air flow on the inlet side 10 from the environment.
  • the fibers of the fiber stream in the region of the inlet side 10 pass through a longer free distance until they are deposited on the deposition belt 8.
  • the fibers are guided on the opposite outlet side 11 on a shorter free path. This gives the run in the region of the inlet side 10 fibers a higher residence time to perform the transition from a vertically directed movement in a horizontally directed movement.
  • the fibers can be deposited by the influence of a secondary air flow on the inlet side already with a slight pre-orientation in the material flow direction. This turns out to be particularly advantageous in the formation of a uniform fiber layer 23.
  • the distance S E on the inlet side 10 for forming the inlet opening 14 into a should range from 40 mm to 400 mm. Too small distances between the forming head 3 and the storage belt 8 have the disadvantage that the absorbed secondary air leads to strong turbulence. Too large distances between the forming head 3 and the storage belt 8 on the inlet side 10 increasingly reduce the influence of the secondary air, so that they should also be avoided.
  • the method and device according to the invention are therefore particularly suitable for achieving a high degree of uniformity in the production of fiber layers which are formed from a multiplicity of individual finite fiber pieces.
  • synthetic or natural or mixtures of synthetic and natural fibers can be laid.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • the illustrated in Fig. 2 embodiment of the device according to the invention is substantially identical to the embodiment of FIG. 1, so that at this point only the differences will be explained and otherwise reference is made to the above description.
  • the forming head 3 is also held in an inclined plane 21 with respect to the depositing belt 8, so that a larger distance between the forming outlet 4 and the depositing belt 8 results on the inlet side 10 than is the case. opposite the outlet side 11.
  • the distance on the inlet side is with the code letter S and on the outlet side 11 with the code letter
  • an outlet opening 18 is formed on the outlet side 11 between the forming head 3 and the storage belt 8, which connects the free space 7 of the forming zone 6 of the environment.
  • an open inlet opening 14 is shown, which is also connected to the environment.
  • the outlet opening 18 has a substantially smaller gap height than the inlet opening 14 lying opposite.
  • the outlet opening 18 is formed in such a way that between the forming outlet 4 and the depositing belt 8 sets a distance of the order of 4 mm to 20 mm.
  • the gap height of the outlet opening 18 depends essentially on the thickness of the fiber layer, which is produced on the surface of the storage belt.
  • the holder 19 is in this case designed to be identical to the aforementioned exemplary embodiment, so that no further explanation is given at this point.
  • the forming zone and thus the free space 7 is shielded only by arranged on the longitudinal sides separating plates 15 from the environment. Both on the inlet side 10 and on the outlet side 11 no additional shielding means are provided.
  • the fibers within the fiber stream are also guided in different lengths of free paths within the free space, so that in particular the residence times for passing the free paths in the inlet region of the Forming zone is greater than in the Auslaui Symposium.
  • the secondary air effects can be used to obtain a favorable reorientation of the movements in individual fibers. Due to the narrow gap on the outlet side, the secondary air drawn in can be minimized, so that undesired interference effects are avoided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trockenformen einer Faserbahn, bei welchem eine Vielzahl von Fasern oder Fasergemischen mittels eines Luftstromes einem Formierungskopf zugeführt werden. Der Formierungskopf erzeugt einen Faserstrom, der in einem Freiraum einer Formierungszone zwischen dem Formierungskopf und einem Ablageband eingeleitet wird. An dem Ablageband werden die Fasern aufgenommen und zu einer Faserschicht geformt, die kontinuierlich über das Ablageband aus der Formierungszone herausgefördert wird. Um bei der Ablage der Fasern einen möglichst gleichmäßigen Aufbau der Faserschicht zu erhalten, durchlaufen die Fasern des Faserstromes innerhalb der Formierungszone den Freiraum erfindungsgemäß mit unterschiedlichen langen Freistrecken. Hierzu ist der Formierungskopf und das Ablageband in einer nicht parallelen Anordnung gehalten, so dass der Freiraum durch unterschiedliche Abstände zwischen dem Ablageband und dem Formierungsauslass des Formierungskopfes gebildet ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trockenformen einer Faserbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trockenformen einer Faserbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der WO 2004/106604 AI bekannt.
Zur Herstellung von Faservliesen ist es bekannt, dass die Fasern mittels eines Luftstromes auf einem Ablageband zu einer Faserschicht abgelegt werden. Dieses in Fachkreisen üblicherweise als Airlaid bezeichnetes Verfahren basiert darauf, dass die Fasern oder Fasergemische mittels eines Formierungskopfes gleichmäßig verteilt auf die Oberfläche eines Ablagebandes gelegt werden. Die durch den Formierungskopf überdeckte Zone auf dem Ablageband wird üblicherweise als Formierungszone bezeichnet, in welcher die Fasern auf das Ablageband treffen. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise in der WO 2004/106604 AI beschrieben. Bei den bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung wird eine Vielzahl von Fasern oder Fasergemischen mittels eines Luftstromes einem Formierungskopf zugeführt. Innerhalb des Formierungskopfes sind Mittel vorgesehen, um die Fasern zu vermischen und zu verteilen. An der Unterseite des Formierungskopfes ist ein Formierungsauslass ausgebildet, der üblicherweise mit kurzem Abstand oberhalb des Ablagebandes angeordnet ist. Hierbei bildet sich zwischen dem Formierungskopf und dem Ablageband ein Freiraum, der zur Führung eines aus dem Formierungsauslass austretenden Faserstromes dient. Die Ablage der Fasern auf dem Ablageband wird durch eine Absaugein- richtung unterstützt, die die Luft des Faserstromes aufnimmt und abführt. Die sich an der Oberfläche des Ablagebandes bildende Faserschicht wird über das Ablageband kontinuierlich aus der Formierungszone her- ausgeführt, so dass eine Faserschicht entsteht, die anschließend einer Weiterbehandlung beispielsweise einer Verfestigung zugeführt wird.
Je nach Fasertyp und Fasergröße können bei derartigen Verfahren Unre- gelmäßigkeiten in der Ablage der Fasern auftreten, die als sogenannte Wolkenbildung (Beaching) bezeichnet wird. Derartige Unregelmäßigkeiten in der Faserverteilung sind im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass die Verteilung und Ablage der Fasern durch Sekundärluftströme aus der Umgebung beeinflusst werden, die über die Absaugeinrichtung aus der Umgebung in die Formierungszone eingesogen werden.
Um derartige Unregelmäßigkeiten in der Ablage der Fasern zu eliminieren, ist beispielsweise aus der WO 2006/13 1122 AI bekannt, die Saugströmung der Absaugeinrichtung in Teilbereichen der Formierungszone zu beeinflussen. Bei den bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung ist hierzu auf einer Einlaufseite der Formierungszone der Absaugeinrichtung ein Leitblech zugeordnet, das unterhalb des Ablagebandes den Saugstrom beeinflusst. Damit sollen insbesondere Luftturbulenzen auf der Einlaufseite der Formierungszone vermieden werden, die durch angesaugte Sekundär luft aus der Umgebung entstehen. Hieraus resultieren jedoch unterschiedliche Saugströmungen in der Formierungszone, die sich zu unterschiedlichen Ablageverhalten der Fasern innerhalb der Formierzone führen. Auch andere Systeme, wie beispielsweise aus der WO 2003/016622 AI bekannt, konnten das Phänomen der Wolkenbildung nicht ausschließen. Hierbei sind dem Formierungskopf an der Einlaufseite und der Auslaufseite jeweils Dichtwalzen zugeordnet, die an der Oberfläche des Ablagebandes bzw. an der Oberfläche der Faserschicht anliegen. Damit lässt sich zwar ein Einströmen in der Sekundärluft aus der Umgebung weitgehend vermeiden. Hierbei ist jedoch von Nachteil, dass die Faserschicht an der Oberfläche des Ablagebandes unmittelbar auf der Auslaufseite durch die dort angeordnete Dichtungswalze verdichtet wird.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Trockenformen einer Faserbahn zu schaffen, mit welcher eine hohe Gleichmäßigkeit der Faserverteilung innerhalb der Faserschicht erreicht werden kann.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merk- malen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 7 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Merkmalen und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Ablage der Fasern durch einen quer zu einem Ablageband gerichteten Faserstrom wesentlich durch die Umorientierung der Fasern aus einer im wesentlichen vertikalen Bewegung in eine durch das Ablageband definierten Horizontal- bewegung beeinflusst wird. So wurde festgestellt, dass die Verweilzeit der Fasern bis zum Auftreffen auf das Ablageband einen Einfluss bei der Ausbildung der Faserschicht hat. Insoweit konnte die Ablage der Fasern und der Aufbau der Faserschicht vorteilhaft dadurch verbessert werden, dass die Fasern des Faserstromes innerhalb der Formierungszone den Freiraum mit unterschiedlich langen Freistrecken durchlaufen. So konnten Zonen realisiert werden, in welchen durch lange Freistrecken die Fasern größere Freiheiten für die Umorientierung hatten.
Besonders vorteilhaft ist die Verfahrensvariante, bei welcher die Fasern des auf einer Einlaufseite der Formierungszone erzeugten Faserstromes eine längere Freistrecke durchlaufen als die Fasern des auf einer Auslaufseite der Formierungszone erzeugten Faserstromes. Durch den dadurch verursachten größeren Abstand zwischen dem Formierungskopf und dem Ablageband auf der Einlaufseite können zudem Turbulenz effekte durch einströmende Sekundärluft vermieden werden. Im Gegenteil lässt sich die Sekundärluft unterstützend zur Umorientierung und Ablage der Fasern nutzen.
Um eine gleichmäßige Veränderung der Freistrecken innerhalb der Formierungszone zu erhalten, ist die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher der Faserstrom durch einen gegenüber dem Ablageband geneigten Formierungskopf erzeugt wird, wobei die Freistrecken der Fasern innerhalb des Freiraumes sich zwischen der Einlaufseite und der Auslaufseite stetig ändern. Damit lässt sich vorteilhaft das zur Aufnahme und Ausbildung der Faserschicht horizontal ausgerichtete Ablageband nutzen, so dass eine Umverteilung der Fasern in der Faserschicht wäh- rend des Transportes auf einem geneigten Ablageband nicht eintreten kann.
Um Gegeneffekte durch andere Sekundärluftströme innerhalb der Formierungszone zu unterbinden, ist die Verfahrensvariante besonders vor- teilhaft, bei welcher der Freiraum der Formierungszone auf der Auslaufseite zur Führung der Fasern durch zumindest ein Abschirmmittel gegenüber einer Umgebung abgeschirmt wird.
Demgegenüber ist der Freiraum der Formierungszone auf der Einlaufseite zur Führung der Fasern zu der Umgebung offen gehalten. Damit lässt sich gezielt ein Sekundärluftstrom erzeugen, der in Richtung des Materialflusses des Ablagebandes wirkt. Damit können vorteilhafte Vororientierungen an dem Faserstrom in Richtung des Materialflusses erzeugt werden.
Um über die gesamte Breite des Ablagebandes eine gleichmäßige Faserlage erzeugen zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der Freiraum der Formierungszone zwischen der Einlaufseite und der Auslaufseite zur Führung der Fasern zu der Umgebung geschlossen gehalten ist. So lassen sich an den Längsseiten des Ablagebandes eintretende Sekundärluftströme völlig vermeiden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Formierungskopf und das Ablageband in einer nicht parallelen Anordnung gehalten, so dass der Freiraum durch unterschiedliche Abstände zwischen dem Ablageband und dem Formie- rungsauslass des Formierungskopfes gebildet ist.
Hierbei ist die Anordnung des Formierkopfes und des Ablagebandes bevorzugt derart ausgebildet, dass der Abstand zwischen dem Ablageband und dem Formierungsauslass des Formierungskopfes auf einer Einlaufseite der Formierungszone größer ist als der Abstand zwischen dem Ablageband und dem Formierungsauslass des Formierungskopfes auf einer Auslaufseite der Formierungszone. Darüber wird die zur Umorientierung größere Freistrecke im Einlaufbereich der Formierzone realisiert.
Der Formierkopf wird bevorzugt gegenüber dem Ablageband in einer schiefen Ebene gehalten, so dass sich der Abstand zwischen dem Ablageband und dem Formierungsauslass des Formierungskopfes von der Einlaufseite bis zur Auslaufseite der Formierungszone stetig ändert. Damit ist eine kontinuierliche Verkleinerung der Freistrecke in Richtung des Materialflusses des Ablagebandes erreichbar. So lässt sich auch vorteilhaft die aufgrund der bereits gebildeten Faserlagen reduzierte Saugwirkung zur Auslaufseite der Formierungszone hin kompensieren. Die Fasern können mit im Wesentlichen gleicher kinetischer Energie an der Oberflä- che des Ablagebandes oder der Faserschicht aufgenommen werden. Um in Abhängigkeit von den Fasern und Fasergemischen jeweils eine zur Bildung der Faserschicht optimierte Einstellung der Freistecken in der Formierungszone zu erhalten, ist der Formierungskopf vorteilhaft durch eine verstellbare Halterung gehalten, wodurch der Grad und/oder die Höhe der schiefen Ebene des Formierungskopfes einstellbar ist.
Um dem Eintritt von Sekundärluft auf der Auslaufseite möglichst zu unterbinden, sind zwei alternative Vorrichtungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung einsetzbar. Bei einer ersten Variante ist zumindest ein Abschirmmittel an der Auslaufseite des Formierungskopfes angeordnet, durch welches der Freiraum gegenüber einer Umgebung abschirmbar ist. Derartige Abschirmmittel werden bevorzugt durch angetriebene Dichtwalzen gebildet, die mit Kontakt zu einer Faserschicht auf dem Ablageband gehalten sind. Diese Variante ist jedoch nur dann geeignet, wenn eine Vorverdichtung der Faserschicht an der Oberfläche des Ablagebandes für den Weiteren Prozess unschädlich ist.
Für empfindliche Faserschichten ist die Vorrichtungsvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher auf der Auslaufseite der Formierungszone eine Auslauf Öffnung zwischen dem Formierungskopf und dem Ablageband gebildet ist. Derartige Auslauföffnungen werden bevorzugt mit kleiner Spalthöhe ausgeführt, die je nach Dicke der Faserschicht im Bereich von 4 mm bis 20 mm liegen können. Um den für die Umorientierung förderlichen Sekundärstrom der Umgebungsluft nutzen zu können, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass auf der Einlaufseite der Formierungszone eine Einlauföffnung zwischen dem Formierungskopf und dem Ablageband gebildet ist.
Hierbei wird die Einlauföffnung vorzugsweise mit einer Spalthöhe ausgebildet, die im Bereich von 40 mm bis 400 mm liegt. Damit können vor- zugsweise laminare Sekundärströmungen der Umgebungsluft in die Formierungszone eingeleitet werden.
Die Randbereiche der Formierungszone sind vorzugsweise gemäß der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung abgedichtet, wobei der Freiraum zu beiden Längsseiten des Ablagebandes gegenüber der Umgebung durch Dichtmittel zwischen dem Formierungskopf und dem Ablageband gedichtet ist. Somit lässt sich über die gesamte Breite des Ablagebandes eine gleichmäßige Faserschicht erzeugen.
Der Faserstrom wird bevorzugt an dem Formierungsauslass des Formierungskopfes durch ein Siebblech oder gespanntes Siebgewebe erzeugt, das eine vergleichmäßigte Verteilung der Fasern über die gesamte Formierungszone ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Ablage jeglicher Fasern und Fasergemischen geeignet. So lassen sich synthetische oder natürliche Fasern oder Gemische aus synthetischen und natürlichen Fasern zu Faserlagen ablegen. Durch die hohe Gleichmäßigkeit der erzeugten Faserlage können dabei bevorzugt auch feinste Teile wie beispielsweise ein Pulver vorteilhaft in dem Gemisch integriert sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Aus- führungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren nachfolgend näher erläutert.
Es stellen dar: Fig. 1 schematisch eine Querschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 2 schematisch eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens In Fig. 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Mischkammer 1, die über einen Faserzulauf 2 mit einer hier nicht dargestellten Faserzuführung verbunden ist. Der Faserzulauf 2 kann ein oder mehrere Anschlüsse beinhalten, um ein oder mehrere Fasern oder Fasergemische mittels eines Luftstromes der Mischkammer 1 zuzuführen. Die Mischkammer 1 ist an einer Unterseite mit einem Formierungskopf 3 verbunden. Der Formierungskopf 3 weist mehrere hier nicht näher dargestellte Mittel auf, um die Faser oder Fasergemische zu verteilen und gleichmäßig über einen an der Unterseite ausgebildeten Formierungsauslass 4 als Faserstrom abzuführen. Der Formierungsauslass 4 weist vorzugsweise ein Siebblech 5 auf. Dabei erfolgt die Verteilung innerhalb des Formierungskopfes bevorzugt über mehrere angetriebene Flügel, wie beispielsweise aus der WO 2004 /106604 bekannt. Insoweit wird an dieser Stelle auf die zuvor genannte Druckschrift Bezug genommen.
Der Formierungskopf 3 ist oberhalb eines Ablagebandes 8 in einer schiefen Ebene 21 angeordnet. Das Ablageband 8 ist im Wesentlichen horizontal ausgerichtet, so dass sich auf einer Einlaufseite 10 ein größerer Ab- stand zwischen dem Formierungskopf 3 und dem Ablageband 8 einstellt, als auf der gegenüberliegenden Auslauf seite 11. Der Abstand auf der Einlaufseite 10 ist mit dem Kennbuchstaben SE gekennzeichnet. Demgegenüber ist der Abstand zwischen dem Formierungsauslass 4 und dem Ablageband 8 mit dem Kennbuchstaben SA eingetragen.
Die Lage des Formierungskopfes 3 bzw. die Lage der schiefen Ebene 21 lässt sich über eine Halterung 19 des Formierungskopfes 3 einstellen. Die Halterung 19 ist in diesem Ausführung sbeispiel beispielhaft durch zwei Aktoren 20.1 und 20.2 gebildet, die jeweils an einen Tragarm 22.1 und 22.2 angreifen, die fest mit dem Formierungskopf 3 verbunden sind. So lässt sich durch eine parallele Aktivierung der Aktoren 20.1 und 20.2 die Höhe des Formierungskopfes relativ zum Ablageband 8 und damit die Höhe der schiefen Ebene 21 einstellen. Durch einseitige Aktivierung des Aktors 20.1 oder 20.2 lässt sich die Winkellage des Formierungskopfes 3 und damit der Grad der schiefen Ebene 21 relativ zum Ablageband 8 einstellen. In jedem Fall tritt eine Veränderung der Abstände zwischen dem Formierungsauslass 4 und dem Ablageband 8 ein.
Das Ablageband 8 ist gasdurchlässig und wird über mehrere Führungswalzen 9 kontinuierlich in eine Materialförderrichtung geführt, die durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet ist. Insoweit durchläuft das Ablage- band 8 kontinuierlich die Formierungszone 6 von der Einlaufseite 10 bis hin zur Auslaufseite 11. Dabei werden die Fasern an der Oberfläche des Ablagebandes 8 zu einer Faserschicht 23 abgelegt.
Unterhalb des Ablagebandes ist eine Absaugeinrichtung 16 angeordnet, die über einen Saugkanal 17 mit einer hier nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden ist.
Der Formierungsauslass 4 des Formierungskopfes 3 ist in diesem Fall rechteckig ausgebildet, so dass sich oberhalb des Ablagebandes 8 eine im Wesentlichen rechteckige Formierungszone 6 ausbildet. Der Freiraum 7 der Formierungszone 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel nur über eine Einlauföffnung 14 auf der Einlaufweite 10 mit einer Umgebung verbunden. Auf der gegenüber liegenden Auslauf seite 11 ist die zwischen dem Formierungskopf 3 und dem Ablageband 8 ein Abschirmmittel 12 in Form einer Dichtwalze 13 angeordnet. Hierüber lässt sich das Einsaugen einer Sekundärluft aus der Umgebung vermeiden. Darüber hinaus sind im Bereich der Längsseiten des Formierungskopfes 3 jeweils zwei gegenüber liegende Trennbleche 15 vorgesehen, die den Freiraum 7 der Formierungszone 6 zu beiden Längsseiten des Ablagebandes 8 hin gegenüber der Umgebung abdichten. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird beispielsweise ein synthetische Faser mit einem Pulver gemeinsam über einen Luftstrom der Mischkammer 1 zugeführt. Innerhalb der Mischkammer 1 können statische oder dynamische Mittel ausgebildet sein, die eine Vorvermischung der Fasern ausführen. An- schließend wird das Gemisch aus Faser und Pulver über den Luftstrom in den Formierungskopf 3 geführt. Innerhalb des Formierungskopfes 3 erfolgt über die Verteilmittel eine Verteilung des Faser- und Pulvergemisches, der anschließend über den Formierungsauslass 4 als ein Faserstrom in den Freiraum 7 geführt wird. Innerhalb der Formierungszone 6 wird über die Absaugeinrichtung 16 ein ständig wirkender Saugstrom erzeugt, der einerseits die in dem Freiraum 7 eintretenden Fasern erfasst und andererseits einen an der Einlaufseite 10 Sekundär luftstrom aus der Umgebung erzeugen. Bei der Führung der Fasern innerhalb des Freiraumes 7 durchlaufen die Fasern des Faserstromes im Bereich der Einlaufsei- te 10 eine längere Freistrecke bis zu Ablage auf dem Ablageband 8. Demgegenüber werden die Fasern auf der gegenüber liegenden Auslaufseite 11 auf einer kürzeren Freistrecke geführt. Damit erhalten die im Bereich der Einlauf seite 10 geführten Fasern eine höhere Verweilzeit, um den Übergang von einer vertikal gerichteten Bewegung in eine horizontal ge- richtete Bewegung auszuführen. So lassen sich die Fasern durch Einfluss eines Sekundär luftstromes auf der Einlaufseite bereits mit einer leichten Vororientierung in Materialflussrichtung ablegen. Dies stellt sich insbesondere bei der Bildung einer gleichmäßigen Faserschicht 23 als besonders vorteilhaft heraus.
Je nach Fasertyp und Fasergemischen hat sich gezeigt, dass der Abstand SE auf der Einlaufseite 10 zur Bildung der Einlauf Öffnung 14 in einen Be- reich von 40 mm bis 400 mm liegen sollte. Zu kleine Abstände zwischen dem Formierungskopf 3 und dem Ablageband 8 haben zum Nachteil, dass die eingesogene Sekundärluft zu starken Turbulenzen führt. Zu große Abstände zwischen dem Formierungskopf 3 und dem Ablageband 8 auf der Einlaufseite 10 vermindern zunehmend den Einfluss der Sekundärluft, so dass diese ebenfalls vermieden werden sollte.
Auf der gegenüber liegenden Auslaufseite 11 des Formierkopfes 3 wird das Einsaugen einer Sekundärluft durch die Dichtwalze 13 vermieden. Insoweit bleibt in der Formierungszone 6 nur der Einfluss der über die Einlassöffnung 14 zugelassenen Sekundärluft, die gezielt zur Verbesserung der Faserlagen einsetzbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind somit besonders geeignet, um eine hohe Gleichmäßigkeit bei der Erzeugung von Faserschichten zu erreichen, die aus eine Vielzahl einzelner endlicher Faserstücke gebildet sind. Hierbei können synthetische oder natürliche oder Gemische von synthetischen und natürlichen Fasern gelegt werden.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungs- beispiel nach Fig. 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Formierungs- köpf 3 gegenüber dem Ablageband 8 ebenfalls in einer schiefen Ebene 21 gehalten, so dass sich auf der Einlaufseite 10 ein größerer Abstand zwischen dem Formierungsauslass 4 und dem Ablageband 8 ergibt, als ge- genüber der Auslauf seite 11. Der Abstand auf der Einlaufseite ist mit dem Kennbuchstaben S und auf der Auslaufseite 11 mit dem Kennbuchstaben
SA eingetragen. Hierbei ist auf der Auslassseite 11 zwischen dem Formierungskopf 3 und dem Ablageband 8 eine Auslassöffnung 18 gebildet, die den Freiraum 7 der Formierzone 6 der Umgebung verbindet. Ebenso ist auf der gegenüber liegenden Einlaufseite 10 eine offene Einlassöffnung 14 gezeigt, die ebenfalls mit der Umgebung verbunden ist. Durch die geneigte Anordnung des Formierungskopfes 3 weist die Auslassöffnung 18 jedoch eine wesentlich geringere Spalthöhe auf, als die gegenüber liegen- de Einlauföffnung 14. So ist je nach Faser und Fasertyp die Auslassöffnung 18 derart ausgebildet, dass sich zwischen dem Formierungsauslass 4 und dem Ablageband 8 ein Abstand in der Größenordnung von 4 mm bis 20 mm einstellt. Die Spalthöhe der Auslassöffnung 18 richtet sich dabei im Wesentlichen nach der Dicke der Faserlage, die an der Oberfläche des Ablagebandes erzeugt wird.
Zur Einstellung der Einlassöffnung 14 sowie der Auslassöffnung 18 ist der Formierungskopf 3 ebenfalls über eine verstellbare Halterung 19 justierbar. Die Halterung 19 ist hierbei identisch zu dem vorgenannten Aus- führungsbeispiel ausgeführt, so dass an dieser Stelle keine weitere Erläuterung dazu erfolgt.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Formierungszone und damit der Freiraum 7 nur durch an den Längsseiten angeordnete Trennbleche 15 von der Umgebung abgeschirmt. Sowohl auf der Einlauf seite 10 als auch auf der Auslaufseite 11 sind keine zusätzlichen Abschirmmittel vorgesehen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiele werden die Fasern innerhalb des Faserstromes ebenfalls in unterschiedlich langen Freistrecken innerhalb des Freiraumes geführt, so dass insbesondere die Verweilzeiten zum Durchlaufen der Freistrecken im Einlaufbereich der Formier zone größer ist als im Auslauibereich. Hierbei können insoweit die Sekundärlufteffekte mitgenutzt werden, um eine günstige Umorien- tierung der Bewegungsabläufe in einzelnen Fasern zu erhalten. Durch den engen Spalt an der Auslaufseite lässt sich die eingesaugte Sekundärluft minimieren, so dass ungewünschte Störeffekte vermieden werden.
Bezugszeichenliste
1 Mischkammer
2 Faserzulauf
3 Formierungskopf
Formierungsauslass
5 Siebblech
6 Formierungszone
7 Freiraum
8 Ablageband
9 Führungs walz en
10 Einlaufseite
11 Auslaufseite
12 Abschirmmittel
13 Dichtwalze
14 Einlauföffnung
15 Trennblech
16 Absaugeinrichtung
17 Saugkanal
18 Auslassöffnung
19 Halterung
20.1, 20.2 Aktor
21 schiefe Ebene
22.1, 22.2 Tragarm
23 Faserschicht
Abstand S S

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Trockenformen einer Faserbahn, bei welchem eine Vielzahl von Fasern oder Fasergemischen mittels eines Luftstroms einem Formierungskopf zugeführt werden, bei welchem ein Faser/Luftgemisch durch den Formierungskopf erzeugt und als ein Faserstrom in einen Freiraum einer Formierungszone geleitet wird, bei welchem die Fasern des Faserstrom in der Formierungszone durch ein luftdurchlässiges Ablageband aufgefangen wird, bei welchem die Luft auf einer Unterseite des Ablagebandes abgesaugt wird und bei welchem die auf einer Oberseite des Ablagebandes erzeugte Faserschicht durch das Ablageband aus der Formierungszone gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fasern des Faserstrom innerhalb der Formierungszone den Freiraum mit unterschiedlichen langen Freistrecken durchlaufen.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fasern des auf einer Einlaufseite der Formierungszone erzeugten Faserstrom eine längere Freistrecke durchlaufen als die Fasern des auf einer Auslaufseite der Formierungszone erzeugten Faserstroms.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Faserstrom durch einen gegenüber dem Ablageband geneigten Formierungskopf erzeugt wird, wobei die Freistrecken der Fasern innerhalb des Freiraums sich zwischen der Einlaufseite und der Auslauf seite stetig ändern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Freiraum der Formierungszone auf der Auslaufseite zur Führung der Fasern durch zumindest ein Abschirmmittel gegenüber einer Umgebung abgeschirmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Freiraum der Formierungszone auf der Einlaufseite zur Führung der Fasern zu der Umgebung offen gehalten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Freiraum der Formierungszone zwischen der Einlaufseite und der Ablaufseite zur Führung der Fasern zu der Umgebung geschlossen gehalten ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
mit einem Formierungskopf (3), dem eine Vielzahl von Fasern oder Fasergemischen mittels eines Luftstroms zuführbar ist und der einen Formierungsauslass (4) zur Erzeugung eines aus Fasern und Luft gebildeten Faserstroms aufweist, und mit einem luftdurchlässigem Ablageband (8) zum Auffangen und Abtransportieren der Fasern, das mit einer Absaugeinrichtung (16) zur Erzeugung einer Saugströmung zusammenwirkt, wobei zwischen dem Formierungsauslass (4) des Formierungskopfes (3) und dem Ablageband (8) eine Formierungszone (6) mit einem Freiraum (7) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Formierungskopf (3) und das Ablageband (8) in einer nicht parallelen Anordnung gehalten sind, so dass der Freiraum (7) durch unterschiedliche Abstände (SE, S ) zwischen dem Ablageband (8) und dem Formierungsauslass (4) des
Formierungskopfes (3) gebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand (SE) zwischen dem Ablageband (8) und dem Formierungsauslass (4) des Formierungskopfes (3) auf einer Einlaufseite (10) der Formierungszone (6) größer ist als der Abstand (SA) zwischen dem Ablageband (8) und dem Formierungsauslass (4) des Formierungskopfes (3) auf einer Aus- lauf seite (11) der Formierungszone (6).
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Formierungskopf (3) gegenüber dem Ablageband (8) in einer schiefen Ebene (21) gehalten ist, so dass sich der Abstand zwischen dem Ablageband (8) und dem Formierungsauslass (4) des Formierungskopfes (3) von der Einlaufseite (10) bis zur Auslassseite (11) der Formierungszone (6) stetig ändert. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Formierungskopf (3) durch eine verstellbare Halterung (19) gehalten ist, wodurch der Grad und/oder die Höhe der schiefen Ebene (21) einstellbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschirmmittel (12) an der Auslaufseite (11) des Formierungskopfes (3) angeordnet ist, durch welches der Freiraum (7) gegenüber einer Umgebung abschirmbar ist. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abschirmmittel (12) durch eine angetrieben Dichtwalze (13) gebildet, die mit Kontakt zu einer Faserschicht (23) auf dem Ablageband (8) gehalten ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Auslaufseite (11) der Formierungszone (6) eine Auslauföffnung (18) zwischen dem Formierungskopf (3) und dem Ablageband (8) gebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auslauf Öffnung (18) eine Spalthöhe im Bereich von 4 mm bis 20 mm aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Einlaufseite (10) der Formierungszone (6) eine Ein- lauföffnung (14) zwischen dem Formierungskopf (3) und dem
Ablageband (8) gebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einlauföffnung (14) eine Spalthöhe im Bereich von 40mm bis 400mm aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Freiraum (7) zu beiden Längsseiten des Ablagebandes (8) gegenüber der Umgebung durch Dichtmittel (15) zwischen dem Formierungskopf (3) und dem Ablageband (8) abgedichtet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Formierungsauslass (4) des Formierungskopfes (3) durch ein Siebblech (5) gebildet ist.
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